JP7364117B2 - 水性顔料インク、印刷物及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Description
上記粘度は、例えば、E型粘度計に相当する円錐平板形(コーン・プレート形)回転粘度計を使用し、下記条件にて測定される値である。
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
前記顔料分散樹脂としては、例えばポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのアクリル樹脂、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのスチレン-アクリル樹脂、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン-アクリル酸共重合体の水性樹脂、及び、前記水性樹脂の塩を使用することができる。前記顔料分散樹脂としては、WO2018/190139号パンフレットにおいてポリマー(G)として例示された化合物を用いることもできる。これら顔料分散樹脂は、顔料分散後に架橋剤で架橋処理を施してもよい。
本発明の印刷物は、被記録媒体の表面に、本発明の水性顔料インクを印刷して得られるものである。
[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)
(顔料分散樹脂(P-1)の調製)
顔料分散樹脂(P-1)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。
前記方法で得られたブロック共重合体(PA-1)を構成するモノマーのモル比は、(BuLi/スチレン/α-メチルスチレン/tert-ブチルメタクリレート)=1.0/12.0/1.3/8.1であった。
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、顔料分散樹脂(P-1)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。
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。
アクリル系増粘剤として、下記2種類を用意した。
・Solthix A100(Lubrizol社製、固形分30質量%)
・Solthix A200(Lubrizol社製、固形分30質量%)
バインダーとしては、以下に示す酸変性ポリプロピレンを使用した。
・アウローレンAE-301:日本製紙株式会社製、商品名、酸変性ポリプロピレン樹脂、固形分35質量%
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℃、固形分30質量%
(実施例1~13)
上記で得られた顔料分散体を用い、表1~2に示す顔料分散体、樹脂分散体、バインダー及びワックスと、アクリル系増粘剤と、高沸点溶剤としてプロピレングリコールとグリセリンと、その他の成分として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1~13の水性顔料インクを得た。
表3~4に示すように、比較例1はアクリル系増粘剤を除いて、水性顔料インクの32℃における粘度が4.8mPa・s前後となるように、プロピレングリコール量と蒸留水の量を調整したこと以外は、実施例1と同様にして、水性顔料インクを得た。比較例2~11は、アクリル系増粘剤の代わりに、後述のアクリル系増粘剤以外の増粘剤に変更して、32℃における粘度が4.8mPa・s前後となるように、プロピレングリコール量と蒸留水の量を調整したこと以外は、実施例1と同様にして、水性顔料インクを得た。また、比較例12は、バインダー樹脂量(固形分量)が表2に示す値となるように変更して、32℃における粘度が4.8mPa・s前後となるように、プロピレングリコール量と蒸留水の量を調整したこと以外は、実施例1と同様にして、水性顔料インクを得た。
・DN-10L(ダイセルファインミライズ社製、カルボキシメチルセルロース、固形分100質量%)
・セオラスRC-591(旭化成ケミカルズ社製、結晶セルロース混合物、固形分100質量%)
・プルラン(林原社製、多糖類、固形分100質量%)
・アデカノールUH420(ADEKA社製、ポリウレタン、固形分30質量%)
・アデカノールUH438(ADEKA社製、ポリウレタン、固形分30質量%)
・アデカノールUH450VF(ADEKA社製、ポリウレタン、固形分30質量%)
・ディスパロンAQH-800(楠本化成社製、ポリアミド、固形分12質量%)
・ディスパロンAQH-810(楠本化成社製、ポリアミド、固形分17質量%)
・ディスパロンAQH-870(楠本化成社製、ポリアミド、固形分17質量%)
・スメクトン-SWN(クニミネ工業社製、合成ヘクトライト、固形分100質量%)
下記に示す方法で、実施例及び比較例の水性顔料インクの保存安定性、濾過性、吐出安定性(初発・白スジ)、塗膜光沢、乾燥性、画像堅牢性を評価した。なお、濾過性は、前記水性顔料インクをインクジェットヘッドに充填する場合に、水性顔料インク中の凝集物や沈殿物がインクジェットヘッドの目詰まりを引き起こすことを防止するために、実施する評価特性である。当該濾過性が不良である場合、インクジェットヘッドへの充填が困難となる。
実施例及び比較例の水性顔料インク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顔料インクの粘度の変化率を測定した。水性顔料インクの保存安定性は、下記の基準に基づいて評価した。なお、前記粘度の変化率は、[(前記静置前の水性顔料インクの粘度―前記静置後の水性顔料インクの粘度)/(前記静置前の水性顔料インクの粘度)]×100で算出した値を指す。
5:初期値(前記静置前の水性顔料インクの粘度)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
実施例及び比較例の水性顔料インク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)に対して100%ベタ印刷を実施することによって印刷物を得た。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。
実施例及び比較例の水性顔料インク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)及びインク吸収性の被記録媒体であるnpi上質紙(日本製紙社製、坪量64g/m2)に対して100%ベタ印刷を実施した後、前記印刷面から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間乾燥させることによって印刷物を得た。
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顔料インク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)及びインク吸収性の被記録媒体であるnpi上質紙(日本製紙社製、坪量64g/m2)に対して100%ベタ印刷を実施した後、前記印刷面から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間加熱した。
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
実施例及び比較例の水性顔料インク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)に対して100%ベタ印刷を実施した後、前記印刷面から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間乾燥させた後、室温(25℃)に12時間(一晩)放置し乾燥させることによって印刷物を得た。
5:60°光沢が40以上
4:60°光沢が30以上、40未満
3:60°光沢が20以上、30未満
2:60°光沢が10以上、10未満
1:60°光沢が10未満
実施例及び比較例の水性顔料インク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)に対して100%ベタ印刷を実施した後、前記印刷面から約8cmの距離にある9kWの近赤外ヒーターで1秒間乾燥させた後、室温(25℃)に12時間(一晩)放置し乾燥させることによって印刷物を得た。
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
なお、前記印刷での供給圧は、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。
実施例及び比較例の水性顔料インクをそれぞれ50mL、シリンジを用いて5μm濾過フィルターであるAcrodisk 25mm w/5μm Versapor STRL 50/pk(Pall社製)に通液させ、通液量を測定し、下記の基準に基づき濾過性を評価した。
5:通液量が50mL
4:通液量が40mL以上50mL未満
3:通液量が30mL以上40mL未満
2:通液量が20mL以上30mL未満
1:通液量が10mL以上20mL未満
Claims (10)
- アクリル系増粘剤と沸点が180℃以上である高沸点溶剤と水と顔料とバインダーと界面活性剤とを含有する水性顔料インクであって、
前記水性顔料インクの32℃における粘度が3~10mPa・sの範囲であり、
前記高沸点溶剤として、プロピレングリコール、及び/又は、グリセリンを含み、
前記水性顔料インクの全量に対する固形分の質量割合が1~12質量%であり、
前記水性顔料インクの全量に対する前記高沸点溶剤の質量割合が15~35質量%であり、
前記界面活性剤が、アセチレン系界面活性剤、及び/又は、シリコーン系界面活性剤を含むことを特徴とする水性顔料インク。 - 前記水性顔料インクの全量に対する前記アクリル系増粘剤の質量割合が0.01~0.3質量%の範囲である請求項1に記載の水性顔料インク。
- 前記界面活性剤が、アセチレン系界面活性剤を含み、
前記アセチレン系界面活性剤の含有量が、水性顔料インクの全量に対して、0.001~5質量%である請求項1または2に記載の水性顔料インク。 - 前記高沸点溶剤が、プロピレングリコール及びグリセリンを含む請求項1~3のいずれか1項に記載の水性顔料インク。
- 前記顔料が、前記水性顔料インクの全量に対して1~12質量%の範囲で含まれる請求項1~4のいずれか1項に記載の水性顔料インク。
- さらに融点150℃以下のワックスを含有する請求項1~5のいずれか1項に記載の水性顔料インク。
- 前記ワックスが酸化ポリエチレンワックスである請求項6に記載の水性顔料インク。
- 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1~7のいずれか一項に記載の水性顔料インク。
- 被記録媒体の表面に、請求項1~8のいずれか一項に記載の水性顔料インクが印刷された印刷物。
- 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1~8のいずれか一項に記載の水性顔料インクを吐出し前記被記録媒体に印刷する印刷物の製造方法。
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