JP7709905B2 - Water-based ink for ink-jet printing - Google Patents
Water-based ink for ink-jet printingInfo
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Description
本発明は、インクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録方法に関する。 The present invention relates to a water-based ink for inkjet printing and an inkjet recording method.
インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、記録媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物等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、被記録媒体に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に記録物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いるものが主流となってきている。
顔料インクは、顔料粒子がインク液中で分散しているため、インクが記録媒体に付着した後、乾燥する過程で、水分や有機溶剤等が蒸発する際に、安定分散系が崩れ、顔料の凝集が起こりやすい。凝集した顔料が記録媒体上に析出すると、表面の平滑性が失われ、光沢性の低下や記録画像の悪化が起こるという問題がある。
Inkjet recording is a recording method in which ink droplets are directly ejected from fine nozzles and deposited on a recording medium to obtain printed matter on which characters and images are recorded. This method has become extremely popular due to its many advantages, including the ease and low cost of full coloring, the ability to use plain paper as a recording medium, and the fact that there is no contact with the recording medium. In particular, from the viewpoint of the weather resistance and water resistance of the recorded matter, the use of pigments as colorants has become mainstream.
In pigment inks, pigment particles are dispersed in the ink liquid, so after the ink is applied to a recording medium, the stable dispersion system is easily broken down and the pigments are likely to aggregate when the water and organic solvents evaporate during the drying process. When the aggregated pigment precipitates on the recording medium, it causes problems such as a loss of surface smoothness, a decrease in gloss, and a deterioration of the recorded image.
一方、ユーザーが想定する色味・質感を実現するために、表面特性が異なる種々の記録媒体が用いられている。記録媒体としては普通紙、コート紙等が汎用され、高画質化・高品位化が強く求められるコート紙には、光沢感に優れる鏡面を持つ光沢紙、つや消し調のマット紙等、種々の質感を持つものが使用されている。
ここで、顔料インクを用いてインクジェット記録を行う場合、用いる記録媒体の表面特性に応じて記録条件を適宜変更することで光沢感を調整することはできるが、その範囲は限られており、また、記録媒体の種類を変えるたびに記録条件を変更するのは生産性に悪影響を与える。
そこで、マット紙等の記録媒体の種類を問わず、汎用性の高いインクジェット記録用インクが要望されており、種々の提案がなされている。
On the other hand, in order to realize the color and texture that the user envisions, various recording media with different surface characteristics are used. Plain paper, coated paper, etc. are widely used as recording media, and for coated paper, which is in high demand for high image quality and high grade, various types of textures are used, such as glossy paper with a mirror surface that has excellent glossiness and matte paper with a matte finish.
When inkjet recording is performed using a pigment ink, the gloss can be adjusted by appropriately changing the recording conditions depending on the surface characteristics of the recording medium used, but the range of adjustment is limited, and changing the recording conditions every time the type of recording medium is changed has a negative effect on productivity.
Therefore, there is a demand for inkjet recording inks that are highly versatile and can be used regardless of the type of recording medium, such as matte paper, and various proposals have been made.
例えば、特許文献1には、吐出安定性、画像堅牢性の向上を課題として、顔料を含有する水不溶性架橋ポリマー粒子(A)とポリマーエマルジョン(B)を含有する水系インクであって、該架橋ポリマー粒子(A)を構成する架橋ポリマーが、酸価が200mgKOH/g以上であるカルボン酸モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを有するポリマーをエポキシ化合物で架橋してなるものであり、ポリマーエマルジョン(B)を構成するポリマーが、カルボン酸モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを含有する、水系インクが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a water-based ink that contains water-insoluble crosslinked polymer particles (A) containing a pigment and a polymer emulsion (B) with the aim of improving ejection stability and image fastness, in which the crosslinked polymer constituting the crosslinked polymer particles (A) is a polymer having a constituent unit derived from a carboxylic acid monomer and a constituent unit derived from a hydrophobic monomer, the constituent polymer having an acid value of 200 mg KOH/g or more, crosslinked with an epoxy compound, and the polymer constituting the polymer emulsion (B) contains a constituent unit derived from a carboxylic acid monomer and a constituent unit derived from a hydrophobic monomer.
パンフレット、ポスター、カタログ、名刺等の用紙には、マット紙が多用されている。マット紙は、表面につや消しのコーティング加工をした用紙であり、光沢感が抑えられ、文字や読みやすいというメリットがある。また、マット紙は、質感がサラッとしていて、インクが馴染みやすく、色の再現性が高く、文字と写真を併用するような場合に、写真が不自然に浮かずにバランスよく落ち着いた雰囲気に仕上がるというメリットがある。しかしながら、マット紙でも印刷した画像部分の光沢をできるだけ上げてほしいという要望がある。
特許文献1等の水系インクは、マット紙等にインクジェット記録すると得られる画像の光沢性が不十分であり、上記の要望に対応できていない。
本発明は、マット紙等の記録媒体に対しても光沢性に優れた記録物を得ることができるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録方法を提供することを課題とする。
Matte paper is widely used for brochures, posters, catalogs, business cards, etc. Matte paper is paper with a matte coating on the surface, which has the advantage of reducing the glossiness and making text easier to read. Matte paper also has the advantage of having a smooth texture, ink is easily absorbed, and has high color reproducibility, so when text and photos are used together, the photos do not stand out unnaturally and have a balanced and calm atmosphere. However, there is a demand for the glossiness of the image parts printed on matte paper to be as high as possible.
The water-based inks disclosed in Patent Document 1 and the like do not satisfy the above demands because the gloss of the images obtained by inkjet recording on matte paper or the like is insufficient.
An object of the present invention is to provide a water-based ink for ink-jet printing that can provide recorded matter having excellent gloss even on recording media such as matte paper, and an ink-jet recording method that uses the water-based ink.
本発明者らは、顔料と、ポリアルキレンオキシド鎖を有する架橋ポリマー粒子を含有するポリマーエマルションとを含む水系インクが、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、及びポリマーエマルションを含有する水系インクであって、該ポリマーエマルションが、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有する、インクジェット記録用水系インク。
[2]前記[1]に記載の水系インクを用いて、マット紙に記録するインクジェット記録方法。
The present inventors have found that the above problems can be solved by a water-based ink containing a pigment and a polymer emulsion containing crosslinked polymer particles having polyalkylene oxide chains.
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A water-based ink for ink-jet printing, comprising a pigment and a polymer emulsion, the polymer emulsion containing crosslinked polymer particles crosslinked with a polyalkylene glycol diglycidyl ether.
[2] An inkjet recording method for recording on matte paper using the water-based ink according to [1] above.
本発明によれば、マット紙等の記録媒体に対しても光沢性に優れた記録物を得ることができるインクジェット記録用水系インク、及び該水系インクを用いるインクジェット記録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 can produce records with excellent gloss even on recording media such as matte paper, and an inkjet recording method that uses the water-based ink.
[インクジェット記録用水系インク]
本発明のインクジェット記録用水系インク(以下、「本発明インク」ともいう)は、顔料、及びポリマーエマルションを含有する水系インクであって、該ポリマーエマルションが、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有することを特徴とする。
ここで、「水系」とは、顔料を分散させる媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。また、「記録」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念である。
[Water-based ink for ink-jet printing]
The water-based ink for ink-jet printing of the present invention (hereinafter also referred to as "the ink of the present invention") is a water-based ink containing a pigment and a polymer emulsion, and is characterized in that the polymer emulsion contains crosslinked polymer particles crosslinked with polyalkylene glycol diglycidyl ether.
Here, "water-based" means that water accounts for the largest proportion of the medium in which the pigment is dispersed. Also, "recording" is a concept that includes printing and printing characters and images.
本発明インクによれば、マット紙等の記録媒体にインクジェット記録する際に、光沢性に優れた記録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。
インクジェット記録において記録媒体に水系インクを吐出すると、記録媒体上のインク中の水分が蒸発し、濃縮されたインクは有機溶剤が多量に含まれた疎水的な系になる。
ここで、本発明インクは、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含むポリマーエマルションを含有するため、ポリアルキレンオキシド鎖を有するポリマーが存在する。ポリアルキレンオキシド鎖はポリマーエマルション粒子の最外殻に局在化し、ポリアルキレンオキシド鎖に水が溶媒和するため、その立体反発力により、顔料及びポリマー粒子の凝集を抑制する。
また、ポリアルキレンオキシド鎖は、インク中の水及び有機溶剤の両者に親和性があり、水が蒸発し濃縮したインク中においても、溶媒和による立体反発力が保たれ、顔料及びポリマー粒子の凝集を抑制する。
その結果、マット紙等に記録した際、従来インクでは記録面上での乾燥過程において、顔料粒子やポリマー粒子がすぐに凝集し、速やかに固化してしまうのに対して、本発明インクでは凝集が起こりにくくなった結果、記録面でポリマー粒子の重力による平滑化を受ける時間的余裕が生まれ、マット紙等の記録媒体表面の凹凸を埋める作用が向上し、記録媒体上に均一なポリマー膜が形成され、マット紙等の記録媒体に対しても光沢度が向上すると考えられる。
The ink of the present invention makes it possible to obtain a recorded matter having excellent glossiness when performing inkjet recording on a recording medium such as matte paper. The reason for this is not clear, but is thought to be as follows.
When a water-based ink is ejected onto a recording medium in ink-jet recording, the water in the ink on the recording medium evaporates, and the concentrated ink becomes hydrophobic, containing a large amount of organic solvent.
Here, since the ink of the present invention contains a polymer emulsion containing crosslinked polymer particles crosslinked with polyalkylene glycol diglycidyl ether, a polymer having a polyalkylene oxide chain is present. The polyalkylene oxide chain is localized in the outermost shell of the polymer emulsion particle, and water is solvated in the polyalkylene oxide chain, so that the steric repulsion suppresses aggregation of the pigment and polymer particles.
Furthermore, the polyalkylene oxide chain has an affinity for both the water and the organic solvent in the ink, and even in the ink after the water has evaporated and become concentrated, the steric repulsion caused by solvation is maintained, suppressing aggregation of the pigment and polymer particles.
As a result, when recording on matte paper or the like, with conventional inks, the pigment particles and polymer particles quickly aggregate and solidify during the drying process on the recording surface, whereas with the ink of the present invention, aggregation is less likely to occur, which results in more time for the polymer particles to be smoothed by the gravity of the recording surface, improving the ability to fill in unevenness on the surface of the recording medium such as matte paper, forming a uniform polymer film on the recording medium, and it is believed that this improves the glossiness of recording media such as matte paper.
<顔料>
本発明に用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられ、黒色インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。白色インクにおいては、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
色相は特に限定されず、無彩色インクにおいては、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料、有彩色インクにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
<Pigments>
The pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment.
Examples of inorganic pigments include carbon black and metal oxides, and carbon black is preferred for black inks. Examples of carbon black include furnace black, lamp black, acetylene black, channel black, etc. Examples of white inks include titanium dioxide, zinc oxide, silica, alumina, magnesium oxide, and other metal oxides.
Examples of organic pigments include azo pigments, diazo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and quinophthalone pigments.
The hue is not particularly limited, and in the achromatic ink, achromatic pigments such as white, black, and gray can be used, while in the chromatic ink, chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, red, blue, orange, and green can be used.
The above pigments can be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明インクに用いられる顔料の好適な形態としては、(i)分散剤なしで分散状態を保つことができる顔料、すなわち自己分散型顔料の形態、(ii)顔料を界面活性剤で分散させた顔料粒子の形態、(iii)顔料を含有するポリマー粒子の形態が挙げられる。これらの中では、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、顔料を含有するポリマー粒子の形態が好ましい。
ここで、「顔料を含有するポリマー粒子」(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)とは、ポリマーが顔料を包含した形態の粒子、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の粒子、ポリマーが顔料の一部に吸着している形態の粒子、これらの混合物を意味する。これらの中では、ポリマーが顔料を包含した形態の粒子がより好ましい。
Suitable forms of the pigment used in the ink of the present invention include (i) a pigment that can maintain a dispersed state without a dispersant, i.e., a self-dispersing pigment, (ii) a pigment particle form in which the pigment is dispersed with a surfactant, and (iii) a polymer particle form containing the pigment. Of these, the polymer particle form containing the pigment is preferred from the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter.
Here, "polymer particles containing a pigment" (hereinafter also referred to as "pigment-containing polymer particles") refers to particles in which a polymer encapsulates a pigment, particles consisting of a polymer and a pigment, on the surface of which part of the pigment is exposed, particles in which a polymer is adsorbed to part of the pigment, or mixtures thereof. Of these, particles in which a polymer encapsulates a pigment are more preferred.
〔顔料含有ポリマー粒子〕
顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマー(以下、「ポリマーa」ともいう)は、少なくとも顔料分散能を有するものであれば特に制限はない。
ポリマーaとしては、ビニル単量体の付加重合により得られるビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、顔料の分散安定性、保存安定性等の観点から、ビニル系樹脂が好ましい。ポリマーaは、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
顔料含有ポリマー粒子は、顔料を含有するポリマー粒子を更に架橋剤で架橋してなる、顔料を含有する架橋ポリマー粒子(以下、「顔料含有架橋ポリマー粒子」ともいう)であることがより好ましい。
[Pigment-containing polymer particles]
The polymer constituting the pigment-containing polymer particles (hereinafter, also referred to as "polymer a") is not particularly limited as long as it has at least the ability to disperse the pigment.
Examples of the polymer a include vinyl resins obtained by addition polymerization of vinyl monomers, polyester resins, polyurethane resins, etc. Among these, vinyl resins are preferred from the viewpoints of pigment dispersion stability, storage stability, etc. The polymer a may be appropriately synthesized or may be a commercially available product.
The pigment-containing polymer particles are more preferably crosslinked polymer particles containing a pigment (hereinafter also referred to as "pigment-containing crosslinked polymer particles") obtained by further crosslinking polymer particles containing a pigment with a crosslinking agent.
架橋前のポリマーaは、水溶性ポリマーでも水不溶性ポリマーでもよいが、水不溶性ポリマーがより好ましい。使用するポリマーが水溶性ポリマーであっても、架橋処理すれば該ポリマーは水不溶性ポリマーとなる。
本明細書においてポリマーの「水不溶性」とは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることを意味する。ポリマーがアニオン性ポリマーの場合、その溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
The polymer a before crosslinking may be either a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer, but is preferably a water-insoluble polymer. Even if the polymer used is a water-soluble polymer, the polymer becomes a water-insoluble polymer by subjecting the polymer to a crosslinking treatment.
In this specification, the term "water-insoluble" of a polymer means that when a polymer that has been dried at 105° C. for 2 hours and has reached a constant weight is dissolved in 100 g of water at 25° C., the amount of dissolution is less than 10 g. When the polymer is an anionic polymer, the amount of dissolution is the amount of dissolution when 100% of the anionic groups of the polymer are neutralized with sodium hydroxide.
〔ポリマーa〕
ポリマーaがビニル系樹脂である場合、ポリマーaは、(a-1)イオン性モノマー由来の構成単位を含有することが好ましく、更に(a-2)疎水性モノマー及び/又は(a-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することがより好ましく、(a-1)イオン性モノマー由来の構成単位と(a-2)疎水性モノマー由来の構成単位を含有することが更に好ましい。
[Polymer a]
When the polymer a is a vinyl resin, the polymer a preferably contains (a-1) a structural unit derived from an ionic monomer, more preferably contains (a-2) a structural unit derived from a hydrophobic monomer and/or (a-3) a nonionic monomer, and further preferably contains (a-1) a structural unit derived from an ionic monomer and (a-2) a structural unit derived from a hydrophobic monomer.
〔(a-1)イオン性モノマー〕
(a-1)イオン性モノマーとしては、アニオン性モノマーが好ましく、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー等が挙げられ、カルボン酸モノマーがより好ましい。
カルボン酸モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、及びシトラコン酸から選ばれる1種以上が挙げられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸である。「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
[(a-1) Ionic Monomer]
As the ionic monomer (a-1), an anionic monomer is preferable. Examples of the anionic monomer include a carboxylic acid monomer and a sulfonic acid monomer, and a carboxylic acid monomer is more preferable.
The carboxylic acid monomer may be at least one selected from (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid, and is preferably (meth)acrylic acid. "(Meth)acrylic acid" means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid.
〔(a-2)疎水性モノマー〕
(a-2)疎水性モノマーの「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)疎水性モノマーの具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0020〕~〔0022〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、炭素数1以上18以下、好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、炭素数6以上22以下、好ましくは炭素数6以上18以下の芳香族基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上が好ましく、エチル(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、スチレン、α-メチルスチレン、及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上がより好ましい。
[(a-2) Hydrophobic Monomer]
The term "hydrophobic" in the (a-2) hydrophobic monomer means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25° C. until it is saturated, the amount of the monomer that dissolves is less than 10 g.
Specific examples of the hydrophobic monomer (a-2) include those described in paragraphs [0020] to [0022] of JP-A-2018-83938. Among these, at least one selected from alkyl (meth)acrylates having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and aromatic group-containing monomers having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms, are preferred, and at least one selected from ethyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, styrene, α-methylstyrene, and benzyl (meth)acrylate are more preferred.
〔(a-3)ノニオン性モノマー〕
(a-3)ノニオン性モノマーは、水や水溶性有機溶剤との親和性が高いモノマーであり、例えば水酸基やポリアルキレングリコール鎖を含むモノマーである。
(a-3)成分の具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0018〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が好ましい。
上記(a-1)~(a-3)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。
[(a-3) Nonionic Monomer]
The nonionic monomer (a-3) is a monomer that has a high affinity for water or a water-soluble organic solvent, and is, for example, a monomer that contains a hydroxyl group or a polyalkylene glycol chain.
Specific examples of the component (a-3) include those described in paragraph [0018] of JP-A-2018-83938. Among these, one or more selected from methoxypolyethylene glycol (n = 1 to 30) (meth)acrylate and polypropylene glycol (n = 2 to 30) (meth)acrylate are preferred.
The monomer components contained in each of the above components (a-1) to (a-3) can be used alone or in combination of two or more kinds.
(ビニル系樹脂中における各構成単位の含有量)
ビニル系樹脂中における(a-1)~(a-3)成分由来の構成単位の含有量は、得られる記録物の光沢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5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは45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。
(a-2)成分の含有量は、好ましくは35質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは45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。
(a-3)成分を含有する場合、そ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5質量%以下である。
(a-2)成分に対する(a-1)成分の質量比[(a-1)成分/(a-2)成分]は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下である。
(Content of each structural unit in vinyl resin)
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the content of the structural units derived from the components (a-1) to (a-3) in the vinyl resin is as follows.
The content of the (a-1) component is preferably 5 mass% or more, more preferably 10 mass% or more, even more preferably 15 mass% or more, and is preferably 45 mass% or less, more preferably 40 mass% or less, even more preferably 35 mass% or less.
The content of the (a-2) component is preferably 35% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 45% 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.
When the component (a-3) is contained, the content thereof is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
The mass ratio of the component (a-1) to the component (a-2) [component (a-1)/component (a-2)] is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, and is preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less.
(ポリマーaの製造)
ポリマーaは、上記(a-1)~(a-3)のモノマー成分の混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造できる。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒に制限はないが、水、脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等の極性溶媒が好ましく、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン等がより好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩や水溶性アゾ重合開始剤等が挙げられ、重合連鎖移動剤としてはメルカプタン類等が挙げられる。
重合温度は、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
重合雰囲気は、好ましくは窒素ガスや不活性ガス雰囲気である。
ビニル系樹脂は、後述するように中和剤で中和することが好ましい。
(Production of Polymer a)
The polymer a can be produced by copolymerizing a mixture of the above monomer components (a-1) to (a-3) by a known polymerization method, preferably a solution polymerization method.
The solvent used in the solution polymerization method is not limited, but polar solvents such as water, aliphatic alcohols, ketones, ethers, and esters are preferred, and water, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like are more preferred.
In the polymerization, a polymerization initiator and a polymerization chain transfer agent can be used. Examples of the polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, and water-soluble azo polymerization initiators, and examples of the polymerization chain transfer agent include mercaptans.
The polymerization temperature varies depending on the types of polymerization initiator, monomer, solvent, etc. used, but is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, and is preferably 95° C. or lower, more preferably 90° C. or lower.
The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas or inert gas atmosphere.
The vinyl resin is preferably neutralized with a neutralizing agent as described below.
ポリマーaの重量平均分子量は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、更に好ましくは15,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは60,000以下、更に好ましくは40,000以下である。
ポリマーの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
ポリマーaの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは100mgKOH/g以上、更に好ましくは150mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは350mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは250mgKOH/g以下である。
ポリマーの酸価は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of improving the glossiness of the resulting recorded matter, the weight average molecular weight of polymer a is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, even more preferably 15,000 or more, and is preferably 80,000 or less, more preferably 60,000 or less, even more preferably 40,000 or less.
The weight average molecular weight of the polymer is measured by the method described in the Examples.
From the viewpoint of improving the glossiness of the resulting recorded matter, the acid value of polymer a is preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 100 mgKOH/g or more, even more preferably 150 mgKOH/g or more, and is preferably 350 mgKOH/g or less, more preferably 300 mgKOH/g or less, even more preferably 250 mgKOH/g or less.
The acid value of the polymer is measured by the method described in the Examples.
〔顔料含有ポリマー粒子の製造〕
顔料含有ポリマー粒子は、顔料水分散体として下記の工程1、2、及び必要に応じて更に工程3を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程1:顔料、ポリマーa、有機溶媒、及び水を含む顔料混合物を分散処理して分散処理物を得る工程
工程2:工程1で得られた分散処理物から有機溶媒を除去して顔料含有ポリマー粒子Aの水分散体(以下、「顔料水分散体(i)」ともいう)を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子を架橋させて、顔料含有架橋ポリマー粒子の水分散体(I)(以下、「顔料水分散体(I)」ともいう)を得る工程
本発明に係る顔料含有ポリマー粒子は、工程3で得られる顔料含有架橋ポリマー粒子をも包含する。
[Preparation of pigment-containing polymer particles]
The pigment-containing polymer particles can be efficiently produced as a pigment aqueous dispersion by a method including the following steps 1 and 2, and, if necessary, further step 3.
Step 1: A step of dispersing a pigment mixture containing a pigment, polymer a, an organic solvent, and water to obtain a dispersion. Step 2: A step of removing the organic solvent from the dispersion obtained in step 1 to obtain an aqueous dispersion of pigment-containing polymer particles A (hereinafter also referred to as "pigment aqueous dispersion (i)"). Step 3: A step of adding a crosslinking agent to the pigment aqueous dispersion (i) obtained in step 2 to crosslink the pigment-containing polymer particles to obtain an aqueous dispersion (I) of pigment-containing crosslinked polymer particles (hereinafter also referred to as "pigment aqueous dispersion (I)"). The pigment-containing polymer particles according to the present invention also include the pigment-containing crosslinked polymer particles obtained in step 3.
(工程1)
工程1における顔料混合物は、ポリマーaを有機溶媒に溶解させ、得られた有機溶媒溶液に、顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を加えて混合し、水中油型の分散液を得る方法により得ることが好ましい。
工程1で用いる有機溶媒に制限はないが、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール等が好ましく、顔料への濡れ性、ポリマーaの顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。ポリマーaとしてビニル系樹脂を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
(Step 1)
The pigment mixture in step 1 is preferably obtained by a method in which polymer a is dissolved in an organic solvent, and pigment, water, and, if necessary, a neutralizing agent, a surfactant, and the like are added to the obtained organic solvent solution and mixed to obtain an oil-in-water dispersion.
Although there is no limitation on the organic solvent used in step 1, preferred are ketones, ethers, esters, aliphatic alcohols having from 1 to 3 carbon atoms, and from the viewpoint of improving the wettability to the pigment and the adsorption of polymer a to the pigment, more preferred are ketones having from 4 to 8 carbon atoms, and even more preferred is methyl ethyl ketone. When a vinyl resin is synthesized as polymer a by solution polymerization, the solvent used in the polymerization may be used as it is.
ポリマーaが酸基を有する場合、該酸基の少なくとも一部は、中和剤を用いて中和されていることが好ましい。これにより、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系インクにおける顔料粒子の凝集を抑制し、顔料の分散安定性を向上できると考えられる。
中和する場合は、pHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、各種アミン等の塩基が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウム及びアンモニアである。
また、ポリマーaを予め中和しておいてもよい。
中和剤の使用当量は、分散安定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120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。
ここで中和剤の使用当量は、中和前のポリマーaを「ポリマーa’」とする場合、次式によって求めることができる。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマーa’の酸価(mgKOH/g)×ポリマーa’の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
When the polymer a has acid groups, it is preferable that at least a part of the acid groups is neutralized with a neutralizing agent, which is believed to increase the charge repulsion force exhibited after neutralization, suppress the aggregation of pigment particles in the water-based ink, and improve the dispersion stability of the pigment.
In the case of neutralization, it is preferable to neutralize so that the pH is 7 or more and 11 or less.
Examples of the neutralizing agent include bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and various amines, with sodium hydroxide and ammonia being preferred.
The polymer a may be neutralized in advance.
From the viewpoint of improving dispersion stability, the amount of the neutralizing agent used is preferably 20 mol % or more, more preferably 30 mol % or more, even more preferably 40 mol % or more, and is preferably 120 mol % or less, more preferably 100 mol % or less, even more preferably 80 mol % or less.
Here, the equivalent amount of the neutralizing agent used can be calculated by the following formula, where polymer a before neutralization is "polymer a'".
Equivalent amount of neutralizing agent used (mol %)=[{weight (g) of neutralizing agent added/equivalent amount of neutralizing agent}/[{acid value of polymer a' (mg KOH/g) x weight (g) of polymer a'}/(56 x 1,000)]] x 100
工程1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、さら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。
本分散に用いる剪断応力を与える手段としては、例えば、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、ビーズミル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、顔料水分散体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。
In the dispersion treatment in step 1, the pigment particles can be atomized to a desired particle size only by main dispersion using shear stress. However, from the viewpoint of obtaining a uniform aqueous pigment dispersion, it is preferable to pre-disperse the pigment mixture and then further carry out main dispersion.
As a dispersing machine used for preliminary dispersion, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade or a dispersing blade can be used.
Examples of means for applying shear stress used in the present dispersion include kneaders such as roll mills and kneaders, high-pressure homogenizers such as microfluidizers, and media-type dispersers such as paint shakers and bead mills. Among these, it is preferable to use high-pressure homogenizers and bead mills 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2)
工程2における有機溶媒の除去は、公知の方法で行うことができる。得られた顔料水分散体(i)中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残留していてもよい。
また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した水分散体を、更に遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してなるものを、顔料水分散体(i)として得ることが好ましい。
(Step 2)
The organic solvent can be removed by a known method in step 2. It is preferable that the organic solvent in the obtained pigment water dispersion (i) has been substantially removed, but it may remain as long as the object of the present invention is not impaired.
In addition, for the purpose of removing coarse particles and the like, it is preferable to further centrifuge the aqueous dispersion from which the organic solvent has been removed, and then filter the liquid layer portion through a filter or the like, and obtain the pigment aqueous dispersion (i) that has passed through the filter or the like.
(工程3)
工程3は、任意であるが、工程2で得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaのカルボキシ基の一部を架橋し、顔料含有ポリマー粒子の表層部に架橋構造を形成させて、顔料含有架橋ポリマー粒子の顔料水分散体(I)を得る。これにより、ポリマーaが架橋されてなるポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料の凝集が抑制され、結果として、得られるインクの分散安定性がより向上すると考えられる。
(Step 3)
In step 3, which is optional, a crosslinking agent is added to the pigment water dispersion (i) obtained in step 2 to crosslink a portion of the carboxy groups of the polymer a constituting the pigment-containing polymer particles, forming a crosslinked structure in the surface layer portion of the pigment-containing polymer particles, thereby obtaining a pigment water dispersion (I) of pigment-containing crosslinked polymer particles. This allows the polymer formed by crosslinking the polymer a to be firmly adsorbed or fixed on the pigment surface, suppressing the aggregation of the pigment, and as a result, it is believed that the dispersion stability of the obtained ink is further improved.
架橋剤としては、好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する多官能エポキシ化合物、より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、更に好ましくは炭素数3以上4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。
架橋剤のエポキシ当量(g/eq)は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下である。
架橋剤の好適例としては、1,6-ヘキサンジオ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、ペンタエリスリトールポリ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。
The crosslinking agent is preferably a polyfunctional epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a compound having two or more glycidyl ether groups, and even more preferably a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having 3 to 4 carbon atoms.
The epoxy equivalent (g/eq) of the crosslinking agent is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less.
Suitable examples of the crosslinking agent include one or more selected from polyglycidyl ethers such as 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, and pentaerythritol polyglycidyl ether.
工程3における架橋度は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、ポリマーaのカルボキシ基のモル当量数に対する架橋剤の架橋性官能基のモル当量数の比で、好ましくは8モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは50モル%以下である。
架橋処理の温度は、架橋反応効率の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
ポリマーaの架橋後の酸価は、好ましくは40mgKOH/g以上、より好ましくは60mgKOH/g以上、更に好ましくは80mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは200mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下である。
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the degree of crosslinking in step 3 is preferably 8 mol % or more, more preferably 10 mol % or more, and is preferably 70 mol % or less, more preferably 50 mol % or less, in terms of the ratio of the molar equivalent number of the crosslinkable functional groups of the crosslinking agent to the molar equivalent number of the carboxy groups of polymer a.
From the viewpoint of crosslinking reaction efficiency, the temperature of the crosslinking treatment is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, and is preferably 90° C. or lower, more preferably 85° C. or lower.
The acid value of the polymer a after crosslinking is preferably 40 mgKOH/g or more, more preferably 60 mgKOH/g or more, even more preferably 80 mgKOH/g or more, and is preferably 250 mgKOH/g or less, more preferably 200 mgKOH/g or less, even more preferably 150 mgKOH/g or less.
得られる顔料水分散体(I)の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点から、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45質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。
固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体(I)中の顔料の含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは7質量%以上、より好ましくは10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%以下である。
顔料水分散体(I)中の(架橋)ポリマーの含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは4質量%以上、より好ましくは5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%以下である。
顔料水分散体(I)中の顔料含有(架橋)ポリマー粒子を構成する(架橋)ポリマーと顔料の質量比[(架橋)ポリマー/顔料]は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは0.8以下である。
顔料含有(架橋)ポリマー粒子の平均粒径は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm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。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion, the non-volatile component concentration (solid content concentration) of the resulting pigment water dispersion (I) is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and is preferably 45% by mass or less, more preferably 35% by mass or less.
The solids concentration is measured by the method described in the Examples.
From the viewpoint of dispersion stability, the content of the pigment in the pigment water dispersion (I) is preferably 7% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less.
From the viewpoint of dispersion stability, the content of the (crosslinked) polymer in the pigment water dispersion (I) is preferably 4% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
The mass ratio of the (crosslinked) polymer constituting the pigment-containing (crosslinked) polymer particles in the pigment water dispersion (I) to the pigment [(crosslinked) polymer/pigment] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and is preferably 1.2 or less, more preferably 0.8 or less.
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the average particle size of the pigment-containing (crosslinked) polymer particles is preferably 50 nm or more, more preferably 80 nm or more, and is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less.
The average particle size is measured by the method described in the Examples.
<ポリマーエマルション>
ポリマーエマルションは、水系インク吐出後のインクの乾燥に伴い、記録媒体表面の凹凸の空隙を埋めて平滑性を向上し、光沢性を向上させるために用いられる。
本発明においてポリマーエマルションは、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子を含有する。すなわち、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルで架橋された架橋ポリマー粒子は、ポリマーに由来する構成成分(以下、「ポリマーb」ともいう)とポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルに由来する構成成分からなる。
ポリマーbの具体例としては、ビニル系樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、これらの中では、ビニル系樹脂、ウレタン樹脂が好ましく、ビニル系樹脂がより好ましい。
ビニル系樹脂としては、(b-1)イオン性モノマー由来の構成単位と(b-2)疎水性モノマー由来の構成単位とを含有することが好ましく、更に(b-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することができる。
上記(b-1)~(b-3)成分の具体例、好適例は、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマー(ポリマーa)の欄で説明した(a-1)~(a-3)成分と同じである。
<Polymer emulsion>
The polymer emulsion is used to fill in voids in the unevenness of the surface of the recording medium as the aqueous ink dries after being discharged, thereby improving the smoothness and gloss.
In the present invention, the polymer emulsion contains crosslinked polymer particles crosslinked with polyalkylene glycol diglycidyl ether. That is, the crosslinked polymer particles crosslinked with polyalkylene glycol diglycidyl ether are composed of a component derived from a polymer (hereinafter also referred to as "polymer b") and a component derived from a polyalkylene glycol diglycidyl ether.
Specific examples of the polymer b include vinyl resins, urethane resins, and polyester resins. Among these, vinyl resins and urethane resins are preferred, and vinyl resins are more preferred.
The vinyl resin preferably contains (b-1) a structural unit derived from an ionic monomer and (b-2) a structural unit derived from a hydrophobic monomer, and may further contain (b-3) a structural unit derived from a nonionic monomer.
Specific examples and suitable examples of the components (b-1) to (b-3) are the same as the components (a-1) to (a-3) described in the section on the polymer (polymer a) that constitutes the pigment-containing polymer particles.
また、ビニル系樹脂の製造方法は前記ポリマーaの製造方法と同様である。
ポリマーエマルションを乳化重合で製造する場合、ポリマー粒子表面にはカルボキシ基が存在するためpHが酸性側に傾き、粘度上昇や凝集が起こりやすい。そこで通常は水酸化ナトリウム等の塩基性物質による中和が行われる。中和剤の添加量は、ポリマーエマルジョンのpHが7.5~9.5の範囲、好ましくは7.5~8.5の範囲となるように適宜決定される。
反応温度は、反応の完結と経済性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
The method for producing the vinyl resin is the same as the method for producing the polymer a.
When a polymer emulsion is produced by emulsion polymerization, the pH tends to be acidic due to the presence of carboxyl groups on the surface of the polymer particles, which tends to cause an increase in viscosity and aggregation. Therefore, neutralization is usually performed with a basic substance such as sodium hydroxide. The amount of neutralizing agent added is appropriately determined so that the pH of the polymer emulsion is in the range of 7.5 to 9.5, preferably 7.5 to 8.5.
From the viewpoints of reaction completion and economic efficiency, the reaction temperature is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, and preferably 95° C. or lower, more preferably 90° C. or lower.
ポリマーbであるウレタン樹脂としては、エステル結合を有するポリエステル系ウレタン樹脂、カーボネート結合を有するポリカーボネート系ウレタン樹脂、エーテル結合を有するポリエーテル系ウレタン樹脂等が挙げられるが、ポリエステル系ウレタン樹脂が好ましい。
ポリエステル系ウレタン樹脂とは、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂を意味する。ポリエステル系ウレタン樹脂は、合成したものを使用してもよいし、市販品を用いてもよい。
ポリエステル系ウレタン樹脂の製造方法としては、例えば、ポリエステルポリオールを含むポリオールとポリイソシアネートとを反応させて、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを製造し、次いで、該イソシアネート末端ウレタンプレポリマー中のアニオン性基をアンモニアや有機アミン等の中和剤により中和した後、さらにポリアミン(鎖伸長剤)と必要に応じて反応停止剤を反応させる方法等が挙げられる。
ポリエステル系ウレタン樹脂の市販品例としては、東洋紡株式会社製のバイロンUR-3500、UR-3600等、DSM Coating Resins社製のNeoRez R-9660、R-2170等が挙げられる。
Examples of the urethane resin which is the polymer b include polyester-based urethane resins having an ester bond, polycarbonate-based urethane resins having a carbonate bond, and polyether-based urethane resins having an ether bond, with polyester-based urethane resins being preferred.
The polyester-based urethane resin means a urethane resin obtained by reacting a polyester polyol with a polyisocyanate. The polyester-based urethane resin may be a synthesized product or a commercially available product.
Examples of methods for producing polyester-based urethane resins include a method in which a polyol containing a polyester polyol is reacted with a polyisocyanate to produce an isocyanate-terminated urethane prepolymer, and then the anionic groups in the isocyanate-terminated urethane prepolymer are neutralized with a neutralizing agent such as ammonia or an organic amine, and then the prepolymer is further reacted with a polyamine (chain extender) and, if necessary, a reaction terminator.
Commercially available examples of polyester-based urethane resins include Vylon UR-3500 and UR-3600 manufactured by Toyobo Co., Ltd., and NeoRez R-9660 and R-2170 manufactured by DSM Coating Resins.
ポリマーbの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは35mgKOH/g以上、より更に好ましくは90mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは200mgKOH/g以下である。
ポリマーbがビニル系樹脂である場合の酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは90mgKOH/g以上、更に好ましくは100mgKOH/g以上、より更に好ましくは180mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは250mgKOH/g以下、より好ましくは230mgKOH/g以下、更に好ましくは200mgKOH/g以下である。
ポリマーbがウレタン樹脂である場合の酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
From the viewpoint of improving the glossiness of the resulting recorded matter, the acid value of polymer b is preferably 5 mgKOH/g or more, more preferably 20 mgKOH/g or more, even more preferably 35 mgKOH/g or more, still more preferably 90 mgKOH/g or more, and is preferably 250 mgKOH/g or less, more preferably 200 mgKOH/g or less.
When polymer b is a vinyl resin, the acid value is, from the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 90 mgKOH/g or more, even more preferably 100 mgKOH/g or more, still more preferably 180 mgKOH/g or more, and is preferably 250 mgKOH/g or less, more preferably 230 mgKOH/g or less, even more preferably 200 mgKOH/g or less.
When polymer b is a urethane resin, the acid value is, from the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, preferably 10 mgKOH/g or more, more preferably 20 mgKOH/g or more, even more preferably 30 mgKOH/g or more, and is preferably 100 mgKOH/g or less, more preferably 50 mgKOH/g or less, even more preferably 40 mgKOH/g or less.
架橋剤であるポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルは、ポリマーbにポリアルキレンオキシド鎖を導入できるジグリシジルエーテルであれはよいが、炭素数が好ましくは2以上8以下、より好ましくは2以上4以下のアルキレン基を含むものが好ましい。
また、ポリマーエマルションを親水的にして安定化し、可撓性を付与し、記録媒体上に平滑なポリマー塗膜を形成させる観点から、アルキレンオキシド基の繰り返し単位数nは、好ましくは2以上30以下、より好ましくは4以上20以下、更に好ましくは6以上15以下、より更に好ましくは8以上12以下である。
The polyalkylene glycol diglycidyl ether as the crosslinking agent may be any diglycidyl ether capable of introducing a polyalkylene oxide chain into the polymer b, but it is preferable that the diglycidyl ether contains an alkylene group having preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms.
From the viewpoints of making the polymer emulsion hydrophilic and stabilizing it, imparting flexibility, and forming a smooth polymer coating film on a recording medium, the number of repeating units n of the alkylene oxide group is preferably 2 or more and 30 or less, more preferably 4 or more and 20 or less, even more preferably 6 or more and 15 or less, and still more preferably 8 or more and 12 or less.
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルのエポキシ当量(g/eq)は、上記と同様の観点から、好ましくは200g/eq以上、より好ましくは215g/eq以上、更に好ましくは250g/eq以上、より更に好ましくは270g/eq以上であり、そして、好ましくは600g/eq以下、より好ましくは560g/eq以下、更に好ましくは530g/eq以下、より更に好ましくは500g/eq以下、より更に好ましくは350g/eq以下である。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルの具体例としては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、及びポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等から選ばれる1種以上が好ましく、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましい。
From the same viewpoints as above, the epoxy equivalent (g/eq) of the polyalkylene glycol diglycidyl ether is preferably 200 g/eq or more, more preferably 215 g/eq or more, even more preferably 250 g/eq or more, still more preferably 270 g/eq or more, and is preferably 600 g/eq or less, more preferably 560 g/eq or less, even more preferably 530 g/eq or less, still more preferably 500 g/eq or less, and still more preferably 350 g/eq or less.
Specific examples of polyalkylene glycol diglycidyl ethers include, preferably, one or more selected from polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether, and the like, and more preferably, one or more selected from polyethylene glycol diglycidyl ether and polypropylene glycol diglycidyl ether.
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルの市販品例としては、ナガセケムテックス株式会社製のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:EX-821(n=4、エポキシ当量:185)、EX-830(n=9、エポキシ当量:268)、EX-841(n=14、エポキシ当量:372)、EX-861(n=22、エポキシ当量:551)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:EX-931(n=11、エポキシ当量:471)、共栄社化学株式会社製のポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、商品名:エポライト200E(n=4、エポキシ当量:215)、エポライト400E、n=9、エポキシ当量290)等が挙げられる。 Examples of commercially available polyalkylene glycol diglycidyl ethers include polyethylene glycol diglycidyl ethers manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade names: EX-821 (n=4, epoxy equivalent: 185), EX-830 (n=9, epoxy equivalent: 268), EX-841 (n=14, epoxy equivalent: 372), EX-861 (n=22, epoxy equivalent: 551), polypropylene glycol diglycidyl ether, trade name: EX-931 (n=11, epoxy equivalent: 471), and polyethylene glycol diglycidyl ethers manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade names: Epolite 200E (n=4, epoxy equivalent: 215), Epolite 400E (n=9, epoxy equivalent: 290).
ポリマーエマルションを構成するポリマーに対するポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(架橋剤)の質量比(架橋剤/ポリマー)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上、より更に好ましくは0.5以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.2以下、更に好ましくは1.1以下、より更に好ましくは1以下である。
ポリマーエマルションの架橋処理の温度は、架橋反応効率の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
The mass ratio of the polyalkylene glycol diglycidyl ether (crosslinking agent) to the polymer constituting the polymer emulsion (crosslinking agent/polymer) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, even more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.5 or more, and is preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, even more preferably 1.1 or less, and still more preferably 1 or less.
The temperature for the crosslinking treatment of the polymer emulsion is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, and preferably 90° C. or lower, more preferably 85° C. or lower, from the viewpoint of crosslinking reaction efficiency.
ポリマーエマルションを構成するポリマーの架橋度は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは8モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上、より更に好ましくは30モル%以上、より更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、更に好ましくは80モル%以下、より更に好ましくは60モル%以下である。
架橋度はポリマーの酸価と架橋剤のエポキシ基の当量から計算される見かけの架橋度である。即ち、架橋度は「エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/架橋前のポリマーのカルボキシ基のモル当量数」である。
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the degree of crosslinking of the polymer constituting the polymer emulsion is preferably 8 mol % or more, more preferably 10 mol % or more, even more preferably 15 mol % or more, still more preferably 30 mol % or more, still more preferably 40 mol % or more, and is preferably 90 mol % or less, more preferably 85 mol % or less, still more preferably 80 mol % or less, and still more preferably 60 mol % or less.
The degree of crosslinking is an apparent degree of crosslinking calculated from the acid value of the polymer and the equivalent of the epoxy group of the crosslinking agent, i.e., the degree of crosslinking is "the number of molar equivalents of the epoxy group of the epoxy compound / the number of molar equivalents of the carboxy group of the polymer before crosslinking".
ポリマーエマルションを構成する架橋後の架橋ポリマーの酸価は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは4mgKOH/g以上、より好ましくは8mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは150mgKOH/g以下である。
架橋ポリマーがビニル系樹脂の場合、その酸価は、好ましくは8mgKOH/g以上、より好ましくは15mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上、より更に好ましくは45mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以下、更に好ましくは140mgKOH/g以下、より更に好ましくは120mgKOH/g以下、より更に好ましくは100mgKOH/g以下、より更に好ましくは80mgKOH/g以下である。
架橋ポリマーがウレタン樹脂の場合、その酸価は、好ましくは4mgKOH/g以上、より好ましくは6mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは60mgKOH/g以下、より好ましくは40mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the acid value of the crosslinked polymer after crosslinking that constitutes the polymer emulsion is preferably 4 mgKOH/g or more, more preferably 8 mgKOH/g or more, and is preferably 180 mgKOH/g or less, more preferably 150 mgKOH/g or less.
When the crosslinked polymer is a vinyl resin, its acid value is preferably 8 mgKOH/g or more, more preferably 15 mgKOH/g or more, even more preferably 20 mgKOH/g or more, still more preferably 45 mgKOH/g or more, and preferably 180 mgKOH/g or less, more preferably 160 mgKOH/g or less, even more preferably 140 mgKOH/g or less, still more preferably 120 mgKOH/g or less, still more preferably 100 mgKOH/g or less, still more preferably 80 mgKOH/g or less.
When the crosslinked polymer is a urethane resin, its acid value is preferably 4 mgKOH/g or more, more preferably 6 mgKOH/g or more, and preferably 60 mgKOH/g or less, more preferably 40 mgKOH/g or less, and even more preferably 30 mgKOH/g or less.
ポリマーエマルション中の架橋ポリマー粒子の平均粒径は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは120nm以下である。
なお、架橋ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of improving the gloss of the resulting recorded matter, the average particle size of the crosslinked polymer particles in the polymer emulsion is preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more, even more preferably 70 nm or more, and is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, even more preferably 120 nm or less.
The average particle size of the crosslinked polymer particles is measured by the method described in the Examples.
[本発明インクの製造方法]
本発明インクは、前記方法で得られた顔料含有(架橋)ポリマー粒子を含む水系顔料分散体と、前記ポリマーエマルションと、有機溶媒と、水と、必要に応じて、界面活性剤等の各種添加剤とを混合することにより製造することができる。
上記各成分の混合方法に特に制限はない。
[Method of manufacturing the ink of the present invention]
The ink of the present invention can be produced by mixing the aqueous pigment dispersion containing the pigment-containing (crosslinked) polymer particles obtained by the above-mentioned method, the above-mentioned polymer emulsion, an organic solvent, water, and, as necessary, various additives such as a surfactant.
There is no particular limitation on the method for mixing the above components.
有機溶媒は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、沸点が好ましくは110℃以上、好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下である1種又は2種以上の有機溶媒を含むことが好ましい。
当該有機溶媒の具体例としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキ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、プロピレングリコール、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、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、プロピレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンから選ばれる1種以上が更に好ましい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面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、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、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、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤がより好ましい。
本発明インクの製造方法に用いられるその他の添加剤としては、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等が挙げられる。
From the viewpoint of improving the storage stability and the like of the water-based ink, it is preferable that the organic solvent contains one or more organic solvents having a boiling point of preferably 110° C. or higher, preferably 150° C. or higher, and preferably 240° C. or lower, more preferably 220° C. or lower.
Specific examples of the organic solvent include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds, etc. Among these, one or more selected from polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferred, one or more selected from ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and diethylene glycol diethyl ether are more preferred, and one or more selected from propylene glycol, glycerin, triethylene glycol, and trimethylolpropane are even more preferred.
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, silicone-based surfactants, and fluorine-based surfactants, with nonionic surfactants being more preferred.
Examples of the nonionic surfactant include acetylene glycol surfactants, polyoxyalkylene alkyl ether surfactants, polyhydric alcohol surfactants, fatty acid alkanolamides, and the like, with acetylene glycol surfactants and polyoxyalkylene alkyl ether surfactants being more preferred.
Other additives that can be used in the method for producing the ink of the present invention include a humectant, a wetting agent, a penetrating agent, a viscosity adjusting agent, a defoaming agent, a preservative, an antifungal agent, and an antirust agent.
(本発明インク中の各成分の含有量)
本発明インク中の各成分の含有量は、得られる記録物の光沢性等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)
本発明インク中の顔料の含有量は、水系インクの印刷濃度を向上させる観点から、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、保存安定性を向上させる観点から、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8質量%以下である。
(顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量)
本発明インク中の顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量は、顔料と(架橋)ポリマーとの合計で、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは17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。
(Content of each component in the ink of the present invention)
The content of each component in the ink of the present invention is as follows, from the viewpoint of improving the glossiness and the like of the resulting recorded matter.
(Pigment content)
[0043] From the viewpoint of improving the printing density of the water-based ink, the content of the pigment in the ink of the present invention is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, and from the viewpoint of improving the storage stability, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or less.
(Content of (crosslinked) polymer particles containing pigment)
The content of the pigment-containing (crosslinked) polymer particles in the ink of the present invention, in terms of the total of the pigment and the (crosslinked) polymer, is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, and is preferably 17% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less.
(ポリマーエマルションの含有量)
ポリマーエマルションは、水系インク中に固形分として、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは6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、更に好ましくは9質量%以下である。
本発明インク中の顔料とポリマー(顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーaとポリマーエマルションを構成するポリマーbの合計量)との質量比(顔料/ポリマー)は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、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。
本発明インク中の顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子とポリマーエマルション中の架橋ポリマー粒子(ポリマーエマルションの固形分)の質量比〔顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子/架橋ポリマー粒子〕は、得られる記録物の光沢性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.18以上であり、そして、好ましくは1以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.6以下、より更に好ましくは0.4以下である。
(Polymer Emulsion Content)
The polymer emulsion is present in an amount, in terms of solids content in the water-based ink, of preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, even more preferably 6% by mass or more, and is preferably 12% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 9% by mass or less.
From the viewpoint of improving the gloss of the obtained recorded matter, the mass ratio of the pigment to the polymer (the total amount of polymer a constituting the pigment-containing polymer particles and polymer b constituting the polymer emulsion) in the ink of the present invention (pigment/polymer) 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.
From the viewpoint of improving the gloss of the obtained recorded matter, the mass ratio of the pigment-containing (crosslinked) polymer particles in the ink of the present invention to the crosslinked polymer particles in the polymer emulsion (solid content of the polymer emulsion) [pigment-containing (crosslinked) polymer particles/crosslinked polymer particles] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.18 or more, and is preferably 1 or less, more preferably 0.8 or less, even more preferably 0.6 or less, and still more preferably 0.4 or less.
(有機溶媒の含有量)
本発明インク中の有機溶媒の含有量は、インクの吐出安定性等を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
(水の含有量)
本発明インク中の水の含有量は、吐出安定性等を向上させる観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60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。
(Organic solvent content)
From the viewpoint of improving the ejection stability of the ink, the content of the organic solvent in the ink of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, and is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less.
(Water Content)
From the viewpoint of improving the ejection stability and the like, the water content in the ink of the present invention is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, even more preferably 60% 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.
(本発明インクの物性)
本発明インクの32℃の粘度は、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2mPa・s以上、より好ましくは4mPa・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8mPa・s以下である。
本発明インクのpHは、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7以上であり、より好ましくは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以下であり、より好ましくは10以下である。
(Physical properties of the ink of the present invention)
From the viewpoint of improving the storage stability of the ink, the viscosity of the ink of the present invention at 32°C is preferably 2 mPa·s or more, more preferably 4 mPa·s or more, and is preferably 12 mPa·s or less, more preferably 8 mPa·s or less.
The pH of the ink of the present invention is preferably 7 or more, more preferably 7.5 or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink, etc. Also, from the viewpoints of member resistance and skin irritation, the pH is preferably 11 or less, more preferably 10 or less.
[インクジェット記録方法]
本発明のインクジェット記録方法は、本発明インクを用いて、マット紙に記録することを特徴とする。
本発明インクは、公知のインクジェット記録装置に装填し、記録媒体にインク液滴として吐出させて、光沢性に優れた画像等を記録することができる。
インクジェット記録装置としては、サーマル式及びピエゾ式があるが、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
インクジェット記録時の記録ヘッドの印加電圧は、高速記録の効率性等の観点から、好ましくは10V以上、より好ましくは20V以上であり、そして、好ましくは40V以下、より好ましくは30V以下である。
記録ヘッド内の温度は、インクの粘度を下げる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは25℃以上であり、そして、好ましくは45℃以下、より好ましくは40℃以下である。
本発明インクは、普通紙、コート紙及び樹脂フィルム等の記録用紙に適用しうるが、本発明のインクジェット記録方法においては、コート紙が好ましく、特にマット紙に記録する場合に本発明の効果がより顕著に発現される。
[Inkjet recording method]
The ink-jet recording method of the present invention is characterized in that recording is performed on matte paper using the ink of the present invention.
The ink of the present invention can be loaded into a known ink jet recording device and ejected as ink droplets onto a recording medium to record images and the like having excellent gloss.
Ink jet recording apparatuses include thermal and piezoelectric types, and it is more preferable to use water-based inks for piezoelectric type ink jet printing.
From the viewpoint of high speed recording efficiency, the voltage applied to the recording head during ink jet recording is preferably 10 V or more, more preferably 20 V or more, and is preferably 40 V or less, more preferably 30 V or less.
From the viewpoint of reducing the viscosity of the ink, the temperature inside the recording head is preferably 20° C. or higher, more preferably 25° C. or higher, and is preferably 45° C. or lower, more preferably 40° C. or lower.
The ink of the present invention can be applied to recording paper such as plain paper, coated paper, and resin film, but in the inkjet recording method of the present invention, coated paper is preferred, and the effects of the present invention are more pronounced when recording on matte paper.
以下の製造例、調製例、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。なお、各物性等の測定方法は以下のとおりである。 In the following manufacturing examples, preparation examples, working examples, and comparative examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified. The methods for measuring each physical property are as follows.
(1)ポリマーの重量平均分子量(Mw)の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ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、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製、GPC装置(HLC-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔東ソー株式会社製、PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(アドバンテック株式会社製、DISMIC-13HP、PTFE、0.2μm)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of polymer weight average molecular weight (Mw) The weight average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC apparatus (HLC-8320GPC) manufactured by Tosoh Corporation, columns (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel guardcolumn Super AW-H) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 0.5 mL/min) using a solution in which phosphoric acid and lithium bromide were dissolved in N,N-dimethylformamide to concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively, as an eluent, and using a monodisperse polystyrene kit with known molecular weight (PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500) manufactured by Tosoh Corporation) as a standard substance.
The measurement sample was prepared by mixing 0.1 g of polymer with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirring with a magnetic stirrer at 25° C. for 10 hours, and filtering with a syringe filter (Advantec Co., Ltd., DISMIC-13HP, PTFE, 0.2 μm).
(2)顔料含有ポリマー粒子、架橋ポリマー粒子の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム(大塚電子株式会社製、商品名:ELS-8000)を用いて、動的光散乱法により粒径を測定し、キュムラント法解析により算出した。
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。測定サンプルには、水分散液をスクリュー管(マルエム株式会社製、No.5)に計量し、固形分濃度が2×10-4質量%になるように水を加えてマグネチックスターラーを用いて25℃で1時間撹拌したものを用いた。
(2) Measurement of average particle size of pigment-containing polymer particles and crosslinked polymer particles Using a laser particle analysis system (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., product name: ELS-8000), particle size was measured by dynamic light scattering method, and calculated by cumulant method analysis.
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 sample was prepared by weighing an aqueous dispersion into a screw tube (Maruemu Co., Ltd., No. 5), adding water so that the solids concentration was 2 x 10-4 mass%, and stirring with a magnetic stirrer at 25°C for 1 hour.
(3)ポリマーの酸価の測定
架橋前のポリマー2g又は架橋後のポリマーの水分散液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 the polymer before crosslinking or 2 g of the aqueous dispersion of the polymer 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 inflection points of pH 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)水分散液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。
(4) Measurement of solid content concentration of aqueous dispersion 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, then weighed, and maintained 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.
製造例1(ビニル系ポリマーP1の水分散液の調製)
(1)ポリマーP1の製造
滴下ロートを備えた反応容器内に、表1に記載の「初期仕込みモノマー溶液」に示すモノマー、有機溶媒(メチルエチルケトン(MEK))を入れて混合し、窒素ガス置換を行い、「初期仕込みモノマー溶液」を得た。
一方、表1に記載の「滴下モノマー溶液」に示すモノマー、MEK、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)、重合連鎖移動剤(2-メルカプトエタノール:富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬)を混合して、「滴下モノマー溶液」を得、滴下ロートに入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の「初期仕込みモノマー溶液」を撹拌しながら77℃に維持し、滴下ロート中の「滴下モノマー溶液」を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。
滴下終了後、反応容器内の混合溶液を77℃で0.5時間撹拌した。次いで前記重合開始剤0.6部をMEK27.0部に溶解した重合開始剤溶液を調製し、該混合溶液に加え、77℃で1時間撹拌することで熟成を行った。
前記重合開始剤溶液の調製、添加及び熟成を更に5回行った。次いで、反応容器内の反応溶液を80℃で1時間維持した後、反応容器内の反応溶液をステンレス製バットに移して真空乾燥機でMEKを留去してポリマーP1を得た。
得られたポリマーP1の重量平均分子量は28,700、酸価は200mgKOH/gであった。結果を表1に示す。
Production Example 1 (Preparation of Aqueous Dispersion of Vinyl Polymer P1)
(1) Production of Polymer P1 A monomer shown in the "initial charge monomer solution" in Table 1 and an organic solvent (methyl ethyl ketone (MEK)) were placed in a reaction vessel equipped with a dropping funnel, mixed, and the atmosphere was replaced with nitrogen gas to obtain an "initial charge monomer solution."
On the other hand, the monomer shown in the "monomer solution to be dropped" in Table 1, MEK, a polymerization initiator (2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name: V-65), and a polymerization chain transfer agent (2-mercaptoethanol: manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) were mixed to obtain a "monomer solution to be dropped", which was placed in a dropping funnel and replaced with nitrogen gas.
Under a nitrogen atmosphere, the "initial charge monomer solution" in the reaction vessel was maintained at 77° C. with stirring, and the "dropped monomer solution" in the dropping funnel was gradually dropped into the reaction vessel over a period of 3 hours.
After the dropwise addition was completed, the mixed solution in the reaction vessel was stirred for 0.5 hours at 77° C. Next, a polymerization initiator solution was prepared by dissolving 0.6 parts of the polymerization initiator in 27.0 parts of MEK, and added to the mixed solution, followed by stirring at 77° C. for 1 hour for aging.
The preparation, addition and aging of the polymerization initiator solution were repeated five more times. Next, the reaction solution in the reaction vessel was maintained at 80° C. for 1 hour, and then the reaction solution in the reaction vessel was transferred to a stainless steel tray and MEK was distilled off using a vacuum dryer to obtain a polymer P1.
The weight average molecular weight of the obtained polymer P1 was 28,700 and the acid value was 200 mgKOH/g. The results are shown in Table 1.
(2)ポリマーP1の水分散液の調製
上記(1)で得られたポリマーP1 128.6部をMEK192.9部に溶解させ、ポリマーP1のMEK溶液(固形分濃度:40%)を得た。容積が3Lの反応容器に該ポリマーP1のMEK溶液を投入し、該溶液を撹拌しながら、イオン交換水1091.2部と5N水酸化ナトリウム水溶液48.9部(中和剤の使用当量:45モル%)の混合物を2時間かけて滴下した。
滴下後、反応容器の内容物を3Lナスフラスコに入れ、回転式蒸留装置(東京理化器械株式会社製、商品名:ロータリーエバポレーター N-1000S)を用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度が25%になるまで濃縮し、ポリマーP1の水分散液を得た。
(2) Preparation of aqueous dispersion of polymer P1 128.6 parts of polymer P1 obtained in (1) above was dissolved in 192.9 parts of MEK to obtain an MEK solution of polymer P1 (solid concentration: 40%). The MEK solution of polymer P1 was charged into a 3L reaction vessel, and a mixture of 1091.2 parts of ion-exchanged water and 48.9 parts of 5N aqueous sodium hydroxide solution (neutralizing agent equivalent: 45 mol%) was added dropwise over 2 hours while stirring the solution.
After the dropwise addition, the content of the reaction vessel was placed in a 3 L eggplant flask, and the organic solvent was removed by keeping the temperature at 32° C. for 3 hours at a pressure of 0.09 MPa in a warm bath adjusted to 32° C. at a rotation speed of 50 rpm using a rotary distillation apparatus (manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd., product name: Rotary Evaporator N-1000S). The temperature of the warm bath was further adjusted to 62° C., the pressure was reduced to 0.07 MPa, and the mixture was concentrated until the solid content reached 25%, to obtain an aqueous dispersion of polymer P1.
製造例2(ビニル系ポリマーP2の水分散液の調製)
製造例1(1)において、初期仕込モノマー溶液、滴下モノマー溶液のモノマー組成を表1に示す量とした以外は、製造例1と同様にしてポリマーP2を得た。得られたポリマーP2の重量平均分子量は20,200、酸価は100mgKOH/gであった。
さらに、製造例1(2)において、ポリマーP1の代わりに上記ポリマーP2を用い、5N水酸化ナトリウム水溶液24.5部(中和剤の使用当量:45モル%)とした以外は、製造例1(2)と同様にしてポリマーP2の水分散液を得た。
Production Example 2 (Preparation of Aqueous Dispersion of Vinyl Polymer P2)
Polymer P2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 (1), except that the monomer compositions of the initially charged monomer solution and the dropped monomer solution were changed to the amounts shown in Table 1. The weight average molecular weight of the obtained polymer P2 was 20,200 and the acid value was 100 mgKOH/g.
Further, in Production Example 1(2), the above-mentioned polymer P2 was used instead of polymer P1, and 24.5 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (neutralizing agent equivalent: 45 mol%) was used, and an aqueous dispersion of polymer P2 was obtained in the same manner as in Production Example 1(2).
製造例3(ビニル系ポリマーP3の水分散液の調製)
ガラス製容器に、イオン交換水96.34部、界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、花王株式会社製、乳化重合用乳化剤、商品名:ラテムルE-118B、固形分濃度:26%)18.46部(固形分)、水溶性重合開始剤(過硫酸カリウム:富士フイルム和光純薬社製、試薬)0.32部、重合連鎖移動剤(n-ドデシルメルカプタン、花王株式会社製、商品名:チオカルコール20)10.0部、モノマーとしてメタクリル酸30.0部、アクリル酸2-エチルへキシル40.0部、及びスチレン130.0部を添加し、テフロン(登録商標)製撹拌翼を用いて500rpmで30分間撹拌してプレエマルションを得た。
次いで、攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えたガラス製反応器に、イオン交換水96.3部、前記界面活性剤4.6部(固形分)、前記水溶性重合開始剤5.3部、及び予め作製したプレエマルションの内の15.5部を添加した。
窒素置換した後、250rpmで撹拌しながら湯浴にて80℃まで昇温した。80℃に到達してから、2時間かけて残りのプレエマルション(309.62部)を滴下し乳化重合を行った。得られたエマルションを構成するポリマーの酸価は97mgKOH/gであった。
滴下終了後、80℃で2時間熟成し、室温まで降温後、5N水酸化ナトリウム水溶液36.9部(得られたポリマーエマルションのメタクリル酸全量に対して45モル%に相当する量:中和度45%)を加え、さらにポリマー固形分濃度が25%になるようにイオン交換水を加え、ポリマーP3の水分散液を得た。
Production Example 3 (Preparation of Water Dispersion of Vinyl Polymer P3)
Into a glass vessel, 96.34 parts of ion-exchanged water, 18.46 parts (solids) of a surfactant (sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, manufactured by Kao Corporation, emulsifier for emulsion polymerization, product name: LATEMUL E-118B, solids concentration: 26%), 0.32 parts of a water-soluble polymerization initiator (potassium persulfate: manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent), 10.0 parts of a polymerization chain transfer agent (n-dodecyl mercaptan, manufactured by Kao Corporation, product name: Thiokalcol 20), 30.0 parts of methacrylic acid as monomers, 40.0 parts of 2-ethylhexyl acrylate, and 130.0 parts of styrene were added, and the mixture was stirred at 500 rpm for 30 minutes using a stirring blade made of Teflon (registered trademark) to obtain a pre-emulsion.
Next, 96.3 parts of ion-exchanged water, 4.6 parts (solid content) of the surfactant, 5.3 parts of the water-soluble polymerization initiator, and 15.5 parts of the pre-emulsion prepared in advance were added to a glass reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet tube.
After replacing with nitrogen, the temperature was raised to 80° C. in a water bath while stirring at 250 rpm. After the temperature reached 80° C., the remaining pre-emulsion (309.62 parts) was added dropwise over 2 hours to carry out emulsion polymerization. The acid value of the polymer constituting the obtained emulsion was 97 mgKOH/g.
After the dropwise addition was completed, the mixture was aged at 80° C. for 2 hours and then cooled to room temperature. Then, 36.9 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (amount equivalent to 45 mol % based on the total amount of methacrylic acid in the obtained polymer emulsion: neutralization degree 45%) was added, and ion-exchanged water was further added so that the polymer solids concentration became 25%, thereby obtaining an aqueous dispersion of polymer P3.
調製例1(架橋ポリマーP1のエマルションA1の調製)
製造例1(2)で得られたポリマーP1の水分散液227部(ポリマーP1として50.0部)、架橋剤X1(ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、共栄社化学株式会社製、商品名:エポライト400E、n=9、エポキシ当量:290g/eq)25.8部(架橋率:50モル%)を密栓できる容器にて80℃で2時間撹拌した。5℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過して粗粒を除き、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、顔料を含有しない架橋ポリマーP1(酸価:66mgKOH/g)のエマルションA1を得た。
結果を表2に示す。なお、表2中の組成(部)は固形分(有効分)量である。
Preparation Example 1 (Preparation of Emulsion A1 of Crosslinked Polymer P1)
227 parts of the aqueous dispersion of polymer P1 obtained in Production Example 1 (2) (50.0 parts as polymer P1) and 25.8 parts (crosslinking rate: 50 mol%) of crosslinking agent X1 (polyethylene glycol diglycidyl ether, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Epolite 400E, n = 9, epoxy equivalent: 290 g / eq) were stirred in a sealable container at 80 ° C. for 2 hours. After cooling to 5 ° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter to remove coarse particles, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22%, to obtain an emulsion A1 of crosslinked polymer P1 (acid value: 66 mg KOH / g) that does not contain a pigment.
The results are shown in Table 2. In addition, the composition (parts) in Table 2 is the amount of solids (effective content).
調製例2~11、比較調製例1(架橋ポリマーエマルションA2~A11、AC1の調製)
製造例1(2)で得られたポリマーP1の水分散液の代わりに、製造例2で得られたポリマーP2の水分散液、製造例3で得られたポリマーP3の水分散液、又は市販のウレタン樹脂P4、P5のエマルションをそれぞれ表2に示す量を用い、また架橋剤の種類と量を表2に示す量を用いた以外は、調製例1と同様にして顔料を含有しない架橋ポリマーエマルションA2~A11及びAC1を得た。
なお、架橋されたビニル系ポリマーP2、P3の酸価は、それぞれ40mgKOH/gであった。
また、市販のウレタン樹脂は以下のとおりである。
・ウレタン樹脂P4:ポリエステルウレタン樹脂(東洋紡株式会社製、商品名:バイロンUR-3500、酸価35mgKOH/g(カタログ値)、固形分濃度:40% )
・ウレタン樹脂P5:ポリエステルウレタン樹脂(東洋紡株式会社製、商品名:バイロンUR-3600、酸価20mgKOH/g(カタログ値)、固形分濃度:40%)
Preparation Examples 2 to 11, Comparative Preparation Example 1 (Preparation of Crosslinked Polymer Emulsions A2 to A11, AC1)
Instead of the aqueous dispersion of polymer P1 obtained in Production Example 1(2), the aqueous dispersion of polymer P2 obtained in Production Example 2, the aqueous dispersion of polymer P3 obtained in Production Example 3, or the emulsions of commercially available urethane resins P4 and P5 were used in the amounts shown in Table 2, and the type and amount of the crosslinking agent were used in the amounts shown in Table 2. Except for this, the same procedure as in Preparation Example 1 was repeated to obtain pigment-free crosslinked polymer emulsions A2 to A11 and AC1.
The crosslinked vinyl polymers P2 and P3 each had an acid value of 40 mgKOH/g.
In addition, commercially available urethane resins are as follows:
Urethane resin P4: polyester urethane resin (manufactured by Toyobo Co., Ltd., product name: Vylon UR-3500, acid value 35 mg KOH/g (catalog value), solid content concentration: 40%)
Urethane resin P5: polyester urethane resin (manufactured by Toyobo Co., Ltd., product name: Vylon UR-3600, acid value 20 mg KOH/g (catalog value), solid content concentration: 40%)
表2に記載の架橋剤X2~X6の詳細は下記のとおりである。
・X2:ポリエチレングリコールジ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-841、n=14、エポキシ当量:372g/eq)
・X3:ポリプロピレングリコールジ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-931、n=11、エポキシ当量:471g/eq)
・X4:ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(共栄社化学株式会社製、商品名:エポライト200E、n=4、エポキシ当量:215g/eq)
・X5:ポリエチレングリコールジ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-861、n=22、エポキシ当量:551g/eq)
・X6:1,6-ヘキサンジオールジ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EX212、エポキシ当量:151g/eq)
Details of the crosslinking agents X2 to X6 listed in Table 2 are as follows.
X2: polyethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, product name: Denacol EX-841, n = 14, epoxy equivalent: 372 g/eq)
X3: Polypropylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, product name: Denacol EX-931, n = 11, epoxy equivalent: 471 g / eq)
X4: polyethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Epolite 200E, n = 4, epoxy equivalent: 215 g / eq)
X5: polyethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, product name: Denacol EX-861, n = 22, epoxy equivalent: 551 g/eq)
X6: 1,6-hexanediol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, product name: Denacol EX212, epoxy equivalent: 151 g/eq)
調製例20(顔料水分散体の調製)
製造例1(1)で得られたポリマーP1 128.6部を、MEK308部と混合し、ポリマーP1のMEK溶液を得た。
容積が3Lの受器を有する高速分散機(プライミクス株式会社製、商品名:T.K.ロボミックス、撹拌部:ホモディスパー2.5型(羽直径40mm))に該ポリマーP1のMEK溶液を投入し、1,400rpmの条件で撹拌しながら、イオン交換水893.8部、5N水酸化ナトリウム水溶液56.6部(中和度:52モル%)を加え、0℃の水浴で冷却しながら、1,400rpmで15分間撹拌した。
次いで、顔料としてカーボンブラック(Cabot Corporation製、商品名:MONARCH717)300部を加え、20℃、7,000rpmで3時間撹拌した。更にイオン交換水399.6部を添加して、得られた顔料混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名:M-110EH-30XP)を用いて150MPaの圧力で20パス分散処理し、分散処理物を得た。
得られた分散処理物2,000部を4Lナスフラスコに入れ、イオン交換水800部を加え、回転式蒸留装置(東京理化器械株式会社製、商品名:ロータリーエバポレーター N-1000S)を用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度25%になるまで濃縮した。
得られた濃縮物を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7000rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター(Sartorius社製、商品名:Minisart)で濾過し、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(i)を得た。
得られた水分散体100部(顔料17.2%、ポリマーP1 7.4%含有)にイオン交換水13.7部を添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.22部、架橋度が40モル%になるように架橋剤(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EX321L、エポキシ当量:129g/eq)0.27部を添加し、80℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%(顔料15.4%、架橋ポリマー6.6%)になるようにイオン交換水を加えて、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(I)を得た。該顔料水分散体(I)中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は94.7nm、該粒子を構成する架橋ポリマーの酸価は120mgKOH/gであった。
Preparation Example 20 (Preparation of Pigment Water Dispersion)
128.6 parts of the polymer P1 obtained in Production Example 1(1) was mixed with 308 parts of MEK to obtain a MEK solution of the polymer P1.
The MEK solution of polymer P1 was charged into a high-speed disperser (manufactured by Primix Corporation, product name: T.K. Robomix, stirring part: Homo Disper 2.5 type (blade diameter 40 mm)) having a receiver with a volume of 3 L, and while stirring at 1,400 rpm, 893.8 parts of ion-exchanged water and 56.6 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (neutralization degree: 52 mol%) were added, and while cooling in a water bath at 0°C, stirring was continued for 15 minutes at 1,400 rpm.
Next, 300 parts of carbon black (manufactured by Cabot Corporation, product name: MONARCH717) was added as a pigment, and the mixture was stirred at 20° C. and 7,000 rpm for 3 hours. Further, 399.6 parts of ion-exchanged water was added, and the resulting pigment mixture was subjected to a dispersion treatment using a Microfluidizer (manufactured by Microfluidics, product name: M-110EH-30XP) for 20 passes at a pressure of 150 MPa to obtain a dispersion treatment product.
2,000 parts of the obtained dispersion was placed in a 4 L eggplant flask, 800 parts of ion-exchanged water was added, and the organic solvent was removed by holding for 3 hours at a pressure of 0.09 MPa in a warm bath adjusted to 32° C. at a rotation speed of 50 rpm using a rotary distillation apparatus (manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd., product name: Rotary Evaporator N-1000S). The warm bath was then adjusted to 62° C., the pressure was reduced to 0.07 MPa, and the mixture was concentrated until the solid content reached 25%.
The obtained concentrate was placed in a 500 mL angle rotor and centrifuged at 7,000 rpm for 20 minutes using a high-speed refrigerated centrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., product name: himac CR22G, set temperature 20° C.), and the liquid layer was then filtered through a 5 μm membrane filter (manufactured by Sartorius, product name: Minisart) to obtain an aqueous dispersion (i) of pigment-containing polymer particles.
13.7 parts of ion-exchanged water was added to 100 parts of the obtained aqueous dispersion (containing 17.2% pigment and 7.4% polymer P1), and 0.22 parts of Proxel LVS (manufactured by Arch Chemicals Japan Co., Ltd.: antifungal agent, active content 20%) and 0.27 parts of a crosslinking agent (trimethylolpropane polyglycidyl ether, manufactured by Nagase Chemtex Corporation, trade name: Denacol EX321L, epoxy equivalent: 129 g/eq) were added so that the degree of crosslinking was 40 mol%, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours. After cooling to 25 ° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22% (15.4% pigment, 6.6% crosslinked polymer), to obtain an aqueous dispersion (I) of pigment-containing polymer particles. The average particle size of the pigment-containing polymer particles in the aqueous pigment dispersion (I) was 94.7 nm, and the acid value of the crosslinked polymer constituting the particles was 120 mg KOH / g.
実施例1(水系インク1の調製)
調製例20で得られた顔料水分散体26.3部(顔料4.5部、ポリマーP1 1.9部)、顔料を含有しない架橋ポリマー水分散液(A1)34.5部(ポリマーP1 5.0部、架橋剤2.6部)、プロピレングリコール12.0部、非イオン界面活性剤(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのプロピレングリコール50%溶液、日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104PG50)0.6部、非イオン界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製、商品名:エマルゲン120)0.6部を混合し、イオン交換水を加えて合計100部とした。
得られた混合液を1.2μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過し、粗大粒子を除去することにより水系インク1(インク中の顔料:4.5%、インク中の顔料を含有しない架橋ポリマー:7.6%)を得た。
結果を表3に示す。なお、表3中の組成の数値は、固形分(有効分)量である。
Example 1 (Preparation of Water-Based Ink 1)
26.3 parts of the pigment aqueous dispersion obtained in Preparation Example 20 (4.5 parts of pigment, 1.9 parts of polymer P1), 34.5 parts of a pigment-free crosslinked polymer aqueous dispersion (A1) (5.0 parts of polymer P1, 2.6 parts of crosslinking agent), 12.0 parts of propylene glycol, 0.6 parts of a nonionic surfactant (a 50% solution of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol in propylene glycol, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., product name: Surfynol 104PG50), and 0.6 parts of a nonionic surfactant (polyoxyethylene lauryl ether, manufactured by Kao Corporation, product name: Emulgen 120) were mixed, and ion-exchanged water was added to make up a total of 100 parts.
The resulting mixture was filtered using a 25 mL needleless syringe equipped with a 1.2 μm filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by FUJIFILM Corporation) to remove coarse particles, thereby obtaining water-based ink 1 (pigment in ink: 4.5%, crosslinked polymer not containing pigment in ink: 7.6%).
The results are shown in Table 3. The numerical values of the compositions in Table 3 are the solid content (effective content).
実施例2~11及び比較例1(水系インク2~11及び21の調製)
調製例2~11及び比較調製例1で得られた顔料を含有しない架橋ポリマーエマルションの種類と量を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして水系インク2~11及び21を調製した。
Examples 2 to 11 and Comparative Example 1 (Preparation of Water-Based Inks 2 to 11 and 21)
Water-based inks 2 to 11 and 21 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the pigment-free crosslinked polymer emulsion obtained in Preparation Examples 2 to 11 and Comparative Preparation Example 1 were changed as shown in Table 3.
<評価方法>
実施例1~11及び比較例1で得られた水系インクのマット紙光沢度を以下の方法により評価した。結果を表3に示す。
<Evaluation method>
The matte paper gloss of the water-based inks obtained in Examples 1 to 11 and Comparative Example 1 was evaluated by the following method. The results are shown in Table 3.
(印刷方法)
ピエゾ方式プリンター(京セラ株式会社製、商品名:KJ4B-1200)を用いて、マット紙(UPM社製、商品名:UPM Finesse Matt、坪量:115g/m2、60°光沢度:5.6、吸水量:4.4g/m2)にベタ印字した。
プリンターの記録条件は、記録ヘッド電圧26V、記録ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧-4.0kPaにそれぞれ設定した。その後、印刷物を25℃で24時間放置し、最終印刷物を得た。
(Printing method)
A solid print was made on matte paper (UPM Finesse Matt, basis weight: 115 g/m 2 , 60° gloss: 5.6, water absorption: 4.4 g/m 2 ) using a piezoelectric printer (Kyocera Corporation, product name: KJ4B-1200).
The recording conditions of the printer were set as follows: recording head voltage 26 V, recording head temperature 32° C., resolution 600 dpi, number of pre-ejection flushings 200, and negative pressure −4.0 kPa. The printed matter was then left to stand at 25° C. for 24 hours to obtain a final printed matter.
(マット紙光沢度の測定)
最終印刷物を、光沢計(日本電色工業株式会社製、商品名:HANDY GLOSSMETER PG-1)で60°光沢度の測定を5回行い、その平均値を光沢度とした。
〔評価基準〕
5:60°光沢度が30以上である。
4:60°光沢度が27以上かつ30未満である。
3:60°光沢度が24以上かつ27未満である。
2:60°光沢度が21以上かつ24未満である。
1:60°光沢度が21未満である。
光沢度の評価結果が3以上であれば、実用上満足できる。
(Measurement of gloss of matte paper)
The 60° gloss of the final print was measured five times using a gloss meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., trade name: HANDY GLOSSMETER PG-1), and the average value was recorded as the gloss.
[Evaluation Criteria]
5: 60° glossiness is 30 or more.
4: The 60° gloss level is 27 or more and less than 30.
3: The 60° gloss level is 24 or more and less than 27.
2: The 60° gloss level is 21 or more and less than 24.
1: 60° gloss level is less than 21.
A gloss evaluation result of 3 or more is satisfactory for practical use.
表3から、実施例1~11の水系インクは比較例1の水系インクに比べて、マット紙光沢度が優れていることが分かる。 From Table 3, it can be seen that the water-based inks of Examples 1 to 11 have superior matte paper gloss compared to the water-based ink of Comparative Example 1.
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