JP5580824B2 - インク組成物及びそれを用いた繊維の捺染方法 - Google Patents

インク組成物及びそれを用いた繊維の捺染方法 Download PDF

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Description

本発明は、染料インク組成物及びそれを用いた繊維の捺染方法、より詳しくはセルロース系繊維及びポリアミド系繊維の捺染方法に関する。
インクジェットプリンタを用いた繊維のインクジェット捺染は、スクリーン捺染、ローラー捺染、ロータリー捺染等の捺染方法に比べ、
(1)製版工程が不要であり工程が短縮できること、
(2)デジタル化されたデザインを、コンピュータを介してそのまま印捺できること、
(3)多品種の製品を少量ずつであっても生産することが可能であること、
(4)染料色糊の廃液等が大幅に削減できること、
等の多くのメリットがある。その一方で、従来の製版捺染に比べ、印捺加工速度が遅いこと、濃色を再現し難いこと等の課題があり、見本反の製造や少量生産の範囲で使用されることが多かった。
近年になり、コンピュータの画像処理やプリントヘッド(インクジェットヘッド等とも呼称される)製造の技術的進歩によりインクジェットプリンタの印捺速度が大幅に向上されてきたこと、印捺デザインのデジタル化、印捺加工の多様化及び小ロット化が市場で要求されてきたこと等を背景に、インクジェット捺染の普及が進んでいる。
インクジェット捺染用の染料インクとしては、シルク、ナイロン等のポリアミド系繊維用の酸性染料インク;ポリエステル系繊維用の分散染料インク;綿、レーヨン等のセルロース系繊維用の反応染料インク;等が販売されている。
それらのインクジェット捺染用染料インクは、水中に染料を溶解あるいは分散させた水性インクが一般的であり、水分蒸発によるインクの乾燥を抑え、且つインクの粘度を調整する目的で、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール類やこれらのグリコール類のモノアルキルエーテル等の化合物、あるいはグリセリン等の有機溶剤がインク中に添加されている。
しかし、反応染料は、その染料分子中に存在する繊維と反応する反応性の基が、繊維中に存在するヒドロキシ基等と反応することにより該繊維に固着する。このため、反応染料を含有するインクに含有する有機溶剤として上記のものを添加すると、インクの保存中や、印捺後に染料の固着の目的で行われる熱による反応固着工程において、上記の有機溶剤等が有するヒドロキシ基及び/又はカルボキシ基等と反応染料とが反応してしまい、染料の繊維への固着率が低下するという問題が生じ易い。したがって、反応染料インク中に添加する有機溶剤は、反応染料との反応性が低いものを選択することや、染料との反応性が低いものを添加して染料と該溶剤との反応を抑制することが必要であり、そのような有機溶剤が提案されてきた。
その具体例として、チオジグリコール(特許文献1)、プロピレングリコール(特許文献2)、1,3−ブタンジオール(特許文献3)、グリセリンのEO付加物(特許文献4)、ポリプロピレングリコール(特許文献5)等をインク中に添加する例が知られている。
ここで、反応染料以外の染料又は顔料を着色剤として含有するインク組成物としては、ポリオキシアルキレンジグリセリルエーテルを含有するものも知られている。これらのインク組成物は、反応染料を使用しないこと、及び着色する対象が繊維又はその構造物である布帛等ではないこと等の理由から、その用途は異なるが、そのようなインクの例としては特許文献6乃至8に開示された筆記具用水性インキ組成物、及びインクジェット用インク組成物が挙げられる。
また、インク組成物中に添加剤の1つとして界面活性剤を含有することは、そのインク組成物の用途を問わず一般的に行われている。例えばポリオキシアルキレンジグリセリルエーテルと共に、上記特許文献6及び7はノニオン界面活性剤、特許文献8はアニオン界面活性剤をそれぞれ含有する。また、特許文献9には、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用するインクジェット捺染用のインク組成物が、実質的に開示されている。
界面活性剤はインクの表面張力を下げる機能等を有することが知られており、例えばインクジェット用途であれば、インクの吐出性能や印捺物の品質の向上等の効果を目的として使用される。
一方、近年では吐出安定性を確保するためのインクの物性として8〜20mPa・s程度の粘度が必要とされる、工業用の高耐久性のインクジェットヘッド及びそれらが搭載された高速プリンタが開発されている。
また、印捺物の品質を向上させる方法の1つとして、界面活性剤を添加してインクの表面張力を調整することにより、インクの記録媒体への浸透やにじみをコントロールし、印捺物の画質を改良する方法が知られている。一般に表面張力を下げることで繊維等の記録媒体への浸透性を高め、印捺物の粒状感を低減することができるが、表面張力を下げ過ぎた場合、印捺物の細線部分がにじみ、印捺画像が乱れることが問題となる。
このように、インクの表面張力は高すぎても、逆に低すぎても画像品質に問題が生じるため、記録媒体の種類によって適正な範囲に調整する必要がある。
特許文献5には、反応染料と、ノニオン界面活性剤と、水と、多価アルコールとを含有するインクジェット捺染用インク組成物が開示されている。
特許文献10には、反応染料と、特定の式で表される化合物と、ノニオン界面活性剤と、水とを含有するインクジェット捺染用インク組成物が開示されている。
さらに、インクジェット捺染用のインク組成物には、気温の変動に関わらず、良好な吐出性と良好な印捺物の画像品質とが得られることが求められている。例えば、夏季と冬季とで気温差が大きい環境等で使用する際、夏季では良好な吐出性能を示すインクが冬季では吐出不良となること等が1つの問題となっている。この冬季における吐出性能を改善すると、今度は染色性能が不十分となる等の問題が生じることが多々あり、この気温変動に関わらない吐出性と染色性能との両者を兼ね備えた反応染料インクの提供は、大きな市場の要求となっている。
しかし、工業用の高速インクジェットプリンタで要求される、高駆動周波数における気温変動に関わらない連続吐出性能及び印捺物の画像品質を満足する反応染料インクは現在のところ得られていない。
特許第3323549号(実施例1) 特開2002−241639号公報(実施例3) 特開2003−306627号公報(実施例2) 特許第3582434号 特表2005−520015号公報 特開平4−36362号公報 特開2004−346134号公報 特開2004−155869号公報 特開2007−238687号公報(製造例4乃至9) 国際公開第2009/104547号
本発明は、工業用インクジェットヘッドが搭載されたプリンタ(工業用インクジェットプリンタ)に好適な粘度を有し、25℃の通常の室温下、及び10℃の低温環境下のいずれにおいても温度変化に関わらず高駆動周波数での連続吐出安定性に優れ、且つ良好な染色性能を有するセルロース系繊維及びポリアミド系繊維染色用の反応染料インク組成物の提供を目的とする。
本発明者らは上述したような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、少なくとも1種類の反応染料、下記式(1)で表される特定の化合物と共に、ノニオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤の2種類の界面活性剤を含有する水系インク組成物が、上記課題を解決するものであることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
1)
少なくとも1種類の反応染料、ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、及び水を含有するインク組成物、
2)
上記ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物が、下記式(1)で表される化合物である上記1)に記載のインク組成物、
Figure 0005580824
[式中、
、X、X、及びXはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、
j、k、m、及びnは総和で4以上40以下の数を表す。]
3)
上記ノニオン界面活性剤がアセチレングリコール系界面活性剤又はアセチレンアルコール系界面活性剤であり、アニオン界面活性剤がスルホ琥珀酸系界面活性剤である上記1)又は2)に記載のインク組成物、
4)
上記式(1)におけるX、X、X、及びXの全てがメチル基である上記2)又は3)に記載のインク組成物、
5)
インク組成物の総質量に対して、反応染料を0.5〜35質量%、ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物を3〜50質量%、ノニオン界面活性剤を0.05〜2質量%、アニオン界面活性剤を0.05〜2質量%それぞれ含有し、残部が水である上記1)乃至4)のいずれか一項に記載のインク組成物、
6)
水溶性有機溶剤をさらに含有する上記1)乃至5)のいずれか一項に記載のインク組成物、
7)
インク組成物の総質量に対して、0.05〜3質量%のpH調整剤をさらに含有する上記1)乃至6)のいずれか一項に記載のインク組成物、
8)
上記1)乃至7)に記載のインク組成物をインクとして用い、該インクのインク滴をインクジェットプリンタにより吐出させて繊維に付与する工程と、該工程により付与したインク組成物中の染料を、熱により上記繊維に反応固着させる工程と、上記繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程とを含む繊維の捺染方法、
9)
1種類以上の糊材、前処理用のpH調整剤、及びヒドロトロピー剤を含む水溶液を、インク組成物を付与する前の前記繊維に含浸させる、繊維の前処理工程をさらに含む上記8)に記載の繊維の捺染方法、
10)
上記8)又は9)に記載の繊維の捺染方法により捺染された捺染物、
に関する。
本発明のインク組成物、及びこれを使用する捺染方法により、高粘度インクを必要とする工業用インクジェットヘッドが搭載されたプリンタで、25℃の通常の室温下、及び10℃の低温環境下のいずれにおいても温度変化に関わらず高駆動周波数での連続吐出安定性に優れ、且つ良好な染色性能を有するセルロース系繊維及びポリアミド系繊維染色用の反応インク組成物を提供することができる。
本発明のインク組成物は、反応染料を色素として含有し、さらにジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物、ノニオン界面活性剤、及びアニオン界面活性剤を含有する、実質的に溶液の水性インク組成物である。
セルロース系繊維の染色用の染料としては、一般的に反応染料が用いられ、ポリアミド系繊維の染色用の染料としては、一般的に酸性染料が用いられるが、ポリアミド系繊維の染色には反応染料を用いることもできる。
セルロース系繊維を反応染料で染色する場合、反応染料が分子中に有する反応性の基が、セルロース系繊維のヒドロキシ基等と反応して共有結合を生じ、これにより該繊維が染色される。これに対して、ポリアミド系繊維は繊維中にアミノ基を有し、このアミノ基と、染料分子中のスルホ基等の酸性官能基とがイオン結合を生じることにより該繊維が染色される。したがって、酸性官能基(好ましくはスルホ基)を有する反応染料であれば、本発明のインク組成物に含有する色素として使用できる。
本発明のインク組成物は、フルカラーでの捺染を目的としているため、イエロー、オレンジ、ブラウン、レッド、バイオレット、ブルー、グリーン、ブラック等の各種の色相を有するインク組成物を調製し、これらをインクセットとして併用することができる。
本発明のインク組成物に用いられる染料は、反応染料であれば特に制限はないが、繊維と反応する反応性の基がモノクロルトリアジニル基である染料、すなわち、モノクロルトリアジン系の反応染料であることが好ましい。反応染料の具体例としては、例えばC.I.Reactive Yellow 2、3、18、81、84、85、95、99、102等のイエロー系の染料;C.I.Reactive Orange 5、9、12、13、35、45、99等のオレンジ系の染料;C.I.Reactive Brown 2、8、9、17、33等のブラウン系の染料;C.I.Reactive Red 3、3:1、4、13、24、29、31、33、125、151、206、218、226、245等のレッド系の染料;C.I.Reactive Violet 1、24等のバイオレット系の染料;C.I.Reactive Blue 2、5、10、13、14、15、15:1、49、63、71、72、75、162、176等のブルー系の染料;C.I.Reactive Green 5、8、19等のグリーン系の染料;C.I.Reactive Black 1、8、23、39等のブラック系の染料;等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
上記反応染料においては、ブルー系染料を主体とし、オレンジ系染料及びレッド系染料を配合した混合染料もブラック系染料として用いることができる。また、該ブラック系染料には、高品位な色味のない色調へと微調整する目的で、さらに他の反応染料を配合してもよい。
上記の反応染料としては、粉末状又は塊状の、乾燥又はウェットケーキ状態等の染料を使用することができる。市販の反応染料には、工業染色用粉末、捺染用液状品、インクジェット捺染用等の各種の品質があり、製造方法、純度等がそれぞれ異なる。本発明のインク組成物は、保存安定性及びインクジェットプリンタからの吐出精度への悪影響を少なくするため、できるだけ不純物の少ない染料を使用して調製するのが好ましい。一般に反応染料の合成時には、塩化ナトリウム等の無機塩が混入してくることが多い。また、特に精製操作を行わない水等は、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等の金属イオンを含むため、このような水等を該インク組成物の調製時に使用した場合にも、微量ながら該イオン等が混入する。以下、本明細書においては、上記の無機塩及び金属イオンを含めて、便宜上、「無機不純物」と記載する。これらの無機不純物は、インク中における染料の溶解度及びインクの保存安定性を著しく悪化させるだけでなく、インクジェットプリンタヘッドの腐食・磨耗・ノズル詰り等の原因ともなる。これらの無機不純物を除去するために、限外濾過法、逆浸透膜法、イオン交換法等の公知の方法を利用し、インク組成物中に含有する無機不純物をできるだけ除去することが望ましい。インク組成物の総質量中における無機不純物の含有量は、通常1質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。下限は検出機器の検出限界以下、すなわち0%でもよい。そして、無機不純物を除去した後、希釈又は濃縮により所望の染料濃度に調整し、インク組成物を得ることも好ましく行われる。
本発明のインク組成物に色素として含有する反応染料の総含有量は、インク組成物の総質量に対して通常0.5〜35質量%であり、好ましくは1〜20質量%であり、より好ましくは5〜20質量%であり、さらに好ましくは5〜15質量%である。
ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物は、該構造を有するものであれば特に制限されないが、好ましいものとして上記式(1)で表される化合物が挙げられる。
上記式(1)で表される化合物は、平均分子量が340から2200の化合物であり、X、X、X、及びXはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し;j、k、m、及びnは総和で4以上40以下の数を表す。
乃至Xは、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、X乃至Xの全てが、水素原子であるか又はメチル基であるものがより好ましく、全てがメチル基であるものが特に好ましい。
式(1)で表される化合物は、ジグリセリンに酸化プロピレン又は酸化エチレンを付加重合して得られる化合物であり、k、j、m、及びnは、付加重合の平均値である。
式(1)で表される化合物がジグリセリンに酸化プロピレンを付加重合して得られる化合物、すなわち式(1)中、X乃至Xの全てがメチルで表される化合物における、k、j、m、及びnは、その総和でおよそ4以上24以下を表す。各k、j、m、及びnのそれぞれの値は、これらが平均値であるため特定することは困難であるが、同じ程度の値であることが好ましい。具体的には、k、j、m、及びnのいずれもが1程度から6程度の範囲であるのがよい。この場合、上記式(1)で表される化合物の平均分子量はおおよそ、通常340から2200であり、好ましくは380から2000であり、より好ましくは400から1600である。
上記式(1)で表される化合物がジグリセリンに酸化エチレンを付加重合して得られる化合物、すなわち式(1)中、X乃至Xの全てが水素原子で表される化合物における、k、j、m、及びnは、その総和でおよそ6以上40以下を表す。k、j、m、及びnのそれぞれの値は、上記と同様に同じ程度の値であることが好ましい。具体的には、k、j、m、及びnのいずれもが、おおよそ1.5から10の範囲であるのがよい。この場合、上記式(1)で表される化合物の平均分子量はおおよそ、通常390から2200であり、好ましくは430から2200であり、より好ましくは450から2000である。
上記式(1)で表される化合物は、一般に、ポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル又はポリオキシエチレンジグリセリルエーテルとして知られており、市場から入手することもできる。その具体例としては、例えば、いずれも阪本薬品工業株式会社製の商品名SC−P400[上記式(1)において、k+j+m+n=4、平均分子量400の化合物]、SC−P750[同様にk+j+m+n=9、平均分子量750の化合物]、SC−P1000[同様にk+j+m+n=14、平均分子量1000の化合物]、SC−P1200[同様にk+j+m+n=18、平均分子量1200の化合物]、SC−P1600[同様にk+j+m+n=24、平均分子量1600の化合物]等のポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル;SC−E450[上記式(1)において、k+j+m+n=6、平均分子量450の化合物]、SC−E750[同様にk+j+m+n=13、平均分子量750の化合物]、SC−E1000[同様にk+j+m+n=20、平均分子量1000の化合物]、SC−E1500[同様にk+j+m+n=30、平均分子量1500の化合物]、SC−E2000[同様にk+j+m+n=40、平均分子量2000の化合物]等のポリオキシエチレンジグリセリルエーテル;等が挙げられる。
これらの具体例のうちでは、平均分子量がおよそ340〜2200、好ましくは400〜2000のものがよい。なお、該平均分子量はGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で測定することが可能である。
上記式(1)で表される化合物は、本発明のインク組成物の粘度調整を目的として使用される。該化合物は、該インク組成物の粘度を、高速での吐出応答性等が要求される工業用インクジェットヘッドに適する値の範囲、特に高粘度側に調整することを可能とする。
上記式(1)で表される化合物の含有量は、本発明のインク組成物の総質量に対して通常3〜50質量%であり、好ましくは4〜40質量%であり、より好ましくは5〜30質量%である。
本発明のインク組成物は、工業用インクジェットヘッドが搭載されたプリンタでの使用時において、高速での吐出応答性を改善することを目的とし、25℃における粘度がE型粘度計にて測定したときに通常3〜20mPa・s、好ましくは8〜20mPa・sの範囲であるのがよい。
本発明のインク組成物は、ノニオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤の両者を含有することを特徴とする。この両者を含有することにより、温度変化に関わらず高駆動周波数での連続吐出安定性に優れ、且つ良好な染色性能を有するインクジェット捺染用のインク組成物が得られる。
ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル系;ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等のエステル系;3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール等のアセチレンアルコール系;2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、エアープロダクト社製、商品名サーフィノール104、同104PG50、同82、同420、同440、同465、同485;オルフィンSTG;等のアセチレングリコール系等が挙げられる。
上記のうち、アセチレングリコール系又はアセチレンアルコール系が好ましく、アセチレングリコール系がより好ましく、エアープロダクト社製の商品名サーフィノールシリーズが特に好ましい。
上記ノニオン界面活性剤の含有量は、本発明のインク組成物の総質量に対して通常0.05〜2質量%であり、好ましくは0.05〜1.5質量%であり、より好ましくは0.05〜1質量%、特に好ましくは0.1〜0.5質量%である。
アニオン界面活性剤としては、アルキルスルホカルボン酸塩;α−オレフィンスルホン酸塩;ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩;N−アシルアミノ酸又はその塩;N−アシルメチルタウリン塩;アルキル硫酸塩ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩;アルキル硫酸塩ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸塩;ロジン酸石鹸;ヒマシ油硫酸エステル塩;ラウリルアルコール硫酸エステル塩;アルキルフェノール型燐酸エステル;アルキル型燐酸エステル;アルキルアリールスルホン酸塩;ジエチルスルホ琥珀酸塩、ジエチルヘキシルスルホ琥珀酸塩、ジオクチルスルホ琥珀酸塩等のスルホ琥珀酸系;等が挙げられる。好ましくはスルホ琥珀酸系であり、その市販品の例としては、ライオン(株)社製、商品名リパール835I、同860K、同870P、同NTD、同MSC;アデカ(株)社製、商品名アデカコールEC8600;花王(株)社製 商品名ペレックスOT−P、同CS、同TA、同TR;新日本理化(株)社製、リカマイルドES−100、同ES−200、リカサーフP−10、同M−30、同M−75、同M−300、同G−30、同G−600;東邦化学工業(株)社製、コハクノールL−300、同L−40、同L−400、同NL−400;等が挙げられる。これらの市販品の中では、アデカコールEC8600、及びペレックスシリーズ(好ましくはペレックスOT−P)が特に好ましい。
上記アニオン界面活性剤の含有量は、本発明のインク組成物の総質量に対して通常0.05〜2質量%であり、好ましくは0.05〜1.5質量%であり、より好ましくは0.05〜1質量%、特に好ましくは0.1〜0.5質量%である。
本発明のインク組成物は、工業用インクジェットヘッドが搭載されたプリンタでの使用時における画像品質の向上を目的とし、10℃及び25℃における表面張力がプレート法にて測定したときに通常20〜40mN/m、好ましくは25〜35mN/mの範囲が好ましい。
本発明のインク組成物は、工業用インクジェットヘッドが搭載されたプリンタでの使用時における低温環境下、且つ高速での連続吐出性を改善することを目的とし、10℃及び25℃における10Hzでの動的表面張力が、最大泡圧法にて測定したときに通常25〜45mN/m、好ましくは30〜45mN/m、より好ましくは30〜40mN/mの範囲が好ましい。この動的表面張力及びその測定等については、特開2007−162006号公報等にも開示されている。
本発明のインク組成物は、上記の反応染料、式(1)で表される化合物、ノニオン界面活性剤、及びアニオン界面活性剤を含有する組成物であり、残部は水である。
これら以外に、本発明のインク組成物に含有してもよい添加剤としては、水溶性有機溶剤、インク調製剤等が挙げられる。
本発明のインク組成物に含有してもよい水溶性有機溶剤としては、多価アルコール類、ピロリドン類等を挙げることができる。
多価アルコール類としては、例えばアルコール性水酸基を2つ又は3つ有するC2−C6アルコール、及び繰り返し単位が4以上で、分子量20,000程度以下のポリC2−C3アルキレングリコール、好ましくは液状のポリアルキレングリコール等が挙げられる。その具体例としては、グリセリン、1,3−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール等のアルコール性水酸基を2つ又は3つ有するC2−C6アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のジ又はトリC2−C3アルキレングリコール;ポリプロピレングリコール等のポリC2−C3アルキレングリコール;等が挙げられる。
ピロリドン類としては、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
水溶性有機溶剤は、単独で使用してもよいが、併用するのが好ましい。
また、水溶性有機溶剤は、インク組成物の乾燥の防止(湿潤);粘度及び/又は表面張力の調整;消泡;繊維への浸透促進;等の効果を期待して使用するものであり、本発明のインク組成物中には含有する方が好ましい。
上記水溶性有機溶剤の含有量は合計で、インク組成物の総質量に対して通常1〜50質量%、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜35質量%である。但し、色素として反応染料を1種類のみ含有するときは、水溶性有機溶剤の含有量が10〜20質量%であることが、場合によりさらに好ましい。
インク調製剤としては、防腐防黴剤、pH調整剤等が挙げられる。インク調製剤の含有量は合計で、インク組成物の総質量に対して通常0〜10%程度であり、好ましくは0.05〜5%程度である。
防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソジウムピリジンチオン−1−オキサイド、ジンクピリジンチオン−1−オキサイド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩、アーチケミカルズ社製プロキセルGXL等、好ましくはプロキセルGXLが挙げられる。
pH調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ土類金属の水酸化物;トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン等の3級アミン類、好ましくはヒドロキシ基で置換されてもよいモノ、ジ、又はトリC1−C4アルキルアミン;等が挙げられる。これらの中ではトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンが好ましい。
本発明のインク組成物にはpH調整剤を含有する方が好ましく、その含有量は、インク組成物の総質量に対して通常0.05〜3質量%、好ましくは0.05〜2.5質量%、より好ましくは0.1〜2質量%である。
本発明のインク組成物は、染料、上記式(1)で表される化合物、ノニオン界面活性剤、及びアニオン界面活性剤を水に加え、必要に応じて上記の水溶性有機溶剤、及びインク調整剤をさらに加えて撹拌し、染料等の固形分が溶解するまで混合することにより得られる。
各成分を加える順番は特に制限されず、撹拌により実質的に溶液となるまで混合し、本発明のインク組成物を調製すればよい。インク組成物の調製の際に使用する水は、上記の通り、無機不純物の少ないもの、例えば蒸留水やイオン交換水等を用いるのがよい。
なお、本発明のインク組成物をインクジェット捺染に使用する場合には、メンブランフィルタ等を用いて本発明のインク組成物を精密濾過し、夾雑物を除いた濾液をインクとして用いるのがよい。精密濾過を行う際のフィルタの孔径は、通常1〜0.1μm、好ましくは、0.8〜0.1μmである。
本発明の捺染方法は、本発明のインク組成物、好ましくは該インク組成物をメンブランフィルタ等で濾過することにより夾雑物を除いてインクとした後、このインクを用いて繊維、好ましくはセルロース系繊維又はポリアミド系繊維に印捺し、次いで加熱等の処理を行い捺染する方法である。印捺の際に使用するプリントヘッドやインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。印捺を行う繊維として、より具体的には、セルロース系繊維又はポリアミド系繊維を主体とした布帛に捺染するのが好ましい。
セルロース系繊維としては、例えば、綿、麻等の天然繊維;レーヨン等の再生セルロース繊維;これらを含有する混紡繊維;等が挙げられる。
ポリアミド系繊維としては、例えば、シルク、ウール等の天然ポリアミド繊維;ナイロン等の合成ポリアミド繊維;これらを含有する混紡繊維;等が挙げられる。
本発明のインク組成物を用いて繊維に捺染する方法としては、以下の3工程を順次行う方法が挙げられる。
[工程1]
本発明のインク組成物をインクとして用い、該インクのインク滴をインクジェットプリンタにより吐出させて繊維に付与する工程(印捺工程)。
[工程2]
工程1により付与したインク組成物中の染料を、熱により上記繊維に反応固着させる工程。
[工程3]
上記繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程。
上記工程1における、本発明のインク組成物を繊維に付与する方法としては、本発明のインク組成物が充填された容器をインクジェットプリンタの所定位置に装填し、これをインクとして用い、該インクのインク滴を記録信号に応じて吐出させて繊維に付与するインクジェット印捺方法が挙げられる。
上記工程2における、インク組成物中の染料を、熱により繊維に反応固着させる工程としては、本発明のインク組成物が付与された繊維を、常温〜150℃に0.5〜30分間放置して予備乾燥させた後、さらにスチーミング処理を施す方法等が挙げられる。スチーミング処理の条件としては、湿度80〜100%、温度95〜105℃の環境下に、5〜40分間、該繊維を置く条件が好ましい。
上記工程3における、繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程としては、該繊維を冷水により洗浄することが好ましい。洗浄に際して、該水中には界面活性剤を含んでもよい。
未固着の染料を洗浄した後の該繊維を、50〜120℃で、5〜30分間乾燥することにより、目的とする捺染物を得ることができる。
繊維の捺染方法としては、上記の3工程を行う前、すなわちインク組成物を付与する前の繊維に対する前処理工程を含む方法が好ましい。この前処理工程としては、1種類以上の糊材、前処理液に含有するpH調整剤、及びヒドロトロピー剤を含む水溶液を前処理液とし、例えばパディング法(パッド法)により、インク組成物を付与する前の繊維に含浸させる工程が挙げられる。パディングの絞り率は40〜90%程度が好ましく、より好ましくは60〜80%程度である。
この前処理工程は必須ではないが、印捺時を含む捺染の際に染料のにじみを防止する効果が得られる場合もあるため、前処理工程を含む4工程を順次行う捺染方法が好ましい。
なお、前処理液に含有するpH調整剤は、本発明のインク組成物に含有する上記pH調整剤と使用目的は同じであるが、その好ましい具体例等は異なる。このため、本明細書においては、本発明のインク組成物に含有するpH調整剤は単に「pH調整剤」、前処理液に含有するpH調整剤については「前処理用のpH調整剤」と記載して両者を区別する。
上記糊剤としては、グアー、ローカストビーン等の天然ガム類、澱粉類、アルギン酸ソーダ、ふのり等の海藻類、ペクチン酸等の植物皮類、メチル繊維素、エチル繊維素、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素誘導体、カルボキシメチル澱粉等の加工澱粉、シラツガム系、ローストビーンガム系等の加工天然ガム類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エステル等の合成糊等が挙げられる。
これらのうち、好ましい糊剤としては、セルロース系繊維にはアルギン酸ソーダが、ポリアミド系繊維にはグアー、ローカストビーン等の天然ガム類;及び/又はシラツガム系、ローストビーンガム系等の加工天然ガム類;が、それぞれ挙げられる。
セルロース系繊維の前処理工程における前処理用のpH調整剤としては、水溶液とした際にアルカリ性を示すものが好ましく、例えば無機酸又は有機酸の、アルカリ金属塩;アルカリ土類金属塩;及び、加熱した際にアルカリを遊離するような化合物が挙げられる。特に無機酸又は有機酸のアルカリ金属水酸化物及びアルカリ金属塩が適している。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、蟻酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられ、このうち、好ましいものとして炭酸水素ナトリウムが挙げられる。
ポリアミド系繊維の前処理工程における前処理用のpH調整剤としては、水溶液とした際に酸性を示すものが好ましく、具体的には硫酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。これらのうち、好ましいものとして硫酸アンモニウムが挙げられる。
前処理工程におけるヒドロトロピー剤としては、尿素、ジメチル尿素、チオ尿素、モノメチルチオ尿素、ジメチルチオ尿素等の尿素誘導体が挙げられ、好ましくは尿素が挙げられる。
前処理工程におけるこれらの前処理剤は、単独で用いてもよいが、併用する方が好ましい。
前処理液の総質量に対して、糊剤、前処理用のpH調整剤、及びヒドロトロピー剤の含有量は、例えばセルロース系繊維及びポリアミド系繊維のそれぞれにおける混紡の比率等により一概に決めることは困難であるが、目安としては前処理液の総質量に対して、いずれも質量基準で糊剤が0.5〜5%、前処理用のpH調整剤が0.5〜5%、ヒドロトロピー剤が1〜20質量%であり、残部は水である。
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。実施例において特に断りがない限り、「部」は重量部を、「%」は質量%をそれぞれ意味する。
以下の本発明では、ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物として、上記式(1)で表される化合物を使用した。該式(1)で表される化合物としては、いずれも市販品として阪本薬品工業株式会社から入手できる、次の2系統の化合物を使用した。このうち、「SC−P」の化合物はいずれもポリオキシプロピレンジグリセリルエーテルであり、「SC−E」の化合物はいずれもポリオキシエチレンジグリセリルエーテルである。
商品名
1)SC−P400 :平均分子量400
2)SC−P1000:平均分子量1000
3)SC−P1600:平均分子量1600
4)SC−E450 :平均分子量450
5)SC−E2000:平均分子量2000
[実施例1〜6]
下記する各実施例に記載の成分を混合し、固形分が溶解するまでおおよそ1時間撹拌することにより、それぞれのインク組成物を得た後、0.45μmのメンブランフィルタ(商品名セルロースアセテート系濾紙、アドバンテック社製)で濾過することにより、試験用のインクを調製した。このインクの調製をそれぞれ実施例1〜6とする。
なお、各インクに色素として使用した反応染料は、いずれも日本化薬株式会社製のモノクロルトリアジン系反応染料であり、「C.I.」の直後に記載の「Reactive」の語は、周知の通り「反応染料」を意味する。
[実施例1(イエローインク)]
C.I. Reactive Yellow 2 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P400 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 5部
サーフィノール104PG50 0.1部
アデカコールEC8600 0.5部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 48.8部
[実施例2(マゼンタインク)]
C.I. Reactive Red 3:1 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1000 15部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.3部
アデカコールEC8600 0.3部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 60.8部
[実施例3(シアンインク)]
C.I. Reactive Blue 15:1 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1600 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール485 0.1部
アデカコールEC8600 0.2部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51.1部
[実施例4(オレンジインク)]
C.I. Reactive Orange 13 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E450 25部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.3部
ペレックスOT−P 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 51部
[実施例5(シアンインク)]
C.I. Reactive Blue 49 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E2000 20部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール485 0.5部
ペレックスOT−P 0.5部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 55.4部
[実施例6(ブラックインク)]
C.I. Reactive Blue 176 9部
C.I. Reactive Red 3:1 3部
C.I. Reactive Orange 12 3部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E2000 5部
エチレングリコール 15部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 10部
サーフィノール485 0.5部
アデカコールEC8600 0.1部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 43.8部
[比較例1〜4]
ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用せず、それぞれ単独で使用する以外は実施例2と同様にして比較用のインクを調製した。この比較用インクの調製を比較例1及び2とする。
同様に、界面活性剤を単独で使用する以外は実施例5と同様にして比較用のインクを調製した。この比較用インクの調製を比較例3及び4とする。
なお、比較例1及び3はノニオン界面活性剤のみを使用し、アニオン界面活性剤の代わりにイオン交換水を増量したインクであり、比較例2及び4はアニオン界面活性剤のみを使用し、ノニオン界面活性剤の代わりにイオン交換水を増量したインクである。
[比較例1]
C.I. Reactive Red 3:1 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1000 15部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール440 0.3部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 61.1部
[比較例2]
C.I. Reactive Red 3:1 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−P1000 15部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
アデカコールEC8600 0.3部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 61.1部
[比較例3]
C.I. Reactive Blue 49 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E2000 20部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
サーフィノール485 0.5部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 55.9部
[比較例4]
C.I. Reactive Blue 49 10部
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン 0.5部
SC−E2000 20部
プロピレングリコール 10部
2−ピロリドン 3部
ペレックスOT−P 0.5部
プロキセルGXL 0.1部
イオン交換水 55.9部
[比較例5〜7]
実施例4において、上記式(1)で表される化合物(SC−E450)25部の代わりに以下に示す化合物をそれぞれ25部使用する以外は、実施例4と同様にして比較例5〜7の比較用インクを調整した。
比較例5:グリセリン
比較例6:ポリグリセリン750(平均分子量750のポリグリセリン、阪本薬品工業株式会社製)
比較例7:プロピレングリコール
上記のようにして得られた実施例1〜5及び比較例1〜7のインクを用い、以下のようにして基礎物性値の測定、染布の調製、及び評価を行った。
[インクの評価]
上記実施例1〜5、及び比較例1〜7で調製したそれぞれのインクにつき、下記(1)乃至(7)の7種類の試験を行い、インクの性能を評価した。各試験結果のうち、インクの基礎物性値の測定試験である(1)粘度試験〜(3)動的表面張力については下記表1に、インクの性能試験である(4)連続吐出性試験〜(7)染色性試験2については下記表2に示した。
(1)粘度試験
各実施例、及び各比較例のインクの粘度を10℃及び25℃においてE型粘度計(R115型粘度計、東機産業社製)を用いて測定した。なお、下記表1中の数値の単位はmPa・sである。
(2)表面張力
各実施例、及び各比較例のインクの表面張力を10℃及び25℃においてプレート法(CBVP−Z型表面張力計、協和界面科学社製)にて測定した。なお、下記表1中の数値の単位はmN/mである。
(3)動的表面張力
各実施例、及び各比較例のインクの動的表面張力を10℃の10Hz、及び25℃の10Hzにおいて最大泡圧法(SITA SCIENCE LINE 60型動的表面張力計、SITA Messtechnik GmbH社製)にて測定した。なお、下記表1中の数値の単位はmN/mである。
(4)連続吐出性試験
アルギン酸ナトリウム、尿素、炭酸水素ナトリウムを含む水溶液を用いてパッド法にて前処理を行った綿布に、各実施例、及び各比較例のインクをそれぞれ単独で使用して、工業用インクジェットヘッド(NOVA、フジフィルムダイマティックス社製)を搭載したオンデマンド型インクジェットプリンタ(アポロ2プリンターシステム、フジフィルムダイマティックス社製)にて25℃の環境下で印捺し、各インクの吐出性を評価した。吐出性は、ITI Web Transport(インクジェット印刷布搬送機、ITI Corporation社製)を用い、7.5cm幅ロール状の綿布にベタ柄で5mの連続印捺を行い、印捺綿布を得た。得られた印捺画像の状態により、試験結果を以下の基準で評価した。
○:最後まで良好に印捺できる。
△:印捺画像にスジ欠けが確認できるか、又は印捺は不安定だが、最後まで印捺できる。
×:印捺画像の散り、スジ欠けが激しいか、又は印捺が不安定であり、最後まで印捺できない。
(5)低温連続吐出性試験
上記(4)連続吐出性試験において、環境温度を25℃から10℃の低温環境下にする以外は同様にして印捺を行い、印捺綿布を得た。得られた印捺画像の状態により、試験結果を上記(4)連続吐出性試験と同様の基準で評価した。
(6)染色性試験1
<綿布での試験>
上記(4)連続吐出性試験で得られた各印捺綿布の印捺初期部分30cmを、60〜80℃で中間乾燥後、100〜103℃で10分間スチーミング処理を行った。水洗後、95〜100℃の沸騰水で10分間洗浄し、水洗、乾燥することにより試験用の捺染された綿染布を得た。
<シルク布での試験>
グアー、硫酸アンモニウム、及び尿素を含む水溶液を用いてパッド法にて前処理を行ったシルク布に、上記した(4)連続吐出性試験を行い、得られたシルク布の印捺初期部分20cmを、60〜80℃で中間乾燥後、100〜103℃で20分間スチーミング処理を行った。水洗後、乾燥することにより試験用の捺染されたシルク染布を得た。得られた各染布の状態により、試験結果を以下の基準で評価した。
なお、比較例5及び7については、前記(4)連続吐出性試験で良好な印捺が行えなかったため、この染色性試験1は行っていない。
○:印捺画像に粒状感がなく、捺染された染布にもイラつきがない。
×:印捺画像に粒状感があり、捺染された染布にイラつきがある。
(7)染色性試験2
セルロース繊維への反応染料の固着に対する式(1)で表される化合物の影響を調べる目的で、実施例4及び比較例5〜7について、上記(5)低温連続吐出性試験で得られた印捺綿布の印捺初期部分20cmを、60〜80℃で中間乾燥後、100〜103℃で10分間スチーミング処理を行った。水洗後、95〜100℃の沸騰水で10分間洗浄し、水洗、乾燥することにより捺染された綿染布を調製した。
測色機(SpectroEye、GRETAG−MACBETH社製)を用い、上記のようにして得られた捺染された綿染布のマクベス反射濃度を測色し、各固着率を下記の式で求めた。
固着率=(A/B)×100(%)
A:実施例4、又は比較例5〜7の捺染された綿染布の反射濃度。
B:実施例4の捺染された綿染布の反射濃度。
固着率の試験結果は、以下の基準で評価した。
○:95%以上
△:90%以上で95%未満
×:90%未満
Figure 0005580824
Figure 0005580824
表1の結果から明らかなように、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用した各実施例のインクは、25℃及び10℃における表面張力が25〜35mN/mの範囲にあり、同温度条件の10Hzにおける動的表面張力が30〜40mN/mの範囲にある。
また、全ての試験項目において、各実施例は最高の結果を示した。
一方、ノニオン界面活性剤のみを使用した比較例1及び3は、吐出性については良好であるが、(6)染色性試験1において印捺画像に粒状感があり、また、捺染された染布にもイラつきがあり、品質的に劣ることが分かった。また、アニオン界面活性剤のみを使用した比較例2及び4は、(5)低温連続吐出性試験において良好な吐出性が得られないことが分かった。
また、式(1)で表される化合物の代わりに、グリセリンを用いた比較例5、ポリグリセリン750を用いた比較例6、及びプロピレングリコールを用いた比較例7では、25℃におけるインク粘度が低く、(4)連続吐出試験においてはいずれも良好な吐出性が得られなかった。
また、比較例5〜7は、(5)低温連続吐出性試験では良好な吐出性を示したが、得られた印捺綿布を使用した(7)染色性試験2において、比較例5及び6の染色性能は極めて不良であった。
以上の結果から、本発明のインク組成物は、温度変化に関わらず連続吐出性に優れ、染色性も良好な捺染用インク、特に工業用インクジェットヘッドを用いる繊維の捺染用インクとして好適である。
本発明のインク組成物は繊維の捺染用、好ましくはインクジェット捺染用、特に工業用インクジェットヘッドを使用するインクジェット捺染用のインクとして好適に用いることができる。

Claims (10)

  1. 少なくとも1種類の反応染料、ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、及び水を含有するインク組成物。
  2. 前記ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物が、下記式(1)で表される化合物である請求項1に記載のインク組成物、
    Figure 0005580824
    [式中、
    、X、X、及びXはそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、
    j、k、m、及びnは総和で4以上40以下の数を表す。]
  3. 前記ノニオン界面活性剤がアセチレングリコール系界面活性剤又はアセチレンアルコール系界面活性剤であり、前記アニオン界面活性剤がスルホ琥珀酸系界面活性剤である請求項1又は2に記載のインク組成物。
  4. 前記式(1)におけるX、X、X、及びXの全てがメチル基である請求項2又は3に記載のインク組成物。
  5. インク組成物の総質量に対して、反応染料を0.5〜35質量%、ジグリセリンに酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンが付加重合した構造を有する化合物を3〜50質量%、ノニオン界面活性剤を0.05〜2質量%、アニオン界面活性剤を0.05〜2質量%それぞれ含有し、残部が水である請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインク組成物。
  6. 水溶性有機溶剤をさらに含有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のインク組成物。
  7. インク組成物の総質量に対して、0.05〜3質量%のpH調整剤をさらに含有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載のインク組成物。
  8. 請求項1乃至7に記載のインク組成物をインクとして用い、該インクのインク滴をインクジェットプリンタにより吐出させて繊維に付与する工程と、該工程により付与したインク組成物中の染料を、熱により前記繊維に反応固着させる工程と、前記繊維中に残存する未固着の染料を洗浄する工程とを含む繊維の捺染方法。
  9. 1種類以上の糊材、前処理用のpH調整剤、及びヒドロトロピー剤を含む水溶液を、インク組成物を付与する前の前記繊維に含浸させる、繊維の前処理工程をさらに含む請求項8に記載の繊維の捺染方法。
  10. 請求項8又は9に記載の繊維の捺染方法により捺染された捺染物。
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