JP6984805B2 - 水性インク組成物、印刷物及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Description
一実施形態の水性インク組成物は、インクジェット記録方式で用いられる水性インク組成物(本明細書では、「水性インクジェットインク」ともいう。)であり、色材と、水性媒体と、バインダー樹脂と、ワックスと、を含有し、バインダー樹脂が酸変性ポリプロピレン樹脂を含み、ワックスが酸化ポリエチレンワックスを含む。この水性インク組成物において、色材、バインダー樹脂及びワックスは、好ましくは、溶媒である水性媒体中に分散又は溶解した状態で存在している。
[Spiral Method]
Contact Time:0.010〜1.0(sec)
Pitch:7(mm)
Lencth per sampling:86.29(degree)
Start Radius:20(mm)
End Radius:60(mm)
Min Contact Time:10(ms)
Max Contact Time:1000(ms)
Sampling Pattern:50
Number of sampling points:19
[Square Head]
Slit Span:1(mm)
Width:5(mm)
色材としては、公知慣用の顔料、染料等を使用することができる。色材は、顔料及び染料の一方又は両方を含んでいてよい。色材は、耐候性等に優れた印刷物を製造する観点では、顔料を含むことが好ましい。顔料は樹脂で被覆されていてもよい。すなわち、色材としては、顔料が樹脂で被覆された着色剤を使用することもできる。
水性媒体は、例えば水であり、具体的には、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の、純水又は超純水を使用することができる。水性媒体の含有量は、より優れたセット性が得られる観点及び高い吐出安定性が得られやすい観点から、水性インク組成物の全量に対して、例えば30〜90質量%又は40〜80質量%である。水性媒体の含有量は、水性インク組成物の全量に対して、30質量%以上又は40質量%以上であってよく、90質量%以下又は80質量%以下であってよい。
酸変性ポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレンを1種又は2種以上の酸性化合物で変性することにより得られる樹脂であり、ポリプロピレン由来の骨格(ポリプロピレン骨格)と、酸性化合物由来の官能基と、を有する。ポリプロピレン骨格は主としてプロピレンに由来する構造単位を有している。
酸化ポリエチレンワックスは、ポリエチレンワックスを酸化処理したものであり、ポリエチレン由来の骨格(ポリエチレン骨格)を有している。ポリエチレン骨格は、主として、エチレンに由来する構造単位を有している。
水性インク組成物は、上述した成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、顔料分散剤、湿潤剤(乾燥抑止剤)、浸透剤、防腐剤、粘度調整剤、pH調整剤、キレート化剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等のその他の添加剤を更に含んでいてよい。
測定装置:TVE−25形粘度計(東機産業社製、TVE−25 L)
校正用標準液:JS20
測定温度:32℃
回転速度:10〜100rpm
注入量:1200μL
一実施形態の印刷物は、被記録媒体の表面に、上記実施形態の水性インク組成物を印刷してなる印刷物である。この印刷物は、被記録媒体と、被記録媒体の表面に印刷されたインク塗膜とを有している。被記録媒体の表面に形成されたインク塗膜は、例えば、上記水性インク組成物の乾燥物であり、上記実施形態の水性インク組成物における固形分(例えば、上記色材と、上記酸変性ポリプロピレン樹脂と、上記酸化ポリエチレンワックス)を含有している。上記被記録媒体は、例えば、上述したインク難吸収性又はインク非吸収性の被記録媒体である。この印刷物は、被記録媒体が上述したインク難吸収性又はインク非吸収性の被記録媒体であっても、充分な画像堅牢性を有している。
(調製例1−1)
メタロセン触媒を重合触媒として用いて、ホモポリプロピレン樹脂(プロピレン成分100モル%、重量平均分子量90,000)を得た。
チーグラー・ナッタ触媒を重合触媒として用いて、ランダムポリプロピレン樹脂(プロピレン成分75モル%、エチレン成分5モル%、ブテン成分20モル%、重量平均分子量65,000)を得た。
調製例1−2で得られた酸変性ポリプロピレン樹脂Bを中和剤としてモルホリンを用いたこと以外は、調製例1−1と同様にして、酸変性ポリプロピレン樹脂Bの分散体(樹脂分散体3)を得た。得られた樹脂分散体3の平均粒子径は151nmであり、pHは9.0であった。樹脂分散体3中の酸変性ポリプロピレン樹脂の濃度は30質量%に調整した。
(調製例2−1)
ブラック顔料として、三菱ケミカル株式会社製のカーボンブラック「#960」(商品名)を用意し、以下の方法で、顔料分散体K(顔料濃度:20質量%)を調製した。まず、ブラック顔料150g、顔料分散剤60g、プロピレングリコール75g、及び、34質量%水酸化カリウム水溶液19.4gを1.0Lのインテンシブミキサー(日本アイリッヒ株式会社製)に仕込み、ローター周速2.94m/s、パン周速1m/sで25分間混練した。続いて、前記インテンシブミキサーの容器内の混練物に、撹拌を継続しながらイオン交換水306gを徐々に加えた後、プロピレングリコール12g、及び顔料濃度が20質量%になるようにイオン交換水127.5gを更に加え混合することによって顔料濃度が20質量%の水性顔料分散体(顔料分散体K)を得た。なお、顔料分散剤としては、WO2018/190139号パンフレットの合成例1に従って調製したポリマー(P−1)を用いた。
シアン顔料として、DIC株式会社製の「FASTOGEN BLUE SBG−SD」(商品名)を用意し、ブラック顔料に代えて当該シアン顔料を用いたこと以外は、調製例2−1と同様にして、顔料分散体C(顔料濃度:20質量%)を調製した。
マゼンタ顔料として、DIC株式会社製の「FASTOGEN SUPER MAGENTA RY」(商品名)を用意し、ブラック顔料に代えて当該マゼンタ顔料を用いたこと以外は、調製例2−1と同様にして、顔料分散体M(顔料濃度:20質量%)を調製した。
イエロー顔料として、山陽色素株式会社製の「FAST YELLOW 7413」(商品名)を用意し、ブラック顔料に代えて当該イエロー顔料を用いたこと以外は、調製例2−1と同様にして、顔料分散体Y(顔料濃度:20質量%)を調製した。
ワックスとして、以下に示す酸化ポリエチレンワックスを用意した。
・AQUACER515:BYK社製、商品名、高密度酸化ポリエチレンワックスエマルション、融点(Tm2)135℃
・AQUACER1547:BYK社製、商品名、高密度酸化ポリエチレンワックスエマルション、融点(Tm2)125℃
(実施例1〜15)
上記で得られた顔料分散体及び樹脂分散体を用い、表1〜2に示す顔料分散体、樹脂分散体及びワックスと、プロピレングリコールと、グリセリンと、トリエタノールアミンと、TegoWET280(エボニック社製、シリコーン系界面活性剤)と、ACTICIDE B20(ソー・ジャパン株式会社製、防腐剤)と、エチレン尿素と、SURFYNOL 420(エボニック社製、アセチレン系界面活性剤)と、蒸留水と、を混合して撹拌し、実施例1〜15の水性インク組成物を得た。顔料分散体の含有量は、顔料の種類毎に調整した。具体的には、顔料分散体Kでは28質量%(顔料:5.6質量%)、顔料分散体Cでは22質量%(顔料:4.3質量%)、顔料分散体Mでは30質量%(顔料:6.0質量%)、顔料分散体Yでは17質量%(顔料:3.3質量%)とした。樹脂分散体の含有量は、樹脂の含有量が表1〜2に示す値となるように調整した。ワックスの含有量は、1.0質量%とした。プロピレングリコールの含有量は、水性インク組成物の粘度(32℃)が4.8Pa・sとなるように7〜26質量%とした。グリセリン、トリエタノールアミン、TegoWET280、ACTICIDE B20、エチレン尿素及びSURFYNOL 420の含有量は、それぞれ、12.0質量%、0.2質量%、0.1質量%、0.1質量%、5.62質量%及び1.00質量%とした。蒸留水は、添加成分の含有量の合計が100質量%となるように加えた。なお、上記含有量はいずれも水性インク組成物の全量基準である。
表3に示すように、樹脂分散体又はワックスを使用しなかったこと以外は、実施例と同様にして、比較例1〜4の水性インク組成物を得た。
下記に示す方法で、実施例及び比較例の水性インク組成物(水性インクジェットインク)の特性(セット性、画像堅牢性、モットリング、白スジ及び保存安定性)を評価し、表1〜3の評価結果を得た。
実施例及び比較例の水性インク組成物をそれぞれ京セラ株式会社製インクジェットヘッドKJ4B−YHに充填し、インク難吸収性の被記録媒体であるOKトップコート+(王子製紙社製、坪量104.7g/m2)(基材)に対して100%ベタ印刷を実施することにより、各水性インク組成物の塗膜を得た。印刷の供給圧は、ヘッドノズルプレート面からのインクサブタンクの水頭差を+35cm、負圧を−5.0kPaに設定することで調整した。また、インクジェットヘッドのインク吐出口と被記録媒体との最短距離(インクジェットヘッドのインク吐出口を有する面(x)から、前記面(x)に対して仮定した垂線と、被記録媒体とが交わる位置(y)までの距離(ギャップ))は、1mmに設定した。前記ヘッドの駆動条件は、インクジェットヘッドの標準電圧及び標準温度とし、液滴サイズを18pLに設定した。
5:10秒経過後に全く塗膜が剥がれず、綿棒にも色がつかない
4:10秒経過後に目視でわかる程度の塗膜の剥がれはないが、綿棒には色がつく
3:60秒経過後には、全く塗膜が剥がれず、綿棒にも色がつかない(10秒経過後に目視でわかる程度の塗膜の剥がれがある)
2:60秒経過後に目視でわかる程度の塗膜の剥がれはないが、綿棒には色がつく(10秒経過後に目視でわかる程度の塗膜の剥がれがある)
1:60秒経過しても塗膜が剥がれてしまう
セット性評価と同様にして100%ベタ印刷を実施し、水性インク組成物の塗膜を得た。得られた塗膜を室温(25℃)で12時間(一晩)乾燥させた。次いで、学振型摩擦試験機RT−300(大栄科学精器製作所社製)を用いて、印刷基材と同一の紙を摩擦子として、乾燥後の塗膜を荷重100g/cm2で200回擦過した。塗膜の剥がれ具合を目視で観察し、下記の基準に基づき画像堅牢性を評価した。
5:印刷物に傷がなく、擦る紙にも着色が見られない
4:印刷物にわずかに傷があり、擦る紙にもわずかに薄い着色が認められる
3:印刷物にわずかに傷があり、擦る紙には部分的に濃い着色が認められる
2:印刷物に多くの傷があり、擦る紙に部分的に濃い着色が認められる
1:印刷物に多くの傷があり、擦る紙の全面に濃い着色が認められる
セット性評価と同様にして100%ベタ印刷を実施し、水性インク組成物の塗膜を得た。得られた塗膜を基材から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間乾燥させた。乾燥後の塗膜をスキャナーで読み取った画像を、画像解析ソフト「ImageJ」を用いて数値解析を行った。前記画像を8bitで2値化し、前記画像の濃淡差の指標となる値(ベタ画質)を算出した。前記ベタ画質の値の上限は100であり、値が100に近いほどモットリングのない良好な塗膜であると判断した。前記ベタ画質の値に応じて5段階で評価した。
5:ベタ画質90以上100以下
4:ベタ画質75以上90未満
3:ベタ画質50以上75未満
2:ベタ画質40以上50未満
1:ベタ画質40未満
セット性評価と同様にして100%ベタ印刷を実施し、水性インク組成物の塗膜を得た。得られた塗膜を基材から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間乾燥させた。乾燥後の塗膜をスキャナーで読み取り、画像解析ソフト『ImageJ』にてインクが塗布されていない部分の割合(スジ率)を算出した。スジ率は、100%ベタ印刷を行った範囲の面積に対する、水性インクが塗布されなかった範囲の面積の割合を示す。
5:印刷物のスジ率1%未満
4:印刷物のスジ率1%以上3%未満
3:印刷物のスジ率3%以上5%未満
2:印刷物のスジ率5%以上10%未満
1:印刷物のスジ率10%以上
実施例及び比較例の水性インク組成物をプラスチックボトルに充填し、60℃の恒温槽で4週間保管し、恒温槽に静置する前と静置した後の水性インク組成物の粘度の変化率を測定した。次いで、下記の基準に基づき、水性インク組成物の保存安定性を評価した。なお、前記粘度の変化率は、[(前記静置前のインクの粘度―前記静置後のインクの粘度)/(前記静置前のインクの粘度)]×100で算出した値を指す。
5:初期値に対して変化率が±5%以内
4:初期値に対して変化率が±5%超〜10%以内
3:初期値に対して変化率が±10%超〜20%以内
2:初期値に対して変化率が±20%超
1:インク化の時点でゲル化または凝集してしまいインク作製不可
測定装置:TVE−25形粘度計(東機産業社製、TVE−25 L)
校正用標準液:JS20
測定温度:32℃
回転速度:10〜100rpm
注入量:1200μL
Claims (9)
- インクジェット記録方式に用いられる水性インク組成物であって、
色材と、水性媒体と、バインダー樹脂と、ワックスと、を含有し、
前記バインダー樹脂が酸変性ポリプロピレン樹脂を含み、
前記ワックスが酸化ポリエチレンワックスを含み、
前記バインダー樹脂の全量100質量部に対する前記酸変性ポリプロピレン樹脂の含有量が、80質量部以上である水性インク組成物。 - 前記酸変性ポリプロピレン樹脂の含有量が、前記水性インク組成物の全量に対して、0.5〜3質量%である、請求項1に記載の水性インク組成物。
- 前記酸化ポリエチレンワックスの融点が140℃以下である、請求項1又は2に記載の水性インク組成物。
- アセチレン系界面活性剤を更に含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性インク組成物。
- インク難吸収性又はインク非吸収性の被記録媒体への印刷に用いられる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性インク組成物。
- 被記録媒体の表面に、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性インク組成物を印刷してなる印刷物。
- 前記被記録媒体がインク難吸収性又はインク非吸収性の被記録媒体である、請求項6に記載の印刷物。
- インクジェットヘッドのインク吐出口を有する面(x)から、前記面(x)の垂線と被記録媒体とが交わる位置(y)までの距離が1mm以上であるインクジェット記録方式で、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性インク組成物を吐出し前記被記録媒体に印刷する、印刷物の製造方法。
- 前記被記録媒体がインク難吸収性又はインク非吸収性の被記録媒体である、請求項8に記載の印刷物の製造方法。
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