JP4520143B2

JP4520143B2 - 顔料分散体の製造法

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Publication number: JP4520143B2
Application number: JP2003435729A
Authority: JP
Inventors: 典男植山
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005194322A

Description

本発明は、顔料分散体の製造法に関する。更に詳しくは、インクジェットプリンター等に好適に使用しうるインクジェット記録用顔料分散体の製造法に関する。

近年、インクジェットプリンターの高解像度化によってプリンターのノズル径が小さくなったことに伴い、水系インクに含まれている粒子の微小化が要求されていることから、粗大粒子が水系インクに混入するのを回避しなければならない。この水系インクの製造法としては、一般に、水、有機溶剤等の液媒体中に顔料や染料を樹脂等の分散剤で分散させる製造法が知られている。

インクジェット用水系インクを製造する工程において、顔料分散体をサンドミルで分散させる際に、サンドミルに印加する積算動力値を顔料分散体１kgあたり0.1 〜10kWh に設定することにより、その工程を管理する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照) 。

この方法によれば、サンドミルが用いられているため、顔料分散体中に粗粒物や凝集物が存在したとしても顔料分散体が流路を閉塞することがないが、分散処理後にメディアを分離するという煩雑な操作を要するという欠点がある。

そこで、サンドミルの代わりに高圧ホモジナイザーを用いた場合、分散処理後にメディアを分離する必要がない反面、高圧ホモジナイザーにおける分散液の流路の幅が狭いため、分散液中に粗粒物や凝集物が含まれているときには分散液が流路を閉塞するので、分散処理を行うことができなくなることがある。このように分散液が流路を閉塞したときには、その操作を中断し、粗粒物等の閉塞物を除去しなければならないだけでなく、高圧ホモジナイザー自身の分散部位が消耗し、その使用寿命が低下するため、生産性及びコスト面で重大な課題がある。

そこで、分散液中の粗粒物等が高圧ホモジナイザー内に混入するのを回避するために、金網メッシュフィルター等を高圧ホモジナイザーの直前に設置することによって粗粒物等が除去されているが、金網メッシュフィルターの清掃及び交換頻度の低減のため、その前工程において予備分散工程で発生する粗粒物の量を管理するという煩雑な操作を要する。

特許第2974617 号明細書

本発明は、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を予備分散させるための攪拌機の種類やそのスケール容量等による影響を受けずに、インクジェット記録用顔料分散体を容易に製造することができる顔料分散体の製造法を提供することを課題とする。また、本発明は、予備分散に必要な時間を容易に管理することができる分散体の予備分散時間の管理方法を提供することを課題とする。

本発明は、
(1) 顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を攪拌機で予備分散させた後、高圧ホモジナイザーで分散処理する顔料分散体の製造法であって、式(1):
〔粗粒率（％）〕
＝｛〔残存粗粒量(g) ／〔混合物量(g) ×固形分濃度（重量％) 〕｝×10000 (1)
（式中、残存粗粒量は、前記混合物を予備分散させた後、フィルターに通過させた後の残渣の量を示す）
で表される前記顔料分散体の粗粒率が設定値となる、予備分散時の積算動力値(Pv ×t)(kWh/kg)を求め、前記積算動力値を予備分散時の動力値(Pv')(kW/kg)で除することによって求められる時間以上の予備分散時間で、前記動力値(Pv') で前記混合物を予備分散させる工程を含むインクジェット記録用顔料分散体の製造法、

(2) 顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を攪拌機で予備分散させた後、高圧ホモジナイザーで分散処理する顔料分散体を製造する際に、式(1):
〔粗粒率（％）〕
＝｛〔残存粗粒量(g) ／〔混合物量(g) ×固形分濃度（重量％) 〕｝×10000 (1)
（式中、残存粗粒量は、前記混合物を予備分散させた後、フィルターに通過させた後の残渣の量を示す）
で表される前記顔料分散体の粗粒率が設定値となる、予備分散時の積算動力値(Pv ×t)(kWh/kg)を求め、前記積算動力値を予備分散時の動力値(Pv')(kW/kg)で除することによって求められる時間で予備分散時間を管理する顔料分散体の予備分散時間の管理方法、並びに

(3) 顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を攪拌機で予備分散させた後、高圧ホモジナイザーで分散処理する顔料分散体の製造法であって、前記混合物１kgあたり0.002 〜0.1kW/kgの動力値でかつ0.02〜0.6 kWh/kgの積算動力値で攪拌機を用いて前記混合物を予備分散させる工程を含むインクジェット記録用顔料分散体の製造法
に関する。

本発明の顔料分散体の製造法によれば、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を予備分散させるための攪拌機の種類やそのスケール容量等による影響を受けずに、インクジェット記録用顔料分散体を容易に製造することができる。
また、本発明の分散体の予備分散時間の管理方法によれば、予備分散に必要な時間を容易に管理することができる。

本明細書にいう「動力値(Pv)」及び「積算動力値(Pv ×t)」は、それぞれ、予備分散させるための攪拌機により混合物１kgに印加される正味の瞬時電力量及び前記瞬時電力量に時間を乗じた値を意味する。「動力値(Pv)」及び「積算動力値(Pv ×t)」は、いずれも、実際には積算電力計又は電流計及び電圧計を用いて求めることができる。

本発明においては、まず、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を混合することにより、混合物を調製する。これらの成分を混合するときの温度は、特に限定がなく、通常、10〜40℃程度であればよい。

〔顔料〕
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要により、それらと体質顔料とを併用することもできる。

無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクでは、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、例えば、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、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。

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、アンソラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。

顔料の平均一次粒径は、20〜200nm であることが好ましい。顔料の平均一次粒径は、TEM 写真中に存在する粒子(100個) の粒径を測定し、その平均値を求めることにより、決定することができる。

顔料の量は、印字濃度の観点から、塩生成基を有する水不溶性ポリマーの樹脂固形分100 重量部に対して、好ましくは100 〜700 重量部、より好ましくは200 〜600 重量部、更に好ましくは300 〜500 重量部である。

〔塩生成基を有する水不溶性ポリマー〕
塩生成基を有する水不溶性ポリマーの例としては、塩生成基を有する水不溶性ビニル系ポリマー、塩生成基を有する水不溶性ポリエステル系ポリマー、塩生成基を有する水不溶性ポリウレタン系ポリマー等が挙げられる。これらのポリマーの中では、塩生成基を有する水不溶性ビニル系ポリマーが好ましい。

塩生成基を有する水不溶性ビニル系ポリマーとしては、カルボキシル基を有する重合性モノマーを含むモノマー混合物の重合体が好ましく、（メタ）アクリル酸エステル及び芳香環含有モノマーからなる群より選ばれた１種以上を含むモノマー混合物の重合体がより好ましい。

カルボキシ基を有する重合性モノマーとしては、α，β−不飽和カルボン酸が好ましく、（メタ）アクリル酸がより好ましい。

モノマー混合物におけるカルボキシ基を有するモノマーの含有量は、高印字濃度の観点から、好ましくは３〜50重量％、より好ましくは10〜35重量％である。

（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、（イソ）プロピル（メタ）アクリレート、（イソ又はターシャリー）ブチル（メタ）アクリレート等のエステル部分が炭素数１〜18のアルキル基である（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。
芳香環含有モノマーとしては、スチレンが好ましい。

モノマー混合物における（メタ）アクリル酸エステル及び芳香環含有モノマーの合計含有量は、顔料を安定に分散させる観点から、好ましくは50〜97重量％、より好ましくは65〜90重量％である。モノマー混合物には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、他のモノマーを含有させてもよい。

塩生成基を有する水不溶性ポリマーの重量平均分子量は、10000 〜300000であることが印刷後のインクの耐久性を高める観点から好ましい。重量平均分子量は、標準物質としてポリスチレン、溶媒として60mmol/Lのリン酸及び50mmol/Lのリチウムブロマイド含有ジメチルホルムアミドを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定することができる。

〔中和剤〕
塩生成基を有する水不溶性ポリマーの塩生成基を中和するために、中和剤を用いることができる。

中和剤として、塩生成基の種類に応じて酸又は塩基を用いることができる。酸としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸、グリセリン酸等の有機酸が挙げられる。塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の３級アミン類、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。

中和剤の量は、特に限定がなく、通常、得られる顔料の水分散液の液性が中性から弱アルカリ性、例えば、pHが4.5 〜9.5 、好ましくは７〜9.5 となるような量であることが望ましい。なお、顔料等と中和剤とを混合する前には、あらかじめポリマーの塩生成基を中和剤で中和しておいてもよい。

中和させた後の塩生成基を有する水不溶性ポリマーの25℃での水に対する溶解度は、顔料分散体の低粘度化の観点から、15重量％以下が好ましく、10重量％以下がより好ましく、５重量％以下が更に好ましく、１重量％以下がより一層好ましい。

〔有機溶媒及び水〕
有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒及びハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒が好ましい。

アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、第３級ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。脂肪族炭化水素系溶媒としては、例えば、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒としては、例えば、塩化メチレン、1,1,1-トリクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン等が挙げられる。これらの中では、水に対する溶解度が20℃において、５〜40重量％である有機溶媒が好ましく、メチルエチルケトンがより好ましい。

有機溶媒の量は、顔料とのなじみやすさの観点、及び混合物を混練する際に有効な剪断力を得る観点から、塩生成基を有する水不溶性ポリマーの樹脂固形分100 重量部に対して、好ましくは20〜500 重量部、より好ましくは30〜300 重量部、更に好ましくは50〜200 重量部である。

水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、超純水、水道水等が挙げられる。これらの中では、イオン交換水、蒸留水及び超純水が好ましい。

水の量は、顔料とのなじみやすさの観点から、有機溶媒100 重量部に対して、好ましくは50〜1000重量部、より好ましくは100 〜500 重量部である。

〔混合物〕
混合物として、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー（好ましくは、該塩生成基を有する水不溶性ポリマーを中和するための中和剤）、有機溶媒及び水を含む混合物（以下、単に混合物という）が用いられる。

混合物中における顔料の含有量は１〜40重量％が好ましく、分散剤の含有量は0.2 〜15重量％が好ましく、有機溶媒の含有量は10〜25重量％が好ましい。

混合物における固形分濃度は、混合物を分散させる際に、有効な剪断力を得る観点、及び得られる混合物の粘度が高くなりすぎて均一な分散を行うことができなくなるのを回避するという観点から、好ましくは１〜50重量％以上、より好ましくは10〜40重量％、更に好ましくは20〜30重量％である。

なお、混合物における固形分量は、塩生成基を有する水不溶性ポリマーを用いる場合には、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、及び中和剤の固形分の総量を意味する。

本発明においては、混合物中には、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、分散剤に塩生成基を有する水不溶性ポリマーを用いる場合には中和剤、有機溶媒及び水が存在しているため、分散時に顔料への前記塩生成基を有する水不溶性ポリマーの吸着力が強くなるので、前記ポリマー粒子の微粒子化を十分に行うことができる。

〔予備分散〕
混合物は、高圧ホモジナイザーで分散処理する前に、あらかじめ予備分散を行い、顔料の凝集体をある程度分散させることにより、顔料の粒径を一定の粒径以下にし、次いでメッシュフィルターで粗大粒子を除去することにより、高圧ホモジナイザーによる分散処理を円滑に行うことができる。

混合物を予備分散させる際には、攪拌機として、公知の装置、例えば、ディスパー、ディゾルバー、ホモミキサー、ラインミキシング〔例えば、（株）荏原製作所製、商品名：マイルダー〕等を用いることができる。攪拌機の周速は、10〜35m/s の中〜高速であることが好ましい。

混合物を攪拌機に投入する際には、混合物を構成している各原料をそれぞれ別々に攪拌機に投入してもよく、混合物を一括して攪拌機に投入してもよい。しかし、塩生成基を有する水不溶性ポリマーを中和して、顔料となじみやすくする観点、及び顔料が攪拌機底部に沈降するのを防止する観点から、前記塩生成基を有する水不溶性ポリマー、中和剤、有機溶媒及び水を攪拌機で混合した後に顔料を投入することが好ましい。

予備分散させる際の混合物１kgあたりの動力値は、顔料と塩生成基を有する水不溶性ポリマーをなじませて粗大粒子の残存量を低減させる観点から、好ましくは0.002kW/kg以上、より好ましくは0.005kW/kg以上である。なお、混合物１kgあたりの動力値の上限値は、特に限定されないが、あまりにも大きい場合には、例えば、攪拌機器の耐久性、耐震性等を要することから、混合物１kgあたりの動力値の上限値は、0.1kW/kg以下であることが好ましい。したがって、これらの観点から、予備分散させる際の混合物１kgあたりの動力値は、0.002 〜0.1kW/kg、好ましくは0.005 〜0.1kW/kgである。

また、混合物１kgあたりの積算動力値は、顔料と塩生成基を有する水不溶性ポリマーをなじませて粗大粒子の残存量を低減させる観点から、好ましくは0.02kWh/kg以上、より好ましくは0.03kWh/kg以上である。なお、混合物１kgあたりの積算動力値の上限値は、特に限定されないが、あまりにも大きい場合には、それ以上に予備分散させる効果が認められないのみならず、分散時間が長くなり、生産効率が低下する傾向があることから、好ましくは0.6kWh/kg 以下である。したがって、これらの観点から、混合物１kgあたりの積算動力値は、好ましくは0.02〜0.6kWh/kg 、より好ましくは0.03〜0.6 kWh/kgである。

予備分散後に残存している粗粒量（残存粗粒量）から導き出せる顔料分散体の粗粒率は、前記式(1) で表わされる。

本発明者らが鋭意研究したところ、攪拌機の種類や、そのスケール容量等が異なる場合であっても、積算動力値(Pv ×t)に対応して、顔料分散体の粗粒率がほぼ一定となるため、積算動力値により、顔料分散体の粗粒率を適切に管理し、予備分散工程の終点を適切に決定することができるという事実が見出された。顔料分散体の粗粒率と積算動力値との関係は、用いられる顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー及び有機溶媒の種類や組成によってほとんど変わらないと考えられるが、前記関係を満足させるには、分散させる顔料の種類が同じことが好ましく、混合物を構成している全ての成分が同一種類であることがより好ましく、また全ての成分の組成が同一であることも好ましい。

ここで、残存粗粒量とは、前記混合物を予備分散させた後、フィルターに通過させた後の残渣の量を意味する。

フィルターとしては、メッシュフィルターを好適に用いることができる。メッシュフィルターの篩の目開きは、好ましくは150 〜500 メッシュ（タイラーメッシュ、以下同じ）、より好ましくは170 〜250 メッシュ、更に好ましくは200 メッシュであることが高圧ホモジナイザーによる処理を円滑に行い、インクジェット記録用水系インクに適した顔料水分散体を得る観点から好ましい。

前記式(1) で表される粗粒率は、後述する高圧ホモジナイザーの直前に設置されたフィルターが粗粒物によって閉塞しがたくする観点から、好ましくは1.0 ％以下、より好ましくは0.8 ％以下、更に好ましくは0.5 ％以下である。

一定の粗粒率となる時間(t')は、予備分散時の積算動力値(Pv ×t)と前記積算動力値(Pv ×t)を予備分散に用いる動力値動力値(Pv'）から、式(2):
t'＝(Pv ×t/Pv') (2)
に基づいて、求めることができる。

具体的には、顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒、水及び必要により中和剤を含有する混合物を、予備分散させる際に、式(1) で表される顔料分散体の粗粒率が、設定値となる予備分散時の積算動力値(Pv ×t)を求め、前記積算動力値を予備分散に用いる任意の動力値(Pv'）で除することによって予備分散時間を求めることができる。

これにより、任意の動力値(Pv') で、前記で求めた所定の予備分散時間攪拌することにより、目的とする粗粒率を有する顔料分散体を得ることができる。

混合物の予備分散温度は、分散に適した剪断応力を得る観点から、好ましくは40℃以下、より好ましくは５〜40℃、更に好ましくは10〜35℃、特に好ましくは10〜25℃である。混合物の予備分散温度は、40℃以下であることが有機溶媒の蒸発を抑制するうえで好ましい。混合物の予備分散温度は、例えば、攪拌機のジャケットに流す冷却媒体の温度及びその流量で制御することができる。

予備分散終了後、得られた顔料分散体は、そのままの状態で用いることができるほか、水及び／又は有機溶媒で希釈した後に用いることができる。予備分散処理後の顔料分散体の平均粒径は、好ましくは１〜30μm 、より好ましくは２〜20μm である。

希釈後の顔料分散体の固形分濃度は、次の分散工程で処理しうる程度であればよい。通常、希釈後の顔料分散体の固形分濃度は、10〜40重量％程度である。

なお、得られた顔料分散体に含まれている固形分を水及び／又は有機溶媒中に均一に分散させる場合には、高圧ホモジナイザーが用いられる。

高圧ホモジナイザーとしては、例えば、処理液の流路が固定されたチャンバーを有するもの、処理液の流路の幅を調整しうる均質バルブを有するもの等が挙げられる。

処理液の流路が固定されたチャンバーを有する高圧ホモジナイザーとしては、例えば、マイクロフルイダイザー（マイクロフルイディクス社製、商品名）、ナノマイザー（ナノマイザー社製、商品名）、アルティマイザー〔（株）スギノマシン製、商品名〕等が挙げられる。また、均質バルブを有する高圧ホモジナイザーとしては、高圧ホモジナイザー（ラニー社製、商品名）、高圧ホモジナイザー〔三丸機械工業（株）製、商品名〕、高圧ホモゲナイザー〔（株）イズミフードマシナリ社製、商品名〕等が挙げられる。

高圧ホモジナイザーで分散させる際の圧力は、所望の粒径を有する分散粒子を短時間で容易に得ることができることから、好ましくは50MPa 以上、より好ましくは80MPa 以上である。

顔料分散体の固形分濃度は、５〜35重量％が好ましく、高圧ホモジナイザーによる処理後の顔料分散体の平均粒径は、20〜200nm が好ましい。

かくして得られる顔料分散体を用いて水系インクを製造する際には、この分散体から有機溶媒を除去することにより、顔料水分散体を調製することが好ましい。顔料分散体から有機溶媒を除去する方法としては、減圧蒸留法が好ましく、薄膜式減圧蒸留法がより好ましい。

なお、必要に応じて、遠心分離、フィルター濾過等により、顔料水分散体から粗大粒子を除去してもよい。

顔料水分散体には、必要に応じて、湿潤剤、分散剤、消泡剤、防黴剤、キレート剤等の添加剤を添加することにより、水系インクを得ることができる。

本発明で得られる顔料水分散体は、水系インク、特にインクジェット記録用水系インクとして用いることができる。水系インク中における顔料水分散体の固形分の含有量は、印字濃度及び吐出安定性の観点から、好ましくは１〜30重量％、より好ましくは２〜15重量％である。

製造例１（塩生成基を有する水不溶性ポリマーの調製）
反応容器内に、メチルエチルケトン20重量部及び重合連鎖移動剤(2- メルカプトエタノール)0.03 重量部を入れ、モノマーとして、スチレンマクロマー〔東亜合成（株）製、商品名:AS-6S、数平均分子量:6000 、重合性官能基：メタクロイルオキシ基〕10重量部、ポリエチレングリコールモノメタクリレート〔エチレンオキシド９モル付加、新中村化学（株）製、商品名:NK エステルM-90G 〕10重量部、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート〔アルドリッチジャパン（株）製、数平均分子量:375〕10重量部、メタクリル酸12重量部及びスチレンモノマー58重量部のそれぞれの10重量％ずつを入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。

一方、滴下ロートに、前記各モノマーの残りの90重量％の量を仕込み、重合連鎖移動剤(2- メルカプトエタノール)0.27 重量部、メチルエチルケトン60重量部及び2,2'- アゾビス(2,4- ジメチルバレロニトリル)1.2重量部を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。

窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を３時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から65℃で２時間経過後、2,2'- アゾビス(2,4- ジメチルバレロニトリル)0.3重量部をメチルエチルケトン５重量部に溶解した溶液を加え、更に65℃で２時間、70℃で２時間熟成させた後、メチルエチルケトン135 重量部を加えて濃度を調整し、ポリマー溶液を得た。

得られたポリマー溶液の一部を、減圧下、105 ℃で２時間乾燥させ、溶媒を除去することによって単離した。得られた塩生成基を有する水不溶性ポリマーの重量平均分子量を測定したところ、74000 であった。

製造例２（マゼンタ顔料の調製）
粗製キナクリドン顔料〔大日本インキ化学工業（株）製、C.I.ピグメント・レッド122 〕300 重量部、塩化ナトリウム3000重量部及びジエチレングリコール〔和光純薬工業（株）製〕200 重量部をステンレス鋼製の５Ｌ容のニーダーに入れ、80℃で５時間混練した。混練物を取り出し、3.0 Ｌの温水に投入し、攪拌した。約１時間攪拌を行なった後に濾過を行った。その後、同様に水洗を５回行い、塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除去した50重量％顔料を得た。真空乾燥機で乾燥の後、目的の顔料を得た。顔料の平均一次粒径は約70nmであった。

実験例１
製造例１で得られた塩生成基を有する水不溶性ポリマー溶液6.40kgに、５規定の水酸化ナトリウム水溶液0.46kg、25％アンモニア水溶液0.09kg、メチルエチルケトン1.42kg及びイオン交換水17.12kg を添加し、攪拌機として特殊機化工業（株) 製、型式：DH-40 型ディスパー（翼径125mm 、回転数1500r/min)を用い、ディスパー槽内で20分間混合した。

次に、製造例２で得られたマゼンタ顔料6.08kgをこれに加えて１時間混合した。この際の混合物の合計量は、31.6kgであり、動力値及び積算動力値は、それぞれ、0.002kW/kg及び0.002kW/kgであった。なお、その際の混合物の温度は、17℃であった。混合物の固形分濃度は、26重量％であった。このときの粗粒率は、3.6 ％であった。

得られた分散体31.6kgに、イオン交換水5.7kg を加えて濃度が22重量％となるように希釈し、マイクロフルイダイザー（マイクロフルイディックス社製) で200MPaの圧力で９パス分散処理を施し、顔料分散体を得た。

得られた顔料分散体にイオン交換水44.8kgを加えて濃度が10重量％となるように希釈し攪拌した後、減圧下で60℃で有機溶媒と一部の水を除去し、さらに平均孔径５μm のフィルター〔日本ポール（株) 製〕で濾過し、粗大粒子を除去し、固形分濃度が20重量％の顔料水分散体を得た。

実験例２〜７
実験例１において、予備分散時の条件を表１に示すように変更した他は、実験例１と同様にして顔料水分散体を製造した。なお、表１に記載のディスパーは、以下のことを意味する。

ディスパA:容量40L の攪拌機〔特殊機化工業（株）製、型式DH-40 〕
ディスパB:容量1m³の攪拌機〔特殊機化工業（株）製、型式DH-X〕

予備分散時間は、以下の方法で求めた。
〔予備分散時間の測定方法〕
各実験例における積算動力値と粗粒率とをプロットした。その結果を図１に示す。図１に示された結果より、粗粒率が0.50％となるときの積算動力値(0.08kWh/kg)を求めた。次に、前記積算動力値と攪拌機の動力値0.013kW/kgを用いて、0.08kWh/kgを0.013kW/kgで除すことにより、予備分散時間(6.2hr) を求めた。

実験例８
確認のため、上記で求められた予備分散時間(6.2hr) 、ディスパＡの動力値(0.013kW/kg)で予備分散を行ったところ、粗粒率が0.52％であり、予備分散時間を求めることができることがわかった。

次に、各実験例で得られた顔料分散体の物性を、以下の方法に基づいて評価した。その結果を表１に示す。なお、ｐＨのみ顔料水分散体の物性である。

(1) 固形分濃度
赤外線加熱式非蒸発成分濃度測定器〔ケット(kett)社製、商品名：インフラレッド・モイスチュア・デタミネイション・バランス(INFRARED MOISTURE DETERMINATION BALANCE) FD-23 〕を用いて150 ℃で予備分散処理後の顔料分散体の固形分濃度を測定する。

(2)pH
ガラス電極式水素イオン濃度指示計〔（株）堀場製作所製、型式:F-23II 〕を用いて20℃でのpHを測定する。

(3) 粗粒率
(A) あらかじめ200 メッシュ（目開き75μm)の金網メッシュフィルター（材質：ステンレス鋼）の重量(w) を測定しておく。
(B) メッシュフィルターを円筒形のハウジング（φ70mm) に挟み込んでセットする（濾過面積40cm²)。
(C) 予備分散後の混合物100g（固形分濃度26重量％）を濾過する。
(D) メッシュフィルター上に残存するものが粗粒物のみとなるようにフィルター上を水洗する。
(E) ハウジングより粗粒物が残存したフィルターを外し、乾燥器(105℃/30min）を用いて乾燥する。
(F) 乾燥後のメッシュの重量と粗粒物の重量の合計重量(W) を測定する。
(G) 前記式(1) に従って粗粒率を算出する。

粗粒率が１％以下であることが、前記高圧ホモジナイザーの直前に設置されたメッシュフィルターが粗粒物によって閉塞しがたいので、好ましい。

(4) 予備分散処理後の顔料分散体の平均粒径の測定方法
（株）堀場製作所製、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置LA-910(20 ℃）を用いて予備分散処理後の顔料分散体の平均粒径を測定する。

(5) 高圧ホモジナイザー処理後の顔料分散体の平均粒径の測定方法
大塚電子（株）製、レーザー粒子解析システムELS-8000(20 ℃）を用いて、高圧ホモジナイザー処理後の顔料分散体の平均粒径を測定する。

(6) メッシュ通過量の測定方法
(A) 内径50mmのフランジ配管を使用して、200 メッシュ（目開き75μm)の金網メッシュフィルター（材質：ステンレス鋼）及びパッキンを挟み込む（濾過面積20cm²)。メッシュには、粗粒率の測定の際に用いたのと同じものを用いる。
(B) 予備分散後の混合物が入った槽とフィルターを挟んだフランジ配管間を適当な送液ポンプを介して混合物が送液可能なように設置する。
(C) 混合物を送液（圧力50〜100kPa) し、フィルターを挟んだフランジ配管を通過した混合物の重量を測定する。

表１に示された結果から、実験例３〜７によれば、攪拌機のスケール容量や種類によらず、混合物１kgあたりの所要動力値及び積算動力値が所定の範囲内にある場合には、粗粒率が低い顔料分散体が得られることがわかる。

一方、実験例１及び２による動力値は所定の範囲内にあるが、積算動力値が所定の範囲外にある場合、粗粒率が大きくなり、高圧ホモジナイザーの直前に設置されたメッシュフィルターが粗粒物により閉塞しやすくなる。また、フィルターを用いない場合には、高圧ホモジナイザーのチャンバーが摩耗する。

本発明の製造法で得られた顔料分散体は、インクジェット記録用水系インク等に好適に使用することができる。

各実験例における積算動力値と粗粒率との関係を示す図である。

Claims

顔料、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、有機溶媒及び水を含有する混合物を攪拌機で予備分散させた後、高圧ホモジナイザーで分散処理する顔料分散体の製造法であって、前記混合物１kgあたり0.002〜0.1kW/kgの動力値でかつ0.02〜0.6kWh/kgの積算動力値で攪拌機を用いて前記混合物を予備分散させる工程を含むインクジェット記録用顔料分散体の製造法。
式(1):
〔粗粒率（％）〕
＝｛〔残存粗粒量(g)／〔混合物量(g)×固形分濃度（重量％)〕｝×10000 (1)
（式中、残存粗粒量は、混合物を予備分散させた後、フィルターに通過させた後の残渣の量を示す）
で表される前記顔料分散体の粗粒率が1.0％以下である請求項１記載の製造法。
予備分散させた後、メッシュフィルターで粗大粒子を除去して高圧ホモジナイザーに供する、請求項１又は２記載の製造法。