JP6814365B1 - 前処理液、インキセット、及び印刷物 - Google Patents

前処理液、インキセット、及び印刷物 Download PDF

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Abstract

【課題】コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム基材のような難浸透性の基材に対する乾燥性や密着性に優れ、かつ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液の提供。【解決手段】顔料及び水を含む水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液であって、凝集剤(A)と、界面活性剤(B)と、樹脂(C)と、水とを含み、前記凝集剤(A)が、金属塩及びカチオン性高分子化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有し、前記界面活性剤(B)が、下記一般式で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンを含むことを特徴とする前処理液。【選択図】なし

Description

本発明は、水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液、インキセット、及び印刷物に関する。
デジタル印刷は、オフセット印刷、グラビア印刷などの従来の有版印刷とは違い、製版フィルムや刷版を必要としないため、コスト削減や小ロット多品種対応が実現可能である。
デジタル印刷の一種であるインクジェット印刷方式では、非常に微細なノズルからインキ液滴を印刷基材に直接吐出し、付着させることで文字や画像を得る。インクジェット印刷方式には、使用する装置の騒音が小さい、操作性がよい、カラー化が容易であるなどの利点があり、オフィスや家庭において、出力機として広く用いられている。また産業用途においても、インクジェット技術の向上により、デジタル印刷出力機として利用され始めている。
従来、産業用途におけるインクジェット印刷方式で用いられるインキは、溶剤インクジェットインキやUVインクジェットインキであった。しかし近年、環境面への対応といった点から、水性インクジェットインキの需要が高まっている。
インクジェット印刷方式で用いる(以下、単に「インクジェット用」ともいう)水性インキは、従来、普通紙や専用紙(例えば、写真光沢紙)を対象としたものであった。すなわち、水を主成分とするとともに、基材に対する濡れ性や乾燥性を制御するため、グリセリンやグリコールなどの水溶性有機溶剤が添加される。これらの液体成分からなるインクジェット用水性インキ(以下、「水性インクジェットインキ」、「水性インキ」、あるいは単に「インキ」ともいう)を用いて、文字や画像のパターンを上記基材上に印刷すると、液体成分が前記基材中に浸透して乾燥し、定着する。
一方、インクジェット用の基材には、上記した普通紙や専用紙、または上質紙や再生紙のような浸透性の高いものだけでなく、コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム基材のような難浸透性のものも存在する。これまで、浸透性の高い基材に対しては、上記のように水性インクジェットインキを用いて実用可能な画像品質が実現できている。しかし、コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム等の難浸透性の基材に対しては、着弾した後のインキ液滴が、基材中に浸透しづらいため、前記浸透による乾燥が起きず、液滴同士で滲みが発生し、画像品質が損なわれていた。
画像品質が損なわれる課題に対する方策として、難浸透性の基材に対する前処理液処理が知られている。一般に、水性インクジェットインキ用の前処理液として、前記水性インクジェットインキ中の液体成分を吸収し乾燥性を向上させる層(インキ受容層)を形成するもの(特許文献1、2参照)と、固体成分の凝集やインキの増粘を意図的に引き起こすことで水性インクジェットインキ液滴間の滲みや色ムラを防止し画像品質を向上させる層(インキ凝集層)を形成するもの(特許文献3、4参照)の2種類が知られている。
しかしながら特許文献1〜2のようなインキ受容層の場合、例えば一度に大量のインキを受容する際には、インキ受容層の膨潤に起因する画像のワレ、受容可能量超過による滲みや色ムラ、受容層へのインキ成分の吸収による濃度低下が発生する可能性がある。また受容層を形成する場合、後述するインキ凝集層の場合よりも、前処理液の塗工膜厚を厚くする必要がある。塗工量が多くなると、前処理液自身の乾燥性が低下し、乾燥性不良などの不具合が生じることが懸念される。上記の通り、難浸透性の基材に使用する場合、前処理液も浸透しづらいことから、上記不具合が起こりやすいと考えられる。
一方、インキ凝集層を形成する前処理液の例として、特許文献3には、多価金属塩、(カチオン化)ヒドロキシエチルセルロースを含有し、表面張力を規定した前処理液が記載されている。前記前処理液を使用することで、画像濃度が高く、ブリードがなく、耐擦性に優れた高品位の印刷物が得られるとされている。しかしながら、凝集層により顔料固着させ混色滲みやブリードを抑制することは可能だが、顔料凝集によるインキの固着や増粘により、液滴が着弾した後に濡れ広がりが不十分で印字部の埋まりが不足するという課題があった。
また、特許文献4には凝集剤と特定の界面活性剤を含有した前処理液を用いることで基材上に前処理液を塗布した際に、十分に基材上で前処理液が濡れ広がり、インキが着弾した後もインキの白抜けが抑制された印刷物が得られるとされている。しかしながら、用いられている界面活性剤では基材上では十分に濡れ広がることは出来ても、前処理液を塗工した表面上でインキが濡れ広がることが出来ず印字部の埋まりが不足するという課題があった。
上述の通り、凝集層を有する前処理液は顔料凝集による混色滲みには有効であるが、顔料凝集によりインキが十分濡れ広がる前にインキの固着や増粘が発生してしまい、前処理液上のインキの混色滲みと濡れ広がりの両立がこれまで達成できてない状況であった。
さらに、コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム基材のような難吸収性の基材上ではインキが十分浸透しないため、インキの乾燥不良や定着不足により難吸収性の基材に対する密着不良が起こりやすい。特にフィルム基材のような非浸透性の基材に対しては乾燥不良や密着不足がより顕著に出やすい。
バインダー成分として樹脂を使用することで、密着機能を付与した前処理液も知られている。しかしながら本発明者らが検討したところ、密着性と画像品質との両立を図るべく、前記樹脂と後述する凝集剤とを併用した前処理液は、保存安定性が著しく悪化し、加えて、上記の成分を単独で使用した時に比べ、密着性や画像品質も劣ってしまうことが判明した。
上記課題の解決のため、例えば、バインダー成分として樹脂を含む液体組成物と凝集剤を含む液体組成物とを別個に準備し、両者を混合した直後に基材に付与するという印刷方法も考えられるが、長時間の印刷ができず、作業性も非常に悪いため、実用には適さない可能性が高い。
以上のように、難吸収性の基材に対する密着性、乾燥性に優れ、かつ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液は、これまで存在しない状況であった。
特開2000−238422号公報 特開2000−335084号公報 特開2005−074655号公報 特開2019−065087号公報
本発明は、このような従来の課題を解決すべくなされたものであり、コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム基材のような難浸透性の基材に対する乾燥性や密着性に優れ、かつ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液を提供することを目的とする。また、上記特性を好適に発現できる、前記前処理液と水性インクジェットインキとを含むインキセットを提供することを目的とする。
すなわち本発明は、顔料及び水を含む水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液であって、
前記前処理液が、凝集剤(A)と、界面活性剤(B)と、樹脂(C)と、水とを含み、
前記凝集剤(A)が、多価金属塩であり、
前記界面活性剤(B)が、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンを含むことを特徴とする前処理液に関する。
一般式(1)
Figure 0006814365

(一般式(1)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルキル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルケニル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルキルカルボニル基、または、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルケニルカルボニル基を表す。
mはEOの平均付加モル数を表し、1〜100であり、
nはPOの平均付加モル数を表し、0〜99であり、
m>nである。
nが0でない場合、(EO)mと(PO)nの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。
また、oはEOの平均付加モル数を表し、1〜100であり、
pはPOの平均付加モル数を表し、0〜99であり、
o>pである。
pが0でない場合、(EO)oと(PO)pの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。)
また本発明は、前記凝集剤(A)が、カルシウム塩であることを特徴とする上記前処理液に関する。
また本発明は、さらに、アセチレンジオール系界面活性剤を含むことを特徴する上記前処理液に関する。
また本発明は、前記樹脂(C)が、ポリウレタン樹脂粒子、ポリウレタンポリウレア樹脂粒子、ポリ(メタ)アクリル樹脂粒子、アクリル変性ポリウレタン樹脂粒子、及び、ポリオレフィン樹脂粒子からなる群より選択される樹脂粒子を1種以上含む、上記前処理液に関する。
また本発明は、上記前処理液と、顔料及び水を含む水性インクジェットインキとを含む、インキセットに関する。
また本発明は、基材上に、上記前処理液からなる層を有する、前処理液を付与した基材に関する。
また本発明は、上記前処理液を付与した基材に、顔料及び水を含む水性インクジェットインキが印刷された印刷物に関する。
本発明により、コート紙やアート紙、微塗工紙、フィルム基材のような難浸透性の基材に対する乾燥性や密着性に優れ、かつ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液を提供することが可能となった。また、上記特性を好適に発現できる、前記前処理液と水性インクジェットインキとを含むインキセットを提供することが可能となった。
以下に、好ましい形態を上げて、本発明の実施形態(以下、単に「本実施形態」ともいう)である前処理液について説明する。
難浸透性の基材に対する混色滲みや色ムラを抑制するために凝集剤を含む前処理液は、顔料凝集によるインキの固着や増粘により、液滴が着弾した後に濡れ広がりが不十分で印字部の埋まりが劣ったものになる。その原因を究明するべく、本発明者らが研究を重ねた結果、上記の濡れ広がりの悪化が、前処理液を塗工した後の凝集剤の溶解速度とインキの濡れ広がり速度の影響によるものであることを突き止めた。
また、上記でも説明した通り、難吸収性の基材に対する密着性を付与するために、従来からバインダー成分として使用されている樹脂と、凝集剤とを含む前処理液は、保存安定性が著しく悪いだけではなく、水性インクジェットインキと併用した際の、印刷物の密着性や画像品質もまた劣ったものとなる。その原因を究明するべく、本発明者らが研究を重ねた結果、上記の品質悪化が、バインダー樹脂中の親水部位と凝集剤の有するカチオン成分との相互作用によるものであることを突き止めた。
そこで上記の課題を解決すべく、本発明者らが鋭意検討を続けた結果、凝集剤(A)、界面活性剤(B)として特定構造を有するポリオキシアルキレンアルキルアミン系の活性剤、樹脂(C)を用いることで難浸透性の基材に対する乾燥性や密着性に優れ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液を提供することが可能となり本発明に至った。上記の課題が好適に解決できるメカニズムの詳細は不明であるものの、本発明者らは以下のように推測している。
まず、前処理液上での画像形成については、凝集剤の溶解速度が早い場合、インキが十分に濡れ広がる前に顔料が前処理液上で凝集してしまい、十分な濡れ性を得ることが困難となってしまう。一方、凝集剤の溶解速度が遅い場合、インキは十分に濡れ広がるが、色間の混色滲みや色ムラが発生し高品質な画像品質を得られない。本発明で用いられるポリオキシアルキレンアルキルアミン系の活性剤は樹脂や凝集剤との相溶性が良好で難吸収性の基材に対して均一に前処理液を塗工するのに好適である。さらに前処理液を塗工した後の乾燥過程において上述の通り好適な相溶性を有することから本発明で用いられるポリオキシアルキレンアルキルアミン系の活性剤の配向が凝集剤や樹脂によって阻害されることなく、塗膜表面に好適に配向することで水性インキの濡れ広がりを付与しているものと考えられる。また、水性インキが着弾した後に凝集剤の溶解が活性剤や樹脂によって溶解が阻害されると顔料凝集が不十分で混色滲みの発生につながる。上述の通り乾燥過程においても好適な相溶性を有することから凝集剤が偏在することなく顔料凝集の速度を最適化させているものと考えられる。この速度制御によって濡れ広がりと混色滲みの両立を可能にしていると考えられる。
また、樹脂の形態には、水溶性樹脂と樹脂(微)粒子の2種類が存在し、前処理液や印刷物に要求される特性に応じて、適宜使い分けられる。本実施形態の前処理液の場合、水溶性樹脂と樹脂粒子のいずれも好適に用いられる。水溶性樹脂を用いた場合、前述の通り親水性部位と凝集剤のカチオン成分との相溶性が悪く局所的に不溶化することで保存安定性を損ないやすい。本発明で用いられるポリオキシアルキレンアルキルアミン系の活性剤はポリオキシアルキレン基が親水部として働き水溶性樹脂との相溶性が良好である。一方、アルキルアミンの部分が凝集剤のカチオン成分との相溶性が良好であり、水溶性樹脂と凝集剤を互いに効果的に相溶化させる働きにより前処理液として安定性の向上に寄与しているものと考えられる。また、樹脂として樹脂(微)粒子を用いた場合は、ポリオキシアルキレンアルキルアミン系の活性剤のアルキルアミンの部分が樹脂粒子表面に強く吸着し、アルキレンオキサイド基の部分が立体反発効果を発現することで凝集剤の存在下でも分散安定性を付与させているものと考えられる。上記の安定化の効果により前処理液を基材上に塗工した後も樹脂や凝集剤が不均一に存在することがなく、樹脂本来の密着性能や乾燥性を発現させるだけでなく画像品質を損なわないことが可能と考えられる。
以上のように、難吸収性の基材に対する乾燥性、密着性に優れ、かつ、混色滲みや色ムラがなく濡れ広がりが良好な画像品質に優れた印刷物を得ることができ、更には長期にわたって保存安定性が優れる前処理液を得るためには、上記の構成を採用することは必須不可欠である。
続いて以下に、本実施形態の前処理液を構成する各成分について、詳細に説明する。
<凝集剤(A)>
本実施形態の前処理液は、凝集剤(A)として、金属塩及びカチオン性高分子化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含む。上記の通り、金属塩やカチオン性高分子化合物は、凝集剤としての機能が強いこと、水に対する溶解性が高いこと、及び前記溶媒中での拡散性に優れることから、本発明の課題解決には必須の材料である。なお、本実施形態の前処理液では、金属塩及びカチオン性高分子化合物のどちらかを選択して用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。混色滲みが少なく白抜けの少ない優れた印刷品質を得るという点から凝集剤として金属塩を用いることが好ましい。以下、それぞれの凝集剤について詳細に説明する。
<カチオン性高分子化合物>
凝集剤(A)としてカチオン性高分子化合物を選択する場合、インキ中の顔料の分散機能を低下し、かつ、好適な溶解性、拡散性を有するものであれば、任意に用いることができる。また、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、上記の好適な溶解性に係る指標として、25℃の水100mLに対する溶解度が利用できる。すなわち、25℃の水100mLに対する溶解度が、5g/100mLH2O以上であるカチオン性高分子化合物が、本実施形態の前処理液に好ましく用いられる。
以下、カチオン性高分子化合物の溶解度の評価・判断方法を詳説する。試料は、カチオン性高分子化合物5gと、水100mLとをよく混合することで作製する。なお市販品など、カチオン性高分子化合物が水溶液の状態でしか入手できない場合は、水100mLに対し固形分が5gとなるよう、水を添加または揮発除去し、試料とする。その後、25℃下に24時間静置した試料について、50%粒子径が測定されなければ、前記カチオン性高分子化合物の、25℃の水100mLに対する溶解度が5g/100mLH2O以上であると判断する。なお、上記50%粒子径は、例えば粒度分布測定機(日機装社製「マイクロトラックUPA EX−150」)によって測定することができる。
カチオン性高分子化合物に含まれるカチオン基の例として、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、−NHCONH2基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またカチオン性高分子化合物中に上記カチオン基を導入するために使用される材料として、例えばビニルアミン、アリルアミン、メチルジアリルアミン、エチレンイミンなどのアミン化合物;アクリルアミド、ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミドなどのアミド化合物;ジシアンジアミドなどのシアナミド化合物;エピフルオロヒドリン、エピクロロヒドリン、メチルエピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリンなどのエピハロヒドリン化合物;ビニルピロリドン、ビニルカプロラクタム、ビニルイミダゾールなどの環状ビニル化合物;アミジン化合物;ピリジニウム塩化合物;イミダゾリウム塩化合物などを挙げることができる。
本実施形態の前処理液において、凝集剤(A)としてカチオン性高分子化合物を用いる場合、前記カチオン性高分子化合物が、ジアリルアミン構造単位、ジアリルアンモニウム構造単位、及びエピハロヒドリン構造単位からなる群より選択される1種類以上の構造単位を含む化合物であることが好ましく、少なくともジアリルアンモニウム構造単位を含んでいることがより好ましい。上記のカチオン性高分子化合物はいずれも強電解質であり、前処理液中における前記カチオン性高分子化合物の溶解安定性が良好であるとともに、インキ中の顔料の分散低下能力に優れている。
中でもジアリルアンモニウム構造単位を含むカチオン性高分子化合物は、特に優れた凝集性を発揮し、難吸収性の基材上で、混色滲みや色ムラが少なく、かつ発色性に優れた印刷物を得ることが可能であるため好ましい。なお入手容易性などの点から、ジアリルアンモニウム構造単位として、ジアリルジメチルアンモニウムまたはジアリルメチルエチルアンモニウムの、塩酸塩または硫酸エチル塩が好適に選択される。
一方、理由は定かではないものの、エピハロヒドリン構造単位を含むカチオン性高分子化合物を使用した印刷物は耐水性に優れており、この点からも好適に選択される。なおエピハロヒドリン構造単位を含むカチオン性高分子化合物として、エピハロヒドリン変性ポリアミン化合物、エピハロヒドリン変性ポリアミド化合物、エピハロヒドリン変性ポリアミドポリアミン化合物、エピハロヒドリン−アミン共重合体などを挙げることができる。また入手容易性などの点から、エピハロヒドリンとして、エピクロロヒドリンまたはメチルエピクロロヒドリンが好適に選択される。
上記カチオン性高分子化合物は、公知の合成方法により合成品したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。ジアリルアミン構造単位を含むカチオン性高分子化合物の市販品の具体例として、PAS−21CL、PAS−21、PAS−M−1L、PAS−M−1、PAS−M−1A、PAS−92、PAS−92A(ニットーボーメディカル社製);ユニセンスKCA100L、KCA101L(センカ社製)を挙げることができる。またジアリルアンモニウム構造単位を含むカチオン性高分子化合物の市販品として、PAS−H−1L、PAS−H−5L、PAS−H−10L、PAS−24、PAS−J−81L、PAS−J−81、PAS−J−41(ニットーボーメディカル社製);ユニセンスFPA100L、FPA101L、FPA102L、FPA1000L、FPA1001L、FPA1002L、FCA1000L、FCA1001L、FCA5000L(センカ社製)を挙げることができる。さらに、ジアリルアミン構造単位、及びジアリルアンモニウム構造単位を共に含むカチオン性高分子化合物の市販品として、PAS−880(ニットーボーメディカル社製)を挙げることができる。
また、エピハロヒドリン構造単位を含む市販品の具体例としては、FL−14(SNF社製)、アラフィックス100、251S、255、255LOX(荒川化学社製)、DK−6810、6853、6885;WS−4010、4011、4020、4024、4027、4030(星光PMC社製)、パピオゲンP−105(センカ社製)、スミレーズレジン650(30)、675A、6615、SLX−1(田岡化学工業社製)、カチオマスターPD−1、7、30、A、PDT−2、PE−10、PE−30、DT−EH、EPA−SK01、TMHMDA−E(四日市合成社製)、ジェットフィックス36N、38A、5052(里田化工社製)がある。
本実施形態の前処理液において、凝集剤(A)としてカチオン性高分子化合物を用いる場合、その配合量は、前処理液全量に対し固形分換算で1〜30質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましく、5〜15質量%であることが特に好ましい。カチオン性高分子化合物の配合量を上記範囲内に収めることで、前処理液の粘度を好適な範囲内に収めることができ、また長期保存した際の保存安定性に優れる前処理液を得ることができる。
<金属塩>
凝集剤(A)として金属塩を選択する場合も、カチオン性高分子化合物の場合と同様に、インキ中の顔料の分散機能を低下し、かつ、好適な溶解性、拡散性を有するものであれば、任意の材料を用いることができる。また、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の前処理液において、金属塩は、金属イオンと当該金属イオンに結合する陰イオンから構成される金属塩であれば、その種類は特に限定されない。その中でも、顔料と瞬時に相互作用することで、混色滲みを抑制し、色ムラのない鮮明な画像を得ることができる点から、前記金属塩が多価金属塩を含有することが好ましい。また多価金属イオンとして、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+、Fe2+、及びFe3+からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが、顔料だけでなく、樹脂などの固形成分とも相互作用を起こしやすい点から、より好ましい。更にその中でもCa2+、Mg2+、Zn2+、及びAl3+からなる群より選択される多価金属イオンは、イオン化傾向が大きくカチオンを発生しやすいため、凝集効果が大きいという利点を有し、特に好ましく用いられる。さらにCa2+イオンは、イオン半径が小さく、インキ凝集層内、及びインキ液滴中で移動しやすいことから、極めて好ましく選択される。
金属塩としては、無機金属塩および有機金属塩があり、無機金属塩の具体例として、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、臭化カルシウム、臭化マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また有機金属塩の具体例として、例えば、パントテン酸、プロピオン酸、アスコルビン酸、酢酸、乳酸などの有機酸の、カルシウム塩、マグネシウム塩、ニッケル塩、亜鉛塩などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの金属塩の中でも、水への溶解度、及び、前記インキ中の成分との相互作用の点から、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、乳酸カルシウム、酢酸カルシウムがより好ましい。
本実施形態の前処理液における、上記金属塩の含有量は、前処理液全量に対し金属イオンとして0.25〜8.0質量%であることが好ましく、0.75〜6.5質量%であることがより好ましく、1.0〜5質量%であることが特に好ましい。金属イオンの含有量を上記範囲内に収めることで、混色滲みや色ムラを抑制しながらも、基材に対する前処理液の濡れ性を確保することができる。また、金属塩に起因する沸点上昇現象が過度に発生することなく、好適な乾燥性を発現できることからも、好適である。なお、前処理液全量に対する金属イオンの含有量は、下記式(2)によって求められる。
式(2):

(金属イオンの含有量)(質量%)=WC×MM÷MC
一般式(2)中、WCは、金属塩の、前処理液全量に対する含有量(質量%)を表し、MMは、金属塩を構成する金属イオンの分子量を表し、MCは、金属塩の分子量を表す。
<界面活性剤(B)>
本実施形態の前処理液に用いる界面活性剤(B)は、前記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンを含む。
一般式(1)中、Rで表される部分は疎水性基として機能する。炭素数が6以上22以下であれば、上述した樹脂との相互作用が十分に機能すると共に、基材に塗工した後の前処理液表面上のインキの濡れ性が向上し白抜けの少ない優れた印刷品質が得られる。なお、上記Rは分岐していてもよいし、直鎖状でもよい。
なお、上記効果をより好適に発現させる観点から、上記Rが炭素数8〜20であることが好ましく、10〜18であることがより好ましい。また前記Rは、アルキル基またはアルケニル基であることが好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。
また、一般式(1)中、エチレンオキサイド基の平均付加モル数(一般式(1)におけるmおよびo)は1〜100であり、プロピレンオキサイド基の平均付加モル数(一般式(1)におけるnおよびp)は0〜99であり、m>n、およびo>pである。上記の通り、一般式(1)中、アルキレンオキサイド基が親水性基として機能し、水溶性樹脂と凝集剤の相溶化や、樹脂粒子に吸着した後の立体反発基として作用するが、前記効果を好適に発現させるためには、プロピレンオキサイド基に比べて親水性が強いエチレンオキサイド基の平均付加モル数を1以上とし、かつ、親水性が弱いプロピレンオキサイド基の平均付加モル数を、前記エチレンオキサイド基の平均付加モル数よりも少なくすることが好適である。また、エチレンオキサイド基の平均付加モル数を100以下、かつ、プロピレンオキサイド基の平均付加モル数を99以下にすることで、難吸収性の基材への密着性を維持したまま、保存安定性を向上できる。
上記特性をより好適に発現させる観点から、本実施形態の前処理液は、前記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンを樹脂(C)の配合量に対して0.5〜100質量%含むことが好ましく、2〜85質量%含むことがより好ましく、5質量%〜80質量%であることが特に好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルアミンを上記配合量にすることで前処理液の保存安定性が良好になる。更には、凝集剤と樹脂と好適に相溶化させ均一な凝集層を形成できるため、色間のブリードや混色滲みを抑制するだけでなく、前処理液を塗工した後のインキの濡れ性も向上し白抜けの少ない優れた印刷画質を得ることが可能となる。
本実施形態の前処理液において、界面活性剤(B)の配合量は前処理液全量に対し固形分換算で0.05〜10質量%であることが好ましく、0.1〜7質量%であることがより好ましい。特に好ましくは0.2〜5質量%である。界面活性剤(B)の配合量を上記範囲内に収めることで、前処理液の保存安定性と優れた印刷品質を得ることが可能となる。
上記ポリオキシアルキレンアルキルアミンは、公知の合成方法により合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。市販品から選択する場合、例えば、リポノールシリーズ(ライオン社製)、ナイミーンシリーズ(日油社製)、ブラウノンシリーズ(青木油脂工業社製)、アミートシリーズ(花王社製)等が使用できるがこれらに限定されるものではない。
本実施形態の前処理液には、性能を損なわない範囲で、その他の界面活性剤を併用して使用することもできる。例えば、シロキサン系、フッ素系、アセチレンジオール系、アクリル系などの界面活性剤が挙げられる。難吸収性の基材に対して優れた濡れ性を有し、均一な前処理液層を形成するという点からアセチレンジオール系界面活性剤を用いることが好ましい。本発明で用いられるポリオキシアルキレンアルキルアミンと好適に作用し、凝集剤(A)や樹脂(C)の効果を十分に発現し難吸収性の基材上で優れた印刷品質を得るという点からHLB値が4〜14のアセチレンジオール系界面活性剤がより好ましく、HLB値が6〜14のアセチレンジオール系界面活性剤が特に好ましい。
なお、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値とは、材料の親水・疎水性を表すパラメータの一つであり、小さいほど材料の疎水性が高く、大きいほど材料の親水性が高いことを表す。HLB値の算出方法にはグリフィン法、デイビス法、川上法など種々の方法があり、また実測する方法も様々知られているが、本明細書では、化合物の構造が明確に分かる場合は、グリフィン法を用いてHLB値の算出を行う。グリフィン法とは、対象の材料の分子構造と分子量を用いて、下記式(3)のようにしてHLB値を求める方法である。
式(3):

HLB値=20×(親水性部分の分子量の総和)÷(材料の分子量)
一方、構造不明の化合物が含まれる場合は、例えば「界面活性剤便覧」(西一郎ら編、産業図書株式会社、1960年)のp.324に記載されている以下方法によって、界面活性剤のHLB値を実験的に求めることができる。具体的には、界面活性剤0.5gをエタノール5mLに溶解させたのち、前記溶解液を25℃下で攪拌しながら、2質量%フェノール水溶液で滴定し、液が混濁したところを終点とする。終点までに要した前記フェノール水溶液の量をA(mL)としたとき、下記式(4)によってHLB値が算出できる。
式(4):

HLB値=0.89×A+1.11
<樹脂(C)>
本発明の前処理液は、樹脂(C)を含むことを特徴とする。樹脂とは、インクジェットインキと処理液との反応に関与しない樹脂であり、樹脂を併用することで、難吸収性の基材への密着性や乾燥性を向上させ、印刷物の擦過性を向上させることができるため、前記印刷物を様々な用途に使用することができる。なお一般的に、樹脂としては水溶性樹脂と樹脂微粒子が知られており、本発明ではどちらを用いても差し支えないが、難吸収性の基材に対する密着性を向上させ優れた乾燥性や塗膜耐性を得るという点から樹脂粒子を用いることが好ましい。
本明細書における「樹脂粒子」とは、後述する方法によって測定される粒子径が5〜1000nmであるものを指す。
本明細書における樹脂粒子の粒子径とは、樹脂粒子の50%粒子径(D50)のことを指す。50%粒子径(D50)は、粒度分布測定機(例えばマイクロトラック・ベル社製マイクロトラックUPAEX−150)を用い、動的光散乱法によって測定された、体積基準での累積50%径値(メジアン径)である。樹脂粒子の50%粒子径(D50)は、基材に対する密着性や長期の保存安定性を確保するという点から、5〜350nmであることが好ましく、10〜300nmであることがより好ましい。特に好ましくは25〜250nmである。
前記樹脂(C)の含有量は、金属イオンの量に応じて決定されることが好ましい。具体的には、前記処理液に含まれる金属イオンの含有量に対する、前記樹脂(C)の含有量の質量比が、金属イオンの含有量1に対し樹脂(C)の含有量が0より大きく30未満であることが好ましく、0より大きく25未満であることが特に好ましい。上記範囲の場合、前処理液を塗工した基材が水分を吸って乾燥性や密着性が低下することないため、難吸収性の基材に対して乾燥性や密着性に優れた高画質な印刷物が得られる。
本実施形態の前処理液において、樹脂(C)の配合量は前処理液全量に対し固形分換算で0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜25質量%であることがより好ましい。特に好ましくは2〜20質量%である。配合量を上記範囲にすることで難吸収性の基材上で優れた乾燥性と密着性に優れた印刷物が得られる。
本発明では、樹脂(C)として任意のものを使用することができる。本発明において使用できる樹脂の具体例として、ポリエチレンイミン、ポリアミド、各種の第4級アンモニウム塩基含有水溶性樹脂、ポリアクリルアマイド、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレンオキサイド、デンプン、メチルセルロース、ヒドロキシセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの水溶性セルロース、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアセタール、及び、ポリビニルアルコール、並びに、これらの変性物、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリル変性ポリウレタン樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(無水)マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが使用できるが、これらに限定されるもではない。
これらのうち、本発明で用いられる界面活性剤(B)と好適な相溶性や吸着安定性を有し、長期の保存安定性に優れ、混色滲みや濡れ広がりに優れた印刷品質を得るという点からポリビニルアルコール、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、(メタ)アクリル樹脂、アクリル変性ポリウレタン樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(無水)マレイン酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、及びポリカーボネート樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を選択することが好ましい。
本実施形態の前処理液は、上記に例示された樹脂(C)を1種のみ含んでもよいし、2種以上併用してもよいが、一実施形態において、前記前処理液は、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンポリウレア樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、アクリル変性ポリウレタン樹脂、およびポリオレフィン樹脂からなる群より選択される樹脂粒子を2種以上含むことが好適である。特性や種類の異なる樹脂粒子を組み合わせて使用することで、印刷物の密着性、乾燥性と、前処理液の保存安定性とを好適に両立できるためである。
上記樹脂(C)は、公知の合成方法により合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。市販品から選択する場合、例えば、パラゾールシリーズ(大原パラヂウム化学社製);ユーコートシリーズ、パーマリンシリーズ(以上、三洋化成工業社製);スーパーフレックスシリーズ、スーパーフレックスEシリーズ(以上、第一工業製薬社製);WBRシリーズ(大成ファインケミカル社製);ハイドランシリーズ(DIC社製);ハイテックシリーズ(東邦化学工業社製);スーパークロンシリーズ、アウローレンシリーズ(日本製紙社製);ニチゴーポリエスターシリーズ(日本合成化学社製);AQUACERシリーズ、Hordamerシリーズ(以上、ビックケミー社製)、タケラックシリーズ(三井化学社製);パスコールシリーズ(明成化学工業社製);アローベースシリーズ(ユニチカ社製)、NeoCrylシリーズ(DSM Coating Resins社製)、NeoRezシリーズ(DSM Coating Resins社製);アデカボンタイターHUXシリーズ(ADEKA社製);ユリアーノシリーズ(荒川化学工業社製);などが好適に使用できるが、これらに限定されるもではない。
本発明で用いられる樹脂(C)の酸価は、0〜40mgKOH/gであることが好ましい。また長期の保存安定性を確保するという観点から、酸価が0〜35mgKOH/gであることがより好ましい。酸価が40mgKOH/gを超えると保存安定性を損ない印刷品質が低下する恐れがある。なお樹脂の酸価とは、前記樹脂1g中に含まれる酸を中和するために必要となる水酸化カリウム(KOH)のmg数であり、公知の装置を用いて電位差滴定法により測定することができる。具体的には、例えば京都電子工業社製「電位差自動滴定装置AT−610」を用い、エタノール/トルエン混合溶媒中で、KOH溶液にて滴定できる値である。
本発明で用いられる樹脂(C)としては、アニオン性、カチオン性、両性、ノニオン性のいずれであっても好適に用いることができるが、難吸収性の基材上で優れた密着性を発現させるという観点から、ノニオン性またはアニオン性の樹脂を用いることが好ましく、アニオン性の樹脂粒子を用いることが特に好ましい。本明細書において「アニオン性」とは、水中で負に帯電している物質、具体的には、酸価が1mgKOH/g以上である物質を指すものとする。
<水>
本実施形態の前処理液に含まれる水の含有量は、前処理液全量に対して30〜95質量%であることが好ましく、40〜90質量%であることがより好ましく、50〜85質量%であることが更に好ましい。水は、凝集剤(A)、界面活性剤(B)、樹脂(C)などの、本実施形態の前処理液に必須である材料の相互溶解性を高め、前処理液の保存安定性を向上させるためには欠かせない材料である。
<有機溶剤>
本実施形態の前処理液は、更に有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤を併用することで、凝集剤(A)や界面活性剤の溶解性や、前処理液の乾燥性・濡れ性を好適なものに調整できる。なお本実施形態の前処理液では、有機溶剤は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の前処理液に使用できる有機溶剤に特に制限はないが、水溶性の有機溶剤を含むことが好ましい。なお、本明細書において「水溶性(の)有機溶剤」とは、25℃で液体であり、かつ、25℃の水に対する溶解度が1質量%以上であるものを指す。
本実施形態の前処理液が有機溶剤を含む場合、凝集剤(A)や界面活性剤(B)、樹脂(C)との親和性が高く、前記前処理液の保存安定性が向上する観点から、分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤を使用することがより好ましく、下記に例示した1価アルコール類、及び/または、2価アルコール(グリコール)類を使用することが特に好ましい。
また一実施形態において、前記分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤として、1気圧下における沸点が75〜220℃である水溶性有機溶剤を含む前処理液は、難浸透性の基材に対して均一な付与が実現でき、密着性や画像品質が特に向上するため好ましい。更に上記効果をより好適に発現させる観点から、前記分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤の、1気圧下における沸点は、75〜205℃であることがより好ましく、75〜190℃であることが更に好ましい。なお本明細書における、1気圧下における沸点は、公知の方法、例えば示差熱分析(DTA)法や、DSC法等によって測定される値である。
本実施形態の前処理液に好適に用いられる、分子構造中にヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤を例示すると、
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、などの1価アルコール類;
1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、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#200、ポリエチレングリコール#400、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、などの2価アルコール(グリコール)類;
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、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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モノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、1,2−ブチレングリコールモノメチルエーテル、1,3−ブチレングリコールモノメチルエーテル、などのグリコールモノアルキルエーテル類;
グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ジグリセリン、ポリグリセリン、などの鎖状ポリオール化合物;
を挙げることができる。
また、本実施形態の前処理液には、上記に例示したもの以外にも、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、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メチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールジアルキルエーテル類;
2−ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、ε−カプロラクタム、3−メチル−2−オキサゾリジノン、3−エチル−2−オキサゾリジノン、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−エトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−2−エチルヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−オクトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ブトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ペントキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘキソキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−ヘプトキシプロピオンアミド、N,N−ジエチル−β−オクトキシプロピオンアミドなどの含窒素系溶剤;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどの複素環化合物;
などを使用することができる。
本実施形態の前処理液に含まれる有機溶剤の配合量の総量は、前処理液全量に対して0.5〜45質量%以下であることが好ましく、1〜35質量%であることがより好ましく、2〜30質量%であることが特に好ましい。有機溶剤の配合量を上記範囲内とすることで、難吸収性の基材に対して優れた濡れ性を有し、長期に渡る保存安定性を確保した前処理液を得ることが可能となる。
また、有機溶剤として、ヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤を使用する場合、その配合量は、前記有機溶剤全量に対して35〜100質量%であることが好ましく、50〜100質量%であることがより好ましく、65〜100質量%であることが特に好ましい。配合量を上記範囲内に収めることで、ヒドロキシル基を1個以上含む水溶性有機溶剤による効果が好適に発現されるためである。
また、本実施形態の前処理液では、1気圧下における沸点が240℃以上である有機溶剤の含有量が、前記前処理液全量に対して10質量%未満(0質量%でも良い)であることが好ましい。5質量%未満(0質量%でも良い)であることがより好ましい。沸点が240℃以上である有機溶剤を含まないか、含むとしてもその配合量を上記範囲内とすることで、画像品質に優れた印刷物が得られるとともに、前処理液の乾燥性が十分なものとなる。
更に、上記と同様の理由により、1気圧下における沸点が240℃以上である有機溶剤の含有量が、前記前処理液全量に対して10質量%未満であることに加えて、1気圧下における沸点が220℃以上である有機溶剤の含有量が、前記前処理液全量に対して15質量%未満(0質量%でも良い)であることが好ましく、10質量%未満(0質量%でも良い)であることがより好ましく、5質量%未満(0質量%でも良い)であることが特に好ましい。
<pH調整剤>
本実施形態の前処理液は、pH調整剤を含むことができる。pH調整剤を使用することで、塗工装置に使用される部材へのダメージを抑制するとともに、経時でのpH変動を抑えて前処理液の性能を長期的に維持し、保存安定性を維持・向上させることができる。pH調整剤として使用できる材料に制限はなく、また1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
具体的に、前処理液を塩基性化させる場合には、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、などのアルカノールアミン;
アンモニア水;
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;
炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。
また、酸性化させる場合には、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、リン酸、ホウ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などを使用することができる。
上記のpH調整剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
pH調整剤の配合量は、前処理液全量に対して0.01〜5質量%であることが好ましく、0.1〜4.5質量%であることがより好ましい。pH調整剤の配合量を上記範囲内に収めることで、大気中の二酸化炭素の溶解など外部刺激によるpH変化や、凝集剤(A)や界面活性剤(B)、樹脂(C)の効果の発現を阻害することがない。
<着色剤>
本発明の好ましい実施形態において、本実施形態の前処理液は、顔料や染料などの着色剤を実質的に含まない。着色剤を含まず、実質的に透明な前処理液を用いることで、基材特有の色味や透明感を活かした印刷物を得ることができる。なお本明細書において「実質的に含まない」とは、本実施形態の効果発現を妨げる程度まで、当該材料を意図的に添加することを認めないことを表すものであり、例えば、不純物や副生成物としての意図せぬ混入まで排除するものではない。具体的には、前処理液全量に対し、当該材料を2.0質量%以上含まないことであり、好ましくは1.0質量%以上含まないことであり、より好ましくは0.5質量%以上含まないことであり、特に好ましくは0.1質量%以上含まないことである。
一方、別の好ましい実施形態では、本実施形態の前処理液は、着色剤として、白色顔料を含む。白色の前処理液を、有色及び/または透明な基材に対して用いることで、鮮明性や視認性に優れた印刷物を得ることができる。本実施形態の前処理液が白色顔料を含む場合、前記白色顔料として、従来より既知の材料を任意に用いることができる。具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどの無機酸化物;チタン酸ストロンチウム、硫酸バリウムなどの水不溶性無機塩;中空樹脂粒子、非中空樹脂粒子などの水分散性樹脂(微)粒子;などが使用可能である。
<その他の材料>
また本実施形態の前処理液は、所望の物性値とするために、必要に応じて消泡剤、増粘剤、防腐剤などの添加剤を適宜使用できる。これらの添加剤を使用する場合、その配合量は、それぞれ前処理液全量に対して0.01〜5質量%とすることが好ましく、0.01〜3質量%とすることが更に好ましい。過剰に配合してしまうと、前処理液中の凝集剤(A)や界面活性剤(B)の機能を阻害してしまう可能性があることから、添加量は上記範囲にすることが好ましい。
また、本実施形態の前処理液は、重合性単量体を実質的に含まないことが好ましい。
<前処理液の物性>
本実施形態の前処理液は、25℃における粘度が5〜200mPa・sであることが好ましく、5〜180mPa・sであることがより好ましく、8〜160mPa・sであることが更に好ましく、10〜140mPa・sであることが特に好ましい。上記粘度範囲を満たす前処理液は、基材に対して均一に塗布できるため、画像品質や密着性に優れた印刷物となる。なお前処理液の粘度は、E型粘度計(東機産業社製TVE25L型粘度計)を用いて測定した値である。
また、本実施形態の前処理液の静的表面張力は、難吸収性の基材上における好適な濡れ性を付与し、均一な前処理液層を形成することで、画像品質に優れた印刷物を得るという観点から、20〜45mN/mであることが好ましく、22〜40mN/mであることがより好ましく、25〜35mN/mであることが特に好ましい。なお、本明細書における静的表面張力は、25℃環境下における、Wilhelmy法(プレート法、垂直板法)に基づく値であり、本実施形態においては、自動表面張力計CBVP−Z(協和界面科学社製)と白金プレートとを用いて測定した値である。
<前処理液の製造方法>
上記の成分からなる本実施形態の前処理液は、例えば、凝集剤(A)、界面活性剤(B)、樹脂(C)及び、必要に応じて、有機溶剤、pH調整剤や、上記で挙げたような適宜に選択される添加剤成分を加え、攪拌・混合したのち、必要に応じて濾過することで製造される。ただし、前処理液の製造方法は上記に限定されるものではない。例えば着色剤として白色顔料を使用する場合、あらかじめ、前記白色顔料と水とを含む白色顔料分散液を作製したのち、凝集剤(A)、界面活性剤(B)、樹脂(C)と混合してもよい。
なお、攪拌・混合の際は、必要に応じて前記混合物を35〜100℃の範囲で加熱してもよい。
<インキセット>
本実施形態の前処理液は、1種類以上の水性インクジェットインキと組み合わせ、インキセットの形態で使用できる。以下に、本実施形態のインキセットを構成する水性インクジェットインキ(以下、単に「本実施形態の水性インクジェットインキ(水性インキ、インキ)」ともいう)の構成要素について説明する。
<顔料>
本実施形態の水性インクジェットインキは、耐水性、耐光性、耐候性、耐ガス性などを有する観点から、色材として顔料を含む。前記顔料として、既知の有機顔料、無機顔料のいずれも使用することができる。
これらの顔料は、水性インキ全量に対して2.0〜20質量%の範囲で含まれることが好ましく、2.5〜15質量%の範囲で含まれることがより好ましく、3.0〜10質量%の範囲で含まれることが特に好ましい。
なおホワイトインキの場合、顔料の含有量は、前記ホワイトインキ全量に対して3.0〜40質量%であることが好ましく、5.0〜35質量%であることがより好ましく、7.0〜30質量%であることが特に好ましい。
顔料の含有量を2.0質量%以上(ホワイトインキの場合は3質量%以上)にすることで、十分な発色性や鮮明性を有する印刷物が得られる。また顔料の含有量を20質量%以下(ホワイトインキの場合は40質量%以下)とすることで、水性インキの粘度を、インクジェット印刷に適した範囲に収められるとともに、前記水性インキの保存安定性も良好となり、結果として長期に渡って吐出安定性を確保できる。
本実施形態の水性インキで使用することができるシアン有機顔料として、例えば、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66などが挙げられる。中でも発色性や耐光性に優れる点から、C.I.ピグメントブルー15:3、及び15:4からなる群から選択される1種以上が好ましく使用できる。
また、マゼンタ有機顔料として、例えば、C.I.ピグメントレッド5、7、12、22、23、31、48(Ca)、48(Mn)、49、52、53、57(Ca)、57:1、112、122、146、147、150、185、202、209、238、242、254、255、266、269、282、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、43、50などが使用できる。中でも発色性や耐光性に優れる点から、C.I.ピグメントレッド122、150、166、185、202、209、266、269、282、及びC.I.ピグメントバイオレット19からなる群から選択される1種以上が好ましく使用できる。
なお発色性を更に高める観点で、マゼンタ有機顔料として、キナクリドン顔料を含む固溶体顔料を用いることも好ましい。具体的には、C.I.ピグメントレッド122とC.I.ピグメントバイオレット19とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド202とC.I.ピグメントバイオレット19とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド209とC.I.ピグメントバイオレット19とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド282とC.I.ピグメントバイオレット19とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド122とC.I.ピグメントレッド150とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド122とC.I.ピグメントレッド185とを含む固溶体顔料、C.I.ピグメントレッド122とC.I.ピグメントレッド269とを含む固溶体顔料などを挙げることができる。
また、イエロー有機顔料として、例えば、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、94、95、109、110、117、120、125、128、137、138、139、147、148、150、151、154、155、166、168、180、185、213などが使用できる。中でも発色性に優れる点からC.I.ピグメントイエロー12、13、14、74、120、180、185、及び213からなる群から選択される1種以上が好ましく使用できる。
また、ブラック有機顔料として、例えば、アニリンブラック、ルモゲンブラック、アゾメチンアゾブラックなどが使用できる。なお、上記のシアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料や、下記のオレンジ顔料、グリーン顔料、ブラウン顔料などの有彩色顔料を複数混合使用し、ブラック顔料とすることもできる。
本実施形態の水性インクジェットインキには、オレンジ顔料、グリーン顔料、ブラウン顔料などの特色顔料を使用することもできる。具体的には、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、64、 71、C.I.ピグメントグリーン7、36、43、58、ピグメントブラウン23、25、26などが挙げられる。
本実施形態の水性インクジェットインキで使用できる無機顔料には特に限定がなく、例えばブラック顔料としてカーボンブラックや酸化鉄、ホワイト顔料として酸化チタンを用いることができる。
本実施形態の水性インキで使用できるカーボンブラックとして、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラックが挙げられる。中でも、これらのカーボンブラックのうち、一次粒子径が11〜50nm、BET法による比表面積が50〜400m 2 /g、揮発分が0.5〜10質量%、pHが2〜10であるものが好適である。このような特性を有する市販品として、例えばNo.25、30、33、40、44、45、52、850、900、950、960、970、980、1000、2200B、2300、2350、2600;MA7、MA8、MA77、MA100、MA230(以上、三菱化学社製);RAVEN760UP、780UP、860UP、900P、1000P、1060UP、1080UP、1255(以上、ビルラカーボン社製);REGAL330R、400R、660R、MOGUL L(以上、キャボット社製);Nipex160IQ、170IQ、35、75;PrinteX30、35、40、45、55、75、80、85、90、95、300;SpecialBlack350、550;Nerox305、500、505、600、605(以上、オリオンエンジニアドカーボンズ社製)などが挙げられ、いずれも好ましく使用できる。
また酸化チタンとして、アナターゼ型、ルチル型のいずれも使用することができるが、印刷物の隠蔽性を上げるためにもルチル型を用いるのが好ましい。また酸化チタンの製造方法は、塩素法、硫酸法のいずれであってもよいが、白色度が高いことから、塩素法にて製造された酸化チタンが好ましく使用される。
また、本実施形態の水性インクジェットインキで使用される酸化チタンは、無機化合物及び/または有機化合物によって表面処理されたものであることが好ましい。無機化合物の例として、シリコン(Si)、アルミニウム、ジルコニウム、スズ、アンチモン、チタンの化合物、及びこれらの水和酸化物を挙げることができる。また有機化合物の例として、多価アルコール、アルカノールアミンまたはその誘導体、高級脂肪酸またはその金属塩、ポリシロキサン化合物、有機金属化合物を挙げることができる。これらの中でも、多価アルコールまたはその誘導体は、酸化チタン表面を高度に疎水化し、インキの保存安定性を向上できるため、好ましく用いられる。
なお本実施形態の水性インクジェットインキでは、印刷物の色相や発色性を好適な範囲に収めるため、上記の顔料を複数混合して用いることができる。例えば、カーボンブラック顔料を使用したブラックインキに対し、低印字率における色味を改善するため、シアン有機顔料、マゼンタ有機顔料、オレンジ有機顔料、ブラウン有機顔料から選択される1種以上の顔料を少量添加してもよい。
<顔料分散用樹脂>
顔料を水性インキ中で安定的に分散保持する方法として、(1)水溶性顔料分散樹脂を顔料表面に吸着させ分散する方法、(2)水溶性及び/または水分散性の界面活性剤を顔料表面に吸着させ分散する方法、(3)顔料表面に親水性官能基を化学的・物理的に導入し、分散樹脂や界面活性剤なしでインキ中に分散する方法(自己分散型顔料)、(4)水不溶性樹脂で顔料を被覆し、必要に応じて更に別の水溶性顔料分散樹脂や界面活性剤を用いてインキ中に分散させる方法などを挙げることができる。
本実施形態で用いられる水性インキでは、上記のうち(1)または(4)の方法、すなわち、顔料分散用樹脂を用いる方法が選択され、かつ、前記顔料分散用樹脂が、芳香環構造を有する単量体を、前記顔料分散用樹脂を構成する単量体全量に対し20〜90質量%含むことが好適である。これは、顔料分散用樹脂中に含まれる芳香環と、前処理液に含まれる凝集剤(A)とが形成するπ−カチオン相互作用による密着性・画像品質の向上や、水溶性有機溶剤を含む水性インクジェットインキにおける保存安定性の確保・向上を目的としたものである。なお本明細書において「顔料分散用樹脂」とは、上記(1)や(4)の方法において用いられる水溶性顔料分散樹脂や、上記(4)の方法において用いられる水不溶性樹脂を総称する用語として定義される。また「水不溶性樹脂」とは、対象となる樹脂の、25℃における1質量%の水溶液が、肉眼で見て透明でないものを指す。
本実施形態の水性インキでは、上記の中でも、(1)の方法を選択することが特に好ましい。これは、樹脂を構成する単量体組成や分子量を選定・検討することにより、顔料に対する樹脂吸着能や顔料分散樹脂の電荷を容易に調整でき、結果としてインキの保存安定性の向上や、本実施形態の前処理液による顔料凝集能力の制御が可能となるためである。
上記顔料分散用樹脂の種類は特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂、(無水)マレイン酸樹脂、スチレン−(無水)マレイン酸樹脂、オレフィン−(無水)マレイン酸樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリエステル樹脂などを使用することができる。中でも、芳香環構造を有する単量体を含む材料選択性の大きさや合成の容易さの点で、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂を使用することが特に好ましい。また上記の顔料分散用樹脂は、既知の方法により合成することも、市販品を使用することもできる。
本実施形態の水性インクジェットインキで用いられる顔料分散用樹脂は、芳香環構造を有する単量体を20〜90質量%含むことが好ましいが、その量は、顔料分散用樹脂全量に対し、20〜80質量%であることが好ましく、20〜70質量%であることが特に好ましい。芳香環構造の量を上記範囲に収めることで、π−カチオン相互作用を利用した密着性・画像品質向上の効果や、沸点の低い水溶性有機溶剤を含む水性インキにおける保存安定性の確保・向上の効果が好適なものとなる。
一実施形態において、顔料分散用樹脂は、芳香環構造に加えて炭素数8〜36のアルキル基を含むことが好ましい。アルキル基の炭素数を8〜36とすることにより、顔料分散性が向上し、前処理液上で均一に顔料が定着しやすく乾燥性や密着性の向上が実現できるためである。なおアルキル基の炭素数として、水性インクジェットインキ中の水溶性有機溶剤との相溶性が好適化し、印刷物の乾燥性が良化する観点から、好ましくは炭素数10〜30であり、更に好ましくは炭素数12〜24である。またアルキル基は炭素数10〜36の範囲であれば、直鎖であっても分岐していてもよいが、直鎖状のものが好ましい。直鎖のアルキル基としてはラウリル基(C12)、ミリスチル基(C14)、セチル基(C16)、ステアリル基(C18)、アラキル基(C20)、ベヘニル基(C22)、リグノセリル基(C24)、セロトイル基(C26)、モンタニル基(C28)、メリッシル基(C30)、ドトリアコンタニル基(C32)、テトラトリアコンタニル基(C34)、ヘキサトリアコンタニル基(C36)などが挙げられる。
また一実施形態において、顔料分散用樹脂が、芳香環構造に加えて、アルキレンオキサイド基を含むことも好適である。アルキレンオキサイド基を導入することで、前記顔料分散用樹脂の親水・疎水性を任意に調整し、水性インキの保存安定性を向上できる。上記機能を好適に発現させるため、顔料分散用樹脂として水溶性顔料分散樹脂を用いる場合、前記アルキレンオキサイド基としてエチレンオキサイド基を選択することが好ましい。同様に、上記顔料分散用樹脂として水不溶性樹脂を用いる場合、前記アルキレンオキサイド基としてプロピレンオキサイド基を選択することが好ましい。
なお、顔料を水性インキ中で安定的に分散保持する方法として、上記(1)の方法を選択する、すなわち、上記顔料分散用樹脂として水溶性顔料分散樹脂を用いる場合、インキへの溶解度を上げるため、前記顔料分散用樹脂中の酸基を塩基で中和することが好ましい。前処理液中の凝集剤(A)の効果を阻害することなく、顔料分散用樹脂をインキ中に溶解できる観点から、前記顔料分散用樹脂の10質量%水溶液のpHが7〜11.5となるように塩基を添加することが好ましく、7.5〜11となるように添加することがより好ましい。
上記の、顔料分散用樹脂を中和するための塩基としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミンなどのアルカノールアミン;アンモニア水;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを挙げることができる。
また、顔料をインキ中で安定的に分散保持する方法として、上記(1)の方法を選択する、すなわち、上記顔料分散用樹脂として水溶性顔料分散樹脂を用いる場合、その酸価が30〜375mgKOH/gであることが好ましい。酸価を上記の範囲内に収めることで、顔料分散樹脂の水に対する溶解性が確保できるうえ、顔料分散樹脂間での相互作用が好適なものとなることで、顔料分散液の粘度を抑えることができるためである。酸価が30mgKOH/g以上であれば、水に対する溶解性が良好となり、顔料分散液の粘度を抑えることができ、375mgKOH/g以下であれば、水性インクジェットインキの保存安定性が優れる。顔料分散樹脂の酸価は、65〜340mgKOH/gであることがより好ましく、更に好ましくは100〜300mgKOH/gである。
一方、上記(4)の方法を選択する、すなわち、上記顔料分散用樹脂として水不溶性樹脂を用いる場合、その酸価は0〜100mgKOH/gであることが好ましく、5〜90mgKOH/gであることがより好ましく、更に好ましくは、10〜80mgKOH/gである。酸価を上記の範囲内に収めることで、乾燥性や耐擦性に優れた印刷物が得られるためである。
なお、顔料分散用樹脂の酸価は、前記顔料分散用樹脂1g中に含まれる酸を中和するために必要となる水酸化カリウム(KOH)のmg数であり、エタノール/トルエン混合溶媒中で、KOH溶液にて滴定した値である。本実施形態においては、京都電子工業社製「電位差自動滴定装置AT−610」を用いて測定した値である。
また顔料分散用樹脂の分子量は、重量平均分子量が1,000以上300,000以下の範囲内であることが好ましく、5,000以上200,000以下の範囲であることがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲であることにより、顔料が水中で安定的に分散することで水性インキの保存安定性が向上し、また、前記水性インキに使用した際の粘度調整が行いやすい。重量平均分子量が1,000以上であると、水性インキ中に添加されている水溶性有機溶剤に対して顔料分散樹脂が溶解しにくいために、顔料に対しての分散樹脂の吸着が強くなり、インキの保存安定性が向上する。重量平均分子量が300,000以下であると、分散時の粘度が低く抑えられるだけでなく、インクジェットヘッドからの吐出安定性が良好となり、長期に渡って安定な印刷が可能になる。なお、顔料分散用樹脂の重量平均分子量は、常法によって測定できる。具体的には、TSKgelカラム(東ソー社製)と、RI検出器とを装備したGPC測定装置(東ソー社製HLC−8120GPC)を用い、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算値を、本明細書における重量平均分子量とする。
本実施形態の水性インクジェットインキでは、顔料分散用樹脂の配合量が、顔料に対して2〜60質量%であることが好ましい。顔料分散用樹脂の配合量を、顔料に対して2〜60質量%とすることで、顔料分散液の粘度を抑え、前記顔料分散液や水性インクジェットインキの保存安定性が良化するとともに、本実施形態の前処理液と混合した際に、速やかに凝集が起こる。顔料と顔料分散用樹脂の比率としてより好ましくは4〜55質量%、更に好ましくは5〜50質量%である。
後述する通り、本実施形態の水性インクジェットインキはバインダー樹脂を含むことが好ましい。顔料分散用樹脂として水溶性顔料分散樹脂を用い、かつ、バインダー樹脂として水溶性樹脂を用いる場合、前記水溶性顔料分散樹脂と前記バインダー樹脂とを判別する方法として、本実施形態においては、JIS K 5101−1−4記載の方法を準用した、下記に示す方法を用いた。
一次粒子径15〜25nm、窒素吸着比表面積120〜260m 2 /g、DBP吸収量(粒状)40〜80cm3/100gであるカーボンブラック20部と、樹脂10部と、水70部とをよく混合(プレミキシング)したのち、摩砕用ビーズである直径0.5mmのジルコニアビーズ1800部が充填された容積0.6Lのビーズミル(例えば、シンマルエンタープライゼス社製「ダイノーミル」)を用い、2時間分散を行う。分散後、得られたカーボンブラック分散液の25℃における粘度を、E型粘度計(例えば、東機産業社製のELD型粘度計)を用いて測定したのち、前記カーボンブラック分散液を70℃の恒温機に1週間保存し、再度粘度を測定する。このとき、分散直後の分散液の粘度が100mPa・s以下であり、かつ、保存前後でのカーボンブラック分散液の粘度変化率の絶対値が10%以下であれば、当該樹脂は水溶性顔料分散樹脂であると判断する。
<水溶性有機溶剤>
本実施形態の水性インクジェットインキは、好ましくは水溶性有機溶剤を含む。また、1気圧下における沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤の量が、水性インクジェットインキ全量に対し5質量%以下(0質量%でもよい)であることが好ましい。高沸点の水溶性有機溶剤量を5質量%以下にすることで、水性インクジェットインキの乾燥性、密着性、吐出安定性が良好になるうえに、前処理液と組み合わせた際、滲みなど画像品質の欠陥がない良好な水性インキが得られる。また画像品質や乾燥性、密着性を更に向上させる観点から、1気圧下における沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤の量は、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい(いずれも、0質量%であってもよい)。
また同様の理由により、1気圧下における沸点が220℃以上である水溶性有機溶媒の量が、水性インキ全量に対し5質量%以下(0質量%でもよい)であることが好ましく、2質量%以下(0質量%でもよい)であることが特に好ましい。なお上記1気圧下における沸点が220℃以上である水溶性有機溶剤の量は、1気圧下で沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤も含めて算出するものとする。
一実施形態において、水性インクジェットインキに含まれる水溶性有機溶剤の、1気圧下における加重沸点平均値は、145〜215℃であることが好ましく、150〜200℃であることがより好ましく、155〜190℃であることが特に好ましい。水溶性有機溶剤の加重沸点平均値を上記範囲に収めることで、本実施形態の前処理液と組み合わせたときに、高速印刷であっても画像品質に優れた印刷物を得ることができるとともに、吐出安定性も優れたものとなる。なお、上記加重沸点平均の算出には、上記の1気圧下で沸点が250℃以上である水溶性有機溶剤や沸点が220℃以上である水溶性有機溶剤も含めるものとする。また、上記1気圧下における加重沸点平均値は、それぞれの水溶性有機溶剤について算出した、1気圧下での沸点と、全水溶性有機溶剤に対する質量割合との乗算値を、足し合わせることで得られる値である。
本実施形態の水性インクジェットインキで用いられる、水溶性有機溶剤の総量は、水性インクジェットインキ全量に対し3〜40質量%であることが好ましい。更に、ノズルからの吐出安定性と、前処理液と組み合わせたときに十分な濡れ性と乾燥性を確保し、密着性や画像品質に優れた印刷物を得るという観点から、5〜35質量%であることがより好ましく、8〜30質量%以下であることが特に好ましい。水溶性有機溶剤の総量を3質量%以上にすることでインキの保湿性が良好となり、吐出安定性に優れたインキとなる。また水溶性有機溶剤の含有量を40質量%以下にすることで、乾燥性が良好なインキが得られ、画像品質に優れた印刷物となる。なお、顔料分散用樹脂、後述するバインダー樹脂、界面活性剤などの水性インクジェットインキに含まれる材料成分や、前処理液との相溶性、親和性の観点から、グリコールエーテル系溶剤及び/またはアルキルポリオール系溶剤を含有することが好ましい。
好適に用いられる、1気圧下の沸点が250℃未満であるグリコールエーテル系溶剤を例示すると、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ブチレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、などのグリコールモノアルキルエーテル類;
ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、などのグリコールジアルキルエーテル類が挙げられる。
特に、優れた保湿性と乾燥性を両立することができる点で、上記グリコールエーテル系溶剤の中でも、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ブチレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシブタノール、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテルを選択することが好ましい。
また、1気圧下の沸点が250℃未満であるアルキルポリオール系溶剤としては、例えば1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、などを挙げることができる。
中でも、優れた保湿性と乾燥性を両立することができる点で、上記アルキルポリオール系溶剤の中でも1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオールを選択することが好ましい。より好ましくは1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオールである。
<バインダー樹脂>
本実施形態の水性インクジェットインキはバインダー樹脂を含むことが好ましい。バインダー樹脂の形態は、水溶性樹脂及び樹脂粒子のどちらであってもよく、水性インクジェットインキや印刷物に要求される特性に応じて、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。例えば樹脂粒子は、水性インクジェットインキの粘度を低くすることができ、より多量の樹脂を配合することができることから、印刷物の耐性を高めるのに適している。また、バインダー樹脂として水溶性樹脂を使用した水性インクジェットインキは、吐出安定性や、本実施形態の前処理液と組み合わせた際の印刷物の画像品質に優れる。
また、バインダー樹脂として好適に使用できる樹脂の種類は、前処理液に含まれる樹脂(C)の場合と同様である。中でも、水性インクジェットインキの保存安定性や、本実施形態の前処理液と組み合わせた際の、印刷物の密着性や耐擦性の観点から、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリオレフィン樹脂が好ましく使用される。
バインダー樹脂として水溶性樹脂を使用する場合、水性インクジェットインキの吐出安定性と印刷物の密着性や耐擦性とを両立する観点から、その重量平均分子量を5,000〜80,000の範囲とすることが好ましく、8,000〜60,000の範囲とすることがより好ましく、10,000〜50,000の範囲とすることが特に好ましい。また同様の理由により、水溶性樹脂の酸価が5〜80mgKOH/gであることが好ましく、酸価が10〜50mgKOH/gであることがより好ましい。なお、重量平均分子量は、前述した方法で測定した値である。
前記バインダー樹脂の、水性インクジェットインキ全量中における含有量は、固形分換算で水性インクジェットインキ全量の1〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜15質量%であり、特に好ましくは3〜10質量%である。
<界面活性剤>
本実施形態の水性インキは、表面張力を調整し画像品質を向上させる目的で、界面活性剤を使用することが好ましい。一方で、表面張力が低すぎるとインクジェットヘッドのノズル面が水性インキで濡れてしまい、吐出安定性を損なうことから、界面活性剤の種類と量の選択は非常に重要である。前処理剤を塗工した基材に対するインキの濡れ性の確保と、ノズルからの吐出安定性の最適化という観点から、シロキサン系、アセチレンジオール系、フッ素系の界面活性剤を使用することが好ましい。中でも、シロキサン系、アセチレンジオール系の界面活性剤を使用することが特に好ましい。界面活性剤の添加量としては、水性インキ全量に対して、0.01〜5.0質量%が好ましく、0.1〜3.5質量%が更に好ましい。
本実施形態の水性インキで使用される界面活性剤は、既知の方法により合成することも、市販品を使用することもできる。界面活性剤を市販品から選択する場合、例えばシロキサン系界面活性剤としては、BY16−201、FZ−77、FZ−2104、FZ−2110、FZ−2162、F−2123、L−7001、L−7002、SF8427、SF8428、SH3749、SH8400、8032ADDITIVE、SH3773M(東レ・ダウコーニング社製)、Tegoglide410、Tegoglide432、Tegoglide435、Tegoglide440、Tegoglide450、Tegotwin4000、Tegotwin4100、Tegowet250、Tegowet260、Tegowet270、Tegowet280(エボニックデグサ社製)、SAG−002、SAG−503A(日信化学工業社製)、BYK−331、BYK−333、BYK−345、BYK−346、BYK−347、BYK−348、BYK−349、BYK−UV3500、BYK−UV3510(ビックケミー社製)、KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−6004、KF−6011、KF−6012、KF−6013、KF−6015、KF−6016、KF−6017、KF−6043、KF−615A、KF−640、KF−642、KF−643(信越化学工業社製)などが、
フッ素系界面活性剤としては、ZonylTBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、Capstone FS−30、FS−31(DuPont社)、PF−151N、PF−154N(オムノバ社製)などが使用できるが、これらに限定されるものではない。
なお、アセチレンジオール系界面活性剤の場合、例えば2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオール、ヘキサデカ−8−イン−7,10−ジオール、6,9−ジメチル−テトラデカ−7−イン−6,9−ジオール、7,10−ジメチルヘキサデカ−8−イン−7,10−ジオール、及びそのエチレンオキサイド、及び/または、プロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
また上記アセチレンジオール系界面活性剤の市販品を例示すると、サーフィノール61、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG−50、420、440、465、485、SE、SE−F、ダイノール604、607(エアープロダクツ社製)、オルフィンE1004、E1010、E1020、PD−001、PD−002W、PD−004、PD−005、EXP.4001、EXP.4200、EXP.4123、EXP.4300(日信化学工業社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記の界面活性剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水性インキに使用する界面活性剤と前処理液に使用する界面活性剤は、同じでも異なっていてもよい。各々異なる界面活性剤を使用する際は、両者の表面張力に注意したうえで配合量を決定することが好ましい。
<水>
本実施形態の水性インキに含まれる水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。
本実施形態の水性インキに使用することができる水の含有量は、インキの全質量の20〜90質量%の範囲であることが好ましい。
<その他の成分>
本実施形態の水性インキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインキとするためにpH調整剤を添加することができ、pH調整能を有する材料を任意に選択することができる。塩基性化させる場合は、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミンなどのアルカノールアミン;アンモニア水;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などを使用することができる。また酸性化させる場合は塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、酒石酸、リンゴ酸、リン酸、ホウ酸、フマル酸、マロン酸、アスコルビン酸、グルタミン酸などを使用することができる。上記のpH調整剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
pH調整剤の配合量は、水性インクジェットインキ全量に対し0.01〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であることがより好ましく、0.2〜1.5質量%であることが最も好ましい。上記範囲内に収めることで、空気中の二酸化炭素の溶解などによるpH変化を起こすことなく、また、前処理液と水性インクジェットインキとが接触した際に、凝集剤(A)による凝集効果を阻害することなく、本発明の効果を好適に発現させることができる。
また本実施形態の水性インクジェットインキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインキとするために、消泡剤、防腐剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤などの添加剤を適宜に添加することができる。これらの添加剤の添加量としては、インキの全質量に対して、0.01〜5質量%が好適である。
なお、本実施形態の水性インクジェットインキは、前処理液と同様、重合性単量体を実質的に含有しないことが好ましい。
<水性インクジェットインキのセット>
本実施形態の水性インクジェットインキは単色で使用してもよいが、用途に合わせて複数の色を組み合わせた水性インクジェットインキのセットとして使用することもできる。組み合わせは特に限定されないが、シアン、イエロー、マゼンタの3色を使用することでフルカラーの画像を得ることができる。また、ブラックインキを追加することで黒色感を向上させ、文字などの視認性を上げることができる。更にオレンジ、グリーンなどの色を追加することで色再現性を向上させることも可能である。
難浸透性の基材の一例である透明フィルム基材の場合、ホワイトインキの印刷を行うことで、鮮明な画像を得ることができ、特にブラックインキで印刷された文字などの鮮明性や視認性を上げることができる。従って、透明フィルム基材を使用する場合、少なくともホワイトインキとブラックインキとが好ましく組み合わされる。
<水性インクジェットインキの製造方法>
上記した成分を含む、本実施形態の水性インクジェットインキは、例えば、以下のプロセスを経て製造される。ただし本実施形態の水性インクジェットインキの製造方法は以下に限定されるものではない。
(1)顔料分散液の製造
顔料分散用樹脂として、水溶性顔料分散樹脂を用いる場合、前記水溶性顔料分散樹脂と水と、必要に応じて水溶性有機溶剤とを混合・攪拌し、水溶性顔料分散樹脂混合液を作製する。前記水溶性顔料分散樹脂混合液に、顔料を添加し、混合・攪拌(プレミキシング)した後、分散機を用いて分散処理を行う。その後、必要に応じて遠心分離、濾過や、固形分濃度の調整を行い、顔料分散液を得る。
また、水不溶性樹脂により被覆された顔料の分散液を製造する場合、あらかじめ、メチルエチルケトンなどの有機溶媒に水不溶性樹脂を溶解させ、必要に応じて前記水不溶性樹脂を中和した、水不溶性樹脂溶液を作製する。前記水不溶性樹脂溶液に、顔料と、水とを添加し、混合・攪拌(プレミキシング)した後、分散機を用いて分散処理を行う。その後、減圧蒸留により前記有機溶媒を留去し、必要に応じて、遠心分離、濾過や、固形分濃度の調整を行い、顔料分散液を得る。
顔料の分散処理の際に使用される分散機は、一般に使用される分散機ならいかなるものでもよいが、例えば、ボールミル、ロールミル、サンドミル、ビーズミル及びナノマイザーなどが挙げられる。上記の中でもビーズミルが好ましく使用され、具体的にはスーパーミル、サンドグラインダー、アジテータミル、グレンミル、ダイノーミル、パールミル及びコボルミルなどの商品名で市販されている。
顔料分散液の粒度分布を制御する方法として、上記に挙げた分散機の粉砕メディアのサイズを小さくすること、粉砕メディアの材質を変更すること、粉砕メディアの充填率を大きくすること、攪拌部材(アジテータ)の形状を変更すること、分散処理時間を長くすること、分散処理後フィルターや遠心分離機などで分級すること、及びこれらの手法の組み合わせが挙げられる。顔料を好適な粒度範囲に収めるためには、上記分散機の粉砕メディアの直径を0.1〜3mmとすることが好ましい。また粉砕メディアの材質として、ガラス、ジルコン、ジルコニア、チタニアが好ましく用いられる。
(2)水性インクジェットインキの調製
次いで、上記顔料分散液に、水溶性有機溶剤、水、及び必要に応じて上記で挙げたバインダー樹脂、界面活性剤やその他の添加剤を加え、攪拌・混合する。なお、必要に応じて前記混合物を35〜100℃の範囲で加熱しながら攪拌・混合してもよい。
(3)粗大粒子の除去
上記混合物に含まれる粗大粒子を、濾過分離、遠心分離などの手法により除去し、水性インクジェットインキとする。濾過分離の方法としては、既知の方法を適宜用いることができる。またフィルター開孔径は、粗大粒子、ダストが除去できるものであれば、特に制限されないが、好ましくは0.3〜5μm、より好ましくは0.5〜3μmである。また濾過を行う際は、フィルターは単独種を用いても、複数種を併用してもよい。
<水性インクジェットインキの特性>
本実施形態の水性インクジェットインキは、25℃における粘度を3〜20mPa・sに調整することが好ましい。この粘度領域であれば、特に通常の4〜10KHzの周波数を有するインクジェットヘッドから10〜70KHzの高周波数のインクジェットヘッドにおいても安定した吐出特性を示す。特に、25℃における粘度を4〜10mPa・sとすることで、600dpi以上の設計解像度を有するインクジェットヘッドに対して用いても、安定的に吐出させることができる。
なお、上記粘度は常法により測定することができる。本実施形態においては、E型粘度計(東機産業社製TVE25L型粘度計)を用い、インキ1mLを使用して測定した値である。
また、安定的に吐出できる水性インクジェットインキにするとともに、本実施形態の前処理液と組み合わせた際、密着性や画像品質に優れた印刷物が得られる点から、本実施形態の水性インクジェットインキは、25℃における静的表面張力が18〜35mN/mであることが好ましく、19〜32mN/mであることがより好ましく、20〜30mN/mであることが特に好ましい。また印刷物の混色滲みや色ムラを防ぎ、画像品質に特段に優れた印刷物が得られる観点から、水溶性有機溶剤や界面活性剤の種類・量を調整することで、本実施形態の水性インキの表面張力を、前処理液の表面張力以下とすることが好ましい。なお、本実施形態における静的表面張力は、前処理液の場合と同様にして測定した値である。
また上記と同様の理由から、本実施形態の水性インクジェットインキは、25℃・10msecにおける動的表面張力が25〜40mN/mであることが好ましく、28〜38mN/mであることがより好ましく、30〜36mN/mであることが特に好ましい。なお、本実施形態における動的表面張力は、Kruss社製バブルプレッシャー動的表面張力計BP100を用いて、25℃環境下で最大泡圧法によって測定した値である。
本実施形態の水性インクジェットインキは、優れた発色性を有する印刷物を得るために、顔料の平均二次粒子径(D50)を40nm〜500nmとすることが好ましく、より好ましくは50nm〜400nmであり、特に好ましくは60nm〜300nmである。 平均二次粒子径を上記好適な範囲内に収めるためには、上記のように顔料分散処理工程を制御すればよい。
なお顔料の平均二次粒子径は、上記樹脂(C)の粒子径と同様の方法によって測定した値である。なお、前記水性インクジェットインキがバインダー樹脂として樹脂粒子を含む場合、前記樹脂粒子の配合量に相当する量を水に置換したインキを作製し、粒子径を測定することが好ましい。
<印刷物の製造方法>
本実施形態の前処理液と、上記水性インクジェットインキとを組み合わせた、インキセットの実施形態で印刷物を製造する方法として、難浸透性の基材に前記前処理液を付与する工程と、前記難浸透性の基材上の、前記前処理液を付与した部分に、前記水性インクジェットインキを、1パスインクジェット印刷により付与する工程と、前記水性インクジェットインキが付与された、前記難浸透性の基材を乾燥する工程とを含む方法が好ましく用いられる。なお上記の工程は、この順番に実施することが好ましい。
本明細書において「1パスインクジェット印刷」とは、停止している基材に対しインクジェットヘッドを一度だけ走査させる、または、固定されたインクジェットヘッドの下部に基材を一度だけ通過させて印刷する方法であり、印字されたインキの上に再度インキが印字されることがない。ただし、インクジェットヘッドを走査させる場合、前記インクジェットヘッドの動きを加味して吐出タイミングを調整する必要があり、着弾位置のずれが生じやすい。そのため、本実施形態の水性インキを印刷する際は、固定されたインクジェットヘッドの下部に基材を通過させる方法が好ましく用いられる。
以下に、本実施形態のインキセットを用いた印刷物の製造方法について説明する。
<前処理液の付与方法>
本実施形態のインキセットを用いて印刷物を製造する際、好適には、水性インクジェットインキを印刷する前に、難浸透性の基材上に前処理液が付与される。その付与方法として、インクジェット印刷のように基材に対して非接触で印刷する方式と、基材に対し前処理液を当接させて印刷する方式のどちらを採用してもよい。また、前処理液の付与方法として、前処理液を当接させる印刷方式を選択する場合、オフセットグラビアコーター、グラビアコーター、ドクターコーター、バーコーター、ブレードコーター、フレキソコーター、ロールコーターなどのローラ形式が好適に使用できる。
<前処理液付与後の乾燥方法>
本実施形態のインキセットでは、前処理液を難浸透性の基材に付与したのち、前記難浸透性の基材を乾燥させ、前記基材上の前処理液を乾燥させたのち、水性インクジェットインキを付与してもよいし、前記基材上の前処理液が完全に乾燥する前に、水性インクジェットインキを付与してもよい。一実施形態において、水性インクジェットインキを付与する前に前処理液を完全に乾燥させる、すなわち、前記前処理液の液体成分が実質的に除去された状態とすることが好ましい。前処理液が完全に乾燥した後で水性インクジェットインキを付与することで、後から着弾する水性インクジェットインキが乾燥不良を起こすことなく、耐擦性に優れた印刷物が得られるためである。
本実施形態の前処理液の印刷で用いられる乾燥方法に特に制限はなく、例えば加熱乾燥法、熱風乾燥法、赤外線乾燥法、マイクロ波乾燥法、ドラム乾燥法など、従来既知の方法を挙げることができる。上記の乾燥法は単独で用いても、複数を併用してもよいが、難浸透性の基材へのダメージを軽減し効率よく乾燥させるため、熱風乾燥法を用いることが好ましい。また、基材へのダメージや前処理液中の液体成分の突沸を防止する観点から、加熱乾燥法を採用する場合は乾燥温度を35〜100℃とすることが、また熱風乾燥法を採用する場合は熱風温度を50〜150℃とすることが好ましい。
<水性インクジェットインキの付与方法>
水性インクジェットインキは、難浸透性の基材上の前処理液を付与した部分に、1パスインクジェット印刷により付与される方式が好ましい。なお、前記1パスインクジェット印刷で用いるインクジェットヘッドの設計解像度は、画像品質に優れた画像が得られる点から、600dpi(DotsPerInch)以上であることが好ましく、720dpi以上であることがより好ましい。
<水性インクジェットインキ印刷後の乾燥方法>
水性インクジェットインキを印刷したあと、前記水性インキ、及び未乾燥の前処理液を乾燥させるため、前記水性インクジェットインキが付与された難浸透性の基材を乾燥する工程を含むことが好ましい。なお好適に用いられる乾燥方法は、上記前処理液の場合と同様である。
<前処理液、及び水性インクジェットインキの付与量>
本実施形態のインキセットを印刷する際は、前処理液の付与量に対する水性インクジェットインキの付与量の比を0.1以上10以下とすることが好ましい。なお付与量の比としてより好ましくは0.5以上9以下であり、特に好ましくは1以上8以下である。付与量の比を上記範囲に収めることにより、基材の風合いの変化を起こすことなく、画像品質に優れた印刷物が得られる。
<難浸透性の基材>
本実施形態のインキセットを用いる難浸透性の基材は、従来から既知のものを任意に用いることができる。例えば、コート紙やアート紙、微塗工紙等の紙基材、ポリ塩化ビニルシート、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリビニルアルコールフィルムの様な熱可塑性樹脂基材や、アルミニウム箔の様な金属基材などが使用できる。上記の基材は表面が滑らかであっても、凹凸のついたものであっても良いし、透明、半透明、不透明のいずれであっても良い。また、これらの基材の2種以上を互いに張り合わせたものでも良い。更に印字面の反対側に剥離粘着層などを設けても良く、また印字後、印字面に粘着層などを設けても良い。また本実施形態のインキセットの印刷で用いられる基材の形状は、ロール状でも枚葉状でもよい。
中でも、本実施形態の前処理液の機能を十分に発現させるために、難浸透性の基材が熱可塑性樹脂基材であることが好ましく、PETフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルムであることが特に好ましい。
また、本実施形態の前処理液をムラなく均一に塗布するとともに、密着性を特段に向上させる観点から、難浸透性の基材としてフィルム基材を用いた場合、上記に例示した基材に対してコロナ処理やプラズマ処理といった表面改質方法を施すことも好ましい。
<コーティング処理>
本実施形態のインキセットを用いて作製した印刷物は、必要に応じて、印刷面をコーティング処理することができる。前記コーティング処理の具体例として、コーティング用組成物の塗工・印刷や、ドライラミネート法、無溶剤ラミネート法、押出しラミネート法などによるラミネート加工などが挙げられ、いずれを選択してもよいし、複数を組み合わせても良い。
なお、コーティング用組成物を塗工・印刷することによって印刷物にコーティング処理を施す場合、その塗工・印刷方法として、インクジェット印刷のように基材に対して非接触で印刷する方式と、基材に対し前記コーティング用組成物を当接させて印刷する方式のどちらを採用してもよい。また、コーティング用組成物を基材に対して非接触で印刷する方式を選択する場合、前記コーティング用組成物として、本実施形態の水性インクジェットインキから顔料を除外した、実質的に着色剤成分を含まないインキ(クリアインキ)を使用することが好適である。
また印刷物にラミネート加工を施す場合、シーラント基材をラミネートするために使用する接着剤は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の混合物により構成されることが好ましい。
前記ポリオール成分とは、水酸基を有する樹脂成分であり、塗工性や印刷物界面への濡れ性及び浸透性、エージング後に発現するラミネート強度に寄与する。本実施形態のインキセットにおいては、得られる印刷物の界面、例えば印刷層(印字部)や前処理液層(非印字部)に対する濡れ性が良好であり、更にラミネート加工された印刷物(積層体)のラミネート強度にも優れる点から、ポリオール成分がポリエステルポリオールを含有することが好ましい。なお、前記ポリオール成分は単一成分でも構わないし、複数成分を併用してもよい。
またポリイソシアネート成分は、前記ポリオール成分と反応しウレタン結合を形成することで、接着剤層を高分子量化させ、ラミネート強度を向上させる。中でも、ポリオール成分との相溶性、本実施形態のインキセットによって得られる印刷物の界面に対する濡れ性、及び、ラミネート加工された印刷物(積層体)のラミネート強度の観点から、前記ポリイソシアネート成分が、イソシアネート基末端のポリエーテル系ウレタン樹脂を含有することが好ましい。また上記と同様の観点から、前記ポリイソシアネート成分の配合量は、ポリオール成分に対して50〜80質量%であることが好ましい。なお、前記ポリイソシアネート成分は単一成分でも構わないし、複数成分を併用してもよい。
なお、上記ラミネート加工に使用するシーラント基材として、無軸延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムや直鎖状短鎖分岐ポリエチレン(LLDPE)フィルムなどの、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルムが例示できる。また酸化アルミニウムなどの金属(酸化物)蒸着層を形成したフィルムを使用してもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の実施形態である前処理液、及び前記前処理液と水性インクジェットインキとを含む記録液セットを更に具体的に説明する。なお、以下の記載において「部」及び「%」とあるものは、特に断らない限り、それぞれ「質量部」、「質量%」を表す。
<前処理液の調製>
<PVA103ワニスの調製例>
下記材料を攪拌しながら室温にて1時間混合した後、90℃に加温し、更に1時間混合した。その後、混合物を室温まで放冷することで、PVA103ワニスを得た。
PVA103(クラレ社製ポリビニルアルコール(けん化度98−99%(完全けん 化)、重合度300)) 25部
イオン交換水 75部
<前処理液1の調製例>
攪拌機を備えた混合容器を準備し、下記材料を順次添加した。緩やかに攪拌しながら、室温にて1時間混合した後、60℃に加温し、更に1時間混合した。その後、混合物を室温まで放冷したのち、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行うことで、前処理液1を得た。
酢酸カルシウム 10部
界面活性剤1 1部
PVA103ワニス 20部
2−プロパノール(iPrOH) 4部
プロキセルGXL(防腐剤、アーチケミカルズ社製1,2−ベンゾイソチアゾール− 3−オン溶液) 0.1部
イオン交換水 64.9部
<前処理液2〜106の調製例>
表1に記載の材料を使用する以外は、前処理液1と同様の方法により、前処理液2〜106を調製した。なお、使用した材料の詳細については、後述する表2〜4に記載した。
Figure 0006814365
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<前処理液の保存安定性の評価>
上記で製造した前処理液について、E型粘度計(東機産業社製TVE−20L)を用いて、25℃環境下で粘度を測定したのち、密閉容器に入れ、50℃に設定した恒温機内に静置保存した。1週間ごとに前記密閉容器を取り出し、上記と同様にして経時後の粘度を測定し、経時前後での粘度変化率を算出することで、前処理液の保存安定性の評価を行った。評価基準は以下の通りとし、AA、A、Bを実使用上可能とした。
AA:4週間保存後の粘度変化率が±5%未満であった
A:3週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、4週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
B:2週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、3週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
C:1週間保存後の粘度変化率が±5%未満であったが、2週間保存後の粘度変化率 が±5%以上であった
D:1週間保存後の粘度変化率が±5%以上であった
<前処理液を付与したフィルム基材の作製例>
上記で製造した前処理液について、松尾産業社製KコントロールコーターK202、ワイヤーバーNo.0を用い、下記基材に、上記で作成した前処理液をウェット膜厚4.0±0.2μmで塗布したのち、前記前処理液を塗布した基材を、70℃のエアオーブンに投入し1分間乾燥させることで、前処理液を付与した基材を作製した。
<評価に使用したフィルム基材>
・OKトップコート+ 王子製紙社製コート紙 4.5g/m2
・PET:フタムラ社製ポリエチレンテレフタレートフィルム「FE2001」(厚 さ12μm)
<前処理液の塗工ムラの評価>
上記方法に基づき、基材に塗工した前処理液の外観を目視、及びルーペで観察した。評価基準は下記の通りとし、AA、A、Bを実使用上可能とした。
AA:目視及びルーペでハジキや塗工ムラが見られなかった
A:ルーペで塗工ムラがごく僅かに見られたが、目視でハジキや塗工ムラが見られな かった
B:ルーペでハジキや塗工ムラが僅かに見られたが、目視でハジキや塗工ムラが見ら れなかった
C:目視でハジキまたは塗工ムラが見られた
Figure 0006814365
Figure 0006814365
Figure 0006814365
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<水性インクジェットインキの製造>
<顔料分散用樹脂1の製造例>
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ブタノール95部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱し、重合性単量体としてスチレン45部、アクリル酸30部、ラウリルメタクリレート25部、及び重合開始剤であるV−601(和光純薬製)6部の混合物を2時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、110℃で3時間反応させた後、V−601(和光純薬製)0.6部を添加し、更に110℃で1時間反応を続けて、顔料分散用樹脂1の溶液を得た。更に、室温まで冷却した後、ジメチルアミノエタノールを添加して完全に中和したのち、水を100部添加し水性化した。その後、100℃以上に加熱し、ブタノールを水と共沸させてブタノールを留去し、固形分が30%になるように調整することで、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を得た。なお、上記に示した方法で測定した顔料分散用樹脂1の酸価は230mgKOH/g、重量平均分子量は25,000であった。
<顔料分散用樹脂2〜4の水性化溶液の製造例>
下記表6に示したように、重合性単量体の種類や量を変更した以外は、顔料分散用樹脂1の場合と同様にして、顔料分散用樹脂2〜4の水性化溶液(固形分30%)を得た。
Figure 0006814365
<顔料分散液1C、1M、1Y、1Kの製造例>
トーヨーカラー社製LIONOL BLUE 7358G(C.I.ピグメントブルー15:3)を20部、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を20部、水60部を混合し、攪拌機でプレミキシングした後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行い、顔料分散液1Cを得た。また上記C.I.ピグメントブルー15:3を、以下に示す顔料にそれぞれ置き換えた以外は顔料分散液1Cと同様にして、顔料分散液1M(Magenta)、1Y(Yellow)、1K(Black)を得た。
・Magenta:DIC社製FASTGEN SUPER MAGENTA RG
(C.I.ピグメントレッド122)
・Yellow:トーヨーカラー社製LIONOL YELLOW TT1405G
(C.I.ピグメントイエロー14)
・Black:オリオンエンジニアドカーボンズ社製PrinteX85
(カーボンブラック)
<顔料分散液2〜4(C、M、Y、K)の製造例>
顔料分散用樹脂として顔料分散用樹脂2〜4の水性化溶液(固形分30%)を使用する以外は、顔料分散液1C、1M、1Y、1Kと同様の方法を用いることで、顔料分散液2〜4(それぞれC、M、Y、K)を得た。
<顔料分散液1Wの製造例>
石原産業社製タイペークCR−90−2(酸化チタン)を40部、顔料分散用樹脂1の水性化溶液(固形分30%)を20部、水40部を混合し、攪拌機でプレミキシングした後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行い、顔料分散液1W(顔料濃度40%)を得た。
<顔料分散液2〜4Wの製造例>
顔料分散用樹脂として顔料分散用樹脂2〜4の水性化溶液(固形分30%)を使用する以外は、顔料分散液1Wと同様の方法を用いることで、顔料分散液2〜4Wを得た。
<水性インクジェットカラーインキのセット1(CMYK)の製造例>
下記材料を、攪拌機を備えた混合容器内に順次投入し、十分に均一になるまで攪拌した。その後、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェットヘッド詰まりの原因となる粗大粒子を除去することで、水性インクジェットシアンインキ1を得た。また顔料分散液1Cの代わりに、顔料分散液1M、1Y、1Kをそれぞれ使用することにより、シアン(C)、マゼンタ(M)イエロー(Y)、ブラック(K)の4色からなる水性インクジェットカラーインキのセット1を得た。
・顔料分散液1C 25部
・NeoCrylXK−190(固形分45%) 15部
・1,2−プロパンジオール 20部
・KF−6015 1部
・プロキセルGXL 0.1部
・イオン交換水 38.9部
なお上記製造例において、NeoCrylXK−190は、DSM Coating Resins社製アクリル樹脂エマルジョン(固形分45%)である。
<インクジェットカラーインキのセット2〜21(CMYK)の製造例>
表7に記載の材料を使用する以外はインクジェットインキのセット1と同様の方法により、シアン(C)、マゼンタ(M)イエロー(Y)、ブラック(K)の4色からなるインクジェットカラーインキのセット2〜21を得た。
なお表7において材料の略称及び詳細は、以下の通りである。
・PGmME:プロピレングリコールモノメチルエーテル(1気圧下における沸点1 20℃)
・MB:3−メトキシブタノール(1気圧下における沸点150℃)
・1,2−PD:1,2−プロパンジオール(1気圧における沸点188℃)
・1,2−BD:1,2−ブタンジオール(1気圧下における沸点192℃)
・1,3−PD:1,3−プロパンジオール(1気圧下における沸点214℃)
・1,2−HD:1,2−ヘキサンジオール(1気圧下における沸点224℃)
・TEGmEE:トリエチレングリコールモノエチルエーテル(1気圧下における沸 点256℃)
・KF−6015:日信化学工業社製シロキサン系界面活性剤
Figure 0006814365
<水性インクジェットホワイトインキ1〜21の製造例>
下記表8に記載の材料を使用する以外はインクジェットシアンインキ1と同様の方法により、水性インクジェットホワイトインキ1〜21を得た。
Figure 0006814365
なお、表7、8には、各インキに含まれる水溶性有機溶剤の、1気圧下における加重沸点平均値(℃)や、1気圧下における沸点が250℃(または220℃)以上である水溶性有機溶剤の量(質量%)についても、併せて記載した。
<水性インクジェットインキセット1〜11(CMYKW)>
表9に示すカラーインキとホワイトインキの組み合わせをインクジェットインキセットとし下記評価を実施した。結果を表10に示す。
Figure 0006814365
Figure 0006814365
Figure 0006814365
Figure 0006814365
<印刷物の作製例>
基材を搬送できるコンベヤの上部にインクジェットヘッドKJ4B−1200(京セラ社製、設計解像度1200dpi)を設置し、上記で製造した水性インクジェットインキのセットを、上流側からK、C、M、Y、Wの順番に充填した。次いで、前記コンベヤ上に、上記で作製した、前処理液を付与した基材を固定したのち、前記コンベヤを一定速度で駆動させ、前記インクジェットヘッドの設置部を通過する際に、インクジェットインキをそれぞれドロップボリューム3pLで吐出し、下記画像を印刷した。印刷後速やかに、前記印刷物を70℃エアオーブンに投入し3分間乾燥させることで、印刷物を作成した。
なおコンベヤ駆動速度は、25m/分、50m/分、75m/分の3条件とし、それぞれで印刷を行った。また印刷画像として、5cm×5cmの印字率100%ベタパッチが、CMYKの順番で隣接した画像(以下、「ベタパッチ画像」と呼ぶ)、総印字率(各色の印字率の合計)を40〜320%まで連続的に変化させた4色(CMYK)画像(以下、「グラデーション画像」と呼ぶ。なお、各総印字率における、各色の印字率は同一である)、及び、CMYKを使用した総印字率320%のベタ画像(以下、「4Cベタ画像」と呼ぶ。なお、各色の印字率はいずれも80%である)の3種類を準備し、それぞれの印刷物を作製した。また、基材として上記PETフィルムを用いる場合は、CMYKインキで印刷して作成した上記画像上にWを100%印字率でベタ印刷し印刷物を作成した。
[実施例101〜220、比較例7〜12]
下記表10に示した、前処理液と水性インクジェットインキのセットとの組み合わせで、上記印刷物を作製した。この印刷物、または、前処理液そのものを使用し、下記の評価を行った。また評価結果は、表10に示した通りであった。
<混色滲み・色ムラの評価>
上記方法に基づき、前処理液を付与した基材に25m/分、50m/分、75m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、グラデーション画像印刷物を使用した。前記画像印刷物のドット形状を、光学顕微鏡を用いて200倍で観察することで、混色滲み・色ムラの評価を行った。評価基準は下記の通りとし、AA、A、Bを実使用上可能とした。
AA:75m/分で混色滲みや色ムラが見られなかった
A:75m/分で混色滲みや色ムラが見られたが、50m/分で混色滲みや色ムラが 見られなかった
B:50m/分で混色滲みや色ムラが見られたが、25m/分で混色滲みや色ムラが 見られなかった
C:25m/分で混色滲みや色ムラが見られた
<ベタ埋まりの評価>
上記方法に基づき、前処理液を付与した基材に、25m/分、50m/分、75m/分のコンベヤ駆動速度条件で、印字率100%ベタパッチ画像を印刷した。光学顕微鏡を用いて200倍で観察し、白抜け及びスジの有無を確認することで、埋まりの評価を行った。評価結果は以下の通りとし、AA、A、Bを実使用上可能とした。なお、コンベヤ速度を変えて作製したベタ印刷物のそれぞれについて、埋まりの評価を行った。
AA:3種類の印刷速度の全てで、白抜け及びスジが見られなかった。
A:50m/min及び75m/minでは白抜け及びスジが見られなかったが、1 00m/minでは、白抜け及び/またはスジが見られた。
B:50m/minでは白抜け及びスジが見られなかったが、75m/min及び1 00m/minでは、白抜け及び/またはスジが見られた。
C:3種類の印刷速度の全てで、白抜け及び/またはスジが見られた。
<密着性の評価>
上記方法に基づき、前処理液を付与したPETフィルム基材に、50m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、4Cベタ画像の印刷物を使用した。前記画像印刷物の表面にニチバン社製セロハンテープ(幅18mm)をしっかり貼りつけたのち、前記セロハンテープの先端を持ち、90度の角度を保ちながら剥がした。そして剥がした後の印刷物の表面やセロハンテープ面を目視で確認することで、密着性を評価した。評価基準は以下の通りであり、AA、A、Bを実使用上可能とした。また表10には、評価を行った5色のうち、最も評価結果が悪かった色について記載した。
AA:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が5%未満であった
A:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が5%以上10%未満であった
B:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が10%以上20%未満であった
C:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が20%以上30%未満であった
D:セロハンテープの密着面に対する剥離面積が30%以上であった
<乾燥性の評価>
上記方法に基づき、前処理液を付与したPETフィルム基材に、50m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、4Cベタ画像の印刷物を使用した。印刷後速やかに、印刷物を70℃エアオーブンに投入したのち、1分ごとに前記印刷物をエアオーブンより取り出し、表面を指で擦り状態を目視観察することで、乾燥性の評価を行った。評価基準は以下の通りとし、AA、A、Bを実使用上可能とした。
AA:エアオーブン投入から1分後の時点で印刷物が乾燥し、指で擦ってもインキが 付着しなかった
A:エアオーブン投入から1分後には指にインキが付着したが、2分後は付着しなか った
B:エアオーブン投入から2分後には指にインキが付着したが、3分後は付着しなか った
C:エアオーブン投入から3分後の印刷物でも、指にインキが付着した
<塗膜耐性の評価>
上記方法に基づき、前処理液を付与したPETフィルム基材に、50m/分のコンベヤ駆動速度条件で作成した、4Cベタ画像の印刷物を使用した。印刷後速やかに、印刷物を70℃エアオーブンに投入したのち、3分間乾燥させた後に前記印刷物をエアオーブンより取り出し綿棒に水を染み込ませたもので印刷物をラビングし、インキが剥がれ、下地が見えるまでのラビング回数を確認することで、塗膜耐性の評価を行った。評価基準は下記のとおりであり、AA、A、B評価が実用可能領域である。
AA:下地が見えるまでのラビング回数が20回以上であった
A:下地が見えるまでのラビング回数が15〜19回であった
B:下地が見えるまでのラビング回数が11〜14回であった
C:下地が見えるまでのラビング回数が10回以下であった
表1記載の前処理液101は、金属塩及びカチオン性高分子化合物ではない凝集剤を使用した系、前処理液102は凝集剤(A)を含まない系、前処理液103〜105は一般式(1)の界面活性剤(B)を含まない系、前処理液106は樹脂(C)を含まない系であるが、いずれもインキセットでの評価を行った項目のうち複数の項目で、実用可能レベルに至っていなかった。上記に対して、凝集剤(A)、界面活性剤(B)、樹脂(C)、を同時に含有する前処理液1〜100では、いずれもインキセットでの評価を行った全ての項目で実用可能以上の品質を有していることが確認された。この結果は、上記構成成分のうち1つでも欠けてしまうと、本発明の効果を発現することが出来ず、結果として保存安定性、画像品質や密着性、乾燥性、塗膜耐性の悪化が発生してしまうことを示すものである。

Claims (7)

  1. 顔料及び水を含む水性インクジェットインキとともに用いられる前処理液であって、
    前記前処理液が、凝集剤(A)と、界面活性剤(B)と、樹脂(C)と、水とを含み、
    前記凝集剤(A)が、多価金属塩であり、
    前記界面活性剤(B)が、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミンを含むことを特徴とする前処理液。
    一般式(1)
    Figure 0006814365

    (一般式(1)において、Rは、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルキル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルケニル基、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルキルカルボニル基、または、直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数6〜22であるアルケニルカルボニル基を表す。
    EOはエチレンオキサイド基を表し、POはプロピレンオキサイド基を表す。
    mはEOの平均付加モル数を表し、1〜100であり、
    nはPOの平均付加モル数を表し、0〜99であり、
    m>nである。
    nが0でない場合、(EO)mと(PO)nの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。
    また、oはEOの平均付加モル数を表し、1〜100であり、
    pはPOの平均付加モル数を表し、0〜99であり、
    o>pである。
    pが0でない場合、(EO)oと(PO)pの付加順序は問わず、付加はブロックでもランダムでもよい。)
  2. 前記凝集剤(A)が、カルシウム塩であることを特徴とする請求項記載の前処理液。
  3. さらに、アセチレンジオール系界面活性剤を含むことを特徴する請求項1または2記載の前処理液。
  4. 前記樹脂(C)が、ポリウレタン樹脂粒子、ポリウレタンポリウレア樹脂粒子、ポリ(メタ)アクリル樹脂粒子、アクリル変性ポリウレタン樹脂粒子、及び、ポリオレフィン樹脂粒子からなる群より選択される樹脂粒子を1種以上含む、請求項1〜3いずれか記載の前処理液。
  5. 請求項1〜4いずれか記載の前処理液と、顔料及び水を含む水性インクジェットインキとを含む、インキセット。
  6. 基材上に、請求項1〜4いずれか記載の前処理液からなる層を有する、前処理液を付与した基材。
  7. 請求項記載の前処理液を付与した基材に、顔料及び水を含む水性インクジェットインキが印刷された印刷物。
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