CN101016428B - 喷墨记录用水性油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明是含有:着色剂;具有1.0~2.2的折射率且不包括颜料的粒子(I);以及具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基、在100g水中的溶解度(25℃)为1g以下的非离子性有机化合物的喷墨记录用水分散体以及含有上述水分散体的水性油墨,且本发明提供在普通纸上以一次走纸方式进行印刷时的印刷浓度高、且适合高速印刷的喷墨记录用水性油墨以及用于该油墨的分散体。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨记录用水性油墨以及用于该油墨的水分散体。
背景技术
喷墨记录方式是从非常细小的喷嘴将油墨液滴直接喷到记录部件上,使其附着,从而得到文字或图像的记录方式。该方式由于具有容易全色化、且廉价、能使用普通的纸张作为记录部件、与被印刷品是非接触的等许多优点,所以非常普及。
关于这种喷墨记录方式,例如在专利文献1中公开了一种喷墨记录用油墨,该油墨含有由聚合物包含颜料和/或染料形成的着色剂以及水,而且还含有选自乙炔二醇类表面活性剂、乙炔醇类表面活性剂、二醇醚类和1,2-亚烷基二醇中的1种以上的化合物,且可以得到分散稳定性、喷出稳定性、发色性等优异的图像。
另外,在专利文献2中公开了一种喷墨记录用油墨,该油墨是含有使聚合物微粒含有水不溶性或难溶性色材而形成的聚合物乳液的喷墨记录用油墨,其中含有甘油、1,3-丁二醇、1,6-己二醇、1,5-戊二醇等润湿剂,且至少含有碳原子数为8~11的多元醇或二醇醚、阴离子或非离子性表面活性剂、水溶性有机溶剂和水,25℃的油墨粘度为5mPa·sec以上,该油墨即使在普通纸上高速印刷时,喷出稳定性和保存稳定性也优异,且能提供良好的印刷品质等。
另外,在专利文献3中公开了一种水性颜料分散液,其含有颜料、水溶性有机溶剂以及由苯乙烯单体和具有酸基的单体成分形成的共聚树脂,其特征在于,该共聚树脂中的苯乙烯单体成分的含有率为50~90重量%,且相对于前述颜料含有0.01~10重量%的无机氧化物微粒。
然而,上述各专利文献中公开的水性油墨在普通纸张上以一次走纸的喷墨记录方式印刷时的印刷浓度尚不充分。
专利文献1:WO01/096483号手册
专利文献2:特开2003-096345号公报
专利文献3:特开2004-091590号公报
发明内容
本发明涉及:
(1)一种喷墨记录用水分散体,该分水分散体含有:着色剂;具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)(但颜料除外);以及具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基、在100g水中的溶解度(25℃)为1g以下的非离子性有机化合物;
(2)一种喷墨记录用水性油墨,该油墨含有前述(1)的水分散体;
(3)一种喷墨记录用水性油墨,该油墨含有着色剂、具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)(但颜料除外)和非离子性有机化合物,且根据下述测定方法求得的表面张力(γ)和接触角(θ)满足下述数学式(1)和数学式(2),
15≤γcos θ≤27 数学式(1)
0.1≤γ(1-cosθ)≤1.3 数学式(2)
所述表面张力(γ)的测定方法是:
使用表面张力计(协和界面科学株式会社制造,商品名:CBVP-2),将铂板浸渍到加入了5g水性油墨的圆柱形聚乙烯制容器(直径为3.6cm×深度为1.2cm)中,测定(25℃)水性油墨的表面张力;
所述接触角(θ)的测定方法是:
使用静态接触角计(协和界面科学株式会社制造,商品名:CA-A,使用内径为0.4mm的毛细管),使约2.4μL的水性油墨接触被记录材料(普通纸,XEROX株式会社制造,商品名:4024),测定(25℃)接触15秒后的接触角,以该测定值作为被记录材料上的所述油墨滴的接触角。
附图说明
图1是由实施例1~7和比较例1~7得到的水性油墨的γcosθ和γ(1-cosθ)的曲线图。数值表示印刷浓度。
图2是由实施例1~7和比较例1~7得到的水性油墨的平均渗透深度和普通纸印刷浓度的曲线图。
具体实施方式
本发明人等发现:在通过喷墨记录方式高速印刷时,为了实现高的印刷浓度,只要(1)在印刷纸的表面上残留着色剂,(2)减少来自印刷品的反射光即可。此外,还发现:(1)为了在印刷纸上残留着色剂,促进水性油墨在印刷纸上的表面的润湿展开、并抑制水性油墨向纸内部渗透即可,(2)为了减少来自印刷品的反射光,含有具有特定的折射率的粒子即可。
本发明的第一方案是一种喷墨记录用水分散体和含有该水分散体的水性油墨,其中喷墨记录用水分散体含有着色剂、具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)以及具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基、在100g水中的溶解度(25℃)为1g以下的非离子性有机化合物。
根据前述认识,为了在印刷纸上残留着色剂,只要促进水性油墨在印刷纸上的表面的润湿展开、抑制水性油墨向纸内部渗透即可。
基于这种认识,本发明的第二方案是一种喷墨记录用水性油墨,其含有着色剂、具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)(但颜料除外)和非离子性有机化合物,且根据下述测定方法求得的表面张力(γ)和接触角(θ)满足下述数学式(1)和数学式(2)。通过满足数学式(1)和(2)可以实现高印刷浓度。
15≤γcosθ≤27 数学式(1)
0.1≤γ(1-cosθ)≤1.3 数学式(2)
表面张力(γ)和接触角(θ)的测定根据下述方法进行。
(表面张力(γ)的测定方法):使用表面张力计(协和界面科学株式会社制造,商品名:CBVP-2),将铂板浸渍到加入了5g水性油墨的圆柱形聚乙烯制容器(直径为3.6cm×深度为1.2cm)中,测定(25℃)水性油墨的表面张力。
(接触角(θ)的测定方法):使用静态接触角计(协和界面科学株式会社制造,商品名:CA-A,使用内径为0.4mm的毛细管),使约2.4μL的水性油墨接触被记录材料(普通纸,XEROX株式会社制造,商品名:4024),测定(25℃)接触15秒后的接触角,将其测定值作为被记录材料上的该油墨滴的接触角。
作为液体渗透的基本方程,通常已知有Lucas-Washburn的下述式。
1=(rγcosθt/2η)1/2
式中,1表示渗透速度,r表示毛细管的半径,t表示时间,η表示粘度,r表示表面张力,θ表示接触角。
这里,所述的γcosθ是支配Lucas-Washbum式中的液体渗透速度(渗透深度)的因子,γcosθ的值越小,渗透速度越慢。也就是,γcosθ的值越小,油墨对纸的渗透越浅,印刷浓度得以提高。因此,从减慢渗透速度的观点出发,γcosθ的值优选为27以下,更优选为26.5以下,特别优选25以下;从降低数学式(2)的值的观点出发,其下限优选为15以上,更优选为18以上,进一步优选为20以上,再进一步优选为20.5以上,特别优选为21以上。从这些观点出发,γcosθ值的范围优选为15~27,更优选为18~27,进一步优选为20~27,再进一步优选为20.5~26.5,特别优选为21~26.5,最优选为21~25。
作为表示液体扩展润湿的运行量的式子,通常已知有下述杨氏(Young)公式。
Wsp=γ(1-cosθ)
(式中,Wsp表示运行量,γ表示表面张力,θ表示接触角)
γ(1-cosθ)相当于水性油墨将纸表面润湿时的润湿运行量(Wsp),该值越小,油墨将纸表面弄得更湿润。也就是,Wsp值越小,油墨在纸表面扩散得更宽,印刷浓度得以提高。因此,从容易润湿展开的观点出发,γ(1-cosθ)优选为1.3以下,更优选为1.2以下,进一步优选为1.1以下,特别优选为1.05以下;从降低数学式(1)的值的观点出发,其下限优选为0.1以上,更优选为0.2以上,特别优选为0.25以上。从这些观点出发,Wsp的值优选为0.1~1.3,更优选为0.1~1.2,进一步优选为0.2~1.05,再进一步优选为0.2~1.1,特别优选为0.25~1.05。
根据数学式(1)、数学式(2),从高印刷浓度的观点出发,表面张力γ越低越优选。
从高印刷浓度的观点出发,表面张力γ(25℃)优选为28mN/m以下,更优选为27.5mN/m以下,特别优选为27mN/m以下;下限优选为20mN/m以上。也就是,表面张力γ的范围优选为20~28.0mN/m,进一步优选为20~27.5mN/m,特别优选为20~27.0mN/m。为了满足该范围,只要在水性油墨中含有能降低表面张力的化合物即可。
接触角(θ)可以根据数学式(1)和数学式(2)的平衡来确定,从高印刷浓度的观点出发,接触角(θ)优选为5~20°,更优选为6~19°,特别优选为7~18°。为了满足前述范围的γ的同时,满足该范围的θ,在降低表面张力的同时,可以含有在水性油墨中的溶解度比较低的化合物。
在本发明的第二方案的喷墨记录用水性油墨中,只要满足前述数学式(1)、数学式(2),非离子性有机化合物(着色剂除外)的种类没有限定,但是优选含有和本发明的第一方案相同的非离子性有机化合物,作为非离子性有机化合物所优选的化合物,其优选的量也和第一方案的喷墨记录用水性油墨相同。
优选降低表面张力的效果高的非离子性有机化合物、溶解度低的非离子性有机化合物,这是因为它们可以满足前述数学式(1)、(2)。
以下,对在本发明的第一方案的水分散体和水性油墨以及第二方案的水性油墨中共同使用的化合物进行详细地描述。
[非离子性有机化合物]
从提高印刷浓度的观点出发,可以使用具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基、在100g水中的溶解度(25℃)为1g以下的非离子性有机化合物(以下也简称为非离子性有机化合物)。这可以认为是因为非离子性有机化合物具有促进水性油墨在印刷纸上的表面的润湿展开、并抑制其向纸内部渗透的作用。
在本发明中,所述的非离子性有机化合物是指具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的直链或支链的烃基,和选自羟基、酯基、醚基、羰基和酰胺基中的一种以上的取代基的化合物。但是,并不是用前述酯基、醚基、羰基和酰胺基的取代基来中断碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基的化合物。另外,前述烃基在具有前述取代基时,构成酯基、羰基和酰胺基的碳原子可以是构成前述碳原子数为8~30的烃基的碳原子的一部分。另一方面,从抑泡性的观点出发,非离子性有机化合物不具有羧基、磺酸基、磷酸基、氨基、铵基等成盐基。
非离子性有机化合物优选为具有2个以上的羟基的化合物(多元醇化合物),更优选含有2~6个、进一步优选含有2个或3个、特别优选含有2个羟基。
非离子性有机化合物具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基,但是碳原子数优选为8~22,更优选为10~22,特别优选为10~18,最优选为12~18。烃基可以是饱和烃基或不饱和烃基,也可以是直链或支链。
对于非离子性有机化合物,具体来讲,优选是选自下述(1)~(3)中的1种以上的化合物。
(1)碳原子数为8~30的直链或支链的链烷、链烯或链炔多元醇;
例如,是碳原子数为8~30的直链或支链的链烷、链烯、链炔二醇或三醇等,羟基可以在任意的位置。
(2)具有碳原子数为8~30的直链或支链的烷基或链烯基的酯或醚化合物;
例如,碳原子数为8~30的直链或支链的羧酸和1元或多元醇的酯化合物,碳原子数为8~30的直链或支链的醇和1元或多元醇的醚化合物。
(3)具有碳原子数为8~30的直链或支链的亚烷基或亚链烯基的酯或醚化合物;
例如,碳原子数为8~30的直链或支链的α,ω-二羧酸和1元或多元醇的二酯化合物,碳原子数为8~30的直链或支链的α,ω-二醇和1元或多元醇的醚化合物或二醚化合物等。
作为前述(2)、(3)的化合物中使用的1元醇,可以列举出乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇等碳原子数为1~6的醇,作为多元醇,可以列举出单或聚甘油等甘油类,乙二醇等二醇类,葡萄糖、山梨糖醇等糖类。它们之中,特别优选多元醇。
从提高印刷浓度的观点出发,非离子性有机化合物的分子量优选为100以上,更优选为200以上,且优选为3,000以下,更优选为2,000以下,特别优选为1,000以下,最优选500以下。从这些观点出发,非离子性有机化合物的分子量优选为100~3,000,更优选为100~2,000,进一步优选为100~1,000,再进一步优选为200~1000,特别优选为200~500。
从高印刷浓度的观点出发,含有0.001重量%(向100g水中添加0.001g而形成)的非离子性有机化合物的水的表面张力(25℃)优选为67mN/m以下,更优选为60mN/m以下,特别优选为53mN/m以下,最优选为50mN/m以下,其下限优选为40mN/m以上。
另外,非离子性有机化合物在水中的溶解度小于0.001重量%时,其是以其最大溶解度的含量对表面张力进行测定时的值。
从高印刷浓度的观点出发,非离子性有机化合物在水中的溶解度(25℃)为1g以下,优选为0.5g以下,特别优选为0.30g以下,最优选为0.10g以下,其下限优选为0.0001g以上。
另外,非离子性有机化合物在不损害本发明的范围内可以加成氧化乙烯基和/或氧化丙烯基。
更具体地,非离子性有机化合物优选为选自(1)碳原子数为8~30的链烷、链烯或者链炔二醇,(2)碳原子数为8~30的脂肪酸单甘油酯,和(3)碳原子数为8~30的单烷基甘油醚中的1种以上。
(1)碳原子数为8~30的链烷、链烯或者链炔二醇化合物
作为碳原子数为8~30的链烷、链烯或者链炔二醇化合物,优选为在邻接的碳原子上分别具有羟基。从高印刷浓度的观点出发,总碳原子数优选为8~22,更优选为10~22,特别优选为10~18,最优选为12~18。
具体地,可以列举出1,2-辛二醇、1,2-癸二醇、1,2-十二烷二醇、1,2-十四烷二醇、1,2-十六烷二醇、1,2-十八烷二醇、1,2-二十烷二醇、1,2-二十二烷二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇等。二醇化合物可以是直链,也可以是支链的。
这些化合物的合适的例子及其表面张力例如是1,2-辛二醇(65mN/m)、1,2-癸二醇(55mN/m)、1,2-十二烷二醇(47.1mN/m)等。
另外,这些化合物在100g水的溶解度(25℃)例如是1,2-辛二醇为0.20g,1,2-癸二醇为0.055g,1,2-十二烷二醇为0.001g。
(2)碳原子数为8~30的脂肪酸单甘油酯
从高印刷浓度和抑泡性的观点出发,碳原子数为8~30的脂肪酸单甘油酯的脂肪酸的碳原子数优选为8~22,更优选为10~22,特别优选为12~22,最优选为12~18。脂肪酸可以是直链的,也可以是支链的,优选为直链的,可以是饱和的,也可以是不饱和的。在为脂肪酸单甘油酯时,可以是1-脂肪酸单甘油酯,也可以是2-脂肪酸单甘油酯。在本说明书中,脂肪酸单甘油酯如果没有特别的限定,是指1-脂肪酸单甘油酯。具体地,可以列举出选自辛酸、2-乙基己酸、癸酸、异癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、软脂酸、油酸、硬脂酸、异硬脂酸和二十二烷酸中的一种以上的脂肪酸和甘油的单酯。
这些化合物的合适的例子及其表面张力例如是癸酸单甘油酯(65mN/m)、月桂酸单甘油酯(63mN/m)等。
另外,这些化合物在100g水中的溶解度(25℃)例如是癸酸单甘油酯为0.01g、月桂酸单甘油酯为0.005g。
(3)碳原子数为8~30的单烷基甘油基醚
从高印刷浓度和抑泡性的观点出发,碳原子数为8~30的单烷基甘油基醚的烷基的碳原子数优选为8~22,更优选为10~22,特别优选为12~22,最优选为12~18。烷基可以是直链的,也可以是支链的,优选为直链的。单烷基甘油基醚的烷基的位置可以是1-烷基甘油基醚,也可以是2-烷基甘油基醚。在本说明书中,烷基甘油基醚如果没有特别的限定,是指1-烷基甘油基醚。具体地,可以列举出选自辛基甘油基醚、2-乙基己基甘油基醚、癸基甘油基醚、异癸基甘油基醚、十二烷基甘油基醚、肉豆蔻基甘油基醚、硬脂酰基甘油基醚、异硬脂酰基甘油基醚和二十二烷基甘油基醚中的一种以上。
这些化合物的合适的例子及其表面张力是2-乙基己基甘油基醚(62mN/m)、异癸基甘油基醚(57.8mN/m)等。
另外,这些化合物在100g水中的溶解度(25℃)是2-乙基己基甘油基醚为0.15g,异癸基甘油基醚为0.05g。
[具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)(但颜料除外)]
在本发明中,从减小来自印刷品的反射光,提高印刷浓度的观点以及通过抑制着色剂的渗透来提高印刷浓度的观点出发,可以使用具有1.0~2.2的折射率的粒子(I)(以下也简称为“粒子(I)”)。
从印刷浓度的观点出发,本发明中使用的粒子(I)的折射率为1.0以上,优选为1.1以上,更优选为1.2以上,特别优选为1.3以上,上限为2.2以下,优选为1.8以下,更优选为1.7以下,特别优选为1.65以下,最优选为1.6以下,从这些观点出发,优选为1.0~1.8,更优选为1.1~1.7,进一步优选为1.2~1.65,特别优选为1.3~1.6。具有该范围内的折射率的粒子可以有效地抑制反射光。折射率可以通过后述的光干涉式膜厚测定装置(产品名:ラムダエ一スVM-1000,大日本スクリ一ン株式会社制造)进行测定。粒子(I)为粉体时,将通过下述方法得到的分散体用于前述测定方法中,所述方法是:用约0.01重量份聚丙烯酸盐(例如,Poise 530A,花王株式会社制造)将1重量份粒子(I)分散到水或乙醇等分散剂中而形成分散体。
从通过抑制反射光来提高印刷浓度、分散稳定性、喷出性的观点出发,本发明中使用的粒子(I)的平均粒径优选为30nm以上,更优选为50nm以上,特别优选为70nm以上,其上限优选为500nm以下,更优选为300nm以下,进一步优选为250nm以下,特别优选为200nm以下。从这些观点出发,优选为30~500nm,更优选为30~300nm,进一步优选为50~250nm,特别优选为70~200nm。通过使用该范围内的平均粒径的粒子,可以有效地降低反射光。粒子(I)的平均粒径可以通过大塚电子株式会社的激光粒子分析系统ELS-8000(累积分析)测定。测定条件是:在温度为25℃、入射光和检测器的角度为90°,累计次数为100次,输入水的折射率(1.333)作为分散溶剂的折射率。在测定溶液的浓度通常为5×10-3重量%左右下进行测定。
粒子(I)的折射率和平均粒径的限定是以下述为依据,即,本发明人等发现,即使在通过喷墨记录方式进行高速印刷时,只要降低来自印刷品表面的光的反射率,就可以实现高的印刷速度。
通常,为了降低了来自印刷品表面的光的反射率,有效的是,降低光在着色剂表面的表面散射以提高光对着色剂的射进效率,从而提高光的吸收率。
据认为,通过喷墨记录方式在印刷纸上印刷含有粒子(I)和着色剂、特别是颜料的水性油墨时,在被涂布的油墨的微小的部位上,粒子(I)的集合体覆盖印刷品的着色剂,和使其发挥与印刷品的防反射膜同等的作用,由此可以提高印刷浓度。
通常已知的是,在存在有折射率不同的物质时,已知在以空气的折射率为n0,以着色剂的折射率为n2,着色剂上存在的物质的折射率为n1时,反射率R如下式所示。
反射率R=[(n0n2-n1n1)/(n0n2+n1n1)]2
这里,如果以空气的折射率n0为1.00,则为了提高印刷浓度,使反射率R达到最小即可,所以为了使前式的值为最小,优选使n1=(n2)1/2。
如果考虑到喹吖酮类颜料的折射率为2左右,酞菁类颜料的折射率为1.4左右,则本发明中使用的粒子(I)的折射率在前述范围是合适的。
另外,为了使反射光的强度最弱,可以使得着色剂表面上反射的光和存在于着色剂上的物质表面反射的光的相位相反,因此以光的波长为λ,所存在于着色剂上的物质的膜厚d优选为:
另外,膜厚d是光的入射角为45°,受光角为0°(Macbeth浓度计的测定条件)下的计算值。
如果考虑到品红的测定波长(λ)为536nm(半幅值±20nm)、青色的测定波长(λ)为624nm(半幅值±20nm)、黄色的测定波长(λ)为432nm(半幅值±20nm)、以及前述n1,则本发明中使用的粒子(I)的平均粒径为前述范围是合适的。
另外,可以确认粒子(I)从喷墨的喷嘴喷出后,可以抑制相同的水性油墨中含有的着色剂向普通纸内的沉积。可以认为抑制该着色剂向普通纸中的沉积有助于印刷浓度的提高。
粒子(I)可以是有机粒子、无机粒子中的任一种。优选无机粒子和/或聚合物粒子,更优选选自无机粒子、聚苯乙烯粒子和具有氟原子的聚合物粒子中的1种以上。
作为聚合物粒子,可以列举出聚苯乙烯、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、硅-(甲基)丙烯酸酯共聚物、氟-(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚四氟乙烯、硅酮聚合物粒子等。在聚合物粒子中,优选聚苯乙烯粒子,或者从具有低折射率的观点出发,还优选氟-(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚四氟乙烯等具有氟原子的聚合物粒子。从使聚合物粒子以粒子状存在于着色剂上的的观点出发,聚合物粒子的Tg优选为20℃以上,更优选为30℃以上,上限没有特别的限定,优选为250℃以下,从这些观点出发,优选为20~250℃,更优选为30~250℃。Tg根据实施例记载的方法进行测定。聚合物粒子的Tg只要是在20℃以上的范围内,则即使在印刷后的油墨干燥工序中受热,聚合物微粒也难以薄膜化,可以在着色剂上以粒子状存在。
从记录介质的光泽性的观点出发,该聚合物粒子的聚合物的重均分子量优选为5,000~500,000,更优选为10,000~400,000,特别优选为10,000~300,000。另外,聚合物的重均分子量可以通过使用含有60mmol/L的磷酸以及50mmol/L的溴化锂的二甲基甲酰胺作为溶剂的凝胶渗透色谱法,使用聚苯乙烯作为标准物质而进行测定。
构成该聚合物粒子的聚合物的结构单元和构成后述的含着色剂的水不溶性聚合物粒子(II)的聚合物结构单元可以相同,也可以不同,粒子(I)不含着色剂。
作为无机微粒,可以列举出二氧化硅(以下称作硅石)、三氧化二铝(以下称作氧化铝)、氟化镁、氧化锰、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、硅酸铝、矾土白、滑石、粘土、云母钛、或用羧基或氨基等官能团将这些微粒表面进行改性或表面重整而得到的物质,或者通过表面活性剂将它们形成复合粒子的物质等。从分散性的观点出发,作为无机粒子,优选金属氧化物粒子,更优选胶体粒子,特别优选选自胶体二氧化硅、胶体氧化铝中的一种以上,其中,最优选按照从硅酸水溶液中生成的制法得到的胶体二氧化硅。
着色剂
着色剂可以使用疏水性染料、颜料中的任意一种。另外,也可以将这两者以任意的比例进行组合后使用。特别是,为了体现出近年来要求较强的高耐候性,优选使用颜料。
本发明中所述的颜料是指有机颜料和/或碳黑。
作为有机颜料,可以列举出例如偶氮颜料、二偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖酮颜料、异吲哚啉酮颜料、二噁嗪颜料、二萘嵌苯颜料、紫环酮(perinone)颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、喹酞酮颜料等。
作为优选的有机颜料的具体例子,可以列举出选自C.I.颜料黄13、17、74、83、97、109、110、120、128、139、151、154、155、174、180;C.I.颜料红48、57:1、122、146、176、184、185、188、202;C.I.颜料紫19、23;C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、60;C.I.颜料绿7、36等。
作为碳黑,可以列举出例如炉黑、热裂解灯黑、乙炔黑、槽黑等。
颜料可以是自分散型颜料。所述的自分散型颜料是指将作为阴离子性或阳离子性亲水基的成盐基的1种以上直接或通过其它原子团结合到颜料的表面,从而在不使用表面活性剂或树脂的情况下也可以分散到水性介质中的颜料。
作为染料,优选使用疏水性染料,这是因为其可以在水不溶性聚合物中含有。作为疏水性染料的例子,可以列举出油性染料、分散染料等。从使水不溶性聚合物更有效地含有染料等观点出发,相对于为了在制造水分散体时溶解疏水性染料而使用的有机溶剂,疏水性染料相对于有机溶剂的溶解度优选为2g/L以上,更优选为20~500g/L(25℃)。
作为油性染料,可以列举出例如C.I.溶剂黑3,7,27,29,34,45;C.I.溶剂黄14,16,29,56,82,83:1;C.I.溶剂红1,3,8,18,24,27,43,49,51,72,73;C.I.溶剂紫3;C.I.溶剂蓝2,4,11,44,64,70;C.I.溶剂绿3,7;C.I.溶剂橙2等。
作为能够商业获得的油性染料,可以列举出Nubian BlackPC-0850、Oil Black HBB、Oil Black 860、Oil Yellow 129、Oil Yellow105、Oil Pink 312、Oil Red 5B、Oil Scarlet 308、Vali Fast Blue 2606、Oil Blue BOS(以上,Orient化学株式会社,商品名),Neopen Yellow075、Neopen Mazenta SE1378、Neopen Blue808、Neopen Blue807、Neopen Blue FF4012、Neopen Cyan FF4238(以上,BASF公司,商品名)等。
作为分散染料,可以列举出例如C.I.分散黄5,42,54,64,79,82,83,93,99,100,119,122,124,126,160,184:1,186,198,199,204,224,237;C.I.分散橙13,29,31:1,33,49,54,55,66,73,118,119,163;C.I.分散红54,60,72,73,86,88,91,93,111,126,127,134,135,143,145,152,153,154,159,164,167:1,177,181,204,206,207,221,239,240,258,277,278,283,311,323,343,348,356,362;C.I.分散紫33;C.I.分散蓝56,60,73,87,113,128,143,148,154,158,165,165:1,165:2,176,183,185,197,198,201,214,224,225,257,266,267,287,354,358,365,368;C.I.分散绿6:1,9等。这些之中,黄色优选C.I.溶剂黄29和30;青色优选C.I.溶剂蓝70;品红优选C.I.溶剂红18和49;黑色优选C.I.溶剂黑3,7以及苯胺黑类黑色染料。
从提高分散稳定性、印刷浓度等观点出发,本发明的水分散体中、第一和第二方案的水性油墨中的着色剂的含量优选为1~20重量%,更优选为3~10重量%。
从提高印刷浓度等观点出发,本发明中使用含有着色剂的水不溶性聚合物粒子时,水不溶性聚合物和着色剂的量的比例,即[着色剂/水不溶性聚合物]的重量比优选为50/50~90/10,更优选为50/50~80/20、进一步优选为55/45~78/22。
水不溶性聚合物
从耐摩擦性优异、可以在低浓度下得到优异的喷出性的观点出发,在本发明的水分散体、水性油墨中优选使用将着色剂含在水不溶性聚合物粒子中而形成的水分散体。
在本发明中,作为构成水不溶性聚合物粒子的水不溶性聚合物,可以列举出水不溶性乙烯基聚合物、水不溶性酯类聚合物、水不溶性聚氨酯类聚合物等。这些之中,从水分散体的稳定性的观点出发,优选水不溶性乙烯基聚合物。在本发明中,所述的水不溶性聚合物是指,在105℃下干燥2小时后,溶解于100g的25℃的水时,其溶解量为10g以下、优选为5g以下、更优选为1g以下的聚合物。在水不溶性聚合物具有成盐基时,根据其种类,上述溶解量是指用醋酸或氢氧化钠100%中和水不溶性聚合物的成盐基时的溶解量。
从印刷品的光泽性的观点出发,本发明中使用的水不溶性乙烯基聚合物优选具有用下述通式(1)表示的结构单元。
【化1】
式(1)中,R1表示氢原子或甲基。R2表示可以具有取代基的、碳原子数为7~22、优选为碳原子数为7~18、更优选为碳原子数为7~12的芳烷基,或者碳原子数为6~22、优选为碳原子数为6~18、更优选为碳原子数为6~12的芳基。取代基可以含有杂原子。作为杂原子,可以列举出氮原子、氧原子和硫原子。
作为R2的具体例子,可以列举出苄基、苯乙基(苯基乙基)、苯氧基乙基、二苯基甲基、三苯甲基等。
作为取代基的具体例子,优选列举出碳原子数为1~9的烷基、烷氧基或酰氧基、羟基、醚基、酯基或硝基等。
从体现高光泽性的观点出发,式(1)表示的结构单元特别优选来自(甲基)丙烯酸苄基酯的结构单元。
式(1)表示的结构单元优选通过将下述通式(1-1)表示的单体聚合而得到。
CH2=CR1COOR2(1-1)
(式中,R1、R2同上)。
具体地,可以通过将(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸2-苯基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸1-萘基酯、(甲基)丙烯酸2-萘基酯、(甲基)丙烯酸邻苯二甲酰亚胺基甲基酯、(甲基)丙烯酸对硝基苯基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙基酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯、2-丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸等进行聚合而合成具有用式(1)表示的结构单元的聚合物。它们之中,特别优选(甲基)丙烯酸苄基酯。它们可以分别单独使用,也可以将2种以上混合后使用。
另外,本说明书中所述的“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”、“甲基丙烯酸酯”或它们的混合物。
本发明中使用的水不溶性乙烯基聚合物优选进一步具有下述通式(2)表示的结构单元。
【化2】
式(2)中,R3表示氢原子或甲基,R4O表示氧化丙烯基。在R4O中,除了可以含有-CH2CH(CH3)O-以外,还可以含有-CH(CH3)CH2O-。R5O表示碳原子数为2或4的氧化烯基,即表示氧化乙烯基、氧化丁烯基。
R6表示氢原子、碳原子数为1~20的烷基或可以具有碳原子数为1~9的烷基的苯基。
从高印刷浓度以及良好的保存稳定性的观点出发,R6优选为碳原子数为1~12的烷基,更优选为碳原子数为1~8的烷基。另外,优选为可以具有碳原子数为1~8的烷基的苯基。作为碳原子数为1~8的烷基,可以列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基、辛基、2-乙基己基等。
R4O和R5O可以无规加成或嵌段加成。R4O和R5O在嵌段加成时,可以是-COO-(R4O)x-(R5O)y-R6或-COO-(R5O)y-(R4O)x-R6中的任意一种。
x、y表示平均加成摩尔数,x是1~30的数,优选为2~30,更优选为3~20,特别优选3~15。y是0~30的数,优选为0~20,更优选为0~15。y个R5O可以相同也可以不同。
式(2)表示的结构单元优选通过将下述通式(2-1)表示的单体聚合而得到。
CH2=CR3COO-(R4O)x-(R5O)y-R6(2-1)
(式中,R3、R4O、R5O、R6、x和y同上。)
在式(2)中,为了赋予高印刷浓度,下述通式(3)或(4)表示的结构单元是优选的,本发明中使用的水不溶性乙烯基聚合物可以具有下述通式(3)和下述通式(4)表示的结构单元。
【化3】
(式中,R3、x、R6同上。)
式(3)是式(2)中的y为0的情形。
式(3)表示的结构单元优选通过将下述通式(3-1)表示的单体聚合而得到。
CH2=CR3COO-(CH2CH(CH3)O)x-R6(3-1)
(式中,R3、R6和x同上。)
具体地,可以列举出聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、乙氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、十八烷氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯等。其中,特别优选聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯。它们可以分别单独使用或者将2种以上混合后使用。
另一方面,下述通式(4)是上通式(2)中y为1以上的情形。
【化4】
(式(4)中,R3、R6和x同上。p表示2或4的数,z表示平均加成摩尔数,是1~30的数,优选为2~20,更优选为3~15。(CH2CH(CH3)O)和((CH2)pO)是无规加成或嵌段加成,在为嵌段加成时,可以是
-COO-(CH2CH(CH3)O)x-((CH2)pO)z-R6或
-COO-((CH2)pO)z-(CH2CH(CH3)O)x-R6中的任何一种。)
式(4)表示的结构单元优选通过将下述通式(4-1)或(4-2)表示的单体聚合而得到。
CH2=CR3COO-(CH2CH(CH3)O)x-(CH2CH2O)z-R6(4-1)
CH2=CR3COO-(CH2CH(CH3)O)x-((CH2)4O)z-R6(4-2)
(式中,R3、R6、x和z同上。(CH2CH(CH3)O)和(CH2CH2O)以及(CH2CH(CH3)O)和((CH2)4O)是无规加成或嵌段加成,在嵌段加成时,可以是CH2=CR3COO-(CH2CH(CH3)O)x-(CH2CH2O)z-R6或者CH2=CR3COO-(CH2CH2O)z-(CH2CH(CH3)O)x-R6中的任意一种;或者CH2=CR3COO-(CH2CH(CH3)O)x-((CH2)4O)z-R6或CH2=CR3COO-((CH2)4O)z-(CH2CH(CH3)O)x-R6中的任意一种。)
具体地,可以列举出(甲基)丙烯酸乙二醇·丙二醇酯、聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯[乙二醇和丙二醇是无规结合]、辛氧基聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯[聚乙二醇和聚丙二醇是嵌段结合。还包括从(甲基)丙烯基侧嵌段结合聚乙二醇、聚丙二醇以及与其相反的情形。下同。]、辛氧基聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、十八烷氧基聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、十八烷氧基聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·1,4-丁二醇)单甲基丙烯酸酯等。它们之中,特别优选聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·1,4-丁二醇)单甲基丙烯酸酯。它们可以分别单独使用或者将2种以上混合后使用。
作为能够商业获得的前述式(2-1)表示的单体的具体例子,可以列举出日本油脂株式会社的BLEMMER系列、PP-500、PP-800、PP-1000、50AOEP-800B、43ANEP-500、70ANEP-550、50PEP-300、50PPT-800、50POEP-800B等。
从兼顾印刷浓度和光泽性、赋予定影性的观点出发,本发明中使用的水不溶性乙烯基聚合物中的前述通式(1)和前述通式(2)表示的结构单元的重量比[式(1)表示的结构单元/式(2)表示的结构单元]优选为1/2~10/1,更优选为1/2~8/1,进一步优选为1/2~5/1,最优选为1/1~5/1。
从提高其分散性的观点出发,该水不溶性乙烯基聚合物优选进一步含有来自含成盐基的单体(a)的结构单元。作为成盐基,可以列举出羧基、磺酸基、磷酸基、氨基、铵基等。
来自含成盐基的单体(a)的结构单元可以通过将含成盐基的单体聚合而得到,但也可以在聚合物的聚合后,在聚合物链中引入成盐基(阴离子性基团或阳离子性基团)。
作为含成盐基的单体(a),优选(a-1)阴离子性单体以及(a-2)阳离子性单体。
(a-1)阴离子性单体
作为(a-1)阴离子性单体,可以列举出选自不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体以及不饱和磷酸单体中的一种以上。
作为不饱和羧酸单体,可以列举出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸、2-甲基丙烯酰氧基甲基琥珀酸等。
作为不饱和磺酸单体,可以列举出例如苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3-磺基丙基(甲基)丙烯酸酯、二-(3-磺基丙基)衣康酸酯等。
作为不饱和磷酸单体,可以列举出例如乙烯基膦酸、乙烯基膦酸酯、二(甲基丙烯酰氧基乙基)膦酸酯、二苯基-2-丙烯酰氧基乙基膦酸酯、二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸酯、二丁基-2-丙烯酰氧基乙基膦酸酯等。
从油墨粘度和喷出性的观点出发,在上述阴离子性单体中,优选不饱和羧酸单体,更优选丙烯酸和甲基丙烯酸。
(a-2)阳离子性单体
作为(a-2)阳离子性单体,可以列举出选自含有不饱和叔胺的乙烯基单体以及含有不饱和铵盐的乙烯基单体中的一种以上。
作为含有不饱和叔胺的单体,可以列举出例如N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-6-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶等。
作为含有不饱和铵盐的单体,可以列举出例如N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯季铵化合物、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯季铵化合物、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯季铵化合物等。
在上述阳离子性单体中,优选N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺以及乙烯基吡咯烷酮。
上述(a)含成盐基的单体可以单独使用或者混合2种以上后使用。
从显现出足够的印刷浓度以及分散稳定性的观点出发,该水不溶性聚合物优选为下述的水不溶性接枝聚合物:在主链上具有包含前述通式(1)和/或(2)和来自(a)含成盐基的单体的结构单元的聚合物;在侧链上具有包含来自大分子单体(b)的结构单元。
作为(b)成分的大分子单体,可以列举出下述(b-1)苯乙烯类大分子单体、(b-2)(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体、(b-3)含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体、(b-4)硅酮类大分子单体等。
上述(b)成分是从提高印刷浓度以及含有着色剂的水不溶性聚合物微粒的分散稳定性等观点出发而使用的,可以列举出数均分子量为500~100,000、优选为1,000~10,000,且在一个末端具有不饱和基团等聚合性官能团的单体的大分子单体。
另外,(b)成分的数均分子量可以通过使用聚苯乙烯作为标准物质,使用含有50mmol/L的乙酸的四氢呋喃作为溶剂的凝胶渗透色谱法进行测定。
(b-1)苯乙烯类大分子单体
所述的苯乙烯类大分子单体是指具有来自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等苯乙烯类单体(称作b-1单体)的结构单元的大分子单体。
在苯乙烯类单体中,优选苯乙烯。
作为苯乙烯类大分子单体,可以列举出例如在一个末端具有聚合性官能团的苯乙烯的单聚物、以及在一个末端具有聚合性官能团的苯乙烯与其它单体的共聚物。
存在于一个末端的聚合性官能团优选为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,通过使它们共聚,可以得到具有来自苯乙烯类大分子单体的结构单元的水不溶性接枝聚合物。
从耐摩擦性的观点出发,侧链中或苯乙烯类大分子单体中,来自苯乙烯类单体的结构单元的含量优选为60重量%以上,更优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。
作为能够从商业获得的苯乙烯类大分子单体,可以列举出例如东亚合成株氏会社的商品名为AS-6、AS-6S、AN-6、AN-6S、HS-6、HS-6S等。
(b-2)(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体
所述的(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体是指可以具有羟基、且具有碳原子数为1~22、优选为碳原子数为1~18的烷基的具有来自(甲基)丙烯酸酯(称作b-2单体)的结构单元的大分子单体。
作为(甲基)丙烯酸酯,具体地可以列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯、(甲基)丙烯酸(异)癸酯、(甲基)丙烯酸(异)十八烷基酯等。
含有来自b-2单体的结构单元的侧链可以通过将在一个末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体共聚而得到,可以列举出例如甲基丙烯酸甲酯类大分子单体、丙烯酸丁酯类大分子单体、甲基丙烯酸异丁酯类大分子单体、甲基丙烯酸月桂酯类大分子单体等。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体,可以列举出在一个末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸烷基酯的单聚物、以及在一个末端具有聚合性官能团的(甲基)丙烯酸烷基酯和其它单体的共聚物,聚合性官能团优选为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。作为其它单体,可以列举出前述的(1)苯乙烯类单体(b-1单体)、后述的(3)苯乙烯以外的含芳环的(甲基)丙烯酸酯类单体(b-3单体)等。
从耐摩擦性的观点出发,侧链中或(甲基)丙烯酸烷基酯类大分子单体中,来自(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含量最多,优选为60重量%以上,更优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。
(b-3)含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体
所述的含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体是指具有来自含芳环的(甲基)丙烯酸酯(称作b-3单体)的结构单元的大分子单体。
作为含芳环的(甲基)丙烯酸酯,优选前述通式(1-1)表示的单体。
CH2=CR1COOR2(1-1)
(式中,R1、R2同上。)
具体地,可以列举出(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸2-苯基乙基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯、丙烯酸1-萘基酯、(甲基)丙烯酸2-萘基酯、(甲基)丙烯酸邻苯二甲酰亚胺基甲基酯、(甲基)丙烯酸对硝基苯基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙基酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯、2-丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸酯等。它们之中,特别优选(甲基)丙烯酸苄基酯。它们可以分别单独使用或者将2种以上混合后使用。
含有来自含芳环的(甲基)丙烯酸酯的结构单元的侧链可以通过将在一个末端具有聚合性官能团的含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体共聚而得到。
作为含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体,可以列举出在一个末端具有聚合性官能团的含芳环的(甲基)丙烯酸酯单聚物、以及在一个末端具有聚合性官能团的含芳环的(甲基)丙烯酸酯和其它单体的共聚物,聚合性官能团优选丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。作为其它单体,可以列举出前述的(1)苯乙烯类单体(b-1单体)、(2)(甲基)丙烯酸酯(b-2单体)等。
在侧链中或含芳环的(甲基)丙烯酸酯类大分子单体中,来自含芳环的(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含量最多。
(b-4)硅酮类大分子单体
本发明中使用的水不溶性接枝聚合物也可以具有有机聚硅氧烷链作为侧链。该侧链例如优选通过将下述通式(5)表示的、在一个末端具有聚合性官能团的硅酮类大分子单体共聚而得到。
CH2=C(CH3)-COOC3H6-[Si(CH3)2-O]t-Si(CH3)3(5)
(式中,t表示8~40的数)
为了提高分散稳定性,本发明中使用的聚合物在为水不溶性接枝聚合物时,主链和侧链的重量比[主链/侧链]优选为1/1~20/1,更优选为3/2~15/1,特别优选为2/1~10/1。
另外,将聚合性官能团设定为在侧链中含有而计算其重量比。
在上述之中,在一个末端具有聚合性官能团的苯乙烯类大分子单体和着色剂的亲和性高,所以从提高分散稳定性的观点出发,是优选的。
另外,本说明书中所述的“(异或叔)”和“(异)”表示存在“异”或“叔”所示的支链结构的情形和不存在该结构的情形(正)这两种情况。
从提高分散稳定性、印刷浓度和耐光性(lighter-fastness)的观点出发,该水不溶性聚合物可以进一步含有来自疏水性单体(c)的结构单元。
来自疏水性单体(c)的结构单元可以通过将疏水性单体聚合而得到,也可以在聚合物的聚合后,在聚合物链上引入疏水性单体。
作为疏水性单体(c),优选(c-1)具有碳原子数为1~22的烷基的(甲基)丙烯酸酯或(c-2)下述通式(6)表示的单体。
CH2=C(R7)-R8(6)
(式中,R7表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基,R8表示碳原子数为6~22的含芳环的烃基。)
作为(c-1)具有碳原子数为1~22的烷基的(甲基)丙烯酸酯,可以列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸(异)丙酯、(甲基)丙烯酸(异或叔)丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸(异)辛酯、(甲基)丙烯酸(异)癸酯、(甲基)丙烯酸(异)十二烷基酯、(甲基)丙烯酸(异)十八烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯等。
从印刷浓度的观点出发,作为(c-2)式(6)表示的单体,优选为选自苯乙烯、乙烯基萘、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基乙烯基苯、4-乙烯基联苯、1,1-二苯基乙烯中的1种以上。它们之中,从印刷浓度和保存稳定性的观点出发,更优选为选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯以及乙烯基甲苯中的一种以上的苯乙烯类单体。
该水不溶性聚合物也可以进一步含有其它结构单元。
该水不溶性聚合物优选具有前述式(1)表示的结构单元,优选进一步具有前述式(2)表示的结构单元。另外,优选将在前述式(1-1)和前述式(2-1)表示的单体中根据需要含有(a)含成盐基的单体、(b)大分子单体和/或(c)疏水性单体等的单体混合物(以下称作“单体混合物”)共聚而得到。
从提高作为水性油墨时的印刷浓度和光泽性、定影性和良好的分散稳定性的观点出发,单体混合物中的前述式(1-1)表示的单体含量或者水不溶性聚合物中的前述式(1)表示的结构单元的含量为10重量%以上,优选为10~80重量%,更优选为20~80重量%,特别优选为25~75重量%。
从提高作为水性油墨时的印刷浓度和光泽性以及定影性和良好的分散稳定性的观点出发,单体混合物中的前述式(2-1)表示的单体含量或者水不溶性聚合物中的前述式(2)表示的结构单元的含量优选5~60重量%,更优选为8~55重量%,特别优选为10~50重量%。
从提高作为水性油墨时的印刷浓度和光泽性以及良好的分散稳定性的观点出发,单体混合物中的含成盐基的单体(a)的含量(作为未中和量的含量。下同)或者水不溶性聚合物中的来自含成盐基的单体(a)的结构单元的含量优选为3~30重量%,更优选为5~25重量%,特别优选为5~20重量%。
从提高水不溶性聚合物的分散性和光泽性的观点出发,[式(1)表示的结构单元/来自含成盐基的单体(a)的结构单元]的重量比优选为10/1~1/1,更优选为8/1~2/1。
从提高水不溶性聚合物的分散性和印刷浓度的观点出发,[式(2)表示的结构单元/来自含成盐基的单体(a)的结构单元]的重量比优选为10/1~1/1,更优选为5/1~1/1。
从作为水性油墨时的印刷浓度的观点出发,单体混合物中的大分子单体(b)的含量或者水不溶性聚合物中的来自大分子单体(b)的结构单元的含量优选为0~40重量%,更优选为5~35重量%,特别优选为5~30重量%。
从作为水性油墨时的印刷浓度和分散稳定性的观点出发,单体混合物中的疏水性单体(c)的含量或者水不溶性聚合物中的来自疏水性单体(c)的结构单元的含量优选为0~40重量%,更优选为0~20重量%。
该水不溶性聚合物在含有来自含成盐基的单体的结构单元时,可以通过后述的中和剂中和该成盐基后而加以使用。成盐基的中和度优选为10~200%,更优选为20~150%,特别优选为50~150%。
这里,在成盐基为阴离子性基团时,中和度可以根据下述式求得。
{[中和剂的重量(g)/中和剂的当量]/[聚合物的酸值(KOHmg/g)×聚合物的重量(g)/(56×1000)]}×100
在成盐基为阳离子性基团时,中和度可以根据下述式求得。
{[中和剂的重量(g)/中和剂的当量]/[聚合物的胺值(HCLmg/g)×聚合物的重量(g)/(36.5×1000)]}×100
酸值以及胺值可以从水不溶性聚合物的结构单元通过计算而算出。
而且还可以通过将聚合物溶解到适当的溶剂(例如甲乙酮)中之后进行滴定的方法求得。
从着色剂的分散稳定性、耐水性和喷出性的观点出发,该水不溶性聚合物的重均分子量优选为5,000~500,000,更优选为10,000~400,000,特别优选为10,000~300,000。
另外,水不溶性聚合物的重均分子量可以通过使用含有60mmol/L的磷酸以及50mmol/L的溴化锂的二甲基甲酰胺作为溶剂的凝胶渗透色谱法,使用聚苯乙烯作为标准物质而进行测定。
含有着色剂的水不溶性聚合物粒子(II)
含有着色剂的水不溶性聚合物粒子(II)优选通过下述工序(1)和(2)获得水分散体。
工序(1):将含有水不溶性聚合物、有机溶剂、着色剂、水和根据需要而使用的中和剂的混合物进行分散处理的工序;
工序(2):除去前述有机溶剂的工序。
在前述工序(1)中,优选的是,首先使前述水不溶性聚合物溶解在有机溶剂中,接着在前述有机溶剂中加入着色剂、水和根据需要添加的中和剂、表面活性剂等并进行混合,从而得到水包油型的分散体。在混合物中,着色剂优选为5~50重量%,有机溶剂优选为10~70重量%,水不溶性聚合物优选为2~40重量%,水优选为10~70重量%。在水不溶性聚合物具有成盐基时,优选使用中和剂,但是对中和度没有特别的限定。通常,最终得到的水分散体的液体性质为中性,例如,pH优选为4.5~10。也可以由前述水不溶性乙烯基聚合物所希望的中和度决定pH。
作为有机溶剂,优选列举出醇类溶剂、酮类溶剂以及醚类溶剂,对水的溶解度在20℃下,优选为50重量%以下,且为10重量%以上。
作为醇类溶剂,可以列举出乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、异丁醇、二丙酮醇等。作为酮类溶剂,可以列举出丙酮、甲乙酮、二乙基酮、甲基异丁基酮等。作为醚类溶剂,可以列举出二丁基醚、四氢呋喃、二噁烷等。在这些溶剂中,优选异丙醇、丙酮和甲乙酮,特别优选甲乙酮。这些溶剂可以分别单独使用或者将2种以上混合后使用。
作为中和剂,根据水不溶性聚合物中的成盐基的种类,可以使用酸或碱。
作为中和剂,可以列举出盐酸、醋酸、丙酸、磷酸、硫酸、乳酸、琥珀酸、乙醇酸、葡糖酸、甘油酸等酸,氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氨、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、三乙醇胺等碱。
前述工序(1)中的混合物的分散方法没有特别的限制。优选预备分散后,进一步施加剪切应力后进行主分散。在工序(2)中进行微粒化以便得到所希望的平均粒径的水不溶性聚合物粒子。
在将混合物预备分散时,可以使用锚桨等常用的混合搅拌装置。在混合搅拌装置中,优选“Ultra Disper”(浅田铁钢株式会社,商品名),“Ebara Milder”(荏原制作所株式会社,商品名),“TKHomomixer”、“TK Pipeline Mixer”、“TK HomoJetter”、“TKHomomic Line Flow”和“Filmix”(以上,特殊机化工业株式会社,商品名),“Clearmix”(M-Technic株式会社,商品名),“K.D.Mill”(Kinetics Dispersion公司,商品名)等高速搅拌混合装置。
作为施加主分散的剪切应力的装置,例如可以列举出滚轧机、珠磨机、捏合机、挤压机等捏炼机,以高压均化器(Izumi Food Machinery株式会社,商品名)和小型实验室用(Mini-Labo)8.3H型(Rannie公司,商品名)为代表的均相阀(homo-valve)式高压均化器,Micro Fluidizer(microfluidics公司,商品名)、Nanomizer(Nanomizer株式会社,商品名)、Altimizer(Sugino Machine株式会社,商品名)、Genus PY(白水化学株式会社,商品名)、DeBEE2000(日本BEE株式会社,商品名)等腔室式高压均化器等。它们之中,从混合物中所含有的颜料的小粒径化的观点出发,优选为高压均化器。
在前述工序(2)中,通过从前述工序(1)得到的分散体馏去有机溶剂而形成水性体系,则可以得到具有所希望的平均粒径的含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的水分散体。可以通过利用减压蒸馏等普通的方法除去水分散体中含有的有机溶剂。包含所得的水不溶性聚合物粒子的水分散体中的有机溶剂基本上被除去,有机溶剂的量优选为0.1重量%以下,更优选为0.01重量%以下。优选通过过滤包含所得的水不溶性聚合物粒子的水分散体,从而除去粗大粒子。粗大粒子不存在或仅存在少量,为了防止堵塞打印机的喷嘴,过滤器的粒径优选为1~10μm,更优选为3~7μm。
含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的水分散体是将含有着色剂的水不溶性聚合物的固体成分分散到以水为主要介质中而形成的物质。这里,含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的形态没有特别的限制,至少通过着色剂和水不溶性聚合物来形成粒子即可。例如,包含下述状态:着色剂内包于水不溶性聚合物中的粒子形态、着色剂均匀地分散到水不溶性聚合物中的粒子形态、着色剂露出到水不溶性聚合物粒子表面的粒子形态等。
从分散稳定性、喷出性的观点出发,含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的平均粒径优选为50~200nm,更优选为70~170nm,特别优选为90~150nm。从减少粗大粒子而提高分散体的保存稳定性的观点出发,含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的D90(散射强度的频率分布中的从小粒子侧计算的累积90%的值)优选为350nm以下,更优选为300nm以下,特别优选为270nm以下。从制造的容易程度出发,下限优选为100nm以上。从印刷浓度的观点以及制造的容易程度出发,含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的D10(散射强度的频率分布中的从小粒子侧计算的累积10%的值)优选为10nm以上,更优选为20nm以上,特别优选为30nm以上。
另外,平均粒径、D90、D10可以通过大塚电子株式会社的激光粒子分析系统ELS-8000(累积分析)测定。测定条件同上。
喷墨记录用水分散体和水性油墨
本发明的第一方案的水性油墨、本发明的第二方案的水性油墨是以水为主要介质的油墨,根据需要,可以含有湿润剂、分散剂、消泡剂、防霉剂、螯合剂等添加剂。这些各成分的混合方法没有特别的限制。
本发明的第一方案的喷墨记录用水分散体和水性油墨、第二方案的喷墨记录用水性油墨的各构成成分的含量如下所示。
在本发明的第一方案的喷墨记录用水分散体中以及水性油墨中,粒子(I)(但颜料除外)的含量优选为0.1重量%以上,更优选为0.5重量%以上,进一步优选为1重量%以上,特别优选为3重量%以上,最优选为5重量%以上;其上限优选为25重量%以下,更优选为20重量%以下,特别优选为15重量%以下。基于这些观点,优选为0.1~25重量%,更优选为0.5~20重量%,进一步优选为1~20重量%,特别优选为3~15重量%,最优选为5~15重量%。非离子性有机化合物的总含量优选为0.1重量%以上,更优选为0.3重量%以上,特别优选为0.5重量%以上,其上限优选为3重量%以下,更优选为2重量%以下,特别优选为1.5重量%以下。从这些观点出发,非离子性有机化合物的含量优选为0.1~3重量%,更优选为0.3~2重量%,特别优选为0.5~1.5重量%。
在第二方案的水性油墨中,粒子(I)的含量优选为0.1重量%以上,更优选为0.5重量%以上,进一步优选为1重量%以上,特别优选为3重量%以上,最优选为5重量%以上;其上限优选为25重量%以下,更优选为20重量%以下,特别优选为15重量%以下。基于这些观点,优选为0.1~25重量%,更优选为0.5~20重量%,进一步优选为1~20重量%,特别优选为3~15重量%,最优选为5~15重量%。非离子性有机化合物的含量优选为0.1重量%以上,更优选为0.3重量%以上,特别优选为0.5重量%以上,其上限优选为3重量%以下,更优选为2重量%以下,特别优选为1.5重量%以下。从这些观点出发,非离子性有机化合物的含量优选为0.1~3重量%,更优选为0.3~2重量%,特别优选为0.5~1.5重量%。
从印刷浓度和喷出稳定性的观点出发,在水不溶性聚合物粒子中含有着色剂时,第一方案、第二方案的水性油墨中,通常而言,含有着色剂的水不溶性聚合物粒子的含量(固体成分)希望优选调节为0.5~20重量%,更优选为1~15重量%,第一方案的水分散体中,含着色剂的水不溶性聚合物粒子的含量(固体成分)优选为5~35重量%,更优选为10~25重量%。
在第一方案的水分散体中和水性油墨中的各重量比如下所示。
从含有着色剂的水不溶性聚合物粒子容易在印刷纸上扩展的观点出发,非离子性有机化合物和水不溶性聚合物量的重量比(非离子性有机化合物量/水不溶性聚合物量)优选为1/10~2/1,更优选为1/5~3/2,特别优选为1/4~1/1。
从有助于在印刷纸上的表面的润湿展开,抑制水性油墨向纸内部渗透,同时减少来自印刷品的反射光的平衡的观点出发,粒子(I)的含量和非离子性有机化合物量的重量比[非离子性有机化合物量/粒子(I)的量]优选为1/1~1/20,更优选为1/3~1/15,特别优选为1/5~1/13。
从粒子(I)的分散稳定性和通过粒子(I)减少反射光的观点出发,粒子(I)和着色剂的重量比(着色剂量/粒子(I)的量)优选为1/10~3/1,更优选为1/10~2/1,特别优选为1/5~1/1。
另外,从含有着色剂的水不溶性聚合物粒子容易在印刷纸上扩展的观点出发,在第二方案的水性油墨中,非离子性有机化合物和水不溶性聚合物量的重量比(非离子性有机化合物量/水不溶性聚合物量)优选为1/10~2/1,更优选为1/5~3/2,特别优选为1/4~1/1。
从有助于在印刷纸上的表面的润湿展开,抑制水性油墨向纸内部渗透,同时减少来自印刷品的反射光的平衡的观点出发,粒子(I)和非离子性有机化合物量的重量比[非离子性有机化合物量/粒子(I)的量]优选为1/1~1/20,更优选为1/3~1/15,特别优选为1/5~1/13。
从粒子(I)的分散稳定性和通过粒子(I)减少反射光的观点出发,粒子(I)和着色剂的重量比(着色剂量/粒子(I)的量)优选为1/10~3/1,更优选为1/10~2/1,特别优选为1/5~1/1。
本发明的水分散体和水性油墨中的水的含量优选为30~90重量%,更优选为40~80重量%。
本发明的喷墨记录用水性油墨在使用Seiko Epson株式会社制造的打印机[商品名:EM-930C(喷嘴直径为φ38μm,分辨率为360dpi,喷出频率为14.4kHz,精细模式,印刷速度为9.2ppm,液滴量为40pl)],在普通纸(XEROX株式会社制造,商品名:4024)上整面印刷(100%范围的全涂印刷)时,着色剂的平均渗透深度优选为60μm以下。这里,平均渗透深度是根据实施例记载的方法求得的值。
从提高印刷浓度的观点出发,着色剂的平均渗透深度优选为60μm以下,更优选为50μm以下,特别优选为40μm以下。从耐摩擦性的观点出发,下限优选为10μm以上、更优选为20μm以上。从这些观点出发,着色剂的平均渗透深度优选为10~60μm,更优选为20~50μm,特别优选为20~45μm。
喷墨记录方法
本发明的喷墨记录用水性油墨优选在利用喷墨记录方式在以一次走纸方式进行印刷的喷墨印刷方法中使用。所述的以一次走纸方式印刷是指,在为线性打印头型(line head type)的情况下,使喷墨头(ink-jet head)的扫描方向和印刷对象物的传送方向为同一方向,以一次扫描形成图象;在为连续打印头型(serial head type)的情况下,使喷墨头双向扫描,使印刷对象以与喷墨头的扫描方向相垂直的方向进行传送,且在已经被射中的油墨上基本上不会被再次射中油墨(不重叠),从而形成图象。
如果以一次走纸方式进行印刷,则在每单位面积内,从喷墨的喷嘴射出的滴数减少。因此,和以几次走纸方式进行印刷的情形相比,1滴1滴地变大,大的点(dot)的1滴和小的点的1滴相比,每单位面积的油墨量不均,所以在印刷纸上的某些微细部位中油墨量多,存在容易渗透的部分。本发明的水性油墨可以促进水性油墨在印刷纸上的表面的润湿展开,其可以抑制水性油墨向纸内部渗透,所以其适合一次走纸方式的印刷方法。
实施例
在以下的实施例和比较例中,“份”和“%”如果没有特别的说明,是指“重量份”和“重量%”。
合成例1
在反应容器内加入20份甲乙酮和0.03份聚合链转移剂(2-巯基乙醇)、200份如表1所示的单体混合物中的10%后进行混合,充分地进行氮气置换,从而得到混合溶液。
另一方面,在滴液漏斗中加入如表1所示的单体混合物中所剩余的90%,加入0.27份前述聚合链转移剂、60份甲乙酮以及1.2份自由基聚合引发剂(2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)后混合,充分地进行氮气置换,从而得到混合溶液。
在氮气氛下,一边搅拌反应容器内的混合溶液,一边升温到65℃,在3小时内缓慢滴加滴液漏斗中的混合溶液。从滴加结束后,在65℃下经过2小时后,加入将0.3份前述自由基聚合引发剂溶于5份甲乙酮而得到的溶液,再在65℃下老化2小时,在70℃下老化2小时,从而得到聚合物溶液。
另外,表1所示的化合物的详细情况如下所示。
·苯乙烯大分子单体:东亚合成株式会社制造,商品名:AS-6S,数均分子量:6000,聚合性官能团:甲基丙烯酰氧基,纯成分为50%
·聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(氧化乙烯平均加成摩尔数=9):新中村化学工业株式会社制造,商品名:NK ESTER M-90G,末端:氢原子
·聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(氧化丙烯平均加成摩尔数=9):日本油脂株式会社制造,商品名:Blemmer PP-500,末端:氢原子
[表1]
制造例1
将合成例1得到的聚合物溶液减压干燥而得到的聚合物25份溶解到70份甲乙酮中,在其中加入4.1份中和剂(5N的氢氧化钠水溶液)(中和度为75%)和230份离子交换水,对成盐基进行中和,再加入75份喹吖酮颜料(C.I.颜料紫19,Clariant Japan株式会社制造,商品名:Hostaperm Red E5B02),用搅拌桨在20℃下混合1小时。将所得的混合物用“MICROFLUIDIZER”(Microfluidics公司制造,商品名)在200MPa的压力下进行10次分散处理。
在所得的分散液中加入250份离子交换水,搅拌后,在减压下、60℃下,除去甲乙酮,再除去一部分水,通过安装了5μm的过滤器(乙酰基纤维素膜,外径:2.5μm,富士胶片株式会社制造)的容量为25mL的无针注射器(Terumo株式会社制造)过滤,除去粗大粒子,从而得到固体成分浓度为20%的含颜料的乙烯基聚合物粒子的水分散体。含颜料的乙烯基聚合物粒子的平均粒径为110nm,D10(从小粒径侧计算的粒径分布(个数基准)为10%的粒径)为70nm,D90(从小粒径侧计算的粒径分布(个数基准)为90%的粒径)为171nm。
实施例1
在40份制造例1得到的含颜料的乙烯基聚合物粒子的水分散体中,混合预先溶解或分散有7份三乙二醇单丁基醚、1份“SURFYNOL465”(日信化学株式会社制造)、0.3份“Ploxel XL2”(Avecia株式会社制造)、20份(以有效成分计为10份)聚苯乙烯(日本ゼオン株式会社制造)、1份1,2-十二烷二醇(东京化成工业株式会社制造)和20份离子交换水而形成的液体,添加甘油和离子交换水、并充分搅拌,以使20℃的E型粘度计的粘度为4mPa·s,并调节总量为100份。将所得的混合溶液通过安装了1.2μm的过滤器(乙酰基纤维素膜,外径:2.5μm,富士胶片株式会社制造)的容量为25mL的无针注射器进行过滤,除去粗大粒子,从而得到水性油墨。
实施例2~7
除了将粒子(I)的聚苯乙烯和作为非离子性有机化合物的1,2-十二烷二醇改变为表2的各化合物以外,按照和实施例1同样的步骤得到水性油墨。
比较例1
除了将粒子(I)的聚苯乙烯和作为非离子性有机化合物的1,2-十二烷二醇替(PO-1)换为等量的离子交换水以外,按照和实施例1同样的步骤得到水性油墨。
比较例2
除了将粒子(I)的聚苯乙烯替换为等量的离子交换水以外,按照和实施例1同样的步骤得到水性油墨。
比较例3~4
除了将1,2-十二烷二醇(PO-1)替换为表2的PO-2、PO-3以外,按照和比较例2同样的步骤得到水性油墨。
比较例5
除了将粒子(I)的聚苯乙烯替换为等量的离子交换水,以及将1,2-十二烷二醇(PO-1)替换为等量的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(Y-1)以外,按照和实施例1同样的步骤得到水性油墨。
比较例6
除了将粒子(I)的聚苯乙烯替换为氧化钛,以及将1,2-十二烷二醇(PO-1)替换为等量的椰子油脂肪酸N-甲基乙醇酰胺(Y-2)以外,按照和实施例1同样的步骤得到水性油墨。
比较例7
除了不使用作为非离子性有机化合物的1,2-十二烷二醇(PO-1),而替换为等量的离子交换水以外,按照和实施例3同样的步骤得到水性油墨。
对上述实施例和比较例的水性油墨分别进行下述评价,其结果如表2、表3所示。
(1)印刷浓度
使用Seiko Epson株式会社制造的打印机(型号:EM-930C,压电方式),在市售的普通纸(XEROX株式会社制造,商品名:4024)上整面印刷[印刷条件=用纸种类:普通纸,模式设定:精细(一次走纸方式)],在25℃下放置24小时后,通过Macbeth浓度计(Gretag-Macbeth公司制造,商品号:RD914)测定印刷品(5.1cm×8.0cm)的中心和四角共5点的印刷浓度,求得其平均值。
(2)非离子性有机化合物的溶解度的测定方法
在25℃的室温下,取出一定量的非离子性有机化合物,在搅拌(约100rpm)下添加25℃的离子交换水,将目视判断为完全溶解的状态(水溶液为无色透明的状态),将其作为该非离子性有机化合物的溶解度。溶解度表示非离子性有机化合物在100g水中的饱和溶解量。其中,用于测定的搅拌时间是在1小时内进行的。
(3)含非离子性有机化合物的水的表面张力的测定方法
使用表面张力计(协和界面科学株式会社制造,商品名:CBVP-2),将铂板浸渍到加入了在100g水中含有0.001g非离子性有机化合物的水溶液5g的圆柱形聚乙烯制容器(直径为3.6cm×深度为1.2cm)中,在25℃下测定含有非离子性有机化合物的水的表面张力。非离子性有机化合物在100g水中的溶解量在小于0.001g时是以最大溶解度进行测定的。
(4)表面张力(γ)的测定方法
如前所述。
(5)接触角(θ)的测定方法
如前所述。
(6)折射率的测定方法
旋涂分散了粒子(I)的溶液,制造薄膜(约100μm)后,通过减压干燥机(105℃,-80000Pa,干燥10小时)而除去分散剂,通过光干涉式膜厚测定装置(产品名:ラムダエ一スVM-1000,大日本スクリ一ン株式会社制造),根据JISK7142-1996(B法)进行测定(测定波长为589nm)。
(7)平均渗透深度的测定方法
使用Seiko Epson株式会社制造的打印机[商品名:EM-930C(喷嘴直径为φ38μm,分辨率为360dpi,喷出频率为14.4kHz,精细模式,印刷速度为9.2ppm,液滴量为40pl)],在普通纸(XEROX株式会社制造,商品名:4024)上用本发明的喷墨记录用水性油墨整面印刷(100%范围的全涂印刷)[印刷条件=用纸种类:普通纸,模式设定:精细(一次走纸方式)]。在25℃下放置24小时后,用切纸机切断整面印刷部,在切断面的任意10个位置上,通过超深度形状测定显微镜(VK-8500,Keyence株式会社制造)观察,从而测定着色剂的渗透深度,并将10个位置的平均值作为平均渗透深度。
(8)Tg的测定方法
在本发明中,聚合物的玻璃化转变温度(Tg)是指使用差示扫描量热计(Seiko Instruments株式会社,DSC6200)测定的值。具体地,在下述连续的温度程序1~4的条件下进行测定,将在温度程序3下测定的值作为Tg。这是因为在前述升温、冷却的温度程序下进行测定、使用温度程序3的测定值可以确保测定值的再现性。
温度程序:
1、30~250℃:升温速度为30℃/min,保持时间为1min
2、250~-100℃:冷却速度为30℃/min,保持时间为30min
3、-100~250℃:升温速度为5℃/min,保持时间为1min
4、250~30℃:冷却速度为30℃/min,保持时间为2min
(9)E型粘度计的测定方法
E型粘度使用东机产业株式会社制造的“RE80”,在测定温度为20℃、测定时间为1分钟、转速为100rpm,转子使用标准(1°34′×R24)作为测定条件进行测定。
[表2]
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例 | |
粒子(I) | 聚苯乙烯 | 含氟微粒 | 硅石 | 聚四氟乙烯 | 硅石 | 硅石 | 硅石 |
粒子(I)的有效成分含量(重量%) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
粒子(I)的折射率 | 1.59 | 1.51 | 1.45 | 1.35 | 1.45 | 1.45 | 1.45 |
粒子(I)的平均粒径(nm) | 160 | 180 | 220 | 270 | 220 | 220 | 220 |
非离子性有机化合物 | PO-1 | PO-1 | PO-1 | PO-1 | PO-2 | PO-3 | PO-4 |
非离子性有机化合物的有效成分含量(重量%) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
含非离子性有机化合物的水的表面张力(mN/m) | 47.1 | 47.1 | 47.1 | 47.1 | 65 | 57.8 | 48.1 |
非离子性有机化合物的溶解度(g/100g) | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.15 | 0.05 | 0.12 |
聚合物 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 |
油墨的表面张力γ(mN/m) | 24.5 | 21.8 | 24.8 | 25.1 | 27.0 | 24.0 | 24.0 |
油墨的接触角θ(°) | 15.0 | 14.2 | 8.8 | 12.5 | 14.2 | 16.5 | 16.5 |
γcosθ | 23.7 | 21.1 | 24.5 | 24.5 | 26.2 | 23.0 | 23.0 |
γ(1-cosθ) | 0.83 | 0.67 | 0.29 | 0.59 | 0.82 | 0.99 | 0.99 |
印刷浓度 | 1.03 | 1.10 | 1.13 | 1.03 | 1.04 | 1.06 | 1.04 |
平均渗透深度(μm) | 57 | 37 | 33 | 52 | 45 | 40 | 43 |
表2中的物质的详细说明如下所示。
·非离子性有机化合物
PO-1:1,2-十二烷二醇
PO-2:癸酸单甘油酯
PO-3:异癸基单甘油基醚
PO-4:2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇
·聚苯乙烯:Nipol LX303A(日本ゼオン株式会社制造),有效成分浓度为50.0%
·含氟微粒:ビニブランFJ-310(日信化学工业株式会社制造),有效成分浓度为50.7%(Tg35℃)
·硅石:MP-2040(日产化学工业株式会社制造),有效成分浓度为40.8%
·聚四氟乙烯:AD911(旭硝子株式会社制造),有效成分浓度为60.0%
[表3]
比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | |
粒子(I) | - | - | - | - | - | 氧化钛 | 硅石 |
粒子(1)的有效成分含量(重量%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 10 |
粒子(I)的折射率 | - | - | - | - | - | 2.70 | 1.45 |
粒子(I)的平均粒径(nm) | - | - | - | - | - | 222 | 220 |
非离子性有机化合物 | - | PO-1 | PO-2 | PO-3 | Y-1 | Y-2 | - |
非离子性有机化合物的有效成分含量(重量%) | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
含非离子性有机化合物的水的表面张力(mN/m) | - | 47.1 | 65 | 57.8 | - | - | - |
非离子性有机化合物的溶解度(g/100g) | - | 0.001 | 0.15 | 0.05 | - | - | - |
聚合物 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 | 合成例1 |
油墨的表面张力γ(mN/m) | 29.1 | 24.9 | 27.0 | 25.5 | 27.5 | 28.9 | 29.0 |
油墨的接触角θ(°) | 14.5 | 14.7 | 13.9 | 16.2 | 19.3 | 15.2 | 14.5 |
γcosθ | 28.2 | 24.1 | 26.2 | 24.5 | 26.0 | 27.9 | 28.1 |
γ(1-cosθ) | 0.93 | 0.82 | 0.79 | 1.01 | 1.55 | 1.01 | 0.92 |
印刷浓度 | 0.92 | 1.01 | 0.96 | 0.96 | 0.95 | 0.93 | 0.98 |
平均渗透深度(μm) | 77 | 64 | 70 | 69 | 72 | 75 | 62 |
表3中的物质的详细说明如下所示。
·Y-1:椰子油脂肪酸二乙醇酰胺:商品名为AMIZOL CDE,Kawaken Fine Chemical株式会社制造
·Y-2:椰子油脂肪酸N-甲基乙醇酰胺:商品名AMINONE C11S,花王株式会社制造
·氧化钛:AEROXIDE TiO2 P25(日本Aerosil株式会社制造),有效成分浓度为30.0%。
从表2、表3所示的结果可以知道,相对于比较例1的不含粒子(I)以及非离子性有机化合物的水性油墨、比较例2~5的不含粒子(I)的水性油墨、比较例6的含折射率高的粒子的水性油墨、比较例7的不含非离子性有机化合物的水性油墨,实施例1~7的水性油墨都可以得到在普通纸上的刷浓度高的印刷品。
另外,从表2、3以及图1所示的结果可以知道,如果使用γcosθ为15~27,γ(1-cosθ)为0.1~1.3,且含粒子(I)的水性油墨,就可以得到在普通纸上的刷浓度高的印刷品。
另外,从表2、3以及图2所示的结果可以知道,只要渗透深度为60μm以上,就可以得到在普通纸上的印刷浓度为1.03以上的印刷品。
本发明的含喷墨记录用水分散体的水性油墨,即使在普通纸上以一次走纸方式进行印刷时,也可以实现高的印刷浓度,其是适合高速印刷的喷墨记录用水性油墨,且本发明的分散体可以用于该油墨。
Claims (11)
1.一种喷墨记录用水分散体,该水分散体含有:着色剂;具有1.0~2.2的折射率且不包括颜料的粒子(I);以及具有碳原子数为8~30的饱和或不饱和的烃基、且于25℃下在100g水中的溶解度为1g以下的非离子性有机化合物,
所述粒子(I)为无机粒子和/或聚合物粒子,
无机粒子选自二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氧化锰、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、硅酸铝、矾土白、滑石、粘土和云母钛,聚合物粒子是具有氟原子的聚合物粒子,
非离子性有机化合物是选自下述(1)~(3)中的1种以上的化合物,
(1)碳原子数为10~22的链烷、链烯或链炔二醇化合物;
(2)碳原子数为8~30的脂肪酸单甘油酯;和
(3)碳原子数为8~30的单烷基甘油醚。
2.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,具有氟原子的聚合物粒子是氟-(甲基)丙烯酸酯共聚物和/或聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,粒子(I)不含有着色剂。
4.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,其中水分散体中的非离子性有机化合物的含量为0.1~3重量%。
5.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,其中所述粒子(I)的平均粒径为30~500nm。
6.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,其中水分散体中的所述粒子(I)的含量为0.1~25重量%。
7.根据权利要求1所记载的喷墨记录用水分散体,其中着色剂被包含在水不溶性聚合物粒子(II)中。
8.根据权利要求7所记载的喷墨记录用水分散体,其中水不溶性聚合物为接枝聚合物。
9.含有权利要求1所记载的水分散体的喷墨记录用水性油墨。
10.根据权利要求9记载的喷墨记录用水性油墨,其中,当对所述油墨使用Seiko Epson株式会社制造的商品名为EM-930C的打印机在XEROX株式会社制造的商品名为4024的普通纸上进行整面印刷时,着色剂的平均渗透深度为60μm以下,
其中,所述打印机的喷嘴直径φ为38μm,分辨率为360dpi,喷出频率为14.4kHz,精细模式,印刷速度为9.2ppm,液滴量为40pl,所述整面印刷是100%范围的全涂印刷。
11.一种喷墨记录用水性油墨,该水性油墨含有着色剂、具有1.0~2.2的折射率且不包括颜料的粒子(I)以及非离子性有机化合物,而且根据下述测定方法求得的表面张力(γ)和接触角(θ)满足下述数学式(1)和数学式(2),
15≤γcosθ≤27 数学式(1)
0.1≤γ(1-cosθ)≤1.3 数学式(2)
所述粒子(I)为无机粒子和/或聚合物粒子,
无机粒子选自二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氧化锰、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、硅酸铝、矾土白、滑石、粘土和云母钛,
聚合物粒子是具有氟原子的聚合物粒子,
非离子性有机化合物是选自下述(1)~(3)中的1种以上的化合物,
(1)碳原子数为10~22的链烷、链烯或链炔二醇化合物;
(2)碳原子数为8~30的脂肪酸单甘油酯;和
(3)碳原子数为8~30的单烷基甘油醚,
所述表面张力(γ)的测定方法是:
使用协和界面科学株式会社制造的商品名为CBVP-2的表面张力计,将铂板浸渍到加入了5g水性油墨且直径为3.6cm×深度为1.2cm的圆柱形聚乙烯制容器中,在25℃下测定水性油墨的表面张力;
所述接触角(θ)的测定方法是:
使用协和界面科学株式会社制造的商品名为CA-A、且使用内径为0.4mm的毛细管的静态接触角计,使2.4μl的水性油墨和被记录材料接触,在25℃下测定接触15秒后的接触角,以该测定值作为被记录材料上的所述油墨滴的接触角,
其中,所述被记录材料是XEROX株式会社制造的商品名为4024的普通纸。
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