JP7726421B1 - 水性インクジェットインキ及び印刷物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顔料、バインダー樹脂、アセチレンジオール系界面活性剤(A)、及び、グリコールモノエーテル類(B1)を含有する水性インクジェットインキであって、前記アセチレンジオール系界面活性剤(A)が、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)を2~600ppmと、HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)とを含み、前記アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量に対する、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量の質量比が、0.5~50である、水性インクジェットインキ。
【選択図】なし
Description
前記アセチレンジオール系界面活性剤(A)が、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)と、HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)とを含み、
前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量が、前記水性インクジェットインキの全質量に対して2~600ppmであり、
前記水溶性有機溶剤(B)が、グリコールモノエーテル類(B1)を含み、
前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量に対する、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量の比(質量基準)が、0.5~50である、水性インクジェットインキに関する。
本発明の他の実施形態は、上記実施形態の水性インクジェットインキを、印刷基材に印刷してなる印刷物に関する。
一般に、水性インクジェットインキの主溶媒である水は、表面張力が高く、印刷基材に対して濡れ広がりにくい特性を有している。また、印刷基材に着弾した水性インクジェットインキの液滴が、表面張力が高く、かつ、未乾燥の状態で、隣接する未乾燥の液滴と接触すると、それぞれの液滴に対して、表面積を小さくする方向に力が働くため、当該液滴同士が引き合い、ビーディングが発生する。ビーディングが発生すると、濃度のムラ、混色滲み等が起こり、印刷物の品質が著しく低下する。
上述した通り、無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)は、「低分子量かつ配向速度が大きい界面活性剤」に相当するものであり、印刷条件等によらずビーディングを抑制するために必要な材料である。
いくつかの実施形態において、無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)は、インキの全質量に対して2~600ppm含まれる。いくつかの実施形態において、上記無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)の含有量は、好ましくは2~400ppmであってよく、好ましくは3~400ppmであり、より好ましくは5~200ppmである。無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)を上記の範囲で使用し、更に後述する界面活性剤やグリコールモノエーテル類(B1)と併用することで、ビーディングの更なる抑制、待機吐出性及び耐ピンホール性の良化が可能となる。また、無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)は、そもそもの配合量が少ないこともあり、印刷物におけるマイグレーションの発生も容易に抑制できる。更に、一実施形態において、上記無変性アセチレングリコール系界面活性剤(A1)の含有量を、6~45ppmにした場合、ビーディング抑制性、耐ピンホール性、及び耐マイグレーション性の両立が一層容易となる。
本実施形態のインキでは、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)とともに、アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)を使用する。上述した通り、アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)は、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)を乳化及び相溶化させるとともに、自身も界面活性能を発現する。このことにより、ビーディングがなく、耐ピンホール性にも優れた印刷物を製造することができ、更には待機吐出性にも優れたインキを得ることができる。この観点から、アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)のHLB値は6~12であり、好ましくは7~11.5であり、更に好ましくは7~11である。
式(1):
HLB値=20×(親水性部分の分子量の総和)÷(材料の分子量)
式(2):
HLB値=0.89×A+1.11
一般式(3):
本実施形態のインキは、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)及びアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)以外のアセチレンジオール系界面活性剤(本明細書では、単に「その他アセチレンジオール系界面活性剤」とも記載する)を含むことができる。その他アセチレンジオール系界面活性剤の例として、HLB値が6未満であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤、HLB値が12超であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤等が挙げられる。また市販品の例として、エボニック社製のサーフィノール420、サーフィノール465、サーフィノール485;日信化学工業社製のオルフィンE1010;川研ファインケミカル社製のアセチレノールE13T、アセチレノールE100、アセチレノールE200等が挙げられる。これらの中でも、水、アセチレンジオール系界面活性剤(A)、グリコールモノエーテル類(B1)といった、本実施形態のインキに必須となる材料の相溶性を向上させることができ、ビーディング抑制、待機吐出性の更なる向上が実現できる観点、及び、ゆっくりかつ緩やかに界面に配向することで耐ピンホール性が向上できる観点から、HLB値が14以上であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤が好適に使用できる。
本実施形態のインキは、水溶性有機溶剤(B)を含む。また当該水溶性有機溶剤(B)として、少なくともグリコールモノエーテル類(B1)を使用する。上述した通り、グリコールモノエーテル類(B1)は、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)を乳化及び相溶化させることができるため、本実施形態のインキによれば待機吐出性が向上する。また、印刷基材上において水性インクジェットインキの表面張力の低下に寄与し、ビーディングの抑制が容易となる。
上記グリコールモノエーテル類(B1)の具体例として、下記一般式(4)で表される化合物が挙げられる。
一般式(4):
R3-O-(AO)u-H
なお、上記「(n/iso)」とは、ノルマル体及び/またはイソ体を表し、「(n/iso/tert)」とは、ノルマル体、イソ体、及び、ターシャリー体からなる群から選択される1種以上を表す。
本実施形態のインキは、水溶性有機溶剤(B)として、グリコールモノエーテル類(B1)以外の水溶性有機溶剤(本明細書では「その他水溶性有機溶剤」とも記載する)が含まれていてもよい。
1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、イソプレングリコール(3-メチル-1,3-ブタンジオール)、1,2-ヘキサンジオール、ヘキシレングリコール(2-メチル-2,4-ペンタンジオール)等の炭素数2~6のアルカンジオール類;
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;
3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール等のメトキシブタノール類;
2-ピロリドン、N-メチルピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド等の含窒素溶剤;
γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン等のラクトン系溶剤;等が使用できる。上記列挙した化合物は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
炭素数2~6のアルカンジオール類のなかでも、上述した効果が特段に発現し、ビーディング及び待機吐出性が向上する観点から、1-ヒドロキシエチル基(CH3-CH(OH)-)を有している、炭素数2~6のアルカンジオール類を特に好ましく使用できる。1-ヒドロキシエチル基を有している、炭素数2~6のアルカンジオール類として、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2,4-ペンタンジオール、ヘキシレングリコール(2-メチル-2,4-ペンタンジオール)が挙げられる。これらの化合物の中でも、アセチレンジオール系界面活性剤(A)、及び、グリコールモノエーテル類(B1)との相溶性に優れ、ビーディング抑制性が高い観点から、1,2-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、及び、ヘキシレングリコールからなる群から選択される1種以上の化合物が好適に使用できる。いくつかの実施形態において、1,3-ブタンジオール、及び/または、ヘキシレングリコールを使用することが特に好適である。
上述した通り、本実施形態では、アセチレンジオール系界面活性剤(A)に加え、アセチレンジオール系界面活性剤以外のノニオン性界面活性剤(C)を併用することができる。ノニオン性界面活性剤(C)を使用することで、アセチレンジオール系界面活性剤(A)との間に相互作用が働き、上記ノニオン性界面活性剤(C)及びアセチレンジオール系界面活性剤(A)が、ひとまとまりの界面活性剤のように振る舞うと考えられる。その結果、待機吐出性の更なる向上、ならびに、印刷物におけるピンホール及びマイグレーションの防止が可能となる。また、ノニオン性界面活性剤(C)は、アセチレンジオール系界面活性剤(A)と比較して気液界面に徐々に配向するため、印刷基材上でのインキの液滴の濡れ広がりを促進することができ、また、均一に上記インキの液滴を濡れ広げることが可能となるため、ビーディングがない印刷物を得ることが容易となる。
なお、上記「ノニオン性界面活性剤(C)のHLB値(の加重平均値)」という記載は、インキ中に含まれるノニオン性界面活性剤(C)が1種の場合は、当該ノニオン性界面活性剤(C)のHLB値を使用することを表す。また、上記インキ中に含まれるノニオン性界面活性剤(C)が2種以上である場合は、上述した方法によって算出される、ノニオン性界面活性剤(C)のHLB値の加重平均値を使用することを表す。
更に、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量とアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量との総量に対する、上記ノニオン性界面活性剤(C)の含有量の質量比は、0.3~2.0であることが好ましく、より好ましくは0.5~1.5である。上記質量比は、より具体的には、「ノニオン性界面活性剤(C)の含有量/{無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量+アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量}」で表される値である。
ノニオン性界面活性剤(C)の含有量、及び、上記含有量の質量比が上記範囲にあることで、界面活性剤同士がひとまとまりの界面活性剤として機能しやすくなるため、待機吐出性が良好となるうえ、ピンホール及びマイグレーションが発生しない印刷物が得られやすくなる。
一般式(5):
一般式(6):
一般式(7):
R7-O-(EO)v-H
エマルゲン 104P、105、106,108、109P、120、123P、150、210、220、306P、320P、350等のエマルゲンシリーズ(花王社製)、
ブラウノン EL-1502.2、1505、1507、1509、1515、1521、1530、1540P、CH-302L、305、310L、315L、320L、325L、330L,340、SR-702L、705、707、711、715、720、730、750F、BE-5、10、20、30、BN-3等のブラウノンシリーズ(青木油脂工業社製)、
ノニオン K-204、220、230、2100W、P-208、210、213、E-202、205、212,215,230、S-202、207、215、220、EH-204、208、ID-203、206、209等のノニオンシリーズ(日油社製)、
Lutensol XL40、50、60、70、80、90、XP30、40、50、60、70、80、90、100等のLutensolシリーズ(BASF社製)、
ニューコール2302、2303、2305、2308、2310、2320、2360等のニューコールシリーズ(日本乳化剤社製)、
エマルミン LS-80、LS-90、NL-70、NL-80、NL-90、NL-100、NL-110、サンノニックSS-30、SS-50、SS-70、SS-90、SS-120(三洋化成工業社製)、
アデカトールLA-675B、LA-775、LA-875、LA-975、LA-1275、SO-80,SO-105、SO-120、SO-135、SO-145、SO-160(ADEKA社製)等が挙げられる。
また、上述した市販品以外にも、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールモノヘキシルエーテル等も使用可能である。上記列挙した製品は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。更に、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤は、従来既知の合成方法により合成したものを用いてもよい。
更に本実施形態の水性インクジェットインキには、上述した界面活性剤以外の界面活性剤が含まれてもよく、例えば、イオン性(アニオン性またはカチオン性)界面活性剤、両性界面活性剤等が使用できる。
本実施形態のインキでは、印刷物の耐擦過性、及び、耐マイグレーション性を特段に向上させることができる点から、バインダー樹脂を使用してもよい。
いくつかの実施形態において、インキを構成するために、バインダー樹脂として水溶性樹脂及び/またはハイドロゾルを使用することが好ましい。これらの樹脂は、乳化剤を使用せずとも水性媒体(少なくとも水を含む液体からなる媒体)と親和し、また、上記樹脂の少なくとも一部が、上記水性媒体に対して膨潤及び/または溶解する。そのため、インクジェットヘッドのノズル近傍において、上記樹脂の析出等による目詰まりが起きにくく、待機吐出性に優れるインキを容易に提供できる。またこれらの樹脂は、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の相溶化剤として機能し得るため、印刷物におけるピンホールの発生も抑制できる。
式(8):
(酸価)={(va×na×Wa)÷(100×Ma)}×56.11×1000
一方、一般に、ハイドロゾルやエマルジョンといった樹脂微粒子は、水溶性樹脂と比較して高分子量である。また、同量の樹脂を配合した場合、樹脂微粒子は、水溶性樹脂の場合と比べて、インキの粘度を低くすることができる。したがって、樹脂微粒子を使用することで、より多量の樹脂をインキ中に含有することができ、印刷物の耐擦過性、耐ブロッキング性、及び、耐マイグレーション性を高めることが容易となる。
本実施形態のインキは、顔料を含む。当該顔料として、無機顔料及び/または有機顔料が任意に使用できる。また、これらの顔料は1種類を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。顔料の含有量はインキの全質量に対して0.1~20質量%であることが好ましく、より好ましくは1~10質量%、更に好ましくは2~7質量%である。
インキの保存安定性及び待機吐出性を長期間維持するため、上記顔料は、インキ中に分散して使用されることが好ましい。顔料をインキ中で安定的に分散保持する方法として、(1)顔料表面の少なくとも一部を顔料分散樹脂によって被覆する方法、(2)水溶性及び/または水分散性の界面活性剤を顔料表面に吸着させる方法、(3)顔料表面に親水性官能基を化学的及び/または物理的に導入し、顔料分散樹脂や界面活性剤なしでインキ中に分散する方法(自己分散顔料)等を挙げることができる。
本実施形態のインキは、上述の成分に加えて、更に水を含む。本実施形態のインキに含まれる水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。上記インキに含まれる水の含有量は、水溶性有機溶剤(B)等の水以外の液体媒体の含有量を考慮して調整されることが好ましい。
また、本発明のインキは、上記の成分の他に、必要に応じて所望の物性値を付与するために、pH調整剤、紫外線吸収剤、防腐剤等の添加剤を適宜使用することができる。これらの添加剤の添加量は、インキの全質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下であることが好適である。
本発明の一実施形態は、上述した成分を含む本実施形態のインキを製造する方法に関する。本実施形態のインキの製造方法の例として、下記の方法が挙げられる。下記の方法では、顔料分散液を調製し、次いで界面活性剤及び水等の溶剤を加えて混合することを含む。ただし、本実施形態のインキの製造方法は、下記の方法に限定されるものではない。
その後、当該顔料分散液に、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)、アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)、バインダー樹脂、グリコールモノエーテル類(B1)、水、ならびに、必要に応じて、ノニオン性界面活性剤(C)、及び、その他成分等を加え、よく混合攪拌する。そして、得られた混合物を濾過し、粗大粒子を除去することで、所望とするインキを得ることができる。
本実施形態のインキは、単色で使用してもよいが、用途に合わせて複数の色を組み合わせたインキセットとして使用することもできる。組み合わせは特に限定されないが、シアン、イエロー、マゼンタの3色を使用することでフルカラーの画像を得ることができる。また、ブラックインキを追加することで黒色感を向上させ、文字等の視認性を上げることができる。更にオレンジ、グリーン等の色を追加することで色再現性を向上させることも可能である。白色以外の印刷基材へ印刷を行う際にはホワイトインキを併用することで鮮明な画像を得ることができる。また、本実施形態のインキの構成成分から顔料を除外した、実質的に着色剤成分を含まないインキ(クリアインキ)を構成色として含むインキセットであってもよい。
本実施形態の水性インクジェットインキは、凝集剤を含む前処理液と組み合わせ、インキ-前処理液セットの形態で使用することもできる。凝集剤を含む前処理液を印刷基材上に付与することで、インキ中に含まれる固体成分を意図的に凝集させる層(インキ凝集層)を形成することができる。そして、前記インキ凝集層上に本実施形態のインキを着弾させることで、インキ液滴間の滲みや濃度のムラを防止し、印刷物の印刷画質を著しく向上させることができる。更に、前処理液に使用する材料によっては、印刷物の密着性、耐ブロッキング性もまた向上できる。
本発明の一実施形態は、本実施形態の水性インクジェットインキを印刷基材に印刷してなる印刷物に関する。印刷物は、印刷基材と、上記印刷基材上に本実施形態の水性インクジェットインキを用いた印刷によって形成された印刷層(インキ層)とを有する。
<印刷基材>
上記の通り、本実施形態のインキは、フィルム等の非吸収性基材に対する印刷に特に好適に用いることができる。印刷基材として上記非吸収性基材を使用する場合、具体的には、ポリエチレン、二軸延伸ポリプロピレン(OPP)、無軸延伸ポリプロピレン(CPP)などのポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂;ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂などのポリスチレン系樹脂;ナイロンなどのポリアミド系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの含塩素系樹脂;セロハン;もしくは、これらの複合材料からなるフィルム状またはシート状の基材が利用できる。これらの印刷基材は、コロナ処理やプラズマ処理などの表面処理が施されていてもよい。また、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、及び、オレフィン系樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂を含むプレコーティング用組成物(ただし、上述した前処理液とは異なる)によってプレコーティング処理が施されていてもよい。
本実施形態のインキは、インクジェットヘッドのノズルから吐出させ、基材上に当該インキの液滴を付着させる印刷方法で用いられる。また、このような印刷方法によって製造される、画像及び/または文字が印刷された印刷基材を、本明細書では「印刷物」と称する。すなわち、本実施形態のインキは、印刷物の製造に使用することができる。
本実施形態の印刷物は、必要に応じて、印刷物の表面にポストコーティング処理が施されていてもよい。ポストコーティング処理の具体例として、ポストコーティング用組成物の塗工または印刷や、ドライラミネート法、無溶剤ラミネート法、押出しラミネート法などによるラミネート加工等が挙げられる。これらの方法のいずれかを選択してもよいし、複数を組み合わせてもよい。
<1>顔料、バインダー樹脂、アセチレンジオール系界面活性剤(A)、及び、水溶性有機溶剤(B)を含有する水性インクジェットインキであって、
前記アセチレンジオール系界面活性剤(A)が、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)と、HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)とを含み、
前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量が、前記水性インクジェットインキの全質量に対して2~600ppmであり、
前記水溶性有機溶剤(B)が、グリコールモノエーテル類(B1)を含み、
前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量に対する、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量の比(質量基準)が、0.5~50である、水性インクジェットインキ。
<2>前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量と、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量との総和が、前記水性インクジェットインキの全質量に対して2~20質量%である、上記<1>に記載の水性インクジェットインキ。
<3>更に、アセチレンジオール系界面活性剤以外のノニオン性界面活性剤(C)を含む、上記<1>または<2>に記載の水性インクジェットインキ。
<4>前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量が、前記水性インクジェットインキ全量に対して2~400ppmである、上記<1>~<3>のいずれか1つに記載の水性インクジェットインキ。
<5>前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量に対する、前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量の比(質量基準)が10~5000である、上記<1>~<4>のいずれか1つに記載の水性インクジェットインキ。
<6>前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量に対する、前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量の比(質量基準)が20~5000である、上記<5>に記載の水性インクジェットインキ。
<7>印刷基材と、前記印刷基材上に上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の水性インクジェットインキを用いて形成した印刷層とを有する印刷物。
本発明は、2024年3月28日に出願された特願2024-053810号に記載の主題と関連しており、その開示内容は、参照によりここに援用される。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ブタノールを90部仕込み、当該反応容器内を窒素ガスで置換した。次いで、反応容器内が110℃になるまで加熱したのち、重合性単量体である、アクリル酸30部、ベヘニルアクリレート35部、及び、スチレン35部;ならびに、重合開始剤であるV-601(富士フイルム和光純薬社製)4部の混合物を、上記反応容器内に2時間かけて滴下した。滴下終了後は、内温を110℃に保持したまま3時間重合反応を継続させた。その後、V-601を0.4部添加し、反応容器の内温を110℃に保持したまま1時間重合反応を続けることで、顔料分散樹脂1の溶液を得た。
次いで、反応容器内の内容物を常温まで冷却したのち、ジメチルアミノエタノールを38部添加し、顔料分散樹脂1を中和したのち、更に、イオン交換水を100部添加した。その後、内容物を100℃以上に加熱し、ブタノールをイオン交換水と共沸させて当該ブタノールを留去し、次いで、イオン交換水を加えて固形分濃度が50%になるように調整することで、固形分濃度50%の顔料分散樹脂水性化溶液1を得た。なお、得られた顔料分散樹脂1の重量平均分子量は16,000、酸価は234mgKOH/gであった。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌器を備えた反応容器に、2-ブタノンを56部仕込んだ。次いで、重合性単量体であるメタクリル酸ベンジルを56部と、重合開始剤である2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを0.3部と、2-(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)-イソ酪酸を2.2部とを、それぞれ投入した。反応容器内を窒素ガスで置換し、次いで、当該反応容器内の内容物が75℃になるまで加熱したのち、内温を75℃に保持したまま3時間重合反応を行うことで、メタクリル酸ベンジルからなる重合体(Aブロック)を得た。
上記重合反応の終了後、内容物を常温まで冷却したのち、反応容器に、2-ブタノンを44部、メタクリル酸ブチルを28部、及び、メタクリル酸を16部、をそれぞれ投入した。再度、反応容器内を窒素ガスで置換し、次いで、当該反応容器内の内容物が75℃になるまで加熱したのち、内温を75℃に保持したまま3時間にわたって重合反応を行った。このようにして、上記Aブロックに、メタクリル酸ブチル及びメタクリル酸からなる共重合体(ブロックB)が付加したA-Bブロック構造を有する、顔料分散樹脂2を得た。
その後、反応容器内の内容物を常温まで冷却し、次いで、ジメチルアミノエタノールを17部添加し、顔料分散樹脂2を中和したのち、更に、イオン交換水を150部添加した。その後、内容物を加熱し、2-ブタノンをイオン交換水と共沸させて当該2-ブタノンを留去したのち、イオン交換水を加えて固形分濃度が50%になるように調整することで、固形分濃度50%の顔料分散樹脂水性化溶液2を得た。なお、得られた顔料分散樹脂の重量平均分子量は23,000、酸価は104mgKOH/gであった。
LIONOGEN BLUE FG-7358G(C.I.Pigment Blue15:3、トーヨーカラー社製)を20部、顔料分散樹脂水性化溶液1を15部、イオン交換水を65部、を混合し、ディスパーで予備分散した後、直径0.5mmのジルコニアビーズ1,800gを充填した容積0.6Lのダイノーミルを用いて本分散を行い、シアン顔料分散液1を得た。
顔料分散樹脂水性化溶液1の代わりに、顔料分散樹脂水性化溶液2を使用した以外は、上記シアン顔料分散液1と同様の原料及び方法によりシアン顔料分散液2を製造した。
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、2-ブタノンを72.4部仕込み、当該反応容器内を窒素ガスで置換した。次いで、反応容器内が80℃になるまで加熱したのち、重合性単量体である、スチレン15部、メタクリル酸4.5部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート5.0部、ステアリルメタクリレート20部、メチルメタクリレート55.5部;ならびに、重合開始剤であるV-601(富士フイルム和光純薬社製)4部の混合物を、上記反応容器内に2時間かけて滴下した。滴下終了後は、内温を80℃に保持したまま3時間重合反応を継続させた。その後、V-601を0.6部を添加し、内温を80℃に保持したまま2時間重合反応を続けることで、バインダー樹脂1の溶液を得た。
次に、反応容器内の内容物を50℃まで冷却し、次いで、ジメチルアミノエタノールを4.7部添加し、バインダー樹脂1を中和したのち、更に、水を140部添加した。その後、内容物を78℃以上に加熱し、2-ブタノンを水と共沸させて当該2-ブタノンを留去したのち、水を加えて固形分濃度が30%になるように調整することで、固形分濃度30%のバインダー樹脂1水性化溶液を得た。なお、得られたバインダー樹脂1の重量平均分子量は17,000であった。
特開2002-356451号公報の、実施例1記載の方法を利用し、かつ、原料ケトンとしてメチルイソブチルケトンを用いることで、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール(無変性アセチレンジオール化合物1、HLB値=3.0)を合成した。また同様にして、原料ケトンとしてメチルイソアミルケトンを用いることで、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール(無変性アセチレンジオール化合物2、HLB値=2.7)を合成した。
米国特許第3268593号明細書の実施例1に記載の方法を利用し、上記無変性アセチレンジオール化合物1(2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール)を出発物質とし、エチレンオキシドの量、及び、合成条件(圧力、温度、時間)を調整することで、エチレンオキシド変性量が異なる、アルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(変性アセチレンジオール化合物1~6)を合成した。また、無変性アセチレンジオール化合物2(2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオール)を出発物質とし、エチレンオキシドの量、及び、合成条件(圧力、温度、時間)を調整することで、エチレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(変性アセチレンジオール化合物7~14)を合成した。更に、特開2001-215690号公報の、実施例1記載の方法を利用し、変性アセチレンジオール化合物5、6、10、11を出発物質とすることで、上記変性アセチレンジオール化合物5、6、10、11にプロピレンオキシド基が付加した、エチレンオキシド-プロピレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(変性アセチレンジオール化合物15~18)を合成した。
イオン交換水を25部、1,2-プロパンジオールを20部、プロピレングリコールモノメチルエーテルを5部、変性アセチレンジオール化合物11を1部、BYK-349(ビックケミー社製シリコン系界面活性剤、HLB値=10.2)を1.0部、TEGO Glide100(エボニック社製シリコン系界面活性剤、HLB値=6.8)を0.2部、バインダー樹脂1水性化溶液を16.7部、シアン顔料分散液1を25部、を混合容器に順次投入したのち、投入量の総量が100部になるようにイオン交換水を追加投入した。その後、ディスパーで混合物が十分に均一になるまで攪拌したのち、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去し、水性インクジェットインキ1を製造した。
表2に記載された商品名の詳細は、以下に示した通りである。
・NeoCryl A-1127(DSM社製アクリルエマルジョン、固形分濃度=44%、MFT=7℃)
・NeoRez R-600(DSM社製ウレタンエマルジョン、固形分濃度=33%、MFT0℃未満)
・TEGO Wet280(エボニック社製シリコン系界面活性剤、HLB値=9.8)
・BYK 349(ビックケミー社製シリコン系界面活性剤、HLB値=10.2)
・BYK 3420(ビックケミー社製シリコン系界面活性剤、HLB値=13.8)
・BYK 3451(ビックケミー社製シリコン系界面活性剤、HLB値=10.8)
・TEGO Glide100(エボニック社製シリコン系界面活性剤、HLB値=6.8)
・TEGO Glide440(エボニック社製シリコン系界面活性剤、HLB値=12.7)
・TEGO Twin 4200(エボニック社製シリコン系界面活性剤、HLB値=8.2)
・ブラウノン EL-1502.2(青木油脂社製ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB値=6.3)
・ブラウノン EL-1505(青木油脂社製ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB値=10.5)
・ブラウノン EL-1515(青木油脂社製ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB値=14.9)
・ブラウノン EL-1530(青木油脂社製ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB値=17.4)
・ブラウノン BN-3(青木油脂社製ポリオキシエチレン-β-ナフトールエーテル、HLB値=9.6)
・Lutensol XP30(BASF社製ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、HLB値=9.1)
・Lutensol XP40(BASF社製ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、HLB値=10.5)
・Lutensol XP100(BASF社製ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、HLB値=14.7)
上記で作製した水性インクジェットインキについて、下記の評価を行った。評価結果は、表3に示した通りである。
25℃、50%RHの環境下に設置された、京セラ社製ヘッド(KJ4B-1200)を搭載したインクジェット吐出装置に、上記で作製した水性インクジェットインキをそれぞれ充填した。ノズルチェックパターンを印刷し、全てのノズルから正常に水性インクジェットインキが吐出されていることを確認してから、1分間放置した。その後、周波数40kHz、1200×1200dpiの印字条件で、フタムラ化学社製のPETフィルム(FE2001、厚さ12μm)に、印字率100%のベタ印刷を行った後、印刷後の上記PETフィルムを85℃エアオーブン内で1分間乾燥させ、ベタ印刷物を得た。そして、得られたベタ印刷物に存在するスジ(インキが印刷基材上に乗らずスジ状に見える部分)の数を目視で確認することで、ベタ埋まりの評価を行った。なお上述した通り、ビーディングが発生するとベタ埋まりの悪化となって現れるため、当該ベタ埋まりの評価を行うことで、ビーディングの程度を確認することができる。評価基準は下記の通りである。「A+」「A」、「B」、「C」の評価を実用可能領域とした。
(評価基準)
A+:目視で確認できるスジが2本以下であった。
A:目視で確認できるスジが3~5本であった。
B:目視で確認できるスジが6~10本であった。
C:目視で確認できるスジが11~20本であった。
D:目視で確認できるスジが21本以上であった。
25℃、50%RHの環境下に設置された、京セラ社製ヘッド(KJ4B-1200)を搭載したインクジェット吐出装置に、上記で作製した水性インクジェットインキをそれぞれ充填した。ノズルチェックパターンを印刷し、全てのノズルから正常に水性インクジェットインキが吐出されていることを確認した後、そのまま30分静置した。その後、再度ノズルチェックパターンを印刷し、水性インクジェットインキが吐出されなかったノズルの数(ノズル抜けの数)を確認することで、待機吐出性の評価を行った。評価基準は下記の通りである。「A」、「B」、「C」の評価を実用可能領域とした。
(評価基準)
A:ノズル抜けの数が0本であった
B:ノズル抜けの数が1~5本であった
C:ノズル抜けの数が6~10本であった
D:ノズル抜けの数が10本以上であった
上記評価1と同様の印刷条件及び印刷基材を用いて、印字率100%のベタ印刷物を10枚作製した。そして、得られたベタ印刷物に存在するピンホールの数を目視で確認し、印刷物10枚中に存在するピンホールの数の総和を確認することで、耐ピンホール性の評価を行った。評価基準は下記の通りである。「A」、「B」、「C」の評価を実用可能領域とした。
(評価基準)
A:ピンホールが全くなかった
B:ピンホールの数の総和が1~2個であった
C:ピンホールの数の総和が3~5個であった
D:ピンホールの数の総和が6個以上であった
上記評価1と同様の印刷条件を用いて、フタムラ化学社製のOPPフィルム(FOS-AQ、厚さ40μm)に、印字率100%のベタ印刷を行った。
次いで、マイグレーションセル(Gassner Glastechnik社製「MigraCell(登録商標)MC60」)に、得られた印刷物の非印刷面(OPPフィルム面)が上側になるようにセットしたのち、95%エタノールを50mL添加した。なお、上記ベタ印刷物の非印刷面と95%エタノールとの接触面積は0.5dm2であった。その後、上記マイグレーションセルを、40℃オーブン中に10日間静置した後、95%エタノール溶液を取り出し、40℃、50mmHgの条件下で、2mL以下になるまで濃縮した。また、濃縮後のエタノール溶液の量が2mL未満になった場合は、容量2mLのメスフラスコに投入し、95%エタノールでフィルアップした。そして、濃縮及びフィルアップ後のエタノール溶液を試料として、ガスクロマトグラフ質量分析計(Agilet Technologies社製「Agilent 7890A/5975C」)を用いて、上記濃縮及びフィルアップ後のエタノール溶液1mLあたりに含まれるアセチレンジオール系界面活性剤(A)の量(総量)を定量することで、耐マイグレーション性の評価を行った。評価基準は以下の通りである。「A」、「B」、「C」の評価を実使用上可能領域とした。
(評価基準)
A:アセチレンジオール系界面活性剤(A)の溶出量が0.1μg/mL以下であった
B:アセチレンジオール系界面活性剤(A)の溶出量が0.1μg/mL超1.0μg/mL以下であった
C:アセチレンジオール系界面活性剤(A)の溶出量が1.0μg/mL超3.0μg/mL以下であった
D:アセチレンジオール系界面活性剤(A)の溶出量が3.0μg/mL超であった
Claims (4)
- 顔料、バインダー樹脂、アセチレンジオール系界面活性剤(A)、及び、水溶性有機溶剤(B)を含有する水性インクジェットインキであって、
前記アセチレンジオール系界面活性剤(A)が、無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)と、HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)とを含み、
前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量が、前記水性インクジェットインキの全質量に対して3~400ppmであり、
前記水溶性有機溶剤(B)が、グリコールモノエーテル類(B1)を含み、
前記無変性アセチレンジオール系界面活性剤(A1)の含有量に対する、前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量の質量比が、50~2000であり、
前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量に対する、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量の質量比が、0.5~50である、水性インクジェットインキ。 - 前記HLB値が6~12であるアルキレンオキシド変性アセチレンジオール系界面活性剤(A2)の含有量と、前記グリコールモノエーテル類(B1)の含有量との総和が、前記水性インクジェットインキの全質量に対して2~20質量%である、請求項1に記載の水性インクジェットインキ。
- 更に、アセチレンジオール系界面活性剤以外のノニオン性界面活性剤(C)を含む、請求項1または2に記載の水性インクジェットインキ。
- 印刷基材と、前記印刷基材上に請求項1または2に記載の水性インクジェットインキを用いて形成した印刷層とを有する印刷物。
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