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JP7283249B2 - 水系インクジェット捺染インク組成物及び捺染方法 - Google Patents

水系インクジェット捺染インク組成物及び捺染方法 Download PDF

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JP7283249B2
JP7283249B2 JP2019113620A JP2019113620A JP7283249B2 JP 7283249 B2 JP7283249 B2 JP 7283249B2 JP 2019113620 A JP2019113620 A JP 2019113620A JP 2019113620 A JP2019113620 A JP 2019113620A JP 7283249 B2 JP7283249 B2 JP 7283249B2
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Description

本発明は、水系インクジェット捺染インク組成物及び捺染方法に関する。
インクジェット法により画像を記録するために、各種の水系インクジェット捺染インク組成物が用いられている。水系インクジェット捺染インク組成物は、所望の色の画像を得るために色材を含有している。
水系インクジェット捺染インク組成物には、色材として、染料や顔料が用いられる。色材には、発色性、分散安定性等の多くの性能が要求される。例えば、特許文献1には、特定の色を、捺染物において発色性良く表現でき、かつ、経時的な色相変化(耐光性)を抑制でき、吐出信頼性(目詰まり放置回復性や連続吐出安定性)にも優れる水系インクジェット捺染インク組成物が提案されている。
特開2018-109140号公報
染料インクにおいては、発色性、水溶性、インクとした際のインクの保存安定性等の性能は、インクに含まれる成分や組成に依存するが、含有される染料の分子構造にも強く依存する。また染料分子のイオンのみならず、インク中で電離したカウンターイオンによってもインクの各種の性能が変化することが分かってきた。
特許文献1に記載の技術では、染料の分子構造とインクの性能との相関が必ずしも明らかでなく、カウンターイオンについてもインク特性との相関が考慮されているとは言い難い。したがって、染料の分子構造及びインク中のイオンの組成に着目することにより更なるインク特性の向上が期待できる。
本発明に係る水系インクジェット捺染インク組成物の一態様は、
下記式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属原子に複数配位した染料と、
リチウムイオンと、
ナトリウムイオンと、
を含む。
Figure 0007283249000001
(式(1)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
は、H及びSOZから選択され、
複数のRは、互いに同じでも異なっていてもよく、
の少なくとも1つは、SOZであり、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
Figure 0007283249000002
(式(2)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
、R及びRは、それぞれ独立に、H及びSOZから選択され、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
Figure 0007283249000003
(式(3)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
は、H、NO、炭素数1以上3以下のアルキル基、Cl及びSOZから選択され、
nは、1以上4以下の整数であり、
が複数存在する場合には複数のRは互いに同じでも異なっていてもよく、
は、H、CH及びSOZから選択され、
は、H、NO、Cl及びSOZから選択され、
、R及びRの少なくとも1つはSOZであり、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
上記捺染インクジェットインク組成物の態様において、
前記染料が、前記式(1)で表される配位子が2つ前記金属原子に配位した染料、前記式(2)で表される配位子が1つ、及び、前記式(3)で表される配位子が1つ、前記金属イオンに配位した染料、並びに、前記式(3)で表される配位子が2つ前記金属イオン
に配位した染料、から選択されてもよい。
上記捺染インクジェットインク組成物のいずれかの態様において、
前記ナトリウムイオンに対する前記リチウムイオンの濃度比(Li/Na)が、0.01以上0.6以下であってもよい。
上記捺染インクジェットインク組成物のいずれかの態様において、
前記金属原子がクロム原子であってもよい。
上記捺染インクジェットインク組成物のいずれかの態様において、
有機溶剤としてラクタム及びポリオールの1種以上を含有してもよい。
上記捺染インクジェットインク組成物のいずれかの態様において、
前記染料の含有量が、全量に対して2.0質量%以上8.0質量%以下であってもよい。
上記捺染インクジェットインク組成物のいずれかの態様において、
捺染対象がナイロン布帛、又は、ナイロン/ウレタン混紡布帛であってもよい。
本発明に係るインクジェット捺染方法の一態様は、
ナイロン布帛、又は、ナイロン/ウレタン混紡布帛に対して、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の水系インクジェット捺染インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して付着させることを含む。
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
1.水系インクジェット捺染インク組成物
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、後述する前処理組成物を布帛に付着させ、その後にインクジェット法により布帛に付着させて使用される。まず、水系インクジェット捺染インク組成物について説明する。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、染料と、リチウムイオンと、ナトリウムイオンと、を含む。
1.1.染料
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、下記式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属原子に複数配位した染料を含む。
Figure 0007283249000004
(式(1)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
は、H及びSOZから選択され、
複数のRは、互いに同じでも異なっていてもよく、
の少なくとも1つは、SOZであり、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
Figure 0007283249000005
(式(2)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
、R及びRは、それぞれ独立に、H及びSOZから選択され、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
Figure 0007283249000006
(式(3)中、
Xは、配位する金属原子を表し、
は、H、NO、炭素数1以上3以下のアルキル基、Cl及びSOZから選択され、
nは、1以上4以下の整数であり、
が複数存在する場合には複数のRは互いに同じでも異なっていてもよく、
は、H、CH及びSOZから選択され、
は、H、NO、Cl及びSOZから選択され、
、R及びRの少なくとも1つはSOZであり、
Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
ここで、式(1)、式(2)及び式(3)で表される配位子が配位する金属原子であるXは、遷移金属原子であってもよい。具体的には、Xは、クロム、コバルト、ニッケル及び銅から選択される金属原子、好ましくはクロム原子である。
ここで、式(1)、式(2)及び式(3)で表される配位子において、Zは、アルカリ金属原子から選択される少なくとも1つであることがより好ましく、リチウム、ナトリウム及びカリウムから選択される少なくとも1つであることがさらに好ましく、リチウム及びナトリウムから選択されることが特に好ましい。Zが、ナトリウム及びリチウムから選択されることにより、他の物質を用いることなく、水系インクジェット捺染インク組成物にナトリウムイオン及びリチウムイオンを含有させることができる。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物に含有される染料のより好ましい例としては、式(1)で表される配位子が2つ、共通する金属原子に配位した染料、式(2)で表される配位子が1つ、及び、式(3)で表される配位子が1つ、共通する金属原子に配位した染料、並びに、式(3)で表される配位子が2つ、共通する金属原子に配位した染料、から選択される1種以上である。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物に含有される染料としては、下記構造のいずれかで表される染料であることがより好ましい。なお、式中Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つであり、Li又はNaであることが好ましい。
Figure 0007283249000007
Figure 0007283249000008
Figure 0007283249000009
このような染料は、その他の染料の分子構造に対して比較的大きい配位子の構造を有するので、耐光性及び耐水性が良好で、かつ、発色団である配位子が複数存在するので、低濃度でもより良好な発色性を得ることができる。そのため、水系インクジェット捺染インク組成物における含有量が比較的小さくても、捺染後の発色が良好で、また、水系インクジェット捺染インク組成物の布帛への付着量が比較的小さくても、捺染後の発色性を良好にすることができる。
一般にナイロン布帛等の撥水性のある布帛に対して水系インクを用いて捺染する場合には、十分な発色を得るためには水系インクの染料濃度や使用量を増す必要がある。また、従来の水系インクでは、このような布帛に対しては、染料濃度や使用量を増加させたとしても、布帛への付着、濡れ拡がりが不足することがあり、その増加量に見合った発色が得られない場合があった。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、上記染料を含有するので、布帛
への付着量が小さくても良好な発色性を得ることができ、例えば、ナイロンを含む布帛に対しても発色性の良好な捺染を行うことができる。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、上記染料を複数種含有してもよい。本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物における、式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属イオンに複数配位した染料の合計の含有量は、水系インクジェット捺染インク組成物の全質量に対して、1質量%以上15質量%以下、好ましくは1.5質量%以上10質量%以下、より好ましくは2質量%以上8質量%以下である。
また、本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、染料として上記染料以外の染料を含有してもよい。しかし本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、上記染料のみ用いることが好ましく、さらには上記染料の1種を単独で用いることがより好ましい。なお、この場合において、その他の染料が、不純物と見なせる程度であれば含まれてもよい。すなわち、水系インクジェット捺染インク組成物に含まれる染料の全体に対して、当該不純物としての染料の合計は、1質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下、さらに好ましくは0.001質量%以下、特に好ましくは0.0001質量%以下である。このようにすれば、実質的に上記染料のみによって捺染を行うことができ、優れた発色性を得ることができる。
1.2.リチウムイオン及びナトリウムイオン
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、リチウムイオン及びナトリウムイオンを含む。リチウムイオン及びナトリウムイオンの由来は特に限定されないが、上述した染料のカウンターイオンであることが好ましい。すなわち、リチウムイオン及びナトリウムイオンは、上記式(1)、式(2)及び式(3)の「Z」にリチウム及びナトリウムが選択され、これが組成物中で電離したものであることが好ましい。また、リチウムイオン及びナトリウムイオンは、他の成分を由来としてもよく、例えば、無機化合物又は有機化合物のリチウム塩及びナトリウム塩により組成物中に供給されてもよい。
水系インクジェット捺染インク組成物がリチウムイオン及びナトリウムイオンの両者を含むことにより、目詰まり回復性、保存安定性が良好である。すなわち、水系インクジェット捺染インク組成物リチウムイオンによる水溶性を向上させる効果と、ナトリウムイオンによる保存安定性を向上させる効果を両立している。逆に言えば、リチウムイオンによる保存安定性の低下を、ナトリウムイオンによって抑え、ナトリウムイオンによる水溶性の低下をリチウムイオンにより抑制している。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物におけるリチウムイオン及びナトリウムイオンの含有比率は、ナトリウムイオンに対する前記リチウムイオンの濃度比(Li/Na)として、0.001以上1.5以下、好ましくは0.01以上1.3以下、より好ましくは0.01以上0.6以下である。このような範囲とすることで、水溶性及び保存安定の両立を図ることができる。本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物によれば、式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属原子に複数配位した染料の水溶性が比較的高いため、リチウムイオンの含有量がナトリウムイオンの含有量に対して少なくても、良好な水溶性を確保しやすい。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物におけるリチウムイオンの含有量は、3ppm以上1700ppm以下であることが好ましく、25ppm以上1000ppm以下であることがより好ましく、50ppm以上300ppm以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物におけるナトリウムイオンの含有量は、600ppm以上3500ppm以下であることが好ましく、700ppm以上3000ppm以下であることがより好ましく、900ppm以上2900ppm以下であることがさらに好ましい。
1.3.水
本実施形態に係る水系インクジェット捺染インク組成物は、水を含んでもよい。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、水系インクジェット捺染インク組成物を長期保存する場合に細菌類や真菌類の発生を防止することができる。
水の含有量は、水系インクジェット捺染インク組成物の総量に対して、30質量%以上、好ましくは40質量%以上であり、より好ましくは45質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上である。なお水系インクジェット捺染インク組成物中の水というときには、例えば、原料として用いる樹脂粒子分散液、添加する水を含むものとする。水の含有量が30質量%以上であることにより、水系インクジェット捺染インク組成物を比較的低粘度とすることができる。また、水の含有量の上限は、水系インクジェット捺染インク組成物の総量に対して、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは85質量%以下であり、さらに好ましくは80質量%以下である。
1.4.その他の成分
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、以下のような成分を含んでもよい。
1.4.1.環状アミド(ラクタム)
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、ラクタム類等の環状アミドを含んでもよい。環状アミドは、上述した染料を溶解させやすく、かつ、水系インクジェット捺染インク組成物の固化や乾燥を抑制するという機能を備える。また、環状アミドを用いると、保湿性が高まる結果、水系インクジェット捺染インク組成物の固化や乾燥を抑制する効果が得られる。
環状アミドとしては、アミド基を含む環構造を有する化合物が挙げられる。そのような化合物としては、2-ピロリドン、1-メチル-2-ピロリドン(N-メチル-2-ピロリドン)、1-エチル-2-ピロリドン(N-エチル-2-ピロリドン)、N-ビニル-2-ピロリドン、1-プロピル-2-ピロリドン、1-ブチル-2-ピロリドン等のγ-ラクタム類、β-ラクタム類、δ-ラクタム類等が挙げられる。これらの環状アミドは、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
環状アミドを含有する場合、その含有量は、水系インクジェット捺染インク組成物の全質量に対して、1質量%以上30質量%以下、好ましくは5質量%以上30質量%以下、より好ましくは5質量%以上25質量%以下、さらに好ましくは7質量%以上15質量%以下である。
環状アミドの合計の含有量が上記の範囲であれば、染料を十分に溶解させることができ、染料の配合量(濃度)をさらに高めることができる。
1.4.2.ポリオール
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、アルキルポリオール等のポリオールを含んでもよい。ポリオールを含むことにより、水系インクジェット捺染インク組成
物の保湿性をさらに高め、インクジェット法による吐出安定性を優れたものとしつつ、長期放置時による記録ヘッドからの水分蒸発を抑制することができる。また、これにより、ノズルの目詰まりを生じやすい種の染料を用いた場合でも、放置回復性や連続吐出安定性を良好に維持することができる。
ポリオールの具体例としては、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-ヘプタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-エチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチルペンタン-2,4-ジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。ポリオールは、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
ポリオールを含有させる場合、その合計の含有量は、水系インクジェット捺染インク組成物の全質量に対して、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、8質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。
1.4.3.有機溶剤
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤としては、γ-ブチロラクトン等のラクトン類、ベタイン化合物等が挙げられる。また、本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、グリコールエーテルを含んでもよい。これらの有機溶剤を含むことにより、水系インクジェット捺染インク組成物の布帛に対する濡れ性や浸透速度を制御できる場合がある。
グリコールエーテルとしては、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選択されるグリコールのモノアルキルエーテルが好ましい。より好ましくは、メチルトリグリコール(トリエチレングリコールモノメチルエーテル)、ブチルトリグリコール(トリエチレングリコールモノブチルエーテル)、ブチルジグリコール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。
このような有機溶剤は、複数種を混合して用いてもよい。また、本項目で説明している有機溶剤の配合量は、水系インクジェット捺染インク組成物の粘度調整、保湿効果による目詰まり防止の点から、水系インクジェット捺染インク組成物の全量に対して合計で、0.2質量%以上30.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以上20質量%以下、より好ましくは1.5質量%以上10.0質量%以下である。
1.4.4.界面活性剤
本実施形態に係る水系インクジェット捺染インク組成物は、界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、水系インクジェット捺染インク組成物の表面張力を低下させ布帛との濡れ性(布帛等への浸透性)を調整、向上させるために用いることができる。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用することができ、さらにこれらは併用してもよい。また、界面活性剤の中でも、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、及びフッ
素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、サーフィノール104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、104S、420、440、465、485、SE、SE-F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA、DF110D(以上全て商品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製)、オルフィンB、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD-001、PD-002W、PD-003、PD-004、PD-005、EXP.4001、EXP.4036、EXP.4051、AF-103、AF-104、AK-02、SK-14、AE-3(以上全て商品名、日信化学工業社製)、アセチレノールE00、E00P、E40、E100(以上全て商品名、川研ファインケミカル社製)が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリシロキサン系化合物が好ましく挙げられる。当該ポリシロキサン系化合物としては、特に限定されないが、例えばポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、例えば、BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-348(以上商品名、BYK社製)、KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017(以上商品名、信越化学工業社製)が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素変性ポリマーを用いることが好ましく、具体例としては、BYK-340(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
水系インクジェット捺染インク組成物に界面活性剤を配合する場合には、水系インクジェット捺染インク組成物全体に対して、界面活性剤の合計で0.01質量%以上3質量%以下、好ましくは0.05質量%以上2質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上1.5質量%以下、特に好ましくは0.2質量%以上1質量%以下配合することが好ましい。
また、水系インクジェット捺染インク組成物が界面活性剤を含有することにより、ヘッドからインクを吐出する際の安定性が増す傾向がある。また、適切な量の界面活性剤の使用は、布帛への浸透性が向上し、後述の前処理組成物との接触を増やすことができる場合がある。
1.4.5.pH調整剤
本実施形態のインク組成物は、pH調整剤を添加することができる。pH調整剤としては、特に限定されないが、酸、塩基、弱酸、弱塩基の適宜の組み合わせが挙げられる。そのような組み合わせに用いる酸、塩基の例としては、無機酸として、硫酸、塩酸、硝酸等、無機塩基として水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア等が挙げられ、有機塩基として、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン(THAM)等が挙げられ、有機酸として、アジピン酸、クエン酸、コハク酸、乳酸、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)-2-アミノエタンスルホン酸(BES)、4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸(HEPES)、モルホリノエタンスルホン酸(MES)、カルバモイルメチルイミノビス酢酸(ADA)、ピペラジン-1,4-ビス(2-
エタンスルホン酸)(PIPES)、N-(2-アセトアミド)-2-アミノエタンスルホン酸(ACES)、コラミン塩酸、N-トリス(ヒドロキシメチル)メチル-2-アミノエタンスルホン酸(TES)、アセトアミドグリシン、トリシン、グリシンアミド、ビシン等のグッドバッファー、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、トリス緩衝液等を用いてもよい。
1.4.6.尿素類
水系インクジェット捺染インク組成物の保湿剤として、あるいは、染料の染着性を向上させる染着助剤として、尿素類を使用してもよい。尿素類の具体例としては、尿素、エチレン尿素、テトラメチル尿素、チオ尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が挙げられる。尿素類を含有する場合には、その含有量は、インク組成物の全質量に対して、1質量%以上10質量%以下とすることができる。
1.4.7.糖類
水系インクジェット捺染インク組成物の固化、乾燥を抑制する目的で、糖類を使用してもよい。糖類の具体例としては、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトール(ソルビット)、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、及びマルトトリオース等が挙げられる。
1.4.8.キレート化剤
水系インクジェット捺染インク組成物中の不要なイオンを除去する目的で、キレート化剤を使用してもよい。キレート化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸及びそれらの塩類(エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩、又は、エチレンジアミンのニトリロトリ酢酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、若しくはメタリン酸塩等)等が挙げられる。
1.4.9.防腐剤、防かび剤
水系インクジェット捺染インク組成物は、防腐剤、防かび剤を使用してもよい。防腐剤、防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2-ピリジンチオール-1-オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、1,2-ジベンゾイソチアゾリン-3-オン(ゼネカ社のプロキセルCRL、プロキセルBDN、プロキセルGXL、プロキセルXL-2、プロキセルTN、プロキセルLV)、4-クロロ-3-メチルフェノール(バイエル社のプリベントールCMK等)などが挙げられる。
1.4.10.その他
さらに上記以外の成分として、例えば、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、溶解助剤など、インクジェット用のインク組成物において通常用いることができる添加剤を含有してもよい。
1.5.水系インクジェット捺染インク組成物の製造及び物性
本実施形態に係るインク組成物は、上記した各成分を、適宜混合し、必要に応じて濾過等をして不純物を除去することにより得られる。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。
水系インクジェット捺染インク組成物は、布帛にインクジェット法により付着される。そのため、水系インクジェット捺染インク組成物の20℃における粘度は、2mPa・s(ミリパスカル秒)以上、15mPa・s以下であることが好ましい。より好ましくは、
2mPa・s以上、10mPa・s以下であり、さらに好ましくは、3mPa・s以上、6mPa・s以下である。なお、水系インクジェット捺染インク組成物の粘度は、例えば、粘弾性試験機MCR-300(Pysica社)を用いて測定することが可能である。具体的には、例えば、水系インクジェット捺染インク組成物の温度を20℃に調整し、Shear Rateを10から1000に上げ、Shear Rateが200のときの粘度を読み取ることにより測定される。
1.6.作用効果
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属イオンに複数配位した染料と、リチウムイオンと、ナトリウムイオンと、を含む。そのため、水溶性が良好で、記録ヘッドのノズル等で乾燥した場合でも、乾燥物を容易に溶解することができる。また、当該染料を用いることで発色性が良好である。さらに、リチウムイオン及びナトリウムイオンを含むことにより、溶解性及び保存安定性を両立できる。
2.捺染方法
本実施形態に係る捺染方法は、上述した水系インクジェット捺染インク組成物を布帛にインクジェット法により付着させる工程(以下、「付着工程」ともいう。)を含む。以下、布帛について述べ、本実施形態に係る捺染方法に含む工程及び含み得る工程について、工程毎に説明する。
2.1.布帛
本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物は、布帛に付着させて使用される。布帛としては、特に限定されない。布帛を構成する素材としては、特に限定されず、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、アセテート、トリアセテート、ポリアミド、ポリウレタン等の合成繊維、ポリ乳酸等の生分解性繊維などが挙げられ、これらの混紡繊維であってもよい。布帛としては、上記に挙げた繊維を、織物、編物、不織布等いずれの形態にしたものでもよいし、混織等を施したものでもよい。
これらのうち6,6-ナイロン、6-ナイロン、4,6-ナイロン等のナイロン(ポリアミド)繊維を、混紡又は混織した布帛である場合、上記説明した水系インクジェット捺染インク組成物の効果が特に顕著に現れる。そのような布帛の典型としては、ナイロン布帛、ナイロン/ウレタン混紡布帛が挙げられ、ナイロン/ウレタン混紡布帛の場合には、ウレタン混紡率(全体に対するウレタン繊維の使用割合)が、20%未満であることがより効果を期待できる。
ナイロン布帛やウレタン混紡率が低いナイロン/ウレタン混紡布帛は、撥水性があり、また染料との反応性が低い等の理由により染色し難い場合があり、より高い発色性を得られるインク組成物が求められる。本実施形態の水系インクジェット捺染インク組成物によれば、染料が発色団となる配位子を複数有することに起因してこのような布帛においても発色性を良好なものとすることができる。
2.2.前処理工程
本実施形態に係る捺染方法は、布帛にアルカリ剤及びヒドロトロピー剤の少なくとも一方を含有する前処理組成物を付与する前処理工程を備えていてもよい。これにより染料の染着性が一層向上する。
前処理組成物を布帛に付与する方法としては、例えば、前処理組成物中に布帛を浸漬させる方法、前処理組成物をロールコーター等で塗布する方法、前処理組成物を噴射する方法(例えば、インクジェット法、スプレー法)等が挙げられ、いずれの方法も使用できる
前処理組成物は、アルカリ剤及びヒドロトロピー剤の少なくとも一方を含有する。これらの成分の前処理組成物中の含有量は、布帛の種類などに応じて適宜設定することができ、特に制限されるものではない。
アルカリ剤は、反応染料を使用する場合に、反応染料の染着性を一層向上させるという点から好ましく使用される。アルカリ剤の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム、酢酸ナトリウム等が挙げられる。
ヒドロトロピー剤は、捺染された画像の発色性を向上させるという点から好ましく使用される。ヒドロトロピー剤としては、上記水系インクジェット捺染インク組成物の項で例示した尿素類が挙げられる。
前処理組成物は、水を含んでもよい。水としては、上述の水系インクジェット捺染インク組成物において説明したと同様である。水の含有量は、前処理組成物の総量に対して、30質量%以上、好ましくは40質量%以上であり、より好ましくは45質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上である。
前処理組成物は、水溶性有機溶剤を含んでもよい。水溶性有機溶剤は、布帛に対する前処理組成物の濡れ性を向上させることができる場合がある。水溶性有機溶剤としては、エステル類、アルキレングリコールエーテル類、環状エステル類及びアルコキシアルキルアミド類の少なくとも一種を例示できる。また、水溶性有機溶剤としては、これら以外の含窒素化合物、糖類、アミン類等であってもよい。また、前処理組成物は、上述した水系インクジェット捺染インク組成物に用い得る水溶性有機溶剤を含有してもよい。
前処理組成物には、水溶性有機溶剤を複数種含んでもよい。水溶性有機溶剤を含む場合には、前処理組成物の全体に対する、水溶性有機溶剤の合計の含有量は、0.1質量以上20質量%以下、好ましくは0.3質量以上15質量%以下、より好ましくは0.5質量以上10質量%以下、さらに好ましくは1質量以上7質量%以下である。
前処理組成物は、糊剤を含有してもよい。糊剤としては、トウモロコシ及び小麦などのデンプン物質、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシメチルセルロース等のセルロース系物質、アルギン酸ナトリウム、アラビヤゴム、ローカストビーンガム、トラントガム、グアーガム、及びタマリンド種子などの多糖類、ゼラチン及びカゼイン等のタンパク質、タンニン及びリグニン等の天然水溶性高分子、並びにポリビニルアルコール系化合物、ポリエチレンオキサイド系化合物、アクリル酸系化合物、及び無水マレイン酸系化合物などの合成の水溶性高分子が挙げられる。
前処理組成物は、界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤としては、上述の水系インクジェット捺染インク組成物において説明したと同様である。前処理組成物に界面活性剤を配合する場合には、前処理組成物全体に対して、界面活性剤の合計で0.01質量%以上3質量%以下、好ましくは0.05質量%以上2質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上1質量%以下、特に好ましくは0.2質量%以上0.5質量%以下配合することが好ましい。
前処理組成物が界面活性剤を含有することにより、前処理された布帛上に塗布されたインクの浸透性や濡れ性を制御し、捺染された布帛の発色性向上や滲みの抑制を実現できる。
前処理組成物は、水、還元防止剤、防腐剤、防かび剤、キレート化剤、pH調整剤、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防止剤、防黴剤等、捺染における前処理組成物に通常用いられる成分を含有してもよい。
前処理組成物は、インクジェット法によって布帛に付着されてもよく、そのようにする場合には、20℃における粘度を、1.5mPa・s以上15mPa・s以下とすることが好ましく、1.5mPa・s以上5mPa・s以下とすることがより好ましく、1.5mPa・s以上3.6mPa・s以下とすることがより好ましい。
一方、前処理組成物は、インクジェット法以外の方法で行われてもよい。そのような方法としては、前処理組成物を各種のスプレーを用いて布帛に塗布する方法、前処理組成物に布帛を浸漬させて塗布する方法、処理液を刷毛等により布帛に塗布する方法等の非接触式及び接触式のいずれか又はそれらを組み合わせた方法が挙げられる。
前処理組成物がこのようなインクジェット法以外の方法によって布帛に付着される場合には、20℃における粘度は、インクジェット法による場合よりも高くてもよく、例えば、1.5mPa・s以上100mPa・s以下、好ましくは1.5mPa・s以上50mPa・s以下、より好ましくは1.5mPa・s以上20mPa・s以下とすることが好ましい。
2.3.付着工程
本実施形態に係る捺染方法は、上述した水系インクジェット捺染インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して付着させる付着工程を含む。具体的には、インクジェット記録方式により吐出されたインク滴を布帛に付着させて、布帛に画像を形成する。インクジェット記録方式としては、いずれの方式でもよく、荷電偏向方式、コンティニュアス方式、オンデンマンド方式(ピエゾ式、バブルジェット(登録商標)式)などが挙げられる。これらのインクジェット記録方式の中でも、ピエゾ式のインクジェット記録装置を用いる方式が特に好ましい。
2.4.熱処理工程
本実施形態に係る捺染方法は、上記のインク組成物が付着された布帛を熱処理する熱処理工程を含んでもよい。熱処理工程を行うことにより、染料が繊維に良好に染着する。熱処理工程は従来公知の方法を用いることができ、例えば、HT法(高温スチーミング法)、HP法(高圧スチーミング法)、サーモゾル法等が挙げられる。
熱処理工程における温度としては、布帛に対するダメージを軽減するという観点から、90℃以上110℃以下の範囲で行われることが好ましい。
2.5.洗浄工程
本実施形態に係る捺染方法は、捺染後の布帛を洗浄する洗浄工程を含んでもよい。洗浄工程は、上記の熱処理工程の後に行うことが好ましく、繊維に染着していない染料を効果的に除去することができる。洗浄工程は、例えば水を用いて行うことができ、必要に応じてソーピング処理を行ってもよい。
2.6.その他の工程
本実施形態に係る捺染方法は、上述の前処理工程の後、上述の付着工程の前に、布帛に付与された前処理組成物を乾燥する前処理組成物の乾燥工程を含んでいてもよい。前処理組成物の乾燥は、自然乾燥で行ってもよいが、乾燥速度の向上という観点から、加熱を伴う乾燥であることが好ましい。前処理組成物の乾燥工程において加熱を伴う場合に、その加熱方法は特に限定されるものではないが、例えば、ヒートプレス法、常圧スチーム法、
高圧スチーム法、及びサーモフィックス法が挙げられる。また、加熱の熱源としては、以下に限定されないが、例えば赤外線(ランプ)が挙げられる。
2.7.作用効果
本実施形態の捺染方法によれば、付着工程で上述の水系インクジェット捺染インク組成物を用いることにより、発色性の良好な捺染を行うことができる。特にナイロン布帛、ナイロン/ウレタン混紡布帛に対してより良好な発色性を付与することができる。
3.実施例及び比較例
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下、「部」「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。なお評価は、特に断りが無い場合は、温度25℃、相対湿度40%の環境下で行った。
3.1.水系インクジェット捺染インク組成物の調製
実施例及び比較例の水系インクジェット捺染インク組成物の組成を表1~表4に示す。水系インクジェット捺染インク組成物は、表1~表4に記載の成分を混合し、30分以上撹拌し、濾過することにより調製した。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラーを備えた容器に、材料を順次添加して撹拌、混合した。その後フィルター濾過をして各例(実施例1~37、比較例1~9)の水系インクジェット捺染インク組成物とした。
Figure 0007283249000010
Figure 0007283249000011
Figure 0007283249000012
Figure 0007283249000013
環状アミドとして、2-ピロリドンを用いた。有機溶剤として、グリセリン及びトリエチレングリコールモノブチルエーテルを用いた。界面活性剤として、共にノニオン系(アセチレングリコール系)界面活性剤の、オルフィン(登録商標)PD-002W(商品名、日信化学工業社)を用いた。pH調整剤として、トリプロパノールアミンを用いた。防錆剤、防かび剤として、プロキセルXL-2(ゼネカ社製)を用い、キレート化剤として、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩を用いた。イオン交換水は、実施例及び比較例の各インクの全質量が100.0質量%となるように、調整して添加した。
表1から表4中の染料は以下の通りである。
・配位子の組が式(1)+式(1)の染料:ZがLi又はNaである下記構造で記載される染料
Figure 0007283249000014
・配位子の組が式(2)+式(3)の染料:ZがLi又はNaである下記構造で記載される染料
Figure 0007283249000015
・配位子の組が式(3)+式(3)の染料:ZがLi又はNaである下記構造で記載される染料
Figure 0007283249000016
・C.I.Direct Blue 86:試薬
・C.I.Acid Red 249:試薬
・C.I.Acid Orange 67:試薬
なお、表1~表4には、水系インクジェット捺染インク組成物に含有されるナトリウムイオン及びリチウムイオンの質量基準の濃度(ppm)、並びに、ナトリウムイオンに対するリチウムイオンの濃度比(Li/Na)を記載した。ナトリウムイオン及びリチウムイオンの質量基準の濃度は、得られた組成物を、イオンクロマトグラフィー(メトローム社製;940プロフェッショナルIC Vario)を用いて定量分析して求めた。
また染料は、それぞれカウンターイオンがナトリウムイオンであるNaイオン体及びカウンターイオンがリチウムイオンであるLiイオン体を準備した。そして、各例のLi/Na比は、Liイオン体及びNaイオン体の含有量を表に示すように変化させることにより調節した。
さらに、各例で用いた布帛について、表中に「ナイロン&ウレタン混紡率」として、全体に対するウレタンの割合を「%」で示した。例えば当該欄に「10」と記載されている場合には、ウレタンが10%、ナイロンが90%の混紡布帛である。
3.2.評価方法
各例の水系インクジェット捺染インク組成物をそれぞれMonna-Lisa(Robustelli社製、インクジェット捺染機)に充填し、ベタ印刷(720×720dpi全吐出、ノーマルモード)を、表1~表4に記載した混紡率のナイロン/ウレタン混紡布に施した。
3.2.1.発色性の評価
上記で製造した各例のインク組成物をそれぞれMonna-Lisa(Robustelli社製、インクジェット捺染機)に充填し、ベタ印刷(720×720dpi全吐出、ノーマルモード)を下記布帛に印字し、下記条件で後処理を行い、印捺布を作成した。
(後処理条件)
・ナイロン/ポリウレタン混紡:スチーム処理(102℃40分)+冷水洗浄10分+温水洗浄10分+冷水洗浄
得られた布帛の捺染された領域のOD値を以下のように測色した。分光濃度計FD-7(コニカミノルタ社製)を用いて、条件:[濃度ステータス:DIN(DIN16536)、濃度照明:M2(A光源+UVカット)、観察光源:D65、視野角:2度]にて、捺染領域の濃度(OD値:Optical Density)を測定した。
下記評価基準に基づいた評価結果を表1~表4に示す。評価結果がC以上の場合、良好な効果が得られているといえる。
(評価基準)
A:OD値が1.50以上
B:OD値が1.45以上1.50未満
C:OD値が1.40以上1.45未満
D:OD値が1.40未満
3.2.2.耐光性の評価
Xenon耐光性試験機(株式会社スガ試験機、製品名「XL-75s」)を用い、30℃、相対湿度50%RH、照度75000luxの条件のもと、各例の捺染物を10日間暴露した。暴露前後のサンプルの色相を、分光濃度計(商品名「Spectrolino」、X-RITE社製)を用い、光源:D65、ステータス:DIN_NB、視野角:2度、フィルタ:UV、の条件で各捺染物のL、a、b値を測定し、下記計算式に基づいて印捺前後(初期と10日目)の印捺物の色相差(ΔE*)を算出し、下記評価基準により耐光性を評価し、結果を表1~表4に記載した。
ΔE={(ΔL+(Δa+(Δb1/2
ΔL=L -L
Δa=a -a
Δb=b -b
但し、L 、a 、b は初期の捺染物の測定値を示し、L 、a 、b は10日間暴露した後の測定値を示す。
(評価基準)
A:ΔEが10未満
B:ΔEが10以上12.5未満
C:ΔEが12.5以上15未満
D:ΔEが15以上
3.2.3.耐水性の評価
水堅牢度試験(ISO 105-E01に準拠)を実施し、以下の基準で評価した結果を表1~表4に記した。いずれの試験も添付白布は綿布(ISO 105-F02記載)を使用し、これの汚染性(移染)を見た。
(評価基準)
A:4/5級以上
B:4級又は3/4級
C:3級又は2/3級
D:2級以下
3.2.4.保存性の評価
保存性(保存安定性)の評価として、異物評価を行った。まず、実施例及び比較例の水系インクジェット捺染インク組成物約20gを、PX-G930用のインクカートリッジにそれぞれ充填し、低温環境(0℃10日間)と高温環境(60℃5日間)でそれぞれ放置した。その後、それぞれのインクカートリッジ内の全量を金属メッシュフィルター(孔
径10μm)でろ過し、金属メッシュフィルターに捕捉された異物の1mm四方あたりの個数を数えた。得られた個数に基づいて、以下の基準に従い、異物の発生を評価した。その結果を下記判定基準に従い表1~表4に示した。評価結果がC以上の場合、良好な効果が得られているといえる。なお、低温環境で観察した異物は染料由来の凝集異物であり、高温環境で観察した異物は部材由来の脂肪族塩異物(例えば、ステアリン酸塩)であることが分かっている。
(評価基準)
A:1mm四方あたりの結晶状異物の個数が5個未満
B:1mm四方あたりの結晶状異物の個数が5個以上10個未満
C:1mm四方あたりの結晶状異物の個数が10個以上30個未満
D:1mm四方あたりの結晶状異物の個数が30個以上
3.2.5.目詰まり信頼性の評価
目詰まり信頼性の評価を行った。目詰まり信頼性の評価は、水系インクジェット捺染インク組成物の水溶性の評価に相当する。製造した各例の水系インクジェット捺染インク組成物をそれぞれインクジェットプリンター(PX-G930、セイコーエプソン株式会社製)のヘッド全列に充填し、全列正常に吐出することを確認した。その後、記録ヘッドを待機位置からずらして印字領域にて停止させた状態で、40℃20%RH環境に7日間放置した。放置後、記録ヘッドを待機位置に戻して、クリーニング動作を行い、吐出が回復するまでにかかったクリーニング回数を数えた。評価基準は、以下の通りとし、結果を表1~表4に示した。評価結果がC以上の場合、良好な効果が得られているといえる。
(評価基準)
A:クリーニング1回以下で全ノズルが回復した。
B:クリーニング2回以上3回以下で全ノズルが回復した。
C:クリーニング4回以上6回以下で全ノズルが回復した。
D:クリーニング6回でも回復しなかった
3.3.評価結果
表1~表3に示されるように、式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属イオンに複数配位した染料と、リチウムイオンと、ナトリウムイオンと、を含む実施例の水系インクジェット捺染インク組成物は、いずれも発色性、保存性、目詰まり信頼性(水溶性)の全てにおいて良好な結果となった。これに対してリチウムイオン及びナトリウムイオンの一方しか含まない比較例1~6のインクでは、保存性又は水溶性が不足した。また、式(1)、式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属イオンに複数配位した染料でない染料を使用した比較例7~9では、発色性が不足することが分かった。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

Claims (7)

  1. 記式(2)及び式(3)のいずれかで表される配位子が金属原子に複数配位した染料と、
    リチウムイオンと、
    ナトリウムイオンと、
    を含み、
    前記ナトリウムイオンに対する前記リチウムイオンの濃度比(Li /Na )が、0.01以上0.6以下である、水系インクジェット捺染インク組成物。
    Figure 0007283249000017
    (式(2)中、
    Xは、配位する金属原子を表し、
    、R及びRは、それぞれ独立に、H及びSOZから選択され、
    Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
    Figure 0007283249000018
    (式(3)中、
    Xは、配位する金属原子を表し、
    は、H、NO、炭素数1以上3以下のアルキル基、Cl及びSOZから選択され、
    nは、1以上4以下の整数であり、
    が複数存在する場合には複数のRは互いに同じでも異なっていてもよく、
    は、H、CH及びSOZから選択され、
    は、H、NO、Cl及びSOZから選択され、
    、R及びRの少なくとも1つはSOZであり、
    Zは、水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子及びアンモニウムから選択される少なくとも1つである。)
  2. 請求項1において、
    前記染料が、前記式(2)で表される配位子が1つ、及び、前記式(3)で表される配位子が1つ、前記金属原子に配位した染料、並びに、前記式(3)で表される配位子が2つ前記金属原子に配位した染料、から選択される、水系インクジェット捺染インク組成物。
  3. 請求項1又は請求項において、
    前記金属原子がクロム原子である、水系インクジェット捺染インク組成物。
  4. 請求項1ないし請求項のいずれか一項において、
    有機溶剤としてラクタム及びポリオールの1種以上を含有する、水系インクジェット捺染インク組成物。
  5. 請求項1ないし請求項のいずれか一項において、
    前記染料の含有量が、全量に対して2.0質量%以上8.0質量%以下である、水系インクジェット捺染インク組成物。
  6. 請求項1ないし請求項のいずれか一項において、
    捺染対象がナイロン布帛、又は、ナイロン/ウレタン混紡布帛である、水系インクジェット捺染インク組成物。
  7. ナイロン布帛、又は、ナイロン/ウレタン混紡布帛に対して、請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の水系インクジェット捺染インク組成物をインクジェットヘッドから吐出して付着させることを含む、インクジェット捺染方法。
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