JP6507021B2 - 調湿基材用水性インクジェットインク及び加飾された調湿基材の製造方法 - Google Patents
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Description
特開2003−146775号公報(特許文献1)には、ケイ酸カルシウムに未膨張バーミキュライトを配合して成る調湿建材の表面に焼付け処理をすることで、意匠性に優れた建材を得る技術が記載されている。
特開2011−26871号公報(特許文献2)には、調湿建材の表面に紫外線硬化型インクを用いてインクジェット記録手段により画像を形成して加飾する技術が記載されている。
そこで、本発明は、調湿建材等に用いられる調湿基材の調湿性能を損なうことなく、調湿基材の表面に耐水擦過性に優れた画像を高品位に形成することができるインクを提供することを目的とする。
以下の記載において、水性インクジェットインクを単に「インク」又は「水性インク」と記すことがあり、調湿基材を「多孔質基材」と記すことがある。
調湿基材は、調湿機能を有する多孔質基材であり、表面及び内部に多数の細孔を備え、この細孔が吸放湿性を発揮するものであれば、特に限定されない。多孔質基材の形状は通常、ボード状すなわち板状であるが、これに限定されるものではない。
多孔質基材の細孔の直径については、例えば、1〜200nmあるいは1〜100nm程度のものがあり、より詳細には、直径1〜50nmのメソ孔と直径50nm超(例えば50nm超200nm以下又は50nm超100nm以下程度)のマクロ孔とを有するものがある。メソ孔の直径は、例えば水銀ポロシメーターによる水銀圧入法によって測定することができる。
本発明の実施形態に係る水性インクは、上記調湿基材の表面を加飾するために用いられるものである。すなわち、調湿基材(例えば、調湿建材)に対し特に好ましく適用するために調製されたインクであって、少なくとも水、水分散性樹脂、色材、及び界面活性剤を含む。本明細書において、「加飾」は装飾と同義であって、印刷画像を形成することを意味しており、「加飾された」とは印刷画像を有することを意味する。この加飾部分は、対象物、すなわち調湿基材の全面であっても一部であってもよい。
インク中の水の含有量が多ければ多いほど、多孔質基材の調湿性能の低下を防止する効果が高まるので、水は、インク全量の60重量%以上であることが好ましく、65重量%以上であることがより好ましい。また、水の含有量は95重量%以下であることが好ましく、90重量%以下であることがより好ましい。
例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、2−メチル−2−プロパノール等の低級アルコール類;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、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類;モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン等のアセチン類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類;トリエタノールアミン、1−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、β−チオジグリコール、スルホラン等を用いることができる。これらは、単独で使用してもよく、また、単一の相を形成する限り、2種以上混合して使用してもよい。
水溶性有機溶剤の含有量は、粘度調整と保湿効果の観点から、インク中に50重量%以下(あるいは、溶媒中に60重量%以下)であることが好ましい。
色材の含有量は、インク全量に対して0.01〜20重量%の範囲であることが好ましい。さらには、色材の含有量は0.1重量%以上であることがより好ましく、0.5重量%以上であることがさらに好ましく、1重量%以上であることが一層好ましく、また、15重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましく、8重量%以下であることが一層好ましい。
水分散性樹脂としては、透明の塗膜を形成する樹脂を用いることが好ましい。また、水性インク中で粒子を形成可能な、すなわち水中油(O/W)型樹脂エマルションを形成可能な樹脂を用いることが好ましく、樹脂エマルションとして配合することができる。
代表的には、エチレン−塩化ビニル共重合樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル−(メタ)アクリル共重合体樹脂、酢酸ビニル−エチレン共重合体樹脂、及びそれらの樹脂エマルション等が挙げられる。ここで、「(メタ)アクリル樹脂」は、アクリル樹脂とメタクリル樹脂の双方を示す。
水分散性樹脂は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の1種単独の樹脂(又はそのエマルション)から構成されてもよいし、又は、複数種の樹脂(又はそれらのエマルション)を組み合わせて構成されてもよい。
平均粒径の下限値は、特に限定はされないが、インクの保存安定性の観点からは、5nm以上程度であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。
また、アセチレングリコール系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤は、多孔質基材に対する良好な濡れ性をインクに与えるので、多孔質基材に高品質な画像形成を行うことができる。
シリコーン系界面活性剤の中でも特に、ポリエーテル変性シロキサン化合物が、インクの保存安定性と多孔質基材への濡れ性の点から好ましい。シリコーン系界面活性剤のなかでも、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル・アラルキル共変性シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤が好ましい。市販品では、上記「シルフェイスSAGシリーズ」を好ましく使用できる。
インク中の界面活性剤の量は、0.1重量%以上程度であることが好ましく、0.3重量%以上であることがより好ましく、0.5重量%以上であることが一層好ましい、一方、界面活性剤量は、5重量%以下程度であることが好ましく、4重量%以下であることがより好ましく、3重量%以下であることが一層好ましい。
上記インクは、より高画質な加飾部を得るために、特定の調湿基剤用表面処理液(以下、単に「表面処理液」又は「処理液」とも記す。)と組み合わせて用いることが好ましい。この表面処理液(あるいは前処理液)は、インクジェット印刷による加飾が行われる前の調湿基材の表面に適用するためのものであり、少なくとも水、水分散性樹脂、及び平均粒径が300nm以下の無機粒子を含む。ここで、「適用」とは、塗布等の任意の手段により、表面処理液を付着させる意味である。なお、表面処理液を適用するための、加飾前の調湿基材は、本実施形態の表面処理液による処理とは異なる別の処理が行われたものであってもよいし、この表面処理液の適用後であってインクによる画像形成の前に、任意の別の処理を行うこともできる。
表面処理液中の無機粒子の量(固形分量)は、0.8重量%以上であることが好ましく、1.3重量%以上であることがより好ましく、また、20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましい。
第一の微粒子と第二の微粒子の合計100重量%に対する第一の微粒子の配合比率は、加飾部の光沢性の観点から、5〜95重量%が好ましく、15〜95重量%がより好ましく、50〜95重量%が特に好ましい。
表面処理液に含まれる水分散性樹脂の量は、上記インク中における水分散性樹脂の量に比べて少なくてよい。
加飾された調湿基材(以下、「加飾物品」とも記す。)、すなわち調湿基材の表面に印刷画像を備える物品の製造は、調湿基材の表面に、上記インクを用いたインクジェット印刷方式により画像を印刷することにより行われる。
表面処理液の多孔質基材表面への付着は、刷毛、ローラー、バーコーター、エアナイフコーター、スプレーを使用して多孔質基材表面に一様に塗布することによって行ってもよいし、又は、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷手段によって画像を印刷することで行ってもよい。すなわち、表面処理液は、多孔質基材表面の全面に塗布されてもよいし、必要な箇所にのみ、例えば上記インクを用いたインクジェット印刷が行われる箇所にのみ塗布されてもよい。
印刷終了後に多孔質基材を加熱してもよく、インク中の水やその他の揮発性成分を完全に揮発させ、インク中の色材を水分散性樹脂によって多孔質基材に定着させることができる。
多孔質基材を温める方法は任意であり、加熱温度は、インクジェット印刷に用いるノズルが乾燥し吐出が不安定にならない温度であれば特に限定されず、例えば50〜100℃の範囲で加熱できる。
加飾された調湿基材(加飾物品)は、上述のインクを用いて形成された加飾部を備え、JIS A 1470−1(2002)に従って測定される3時間後の吸湿量が15g/m2より多い調湿機能を有するものである。
加飾物品は、例えば、好ましくは調湿建材であるが、建材以外にも、例えばコースター、足ふきマット等であってもよい。
画像の記録面積は、特に限定されず、任意の絵柄又は文字、あるいは絵柄と文字との組合せ等を、自由に選択することができる。
表2に記載の各成分を表2に示す割合でプレミックスし、その後、ホモジナイザーにより1分間分散し、得られた分散液を孔径3μmのメンブレンフィルターに通過させて、インク1〜12を得た。界面活性剤を含まないインク10、界面活性剤を含むがアセチレングリコール系・シリコーン系以外の界面活性剤であるインク11、及び水分散性樹脂ではなく水溶性樹脂を含むインク12は、いずれも比較例のインクである。
「BONJET BLACK CW−4」:オリヱント化学工業株式会社製、自己分散カーボンブラック分散体
「スーパーフレックス420」:第一工業製薬株式会社製、自己乳化型水系ウレタン樹脂(平均粒径47nm)
「アデカボンタイターHUX370」:株式会社ADEKA、自己乳化型水系ウレタン樹脂(平均粒径10nm)
「スーパーフレックス460S」:第一工業製薬株式会社製、自己乳化型水系ウレタン樹脂(平均粒径56nm)
「スーパーフレックス150HS」:第一工業製薬株式会社製、自己乳化型水系ウレタン樹脂(平均粒径83nm)
「モビニール966A」:日本合成化学工業株式会社製、アニオン性水系アクリル樹脂エマルション(平均粒径170nm)
「PVA203 10%水溶液」:株式会社クラレ製、ポリビニルアルコール樹脂
「サーフィノール465」:日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール系界面活性剤
「シルフェイスSAG503A」:日信化学工業株式会社製、シリコーン系界面活性剤
「シルフェイスSAG002」:日信化学工業株式会社製、シリコーン系界面活性剤
「ディスパロンAQ−7130」:楠本化成株式会社製、アクリルシリコーン系界面活性剤
「ニューコール566」:日本乳化剤株式会社製、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル界面活性剤
なお、樹脂の平均粒径は、動的光散乱式粒子径分布測定装置「ナノ粒子解析装置nano Prtica SZ−100」(株式会社堀場製作所製)を用いて、各樹脂分散液を粒子濃度0.5質量%となるように精製水で希釈して、分散媒屈折率:1.333、試料屈折率:1.600、演算条件:多分散・ナローの設定で、温度25℃で測定した体積基準のメジアン径である。
下記の表2において、「固形分/不揮発分」の欄の各数値は、界面活性剤に対しては「不揮発分」、その他の成分に対しては「固形分」を示す。
表3に記載の各成分を表3に示す割合でプレミックスした後、超音波分散機により1分間分散し、表面処理液1及び2を得た。
表3記載の原材料の詳細は下記のとおりである。
「アエロジルOX−50」:日本アエロジル株式会社製、親水性ヒュームドシリカ(1次粒子径40nm)
「スノーテックスMP−2040」:日産化学社製コロイダルシリカ(1次粒子径170〜230nm、40%分散液)
「スノーテックス30」:日産化学社製コロイダルシリカ(1次粒子径10〜15nm、30%分散液)
「スミエリート1010」:住化ケムテックス社製、エチレン−塩化ビニル共重合樹脂エマルション(平均粒径200nm)
インク1〜12を市販のインクジェットプリンタ(マスターマインド社製、MMP845H)に導入し、ベタ及び文字・細線のモノクロ画像を、三菱マテリアル建材(株)の調湿建材「モイス」(商品名、調湿性能評価基準の吸放湿量と平衡含水率が共に3級)に印刷した。印刷終了後、70℃のシートヒーター上で130秒加熱した後、以下の評価を行った。また、表面処理をする場合(実施例1と比較例1以外)には、表面処理液1又は2を、市販のエアスプレーによりモイス全面に、ウェット塗布量で78g/m2(固形分量で約6.2g/m2)塗布し、70℃のシートヒーター上で130秒加熱した後、上記方法で印刷を行うようにした。
比較例1のUVインクは、ローランド ディー.ジー.社製UVプリンターVersaUV LEF−12用のECO−UVインクであり、同プリンターでモイスに印刷したのち、プリンターに内蔵されているUV−LEDランプで紫外線硬化させた。
インクの保存安定性は、インクをスクリュー管に入れて蓋をし、70℃の恒温槽に2週間保存した後のインクの、保存前後の粘度変化により評価した。インク粘度は、ストレス制御型レオメーターAR−G2(TAインストルメンツ社製)、直径40mm・角度1°のコーンを用いて測定した、温度23℃における値である。
吐出安定性は、連続及び断続的な吐出を行い、その吐出性により評価した。
客観的視覚評価は、目視観察により行った。
60°光沢度(加飾部)は、調湿建材に印刷されたベタ画像の表面60°光沢度を、コニカミノルタ株式会社製「Multi-Gloss268」(商品名)で測定した。
調湿建材の性能評価は、ベタ画像印刷後の調湿建材のJIS A 1470-1の吸放湿量及びJIS A 1475の平衡含水率を測定することで評価した。
画像の耐水擦過性は、印刷されたベタ画像を濡れたスポンジで擦って評価した。
一方、従来の紫外線硬化型(UV)インクを使用した比較例1では、画像の品位が劣るだけでなく、調湿建材の調湿性能及び画像の耐水擦過性が悪化した。
水分散性樹脂の代わりに水溶性樹脂を含有する水性インクを使用した比較例4では、画像の視覚的評価と耐水擦過性が悪化した。
比較例2と3では、界面活性剤を含まないか又は種類の異なる界面活性剤を含むインクを用いたため、水分散性樹脂粒子の凝集を抑制することができず、インクの保存安定性と吐出安定性の少なくとも一方が不良であり、その後の画像形成を行うことができなかった。
Claims (8)
- 水、水分散性樹脂、色材、並びに、アセチレングリコール系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤を含む、調湿基材用水性インクジェットインクであって、前記調湿基材は、JIS A 1470−1(2002)に従って測定される3時間後の吸湿量が15g/m 2 より多いものである、調湿基材用水性インクジェットインク。
- 前記水分散性樹脂の、動的光散乱法により測定されるメジアン径が300nm以下である、請求項1記載の調湿基材用水性インクジェットインク。
- 水、水分散性樹脂、及び動的光散乱法により測定されるメジアン径が300nm以下の無機粒子を含む調湿基剤用表面処理液により表面処理された調湿基材の加飾に用いられる、請求項1又は2記載の調湿基材用水性インクジェットインク。
- 調湿基材の表面に、請求項1〜3のいずれか1項記載の調湿基材用水性インクジェットインクを用いたインクジェット印刷を行う工程を含む、加飾された調湿基材の製造方法。
- 前記インクジェット印刷工程の前に、水、水分散性樹脂、及び動的光散乱法により測定されるメジアン径が300nm以下の無機粒子を含む調湿基材用表面処理液を、前記調湿基材の表面に付着させる表面処理工程を含む、請求項4記載の製造方法。
- 前記無機粒子は、動的光散乱法により測定されるメジアン径が40nm以上300nm以下の第一の微粒子と動的光散乱法により測定されるメジアン径が40nm未満の第二の微粒子との混合物である、請求項5記載の製造方法。
- 前記表面処理液の水分散性樹脂の、動的光散乱法により測定されるメジアン径が40nmよりも大きい、請求項5又は6記載の製造方法。
- 表面に、請求項1〜3のいずれか1項記載の調湿基材用水性インクジェットインクを用いて形成された加飾部を備え、JIS A 1470−1(2002)に従って測定される3時間後の吸湿量が15g/m2より多い、加飾された調湿基材。
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