JP2022151150A - 油性インクジェットインク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色材、非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)を含み、非水系溶剤(A)は、変性シリコーンオイルであり、非水系溶剤(B)は、エーテルエステル、ジエステル、及びトリエステルからなる群から選択される少なくとも1種であり、かつハンセン溶解度パラメータにおける分散項δDが15.0~17.0MPa1/2であり、極性項δPが5.0MPa1/2以下であり、非水系溶剤(A)/非水系溶剤(B)の質量比は1/5~1/1である、油性インクジェットインクである。
【選択図】なし
Description
また、高極性溶剤が多く含まれるインクで印刷された印刷物と、トナーを使用した電子写真方式で印刷した印刷物とを重ねて置いておくと、高極性溶剤がトナーを溶解してしまい、互いの印刷物が貼りついてしまうことがある。
特許文献3(特開2018-141123号公報)には、クリアファイルの変形防止、ノズルプレートに対するインクの濡れ性を改善し、吐出性能も改善する油性インクジェットインクとして、非水系溶剤として、特定の変性シリコーンオイルを含むインクが提案されている。
特許文献3に開示のインクは、クリアファイル変形の抑制に効果を発揮するものの、変性シリコーンオイルが低表面張力を示すことから、インクジェットノズルから吐出されるインク滴が基材に着弾するまでの間にインクの主滴からサテライトが発生しやすくなり、印刷面汚れが発生することがある。
この油性インクジェットインクによれば、印刷物による樹脂製品の変質又は変形の発生を抑制し、印刷物へのトナー転写を防止し、インクジェット印刷での印刷面汚れを防止することができる。
一方、トナーを用いて形成される印刷物は、トナーが高極性を示すことが多いことから、トナー画像が形成される印刷物が高極性成分と接触すると、トナー画像が溶解し相手材に転写することがある。油性インクによって油性インク画像が形成された印刷物に高極性成分が残留する場合では、この油性インク画像とトナー画像とが接触すると、トナーが溶解しやすくなり、油性インク画像側にトナー画像が転写されることがある。この現象をトナー転写とも称する。トナー画像が転写されない場合でも、油性インク画像の高極性成分によってトナー画像が変質し画質が低下することがある。特に、スチレン-アクリル共重合体タイプのトナーを用いて形成される印刷物において、トナー転写は発生しやすい。
インクジェット記録方式では、ノズルから吐出されたインクの液滴は尾を引く形で飛翔し、この飛翔する液滴の先頭部分と後尾部分との間に時間差や速度差が生じる。このため、先行する主たる液滴に付随して、不要な微小液滴(サテライト)が発生することがある。ノズルからインク滴が吐出され基材に着弾する際に、インクの主滴からずれてサテライトが記録媒体に着弾すると印刷面汚れの原因になる。また、サテライトは、ミストとなってインクジェットヘッドのノズル面と搬送経路との間の空間を浮遊し、記録媒体のインク液滴からずれた箇所に付着して印刷品質を低下させたり、装置内に付着して装置を汚したりすることがある。
また、上記によって特定される非水系溶剤(B)は、高表面張力を示すことから、非水系溶剤(A)と非水系溶剤(B)とを組み合わせて含むインクは、ノズルから吐出され基材に着弾するまでの間にインク主滴からサテライトが発生することを抑制し、サテライトによる印刷面汚れを防止することができる。
変性シリコーンオイルは、23℃で液体状のポリシロキサン化合物を好ましく用いることができる。
変性シリコーンオイルとしては、例えば、アルキル変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイルやアラルキル変性シリコーンオイル等のアリール変性シリコーンオイル、カルボン酸エステル変性シリコーンオイル、アルキレン変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル等が挙げられる。好ましくは、アルキル変性シリコーンオイル、カルボン酸エステル変性シリコーンオイルであり、より好ましくはアルキル変性シリコーンオイルである。
変性シリコーンオイルとしては、ケイ素数が2~20であることが好ましく、2~10がより好ましく、2~6がさらに好ましく、2~5が一層好ましい。
変性シリコーンオイルSは、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基として、下記の(A)~(D)からなる群から選択される少なくとも1種を有することができる。
(A)炭素数4以上のアルキル基。
(B)炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基。
(C)炭素数6以上の芳香環含有基。
(D)炭素数4以上のアルキレン基。
変性シリコーンオイルSの1分子中に炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基が2個以上含まれる場合は、1分子中の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基の炭素数及び酸素数の合計は、2個以上の炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基の炭素数及び酸素数の合計である。
好ましくは、一般式(X)において、R1は、酸素原子、又は炭素数4以上のアルキレン基であり、R2は、それぞれ独立的に、メチル基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、又は炭素数6以上の芳香環含有基であり、R1及びR2のうち少なくとも1個は、炭素数4以上のアルキレン基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、及び炭素数6以上の芳香環含有基からなる群から選択され、1分子中の炭素数4以上のアルキレン基、炭素数4以上のアルキル基、炭素数及び酸素数の合計が4以上であるカルボン酸エステル結合含有基、及び炭素数6以上の芳香環含有基に含まれる酸素数及び炭素数の合計が4~20である。
このアルキル基の炭素数は、4以上が好ましく、6以上、又は8以上であってもよい。このアルキル基の炭素数は、20以下が好ましく、より好ましくは18以下、さらに好ましくは16以下である。
炭素数4以上のアルキル基は、例えば、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、エイコシル基等を挙げることができる。
ここで、RBaは、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキル基であることが好ましい。また、RBbは、炭素数1以上の直鎖又は分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキレン基であることが好ましい。主鎖のシロキサン結合のケイ素原子とカルボン酸エステル結合を結ぶアルキレン基は、炭素数2以上であることがより好ましい。
カルボン酸エステル結合含有基の炭素数及び酸素数の合計は、エステル結合(-O-(CO)-)の1個の炭素原子と2個の酸素原子と、アルキル基(RBa)の炭素数と、アルキレン基(RBb)の炭素数との合計になる。
カルボン酸エステル結合含有基において、アルキル基(RBa)は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基等を挙げることができる。
好ましくは、プロピル基、ペンチル基、ヘプチル基、ノニル基、トリデシル基であり、より好ましくはヘプチル基、ノニル基である。
カルボン酸エステル結合含有基において、アルキレン基(RBb)は、炭素数1~8の直鎖アルキレン基であることが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n-ブチレン、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基等を挙げることができる。好ましくは、エチレン基である。
ここで、RCaは、炭素数6以上の芳香環であることが好ましい。また、RCbは、炭素数1以上の直鎖又は分岐鎖を有してもよく、鎖状または脂環式のアルキレン基であることが好ましい。
芳香環含有基が、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子に芳香環が直接結合する-RCaで表される基である場合、主鎖のシロキサン結合からトリメチルシリルオキシ基等の分岐鎖が側鎖として分岐していていることが好ましい。芳香環含有基は、主鎖のシロキサン結合のケイ素原子にアルキレン基を介して芳香環が結合する-RCb-RCaで表される基であることがより好ましい。
芳香環含有基の炭素数は、芳香環(RCa)の炭素数と、任意のアルキレン基(RCb)の炭素数との合計になる。
芳香環含有基において、芳香環部分(RCa)は、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、トリメチルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等、又はこれらの少なくとも1個の水素原子がアルキル基に置換された官能基を挙げることができる。
好ましくは、プロピレン基、メチルエチレン基、エチレン基である。
また、芳香環含有基を有する変性シリコーンオイルSとしては、例えば、ジフェニルジメチコン、トリメチルシロキシフェニルジメチコン、フェニルトリメチコン、ジフェニルシロキシフェニルトリメチコン、トリメチルペンタフェニルトリシロキサン、1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-フェニル-3-(トリメチルシリルオキシ)トリシロキサン等のメチルフェニルシリコーン等を用いることができる。
炭素数4以上のアルキレン基は、例えば、n-ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基、エイコシレン基等を挙げることができる。
好ましくは、オクチレン基、デシレン基、ドデシレン基であり、より好ましくは、オクチレン基、デシレン基である。
例えば、シロキサン原料と、炭素数及び酸素数の合計が4以上である有機基とともに反応性基を有する反応性化合物とを、有機溶媒中で反応させることで、変性シリコーンオイルSを得ることができる。シロキサン原料と反応性化合物とは、シロキサン原料の反応性基と反応性化合物の反応性基とがモル比で1:1~1:1.5で反応させることが好ましい。また、反応に際し、0価白金のオレフィン錯体、0価白金のビニルシロキサン錯体、2価白金のオレフィン錯体ハロゲン化物、塩化白金酸等の白金触媒等の触媒を好ましく用いることができる。
変性シリコーンオイルSにアルキル基を導入するためには、反応性化合物として、1-ブテン、2-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、2-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ドデセン、1-ヘキサデセン、1-エイコセン等の炭素数が4以上であるアルケン等を用いることができる。
また、アルケンの他にも、ビニルシクロヘキサン等のエチレン性不飽和2重結合を有する脂環式炭化水素基を用いることができる。
変性シリコーンオイルSにエステル結合含有基を導入するためには、反応性化合物として、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソブタン酸ビニル、ペンタン酸ビニル、ピバル酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ヘプタン酸ビニル、2-エチルヘキサン酸ビニル、オクタン酸ビニル、イソオクタン酸ビニル、ノナン酸ビニル、デカン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、エイコ酸ビニル、ヘキサン酸アリル等の炭素数及び酸素数の合計が6以上である脂肪酸ビニル又は脂肪酸アリル化合物等を用いることができる。
変性シリコーンオイルSに芳香環含有基を導入するためには、反応性化合物として、スチレン、4-メチルスチレン、2-メチルスチレン、4-tert-ブチルスチレン、アリルベンゼン、1-アリルナフタレン、4-フェニル-1-ブテン、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1-ビニルナフタレン、α-メチルスチレン、2-メチル-1-フェニルプロペン、1,1-ジフェニルエチレン、トリフェニルエチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、シス-β-メチルスチレン、トランス-β-メチルスチレン、3-フェニル-1-プロペン等のビニル結合と炭素数6以上の芳香環とを有するアリール化合物等を用いることができる。
変性シリコーンオイルSにアルキレン基を導入するためには、反応性化合物として、1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,7-オクタジエン、1,8-ノナジエン、1,9-デカジエン、1,11-ドデカジエン、1,10-ウンデカジエン、1,13-テトラデカジエン、ヘキサデカジエン、エイコサジエン等の炭素数が4以上であるジエン化合物等を用いることができる。
アルキル変性シリコーンオイルの具体例としては、炭素数4~20のアルキル基を有するペンタメチルジシロキサン、2個の炭素数4~20のアルキル基を有するテトラメチルジシロキサン、炭素数4~20のアルキル基を有するヘプタメチルトリシロキサン、2個の炭素数4~20のアルキル基を有するヘキサメチルトリシロキサン、炭素数4~20のアルキル基を有するノナメチルテトラシロキサン、2個の炭素数4~20のアルキル基を有するオクタメチルテトラシロキサン、炭素数4~20のアルキル基を有するウンデカメチルテトラシロキサン、2個の炭素数4~20のアルキル基を有するデカメチルテトラシロキサン等が挙げられる。
なかでも、炭素数4~20、特に炭素数10~18のアルキル基を有するヘプタメチルトリシロキサン、2個の炭素数4~20、特に炭素数4~10のアルキル基を有するヘキサメチルトリシロキサン、又はこれらの組み合わせが好ましい。
上記した変性シリコーンオイルは、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
非水系溶剤(A)の沸点は、360℃未満が好ましく、300℃以下がより好ましい。インクジェットノズルからの非水系溶剤の揮発を防止するために、非水系溶剤(A)の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。
本開示において、非水系溶剤の沸点は1気圧での沸点を示す。非水系溶剤の沸点は、JISK2254「石油製品-蒸留試験方法」の(1)初留点の方法に準拠にて測定することができる。以下同じである。
非水系溶剤(A)の表面張力は、シリコーン構造を有することから低くなるが、例えば、23℃において16mN/m以上、18mN/m以上、又は20mN/m以上であってよい。
本開示において、非水系溶剤の表面張力は、23℃、0.05Hzの測定条件で最大泡圧法によって測定した数値を示す。測定装置には、例えば、表面張力測定装置計(SITA Process Solutions製の「SITA Messtechnik GmbH science line t60」(商品名))を用いることができる。以下同じである。
本開示において、非水系溶剤の粘度は、回転式粘度計を用いて23℃において測定した数値である。粘度測定装置には、例えば、株式会社アントンパール・ジャパン製「レオメーターMCR302」を用いることができる。以下同じである。
非水系溶剤(A)の分散項δDは、10~20MPa1/2、12~17MPa1/2、又は13~15MPa1/2であってよい。
非水系溶剤(A)の極性項δPは、0.5~10MPa1/2、1~5MPa1/2、又は1~3MPa1/2であってよい。
非水系溶剤(A)の水素結合項δHは、0.1~10MPa1/2、0.1~5MPa1/2、又は0.1~3MPa1/2であってよい。
非水系溶剤のハンセン溶解度パラメータの説明は、後述する通りである。
非水系溶剤(A)は、非水系溶剤全量に対し、80質量%以下が好ましく、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。低表面張力を示す非水系溶剤(A)の含有量が制限される範囲で、非水系溶剤(A)と非水系溶剤(B)とを組み合わせることで、インクジェットノズルからインク滴が吐出され基材に着弾する間に、インクの主滴からサテライトが発生すること抑制し、サテライトによる印刷面汚れをより防止することができる。
非水系溶剤(B)の分散項δDは、17.0MPa1/2以下が好ましく、16.8MPa1/2以下がより好ましい。これによって、クリアファイル及びトナーのポリマー成分と相互作用しにくくなり、クリアファイル変形及びトナー転写を防止することができる。特に、この範囲では、クリアファイルのポリマー成分との相互作用を抑制することができる。
非水系溶剤(B)の分散項δDは、表面張力の低下を防止する観点から、15.0MPa1/2以上が好ましく、15.5MPa1/2以上がより好ましく、16.0MPa1/2以上であってもよい。高表面張力の非水系溶剤がインクに含まれることで、ノズルから吐出されるインク滴からサテライトが発生することを防止し、印刷面の汚れを防止することができる。
非水系溶剤(B)の極性項δPは、特に制限されないが、非水系溶剤(B)は分子構造から極性を示すことから、例えば、1.0MPa1/2以上、1.5MPa1/2以上、又は2.0MPa1/2以上であってよい。また、この範囲で、クリアファイル及びトナーのポリマー成分と相互作用しにくくなり、クリアファイル変形及びトナー転写を防止することができる。特に、この範囲では、トナーのポリマー成分との相互作用を抑制することができる。
非水系溶剤(B)の水素結合項δHは、1.0~10.0MPa1/2が好ましく、2.0~7.0MPa1/2がより好ましく、3.0~7.0MPa1/2がさらに好ましい。
ハンセン溶解度パラメータは、Hildebrandによって導入されたハンセン溶解度パラメータを分散項δD、極性項δP、水素結合項δHの3成分に分割し、3次元空間で表したものである。分散項は、分散力による効果、極性項は、双極子間力による効果、水素結合項は、水素結合力の効果を示す。より詳細には、POLYMER HANDBOOK.FOURTH EDITION.(Editors.J.BRANDRUP,E.H.IMMERGUT,andE.A.GRULKE.)等に説明されている。
具体的には、Charles.M.Hansenらによるハンセン溶解度パラメータ計算ソフト「HSPiP:Hansen Solubility Parameters in Practice」ver.5.3を用いて計算した。以下同じである。
非水系溶剤(B)の沸点は、360℃未満が好ましく、300℃以下がより好ましい。インクジェットノズルからの非水系溶剤の揮発を防止するために、非水系溶剤(B)の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上がより好ましい。
非水系溶剤(B)は、上記した範囲の分散項δDを備えることで、比較的に高い表面張力を備える傾向がある。高表面張力の非水系溶剤がインクに含まれることで、ノズルから吐出されるインク滴からサテライトが発生することを防止し、印刷面の汚れを防止することができる。
非水系溶剤(B)の表面張力は、23℃において20mN/m以上が好ましく、22mN/m以上がより好ましく、26mN/m以上がさらに好ましい。これによって、サテライトの発生をより防止することができる。
非水系溶剤(B)の表面張力は、特に限定されないが、溶剤混和性と顔料親和性の観点から、23℃において40mN/m以下が好ましく、35mN/m以下がより好ましい。
エーテルエステル、ジエステル、及びトリエステルは、それぞれ、エステル結合、エーテル結合、又はこれらの組み合わせに起因して、高い極性を示す。高極性の非水系溶剤(B)を含むインクを用いることで、印刷物によるクリアファイル変形を抑制することができる。非水系溶剤(B)は、クリアファイル変形を防止する程度に高極性を示す一方で、非水系溶剤(B)の極性項δPが5.0MPa1/2以下に制限されることで、トナー溶解性が抑制されて、印刷物へのトナー転写を防止することができる。
非水系溶剤(B)は、1分子中の炭素数が6~30が好ましく、8~22がより好ましく、8~20がさらに好ましい。この範囲で、非水系溶剤(B)は、分散項δD及び極性項δPが好ましい範囲を満たしながら、沸点及び粘度がインクジェット印刷により適する範囲を満たすことができる。
エーテルエステルには、例えば、モノカルボン酸と一価アルコールとのエステル化物であって、モノカルボン酸及び一価アルコールのうち少なくとも一方がエーテル結合を有する化合物を用いることができる。エーテルエステルに導入されるエーテル結合は、1個又は2個以上であってよく、1~5個が好ましく、1~3個がより好ましい。
エーテル結合を有するモノカルボン酸としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル鎖を有するモノカルボン酸等が挙げられる。
エーテル結合を有する一価アルコールとしては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル等が挙げられる。
エーテルエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位に含まれる炭化水素基は、それぞれ独立的に飽和又は不飽和炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基である場合は直鎖又は分岐鎖であってもよい。
好ましくは、エーテルエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位は、それぞれ独立的に飽和の鎖状炭化水素基を有し、直鎖又は分岐鎖であってよい。
エーテルエステルは、例えば、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖、メトキシ基等、又はこれらの組み合わせと、エステル結合とを有することが好ましく、エステル結合を介して一方にエチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖、メトキシ基等、又はこれらの組み合わせを有し、他方に炭素数4~8、中でも炭素数6~8の飽和アルキル基を有することがより好ましい。
ジエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位に含まれる炭化水素基は、それぞれ独立的に飽和又は不飽和炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基である場合は直鎖又は分岐鎖であってもよい。
好ましくは、ジエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位は、それぞれ独立的に飽和の鎖状炭化水素基を有し、直鎖又は分岐鎖であってよい。
ジエステルは、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等と、炭素数1~10の飽和一価アルコールとのジエステル;炭素数1~10の飽和脂肪酸と、エチレングリコール、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、1,5-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオールとのジエステル等であってよく、アジピン酸と炭素数4~8の飽和の一価アルコールとのジエステルが好ましい。
トリエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位に含まれる炭化水素基は、それぞれ独立的に飽和又は不飽和炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基である場合は直鎖又は分岐鎖であってもよい。
好ましくは、トリエステルにおいて、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位は、それぞれ独立的に飽和の鎖状炭化水素基を有し、直鎖又は分岐鎖であってよい。
トリエステルは、例えば、炭素数3~10のトリオールと、炭素数1~10、中でも炭素数1~4の飽和脂肪酸とのトリエステル等であってよく、グリセロールと、炭素数1~4の飽和脂肪酸とのトリエステルが好ましい。
ジエステルとしては、例えば、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸(ビスー2-エチルヘキシル)等が挙げられる。
トリエステルとしては、例えば、グリセロールトリブチレート、グリセロールトリプロピオネート、グリセロールトリ(2-メチルプロピオネート)等が挙げられる。
油性インクに2種以上の非水系溶剤(B)が含まれる場合は、非水系溶剤(B)のそれぞれが上記したδD及びδPの範囲、さらにはその他の上記した物性値の範囲を満たすことが好ましい。より好ましくは、2種以上の非水系溶剤(B)の混合溶剤が、上記したδD及びδPの範囲、さらにはその他の上記した物性値の範囲を満たすとよい。
非水系溶剤(B)は、非水系溶剤全量に対し、90質量%以下が好ましく、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。高極性を示す非水系溶剤(B)の含有量が制限される範囲で、非水系溶剤(A)と非水系溶剤(B)とを組み合わせることで、インク成分によるトナー画像の溶解を抑制し、トナー転写をより防止することができる。
例えば、非水系溶剤(B)は、非水系溶剤全量に対し、10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましく、30~70質量%がさらに好ましい。
非水系溶剤(C)の沸点は、360℃以上であることが好ましく、370℃以上がより好ましく、380℃以上であってよい。非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)に加えて非水系溶剤(C)を組み合わせて用いることで、トナー転写をより防止することができる。さらに、高沸点の非水系溶剤(C)を用いることで、印刷物からの非水系溶剤の揮発を抑制し、クリアファイルへの非水系溶剤の浸透を抑制し、クリアファイル変形をより防止することができる。
非水系溶剤(C)の沸点は、特に制限されないが、高沸点の非水系溶剤は高粘度となって吐出性の低下の一因になることから、450℃以下が好ましく、400℃以下がより好ましい。
非水系溶剤(C)の分散項δDは、17.0MPa1/2以下が好ましく、16.5MPa1/2以下がより好ましく、16.0MPa1/2以下がさらに好ましい。非水系溶剤(C)単独ではδDが比較的大きい範囲になるが、非水系溶剤(A)、非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)を組み合わせ、さらに非水系溶剤(C)のδDがこの範囲であることで、インク成分がトナーのポリマー成分と相互作用しにくくなり、トナー転写をより防止することができる。非水系溶剤(C)は高沸点であるとともに、非水系溶剤(C)のδDがこの範囲内で小さいものを選択することで、クリアファイル変形をより防止できる。
非水系溶剤(C)の分散項δDは、表面張力の低下を防止する観点から、13MPa1/2以上が好ましく、14MPa1/2以上がより好ましく、15MPa1/2以上がさらに好ましい。高表面張力の非水系溶剤がインクに含まれることで、ノズルから吐出されるインク滴からサテライトが発生することを防止し、印刷面の汚れをより防止することができる。
非水系溶剤(C)の極性項δPは、0.5~5.0MPa1/2が好ましく、1.0~4.0MPa1/2がより好ましく、1.0~3.0MPa1/2がさらに好ましい。
非水系溶剤(C)の水素結合項δHは、0.5~5.0MPa1/2が好ましく、1.0~4.0MPa1/2がより好ましく、1.5~3.0MPa1/2がさらに好ましい。
非水系溶剤(C)は、比較的に高い表面張力を備える傾向がある。高表面張力の非水系溶剤がインクに含まれることで、ノズルから吐出されるインク滴からサテライトが発生することを防止し、印刷面の汚れを防止することができる。
非水系溶剤(C)の表面張力は、特に限定されないが、溶剤混和性と顔料親和性の観点から、23℃において40mN/m以下が好ましく、35mN/m以下がより好ましい。
非水系溶剤(C)には、モノカルボン酸モノエステル等を用いることができる。
非水系溶剤(C)において、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位に含まれる炭化水素基は、それぞれ独立的に飽和又は不飽和炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基であってもよく、鎖状炭化水素基である場合は直鎖又は分岐鎖であってもよい。
好ましくは、非水系溶剤(C)において、酸成分に由来する単位及びアルコール成分に由来する単位は、それぞれ独立的に飽和の鎖状炭化水素基を有し、直鎖又は分岐鎖であってよい。
3,5,5-トリメチルヘキサン酸5,7,7-トリメチル2-(1,3,3-トリメチルブチル)オクチル、2-(1,3,3-トリメチルブチル)-5,7,7-トリメチルオクタン酸1,1,-ジエチルプロピル、3,5,5-トリメチルヘキサン酸2-ヘキシルデシル、9,9-ジメチルデカン酸3,7-ジメチルオクタノール、9,9-ジメチルデカン酸3,5,5-トリメチルヘキシル;オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、リノール酸イソブチル等が挙げられる。
油性インクに2種以上の非水系溶剤(C)が含まれる場合は、非水系溶剤(C)のそれぞれが上記した沸点等の物性値の範囲を満たすことが好ましい。より好ましくは、2種以上の非水系溶剤(C)の混合溶剤が、上記した沸点等の物性値の範囲を満たすとよい。
非水系溶剤(C)は、非水系溶剤全量に対し、70質量%以下が好ましく、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。これによって、比較的高粘度を示す非水系溶剤(C)の含有量を制限し、インクを低粘度化し、吐出性をより改善することができる。
例えば、非水系溶剤(C)は、非水系溶剤全量に対し、10~70質量%が好ましく、20~60質量%がより好ましく、30~50質量%がさらに好ましい。
非水系溶剤(A)が非水系溶剤(B)と同量か、非水系溶剤(B)よりも少ないことが好ましい。非水系溶剤(A)/非水系溶剤(B)の質量比は、例えば、1/1以下、8/10以下、6/10以下、又は1/2以下であってよい。この範囲で、低表面張力を示す非水系溶剤(A)の含有量が制限され、高表面張力を示す非水系溶剤(B)が適量で含まれることで、インクジェットノズルから吐出されるインク滴が基材に着弾するまでの間にサテライトの発生を抑制し、サテライトによる印刷面の汚れを防止することができる。
非水系溶剤(A)/非水系溶剤(B)の質量比は、1/5以上が好ましく、例えば、3/10以上、又は4/10以上であってよい。この範囲で、低極性を示す非水系溶剤(A)が適量で含まれ、高極性を示す非水系溶剤(B)の含有量が制限されることで、油性インクによるトナー画像の溶解性が減少し、トナー転写を防止することができる。
非水系溶剤(A)/非水系溶剤(B)の質量比は、例えば、1/5~1/1、8/10~3/10、6/10~4/10、又は1/2~4/10であってよい。
本開示において、特に断りのない限り、非水系溶剤(A)の含有量は、油性インクに2種以上の非水系溶剤(A)が含まれる場合は、2種以上の非水系溶剤(A)の合計量である。非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)も同様である。
高沸点を示しモノエステルである非水系溶剤(C)が含まれることで、非水系溶剤(C)はトナー画像を溶解させるほどの高極性を示さないことから、油性インクによるトナー画像の溶解性が低下し、トナー転写を防止することができる。非水系溶剤(C)はハンセン溶解度パラメータの影響によりクリアファイル変形を引き起こす可能性があるが、非水系溶剤(C)は高沸点を示すことから、印刷物から揮発しにくいため、結果として印刷物によるクリアファイル変形を防止することができる。
(非水系溶剤(A)+非水系溶剤(B))/非水系溶剤(C)の質量比は、2/3以上が好ましく、例えば、8/10以上、3/3以上、13/10以上、又は15/10以上であってよい。非水系溶剤(C)が含有される場合は、この範囲において、非水系溶剤(C)に対し非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)が適量に含まれることで、非水系溶剤(C)によってトナー転写の発生をより防止する効果を得ながら、クリアファイル変形、トナー転写、及びサテライトによる印刷面汚れを防止することができる。
(非水系溶剤(A)+非水系溶剤(B))/非水系溶剤(C)の質量比は、7/3以下が好ましく、例えば、6/3以下、又は18/10以下であってよい。非水系溶剤(C)が含有される場合は、この範囲において、非水系溶剤(C)が適量に含まれることで、トナー転写の発生をより防止することができる。また、非水系溶剤(C)の含有量が多くなると、相対的に、クリアファイル変形を引き起こしにくい非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(C)の溶剤比率が高まり、クリアファイル変形をより防止することができる。
(非水系溶剤(A)+非水系溶剤(B))/非水系溶剤(C)の質量比は、例えば、2/3~7/3、3/3~6/3、又は15/10~18/10であってよい。
その他の非水系溶剤としては、非極性有機溶剤及び極性有機溶剤のいずれも使用できる。なお、一実施形態において、非水系溶剤には、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合しない非水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。
その他の非水系溶剤としては、例えば、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素溶剤、芳香族炭化水素溶剤等の石油系炭化水素溶剤等の非極性有機溶剤;高級アルコール系溶剤、高級脂肪酸系溶剤等の極性有機溶剤等が挙げられる。また、油性インクには、非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)以外のその他の脂肪酸エステル系溶剤が含まれてもよい。
芳香族炭化水素溶剤としては、グレードアルケンL、グレードアルケン200P(いずれもJXTGエネルギー株式会社製)、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ソルベッソ200、ソルベッソ200ND(いずれもエクソンモービル社製)等を好ましく挙げることができる。
石油系炭化水素溶剤の蒸留初留点は、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが一層好ましい。蒸留初留点はJIS K0066「化学製品の蒸留試験方法」に従って測定することができる。
高級アルコール系溶剤としては、例えば、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、イソエイコシルアルコール、テトラデカノール、デシルテトラデカノール、1-オクタデカノール等が挙げられる。高級アルコール系溶剤の1分子中の炭素数は6以上が好ましく、より好ましくは12~20である。
高級脂肪酸系溶剤としては、例えば、ラウリン酸、イソミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、α-リノレン酸、リノール酸、オレイン酸、イソステアリン酸等が挙げられる。高級脂肪酸系溶剤の1分子中の炭素数は12以上が好ましく、より好ましくは14~20である。
その他の脂肪酸エステル系溶剤としては、例えば、イソノナン酸2-エチルヘキシル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、イソノナン酸イソトリデシル、イソノナン酸イソノニル、イソノナン酸イソデシル、ラウリン酸ヘキシル、ステアリン酸ブチル、オレイン酸メチル、リノール酸メチル、リノール酸エチル等が挙げられる。その他の脂肪酸エステル系溶剤の1分子中の炭素数は13以上が好ましい。
その他の非水系溶剤を用いる場合は、非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)、あるいは非水系溶剤(A)、非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)と単一相を形成し得る非水系溶剤が好ましい。その他の非水系溶剤としては、クリアファイル変形を抑制する観点から、印刷面からの非水系溶剤の揮発を抑制するために、非極性溶剤では蒸留初留点が高い溶剤が好ましく、極性溶剤では沸点が高い溶剤が好ましい。
顔料としては、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、多環式顔料、染付レーキ顔料等の有機顔料;及び、カーボンブラック、金属酸化物等の無機顔料を用いることができる。アゾ顔料としては、溶性アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料及び縮合アゾ顔料等が挙げられる。フタロシアニン顔料としては、銅フタロシアニン顔料等の金属フタロシアニン顔料、及び無金属フタロシアニン顔料等が挙げられる。多環式顔料としては、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、アンスラキノン系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料及びジケトピロロピロール(DPP)等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスカーボンブラック、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。金属酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。これらの顔料は単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
顔料は、インク全量に対し、通常0.01~20質量%であり、印刷濃度とインク粘度の観点から、1~15質量%であることが好ましく、4~10質量%であることが一層好ましい。
顔料分散剤としては、例えば、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、ビニルピロリドンと長鎖アルケンとの共重合体、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリエステルポリアミン等が好ましく用いられる。
油溶性染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料等を挙げることができる。これらは単独で、または複数種を組み合わせて使用してもよい。
染料は、インク全量に対し、通常0.01~20質量%であり、印刷濃度とインク粘度の観点から、1~15質量%であることが好ましく、5~10質量%であることが一層好ましい。
一実施形態によるインクは、低粘度でインクジェットノズルからの吐出に適するため、常温(23℃)付近で適性に吐出することが可能である。
インクの溶剤処方を表1及び表2に示す。各表において「-」は未添加又は未測定を示す。
実施例1のインクは、5質量%のカーボンブラック(三菱ケミカル株式会社製「MA77」(商品名))、5質量%の「ソルスパース18000」(商品名、日本ルーブリゾール株式会社製、有効成分100質量%)、及び90質量%の溶剤を混合し、ビーズミル「ダイノーミルKDL-A」(商品名、株式会社シンマルエンタープライゼス製)により滞留時間15分間の条件で、十分に顔料を分散した。続いて、メンブレンフィルターで粗大粒子を除去し、インクを得た。
実施例2のインクは、4質量%の銅フタロシアニン顔料(DIC株式会社製「FASTGEN Blue LA5380」(商品名))、3.5質量%の「ソルスパース13940」(商品名、日本ルーブリゾール株式会社製、有効成分40質量%)、及び92.5質量%の溶剤を混合した他は、上記実施例1と同じ手順でインクを得た。
実施例3~8及び比較例1~5は、上記実施例1と同じ手順でインクを得た。
溶剤は、各表に示す配合割合で添加した。各表においてA、B及びCはそれぞれ非水系溶剤(A)、非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)を示し、B’は非水系溶剤(B)の比較溶剤を示す。Dは、その他の非水系溶剤(D)を示す。
変性シリコーンオイル(A1):下記合成方法により合成したもの。
変性シリコーンオイル(A2):下記合成方法により合成したもの。
アジピン酸ジイソブチル:富士フイルム和光純薬株式会社製。
2-エチルヘキサン酸2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エチル:下記合成方法により合成したもの。
グリセロールトリブチレート:富士フイルム和光純薬株式会社製。
オクタフルオロアジピン酸ジメチル:東京化成工業株式会社製。
フタル酸ジブチル:東京化成工業株式会社製。
ネオペンタン酸イソステアリル:高級アルコール工業株式会社製。
ネオペンタン酸オクチルドデシル:日光ケミカルズ株式会社製。
石油系炭化水素溶剤:エクソンモービル社製「ISOPAR M」(商品名)。
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル:東京化成工業株式会社製。
δD、δP、δHの単位は、MPa1/2である。非水系溶剤のハンセン溶解度パラメータは、Charles.M.Hansenらによるハンセン溶解度パラメータ計算ソフト「HSPiP:Hansen Solubility Parameters in Practice」ver.5.3を用いて計算した。
粘度は、23℃で回転式粘度計にて測定した数値であり、単位はmPa・sである。
表面張力は、最大泡圧法による表面張力測定装置計(SITA Process Solutions製の「SITA Messtechnik GmbH science line t60」(商品名))を用いて、23℃、0.05Hzの測定条件で測定した数値であり、単位はmN/mである。
沸点は、1気圧での沸点であり、単位は℃である。
各表に示す溶剤比率は、非水系溶剤(A)の合計量と非水系溶剤(B)の合計量との質量比A/Bを示す。また、非水系溶剤(A)の合計量と非水系溶剤(B)の合計量の総和と非水系溶剤(C)の合計量との質量比(A+B)/Cを示す。比較例において比較溶剤を用いる場合は、比較非水系溶剤(B’)の含有量は非水系溶剤(B)の含有量に含めた。
四つ口フラスコに、ヘキサンを50質量部、下記に示す配合割合でシロキサン化合物とアルキル鎖を有する化合物(アルケン)を仕込んだ。これに、白金触媒(シグマアルドリッチ社製「1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン白金錯体」)を0.02質量部滴下し、室温にて2~3時間撹拌した。その後、減圧蒸留により反応溶媒(ヘキサン)、未反応原料を留去し目的物を得た。
各アルキル変性シリコーンオイルの合成では、シロキサン化合物と、アルケンとのモル比が1:1.1、又は1:2.2となるように配合している。
1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン 10.0質量部
1-ブテン 5.9質量部
非水系溶剤(A2)
1,1,1,3,5,5,5-ヘプタメチルトリシロキサン 10.0質量部
1-ヘキサデセン 11.1質量部
上記成分について、シロキサン化合物はGelest社より入手可能であり、アルケンは東京化成株式会社より入手可能である。
非水系溶剤(A2)は、下記式(A2)において、RA2がヘキサデシル基である化合物である。非水系溶剤(A2)は、ケイ素原子数が3個であり、炭素原子が16個であるヘキサデシル基を1個有する。
2-エチルヘキサン酸2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エチルは、2-エチルヘキサン酸と2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エタノールとを原料として用いて、以下の手順で合成した。
原料となる酸とアルコール、溶剤としてシクロヘキサン、触媒としてp-トルエンスルホン酸一水和物を四つ口フラスコに入れて混合撹拌し均一な溶液を得た。四つ口フラスコにディーンスターク装置を装着し、仕込んだ原材料が反応して水が発生したら取り除けるようにした。均一な溶液が入っている四つ口フラスコを加熱し合成を始めた。加熱温度は溶媒が還流する110℃に設定した。加熱反応時間は1~48時間に設定した。反応後、未反応の原材料や不純物を取り除くため、得られた溶液を減圧蒸留又はカラム精製し、ジエステルを得た。
酸とアルコールとはモル比で1:1となるように混合した。
上記インクについて、以下の方法により評価を行った。これらの評価結果を各表に併せて示す。
(クリアファイル変形の防止)
クリアファイル変形の評価は、1枚の印刷物をPP(ポリプロピレン)製クリアファイルに挟み、室温で放置し、1週間放置後に、クリアファイルの変形量を確認して以下の基準で評価した。クリアファイルの1枚のシートの厚さは0.2mmであった。
クリアファイルの変形は、印刷物を挟み込んだクリアファイルを平面上に平置きした状態で、クリアファイルの上側の1枚が外側に反り返るようにして観察される。クリアファイルの変形量は、平面上から、クリアファイルの上側の1枚が外側に反り返った状態での最大高さまでの距離とする。
印刷物は、ライン式インクジェットプリンタ「オルフィスGD9630」(理想科学工業株式会社製)にインクを装填し、普通紙「理想用紙薄口」(理想科学工業株式会社製)に、主走査方向約51mm(ノズル600本)×副走査方向260mmのベタ画像を片面印刷することにより作製した。
S:クリアファイルの変形量が1cm未満である。
A:クリアファイルの変形量が1cm以上3cm未満である。
B:クリアファイルの変形量が3cm以上5cm未満である。
C:クリアファイルの変形量が5cm以上である。
キヤノン株式会社製のレーザープリンター「SateraLBP9100C」を使用し、普通紙「理想用紙薄口」(理想科学工業株式会社製)に対し黒色のベタ画像を形成したトナー画像の印刷物を作製した。トナー画像の形成後10分後に、印刷物のベタ画像の上に、上記実施例及び比較例で得られたインク10μLを垂らし、その上に普通紙「理想用紙薄口」を重ねた。この上にPETフィルムを載せ、さらに重しをのせ、この状態で、23℃環境で3日間放置し、放置後の用紙へのトナーの貼り付き度合いを調べ、以下の基準で評価した。
S:はがす際に貼り付いてる感触がなく、普通紙へのトナーの貼り付きがない。
A:はがす際に貼り付いてる感触はあるが、普通紙へのトナーの貼り付きが目視で確認されない。
B:普通紙へのトナーの貼り付きがかすかに目視で確認される。
C:普通紙へのトナーの貼り付きが多い。
得られたインクをライン式インクジェットプリンタ「オルフィスGD9630」(理想科学工業株式会社製)に装填し、普通紙「理想用紙マルチ」及びマット紙「理想用紙マットIJ(W)」(理想科学工業株式会社製)に主滴が1ラインに並ぶようになるように印字を行った。得られた画像のサテライトによる印面汚れを目視で観察し、以下の基準で評価した。
S:マット紙に印刷した場合でも、印刷面汚れはほとんど確認されず、画質が良好である。普通紙でも印刷面汚れは観察されない。
A:普通紙では印刷面汚れはほとんど確認されず、画質が良好である。マット紙では若干の印刷面汚れが観察される。
B:普通紙及びマット紙の両方で印刷面汚れは確認されるが、画質は実使用に耐えられるレベルである。
C:普通紙及びマット紙の両方で印刷面汚れが顕著であり、画質は実使用に耐えられないレベルである。
実施例1,4,5を通して、非水系溶剤(A)と非水系溶剤(B)の質量比で非水系溶剤(A)が多くなると、クリアファイル変形がより防止されることがわかり、非水系溶剤(B)が多くなるとサテライトに由来する印刷面汚れがより防止されることがわかる。
実施例6~9では、非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)に加え非水系溶剤(C)を用いており、トナー転写がより防止されることがわかる。実施例6~9では、非水系溶剤(A)に対して非水系溶剤(B)の含有量が少ないことから、クリアファイル変形がより防止されると考えられる。
比較例2は、非水系溶剤として非水系溶剤(B)のみを用いており、トナー転写が発生した。
比較例3は、非水系溶剤(A)とδDが小さい比較非水系溶剤を組み合わせており、サテライトが発生し印刷面汚れが観察された。
比較例4は、非水系溶剤(A)とδDが大きくかつδPが大きい比較非水系溶剤を組み合わせており、トナー転写が発生した。
比較例6は、非水系溶剤(A)と高極性を示すジエチレングリコールモノヘキシルエーテルとを組み合わせており、トナー転写が発生した。
比較例7は、非水系溶剤(B)及び非水系溶剤(C)を含むが、非水系溶剤(A)を含まない例であり、クリアファイル変形が発生し、非水系溶剤全体が高極性を示しトナー転写が発生した。
Claims (2)
- 色材、非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)を含み、
前記非水系溶剤(A)は、変性シリコーンオイルであり、
前記非水系溶剤(B)は、エーテルエステル、ジエステル、及びトリエステルからなる群から選択される少なくとも1種であり、かつハンセン溶解度パラメータにおける分散項δDが15.0~17.0MPa1/2であり、極性項δPが5.0MPa1/2以下であり、
非水系溶剤(A)/非水系溶剤(B)の質量比は1/5~1/1である、油性インクジェットインク。 - 沸点が360℃以上であるモノエステルである非水系溶剤(C)をさらに含み、(非水系溶剤(A)及び非水系溶剤(B)の合計量)/非水系溶剤(C)の質量比は2/3~7/3である、請求項1に記載の油性インクジェットインク。
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