JP7537989B2 - Water-based ink for inkjet printing - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット印刷用水系インク、及びインクジェット印刷方法に関する。 The present invention relates to a water-based ink for inkjet printing and an inkjet printing method.
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を記録媒体に直接吐出し、付着させて、文字や画像を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易で、かつ安価であり、記録媒体として普通紙が使用可能、被印刷物に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。
一方、商業印刷分野では、従来の普通紙、コピー紙と呼ばれる高吸水性印刷媒体への印刷に加えて、オフセットコート紙のような低吸水性のコート紙への印刷が求められており、産業印刷分野では非吸水性の樹脂フィルムへの印刷が求められている。
これら印刷に使用されるマゼンタ系のインクジェット用インクには耐光性の良好なキナクリドン顔料が使用されることが多い。しかし、キナクリドン系顔料にも種々の課題があり、キナクリドン顔料とアゾ顔料を併用する技術が知られている。
Inkjet recording is a method of printing characters and images by ejecting ink droplets from extremely fine nozzles directly onto a recording medium. This method has become extremely popular due to its many advantages, including the ease of full-color printing, low cost, the ability to use plain paper as a recording medium, and no contact with the printed material.
Meanwhile, in the commercial printing field, in addition to printing on conventional highly absorbent print media such as plain paper and copy paper, there is a demand for printing on low-absorbency coated paper such as offset coated paper, and in the industrial printing field there is a demand for printing on non-absorbent resin films.
Quinacridone pigments, which have good lightfastness, are often used in magenta inkjet inks used in these printing processes, but quinacridone pigments also have various problems, and a technique for using quinacridone pigments in combination with azo pigments is known.
例えば、特許文献1には、耐擦過性の向上方法として、着色剤としてキナクリドン顔料とアゾ顔料とを含有し、さらにメタクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体から選択されるモノマーを構成成分として有するポリマー、ワックス、及び水を含有するインクを用いる耐擦過性の向上方法が開示されている。
また、インク吸液性の低い印刷媒体にインク液滴を適切に濡れ広がらせるためにグリコールエーテル等の疎水性の高い溶媒を添加したり、耐擦過性を向上させる目的で樹脂バインダー成分やワックス成分をインク中に含ませる技術も知られている。
For example, Patent Document 1 discloses a method for improving abrasion resistance using an ink that contains a quinacridone pigment and an azo pigment as colorants, and further contains a polymer having a monomer selected from a methacrylic acid derivative and an acrylic acid derivative as a constituent, a wax, and water.
Other known techniques include adding a highly hydrophobic solvent such as glycol ether to allow ink droplets to properly wet and spread on a printing medium with low ink absorption, and incorporating a resin binder component or wax component into the ink to improve abrasion resistance.
しかしながら、特許文献1の技術では、低吸液性印刷媒体へのドット濡れ広がり性、保存安定性が不十分であり、耐擦過性も満足できるものではなかった。
本発明は、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができるインクジェット印刷用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット印刷方法を提供することを課題とする。
However, the technology of Patent Document 1 is insufficient in terms of dot wetting and spreading properties on low-liquid-absorbent printing media, storage stability, and abrasion resistance is also unsatisfactory.
An object of the present invention is to provide a water-based ink for inkjet printing which has excellent storage stability and which is capable of producing printed matter which has excellent color development, wetting and spreading of ink dots onto a printing medium, and a highly balanced abrasion resistance, even when printed on a low-water-absorbency printing medium, and to provide an inkjet printing method which uses the water-based ink.
本発明者らは、多数の顔料の中から、キナクリドン顔料としてC.I.ピグメントバイオレット19と、アゾ顔料としてC.I.ピグメントレッド150とを選択して組み合わせ、有機溶媒として、炭素数1~3のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物とを用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、顔料を含有しないポリマー粒子B、ワックスC、有機溶媒D、及び水を含有するインクジェット印刷用水系インクであって、
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド150を含有し、該有機溶媒Dが、炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D1と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する、
インクジェット印刷用水系インク。
[2]前記[1]に記載の水系インクを用いて、低吸水性印刷媒体に印刷するインクジェット印刷方法。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by selecting and combining C.I. Pigment Violet 19 as a quinacridone pigment and C.I. Pigment Red 150 as an azo pigment from among many pigments, and using a glycol ether compound having an alkyl group with 1 to 3 carbon atoms and a glycol ether compound having an alkyl group with 4 carbon atoms as an organic solvent.
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A water-based ink for ink-jet printing, comprising: crosslinked polymer particles A containing a pigment; polymer particles B not containing a pigment; wax C; an organic solvent D; and water,
The pigment contains C.I. Pigment Violet 19 and C.I. Pigment Red 150, and the organic solvent D contains a glycol ether compound D1 having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a glycol ether compound D2 having an alkyl group having 4 carbon atoms;
Water-based ink for inkjet printing.
[2] An inkjet printing method for printing on a low water-absorbent print medium using the water-based ink according to [1] above.
本発明によれば、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができるインクジェット印刷用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット印刷方法を提供することができる。 The present invention provides a water-based ink for inkjet printing that has excellent storage stability and can produce printed matter that has excellent color development, ink dot wetting and spreading properties on the print medium, and a highly balanced abrasion resistance, even when printed on a low-water-absorbency print medium, and an inkjet printing method that uses the water-based ink.
[インクジェット印刷用水系インク]
本発明のインクジェット印刷用水系インクは、顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、顔料を含有しないポリマー粒子B、ワックスC、有機溶媒D、及び水を含有するインクジェット印刷用水系インクであって、
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19(以下「PV19」ともいう)とC.I.ピグメントレッド150(以下「PR150」ともいう)を含有し、該有機溶媒Dが、炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D1と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する。
ここで、「水系」とは、インクに含有される媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
[Water-based ink for inkjet printing]
The water-based ink for ink-jet printing of the present invention is a water-based ink for ink-jet printing comprising: crosslinked polymer particles A containing a pigment; polymer particles B not containing a pigment; wax C; an organic solvent D; and water,
The pigment contains C.I. Pigment Violet 19 (hereinafter also referred to as "PV19") and C.I. Pigment Red 150 (hereinafter also referred to as "PR150"), and the organic solvent D contains a glycol ether compound D1 having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a glycol ether compound D2 having an alkyl group having 4 carbon atoms.
Here, "water-based" means that water accounts for the largest proportion of the medium contained in the ink.
本発明によれば、保存安定性に優れ、低吸水性印刷媒体への印刷においても、優れた発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が高度にバランスした印刷物を得ることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
キナクリドン顔料であるPV19は、キナクリドン顔料の中でも代表的なPR122等と比較して顔料表面の親水性が高いという特徴がある。またキナクリドン系顔料は、一般的にアゾ系顔料と比較して水中での顔料の凝集性が高く安定化が難しいことが知られており、キナクリドン顔料とアゾ顔料を併用して用いる場合にはこの両者を同程度に安定化させることが課題である。本発明においては、PV19とPR150を特に選択して組み合わせることにより、疎水的なグリコールエーテル化合物、バインダー成分としての顔料を含有しないポリマー粒子、ワックスを含む水系インク中において、驚くべきことに、特異的に保存安定性が向上する。これは、キナクリドン顔料の中でも比較的に表面が親水的なPV19の表面を架橋ポリマーにより安定化することで、架橋ポリマーにより表面が安定化されたPR150と近い程度に、水中での顔料表面の安定化を達成することができ、異種顔料間やバインダー成分とのヘテロ凝集を効果的に抑制することができるからであると考えられる。
またグリコールエーテル化合物として、炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D1と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を併用することで、水系インクの安定性を悪化させることなく、低吸水性印刷媒体等と水系インクとの親和性を大きく向上させることができるため、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性も向上すると考えられる。
According to the present invention, it is possible to obtain a printed matter having excellent storage stability, and even when printed on a low water-absorbent print medium, it is possible to obtain a highly balanced printout having excellent color development, wetting and spreading of ink dots on the print medium, and abrasion resistance. The reason for this is unclear, but is thought to be as follows.
PV19, which is a quinacridone pigment, is characterized by a high hydrophilicity of the pigment surface compared to PR122, which is a representative quinacridone pigment. In addition, quinacridone pigments are generally known to have a high pigment coagulation tendency in water compared to azo pigments, making stabilization difficult, and when a quinacridone pigment and an azo pigment are used in combination, it is a task to stabilize both of them to the same degree. In the present invention, by specifically selecting and combining PV19 and PR150, the storage stability is surprisingly improved specifically in a water-based ink containing a hydrophobic glycol ether compound, polymer particles that do not contain a pigment as a binder component, and wax. This is because the surface of PV19, which has a relatively hydrophilic surface among quinacridone pigments, is stabilized by a crosslinked polymer, and the stabilization of the pigment surface in water can be achieved to a degree close to that of PR150, whose surface is stabilized by a crosslinked polymer, and hetero-aggregation between different pigments and with the binder component can be effectively suppressed.
In addition, by using, as the glycol ether compound, glycol ether compound D1 having an alkyl group with 1 to 3 carbon atoms and glycol ether compound D2 having an alkyl group with 4 carbon atoms in combination, it is possible to greatly improve the affinity between the aqueous ink and low water-absorbent printing media, etc., without deteriorating the stability of the aqueous ink, and it is believed that the color development, wetting and spreading properties of the ink dots, and abrasion resistance are also improved.
<顔料を含有する架橋ポリマー粒子A>
本発明における顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの形態としては、架橋ポリマーが顔料を包含する形態、架橋ポリマーと顔料からなる粒子の表面に顔料の一部が露出している形態、架橋ポリマーが顔料の一部に吸着している形態、及びこれらの混合形態が挙げられる。これらの中では、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、架橋ポリマーが顔料を包含する形態が好ましい。
<Pigment-containing crosslinked polymer particles A>
The form of the crosslinked polymer particle A containing the pigment in the present invention may be a form in which the crosslinked polymer encompasses the pigment, a form in which a part of the pigment is exposed on the surface of a particle consisting of the crosslinked polymer and the pigment, a form in which the crosslinked polymer is adsorbed to a part of the pigment, or a mixed form of these. Among these, the form in which the crosslinked polymer encompasses the pigment is preferred from the viewpoint of improving the storage stability and color development of the water-based ink, the wet spreadability and abrasion resistance of the ink dots.
〔顔料〕
本発明は、キナクリドン顔料の発色性の向上を課題の1つとするため、顔料は、少なくともキナクリドン顔料であるPV19と、アゾ顔料の1種であるPR150を含有する。このため、顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aは、PV19を含有する架橋ポリマー粒子と、PR150を含有する架橋ポリマー粒子とを含むことが好ましい。
ここで、PV19は、5,12-ジヒドロキノ[2,3-b]アクリジン-7,14-ジオンであり、PR150は、3-ヒドロキシ-4-[2-メトキシ-5-(フェニルカルバモイル)フェニルアゾ]-2-ナフタレンカルボアミドである。
本発明においては、本発明の課題・効果を損なわない範囲で、PV19及びPR150以外の他の顔料を含有することができる。
他の顔料としては、有機顔料が好ましく、PV19及びPR150以外の、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相としては、マゼンタ、レッド、オレンジ等の有彩色の有機顔料が好ましい。
[Pigments]
In the present invention, since one of the objects is to improve the color development of a quinacridone pigment, the pigment contains at least PV19 which is a quinacridone pigment and PR150 which is a type of azo pigment. Therefore, it is preferable that the crosslinked polymer particles A containing a pigment contain crosslinked polymer particles containing PV19 and crosslinked polymer particles containing PR150.
Here, PV19 is 5,12-dihydroquino[2,3-b]acridine-7,14-dione and PR150 is 3-hydroxy-4-[2-methoxy-5-(phenylcarbamoyl)phenylazo]-2-naphthalenecarboxamide.
In the present invention, pigments other than PV19 and PR150 can be contained within a range that does not impair the objects and effects of the present invention.
As the other pigments, organic pigments are preferable, and examples thereof include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments other than PV19 and PR150; and polycyclic pigments such as phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and threne pigments.
As for the hue, organic pigments of chromatic colors such as magenta, red, and orange are preferable.
顔料は、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、カルボキシ基を有するポリマー(以下、「ポリマー(a)」ともいう)が顔料を含有する形態のポリマー粒子を、エポキシ化合物等の架橋剤で架橋して得られる顔料を含有する架橋ポリマー粒子の形態で水系インク中に分散される。
なお、ポリマー(a)は水溶性でも水不溶性でもよいが、架橋処理により水不溶性ポリマーとなる。ここで、「水不溶性」とは、ポリマーを水と混合した場合に、(i)不溶分が目視で確認できること、(ii)不溶分が微小で目視で確認できない場合でもレーザー光や通常光による観察でチンダル現象が認められること、又は(iii)実施例に記載のレーザー粒子解析システムによる測定で平均粒径が観測されることをいう。
From the viewpoint of improving the storage stability, color development, wet spreadability, and abrasion resistance of the water-based ink, the pigment is dispersed in the water-based ink in the form of crosslinked polymer particles containing the pigment obtained by crosslinking polymer particles in which a polymer having a carboxy group (hereinafter also referred to as "polymer (a)") contains the pigment, with a crosslinking agent such as an epoxy compound.
The polymer (a) may be either water-soluble or water-insoluble, but becomes a water-insoluble polymer by crosslinking. Here, "water-insoluble" means that when the polymer is mixed with water, (i) the insoluble portion can be visually confirmed, (ii) even if the insoluble portion is too small to be visually confirmed, the Tyndall phenomenon can be observed by observation with laser light or normal light, or (iii) the average particle size can be observed by measurement with a laser particle analysis system described in the examples.
〔ポリマー(a)〕
ポリマー(a)は、(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー(以下、「(a-1)成分」ともいう)由来の構成単位と、(a-2)疎水性ビニルモノマー(以下、「(a-2)成分」ともいう)由来の構成単位とを有することが好ましい。ポリマー(a)は、更に(a-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位、更にはマクロモノマー由来の構成単位を含有していてもよい。
[Polymer (a)]
The polymer (a) preferably has (a-1) a structural unit derived from a carboxy group-containing vinyl monomer (hereinafter also referred to as "component (a-1)") and (a-2) a structural unit derived from a hydrophobic vinyl monomer (hereinafter also referred to as "component (a-2)"). The polymer (a) may further contain (a-3) a structural unit derived from a nonionic monomer, and further a structural unit derived from a macromonomer.
〔(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー〕
(a-1)カルボキシ基含有ビニルモノマーは、本発明の水系インクにおいて、顔料の分散安定性を発現させる源として、ポリマー(a)のモノマー成分として用いられる。
(a-1)成分としては、カルボン酸モノマーが挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等から選ばれる1種以上が挙げられるが、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が好ましい。
[(a-1) Carboxy Group-Containing Vinyl Monomer]
The carboxyl group-containing vinyl monomer (a-1) is used as a monomer component of the polymer (a) in the water-based ink of the present invention, as a source for realizing dispersion stability of the pigment.
The component (a-1) may be a carboxylic acid monomer.
The carboxylic acid monomer may be one or more selected from acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid, etc., with one or more selected from acrylic acid and methacrylic acid being preferred.
〔(a-2)疎水性ビニルモノマー〕
(a-2)疎水性ビニルモノマーは、顔料の分散安定性を向上させる観点から、ポリマー(a)のモノマー成分として用いられる。
ここで「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。
(a-2)成分としては、炭素数1以上22以下のアルキル基又は炭素数6以上22以下のアリール基を有するアルキル(メタ)アクリレート又は芳香族基含有モノマーが好ましく挙げられる。
[(a-2) Hydrophobic vinyl monomer]
The hydrophobic vinyl monomer (a-2) is used as a monomer component of the polymer (a) from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment.
Here, "hydrophobic" means that when a monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25° C. until saturation, the amount of the monomer that dissolves is less than 10 g.
Preferred examples of the component (a-2) include alkyl (meth)acrylates having an alkyl group with 1 to 22 carbon atoms or an aryl group with 6 to 22 carbon atoms, and aromatic group-containing monomers.
アルキル(メタ)アクリレートとしては、好ましくは炭素数1以上18以下、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものが好ましい。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる1種以上を意味する。以下における「(メタ)」も同義である。
The alkyl (meth)acrylate preferably has an alkyl group having from 1 to 18 carbon atoms, more preferably from 1 to 10 carbon atoms. Examples include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, amyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, and stearyl (meth)acrylate.
The term "(meth)acrylate" refers to one or more selected from acrylate and methacrylate. The term "(meth)" used below has the same meaning.
芳香族基含有モノマーとしては、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーが好ましく、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレートがより好ましい。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、及びジビニルベンゼン等から選ばれる1種以上が好ましく、スチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上がより好ましい。
また、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェノキシエチル(メタ)アクリレート等から選ばれる1種以上が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
As the aromatic group-containing monomer, a vinyl monomer having an aromatic group with 6 to 22 carbon atoms which may have a substituent containing a hetero atom is preferred, and a styrene-based monomer or an aromatic group-containing (meth)acrylate is more preferred.
The styrene-based monomer is preferably at least one selected from styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, vinylpyridine, divinylbenzene, and the like, and more preferably at least one selected from styrene and α-methylstyrene.
The aromatic group-containing (meth)acrylate is preferably at least one selected from phenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, and the like, and more preferably benzyl (meth)acrylate.
〔(a-3)ノニオン性モノマー〕
(a-3)ノニオン性モノマーは、顔料の分散安定性を調整する観点から、ポリマー(a)のモノマー成分として用いることができる。
(a-3)ノニオン性モノマーとしては、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(a-3)成分の市販品例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルMシリーズ、日油株式会社のブレンマーPE、PME、PP、APシリーズや、50PEP-300、50POEP-800B、43PAPE-600B等が挙げられる。
[(a-3) Nonionic Monomer]
The nonionic monomer (a-3) can be used as a monomer component of the polymer (a) from the viewpoint of adjusting the dispersion stability of the pigment.
As the (a-3) nonionic monomer, polypropylene glycol (n=2 to 30) (meth)acrylate and phenoxy (ethylene glycol-propylene glycol copolymer) (meth)acrylate are preferable, and examples thereof include polypropylene glycol (n=2 to 30) (meth)acrylate.
Commercially available examples of the component (a-3) include the NK Ester M series manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., the Blenmar PE, PME, PP, and AP series manufactured by NOF Corporation, as well as 50PEP-300, 50POEP-800B, and 43PAPE-600B.
以上の観点から、ポリマー(a)は、(a-1)成分がアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上であり、(a-2)成分がスチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上であることが好ましく、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体であることがより好ましい。 From the above viewpoints, it is preferable that the (a-1) component of polymer (a) is one or more selected from acrylic acid and methacrylic acid, and the (a-2) component is one or more selected from styrene and α-methylstyrene, and it is more preferable that the polymer (a) is a styrene-(meth)acrylic acid copolymer.
〔ポリマー(a)中における各構成単位の含有量〕
ポリマー(a)製造時における、モノマー混合物中における各成分の含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はポリマー(a)中における各成分に由来する構成単位の含有量は、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a-1)成分の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
(a-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
[Content of each structural unit in polymer (a)]
The content of each component in the monomer mixture during production of polymer (a) (content as unneutralized amount; the same applies hereinafter) or the content of the constitutional units derived from each component in polymer (a) is as follows, from the viewpoint of improving the storage stability and color development of the water-based ink, the wetting spreadability and abrasion resistance of the ink dots.
The content of the (a-1) component is preferably 15 mass% or more, more preferably 20 mass% or more, even more preferably 25 mass% or more, and is preferably 70 mass% or less, more preferably 60 mass% or less, even more preferably 50 mass% or less.
The content of the (a-2) component is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 75% by mass or less.
(a-3)成分を含有する場合、(a-3)成分の含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは5質量%以下である。
[(a-1)成分/(a-2)成分]の質量比は、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.35以上、より更に好ましくは0.38以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1以下、より更に好ましくは0.8以下である。
When the component (a-3) is contained, the content of the component (a-3) is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 5% by mass or less.
The mass ratio of [component (a-1)/component (a-2)] is preferably 0.2 or more, more preferably 0.3 or more, even more preferably 0.35 or more, still more preferably 0.38 or more, and is preferably 2 or less, more preferably 1.5 or less, even more preferably 1 or less, and still more preferably 0.8 or less.
〔ポリマー(a)の製造〕
ポリマー(a)は、前記(a-1)と(a-2)成分、及び必要に応じて更に(a-3)成分を含むモノマー混合物を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。
[Production of Polymer (a)]
The polymer (a) is produced by copolymerizing a monomer mixture containing the above-mentioned components (a-1) and (a-2), and further the component (a-3) as required, by a known polymerization method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc. Among these polymerization methods, the solution polymerization method is preferred.
ポリマー(a)の酸価はカルボキシ基に由来するが、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、その酸価は、180mgKOH/g以上であり、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、320mgKOH/g以下であり、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下である。
ポリマー(a)の酸価は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、構成するモノマーの質量比から算出することもできる。
ポリマー(a)の数平均分子量は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、好ましくは4,000以上、より好ましくは6,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。
なお、前記数平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
The acid value of the polymer (a) is derived from the carboxy group, and from the viewpoint of improving the storage stability, etc. of the water-based ink, the acid value is 180 mgKOH/g or more, preferably 200 mgKOH/g or more, more preferably 220 mgKOH/g or more, and 320 mgKOH/g or less, preferably 300 mgKOH/g or less, more preferably 280 mgKOH/g or less.
The acid value of the polymer (a) can be measured by the method described in the Examples, or can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers.
From the viewpoint of improving the storage stability and the like of the water-based ink, the number average molecular weight of the polymer (a) is preferably 4,000 or more, more preferably 6,000 or more, even more preferably 8,000 or more, and is preferably 80,000 or less, more preferably 50,000 or less, even more preferably 30,000 or less.
The number average molecular weight is measured by the method described in the Examples.
〔中和〕
ポリマー(a)のカルボキシ基の少なくとも一部は、アルカリ金属化合物等によって中和されていることが好ましい。
アルカリ金属化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸二カリウム等の炭酸のアルカリ金属塩、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸のアルカリ金属塩等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがより好ましく、水酸化ナトリウムが更に好ましい。
[Neutralization]
At least a portion of the carboxy groups of the polymer (a) is preferably neutralized with an alkali metal compound or the like.
Examples of the alkali metal compound include one or more compounds selected from alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; alkali metal salts of carbonates such as disodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and dipotassium carbonate; and alkali metal salts of boric acid such as sodium borate.
Among these, alkali metal hydroxides are preferred, sodium hydroxide and potassium hydroxide are more preferred, and sodium hydroxide is even more preferred.
ポリマー(a)の中和度は、エポキシ化合物と反応させる前の分散安定性を確保する観点から、好ましくは15モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは150モル%以下、より好ましくは100モル%以下、更に好ましくは80モル%以下である。
ここで中和度(モル%)は、下記式により算出される。
中和度(モル%)=〔アルカリ金属化合物のモル数/ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数〕×100
本発明においては、ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数よりもアルカリ金属化合物を過剰に用いた場合は、中和度が100モル%を超える値となることもあり得る。
From the viewpoint of ensuring dispersion stability before the reaction with the epoxy compound, the degree of neutralization of the polymer (a) is preferably 15 mol % or more, more preferably 20 mol % or more, even more preferably 30 mol % or more, and is preferably 150 mol % or less, more preferably 100 mol % or less, even more preferably 80 mol % or less.
The degree of neutralization (mol %) is calculated by the following formula.
Degree of neutralization (mol %)=[moles of alkali metal compound/moles of carboxyl groups of polymer (a)]×100
In the present invention, when the alkali metal compound is used in an amount greater than the number of moles of carboxy groups in the polymer (a), the degree of neutralization may exceed 100 mol %.
〔ポリマー(a)の架橋〕
ポリマー(a)は、エポキシ化合物等の架橋剤を用いて架橋処理され架橋構造を形成する。この架橋処理により、二次元構造であるポリマー(a)が三次元構造となり、ポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、水系インク中での顔料の凝集が抑制され、更にポリマーの膨潤も抑制されるため、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が向上すると考えられる。
エポキシ化合物は、水溶性でも水不溶性でもよいが、水を主体とする媒体中でより効率的にポリマー(a)のカルボキシ基と架橋反応させる観点から、その水溶率は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。ここで、水溶率(質量%)とは、室温25℃にて水90質量部にエポキシ化合物10質量部を溶解したときの溶解率(質量%)をいう。
[Crosslinking of polymer (a)]
The polymer (a) is crosslinked with a crosslinking agent such as an epoxy compound to form a crosslinked structure. This crosslinking process changes the two-dimensional structure of the polymer (a) to a three-dimensional structure, and the polymer is firmly adsorbed or fixed to the pigment surface, suppressing the aggregation of the pigment in the water-based ink and further suppressing the swelling of the polymer, which is believed to improve the storage stability, color development, wet spreadability of the ink dots, and abrasion resistance.
The epoxy compound may be water-soluble or water-insoluble, but from the viewpoint of more efficiently crosslinking with the carboxy group of the polymer (a) in a medium mainly composed of water, its water solubility is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less. Here, the water solubility (mass%) refers to the solubility (mass%) when 10 parts by mass of the epoxy compound is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature of 25°C.
エポキシ化合物は、好ましくは多官能エポキシ化合物であり、より好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する化合物、更に好ましくはグリシジルエーテル基を2以上有する化合物、より更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物である。
エポキシ化合物のエポキシ当量は、上記と同様の観点から、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは170以下である。
The epoxy compound is preferably a polyfunctional epoxy compound, more preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, even more preferably a compound having two or more glycidyl ether groups, and still more preferably a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms.
From the same viewpoints as above, the epoxy equivalent of the epoxy compound is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, even more preferably 110 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less, even more preferably 170 or less.
エポキシ化合物の具体例としては、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルから選ばれる1種以上が好ましい。
Specific examples of the epoxy compound include one or more selected from polyglycidyl ethers such as cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether.
Among these, at least one selected from cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, and pentaerythritol polyglycidyl ether is preferred.
(顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの製造)
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aは、下記工程1~3を含む方法により効率的に製造することができる。
工程1:ポリマー(a)のカルボキシ基の少なくとも一部をアルカリ金属化合物で中和して、該ポリマー(a)の水分散液を得る工程
工程2:工程1で得られたポリマー(a)の水分散液と顔料とを分散処理して、顔料がポリマー(a)で分散された顔料を含有するポリマー粒子の顔料水分散液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散液にエポキシ化合物を添加し、架橋処理して、顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの顔料水分散体を得る工程
(Preparation of Pigment-Containing Crosslinked Polymer Particles A)
The pigment-containing crosslinked polymer particles A can be efficiently produced by a method including the following steps 1 to 3.
Step 1: A step of neutralizing at least a portion of the carboxy groups of the polymer (a) with an alkali metal compound to obtain an aqueous dispersion of the polymer (a). Step 2: A step of dispersing the aqueous dispersion of the polymer (a) obtained in step 1 and a pigment to obtain an aqueous dispersion of a pigment of polymer particles containing the pigment dispersed in the polymer (a). Step 3: A step of adding an epoxy compound to the aqueous pigment dispersion obtained in step 2, and performing a crosslinking treatment to obtain an aqueous dispersion of a pigment of crosslinked polymer particles A containing the pigment.
工程1における中和は、pHが7以上11以下になるように行うことが好ましい。中和に用いるアルカリ金属化合物及びポリマー(a)の中和度は、前記のとおりである。
工程2における分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な顔料水分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、更に本分散することが好ましい。予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
本分散に用いる分散機としては、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中でも、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料水分散液中の顔料粒子の平均粒径を調整することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、好ましくは60MPa以上300MPa以下であり、パス回数は、好ましくは3以上30以下である。
The neutralization in step 1 is preferably carried out so that the pH is from 7 to 11. The degree of neutralization of the alkali metal compound and polymer (a) used for the neutralization is as described above.
In the dispersion treatment in step 2, the pigment particles can be atomized to a desired particle size only by main dispersion using shear stress, but from the viewpoint of obtaining a uniform pigment aqueous dispersion, it is preferable to pre-disperse the pigment mixture and then further perform main dispersion. As a disperser used for pre-dispersion, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade or a disperser blade can be used.
Examples of dispersing machines used in the dispersion include kneading machines such as roll mills and kneaders, high-pressure homogenizers such as microfluidizers, and media-type dispersing machines such as paint shakers and bead mills. Among these, it is preferable to use a high-pressure homogenizer from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
When the dispersion treatment is carried out using a high-pressure homogenizer, the average particle size of the pigment particles in the pigment aqueous dispersion can be adjusted by controlling the treatment pressure and the number of passes.
From the viewpoints of productivity and economy, the treatment pressure is preferably 60 MPa or more and 300 MPa or less, and the number of passes is preferably 3 or more and 30 or less.
工程3では、顔料水分散液中で、顔料を分散させているポリマー(a)がエポキシ化合物によって架橋されて架橋ポリマーが形成され、顔料を含有する架橋ポリマーの粒子Aが水系媒体に分散された形態の顔料水分散体を得ることができる。
好ましいエポキシ化合物は前述のとおりである。
架橋処理の温度は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましは70℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは92℃以下である。また、架橋処理の時間は、上記と同様の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは6時間以下である。
In step 3, the polymer (a) dispersing the pigment in the pigment aqueous dispersion is crosslinked by the epoxy compound to form a crosslinked polymer, thereby obtaining a pigment aqueous dispersion in which particles A of the crosslinked polymer containing the pigment are dispersed in an aqueous medium.
The preferred epoxy compounds are as described above.
From the viewpoints of completion of the crosslinking reaction and economic efficiency, the temperature of the crosslinking treatment is preferably 50° C. or higher, more preferably 70° C. or higher, and preferably 95° C. or lower, more preferably 92° C. or lower. From the same viewpoints as above, the time of the crosslinking treatment is preferably 0.5 hours or higher, more preferably 1 hour or higher, and preferably 10 hours or lower, more preferably 6 hours or lower.
顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aを構成するポリマーの酸価は、好ましくは80mgKOH/g以上、より好ましは88mgKOH/g以上、更に好ましは92mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは220mgKOH/g以下、より好ましくは210mgKOH/g以下、更に好ましくは195mgKOH/g以下である。 The acid value of the polymer constituting the pigment-containing crosslinked polymer particles A is preferably 80 mgKOH/g or more, more preferably 88 mgKOH/g or more, even more preferably 92 mgKOH/g or more, and is preferably 220 mgKOH/g or less, more preferably 210 mgKOH/g or less, even more preferably 195 mgKOH/g or less.
得られる顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、水系インクの調製を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
なお、顔料水分散体の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of facilitating the preparation of an aqueous ink, the non-volatile component concentration (solids concentration) of the resulting pigment water dispersion is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
The solids concentration of the pigment water dispersion is measured by the method described in the examples.
得られる顔料水分散体の固形分中の顔料の含有量は、画像濃度を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
また、得られる顔料水分散体中の顔料の含有量は、画像濃度を向上させる観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは18質量%以下である。
From the viewpoint of improving image density, the pigment content in the solid content of the obtained pigment aqueous dispersion is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 65% by mass or more, and is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, even more preferably 80% by mass or less.
From the viewpoint of improving image density, the content of the pigment in the obtained pigment water dispersion is preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 8% by mass or more, and is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 18% by mass or less.
ポリマー(a)の架橋率は、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
ここで、架橋率(モル%)は、「(エポキシ化合物のエポキシ基のモル数/ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数)×100」で算出される。
From the viewpoint of improving storage stability, color development, wet spreadability of ink dots, and abrasion resistance, the crosslinking rate of the polymer (a) is preferably 20 mol % or more, more preferably 30 mol % or more, and even more preferably 40 mol % or more, and is preferably 80 mol % or less, more preferably 70 mol % or less, and even more preferably 60 mol % or less.
Here, the crosslinking rate (mol %) is calculated by "(mol number of epoxy groups in the epoxy compound/mol number of carboxy groups in the polymer (a))×100".
顔料水分散体中の顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの平均粒径は、粗大粒子を低減し、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは60nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは150nm以下である。平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
なお、水系インク調製後の水系インク中の顔料を含有する架橋ポリマー粒子Aの平均粒径は、顔料水分散体中の平均粒径と実質的に同じである。
The average particle size of the crosslinked polymer particles A containing the pigment in the pigment water dispersion is preferably 60 nm or more, more preferably 80 nm or more, and even more preferably 100 nm or more, from the viewpoints of reducing coarse particles and improving storage stability, color development, wet spreadability of ink dots, and abrasion resistance, and is preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, and even more preferably 150 nm or less. The average particle size is measured by the method described in the Examples.
The average particle size of the crosslinked polymer particles A containing the pigment in the water-based ink after preparation of the water-based ink is substantially the same as the average particle size in the pigment water dispersion.
<顔料を含有しないポリマー粒子B>
本発明の水系インクは、印刷媒体への定着性、発色性、耐擦過性を高レベルで両立させる観点から、顔料を含有しないポリマー粒子B(以下、「ポリマー粒子B」ともいう)を含有する。
ポリマー粒子Bを構成するポリマー(以下、「ポリマー(b)」ともいう)としては、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。これらの中では、インクの隠蔽性、耐ブロッキング性を向上させる観点から、(メタ)アクリル系樹脂が好ましく、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂がより好ましい。
ポリマー粒子Bは、それが水中に分散した水分散体として用いることが好ましい。ポリマー(b)は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
また、ポリマー(b)は、エポキシ化合物等の架橋剤で架橋された架橋構造を有することが好ましい。
<Polymer particles B not containing pigment>
The water-based ink of the present invention contains polymer particles B (hereinafter also referred to as “polymer particles B”) that do not contain a pigment, from the viewpoint of achieving high levels of fixation to a print medium, color development, and abrasion resistance.
Examples of the polymer constituting the polymer particles B (hereinafter also referred to as "polymer (b)") include (meth)acrylic resins, styrene resins, urethane resins, polyester resins, butadiene resins, vinyl chloride resins, etc. Among these, from the viewpoint of improving the concealing properties and blocking resistance of the ink, (meth)acrylic resins are preferred, and styrene-(meth)acrylic resins are more preferred.
It is preferable to use the polymer particles B in the form of an aqueous dispersion in which the polymer particles B are dispersed in water. As the polymer (b), a suitably synthesized product or a commercially available product may be used.
The polymer (b) preferably has a crosslinked structure crosslinked with a crosslinking agent such as an epoxy compound.
〔ポリマー(b)〕
ポリマー(b)としての(メタ)アクリル系樹脂は、(b-1)カルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位と、(b-2)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位とを有することが好ましい。
(b-1)成分としては、前記(a-1)成分と同様のカルボン酸モノマーが挙げられる。それらの中でも、定着性を向上させる観点から、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が好ましい。
(b-2)成分としては、前記(a-2)成分と同様のアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマーが好ましく挙げられる。それらの中でも、スチレン系モノマーが好ましく、スチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる1種以上が好ましい。
上記(b-1)及び(b-2)成分は、それぞれ、各成分に含まれるモノマー成分を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
[Polymer (b)]
The (meth)acrylic resin as the polymer (b) preferably has (b-1) a structural unit derived from a carboxy group-containing vinyl monomer and (b-2) a structural unit derived from a hydrophobic vinyl monomer.
Examples of the component (b-1) include the same carboxylic acid monomers as those of the component (a-1). Among them, from the viewpoint of improving fixability, one or more selected from acrylic acid and methacrylic acid are preferred.
Preferred examples of the (b-2) component include alkyl (meth)acrylates and aromatic group-containing monomers similar to those of the (a-2) component, and among these, styrene-based monomers are preferred, and one or more selected from styrene and α-methylstyrene are preferred.
The monomer components contained in each of the above components (b-1) and (b-2) can be used alone or in combination of two or more.
〔ポリマー(b)中における各構成単位の含有量〕
ポリマー(b)中における(b-1)及び(b-2)成分に由来する構成単位の含有量は、印刷媒体への定着性を向上させる観点から、次のとおりである。
(b-1)成分の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
(b-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
[Content of each structural unit in polymer (b)]
The content of the structural units derived from the components (b-1) and (b-2) in the polymer (b) is as follows, from the viewpoint of improving fixability to a print medium.
The content of the (b-1) component is preferably 15 mass% or more, more preferably 20 mass% or more, even more preferably 25 mass% or more, and is preferably 70 mass% or less, more preferably 60 mass% or less, even more preferably 50 mass% or less.
The content of the (b-2) component is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 75% by mass or less.
ポリマー(b)は、(b-1)成分、(b-2)成分等を含むモノマー混合物を公知の溶液重合法等により共重合させることにより製造できる。
ポリマー(b)の製造方法、中和方法、架橋処理の方法は、前述したポリマー(a)の製造方法、中和方法、架橋処理方法と同じであるので、その記載を省略する。
The polymer (b) can be produced by copolymerizing a monomer mixture containing the components (b-1) and (b-2) by a known solution polymerization method or the like.
The production method, neutralization method, and crosslinking method of the polymer (b) are the same as those of the polymer (a) described above, and therefore the description thereof will be omitted.
ポリマー(b)の酸価は、定着性を向上させる観点から、180mgKOH/g以上であり、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、320mgKOH/g以下であり、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下である。
ポリマーbの数平均分子量は、好ましくは4,000以上、より好ましくは6,000以上、更に好ましくは8,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下である。
ポリマー(b)の酸価と数平均分子量の測定は、ポリマー(a)の場合と同様にして行うことができる。
From the viewpoint of improving fixation, the acid value of the polymer (b) is 180 mgKOH/g or more, preferably 200 mgKOH/g or more, more preferably 220 mgKOH/g or more, and is 320 mgKOH/g or less, preferably 300 mgKOH/g or less, more preferably 280 mgKOH/g or less.
The number average molecular weight of polymer b is preferably 4,000 or more, more preferably 6,000 or more, even more preferably 8,000 or more, and preferably 80,000 or less, more preferably 50,000 or less, even more preferably 30,000 or less.
The acid value and number average molecular weight of the polymer (b) can be measured in the same manner as in the case of the polymer (a).
水系インク中のポリマー粒子Bの平均粒径は、定着性を向上させる観点から、好ましくは60nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは150nm以下である。
なお、ポリマー粒子Bの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of improving fixability, the average particle size of the polymer particles B in the water-based ink is preferably 60 nm or more, more preferably 80 nm or more, and even more preferably 100 nm or more, and is preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, and even more preferably 150 nm or less.
The average particle size of the polymer particles B is measured by the method described in the Examples.
ポリマー(a)とポリマー(b)は、同一でも異なっていてもよい。すなわち、ポリマー(a)及び(b)は、異なる組成(構造)であってもよく、また、組成(構造)も含めて同一のポリマーであって、顔料の有無だけが異なるものであってもよい。
ポリマー(a)及びポリマー(b)は市販品を使用することもできる。
使用しうるポリマー(a)及び(b)の分散体の市販品例としては、DSM Neo Resins社製のNeocryl A1127(アニオン性自己架橋水系アクリル系樹脂)、BASF社製のジョンクリル390等(アクリル系樹脂)、ジョンクリルPDX-7775等(スチレン-アクリル系樹脂)、日信化学工業株式会社製のビニブラン700等(塩化ビニル-アクリル系樹脂)等が挙げられる。
Polymer (a) and polymer (b) may be the same or different, that is, polymer (a) and polymer (b) may have different compositions (structures), or may be the same polymer including the composition (structure) and differ only in the presence or absence of a pigment.
The polymer (a) and the polymer (b) may be commercially available products.
Examples of commercially available dispersions of the polymers (a) and (b) that can be used include Neocryl A1127 (anionic self-crosslinking water-based acrylic resin) manufactured by DSM Neo Resins, Joncryl 390 (acrylic resin) and Joncryl PDX-7775 (styrene-acrylic resin) manufactured by BASF, and Vinyblan 700 (vinyl chloride-acrylic resin) manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.
<ワックスC>
本発明に用いられるワックスCは、インクの保存安定性、耐擦過性を向上させる観点から、融点が好ましくは110℃以上、より好ましくは115℃以、更に好ましくは120℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは145℃以下、更に好ましくは140℃以下であるものが好ましい。
ワックスCとしては、オレフィン系モノマーを主成分とするポリオレフィン系ワックス、炭素数20~30の鎖式飽和炭化水素の混合物からなる石油系パラフィンワックス、サゾールワックス等の合成ワックスが挙げられる。
これらの中では、ポリオレフィン系ワックス及びパラフィンワックスから選ばれる1種以上が好ましく、ポリオレフィン系ワックスがより好ましい。
<Wax C>
From the viewpoint of improving the storage stability and abrasion resistance of the ink, the wax C used in the present invention preferably has a melting point of 110° C. or higher, more preferably 115° C. or higher, even more preferably 120° C. or higher, and preferably 150° C. or lower, more preferably 145° C. or lower, even more preferably 140° C. or lower.
Examples of wax C include polyolefin waxes containing an olefin monomer as a main component, petroleum paraffin waxes consisting of a mixture of linear saturated hydrocarbons having 20 to 30 carbon atoms, and synthetic waxes such as Sasol wax.
Among these, one or more waxes selected from polyolefin waxes and paraffin waxes are preferred, and polyolefin waxes are more preferred.
ポリオレフィン系ワックスに用いられるオレフィン系モノマーとしては、鎖状オレフィン、環状オレフィン等が挙げられるが、炭素数2~6の鎖状オレフィンを主成分とするものが好ましく、エチレンを主成分とするポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワックス)がより好ましい。ここで「エチレンを主成分とする」とは、ワックスを構成する成分全体に対して、エチレンの含有量が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であることをいう。
酸化ポリオレフィン系ワックスは、高分子量のポリオレフィン系ポリマーを、熱分解等により、所望の分子量に調整しながら、分子内に酸素原子等を導入することにより得ることができるものであり、ポリオレフィン系ワックスとして用いることができる。
ワックス全量中のポリオレフィン系ワックスの含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは100質量%である。
Olefin monomers used in polyolefin waxes include linear olefins and cyclic olefins, with those primarily composed of linear olefins having 2 to 6 carbon atoms being preferred, and polyolefin waxes (polyethylene waxes) primarily composed of ethylene being more preferred. Here, "primarily composed of ethylene" means that the ethylene content is preferably 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more, based on the total components constituting the wax.
Oxidized polyolefin wax can be obtained by adjusting a high molecular weight polyolefin polymer to a desired molecular weight by thermal decomposition or the like while introducing oxygen atoms or the like into the molecule, and can be used as a polyolefin wax.
The content of the polyolefin wax in the total amount of wax is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 100% by mass.
ワックスCはエマルションとして用いることが好ましい。ワックスエマルションの製造方法に特に制限はなく、例えば、ポリオレフィン系ワックスと、必要に応じて用いられるその他のワックスと、公知の界面活性剤を混合して乳化する方法が挙げられる。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤等を用いることができる。
非イオン界面活性剤としては、高級アルコールのエチレンオキシド付加物、アルキル化したフェノールのエチレンオキシド付加物等が挙げられる。アニオン界面活性剤としては、高級アルコ-ルのエチレンオキシド付加物をベースとした硫酸エステル塩やリン酸エステル塩、アルキル化したベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。
これらの中では、インクの保存安定性を向上させる観点から、ワックスをアニオン界面活性剤で乳化したアニオン性のワックスエマルションがより好ましい。
It is preferable to use wax C as an emulsion. There is no particular limitation on the method for producing the wax emulsion, and for example, a method of mixing a polyolefin wax, other waxes used as necessary, and a known surfactant and emulsifying them can be mentioned. As the surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, etc. can be used.
Examples of nonionic surfactants include ethylene oxide adducts of higher alcohols, ethylene oxide adducts of alkylated phenols, etc. Examples of anionic surfactants include sulfate ester salts and phosphate ester salts based on ethylene oxide adducts of higher alcohols, and alkylated benzenesulfonate salts.
Among these, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink, anionic wax emulsions in which wax is emulsified with an anionic surfactant are more preferred.
ワックスCのインク中での平均粒径は、ワックスCの分散安定性、インクの保存安定性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは100nm以下であり、そして、好ましくは10nm以上、好ましくは30nm以上である。
ワックスCの平均粒径は、動的光散乱法により測定することができ、例えば、実施例記載の方法により、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計UPAを用いて測定することができる。
ワックスエマルションの市販品の好適例としては、BYK社製のAQUACER507、同513、同515、同526、同531、同533、同537、同539、同552、同1547、中京油脂株式会社製のセロゾール428、同H620、同686、同524、同トラソルCN、ポリロンL-787、同L-788、三井化学株式会社製のケミパールW900、同W4005等のポリエチレンワックスエマルションが挙げられる。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of wax C, the storage stability of the ink, and the abrasion resistance, the average particle size of wax C in the ink is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, and even more preferably 100 nm or less, and is preferably 10 nm or more, and preferably 30 nm or more.
The average particle size of Wax C can be measured by dynamic light scattering, for example, by the method described in the Examples using a Microtrack particle size analyzer UPA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
Suitable examples of commercially available wax emulsions include polyethylene wax emulsions such as AQUACER 507, 513, 515, 526, 531, 533, 537, 539, 552, and 1547 manufactured by BYK Corporation, Cellosol 428, Cellosol H620, 686, 524, Trasol CN, Polylon L-787, and L-788 manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd., and Chemipearl W900 and W4005 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
<有機溶媒D>
本発明に用いられる有機溶媒Dは、水系インクの保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D1と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する。
前記グリコールエーテル化合物D1及びグリコールエーテル化合物D2は、25℃で液体であっても固体であってもよいが、該有機溶媒を25℃の水100mLに溶解させたときに、その溶解量は10mL以上である水溶性有機溶媒であることが好ましい。
有機溶媒Dの沸点は、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上、より更に好ましくは170℃以上であり、そして、250℃以下であり、好ましくは245℃以下、より好ましく240℃以下、更に好ましく235℃以下である。
<Organic Solvent D>
The organic solvent D used in the present invention contains a glycol ether compound D1 having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a glycol ether compound D2 having an alkyl group having 4 carbon atoms, from the viewpoint of improving the storage stability and color development of the water-based ink, and the wetting and spreading properties and abrasion resistance of the ink dots.
The glycol ether compound D1 and the glycol ether compound D2 may be a liquid or a solid at 25° C., but are preferably water-soluble organic solvents that dissolve in 100 mL of water at 25° C. in an amount of 10 mL or more.
The boiling point of organic solvent D is preferably 100° C. or higher, more preferably 130° C. or higher, even more preferably 150° C. or higher, still more preferably 170° C. or higher, and is 250° C. or lower, preferably 245° C. or lower, more preferably 240° C. or lower, and even more preferably 235° C. or lower.
前記グリコールエーテル化合物D1の好適例としては、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イソプロピルエーテル、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イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリ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、ジ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メチルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中では、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イソプロピルエーテル、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましい。 Suitable examples of the glycol ether compound D1 include one or more selected from ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, etc. Among these, one or more selected from diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether are preferred, and one or more selected from diethylene glycol monoisopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether are more preferred.
前記グリコールエーテル化合物D2の好適例としては、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イソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリ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イソブチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの中では、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イソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、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イソブチルエーテル、及びプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましい。
有機溶媒Dは、水系インクの保存安定性、インクドットの濡れ拡がり性等を向上させる観点から、更にプロピレングリコールを含有することが好ましい。
有機溶媒Dは、本発明の効果を阻害しない範囲内で、更に上記以外の有機溶媒を含有することができる。
Suitable examples of the glycol ether compound D2 include one or more selected from ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoisobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monobutyl ether, and the like.
Among these, one or more selected from ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, and dipropylene glycol monobutyl ether are preferred, and one or more selected from ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, and propylene glycol monobutyl ether are more preferred.
From the viewpoint of improving the storage stability of the water-based ink and the wetting and spreading properties of the ink dots, it is preferable that the organic solvent D further contains propylene glycol.
The organic solvent D may further contain organic solvents other than those mentioned above, within the range that does not impair the effects of the present invention.
本発明の水系インクは、必要に応じて、更に界面活性剤を含有することができる。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、シリコーン系活性剤、フッ素系活性剤等が挙げられるが、ノニオン性界面活性剤がより好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤の市販品例としては、日信化学工業株式会社及びAir Products & Chemicals社製のサーフィノールシリーズ、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールシリーズ、花王株式会社製のエマルゲン120等が挙げられる。
上記の界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The water-based ink of the present invention may further contain a surfactant, if necessary.
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, silicone-based surfactants, and fluorine-based surfactants, with nonionic surfactants being more preferred.
Examples of the nonionic surfactant include polyoxyalkylene alkyl ether surfactants, acetylene glycol surfactants, polyhydric alcohol surfactants, and fatty acid alkanolamides.
Examples of commercially available nonionic surfactants include the Surfynol series manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. and Air Products & Chemicals, the Acetylenol series manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd., and Emulgen 120 manufactured by Kao Corporation.
The above surfactants may be used alone or in combination of two or more.
(本発明の水系インク中の各成分の含有量)
本発明の水系インク中の各成分の含有量は、保存安定性、発色性、インクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性を向上させる観点から、以下のとおりである。
(顔料の含有量)
水系インク中のPV19の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上であり、そして、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
水系インク中のPR150の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.25質量%以上であり、そして、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、更に好ましく0.8質量%以下である。
PV19に対するPR150の質量比(PR150/PV19)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.07以上、更に好ましくは0.09以上、より更に好ましくは0.1以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下、更に好ましくは1.0以下である。
(Content of each component in the water-based ink of the present invention)
The content of each component in the water-based ink of the present invention is as follows, from the viewpoint of improving storage stability, color development, wetting and spreading properties of ink dots, and abrasion resistance.
(Pigment content)
The content of PV19 in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 2.5% by mass or more, and is preferably 12% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less.
The content of PR150 in the water-based ink is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.25% by mass or more, and is preferably 1.2% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, even more preferably 0.8% by mass or less.
The mass ratio of PR150 to PV19 (PR150/PV19) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more, even more preferably 0.09 or more, still more preferably 0.1 or more, and is preferably 1.2 or less, more preferably 1.1 or less, even more preferably 1.0 or less.
水系インク中のPV19を含有する架橋ポリマー粒子の含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
PV19を含有する架橋ポリマー粒子中のPV19に対するポリマーの質量比〔ポリマー/PV19〕は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下である。
The content of the crosslinked polymer particles containing PV19 in the water-based ink is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, even more preferably 4% by mass or more, and is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less.
The mass ratio of polymer to PV19 in the crosslinked polymer particles containing PV19 [polymer/PV19] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, and preferably 2 or less, more preferably 1 or less, even more preferably 0.8 or less.
水系インク中のPR150を含有する架橋ポリマー粒子の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下である。
PR150を含有する架橋ポリマー粒子中のPR150に対するポリマーの質量比〔ポリマー/PR150〕は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下である。
The content of the crosslinked polymer particles containing PR150 in the water-based ink is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.3% by mass or more, and is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less.
The mass ratio of the polymer to PR150 in the crosslinked polymer particles containing PR150 [polymer/PR150] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, and is preferably 2 or less, more preferably 1 or less, even more preferably 0.8 or less.
水系インク中の顔料を含有しないポリマー粒子Bの含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
(ワックスCの含有量)
水系インク中のワックスCの含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、そして、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、更に好ましく0.8質量%以下である。
The content of polymer particles B not containing a pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 3% by mass or more, and is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less.
(Content of Wax C)
The content of wax C in the water-based ink is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.3% by mass or more, and is preferably 1.2% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, even more preferably 0.8% by mass or less.
(有機溶媒Dの含有量)
水系インク中の有機溶媒D1の含有量は、好ましくは4質量%以上、より好ましくは6質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましく15質量%以下である。
水系インク中の有機溶媒D2の含有量は、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
水系インク中の有機溶媒D1に対する有機溶媒D2の質量比〔D2/D1〕は、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは1.0以上であり、そして、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
水系インク中のプロピレングリコールの含有量は、好ましくは4質量%以上、より好ましくは6質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましく15質量%以下である。
(Content of organic solvent D)
The content of organic solvent D1 in the water-based ink is preferably 4% by mass or more, more preferably 6% by mass or more, even more preferably 8% by mass or more, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less.
The content of the organic solvent D2 in the water-based ink is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, even more preferably 2% by mass or more, and is preferably 12% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less.
The mass ratio of the organic solvent D2 to the organic solvent D1 in the water-based ink [D2/D1] is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, even more preferably 1.0 or more, and is preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, even more preferably 2 or less.
The content of propylene glycol in the water-based ink is preferably 4% by mass or more, more preferably 6% by mass or more, even more preferably 8% by mass or more, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less.
水系インク中の界面活性剤の含有量は、0.1質量%以上であり、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上であり、そして、3質量%以下であり、好ましくは2.5質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。
水系インク中の水の含有量は、好ましくは50質量%を超え、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは57質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
本発明の水系インクは、その用途に応じて、任意成分として、防腐剤、pH調整剤、粘度調整剤、消泡剤、防錆剤等の各種添加剤を含有することができる。その場合、水の含有量の一部を各種添加剤等の成分に置き換えて含有することができる。
The content of the surfactant in the water-based ink is 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more, and is 3% by mass or less, preferably 2.5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
The water content in the water-based ink is preferably more than 50% by mass, more preferably 55% by mass or more, even more preferably 57% by mass or more, and is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less.
The water-based ink of the present invention may contain various additives such as preservatives, pH adjusters, viscosity adjusters, defoamers, and rust inhibitors as optional components depending on the application. In such cases, a portion of the water content may be replaced with the various additives.
(本発明の水系インクの物性)
水系インクの32℃の粘度は、保存安定性、吐出性、印刷媒体面でのドットの広がり等を向上させる観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。
水系インクのpHは、保存安定性等を向上させる観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、更に好ましくは7.5以上である。また、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、pHは、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクのpHは、常法により測定できる。
(Physical Properties of the Water-Based Ink of the Present Invention)
From the viewpoints of improving storage stability, ejection properties, spreading of dots on the surface of a printing medium, and the like, the viscosity of the water-based ink at 32°C is preferably 2 mPa·s or more, more preferably 3 mPa·s or more, even more preferably 5 mPa·s or more, and is preferably 12 mPa·s or less, more preferably 9 mPa·s or less, even more preferably 7 mPa·s or less.
The pH of the water-based ink is preferably 7.0 or more, more preferably 7.2 or more, and even more preferably 7.5 or more, from the viewpoint of improving storage stability, etc. Also, from the viewpoint of member resistance and skin irritation, the pH is preferably 11 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 9.5 or less. The pH of the water-based ink can be measured by a conventional method.
[インクジェット印刷方法]
本発明のインクジェット印刷方法は、本発明の水系インクを用いて、低吸水性印刷媒体に印刷する方法である。
ここで、印刷媒体における「低吸水性」とは、低吸液性及び非吸液性を含む概念であり、印刷基材と純水との接触時間100m秒における該印刷基材の吸水量が、0g/m2以上10g/m2以下であることを意味する。
[Inkjet printing method]
The inkjet printing method of the present invention is a method for printing on a low water-absorbent print medium using the water-based ink of the present invention.
Here, the term "low water absorption" in printing media is a concept that includes low liquid absorption and non-liquid absorption, and means that the amount of water absorption of the printing substrate when the printing substrate is in contact with pure water for 100 ms is 0 g/ m2 or more and 10 g/ m2 or less.
低吸水性印刷媒体としては、低吸水性のコート紙、アート紙及び樹脂フィルムが挙げられる。
コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、透明合成樹脂フィルムが挙げられ、例えば、ポリエステルフィルム、塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは、二軸延伸フィルム、一軸延伸フィルム、無延伸フィルムであってもよい。これらの中では、ポリエステルフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムが好ましく、コロナ放電処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、コロナ放電処理された二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム等がより好ましい。
Low water-absorbency print media include low water-absorbency coated paper, art paper, and resin film.
Examples of coated paper include general-purpose glossy paper and multi-color form glossy paper.
Examples of the resin film include transparent synthetic resin films, such as polyester films, vinyl chloride films, polypropylene films, polyethylene films, and nylon films. These films may be biaxially stretched films, uniaxially stretched films, or non-stretched films. Among these, polyester films and stretched polypropylene films are preferred, and corona-discharge-treated polyethylene terephthalate (PET) films and corona-discharge-treated biaxially stretched polypropylene (OPP) films are more preferred.
本発明においては、シリアルヘッド方式及びラインヘッド方式のいずれの印刷ヘッドも用いることができるが、高速印刷を可能とする観点から、ラインヘッド方式が好ましい。ラインヘッド方式は、ヘッドを固定して、印刷媒体を搬送方向に移動させ、この移動に連動してヘッドのノズル開口からインク液滴を吐出させ、印刷媒体に付着させる方式であり、画像等をワンパス方式で印刷することができる。
インク液滴の吐出方式としては、ピエゾ式、サーマル式、静電式があるが、ピエゾ方式が好ましい。ピエゾ方式では、多数のノズルが、各々圧力室に連通しており、この圧力室の壁面をピエゾ素子で振動させることにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。
In the present invention, either a serial head type or a line head type print head can be used, but the line head type is preferred from the viewpoint of enabling high speed printing. The line head type is a type in which the head is fixed, the print medium is moved in the transport direction, and ink droplets are ejected from the nozzle openings of the head in conjunction with this movement and adhered to the print medium, and images, etc. can be printed in a single pass.
There are three types of ink droplet ejection methods: piezo, thermal, and electrostatic, with the piezo method being the most preferable. In the piezo method, a large number of nozzles are each connected to a pressure chamber, and ink droplets are ejected from the nozzles by vibrating the walls of the pressure chambers with a piezo element.
以下の調製例、製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。各物性の測定は、以下の方法により行った。 In the following preparation examples, manufacturing examples, examples, and comparative examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified. Measurements of each physical property were performed using the following methods.
(1)ポリマーの数平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミド(富士フイルム和光純薬株式会社製、高速液体クロマトグラフィー用)に、リン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)及びリチウムブロマイド(東京化成工業株式会社製、試薬)をそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質として分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
(1) Measurement of the number average molecular weight of a polymer Using a solution of phosphoric acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) and lithium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reagent) dissolved in N,N-dimethylformamide (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high performance liquid chromatography) to concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively, as an eluent, the measurement was performed by gel chromatography method [GPC apparatus (HLC-8120GPC) manufactured by Tosoh Corporation, columns (TSK-GEL, α-M × 2 columns) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 1 mL/min] using monodisperse polystyrene with a known molecular weight as a standard substance.
(2)顔料を含有する架橋ポリマー粒子A、ポリマー粒子Bの平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELS-8000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定濃度は5×10-3質量%(固形分濃度換算)で行い、得られたキュムラント平均粒径をポリマー粒子の平均粒径とした。
(2) Measurement of average particle size of crosslinked polymer particles A and polymer particles B containing pigment Measurement was performed by cumulant analysis using a laser particle analysis system "ELS-8000" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The measurement conditions were a temperature of 25°C, an angle between the incident light and the detector of 90°, and 100 cumulative measurements, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The measurement was performed at a concentration of 5 x 10-3 % by mass (converted into solid content concentration), and the obtained cumulant average particle size was taken as the average particle size of the polymer particles.
(3)ポリマーの酸価の測定
架橋前のポリマー2g又は架橋後の顔料水分散体2gを、50gのイオン交換水で希釈し、0.1Nの水酸化ナトリウム溶液を3mL添加した。そこへ0.1Nの塩酸を徐々に滴下し、pHの変曲点を2か所測定した。2点間の0.1Nの塩酸の滴下量の差から計算される酸のモル数が、ポリマー中のカルボン酸のモル数に相当し、このモル数を酸価に換算した。
(3) Measurement of acid value of polymer 2 g of polymer before crosslinking or 2 g of pigment water dispersion after crosslinking was diluted with 50 g of ion-exchanged water, and 3 mL of 0.1 N sodium hydroxide solution was added. 0.1 N hydrochloric acid was gradually added dropwise thereto, and the pH inflection points were measured at two points. The number of moles of acid calculated from the difference in the amount of 0.1 N hydrochloric acid added between the two points corresponds to the number of moles of carboxylic acid in the polymer, and this number of moles was converted into the acid value.
(4)顔料水分散体等の固形分濃度の測定
30mLのポリプロピレン製容器(φ:40mm、高さ:30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で更に15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(6)水系インクの粘度の測定
E型粘度計「TV-25」(東機産業株式会社製、標準コーンロータ1°34’×R24使用、回転数50rpm)を用いて、水系インクの32℃における粘度を測定した。
(7)水系インクのpHの測定
pH電極「6337-10D」(株式会社堀場製作所製)を使用した卓上型pH計「F-71」(株式会社堀場製作所製)を用いて、水系インクの25℃におけるpHを測定した。
(4) Measurement of solid content concentration of pigment water dispersion, etc. 10.0 g of sodium sulfate, which had been brought to a constant weight in a desiccator, was weighed out into a 30 mL polypropylene container (φ: 40 mm, height: 30 mm), and about 1.0 g of the sample was added thereto and mixed, and then accurately weighed, and the mixture was kept at 105° C. for 2 hours to remove volatile matter, and further left in the desiccator for 15 minutes, and the mass was measured. The mass of the sample after removing the volatile matter was taken as the solid content, and was divided by the mass of the sample added to obtain the solid content concentration.
(6) Measurement of Viscosity of Water-Based Ink The viscosity of the water-based ink at 32° C. was measured using an E-type viscometer “TV-25” (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., using a standard cone rotor 1°34′×R24, rotation speed 50 rpm).
(7) Measurement of pH of Water-Based Ink The pH of the water-based ink at 25° C. was measured using a tabletop pH meter “F-71” (manufactured by Horiba, Ltd.) equipped with a pH electrode “6337-10D” (manufactured by Horiba, Ltd.).
(8)記録媒体と純水との接触時間100m秒における記録媒体の吸水量
自動走査吸液計(熊谷理機工業株式会社製、KM500win)を用いて、23℃、相対湿度50%の条件下にて、純水の接触時間100msにおける転移量を測定し、100m秒の吸水量とした。
(8) Water absorption amount of the recording medium when the contact time between the recording medium and pure water is 100 ms Using an automatic scanning liquid absorption meter (KM500win, manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.), the amount of transfer when the recording medium was in contact with pure water for 100 ms was measured under conditions of 23° C. and a relative humidity of 50%, and this was taken as the water absorption amount for 100 ms.
調製例1(ポリマー(a)の調製)
アクリル酸31部、スチレン69部を混合しモノマー混合液を調製した。反応容器内に、MEK10部、2-メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.2部、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤0.13部、MEK30部及びアゾ系ラジカル重合開始剤(2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)1.1部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記重合開始剤0.1部をMEK2部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させた後に減圧乾燥してポリマー(a)(数平均分子量:19000、酸価:240mgKOH/g)を得た。
Preparation Example 1 (Preparation of Polymer (a))
A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. 10 parts of MEK, 0.2 parts of 2-mercaptoethanol (polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were placed in a reaction vessel and mixed, and the atmosphere was thoroughly replaced with nitrogen gas.
Meanwhile, a mixture of the remaining 90% of the monomer mixture, 0.13 parts of the polymerization chain transfer agent, 30 parts of MEK, and 1.1 parts of an azo-based radical polymerization initiator (2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name: V-65) was placed in a dropping funnel, and the monomer mixture in the reaction vessel was heated to 65°C while being stirred under a nitrogen atmosphere, and the mixture in the dropping funnel was dropped over 3 hours. After 2 hours had elapsed at 65°C from the end of the dropping, a solution in which 0.1 parts of the polymerization initiator was dissolved in 2 parts of MEK was added, and the mixture was further aged at 65°C for 2 hours and at 70°C for 2 hours, and then dried under reduced pressure to obtain a polymer (a) (number average molecular weight: 19,000, acid value: 240 mgKOH/g).
製造例1(顔料水分散体1の製造)
(工程I)
調製例1で得られたポリマー(a)32部をイオン交換水202部と混合し、更に、5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%)12.8部を加え、ポリマー(a)のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和し(中和度40モル%)、温浴を用いて90℃まで加熱し、1時間撹拌を行うことでポリマーを水中に完全に分散させ、ポリマー分散液を得た。
(工程II)
工程Iで得られたポリマー分散液を室温(25℃)まで冷却した後に、その中にマゼンタ顔料(C.I.ピグメントバイオレット19、Clariant社製、商品名:Inkjet Magenta E5B02 )100部を加え、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名:ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を6,000rpmで回転させる条件で3時間攪拌した。次いで、イオン交換水124部を加え、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で150MPaの圧力で15パス分散処理した。得られた分散液を500mLアングルローターに投入し、高速冷却遠心機(日立工機株式会社製、商品名:himac CR22G、設定温度20℃)を用いて3,660rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を回収して5μmのメンブランフィルター(ザルトリウス社製、商品名:ミニザルト)で濾過して顔料水分散液を得た。このとき顔料水分散液の固形分濃度は25%であった。
(工程III)
顔料水分散液100部をねじ口付きガラス瓶に取り、イオン交換水32部を加え、水不溶性架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-321LT、エポキシ当量:140、水溶率27%)1.8部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。このとき、ポリマー中に含まれるカルボキシ基の総数の50%と反応できるエポキシ量の架橋剤量にて架橋処理を行った(架橋率:50%)。5時間経過後、分散液を室温(25℃)まで降温し、前記5μmのフィルターを取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、顔料含有架橋ポリマー粒子(酸価120mgKOH/g)の顔料水分散体1(固形分濃度:20%、顔料14.2%、ポリマー5.8%、平均粒径125nm)を得た。
Production Example 1 (Production of Pigment Water Dispersion 1)
(Step I)
32 parts of the polymer (a) obtained in Preparation Example 1 was mixed with 202 parts of ion-exchanged water, and 12.8 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (sodium hydroxide solid content: 16.9%) was further added to neutralize the mixture so that the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxy groups in the polymer (a) became 40% (neutralization degree: 40 mol%). The mixture was heated to 90°C using a warm bath and stirred for 1 hour to completely disperse the polymer in water, thereby obtaining a polymer dispersion.
(Step II)
After cooling the polymer dispersion obtained in step I to room temperature (25°C), 100 parts of magenta pigment (C.I. Pigment Violet 19, Clariant, product name: Inkjet Magenta E5B02) was added thereto, and the mixture was stirred for 3 hours at 20°C using a disper (Asada Iron Works, product name: Ultra Disper) with the disper blade rotating at 6,000 rpm. Next, 124 parts of ion-exchanged water was added, and the mixture was dispersed 15 times using a microfluidizer (Microfluidics, product name) at a pressure of 150 MPa. The obtained dispersion was placed in a 500 mL angle rotor and centrifuged at 3,660 rpm for 20 minutes using a high-speed cooling centrifuge (Hitachi Koki, product name: himac CR22G, set temperature 20°C), and the liquid layer was collected and filtered with a 5 μm membrane filter (Sartorius, product name: Minisart) to obtain a pigment aqueous dispersion. At this time, the solid content of the pigment aqueous dispersion was 25%.
(Step III)
100 parts of the pigment aqueous dispersion was taken in a screw-top glass bottle, 32 parts of ion-exchanged water was added, and 1.8 parts of trimethylolpropane polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, product name: Denacol EX-321LT, epoxy equivalent: 140, water solubility rate 27%) was added as a water-insoluble crosslinking agent, and the bottle was sealed and heated at 70°C for 5 hours while stirring with a stirrer. At this time, crosslinking treatment was performed with an amount of crosslinking agent of an epoxy amount capable of reacting with 50% of the total number of carboxyl groups contained in the polymer (crosslinking rate: 50%). After 5 hours, the dispersion was cooled to room temperature (25°C) and filtered with a 25mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) equipped with the 5 μm filter to obtain a pigment aqueous dispersion 1 (solid concentration: 20%, pigment 14.2%, polymer 5.8%, average particle size 125 nm) of pigment-containing crosslinked polymer particles (acid value 120 mgKOH/g).
製造例2~4、比較製造例1~3(顔料水分散体2~4、11~13の調製)
製造例1において、表1に示すように条件を変えた以外は、製造例1と同様にして、顔料含有架橋ポリマー粒子の顔料水分散体2~4、11~13を得た。結果を表1に示す。
なお、表1中の顔料の詳細は以下のとおりである。
・PV19:C.I.ピグメントバイオレット19、Clariant社製、商品名:Inkjet Magenta E5B02
・PR150:C.I.ピグメントレッド150、トーヨーカラー株式会社製、商品名:LIONOGEN RED LX10231
・PR122:C.I.ピグメントレッド122、大日精化株式会社製、商品名:Chromofine Red 6111T
Production Examples 2 to 4, Comparative Production Examples 1 to 3 (Preparation of Pigment Water Dispersions 2 to 4, 11 to 13)
Pigment water dispersions 2 to 4 and 11 to 13 of pigment-containing crosslinked polymer particles were obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the conditions were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
The details of the pigments in Table 1 are as follows.
PV19: C.I. Pigment Violet 19, manufactured by Clariant, product name: Inkjet Magenta E5B02
PR150: C.I. Pigment Red 150, manufactured by Toyo Color Co., Ltd., product name: LIONOGEN RED LX10231
PR122: C.I. Pigment Red 122, manufactured by Dainichiseika Chemicals Co., Ltd., product name: Chromofine Red 6111T
製造例6(ポリマー粒子Bの水分散体の調製)
調製例1で得られたポリマーA 15.3部をイオン交換水63.5部と混合し、更に、5N水酸化ナトリウム水溶液(固形分:16.9%)6.2部を加え、ポリマーのカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%になるように中和し(中和度:40モル%)、温浴を用いて90℃まで加熱し、1時間撹拌してポリマーを水中に完全に分散させ、ポリマー分散液を得た。
このポリマー分散液を室温まで冷却した後、その中に架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(デナコールEX-321LT,ナガセケムテックス株式会社製、エポキシ当量:140)4.6部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら90℃で1.5時間加熱した。このとき、ポリマー中に含まれるカルボキシ基の総数の50%と反応できるエポキシ量の架橋剤量にて架橋処理を行った(架橋率50%)。その後、ポリマー分散液を室温(25℃)まで降温し、5μmのメンブランフィルター(商品名:ミニザルト)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、架橋したポリマー粒子Bの水分散体(固形分濃度:20%)を得た。
Production Example 6 (Preparation of Water Dispersion of Polymer Particles B)
15.3 parts of the polymer A obtained in Preparation Example 1 was mixed with 63.5 parts of ion-exchanged water, and 6.2 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (solid content: 16.9%) was further added to neutralize the mixture so that the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxyl groups in the polymer became 40% (degree of neutralization: 40 mol%). The mixture was heated to 90°C using a warm bath and stirred for 1 hour to completely disperse the polymer in water, thereby obtaining a polymer dispersion.
After cooling this polymer dispersion to room temperature, 4.6 parts of trimethylolpropane polyglycidyl ether (Denacol EX-321LT, Nagase Chemtex Corporation, epoxy equivalent: 140) was added as a crosslinking agent, sealed, and heated at 90°C for 1.5 hours while stirring with a stirrer. At this time, crosslinking treatment was performed with an amount of crosslinking agent of an epoxy amount capable of reacting with 50% of the total number of carboxyl groups contained in the polymer (crosslinking rate 50%). Thereafter, the polymer dispersion was cooled to room temperature (25°C) and filtered with a 25mL needleless syringe (Terumo Corporation) equipped with a 5μm membrane filter (trade name: Minisart) to obtain an aqueous dispersion of crosslinked polymer particles B (solid concentration: 20%).
実施例1
製造例1で得られた顔料水分散体1(PV19、固形分濃度:20%)33.3部(顔料4.7%、ポリマー1.9%)、製造例4で得られた顔料水分散体4(PR150、固形分濃度:20%)3.7部(顔料0.5%、ポリマー0.2%)、製造例6で得られたポリマー粒子Bの水分散体(固形分濃度:20%)22.5部、ポリエチレンワックスエマルション(製品名:AQUACER507、BYK社製、酸化高密度ポリエチレンワックスのアニオン性エマルション、融点130℃、平均粒子径50nm、pH9.7、固形分濃度:30%)1.7部、プロピレングリコール10.0部、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル(iPDG、日本乳化剤株式会社製)12.0部、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(iBDG、日本乳化剤株式会社製)4.0部、サーフィノール104PG-50(日信化学工業株式会社製、アセチレングリコール有効分50%)2.0部、エマルゲン120(花王株式会社製、ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物)0.5部、1N水酸化ナトリウム水溶液をインクpHが9.0となるように適量配合し、さらに合計量が100部となるようイオン交換水を添加して、水系インク1を得た。
Example 1
33.3 parts (pigment 4.7%, polymer 1.9%) of pigment aqueous dispersion 1 obtained in Production Example 1 (PV19, solid content: 20%), 3.7 parts (pigment 0.5%, polymer 0.2%) of pigment aqueous dispersion 4 obtained in Production Example 4 (PR150, solid content: 20%), 22.5 parts (solid content: 20%) of polymer particles B obtained in Production Example 6, 1.7 parts of polyethylene wax emulsion (product name: AQUACER 507, manufactured by BYK Corporation, anionic emulsion of oxidized high-density polyethylene wax, melting point 130° C., average particle size 50 nm, pH 9.7, solid content: 30%), propylene glycol [0113] Water-based ink 1 was obtained by mixing 10.0 parts of ethyl acetate, 12.0 parts of diethylene glycol monoisopropyl ether (iPDG, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.), 4.0 parts of diethylene glycol monoisobutyl ether (iBDG, manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.), 2.0 parts of Surfynol 104PG-50 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., acetylene glycol active content 50%), 0.5 parts of Emulgen 120 (manufactured by Kao Corporation, ethylene oxide adduct of lauryl alcohol), and a 1N aqueous sodium hydroxide solution in appropriate amounts so that the ink pH was 9.0, and then adding ion exchanged water so that the total amount was 100 parts.
実施例2~9及び比較例1~8
実施例1と同様にして、表2に示す配合により、実施例の水系インク2~9、及び比較例の水系インク11~18を得た。
Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 8
In the same manner as in Example 1, water-based inks 2 to 9 of the examples and water-based inks 11 to 18 of the comparative examples were obtained according to the formulations shown in Table 2.
表2中の各表記は以下のとおりであり、含有量の数値は有効分量(固形分量)である。
〔グリコールエーテル化合物D1〕
iPDG:ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル
MFDG:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
〔グリコールエーテル化合物D2〕
iBDG:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル
BG :エチレングリコールモノブチルエーテル
BFG :プロピレングリコールモノブチルエーテル
〔その他のグリコールエーテル化合物〕
HG:エチレングリコールモノへキシルエーテル
The notations in Table 2 are as follows, and the content values indicate the effective amount (solid content).
[Glycol ether compound D1]
iPDG: diethylene glycol monoisopropyl ether MFDG: dipropylene glycol monomethyl ether [glycol ether compound D2]
iBDG: Diethylene glycol monoisobutyl ether BG: Ethylene glycol monobutyl ether BFG: Propylene glycol monobutyl ether [other glycol ether compounds]
HG: Ethylene glycol monohexyl ether
得られた水系インク1~9、及び11~18を用いて、以下の方法で、インクの保存安定性、発色性、耐擦過性の評価を行った。結果を表2に示す。 The resulting water-based inks 1 to 9 and 11 to 18 were used to evaluate the storage stability, color development, and abrasion resistance of the inks using the following methods. The results are shown in Table 2.
<保存安定性の評価>
調製したインクを密閉容器内で、70℃恒温室下で保存試験を行った。1週間後にそれぞれ取り出し、粘度(E型粘度計)を測定し、下記式により粘度変化率を算出(小数点以下は切り捨て)した。得られた粘度変化率について、±10%以内であれば実用上使用でき、±5%以内であれば特に優れている。
粘度変化率(%)=100-[(保存後の粘度)/(保存前の粘度)]×100
<Evaluation of storage stability>
The prepared inks were placed in sealed containers and subjected to a storage test in a constant temperature room at 70°C. After one week, the inks were removed and their viscosities were measured (using an E-type viscometer), and the viscosity change rate was calculated using the following formula (rounded down to the nearest whole number). If the viscosity change rate obtained was within ±10%, it was deemed to be practically usable, and if it was within ±5%, it was deemed to be particularly excellent.
Viscosity change rate (%)=100−[(viscosity after storage)/(viscosity before storage)]×100
<印刷物の調製>
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェット記録ヘッド(京セラ株式会社製、「KJ4B-HD06MHG-STDV」、ピエゾ式ラインヘッド)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に実施例及び比較例で得られた水系インクを充填した。ヘッド電圧26V、駆動周波数10kHz、ヘッド温度32℃、吐出液滴量12pl、解像度600×600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaを設定した。低吸水性印刷媒体としてコート紙「OKトップコート+」(王子製紙株式会社製、商品名、吸水量4.9g/m2)、を用いて、該印刷媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、減圧で搬送台に固定した。前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Duty30%の2cm四方(ドット径計測用画像部)とDuty100%の2cm四方のベタ画像(ガマット測定、耐擦過性評価用画像部)とを有する印刷パターンをワンパス方式で印刷し、前記低吸水性印刷媒体を用いた印刷物を得た。
<Preparation of printed matter>
The water-based inks obtained in the Examples and Comparative Examples were filled into a print evaluation device (manufactured by Tritec Corporation) equipped with an inkjet recording head (Kyocera Corporation, "KJ4B-HD06MHG-STDV", piezoelectric line head) in an environment of 25±1°C temperature and 30±5% relative humidity. The following conditions were set: head voltage 26V, driving frequency 10kHz, head temperature 32°C, ejection droplet volume 12pl, resolution 600x600dpi, number of pre-ejection flushings 200 shots, and negative pressure -4.0kPa. Coated paper "OK Topcoat+" (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., product name, water absorption 4.9g/ m2 ) was used as a low water-absorbency printing medium, and the printing medium was fixed to a conveying table under reduced pressure with the longitudinal direction and conveying direction the same. A print command was transferred to the print evaluation device, and a print pattern having a 2 cm square image with a duty of 30% (image area for measuring dot diameter) and a 2 cm square solid image with a duty of 100% (image area for gamut measurement and abrasion resistance evaluation) was printed using a one-pass method, and a print was obtained using the low water absorbency printing medium.
<発色性の評価>
印刷物のベタ画像部を光学濃度計「SpectroEye」(エックスライト社製)を用いて測定モード(D65光源、観察視野2°、白色基準Abs、フィルターなし)にてCIELAB色空間による座標軸、L*、a*、b*の測定を行った。
マゼンタインクの発色性としては、a*は73以上が好ましく、74以上がより好ましく、75以上が更に好ましく、また、b*は3以下が好ましく、-10以上2以下がより好ましく、-8以上1以下が更に好ましい。a*及びb*が上記の範囲にあれば発色性に優れていると言える。
<Evaluation of Color Development>
The solid image area of the print was measured using an optical densitometer "SpectroEye" (manufactured by X-Rite) in measurement mode (D65 light source, observation field of view 2°, white reference Abs, no filter) to measure the coordinate axes L * , a * , b * in the CIELAB color space.
Regarding the color development of the magenta ink, a * is preferably 73 or more, more preferably 74 or more, and even more preferably 75 or more, and b * is preferably 3 or less, more preferably -10 or more and 2 or less, and even more preferably -8 or more and 1 or less. When a* and b * are within the above ranges, it can be said that the color development is excellent.
<インクのドット径の評価>
印刷物のDuty30%部のインクのドット径を、Quality Engineering Associates Inc製のハンディ型画像評価システム「PIAS-II」を使用して、閾値50%、最小ドット径40μm、最大ドット径500μmの条件にて測定した。
ドット径が大きいほど印刷画像の粒状感を低減でき、またベタ印刷時におけるスジを低減できる。ドット径は65μm以上であれば優れており、68μm以上であればより優れていると言える。
<Evaluation of ink dot diameter>
The ink dot diameter of the printed matter at a duty of 30% was measured using a handheld image evaluation system "PIAS-II" manufactured by Quality Engineering Associates Inc. under conditions of a threshold of 50%, a minimum dot diameter of 40 μm, and a maximum dot diameter of 500 μm.
The larger the dot diameter, the more the graininess of the printed image can be reduced, and the more the streaks can be reduced when printing solid images. A dot diameter of 65 μm or more is considered to be excellent, and a dot diameter of 68 μm or more is even better.
<耐擦過性の評価>
得られた印刷物を60℃に設定した恒温槽にて1分間乾燥し、印刷物のベタ画像部(Duty100%)について、AB-201 サザランド型インクラボテスター(テスター産業株式会社製)を用いて擦過試験を行った。摩擦材として「OKトップコート+」コート紙に錘の底面(底面の面積50cm2)を用いて900gの荷重をかけて、50回(往復)擦過した。擦過した印刷物について、印刷面の状態を目視で確認し、以下の評価基準にて評価を行った。
(評価基準)
〇:目視で印刷物の表面の傷が確認できるが、印刷媒体の表面の露出はなく、実用上使用できる。
×:目視で印刷物の表面の傷が確認でき、一部印刷媒体の表面が露出され問題である。
<Evaluation of Scratch Resistance>
The obtained print was dried for 1 minute in a thermostatic chamber set at 60°C, and a rub test was performed on the solid image area (duty 100%) of the print using an AB-201 Sutherland type ink lab tester (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). A load of 900 g was applied to "OK Topcoat+" coated paper using the bottom surface of a weight (bottom surface area 50 cm2) as a friction material, and the print was rubbed 50 times (reciprocating). The condition of the printed surface of the rubbed print was visually confirmed and evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation Criteria)
◯: Scratches on the surface of the print can be visually confirmed, but the surface of the print medium is not exposed and it can be used for practical purposes.
x: Scratches on the surface of the printed matter were visually confirmed, and part of the surface of the printed medium was exposed, which was problematic.
表2から、実施例の水系インクは、比較例の水系インクと比べて、保存安定性、発色性、印刷媒体上へのインクドットの濡れ拡がり性、耐擦過性が優れ、高度にバランスしていることが分かる。 From Table 2, it can be seen that the water-based inks of the Examples have excellent storage stability, color development, wetting and spreading of ink dots onto the print medium, and abrasion resistance, and are highly balanced, compared to the water-based inks of the Comparative Examples.
Claims (10)
該顔料が、C.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド150を含有し、
該有機溶媒Dが、炭素数1以上3以下のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D1と、炭素数4のアルキル基を有するグリコールエーテル化合物D2を含有する、
インクジェット印刷用水系インク。 1. A water-based ink for ink-jet printing comprising: crosslinked polymer particles A containing a pigment; polymer particles B not containing a pigment; wax C; an organic solvent D; and water,
The pigment contains C.I. Pigment Violet 19 and C.I. Pigment Red 150;
the organic solvent D contains a glycol ether compound D1 having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and a glycol ether compound D2 having an alkyl group having 4 carbon atoms;
Water-based ink for inkjet printing.
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