WO2011093486A1 - インクジェット記録用インク組成物 - Google Patents

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WO2011093486A1
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resin
ink composition
wax
jet recording
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ストゥリスノ 三沢
岡田 真一
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Dic株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a water-based ink composition for ink-jet recording containing a pigment, a resin having an anionic group, a wetting agent, and a basic compound, and particularly formed on a recording material by adding a binder resin and other additive components.
  • the present invention relates to a water-based ink composition for ink jet recording which improves glossiness, scratch resistance, and scratch resistance of an image.
  • Water-based inks for inkjet recording using pigments have also been adopted in the field of compact printers for SOHO.
  • Inkjet printers are becoming popular.
  • the colorant is a dye
  • the dye dissolved in the ink penetrates into the receiving layer.
  • the pigment does not penetrate into the receiving layer and deposits on the surface of the recording medium.
  • An ink using a pigment as a colorant has a different color development performance compared to an ink using a dye, so that the printing density is low and the fixability of the colorant is low for the reasons described above. Scratch resistance tends to be inferior. Further, a decrease in glossiness due to non-uniform surface properties due to pigment deposition is also observed. From the above, for water-based inks for inkjet recording using a pigment as a colorant, in addition to good dispersibility and excellent ejection properties to demonstrate high-quality image formation, ensuring storage stability Therefore, there has been a demand for realization of good gloss and printing density, and improvement of scratch resistance. In particular, when an image is formed on a special paper called photo paper on which a photographic image is printed and has a high glossiness, it is very important to secure these characteristics.
  • the conventional ink composition can provide a certain level of scratch resistance that can be used at least one hour after the image is formed, but the scratch resistance immediately after recording is insufficient.
  • the image surface immediately after printing may be damaged when the sheets overlap immediately after printing or when handling the sheet, and it is necessary to improve the scratch resistance of the printed matter surface immediately after recording. is there.
  • an ink composition containing a pigment coated with a styrene acrylic acid copolymer having a specific composition and a pigment derivative is stored. It is disclosed that excellent stability, good ejection stability, high gloss, and high image density can be obtained (see Patent Document 1). However, the scratch resistance and scratch resistance of printed images were not sufficient. Further, it is disclosed that a printed matter having excellent scratch resistance and scratch resistance can be obtained with an ink composition containing a pigment, a styrene acrylic binder resin, and a wax (see Patent Document 2).
  • the expression of the scratch resistance immediately after printing due to the addition of the wax depends on the drying rate of the film formed by the ejection of the ink composition onto the recording medium. Therefore, when the drying speed of the film is reduced, when a strong external force is applied to the image, the wax peels off together with the colorant without being completely fixed to the recording material, and the image quality is extremely deteriorated. Cause. Therefore, an ink composition that improves scratch resistance immediately after printing has been desired.
  • an aqueous pigment dispersion containing a pigment, a (meth) acrylic ester resin and a urethane resin an aqueous pigment dispersion in which the urethane resin is urethane resin particles having an average dispersed particle diameter of 1 to 45 nm is disclosed (Patent Literature). 4), the aqueous pigment dispersion is excellent in storage stability, and can form a colored coating having excellent light resistance and scratch resistance.
  • a styrene-acrylic copolymer obtained by copolymerizing a styrene monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, and (meth) acrylic acid, an acid group-containing polyurethane, and an aminosulfonic acid water.
  • An aqueous pigment dispersion containing a soluble salt is disclosed (see Patent Document 5), and is said to exhibit excellent scratch resistance and dispersion stability.
  • the scratch resistance immediately after the formation of the coating is not always sufficient.
  • JP 2004-043791 A JP 2000-517370 A JP 2007-277290 A JP 2004-131586 A JP 2005-336336 A
  • An object of the present invention is to provide a water-based ink composition for ink-jet recording having good dispersibility and ejection properties, excellent scratch resistance and scratch resistance, and high color development and gloss.
  • the present invention provides an aqueous ink composition for ink-jet recording comprising a pigment (a), a resin (b) having an anionic group, a wetting agent (c), and a basic compound (d).
  • a water-based ink composition for inkjet recording further comprising a water-dispersible urethane resin (e) and a polyolefin wax (f).
  • the water-based ink composition for ink-jet recording of the present invention contains a polyolefin wax
  • the polyolefin wax is present on the colored film formed by the ink composition being deposited on a recording medium, and locally on the image. Even when a strong external force is applied, the protruding portion of the polyolefin wax is deformed by the external force and deforms and spreads on the film surface, and the spread of the wax suppresses wear, improving the scratch resistance and scratch resistance of the printed image. A printed matter can be obtained.
  • the unevenness caused by the polyolefin wax that is usually generated on the surface of the recording medium causes a decrease in gloss.
  • the urethane resin contained as the binder resin quickly coats the irregularities on the surface of the recording medium and smoothes it further, improving gloss while maintaining high scratch resistance and scratch resistance. Can be made.
  • the urethane resin since the urethane resin has good film-forming properties, the difference in height between the protruding polyolefin wax and the periphery of the wax becomes smaller and smoothed by the urethane resin film, and the wax is more firmly covered in the process. Since it is fixed to the surface of the recording medium, the scratch resistance is improved immediately after the formation of the film.
  • the aqueous ink composition for inkjet recording of the present invention contains a polyolefin wax (f), and additionally contains a water-dispersible urethane resin (e) as a binder resin.
  • the binder resin coats the irregularities of the surface of the recording medium with the polyolefin wax (f) and smoothes the difference in the irregularities, thereby improving the gloss while maintaining the scratch resistance. be able to.
  • the water-dispersible urethane resin (e) has excellent film-forming properties, firmly holds the polyolefin wax (f), and particularly the drying rate of the film formed on the surface of the recording medium immediately after printing. Therefore, the fixing property of the polyolefin wax (f) can be improved in a short time, and a printed matter having excellent scratch resistance and scratch resistance of an image immediately after printing can be obtained. As a result, it can be expected to be applied to a wider range of recording media such as a hard-to-absorb recording media and to be applied to high-speed printing.
  • the water-based ink composition for ink jet recording of the present invention contains a water-dispersible urethane resin (e) and a polyolefin wax (f), it has excellent scratch resistance and scratch resistance, as well as excellent color development and high gloss. Can be achieved.
  • the aqueous ink composition for ink jet recording of the present invention contains a pigment (a), a resin (b) having an anionic group, a wetting agent (c), a basic compound (d), and a water-dispersible urethane resin ( e) and a polyolefin wax (f).
  • a pigment a
  • a resin b
  • having an anionic group a wetting agent
  • a basic compound a basic compound
  • e water-dispersible urethane resin
  • f polyolefin wax
  • various raw materials used in the water-based ink composition for ink-jet recording of the present invention will be described in detail, and further, a production method for producing the water-based ink composition for ink-jet recording of the present invention using them, and further, the water-based for ink-jet recording will be described.
  • the range of application of the ink composition will be described in detail in order.
  • polyolefin wax (f) used in the present invention it is possible to use one or a mixture of two or more types of polyolefin waxes that are usually added to paints to impart lubricity to the coating film surface. it can.
  • Polyolefin wax is basically produced through the process of polymerizing a monomer having a composition containing olefinic hydrocarbon as a main component of 50% by mass or more, and each of these single monomers is polymerized from ethylene, propylene, butylene and the like.
  • copolymers prepared from these monomers are also included.
  • Polyolefin wax can also be used.
  • an oxidized polyolefin wax obtained by oxidizing a polyolefin wax with air or ozone and introducing a COOH group, an OH group, or the like may be used.
  • the polyolefin wax (f) used in the present invention is preferably one using at least one selected from ethylene, propylene, or butylene as an olefinic hydrocarbon used as a main component, and an olefin that is a main component. More preferably, only ethylene, propylene only, butylene, or ethylene and propylene or butylene is used as the hydrocarbon, more preferably ethylene only, propylene only, or butylene only, and ethylene only Is even more preferred.
  • the polyolefin wax (f) can be kept in a state of particles having a particle size corresponding to the wax in the coating film to be formed when the aqueous ink composition is deposited on the recording surface of the ink. Preferably there is.
  • the form of the polyolefin wax used in the present invention is preferably an emulsion wax capable of obtaining a stable aqueous suspension and water emulsion.
  • the volume average particle diameter of the polyolefin wax (f) is preferably 40 to 1000 nm. When the volume average particle size is larger than 40 nm, the effect of scratch resistance is easily exhibited, and when the volume average particle size is smaller than 1000 nm, it is possible to easily realize that the gloss of the printed coating film is not greatly reduced while exhibiting the effect of scratch resistance. Is possible.
  • the particle diameter of the polyolefin wax is a volume average particle diameter measured by a dynamic light scattering method.
  • the wax particle dispersion is diluted 200 to 10,000 times with ion-exchanged water, and a value measured at a cell temperature of 25 ° C. using a measuring machine such as Microtrac UPA150EX (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). .
  • the polyolefin wax (f) used in the present invention is likely to remain as particles on the film fixed to the recording surface of the ink, and its melting point or environmental method softening point is 80 ° C. or higher, preferably 110 ° C. or higher, particularly 110 It is preferable that the temperature is from 160 ° C to 160 ° C.
  • the polyolefin wax (f) can be produced by polymerization of polyolefin, thermal decomposition of polyolefin for general molding to lower molecular weight or oxidation, and commercially available products can also be used. . Specific examples thereof include Chemipearl series such as Chemipearl W900 (polyethylene wax, particle size 680 nm, environmental softening point 132 ° C., Mitsui Chemicals), AQUACER 552 (polyethylene wax, particle size 90 nm, melting point 130 ° C., Big Chemie Japan) Polyolefin waxes such as AQUACER series such as (manufactured by DIC), and Finedick PE-140E (polyethylene wax, particle size: 100 nm, manufactured by DIC).
  • Chemipearl series such as Chemipearl W900 (polyethylene wax, particle size 680 nm, environmental softening point 132 ° C., Mitsui Chemicals), AQU
  • the preferred amount of polyolefin wax (f) used in the present invention depends on the particle size of the wax.
  • the particle size of the wax is large, even if it is added in a small amount, it is easy to obtain the effect of scratch resistance.
  • the particle size of the wax is small, it is necessary to add a large amount to obtain the effect of scratch resistance. .
  • the amount of (f) added to the polyolefin wax is a value (Cf ⁇ Df) consisting of the content Cf mass% of the polyolefin wax (f) relative to the total weight of the ink composition and the volume average particle diameter Dfnm.
  • the range is preferably 3 to 100, and more preferably 5 to 100.
  • the water dispersible urethane resin (e) used in the present invention can be widely used as long as it is a water dispersible urethane resin that can be used as a binder resin for paints.
  • a water dispersible urethane resin that can be used as a binder resin for paints.
  • an anionic urethane resin obtained by using other active hydrogen-containing compounds are examples of the anionic urethane resin obtained by using other active hydrogen-containing compounds.
  • organic polyisocyanate examples include aromatic polyisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate, phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate.
  • aromatic polyisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate, phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate.
  • aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, or polyisocyanates having an alicyclic structure can be used.
  • an anionic polyol containing at least one selected from a sulfonic acid group-containing polyol and a carboxyl group-containing polyol can be used.
  • carboxyl group-containing polyol examples include 2,2′-dimethylolpropionic acid, 2,2′-dimethylolbutanoic acid, 2,2′-dimethylolbutyric acid, 2,2′-dimethylolvaleric acid, and the like. Among them, it is preferable to use 2,2′-dimethylolpropionic acid.
  • carboxyl group-containing polyester polyol obtained by making the said carboxyl group-containing polyol and various polycarboxylic acids react can also be used.
  • sulfonic acid group-containing polyol examples include dicarboxylic acids such as 5-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfophthalic acid, and 5 [4-sulfophenoxy] isophthalic acid, and salts thereof, ethylene glycol, diethylene glycol, Polyester polyols obtained by reacting with low molecular weight polyols such as propylene glycol, dipropylene glycol and 1,2-propanediol can be used.
  • dicarboxylic acids such as 5-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfophthalic acid, and 5 [4-sulfophenoxy] isophthalic acid, and salts thereof, ethylene glycol, diethylene glycol, Polyester polyols obtained by reacting with low molecular weight polyols such as propylene glycol, dipropylene glycol and 1,2-propanediol can be used.
  • the water-dispersible urethane resin (e) used in the present invention includes an organic polyisocyanate and at least one anionic group selected from polyester polyol, polyether polyol, and polycarbonate polyol having a hydroxyl value of 10 to 350.
  • a water-dispersible anionic urethane resin obtained by using the contained polyol is preferable.
  • a resin is preferred.
  • a water-dispersible anionic urethane resin having an acid value of 20 to 60 relative to the resin solid content is more preferable.
  • the urethane resin is preferably an anionic urethane resin having a weight average molecular weight in the range of 20000 to 100,000. More preferably, it has a weight average molecular weight in the range of 30,000 to 60,000.
  • polyamine examples include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, and 3,3′-.
  • Diamines such as dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,4-cyclohexanediamine; N-hydroxymethylaminoethylamine, N-hydroxyethylaminoethylamine, N-hydroxypropylaminopropylamine, N-ethylaminoethylamine, Diamines containing one primary amino group and one secondary amino group such as N-methylaminopropylamine; polyamines such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine, triethylenetetramine; hydrazine, Hydrazines such as N, N'-dimethylhydrazine and 1,6-hexamethylenebishydrazine; Dihydrazides such as succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, and isophthalic acid dihydrazide; ⁇ -semicarbazide propionic acid hydr
  • Examples of the other active hydrogen-containing compounds include ethylene glycol, diethylene recall, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, hexamethylene glycol, and saccharose.
  • Glycols such as methylene glycol, glycerin and sorbitol; phenols such as bisphenol A, 4,4′-dihydroxydiphenyl, 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfone, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone , And water can be used alone or in combination of two or more.
  • the water-dispersible urethane resin (e) used in the present invention is in the range of 0.2 to 5% by mass with respect to the total amount of the ink composition, that is, the content Ce mass of the water-dispersible urethane resin with respect to the total weight of the ink composition.
  • % Is preferably in the range of 0.2-5, more preferably 0.5-2.
  • the pigment (a) used in the aqueous pigment dispersion of the present invention is not particularly limited, and conventionally known organic pigments or inorganic pigments can be used. These may be used alone or in combination.
  • the pigment include quinacridone pigments, quinacridone quinone pigments, dioxazine pigments, phthalocyanine pigments, phthalone pigments, isoindolinone pigments, methine / azomethine pigments, anthrapyrimidine pigments, ansanthrone pigments, Indanthrone pigments, flavanthrone pigments, perylene pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, perinone pigments, quinophthalone pigments, anthraquinone pigments, thioindigo pigments, benzimidazolone pigments, azo lake pigments, insoluble azo Pigments, organic pigments such as condensed azo pigments, titanium dioxide, zinc oxide, iron oxide, chro
  • wetting agent As the wetting agent (c) used in the water-based ink of the present invention, known and suitable ones suitable for ink jet recording can be used. Examples of such wetting agents include polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and glycerol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl.
  • polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and glycerol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl.
  • Polyhydric alcohol alkyl ethers such as ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether; polyethylene oxide of glycerin Adduct, glycerin Polyoxyalkylene adducts of glycerin such as polypropylene oxide adducts, block arrangement adducts of polypropylene oxide and polyethylene oxide to glycerin; N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as imidazolidinone, ⁇ -caprolactam, ⁇ -butyrolactone; amides such as formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide; monoethanolamine, diethanolamine, tri
  • wetting agents those having a high boiling point are preferable in order to uniformly disperse the pigment using a resin and a dispersing device.
  • Ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, Polyhydric alcohols such as polypropylene glycol, glycerin, and polyethylene oxide adducts of glycerin are suitable.
  • the amount of wetting agent added varies depending on the resin used in the water-based ink, but is preferably 10 to 300% by mass, more preferably 30 to 200% by mass with respect to the pigment.
  • the resin (b) having an anionic group used in the present invention has a function as a pigment dispersant, and a resin that can satisfactorily coat the pigment surface by the production method described later is more preferably used.
  • the acid value of the resin is 60 to 300 mgKOH / g, preferably 100 to 180 mgKOH / g, from the viewpoint of dispersibility and long-term storage stability. Scope. When the acid value is less than 60, the hydrophilicity becomes small and the dispersion stability of the pigment may be lowered. On the other hand, when the acid value is greater than 300, pigment aggregation tends to occur, and the water resistance of a printed product using the ink composition may be reduced.
  • the resin (b) having an anionic group has a mass average molecular weight of 3000 to 50000, more preferably 4000 to 40000, still more preferably 5000 to 30000, and most preferably 5000 to 20000.
  • the reason why the molecular weight is 3000 or more is that the lower the molecular weight, the better the initial dispersibility, but the long-term storage stability is lowered, and it tends to be difficult to maintain the dispersion stability of the pigment. .
  • it exceeds 50,000 not only the viscosity of the aqueous pigment dispersion increases, but also the ink ejection property tends to decrease.
  • the range of 5,000 to 20,000 can achieve both the stability of the ink composition upon heating and the ejection property.
  • the glass transition point of the resin having an anionic group is preferably 90 to 150 ° C, more preferably 100 to 150 ° C.
  • the glass transition point of the resin (b) having an anionic group in the present invention is a calculated value, which is a value calculated based on the Fox equation from the glass transition point of the homopolymer of each vinyl monomer component constituting the resin. is there.
  • the values on pages 168 and 169 issued by Kyozo Kitaoka, 7th edition, December 10, 1984, “Introduction to Synthetic Resins for Paints” were adopted.
  • the resin (b) having an anionic group used in the present invention is preferably a resin that can be made water-dispersible by neutralization of the anionic group, and an emulsifier under the action of a basic compound that serves as a neutralizing agent. It is preferable that the resin has an ability to form stable water-dispersed particles without using any dispersion stabilizer.
  • Examples of the resin (b) having an anionic group used in the present invention include a polyester resin having a functional group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, an epoxy resin, a urethane resin, an acrylic acid resin, and a maleic acid. It can be used by selecting from vinyl-based copolymers such as styrene-based resins, styrene-based resins, and polyvinyl acetate-based resins. Among the above resins, a vinyl copolymer obtained by reacting a vinyl monomer component having an anionic group and a vinyl monomer component having a hydrophobic group is particularly preferable. .
  • anionic group examples include a functional group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, and a resin containing a carboxyl group that is more excellent in terms of dispersion stability and long-term storage stability is preferable.
  • Examples of the vinyl monomer component having a carboxyl group constituting the vinyl copolymer include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and crotonic acid.
  • a vinyl monomer component having a hydrophobic group used for polymerization of a vinyl copolymer (meth) acrylic acid alkyl esters such as methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate; phenyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid allyl esters such as benzyl (meth) acrylate and phenylethyl (meth) acrylate; unsaturated fatty acid amides such as acrylamide, methyl acrylamide, methacrylamide and maleamide; Unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; Unsaturated ethers such as ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether; Unsaturated hydrocarbons such as ethylene
  • a styrene resin using a styrene monomer as the vinyl monomer component having a hydrophobic group is preferable.
  • the component amount of the styrene monomer, which is a vinyl monomer having a hydrophobic group, constituting the styrene resin is 50% by mass or more of the styrene monomer component from the viewpoint of dispersion stability and long-term storage stability. Preferably it is 70 mass% or more, preferably 95 mass% or less.
  • the content of the styrenic monomer component in the copolymer resin By setting the content of the styrenic monomer component in the copolymer resin to 50% by mass or more, the hydrophobicity of the copolymer resin increases, and in the aqueous system, the resin is more firmly coated with the pigment. As a result, the ejection stability is improved and a high print density is obtained. Further, it is effective for improving the durability of the printed coating film on the recording medium. In addition, when it exceeds 95 mass%, content of the monomer component which has an anionic group which contributes to dispersion
  • styrene resin examples include acrylic acid or methacrylic acid as a vinyl monomer containing an anionic group from the viewpoint of dispersion stability and long-term storage stability of the aqueous pigment dispersion and the ink composition for inkjet recording. It is preferable to use a styrene acrylic resin using an acid. Furthermore, by combining acrylic acid and methacrylic acid as a vinyl monomer having a carboxyl group, and forming a styrene acrylic resin, which is a copolymer resin with three or more vinyl monomer components, random during resin synthesis There is an effect that the copolymerization is improved and the uniformity of the resin is improved.
  • an inorganic basic compound or an organic basic compound can be used as the basic compound (d) for neutralizing the anionic group of the resin having an anionic group.
  • inorganic basic compounds are more preferable.
  • organic basic compound include amines.
  • common amines such as methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, diethanolamine and triethanolamine can be exemplified.
  • amine since it is generally liquid, it can be used as it is.
  • the inorganic basic compound include alkali metal hydroxides such as potassium and sodium, ammonium hydroxide, and the like.
  • a strong alkali is preferable because it is effective for enhancing the dispersion stability of the pigment by neutralizing a resin containing an anionic group.
  • alkali metals such as potassium hydroxide and sodium hydroxide are preferable.
  • the hydroxide is preferred.
  • the inorganic basic compound is usually used in the form of an aqueous solution having a concentration of about 20 to 50% by mass from the viewpoint of improving the mixing property.
  • the blending amount of the basic compound (d) is set so that the neutralization rate of the resin having an anionic group is 50% or more, preferably 80% or more. It is preferable from the viewpoint of improvement, dispersion stability, and long-term storage stability. Although the upper limit is not particularly limited, it is substantially 200% or less, preferably 120% or less in order to have dispersion stability during long-term storage and not to gel. Furthermore, before the basic compound (d) is dispersed with the pigment and the resin, the basic compound (d) is preferably mixed together with other blending components blended in the pigment dispersion to prepare a dispersion.
  • the dispersion is divided into a plurality of stages by previously preparing a resin solution by mixing a resin containing an anionic group, water and a basic compound, and adding this to other compounding ingredients such as pigments.
  • a dispersion by batch-mixing a basic compound and other compounding components from the viewpoint that the adsorption of the resin to the surface of the pigment proceeds efficiently.
  • the neutralization rate is a value calculated by the following formula.
  • the method for producing the ink composition for ink jet recording of the present invention from the above raw materials includes a pigment (a), an anionic group-containing resin (b), a wetting agent (c), and a basic compound (d).
  • a method of preparing an aqueous pigment dispersion and producing an ink composition for ink jet recording using the aqueous pigment dispersion can be used.
  • the pigment (a), the resin (b) having an anionic group, and the wetting agent (c) are present in the presence of the basic compound (d).
  • the dispersing device include an ultrasonic homogenizer, a paint shaker, a ball mill, a roll mill, a sand mill, a sand grinder, a dyno mill, a disperse mat, an SC mill, a spike mill, and a nanomizer.
  • a mixture having a formulation in the aqueous pigment dispersion and disperse the pigment and resin in the mixture with the above-described dispersion apparatus to prepare an aqueous pigment dispersion
  • a colored kneaded mixture that is solid at room temperature is mixed with a mixture containing a pigment, a resin having an anionic group, a wetting agent, and a basic compound before the dispersion step. It is preferable to apply a kneading step which is a pretreatment step to be produced.
  • the pigment is finely pulverized, and the surface of the finely pulverized particles becomes an anionic state that is swollen by the addition of a wetting agent and a basic compound.
  • Resin having a group is pressed, coating of the pigment surface proceeds, and a solid colored kneaded material is produced at room temperature in which the pigment is uniformly dispersed.
  • the resin having an anionic group is a styrene acrylic resin and the composition ratio of the styrene monomer to all the constituent monomers is 50% by mass or more, the affinity of the resin to the pigment becomes very good, and the pigment is coated with the resin.
  • the dispersion stability of the aqueous pigment dispersion is improved, and basic plain paper such as gloss, durability, and water resistance of a printed image formed from the aqueous ink for inkjet recording prepared from the aqueous pigment dispersion is obtained.
  • the recording characteristics are improved and the image recording density is increased.
  • the solid content concentration of the kneaded mixture is preferably 50 to 80% by mass, and more preferably 65 to 80% by mass. preferable.
  • the wetting agent added in the kneading step is preferably 30 to 100% by mass of the pigment because the solid raw materials can be easily fused and a sufficient shearing force can be applied.
  • the resin used in the kneading step is 5 to 50% by mass of the pigment, and the surface of the pigment is sufficiently covered with the resin and the resin not adsorbed to the pigment is less likely to be present in the aqueous medium. Is preferable.
  • a roll mill, a Henschel mixer, a pressure kneader, a planetary mixer, and the like can be raised.
  • An apparatus such as a planetary mixer is preferable in that the solid content ratio during kneading can be kept constant, and a kneaded product having a good dispersion state can be easily obtained.
  • a planetary mixer is preferable because kneading can be performed in a wide range of viscosity.
  • a kneading step is performed prior to the dispersing step, and when the pulverization of the pigment to a fine particle size and the coating of the crushed pigment surface are sufficiently advanced by the kneading step, an aqueous medium is added to the solid colored kneaded product.
  • An aqueous pigment dispersion can be produced by adding, mixing, stirring as necessary, and diluting.
  • the above-described dispersing device can be used. However, since the finer pigment and the coating of the pigment with the resin are proceeding well, a short time is required. It is possible to produce an aqueous pigment dispersion having good characteristics by dispersion.
  • the coarse particles may be prepared by a method such as centrifugation or filtration after the preparation of the aqueous pigment dispersion or after the preparation of the ink. Is preferably removed.
  • the ink composition can be produced by adding a polyolefin wax and a water-dispersible urethane resin to the aqueous pigment dispersion obtained as described above, and further diluting with water and a water-soluble solvent.
  • the pigment concentration in the ink composition is preferably about 1 to 10% by mass.
  • a water-soluble organic solvent is added to the water-soluble solvent for diluting the aqueous pigment dispersion because it contributes to drying prevention, viscosity adjustment, and concentration adjustment in the ink composition.
  • the water-soluble organic solvent are the same as the wetting agent used for dispersing the aqueous pigment dispersion.
  • a water-soluble organic solvent exhibiting permeability to the recording medium is blended to impart permeability to the ink composition.
  • the penetrability is a characteristic necessary for adjusting the penetrability of the ink composition into the recording medium and the dot diameter on the recording medium.
  • water-soluble organic solvents exhibiting permeability include lower alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol; ethylene oxide adducts of alkyl alcohols such as ethylene glycol hexyl ether and diethylene glycol butyl ether; propylene oxide adducts of alkyl alcohols such as propylene glycol propyl ether Etc.
  • a known additive can be blended in the ink composition.
  • blended an alkali agent, a pH adjuster, surfactant, antiseptic
  • the water-based ink composition for ink-jet recording produced as described above is not particularly limited to the ink-jet method to be applied, but is a continuous jet type (charge control type, spray type, etc.), on-demand type (piezo type, thermal type, Well-known things, such as an electrostatic suction system etc., can be illustrated.
  • This aqueous ink composition for ink jet recording basically enables very stable ink ejection when applied to these various ink jet systems, and in addition, the formed image has good gloss, scratch resistance, Scratch can be achieved.
  • the method for preparing the aqueous pigment dispersion used in the present invention will be described in detail below. Unless otherwise specified, “part” is “part by mass” and “%” is “% by mass”.
  • the melting point is a temperature at which the resin starts to melt, which is observed when the melting point of the resin is measured with a melting point measuring device or the like under normal pressure.
  • the pigments used for preparing the aqueous pigment dispersion are as follows. Cyan pigment FASTOGEN BLUE 5310SD (manufactured by DIC) Yellow pigment Inkjet yellow 4GP (manufactured by Clariant) Magenta pigment Chromophthaljet magenta DMQ (manufactured by Ciba Japan) Black pigment Mitsubishi Carbon Black # 2300 (Mitsubishi Chemical Corporation)
  • the characteristics of the polyolefin wax used in each of the water-based ink compositions for ink jet recording in Examples and Comparative Examples are as follows. Chemipearl W900: aqueous dispersion of low density polyethylene wax, volume average particle size 680 nm, solid content concentration 40% by mass, environmental method softening point 132 ° C., density 970 kg / m 3 , pH 11, viscosity 300 mPa ⁇ s, AQUACER 552 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • Binder resins used in the ink compositions of Examples and Comparative Examples are as follows.
  • Polyurethane A aqueous dispersion:
  • Disperser Nanomill NM-G2L (manufactured by Asada Tekko) Beads ⁇ 0.3mm zirconia beads Bead filling 85% Cooling water temperature 10 °C Number of revolutions 2660 revolutions / minute (disk peripheral speed: 12.5 m / sec) Liquid feed amount 200 g / 10 seconds
  • the liquid mixture that passed through the bead mill was centrifuged at 13000 G for 10 minutes, and then filtered through a filter having an effective pore size of 0.5 ⁇ m. This filtered product was diluted with pure water to obtain an aqueous pigment dispersion using a cyan pigment having a pigment concentration of 15% by mass.
  • Example 1 5 parts of triethylene glycol monobutyl ether (TEGmBE, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 2-Pyrrolidinone (manufactured by BASF) 8 parts Purified glycerin (manufactured by Kao) 2 parts Surfinol 440 (nonionic surfactant manufactured by AIRPRODUCTS) (2,4,7,9 tetramethyl-5decine-4,7 diol) 0.5 part 1,2-hexanediol (manufactured by Degussa) 1 part triethanolamine (manufactured by Konishi) 0.8 part mega-fuck 444 (nonionic surfactant manufactured by DIC) (Oxide adduct of perfluoroalkylethylene) 0.2 part polyurethane A 0.5 part (solid content) AQUACER 552 1 part (solid content) The remaining amount of pure water is placed in a 100 ml plastic container and stirred for 1 hour, and then 20 parts of
  • Examples 2 to 9 A water-based ink composition for ink-jet recording of each color was prepared in the same manner as in Example 1 except that the raw materials and blending ratios shown in Table 2 were used instead of the raw materials and blending ratios used in Example 1, and cyan colors were prepared. Inkjet recording aqueous ink compositions of Examples 2 to 4, Yellow Example 5, Magenta Example 6 and Black Examples 7 to 9 were prepared.
  • Comparative Examples 1 to 5 Cyan water-based inkjet recording ink compositions of Comparative Examples 1 to 5 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the raw materials and blending ratios shown in Table 3 were used.
  • Printing evaluation was performed using the ink compositions prepared in the above Examples and Comparative Examples.
  • a commercially available thermal jet type ink jet printer (Photosmart D5360, manufactured by Hewlett Packard) was used, and 100% solid on photo paper (glossy) (HP Advanced Photo Paper manufactured by Hewlett Packard) dedicated to ink jet printing. Printing was performed by printing to obtain a printed material, which was used as an evaluation printed material.
  • binder resin shown in Table 4 and polyolefin wax is each represented by solid content ratio.
  • Comparative Example 1 containing neither water-dispersible urethane resin nor polyolefin wax, although the gloss was improved, both scratch resistance and scratch resistance were extremely insufficient.
  • the water-based ink composition for ink-jet recording containing only polyurethane A which is a water-dispersible urethane resin, and no polyolefin wax
  • Comparative Example 3 which contains a polyolefin wax but does not contain polyurethane A, the gloss is significantly lowered due to the unevenness formed by the polyolefin wax, and the scratch resistance immediately after printing is extremely insufficient.
  • Comparative Example 4 By adding another type of polyolefin wax having a small particle size to Comparative Example 3 (Comparative Example 4) or adding a resin other than water-dispersible urethane resin (Comparative Example 5), the surface properties are improved and gloss is improved. Although somewhat improved, the scratch resistance immediately after printing remains unimproved and remains inadequate.
  • the ink composition for ink jet recording of the present invention can be used as an ink for jet printers for industrial use or consumer use for printing images having good gloss, excellent scratch resistance and scratch resistance.

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Abstract

 本発明の目的は分散性、吐出性が良好で、優れた耐傷、耐擦過性を有すると共に、高い発色性と光沢を有するインクジェット記録用水性インク組成物を提供することである。 そのために本発明では、顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)、及び塩基性化合物(d)を含有するインクジェット記録用水性インク組成物であって、さらに水分散性ポリウレタン樹脂(e)、及びポリオレフィンワックス(f)を含有することを特徴とするインクジェット記録用水性インク組成物を提供する。前記水分散性ポリウレタン樹脂の添加量は0.2~5質量%が好ましく、前記ポリオレフィンワックス(f)の含有量Cf質量%と、体積平均粒径Dfnmからなる数値(Cf・Df)が3~100の範囲であることが好ましい。

Description

インクジェット記録用インク組成物
 本発明は顔料、アニオン性基を有する樹脂、湿潤剤、及び塩基性化合物を含有するインクジェット記録用水性インク組成物に関し、特にバインダー樹脂およびその他の添加剤成分の添加によって被記録体上に形成された画像の光沢、耐傷性、および耐擦過性を向上させるインクジェット記録用水性インク組成物に関する。
 近年、インクジェット記録法によって形成される印刷画像の画質向上は著しく、民生用と産業用の両分野で適用される機会、用途がますます広がっており、特に民生用では環境負担の低減のため、水性インクを用いたインクジェット記録方式が主流になっている。
 従来,水性インクを用いたインクジェット記録に用いられる着色剤には主に染料が使用されてきた。しかし近年,民生用の分野でも印刷物のより高い保存性が求められるようになり、耐光性、耐ガス性に優れる顔料を着色剤に用いた水性インクの採用が進んでいる。耐光性、耐ガス性等は、産業用のみならず保存性の要求されるビジネス文書にも必要な特性であり,SOHO向け小型プリンターの分野にも顔料を用いたインクジェット記録用水性インクを採用したインクジェット記録方式のプリンターが普及しはじめている。
 しかし着色剤に染料を用いたインクに比べて、顔料を用いたインクにおいては、顔料を水性媒体中に良好にかつ安定的に分散させる必要があり、インクの保存安定性の確保が重要である。
 さらに、これらインクを用いて受理層機能を有する被記録体に画像を形成する場合、着色剤が染料であれば、インク中に溶解している染料が受理層の内部に浸透するが,着色剤が媒体中に分散している顔料の場合は、顔料は受理層内に浸透せず被記録体の表面に堆積する。着色剤に顔料を用いたインクは、染料を用いたインクと比べて着色剤自体の発色性能が異なるため、印刷濃度が低い上に、前記の様な理由から着色剤の定着性が低く,また耐擦過性が劣る傾向がある。更に顔料の堆積による表面性状の不均一性による光沢性の低下も認められる。以上のことから着色剤に顔料を用いたインクジェット記録用水性インクに対しては、高品質な画像形成機能を発揮するための良好な分散性、優れた吐出性に加えて、保存安定性の確保、良好な光沢、印刷濃度の実現、さらに耐擦過性の向上が求められていた。特に写真画像を印刷するフォト紙と呼ばれる専用紙であって、高光沢のものに画像を形成する場合には、これら特性の確保が非常に重要であった。
 また、従来のインク組成物は画像を形成してから、少なくとも1時間後には使用可能なある程度の耐擦過性が得られるが、記録直後における耐擦過性が不十分である。 しかし通常印刷物においては、印刷直後にシートが重なり合ったとき、あるいはシートをハンドリングする時など、印刷直後の画像表面がダメージを受けることがあり、記録直後から印刷物表面の耐擦過性を向上させる必要がある。
 このような着色剤に顔料を用いたインクジェット記録用水性インクに対する要請に対して、特定の組成を有するスチレンアクリル酸系共重合体によって被覆された顔料、及び顔料誘導体を含むインク組成物が、保存安定性に優れ、良好な吐出性安定、且つ高光沢、高画像濃度を得ることができる旨が開示されている(特許文献1参照)。しかし印刷画像の耐擦過性、耐傷性については十分とはいえなかった。
 また、顔料とスチレンアクリル系バインダー樹脂、ワックスを含むインク組成物で、耐擦過性および耐傷性に優れた印刷物を得ることができる旨が開示されている(特許文献2参照)。しかし上記バインダー樹脂とワックスを用いただけでは、耐擦過性・耐傷性が改良されるが、依然として印刷直後の耐傷性が不足である。このため印刷直後のシートが他の印刷中、印刷後のシートと重なり合ったときなど、画像がダメージを受けることがあった。更に、画像の光沢の点で十分ではなく、画像品質の更なる改良が望まれていた。
 また、顔料と粒径の異なる2種類以上のワックスを含むインク組成物を用いることにより、高い画像濃度と光沢を有し、かつ印刷画像の耐擦過性に優れた印刷物を得ることができる旨が開示されている(特許文献3参照)。
ワックスの添加による印刷画像の光沢特性の劣化は、粒径の異なる2種類以上のワックスを用いることにより抑制可能であり、耐擦過性の改良も行うことができるが、光沢特性の劣化の抑制効果は十分とは言えず、また印刷直後の耐傷性は依然として不足している。
 ワックスの添加による印刷直後の耐擦過性の発現は、インク組成物の被記録体への吐着により形成される膜の乾燥速度に依存している。したがって膜の乾燥速度が低下すると、画像に局所的に強い外力が加わった場合に、ワックスが被記録体に対してまだ完全に定着しないまま色剤と一緒に剥離し、画像品質を極めて低下させる原因となる。そのため、印刷直後からの耐傷性が向上するインク組成物が望まれていた。
 一方顔料と(メタ)アクリル酸エステル樹脂とウレタン樹脂とを含む水性顔料分散体において、ウレタン樹脂が平均分散粒子径1~45nmのウレタン樹脂粒子である水性顔料分散体が開示されており(特許文献4参照)、該水性顔料分散体は貯蔵安定性に優れ、耐光性、耐擦過性に優れた着色被膜を形成することができるとされている。さらにスチレン系単量体と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体と(メタ)アクリル酸とを共重合せしめたスチレン-アクリル系共重合体と、酸基含有ポリウレタンと、アミノスルホン酸の水可溶性塩を含有する水性顔料分散液が開示されており(特許文献5参照)、優れた耐擦過性と分散安定性を示すとされている。
 しかしこれらウレタン樹脂を含有する水性顔料分散液から形成される着色被膜においても皮膜形成直後の耐擦過性はかならずしも十分とはいえなかった。
特開2004-043791号公報 特開2000-517370号公報 特開2007-277290号公報 特開2004-131586号公報 特開2005-336336号公報
 本発明の目的は分散性、吐出性が良好で、優れた耐傷、耐擦過性を有すると共に、高い発色性と光沢を有するインクジェット記録用水性インク組成物を提供することである。
 上記課題を解決するために、本発明は顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)、及び塩基性化合物(d)を含有するインクジェット記録用水性インク組成物であって、さらに水分散性ウレタン樹脂(e)、及びポリオレフィンワックス(f)を含有することを特徴とするインクジェット記録用水性インク組成物を提供する。
 本発明のインクジェット記録用水性インク組成物は、ポリオレフィンワックスを含有するため、ポリオレフィンワックスがインク組成物の被記録媒体への吐着により形成される着色皮膜の上に存在し、画像に局所的に強い外力が加わった場合でも、ポリオレフィンワックスの突出部分がその外力を受けて変形し膜表面に広がり、この広がったワックスにより磨耗が抑制されるため、印刷画像の耐傷性および耐擦過性が向上した印刷物を得ることができる。しかしながら、通常は被記録媒体表面に発生したポリオレフィンワックスによる凹凸が、光沢の低下を招く原因となる。しかし本発明においては、バインダー樹脂として含有されているウレタン樹脂が、被記録媒体表面の凹凸を速やかに被覆しこれをより平滑化するため、高い耐傷性、耐擦過性を維持しつつ光沢を向上させることができる。 
 さらにウレタン樹脂は造膜性が良好であるため、突出しているポリオレフィンワックスとワックス周囲との高低差が、ウレタン樹脂による皮膜でより小さくなり、また平滑化され、その過程でワックスがよりしっかりと被記録媒体表面に固定されることになるので、皮膜形成直後から耐擦過性が向上する。
 本発明のインクジェット記録用水性インク組成物は、ポリオレフィンワックス(f)を含有し、加えて水分散性ウレタン樹脂(e)をバインダー樹脂として含有する。このために該バインダー樹脂によって、被記録媒体表面のポリオレフィンワックス(f)による凹凸が被覆され、凹凸の高低差に対して平滑化がなされるため、耐擦過性が保持されたままで光沢を向上させることができる。
 本発明のインク組成物において、水分散性ウレタン樹脂(e)は造膜性が優れ、ポリオレフィンワックス(f)を強固に保持し、特に印刷直後に被記録媒体表面に形成される膜の乾燥速度が速いため、ポリオレフィンワックス(f)の定着性を短時間で向上させることができ、印刷直後の画像の耐傷性および耐擦過性に優れる印刷物を得ることが可能となる。その結果、難吸収被記録体などのより広範な被記録体への適用、かつ高速印刷への応用展開などが期待できる。
 本発明のインクジェット記録用水性インク組成物は、水分散性ウレタン樹脂(e)とポリオレフィンワックス(f)を含有するので、良好な耐傷性、耐擦過性を有するとともに優れた発色性と高い光沢を達成することができる。
 本発明のインクジェット記録用水性インク組成物は、顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)、塩基性化合物(d)を含有し、さらに水分散性ウレタン樹脂(e)とポリオレフィンワックス(f)を含有する。
 以下、本発明のインクジェット記録用水性インク組成物に用いる各種原材料を詳細に説明し、さらにそれらを用いて本発明のインクジェット記録用水性インク組成物を作製する製造方法、さらには該インクジェット記録用水性インク組成物の適用範囲等を、順に詳細に説明する。
(ワックス)
 本発明で使用するポリオレフィンワックス(f)としては、通常塗膜表面への潤滑性の付与のために塗料中に添加されるポリオレフィンワックスを、広く1種類または2種類以上混合して使用することができる。ポリオレフィンワックスは、基本的にはオレフィン系炭化水素を50質量%以上の主成分として含有する構成のモノマーを重合する過程を経て作製され、エチレン、プロピレン、ブチレン等から、それぞれそれら単一モノマーの重合によって作製されるポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブチレンワックス等の他、それらモノマーから作製される共重合体も含まれる。さらに全モノマー構成成分の総量に対して50質量%未満の少量成分として、オレフィン系炭化水素以外の共重合成分を使用したり、各種官能基を導入したりして作製された変性物である変性ポリオレフィンワックスも使用可能である。例えば共重合成分としてスチレン系化合物等をグラフトさせたスチレン変性ポリオレフィンワックス、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボン酸を共重合させることによって変性された酸変成ポリオレフィンワックスであってもよい。あるいはポリオレフィンワックスを空気あるいはオゾンにより酸化して、COOH基、OH基等を導入した酸化型ポリオレフィンワックスであってもよい。
 本発明で使用するポリオレフィンワックス(f)としては、主成分として用いるオレフィン系炭化水素としてエチレン、プロピレン、またはブチレンから選択される一種、または二種以上を用いたものが好ましく、主成分であるオレフィン系炭化水素としてエチレンのみ、プロピレンのみ、ブチレンのみ、若しくはエチレンとプロピレンまたはブチレンを用いたものがより好ましく、エチレンのみ、プロピレンのみ、またはブチレンのみを用いたものがさらに好ましく、エチレンのみを用いたものがさらにより好ましい。
 ポリオレフィンワックス(f)としては、水性のインク組成物をインクの被記録面へ吐着させた際に、形成させる塗膜中において、ワックスに応じた粒径の粒子の状態に保持し得るものであることが好ましい。したがって、本発明で使用するポリオレフィンワックスの形態としては、安定な水性サスペンション、水エマルジョンが得られるエマルジョンワックスが好ましい。さらにインクジェット記録用インク組成物中に添加されたときに、印刷塗膜の耐擦過性を向上させるためには、ポリオレフィンワックス(f)の体積平均粒径が、40~1000nmであることが好ましい。体積平均粒径が40nmより大きいと耐擦過性の効果を発揮させやすく、また1000nmより小さいと耐擦過性の効果を発揮させつつ印刷塗膜の光沢を大きく低下させないことを容易に実現することが可能である。
 尚、本明細書において、ポリオレフィンワックスの粒径とは、動的光散乱法で測定した体積平均粒子径のことである。具体的には、ワックス粒子の分散液を200~10000倍にイオン交換水で希釈し、マイクロトラックUPA150EX(日機装社製)等の測定機を用いて、セル温度25℃にて測定した値を指す。
 本発明で使用するポリオレフィンワックス(f)は、インクの被記録面へ固着した膜に粒子として残留しやすい点で、その融点もしくは環境法軟化点が80℃以上、好ましくは110℃以上、特に110℃~160℃であることが好ましい。
 ポリオレフィンワックス(f)は、ポリオレフィンの重合や、一般成型用ポリオレフィンを熱分解して低分子量化したり酸化したりして製造することが出来るが、市販されているものを利用することも可能である。その具体例として、ケミパールW900(ポリエチレンワックス、粒径680nm、環境法軟化点132℃、三井化学社製)等のケミパールシリーズ、AQUACER552(ポリエチレンワックス、粒径90nm、融点130℃、ビックケミージャパン社製)等のAQUACERシリーズ、ファインテックスPE-140E(ポリエチレンワックス、粒径100nm、DIC社製)のファインディックシリーズ等のポリオレフィンワックスが挙げられる。
 本発明で使用するポリオレフィンワックス(f)の好適な添加量は、ワックスの粒径に依存する。ワックスの粒径が大きい場合は、少なく添加しても、耐擦過性の効果が得られやすく、ワックスの粒径が小さい場合は、耐擦過性の効果を得るために、多く添加する必要がある。
 上記のポリオレフィンワックスの(f)の添加量は、インク組成物の全重量に対してのポリオレフィンワックス(f)の含有量Cf質量%と、体積平均粒径Dfnmからなる数値(Cf×Df)が3~100の範囲であることが好ましく、5~100の範囲であるとさらに好ましい。数値(Cf×Df)が3以上だと、耐擦過性の効果を容易に発揮させることができ、100以下だと、印刷塗膜面の光沢と吐出性の安定性を大幅に低下させることなく、耐擦過性の効果を発揮させることができる。
(水分散性ウレタン樹脂)
 本発明で使用する水分散性ウレタン樹脂(e)は、塗料のバインダー樹脂として使用可能な水分散性ウレタン樹脂であれば広く使用することができる。特に有機ポリイソシアネートと、水酸基価が10~350のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールの中から選ばれる、少なくとも一種のアニオン性基を含有するポリオールと、さらに必要に応じて分子量300以下のポリアミン及び/又はその他活性水素含有化合物とを用いて得られるアニオン性ウレタン樹脂であることが好ましい。
 前記の有機ポリイソシアネートとしては、例えば4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、クルードジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネートや、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネートあるいは脂環式構造を有するポリイソシアネートを使用することができる。これらのなかでも、無黄変である脂肪族ポリイソシアネートを使用することが好ましい。
 前記のアニオン性基含有ポリオールとして、スルホン酸基含有ポリオールや、カルボキシル基含有ポリオールから選ばれる少なくとも一種を含むアニオン性ポリオールを使用することができる。
 前記カルボキシル基含有ポリオールとしては、例えば2,2’-ジメチロールプロピオン酸、2,2’-ジメチロールブタン酸、2,2’-ジメチロール酪酸、2,2’-ジメチロール吉草酸等を使用することができ、なかでも2,2’-ジメチロールプロピオン酸を使用することが好ましい。また、前記カルボキシル基含有ポリオールと各種ポリカルボン酸とを反応させて得られるカルボキシル基含有ポリエステルポリオールも使用することもできる。
 前記スルホン酸基含有ポリオールとしては、例えば5-スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4-スルホフタル酸、5[4-スルホフェノキシ]イソフタル酸等のジカルボン酸、及びそれらの塩と、エチレングリコール、ジ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、1,2-プロパンジオール等の低分子量ポリオールとを反応させて得られるポリエステルポリオールを使用することができる。
 本発明で使用する水分散性ウレタン樹脂(e)としては、有機ポリイソシアネートと、水酸基価が10~350のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールの中から選ばれる、少なくとも一種のアニオン性基を含有するポリオールを用いて得られる水分散性のアニオン性ウレタン樹脂であることが好ましく、インク保存安定性の点から、樹脂固形分に対し20~100の酸価を有する水分散性のアニオン性ウレタン樹脂であることが好ましい。特に、樹脂固形分に対し20~60の酸価を有する水分散性のアニオン性ウレタン樹脂であることがより好ましい。
 前記アニオン性ウレタン樹脂の水分散体が良好なインク吐出性と耐擦過性とを両立する観点から、ウレタン樹脂は20000~100000の範囲の重量平均分子量を有するアニオン性ウレタン樹脂であることが好ましく、30000~60000の範囲の重量平均分子量を有することがより好ましい。
 前記ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン等のジアミン類;N-ヒドロキシメチルアミノエチルアミン、N-ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、N-ヒドロキシプロピルアミノプロピルアミン、N-エチルアミノエチルアミン、N-メチルアミノプロピルアミン等の1個の1級アミノ基と1個の2級アミノ基を含有するジアミン類;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン類;ヒドラジン、N,N’-ジメチルヒドラジン、1,6-ヘキサメチレンビスヒドラジン等のヒドラジン類;コハク酸ジヒドラジッド、アジピン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド類;β-セミカルバジドプロピオン酸ヒドラジド、3-セミカルバジッドープロピルーカルバジン酸エステル、セミカルバジッド-3-セミカルバジドメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン等のセミカルバジド類を単独で使用、または2種以上を併用することができる。
 前記その他活性水素含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール等のグリコール類;ビスフェノールA、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン等のフェノール類、及び水等を、単独で使用または2種以上を併用することができる。
 本発明で使用する前記水分散性ウレタン樹脂(e)は、インク組成物全量に対して0.2~5質量%の範囲、すなわち水分散性ウレタン樹脂のインク組成物全重量に対する含有量Ce質量%が0.2~5の範囲であることが好ましい、さらには0.5~2であることがより好ましい。前記水分散性ウレタン樹脂の含有量Ce質量%が0.2以上だと、光沢向上の効果が得られやすく、5以下だと、造膜性向上の効果が得られやすい。
(顔料)
 本発明の水性顔料分散体で使用する顔料(a)としては、特に限定されるものではないが、従来公知の有機顔料あるいは無機顔料を使用することができる。これらは単独で使用してもよいし、また併用で使用してもよい。該顔料としては、例えば、キナクリドン系顔料、キナクリドンキノン系顔料、ジオキサジン系顔料、フタロシアニン系顔料、フタロン系顔料、イソインドリノン系顔料、メチン・アゾメチン系顔料、アントラピリミジン系顔料、アンサンスロン系顔料、インダンスロン系顔料、フラバンスロン系顔料、ペリレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリノン系顔料、キノフタロン系顔料、アントラキノン系顔料、チオインジゴ系顔料、ベンツイミダゾロン系顔料、アゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料等の有機顔料、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化クロム、鉄黒、コバルトブルー、アルミナ白、酸化鉄黄、ビリジアン、硫化亜鉛、リトボン、カドミウムイエロー、朱、カドミウムレッド、黄鉛、モリブデートオレンジ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、ホワイトカーボン、クレー、タルク、群青、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、炭酸カルシウム、鉛白、紺青、マンガンバイオレット、カーボンブラック、アルミニウム粉、パール系顔料等の無機顔料が挙げられる。また、これらの顔料が表面処理されており、水性媒体に対して自己分散機能を有しているものであっても良い。
(湿潤剤)
 本発明の水性インクに使用する湿潤剤(c)は、インクジェット記録用に適した公知慣用のものが使用できる。そのような湿潤剤としては、例えば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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセロール等の多価アルコール類、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、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;グリセリンのポリエチレンオキサイド付加物、グリセリンのポリプロピレンオキサイド付加物、グリセリンへのポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドのブロック配列付加物等のグリセリンのポリオキシアルキレン付加物;N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチルイミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等であり、これらから選択された1種類または2種類以上の組み合わせが用いられる。
 これら多くの湿潤剤の中でも、顔料を樹脂と分散装置を用いて均一に分散させるためには高沸点のものが好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、グリセリンのポリエチレンオキサイド付加物等の多価アルコール類が好適である。
 湿潤剤の添加量は水性インクに使用する樹脂によって異なるが顔料に対して10~300質量%が好ましく、より好ましくは30~200質量%の範囲である。
(アニオン性基を有する樹脂)
 本発明で使用するアニオン性基を有する樹脂(b)は、顔料の分散剤としての機能を有し、後述の製造方法等によって顔料表面を良好に被覆可能なものがさらに好適に使用される。
 本発明で使用するアニオン性基を有する樹脂(b)においては、分散性また、長期的な保存安定性の点から、樹脂の酸価は60~300mgKOH/g、好ましくは100~180mgKOH/gの範囲とされる。酸価が60より小さいと、親水性が小さくなり、顔料の分散安定性が低下するおそれがある。一方、酸価が300より大きいと、顔料の凝集が発生し易くなり、またインク組成物を用いた印字品の耐水性が低下するおそれがある。
 アニオン性基を有する樹脂(b)の質量平均分子量は3000~50000、さらに好ましくは4000~40000、さらに好ましくは5000~30000、最も好ましくは5000~20000とされる。3000以上とされる理由は、低分子量であるほど初期的な分散性が優れているが、長期的な保存安定性が低下し、顔料の分散安定性を保つことが難しい傾向があるためである。なお、50000を超えると水性顔料分散液の粘度が上昇するだけでなく、インクの吐出性が低下する傾向がある。特に5000~20000の範囲はインク組成物の加熱時の安定性と吐出性を両立できる。
 アニオン性基を有する樹脂のガラス転移点は90~150℃が好ましく、100~150℃がさらに好ましい。ガラス転移点が90℃以上であると、水性インクの熱安定性が向上する。このため前記水性顔料分散液から製造されたインクジェット記録用水性インクをサーマルジェット方式のインクジェット記録に用いるときに、繰り返し加熱によって吐出不良を起こすような特性変化を生じにくく好ましい。
 本発明におけるアニオン性基を有する樹脂(b)のガラス転移点は計算値であり,樹脂を構成する各ビニル単量体成分のホモポリマーのガラス転移点よりFoxの式に基づいて計算した値である.尚,ホモポリマーのガラス転移点については,「塗料用合成樹脂入門」北岡協三著 初版第7刷1984年12月10日発行の168及び169ページの値を採用した。
 本発明において使用するアニオン性基を有する樹脂(b)は、該アニオン性基の中和により水分散性となり得る樹脂であることが好ましく、中和剤となる塩基性化合物の作用下で乳化剤等の分散安定剤を用いることなく、安定な水分散粒子を形成できる能力を有する樹脂であることが好ましい。
 本発明で使用するアニオン性基を有する樹脂(b)としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などの官能基を有するポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及び、アクリル酸系樹脂、マレイン酸系樹脂、スチレン系樹脂、ポリビニール酢酸系樹脂等のビニル系共重合体などの中から選定して用いることができる。
 上記樹脂のうち特にアニオン性基を有するビニル単量体成分と、疎水性基を有するビニル単量体成分とを含むビニル単量体成分を、反応させて得られたビニル系共重合体が好ましい。またアニオン性基としてはカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などの各官能基が挙げられるが、分散安定性、長期保存安定性の点でより優れているカルボキシル基を含む樹脂が好ましい。
 前記ビニル系共重合体を構成するカルボキシル基を有するビニル単量体成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、等を挙げることができる。
 一方ビニル系共重合体の重合に用いる疎水性基を有するビニル単量体成分としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート,フェニルエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アリルエステル;アクリルアミド、メチルアクリルアミド、メタクリルアミド、マレアミドなどの不飽和脂肪酸アミド;
アクリロニトリリル、メタクリロニトリルなどの不飽和ニトリル類;エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどの不飽和エーテル類;エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-オクテン、ビニルシクロヘキサンなどの不飽和炭化水素類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレンなどの不飽和ハロゲン化炭化水素類;スチレン、αメチルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系モノマー;などを挙げることができる。
 上記のビニル系共重合体においては、疎水性基を有するビニル単量体成分として、スチレン系モノマーを用いたスチレン系樹脂であることが好ましい。さらに該スチレン系樹脂を構成する、疎水性基を有するビニル単量体であるスチレン系モノマーの成分量は、分散安定性、長期保存安定性の点から、スチレン系モノマー成分が50質量%以上、好ましくは70質量%以上、好ましくは95質量%以下含まれていると好ましい。共重合体樹脂中のスチレン系モノマー成分の含量を50質量%以上とすることにより、共重合樹脂の疎水性が増加し、水系においてはより強固に顔料への樹脂被覆が行われる。その結果、吐出安定性が向上し、かつ高い印字濃度が得られる。さらに被記録媒体上の印刷塗膜の耐久性の向上にも効果的である。なお、95質量%をこえると分散に寄与するアニオン性基を有するモノマー成分の含有量が低下し、水系での分散安定性、長期保存安定性が低下するおそれがある。
 上記のようなスチレン系樹脂としては、水性顔料分散液およびインクジェット記録用インク組成物の分散安定性、長期保存安定性の点から、アニオン性基を含有するビニル単量体として特にアクリル酸又はメタクリル酸を用いたスチレンアクリル系樹脂を用いることが好ましい。
 さらにカルボキシル基を有するビニル単量体として、アクリル酸、メタクリル酸を併用し、3成分以上のビニル単量体成分による共重合樹脂であるスチレンアクリル系樹脂を構成することにより、樹脂合成時のランダム共重合性が向上して樹脂の均一性が良くなるという効果がある。
 アニオン性基を有する樹脂の該アニオン性基を中和する塩基性化合物(d)としては、無機系塩基性化合物、有機系塩基性化合物のいずれも用いることができる。アルカリ強度を調整し易い点において、無機系塩基性化合物がより好ましい。有機系塩基性化合物としてはアミンなどが挙げられる。例えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの一般的なアミンを例示することができる。アミンの場合は一般に液体状であるので、そのままの形態で用いることができる。無機系塩基性化合物としては、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、水酸化アンモニウムなどを例示することができる。中でも、アニオン性基を含む樹脂の中和によって該顔料の分散安定性を高めるに効果的であるため、強アルカリのものが好ましく、具体的には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が好ましい。なお、無機系塩基性化合物は混合性向上の点などから、通常、20~50質量%濃度程度の水溶液の形態で用いられる。
 塩基性化合物(d)の配合量は、前記アニオン性基を有する樹脂の中和率が50%以上、好ましくは80%以上となる様に設定されることが、水溶性溶剤中の分散速度の向上、分散安定性、長期保存安定性の点から好ましい。上限値は特に限定しないが、実質的には、長期保存時に分散安定性があり、ゲル化しないためにも、200%以下、好ましくは120%以下とされる。さらに塩基性化合物(d)は、該顔料と該樹脂と分散する前に、顔料分散液に配合する他の配合成分とともに一括混合して分散液としておくことが好ましい。例えば分散液は、予めアニオン性基を含む樹脂と水と塩基性化合物を混合して樹脂溶液を作製しておき、これを顔料等の他の配合成分に添加するなどして、複数段階に分けて混合し、製造することもできるが、塩基性化合物と他の配合成分を一括配合して分散液を作製するほうが、該樹脂の顔料の表面への吸着が効率的に進行する点で好ましい。なお、ここで中和率とは、下記の式によって計算される値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上記原材料から本発明のインクジェット記録用インク組成物を製造する方法としては、顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)、及び塩基性化合物(d)を含有する水性顔料分散液を作製し、該水性顔料分散液を用いてインクジェット記録用インク組成物を製造する方法を用いることが出来る。
(水性顔料分散液の製造)
 本発明のインクジェット記録用インク組成物に用いる水性顔料分散液を製造するには、顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)を塩基性化合物(d)存在下で公知公用の分散装置を用いて分散して行うことが出来る。分散装置としては例えば、超音波ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、スパイクミル、ナノマイザー等が挙げられる。
 分散工程の実施にあたっては、水性顔料分散液における配合を有する混合物を作製して、上記の分散装置で混合物中の顔料、樹脂の分散を行い、水性顔料分散液を作製することができるが、良好な分散性を有する水性顔料分散液の作製のためには、分散工程の前に、顔料、アニオン性基を有する樹脂、湿潤剤、塩基性化合物を含む混合物で、常温で固形の着色混練物を作製する前処理工程である混練工程を適用することが好ましい。
 このような混練工程を適用して、高剪断力下で混練することにより、顔料が微粉砕され、微粉砕された粒子表面に、湿潤剤と塩基性化合物の添加で膨潤状態となったアニオン性基を有する樹脂が押しつけられ、顔料表面の被覆が進行し、顔料が均一に分散した常温で固形の着色混練物が作製される。特にアニオン性基を有する樹脂がスチレンアクリル系樹脂で、スチレン系モノマーの全構成モノマーに対する構成比が50質量%以上のときは、顔料への樹脂の親和性が極めて良好となり、樹脂による顔料の被覆が良好に行われる。この結果、水性顔料分散液の分散安定性が向上するとともに、該水性顔料分散液から作製したインクジェット記録用水性インクで形成される印刷画像の、光沢や耐久性、耐水性等基本的な普通紙記録特性が向上し、画像記録濃度も高くなる。
 上記混合物に高剪断力が加わって混練工程が良好に進行するためには、混練される混合物の固形分濃度は50~80質量%であることが好ましく、65~80質量%であることがさらに好ましい。さらに混練工程において添加される湿潤剤については、顔料の30~100質量%であることが、固形の原材料同士を容易に融合させ、かつ充分な剪断力をかけることが出来る点で好ましい。また混練工程において使用される樹脂については顔料の5~50質量%であることが、顔料表面が樹脂で充分に被覆され、かつ顔料に未吸着な樹脂が水性媒体中に存在することが少ない点で好ましい。
 混練工程に使用される装置としては、ロールミル、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、プラネタリーミキサー等が上げられるが、撹拌槽と撹拌羽根を有し、撹拌槽が密閉可能なヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、プラネタリーミキサー等の装置が混練中の固形分比率を一定に保つことが出来、分散状態の良好な混練物を得やすい点で好ましい。特にプラネタリーミキサーが広い範囲の粘度領域で混練処理が可能であり好ましい。
 前記分散工程に先立って混練工程を行い、該混練工程によって顔料の微細粒径への解砕と解砕された顔料表面の被覆が充分に進行した場合には、固形着色混練物に水性媒体を添加、混合し、必要に応じて撹拌して、希釈することにより水性顔料分散液を製造することができる。水性分散体への分散をより確実にするために、さらに既述の分散装置を使用することもできるが、顔料の微細化と樹脂による顔料の被覆が良好に進行しているため、短時間の分散で良好な特性の水性顔料分散液の製造が可能である。
 前記方法で得られたインクジェット記録用水性顔料分散液中には、顔料等の原材料特性の変動等で解砕しきれない粗大粒子が存在したり、凝集粒子が発生したりする場合がある。前記粗大粒子は、プリンターノズルの詰まり等を引き起こし、インク吐出特性を劣化させる場合があるため、前記水性顔料分散液の調製後、またはインクの調製後に遠心分離又は濾過処理等の方法によって、粗大粒子を除去することが好ましい。
(インクジェット記録用インク組成物の製造)
 インク組成物は、上述の様にして得られた水性顔料分散液にポリオレフィンワックス、水分散性ウレタン樹脂を加えて、更に水及び水溶性溶剤にて希釈して製造することができる。インク組成物中の顔料濃度は1~10質量%程度が好ましい。
 水性顔料分散液を希釈する水溶性溶剤には水溶性有機溶剤が配合されていると、インク組成物において、乾燥防止、粘度調整、濃度調整に寄与するため、好ましい。水溶性有機溶剤としては、水性顔料分散液を分散するために用いる湿潤剤と同様のものを例示することができる。
 また、記録媒体への浸透性を示す水溶性有機溶剤が配合されていると、インク組成物に浸透性を付与することができ、好ましい。インク組成物において、浸透性は、記録媒体へのインク組成物の浸透性や記録媒体上でのドット径の調整を行うために必要な特性である。浸透性を示す水溶性有機溶剤としては、例えばエタノール、イソプロピルアルコールなどの低級アルコール;エチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテルなどのアルキルアルコールのエチレンオキシド付加物;プロピレングリコールプロピルエーテルなどのアルキルアルコールのプロピレンオキシド付加物などが挙げられる。
 インク組成物には、水溶性溶剤と水性顔料分散液用混練物の他に、例えば公知の添加剤などを配合することができる。配合可能なものとしては、例えばアルカリ剤、pH調整剤、界面活性剤、防腐剤、キレート剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを例示することができる。
(画像形成方法)
 上記のように作製されたインクジェット記録用水性インク組成物は、適用するインクジェットの方式は特に限定されないが、連続噴射型(荷電制御型、スプレー型など)、オンデマンド型(ピエゾ方式、サーマル方式、静電吸引方式など)などの公知のものを例示することができる。そして、このインクジェット記録用水性インク組成物は、基本的にこれら各種のインクジェット方式に適用した場合に、極めて安定したインク吐出が可能となり、加えて形成された画像の良好な光沢、耐傷性、耐擦過性を実現することができる。
(水性顔料分散液の調整)
 以下に本発明で使用する水性顔料分散液の調整方法について詳しく説明する。なお、特に断りがない限り「部」は「質量部」、「%」は「質量%」である。また、本実施例において用いた樹脂A~Cは以下の通りのものである。
 樹脂A:モノマー組成比において、スチレン/アクリル酸/メタアクリル酸=77/10/13(質量比)であり、質量平均分子量8800、酸価153mgKOH/g、融点155℃、ガラス転移点(計算値)104℃である樹脂。
 樹脂B:モノマー組成比において、スチレン/アクリル酸/メタアクリル酸=77/10/13(質量比)であり、質量平均分子量11000、酸価153mgKOH/g、融点160℃、ガラス転移点(計算値)104℃である樹脂。
 樹脂C:モノマー組成比でスチレン/アクリル酸/メタアクリル酸=72/12/16(質量比)であり、分子量が質量平均分子量で9000、酸価185mgKOH/g、融点155℃、ガラス転移点(計算値)105℃である樹脂。
ここで融点とは、常圧下で融点測定器等により樹脂の融点を測定する際に観測される樹脂の融け始める温度である。
 実施例および比較例の各インクジェット記録用水性インク組成物において、水性顔料分散液の作製に用いられた顔料は次の通りである。
シアン顔料     FASTOGEN BLUE 5310SD(DIC社製)
イエロー顔料    インクジェットイエロー4GP(クラリアント社製)
マゼンタ顔料    クロモフタルジェットマゼンタ DMQ(チバ・ジャパン社製)
ブラック顔料    三菱カーボンブラック#2300(三菱化学社製)
 実施例および比較例の各インクジェット記録用水性インク組成物中に用いたポリオレフィンワックスの特性は以下の通りである。
 ケミパールW900:低密度ポリエチレンワックスの水性ディスパージョン、体積平均粒径680nm、固形分濃度40質量%、環境法軟化点132℃、密度970kg/m、pH11、粘度300mPa・s、三井化学社製
 AQUACER552:高密度酸化ポリエチレンワックスの水性ディスパージョン、体積平均粒径90nm、固形分濃度35質量% 融点130℃、pH9、粘度25mPa・s、ビックケミージャパン社製
 PEM-17:ポリエチレンワックスの水性ディスパージョン、体積平均粒径40nm以下、固形分濃度40質量%、融点103℃、粘度170mPa・s、サンノプコ社製
 実施例および比較例の各インク組成物中に用いたバインダー樹脂は次の通りである。
 ポリウレタンA(水分散液):
 モノマー組成比でイソホロンジイソシアネート/2,2-ジメチロールプロピオン酸/ポリオキシテトラメチレンエーテルグリコール=30/10/60(質量比)であり、ポリオキシテトラメチレンエーテルグリコールの水酸基酸は110、分子量が質量平均分子量で42000、酸価41mgKOH/g、である水酸化カリウムで100%中和したウレタン樹脂の分散液(固形分濃度20%)
 Joncryl67:
 分子量が質量平均分子量で12500、酸価213mgKOH/g、である水酸化カリウムで100%中和したアクリル樹脂の分散液(固形分濃度20%)、BASF社製
(調整例1)シアン色顔料を用いた水性顔料分散液の作製
 樹脂C                           8部
 シアン顔料                        27部
 ジエチレングリコール                   10部
 30質量%水酸化カリウム水溶液               5部
上記原料を容量50LのプラネタリーミキサーPLM-V-50V(株式会社井上製作所製)に仕込み、ジャケットを加温し、内容物温度が60℃になるまで低速(自転回転数:21回転/分,公転回転数:14回転/分)で混練を行い、内容物温度が60℃に達した後、高速(自転回転数:35回転/分,公転回転数:24回転/分)に切り替え、2時間、混練を継続した。そのあと、前記混練物に2時間で総量100部の60℃に加温した純水(イオン交換水)を加え、樹脂、顔料を含有する液状混合物を得た。
 この液状混合物を、ビーズミル(浅田鉄工製ナノミルNM-G2L)を用いて以下の条件で処理を行った。
 分散機              ナノミルNM-G2L(浅田鉄工製)
 ビーズφ            0.3mmジルコニアビーズ
 ビーズ充填量        85%
 冷却水温度          10℃
 回転数              2660回転/分(ディスク周速:12.5m/sec)
 送液量              200g/10秒
 前記ビーズミルを通過した液状混合物を13000Gで10分間遠心処理をした後、有効孔径0.5μmのフィルターにより濾過処理を行った。この濾過品を純水で希釈して顔料濃度15質量%のシアン色顔料を用いた水系顔料分散液を得た。
(調整例2~調整例4)ブラック、マゼンタ、イエローの各色水性顔料分散液の作製
 調整例1で用いた原材料とその配合組成割合を、表1で質量部示す各原材料とその各配合組成割合に換えた以外は調製例1と同様の方法で各色の水性顔料分散液を調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(インクジェット記録用水性インク組成物の調整)
 調整例1~調整例4で作製した各色水性顔料分散液を用いて、表2、表3に示す配合組成により、各色のインクジェット記録用水性インク組成物を調整した。ここで表2,3に示す配合組成割合はすべて質量部として表されている。また、バインダー樹脂、及びポリオレフィンワックスの添加量はそれぞれ固形分の質量部で表している。
ここで、純水の添加量にある「残量」とは純水の量を調整して、配合原料の質量部の総和が100質量部となるように添加することを表す。
(実施例1)
トリエチレングリコールモノブチルエーテル            5部
(TEGmBE、東京化成工業社製)
2-ピロリジノン(BASF社製)                8部
精製グリセリン(花王社製)                   2部
サーフィノール440(非イオン系界面活性剤 AIRPRODUCTS社製) 
(2,4,7,9テトラメチル-5デシン-4,7ジオール)   0.5部
1,2-ヘキサンジオール(Degussa社製)          1部
トリエタノールアミン(コニシ社製)             0.8部
メガファック444(ノニオン系界面活性剤 DIC社製)
(パーフルオロアルキルエチレンのオキシド付加物)      0.2部
ポリウレタンA                       0.5部(固形分)
AQUACER552                      1部(固形分)
純水                              残量
 以上を100mlのポリ容器に入れて、1時間攪拌してから、シアン色水性顔料分散液20部を加えて、更に1時間攪拌し、顔料濃度3質量%のシアン色のインクジェット記録用水性インク組成物を調整した。
(実施例2~9)
 実施例1で使用した原材料とその配合量割合に換えて、表2に示す原材料と配合割合を用いる以外は実施例1と同様にして各色のインクジェット記録用水性インク組成物を調整し、シアン色の実施例2~4、イエロー色の実施例5、マゼンタ色の実施例6、ブラック色の実施例7~9の各色インクジェット記録用水性インク組成物を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(比較例1~5)
 表3に示す原材料と配合量割合を用いる他は実施例1と同様にして比較例1~5のシアン色のインクジェット記録用水性インク組成物を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
[印字評価試験]
 上記実施例、比較例で調整したインク組成物を用いて印字評価を行った。印字評価用に、市販のサーマルジェット方式インクジェットプリンター(Photosmart D5360、ヒューレットパッカード社製)を用い、インクジェット印刷専用紙である写真用紙(光沢)(HP アドバンスフォト用紙 ヒューレットパッカード社製)に100%のベタ印字で印刷を行い、印刷物を得てこれを評価用印刷物とした。
[試験例1]光沢の評価
 得られた各評価用印刷物につき、光沢度計Micro-Haze-Plus(BYK-Gardner社製)を用いて、20度鏡面光沢度(G20)を測定した。測定は印刷物ごとに測定箇所を変えて3回行い、その平均値を求めた。そして、算出した平均値につき、以下の評価基準で光沢を評価した。評価結果を表4に示す。
○:      G20>47.5
△:      40≧G20≧47.5
×:      G20<40
[試験例2]印刷直後の耐傷性
 各評価用印刷物を用いて耐傷性の評価を行った。各印刷物を印刷した後、1分を経過した時点で、各印刷物の印刷部分を指の爪で強く擦った。この試験により印刷直後の耐傷性を、擦った印刷部分の着色剤がどの程度剥離するかを目視により評価することで測定した。評価基準は下記の通りである。評価結果を表4に示す。
○:      着色剤の剥離が全くない。 
△:      着色剤の剥離があるがわずかである。 
×:      着色剤がほとんど剥離し、被記録体である専用紙の紙面が露出した。
[試験例3]24時間経過後の耐傷性
 各評価用印刷物を印刷した後、24時間を経過した時点で、各印刷物の印刷部分を指の爪で強く擦った。この試験により24時間経過後の耐傷性を、擦った印刷部分の色剤がどの程度剥離するかを目視により評価することで測定した。評価基準は下記の通りである。評価結果は表4に示す。
○:      着色剤の剥離が全くない。 
△:      着色剤の剥離があるがわずかである 。
×:      着色剤がほとんど剥離し、被記録体である専用紙の紙面が露出した。
[試験例4]耐擦過性
 24時間を経過した時点で、各評価用印刷物の印刷部分を、ラビングテスター(太平理科工業製 RUBBING TESTER)のゴムにベンコット(旭化成社製)を装着し、荷重500gの条件で50往復させた後の擦った印刷部分の色剤がどの程度剥離するかを目視により評価した。評価基準は下記の通りである。評価結果を表4に示す。
○:      着色剤の剥離が全くない。 
△:      着色剤の剥離があるがわずかである 。
×:      着色剤がほとんど剥離し、被記録体である専用紙の紙面が露出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
なお、表4に示すバインダー樹脂、及びポリオレフィンワックスの添加量はそれぞれ固形分比で表している。
水分散性ウレタン樹脂とポリオレフィンワックスを含有する実施例1~実施例7のインクジェット記録用水性インク組成物で作製された印刷物は光沢、印刷直後及び24時間経過後の耐傷性、耐擦過性ともに良好であった。良好な特性は顔料の種類によらず維持され、基本4色に対応した顔料を用いて、各色域において良好な耐傷性、耐擦過性、光沢を実現することができた。
 また、実施例8(Cf×Df=1.8)と実施例9(Cf×Dfが136)のそれぞれの光沢と耐擦過性が低下しているが、実用上で実用可能なレベルである。
一方水分散性ウレタン樹脂もポリオレフィンワックスも含有しない比較例1においては、光沢は向上するものの、耐傷性、耐擦過性ともに極めて不十分であった。比較例2に示されているように、水分散性ウレタン樹脂であるポリウレタンAのみを含有し、ポリオレフィンワックスを含有しないインクジェット記録用水性インク組成物においては、耐傷性も耐擦過性も比較例1より向上するが依然不十分である。
さらにポリオレフィンワックスは含有するが、ポリウレタンAを含有しない比較例3においては、ポリオレフィンワックスにより形成される凹凸による光沢の低下が著しく、また印刷直後の耐傷性が極めて不十分である。比較例3にもう1種類の小粒径のポリオレフィンワックスを加えたり(比較例4)、水分散性ウレタン樹脂以外の樹脂を加えたりすることにより(比較例5)、表面性が改善され光沢はいくらか向上するが印刷直後の耐傷性は依然改善されず、不十分なままである。
 本発明のインクジェット記録用インク組成物は、産業用あるいは民生用のジェットプリンター用インクとして、良好な光沢と優れた耐傷性、耐擦過性を有する画像の印刷に使用することができる。

Claims (9)

  1. 顔料(a)、アニオン性基を有する樹脂(b)、湿潤剤(c)、及び塩基性化合物(d)を含有するインクジェット記録用水性インク組成物であって、さらに水分散性ウレタン樹脂(e)、及びポリオレフィンワックス(f)を含有することを特徴とするインクジェット記録用水性インク組成物。
  2. 前記ポリオレフィンワックス(f)は、エチレン、プロピレン、及びブチレンからなる群から選択される1種、または2種以上を主成分として含有するモノマーを重合する過程を経て作製されたものである1種のワックス、または2種以上のワックスの混合物である請求項1に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  3. 前記ポリオレフィンワックス(f)はポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブチレンワックスおよびその変成物からなる群から選択される1種のワックス、または2種以上のワックスの混合物である請求項1に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  4. 前記ポリオレフィンワックス(f)の体積平均粒径が40~1000nmである請求項1~3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  5. 前記ポリオレフィンワックス(f)の含有量Cf質量%と、体積平均粒径Dfnmからなる数値(Cf×Df)が3~100の範囲である請求項1~4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  6. 前記水分散性ウレタン樹脂(e)の含有量が0.2~5質量%である請求項5に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  7.  前記ポリオレフィンワックス(f)の融点が80℃以上である請求項1~6のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  8.  前記水分散性ウレタン樹脂(e)は、有機ポリイソシアネートと、水酸基価が10~350のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールの中から選ばれる少なくとも一種のポリオールと、必要に応じて分子量300以下のポリアミン及び/又はポリオールを用いて得られるアニオン性ウレタン樹脂である請求項1~7のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
  9. 前記アニオン性基を有する樹脂(b)は、酸価60~300mgKOH/g、重量平均分子量3000~50000を有するスチレンアクリル系樹脂である請求項1~8のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク組成物。
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