JP6947369B2 - Manufacturing method of aqueous pigment dispersion - Google Patents
Manufacturing method of aqueous pigment dispersion Download PDFInfo
- Publication number
- JP6947369B2 JP6947369B2 JP2017254835A JP2017254835A JP6947369B2 JP 6947369 B2 JP6947369 B2 JP 6947369B2 JP 2017254835 A JP2017254835 A JP 2017254835A JP 2017254835 A JP2017254835 A JP 2017254835A JP 6947369 B2 JP6947369 B2 JP 6947369B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pigment
- polymer
- less
- dispersion
- aqueous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
- Ink Jet (AREA)
- Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Description
本発明は、水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を含有するインクジェット記録用インクに関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous pigment dispersion and an ink jet recording ink containing the aqueous pigment dispersion.
インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、印刷媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、被印刷物に非接触という利点があるため、一般消費者向けの民生用印刷に留まらず、近年は、オフセット印刷やグラビア印刷等のアナログ印刷で行われていた商業印刷、産業印刷分野に応用され始めている。
商業印刷、産業印刷分野へのインクジェット印刷の展開の利点としては、アナログ印刷のように印刷版を必要としないため、少量対応、バリアブル印刷等のオンデマンド印刷へ対応できることにある。そして、環境への負荷の低減及び印刷物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤として顔料を用いる水系インクが主流となってきている。
The inkjet recording method is a recording method in which ink droplets are directly ejected from a fine nozzle and adhered to a printing medium to obtain a printed matter on which characters and images are recorded. This method has the advantages of easy and inexpensive full-color printing and non-contact with the printed matter. Therefore, this method is not limited to consumer printing for general consumers, and in recent years, it has been used for analog printing such as offset printing and gravure printing. It is beginning to be applied to the commercial printing and industrial printing fields that have been practiced.
The advantage of developing inkjet printing in the fields of commercial printing and industrial printing is that it does not require a printing plate unlike analog printing, so it can handle small quantities and on-demand printing such as variable printing. From the viewpoint of reducing the burden on the environment and the weather resistance and water resistance of printed matter, water-based inks that use pigments as colorants have become mainstream.
例えば、特許文献1には、優れた光沢性及びインク組成物の保存安定性等を有する顔料分散液、インク組成物等の提供を目的として、顔料と、水性媒体と、疎水性モノマーと親水性モノマーとの共重合樹脂と、ウレタン樹脂と、架橋剤とを少なくとも含み、前記架橋剤の添加量の有効固形分重量比(架橋剤の量/(疎水性モノマーと親水性モノマーとの共重合樹脂と、ウレタン樹脂との合計量))が特定の範囲である顔料分散液、及び該顔料分散液を含んでなるインク組成物等が開示されている。
特許文献2には、分散安定性に優れ、吐出安定性と耐擦性の両立を可能としたインクジェット記録用水性インクの提供を目的として、特定の疎水性構造単位(a)と親水性構造単位(b)を有する樹脂(A)と、樹脂(A)によって分散された顔料(B)と、樹脂エマルション(C)と、水性液媒体(D)とを含むインクジェット記録用水性インクが開示されている。
For example, Patent Document 1 describes a pigment, an aqueous medium, a hydrophobic monomer, and hydrophilicity for the purpose of providing a pigment dispersion, an ink composition, or the like having excellent glossiness and storage stability of the ink composition. It contains at least a copolymer resin with a monomer, a urethane resin, and a cross-linking agent, and the effective solid content weight ratio of the amount of the cross-linking agent added (amount of cross-linking agent / (copolymerized resin of hydrophobic monomer and hydrophilic monomer) And a pigment dispersion liquid in which the total amount of the urethane resin)) is in a specific range, an ink composition containing the pigment dispersion liquid, and the like are disclosed.
Patent Document 2 describes a specific hydrophobic structural unit (a) and a hydrophilic structural unit for the purpose of providing a water-based ink for inkjet recording that has excellent dispersion stability and can achieve both ejection stability and abrasion resistance. A water-based ink for inkjet recording containing a resin (A) having (b), a pigment (B) dispersed by the resin (A), a resin emulsion (C), and an aqueous liquid medium (D) is disclosed. There is.
包装産業の発展に伴い、商業印刷、産業印刷分野へのインクジェット印刷においてオンデマンド軟包装資材の利用が進んでいる。軟包装資材としては主に樹脂フィルムが用いられ、種々の包装材料として用いるため印刷物は耐折り曲げ性に優れることが求められる。しかしながら、従来のインクで樹脂フィルムに印刷すると、印刷物の耐折り曲げ性が十分でないことが判明した。
耐折り曲げ性を改善する手法としてインク中のポリマー量を増加させる方法がある。インク中のポリマー量を増加させるため顔料を分散させる際にポリマーを多量に用いると、耐折り曲げ性は向上するが、顔料分散時の粘度が過度に上昇する。また、インク中のポリマー量を増加させるためインク調製時にポリマーエマルションを多量に混合すると、インク調製直後及びインク濃縮時の粘度が上昇し、インクジェット印刷の吐出信頼性が悪化することが判明した。
本発明は、水系インクに用いることにより、吐出信頼性及び印刷物の耐折り曲げ性に優れる水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を含有するインクジェット記録用インクを提供することを課題とする。
With the development of the packaging industry, the use of on-demand flexible packaging materials is advancing in commercial printing and inkjet printing in the industrial printing field. A resin film is mainly used as the flexible packaging material, and since it is used as various packaging materials, the printed matter is required to have excellent bending resistance. However, when printing on a resin film with conventional ink, it was found that the bending resistance of the printed matter was not sufficient.
As a method for improving the bending resistance, there is a method of increasing the amount of polymer in the ink. When a large amount of polymer is used when dispersing the pigment in order to increase the amount of the polymer in the ink, the bending resistance is improved, but the viscosity at the time of dispersing the pigment is excessively increased. Further, it has been found that when a large amount of polymer emulsion is mixed at the time of ink preparation in order to increase the amount of polymer in the ink, the viscosity immediately after ink preparation and at the time of ink concentration increases, and the ejection reliability of inkjet printing deteriorates.
An object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous pigment dispersion having excellent ejection reliability and bending resistance of a printed matter by using it for an aqueous ink, and an ink for inkjet recording containing the aqueous pigment dispersion. do.
本発明者らは、顔料水分散体と、ポリマーエマルションと、架橋剤との混合物を特定の温度で熱処理する工程を有し、ポリマーの総量に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー総量)を特定の範囲とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]に関する。
[1]顔料及びポリマーを含有する水系顔料分散体(I)の製造方法であって、
顔料水分散体(A)と、ポリマー(B)のエマルションと、架橋剤(C)との混合物を45℃以上100℃以下で熱処理する工程を有し、
かつ、該ポリマーの総量に対する該顔料の質量比(顔料/ポリマー総量)が0.48以上2.15以下である、水系顔料分散体(I)の製造方法。
[2]前記[1]に記載の製造方法により得られた水系顔料分散体(I)及び水溶性有機化合物(II)を含有する、インクジェット記録用インク。
The present inventors have a step of heat-treating a mixture of a pigment aqueous dispersion, a polymer emulsion, and a cross-linking agent at a specific temperature, and specify the mass ratio of the pigment (pigment / total polymer amount) to the total amount of the polymer. It was found that the above-mentioned problems can be solved by setting the range. That is, the present invention relates to the following [1] and [2].
[1] A method for producing an aqueous pigment dispersion (I) containing a pigment and a polymer.
It has a step of heat-treating a mixture of the aqueous pigment dispersion (A), the emulsion of the polymer (B), and the cross-linking agent (C) at 45 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
A method for producing an aqueous pigment dispersion (I), wherein the mass ratio (pigment / total polymer amount) of the pigment to the total amount of the polymer is 0.48 or more and 2.15 or less.
[2] An ink jet recording ink containing an aqueous pigment dispersion (I) and a water-soluble organic compound (II) obtained by the production method according to the above [1].
本発明によれば、水系インクに用いることにより、吐出信頼性及び印刷物の耐折り曲げ性に優れる水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を含有するインクジェット記録用インクを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing an aqueous pigment dispersion having excellent ejection reliability and bending resistance of printed matter by using it for an aqueous ink, and an inkjet recording ink containing the aqueous pigment dispersion. can.
[水系顔料分散体(I)の製造方法]
本発明は、顔料及びポリマーを含有する水系顔料分散体(I)の製造方法であって、顔料水分散体(A)と、ポリマー(B)のエマルションと、架橋剤(C)との混合物を45℃以上100℃以下で熱処理する工程(以下、「熱処理工程」ともいう)を有し、かつ、該ポリマーの総量に対する該顔料の質量比(顔料/ポリマー総量)が0.48以上2.15以下である、水系顔料分散体(I)の製造方法である。
なお、本発明において「水系」とは、顔料を分散させる媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。また、本発明で用いられるポリマー(B)のエマルションは、顔料を含有しないポリマー(B)粒子の水分散体である。
本発明の製造方法により得られる水系顔料分散体(I)は、耐折り曲げ性に優れる印刷物を得ることができるため、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、又はインクジェットインク用の水系顔料分散体として好適に用いることができ、インクジェット印刷における吐出信頼性に優れるため、特にインクジェットインク用水系顔料分散体として用いることが好ましい。
[Manufacturing method of aqueous pigment dispersion (I)]
The present invention is a method for producing an aqueous pigment dispersion (I) containing a pigment and a polymer, wherein a mixture of the aqueous pigment dispersion (A), the emulsion of the polymer (B), and the cross-linking agent (C) is prepared. It has a step of heat treatment at 45 ° C. or higher and 100 ° C. or lower (hereinafter, also referred to as “heat treatment step”), and the mass ratio of the pigment (pigment / total polymer amount) to the total amount of the polymer is 0.48 or more and 2.15. The following is a method for producing an aqueous pigment dispersion (I).
In the present invention, the term "water-based" means that water occupies the maximum proportion of the medium in which the pigment is dispersed. The polymer (B) emulsion used in the present invention is an aqueous dispersion of pigment-free polymer (B) particles.
Since the aqueous pigment dispersion (I) obtained by the production method of the present invention can obtain a printed matter having excellent bending resistance, it can be used as an aqueous pigment dispersion for flexographic printing inks, gravure printing inks, or inkjet inks. Since it can be preferably used and has excellent ejection reliability in inkjet printing, it is particularly preferable to use it as an aqueous pigment dispersion for inkjet ink.
本発明の製造方法は、水系インクに用いることにより、吐出信頼性及び印刷物の耐折り曲げ性に優れる水系顔料分散体を製造することができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明は、顔料水分散体と、ポリマーエマルションと、架橋剤との混合物を、特定の温度で熱処理してポリマーを架橋させることにより、顔料水分散体とポリマーエマルションが複合化され、更に架橋構造が導入される。これにより、多量のポリマーを系中に存在させつつ粒子数は少ない状態となり、その結果として粘度の上昇が抑制されると考えられる。そして、低粘度を維持することができるためインクジェット印刷におけるノズルの閉塞が起こり難く、吐出信頼性が向上すると考えられる。更に得られる水系顔料分散体はポリマーを多量に含有するため柔軟性を有する樹脂フィルムに対するインクの密着性が向上し、耐折り曲げ性が向上すると推定される。
By using the production method of the present invention for water-based inks, it is possible to produce an water-based pigment dispersion having excellent ejection reliability and bending resistance of printed matter. The reason is not clear, but it can be considered as follows.
In the present invention, a mixture of a pigment aqueous dispersion, a polymer emulsion, and a cross-linking agent is heat-treated at a specific temperature to cross-link the polymer, whereby the pigment aqueous dispersion and the polymer emulsion are composited, and a cross-linked structure is further formed. Is introduced. As a result, it is considered that the number of particles becomes small while a large amount of polymer is present in the system, and as a result, the increase in viscosity is suppressed. Further, since the low viscosity can be maintained, it is considered that the nozzles in inkjet printing are less likely to be clogged and the ejection reliability is improved. Further, since the obtained aqueous pigment dispersion contains a large amount of polymer, it is presumed that the adhesion of the ink to the flexible resin film is improved and the bending resistance is improved.
<顔料水分散体(A)>
本発明で用いられる顔料水分散体(A)は、顔料が水系媒体中に分散されてなる。
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよく、レーキ顔料、蛍光顔料を用いることもできる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム等の金属酸化物、真珠光沢顔料等が挙げられる。特に黒色インクにおいては、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、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。
有機顔料の具体例としては、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相は特に限定されず、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料;イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
<Aqueous pigment dispersion (A)>
The pigment aqueous dispersion (A) used in the present invention is formed by dispersing the pigment in an aqueous medium.
The pigment may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and a lake pigment or a fluorescent pigment can also be used. In addition, if necessary, they can be used in combination with extender pigments.
Specific examples of the inorganic pigment include carbon black, titanium oxide, iron oxide, red iron oxide, metal oxides such as chromium oxide, and pearl luster pigments. Especially for black ink, carbon black is preferable. Examples of carbon black include furnace black, thermal lamp black, acetylene black, and channel black.
Specific examples of organic pigments include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments; phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, and isoind. Examples thereof include polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and slen pigments.
The hue is not particularly limited, and any achromatic pigment such as white, black, or gray; or any chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange, or green can be used.
Examples of the extender pigment include silica, calcium carbonate, talc and the like.
The pigment can be used alone or in combination of two or more.
本発明で用いられる顔料水分散体(A)としては、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、自己分散型顔料の水分散体、又は顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体であることが好ましく、顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体であることがより好ましい。 The pigment aqueous dispersion (A) used in the present invention is an aqueous dispersion of a self-dispersing pigment or an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with a polymer dispersant (a) from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. It is preferably a body, and more preferably an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a).
(自己分散型顔料の水分散体)
本発明において自己分散型顔料とは、親水性官能基(カルボキシ基やスルホン酸基等のアニオン性親水基、又は第4級アンモニウム基等のカチオン性親水基)の1種以上を直接、又は炭素数1以上12以下のアルカンジイル基等の他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤やポリマー分散剤を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。顔料を自己分散型顔料とするには、例えば、親水性官能基の必要量を、常法により顔料表面に化学結合させればよい。前記親水性官能基としてはアニオン性基が好ましく、カルボキシ基がより好ましい。
自己分散型顔料の市販品としては、キャボットジャパン株式会社製のCAB-O-JET 200、同300、同352K、同250A、同260M、同270Y、同450A、同465M、同470Y、同480V(以上、商品名)やオリヱント化学工業株式会社製のBONJET BLACK CW−1、同CW−2(以上、商品名)等、東海カーボン株式会社製のAqua-Black 162等、SENSIENT INDUSTRIAL COLORS社製のSENSIJET BLACK SDP100、同SDP1000、同SDP2000(以上、商品名)等が挙げられる。
(Aqueous dispersion of self-dispersing pigment)
In the present invention, the self-dispersing pigment refers to one or more of hydrophilic functional groups (anionic hydrophilic groups such as carboxy group and sulfonic acid group, or cationic hydrophilic groups such as quaternary ammonium group) directly or carbon. It means a pigment that can be dispersed in an aqueous medium without using a surfactant or a polymer dispersant by binding to the surface of the pigment via another atomic group such as an alcandiyl group having a number of 1 or more and 12 or less. In order to make the pigment a self-dispersing pigment, for example, the required amount of hydrophilic functional groups may be chemically bonded to the pigment surface by a conventional method. As the hydrophilic functional group, an anionic group is preferable, and a carboxy group is more preferable.
Commercially available self-dispersing pigments include CAB-O-JET 200, 300, 352K, 250A, 260M, 270Y, 450A, 465M, 470Y, and 480V manufactured by Cabot Japan Co., Ltd. ( BONJET BLACK CW-1 manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd., CW-2 (trade name) manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd., Aqua-Black 162 manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., SENSIJET manufactured by SENSIENT INDUSTRIAL COLORS, etc. BLACK SDP100, SDP1000, SDP2000 (above, trade name) and the like can be mentioned.
(顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体)
顔料水分散体(A)として顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体を用いる場合、顔料水分散体(A)中でのポリマー分散剤(a)の存在形態は、顔料にポリマー分散剤(a)が吸着している状態、顔料をポリマー分散剤(a)が含有している顔料内包(カプセル)状態、及び顔料にポリマー分散剤(a)が吸着していない形態がある。顔料の分散安定性の観点から、本発明においては顔料をポリマー分散剤(a)が含有する形態、即ち顔料を含有するポリマー粒子(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)の形態が好ましく、顔料をポリマー分散剤(a)が含有している顔料内包状態がより好ましい。
(Aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a))
When an aqueous dispersion in which a pigment is dispersed with a polymer dispersant (a) is used as the pigment aqueous dispersion (A), the present form of the polymer dispersant (a) in the pigment aqueous dispersion (A) is a pigment. There are a state in which the polymer dispersant (a) is adsorbed, a pigment inclusion (capsule) state in which the pigment is contained in the polymer dispersant (a), and a form in which the polymer dispersant (a) is not adsorbed on the pigment. .. From the viewpoint of the dispersion stability of the pigment, in the present invention, the form in which the polymer dispersant (a) contains the pigment, that is, the form of the polymer particles containing the pigment (hereinafter, also referred to as “pigment-containing polymer particles”) is preferable. It is more preferable that the pigment is contained in the polymer dispersant (a).
本発明で用いられるポリマー分散剤(a)は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂から選ばれる1種以上であり、より好ましくは(メタ)アクリル系樹脂及びポリエステル樹脂から選ばれる1種以上である。 The polymer dispersant (a) used in the present invention is preferably one or more selected from (meth) acrylic resin, polyester resin and polyurethane resin from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, and more preferably. One or more selected from (meth) acrylic resin and polyester resin.
〔(メタ)アクリル系樹脂〕
(メタ)アクリル系樹脂は、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、親水性モノマー由来の構成単位を含むことが好ましい。該親水性モノマーとしては、イオン性官能基を有するモノマー、イオン性官能基を有しない非イオン性親水性モノマーが挙げられ、好ましくはイオン性官能基を有するモノマーである。
本発明において「親水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g以上であることをいう。親水性モノマーの前記溶解量は好ましくは50g以上である。イオン性官能基を有するモノマーの場合における「親水性」とは、イオン性官能基を中和した状態での前記溶解量が前記範囲であることをいう。
[(Meta) acrylic resin]
The (meth) acrylic resin preferably contains a structural unit derived from a hydrophilic monomer from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the discharge reliability and bending resistance. Examples of the hydrophilic monomer include a monomer having an ionic functional group and a non-ionic hydrophilic monomer having no ionic functional group, and a monomer having an ionic functional group is preferable.
In the present invention, "hydrophilic" means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. until it is saturated, the amount of the monomer dissolved is 10 g or more. The dissolved amount of the hydrophilic monomer is preferably 50 g or more. The term "hydrophilic" in the case of a monomer having an ionic functional group means that the amount of the dissolved ionic functional group in a neutralized state is within the above range.
イオン性官能基を有するモノマーとしては、カチオン性基を有するモノマー、アニオン性基を有するモノマーが挙げられ、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、アニオン性基を有するモノマーが好ましい。該アニオン性基としては、カルボキシ基(−COOM1)、スルホン酸基(−SO3M1)、リン酸基(−OPO3M1 2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(−COO-、−SO3 -、−OPO3 2-、−OPO3 -M1)等が挙げられる。上記化学式中、M1は、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
カルボキシ基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有するモノマーとしては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
リン酸基を有するモノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
これらの中でも、好ましくはカルボキシ基を有するモノマーであり、より好ましくは、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及び2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸から選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
Examples of the monomer having an ionic functional group include a monomer having a cationic group and a monomer having an anionic group, and an anion is used from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the discharge reliability and bending resistance. Monomers having a sex group are preferred. As the anionic group, a carboxy group (-COOM 1 ), a sulfonic acid group (-SO 3 M 1 ), a phosphoric acid group (-OPO 3 M 1 2 ) and the like are dissociated and hydrogen ions are released. group showing acidity, or their dissociated ionic form (-COO -, -SO 3 -, -OPO 3 2-, -OPO 3 - M 1) , and the like. In the above chemical formula, M 1 represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or an organic ammonium.
Examples of the monomer having a carboxy group include (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid and the like.
Examples of the monomer having a sulfonic acid group include styrene sulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylate and the like.
Examples of the monomer having a phosphoric acid group include vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate and the like.
Among these, a monomer having a carboxy group is preferable, and at least selected from (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid and 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid. It is one kind, and more preferably (meth) acrylic acid.
In the present specification, "(meth) acrylic acid" means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid, and "(meth) acrylate" is at least one selected from acrylate and methacrylate.
非イオン性親水性モノマーとしては、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、好ましくは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール(n=2〜30、nはオキシエチレン基の平均付加モル数を示す。以下、nは当該オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(n=1〜30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(n=1〜30、その中のエチレングリコール:n=1〜29)(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、更に好ましくはメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートである。 As the nonionic hydrophilic monomer, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate are preferable from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the ejection reliability and bending resistance. Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as, polyethylene glycol (n = 2 to 30, n indicates the average number of moles of oxyethylene groups added; hereinafter, n indicates the average number of moles of oxyalkylene groups added) (meth). ) Polyalkylene glycol (meth) acrylate such as acrylate; alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate such as methoxypolyethylene glycol (n = 1-30) (meth) acrylate; phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymerization) (n = 1 to 30, ethylene glycol among them: n = 1-29) At least one selected from (meth) acrylate, more preferably alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, still more preferably methoxypolyethylene glycol (meth). It is an acrylate.
商業的に入手しうる非イオン性親水性モノマーの具体例としては、NKエステルM−40G、同90G、同230G等(以上、新中村化学工業株式会社の商品名)、ブレンマーPE−90、同200、同350等、ブレンマーPME−100、同200、同400等、ブレンマー50PEP−300、ブレンマー50POEP−800B等(以上、日油株式会社の商品名)が挙げられる。 Specific examples of commercially available nonionic hydrophilic monomers include NK ester M-40G, 90G, 230G, etc. (these are trade names of Shin Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.), Blemmer PE-90, and the same. Examples thereof include 200, 350, etc., Blemmer PME-100, 200, 400, etc., Blemmer 50 PEP-300, Blemmer 50 POEP-800B, etc. (these are trade names of NOF CORPORATION).
本発明で用いられる(メタ)アクリル系樹脂は、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、親水性モノマー由来の構成単位に加えて、更に疎水性モノマー由来の構成単位を含むことが好ましい。
本発明において「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。疎水性モノマーの前記溶解量は、顔料への吸着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
The (meth) acrylic resin used in the present invention is a hydrophobic monomer in addition to a constituent unit derived from a hydrophilic monomer from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the discharge reliability and bending resistance. It preferably contains the building blocks of origin.
In the present invention, "hydrophobicity" means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. until it is saturated, the amount of the monomer dissolved is less than 10 g. The amount of the hydrophobic monomer dissolved is preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less, from the viewpoint of adsorptivity to the pigment.
疎水性モノマーは、好ましくは脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる少なくとも1種である。
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、好ましくは炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものである。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、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものであり、更に好ましくは炭素数1以上8以下のアルキル基を有するものである。
The hydrophobic monomer is preferably at least one selected from (meth) acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol and an aromatic group-containing monomer.
The (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having 1 or more and 22 or less carbon atoms. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, (Meta) acrylate having a linear alkyl group such as stearyl (meth) acrylate; isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tertiary butyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, (Meta) acrylate having a branched chain alkyl group such as isodecyl (meth) acrylate, isododecyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate; alicyclic alkyl such as cyclohexyl (meth) acrylate Examples thereof include (meth) acrylate having a group. Among these, those having an alkyl group having 1 or more and 10 or less carbon atoms are more preferable, and those having an alkyl group having 1 or more and 8 or less carbon atoms are more preferable.
芳香族基含有モノマーは、好ましくはヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくはスチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン等が挙げられ、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはスチレン、α−メチルスチレン及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms which may have a substituent containing a hetero atom, and more preferably a styrene-based monomer and an aromatic group-containing monomer. One or more selected from (meth) acrylates. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
Examples of the styrene-based monomer include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene and the like, and examples of the aromatic group-containing (meth) acrylate include benzyl (meth) acrylate and phenoxyethyl (meth) acrylate. Among these, one or more selected from styrene, α-methylstyrene and benzyl (meth) acrylate are preferable.
本発明で用いられる(メタ)アクリル系樹脂は、疎水性モノマーとしてマクロモノマー由来の構成単位を含んでもよい。マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の化合物であり、顔料の分散安定性の観点から、(メタ)アクリル系樹脂のモノマー成分として用いられる。片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
マクロモノマーの数平均分子量は1,000以上10,000以下が好ましい。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
マクロモノマーとしては、顔料の分散安定性の観点から、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロモノマーがより好ましい。
芳香族基含有モノマー系マクロモノマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前述の疎水性モノマーで記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
商業的に入手しうるスチレン系マクロモノマーの具体例としては、AS−6(S)、AN−6(S)、HS−6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
シリコーン系マクロモノマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
The (meth) acrylic resin used in the present invention may contain a structural unit derived from a macromonomer as a hydrophobic monomer. The macromonomer is a compound having a polymerizable functional group at one end and having a number average molecular weight of 500 or more and 100,000 or less, and is used as a monomer component of a (meth) acrylic resin from the viewpoint of pigment dispersion stability. As the polymerizable functional group present at one end, an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group is preferable, and a methacryloyloxy group is more preferable.
The number average molecular weight of the macromonomer is preferably 1,000 or more and 10,000 or less. The number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol / L dodecyldimethylamine as a solvent, using polystyrene as a standard substance.
As the macromonomer, from the viewpoint of dispersion stability of the pigment, an aromatic group-containing monomer-based macromonomer and a silicone-based macromonomer are preferable, and an aromatic group-containing monomer-based macromonomer is more preferable.
Examples of the aromatic group-containing monomer constituting the aromatic group-containing monomer-based macromonomer include the aromatic group-containing monomer described in the above-mentioned hydrophobic monomer, and styrene and benzyl (meth) acrylate are preferable, and styrene is more preferable. ..
Specific examples of commercially available styrene-based macromonomers include AS-6 (S), AN-6 (S), HS-6 (S) (trade name of Toagosei Co., Ltd.) and the like.
Examples of the silicone-based macromonomer include organopolysiloxane having a polymerizable functional group at one end.
(モノマー混合物中又は(メタ)アクリル系樹脂中における各成分又は構成単位の含有量)
(メタ)アクリル系樹脂製造時における、親水性モノマー及び疎水性モノマーのモノマー混合物中における含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又は(メタ)アクリル系樹脂中における親水性モノマー由来の構成単位及び疎水性モノマー由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
親水性モノマー成分の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは75質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
疎水性モノマー成分の含有量は、好ましくは25質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
(Content of each component or constituent unit in monomer mixture or (meth) acrylic resin)
Content of hydrophilic monomer and hydrophobic monomer in the monomer mixture during production of (meth) acrylic resin (content as unneutralized amount; the same applies hereinafter) or derived from hydrophilic monomer in (meth) acrylic resin The contents of the constituent unit and the constituent unit derived from the hydrophobic monomer are as follows from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment.
The content of the hydrophilic monomer component is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, and preferably 75% by mass or less, more preferably 60% by mass or less. , More preferably 50% by mass or less.
The content of the hydrophobic monomer component is preferably 25% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. , More preferably 75% by mass or less.
[親水性モノマー成分/疎水性モノマー成分]の質量比は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.25以上であり、そして、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、更に好ましくは1以下である。 The mass ratio of [hydrophilic monomer component / hydrophobic monomer component] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, still more preferably 0.25 or more, and preferably 3 or less, more preferably. Is 2 or less, more preferably 1 or less.
(メタ)アクリル系樹脂は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、酸基を有するものが好ましく、該酸基のうち少なくとも一部が中和剤で中和されていることがより好ましい。これにより、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系顔料分散体や水系インクにおける顔料粒子の凝集を抑制し、増粘を抑制することができ、吐出信頼性が向上すると考えられる。また、(メタ)アクリル系樹脂の一部が架橋剤(C)で架橋され、架橋構造が形成されることにより、(メタ)アクリル系樹脂はエマルションとして含まれるポリマー(B)と共により強固に顔料表面に吸着又は固定化される。そのため、多量のポリマーを系中に存在させつつ粒子数は少ない状態となり、得られる水系顔料分散体は低粘度を維持しつつ、ポリマーを多量に含むため、印刷媒体である柔軟性を有する樹脂フィルムへの密着性が向上し、その結果吐出信頼性及び耐折り曲げ性が向上すると考えられる。該酸基としては、前述のアニオン性基が挙げられる。これらの中でも、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、カルボキシ基(−COOM1)が好ましい。 The (meth) acrylic resin preferably has an acid group from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, and more preferably at least a part of the acid group is neutralized with a neutralizing agent. As a result, the charge repulsive force generated after neutralization is increased, aggregation of pigment particles in the water-based pigment dispersion or water-based ink can be suppressed, thickening can be suppressed, and ejection reliability is considered to be improved. Further, a part of the (meth) acrylic resin is crosslinked with the cross-linking agent (C) to form a crosslinked structure, so that the (meth) acrylic resin is more strongly pigmented together with the polymer (B) contained as an emulsion. Adsorbed or immobilized on the surface. Therefore, the number of particles is small while a large amount of polymer is present in the system, and the obtained aqueous pigment dispersion maintains a low viscosity and contains a large amount of polymer, so that the resin film has flexibility as a printing medium. It is considered that the adhesion to the film is improved, and as a result, the ejection reliability and the bending resistance are improved. Examples of the acid group include the above-mentioned anionic group. Among these, a carboxy group (-COOM 1 ) is preferable from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance.
((メタ)アクリル系樹脂の製造)
(メタ)アクリル系樹脂は、前記モノマー混合物を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒に特に制限はないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。極性有機溶媒としては、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、炭素数3以上5以下のケトン類、エーテル類、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中では、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、又はこれらの1種以上と水との混合溶媒が好ましく、メチルエチルケトン又はそれと水との混合溶媒が好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。
重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物や、t−ブチルペルオキシオクトエート、ベンゾイルパーオキシド等の有機過酸化物等の公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤の量は、モノマー混合物1モルあたり、好ましくは0.001モル以上5モル以下、より好ましくは0.01モル以上2モル以下である。
重合連鎖移動剤としては、メルカプト酢酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸等のカルボキシ基含有メルカプタン類;ブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、オクタデカンチオール等のアルキルメルカプタン;2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール等のヒドロキシ基含有メルカプタン類;チウラムジスルフィド類等の公知の連鎖移動剤を用いることができる。
また、重合モノマーの連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。
(Manufacturing of (meth) acrylic resin)
The (meth) acrylic resin is produced by copolymerizing the monomer mixture by a known polymerization method such as a massive polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method. Among these polymerization methods, the solution polymerization method is preferable.
The solvent used in the solution polymerization method is not particularly limited, but a polar organic solvent is preferable. When the polar organic solvent is miscible with water, it can be mixed with water and used. Examples of the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones having 3 to 5 carbon atoms, ethers, and esters such as ethyl acetate. Among these, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), or a mixed solvent of one or more of these and water is preferable, and methyl ethyl ketone or a mixed solvent of it and water is preferable.
At the time of polymerization, a polymerization initiator or a polymerization chain transfer agent can be used.
Examples of the polymerization initiator include azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylperoxyoctate, benzoyl peroxide and the like. A known radical polymerization initiator such as the organic peroxide of Azobisisobutyria can be used. The amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.001 mol or more and 5 mol or less, and more preferably 0.01 mol or more and 2 mol or less, per 1 mol of the monomer mixture.
Examples of the polymerization chain transfer agent include carboxy group-containing mercaptans such as mercaptoacetic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, and mercaptosuccinic acid; butanethiol, octanethiol, decanethiol, dodecanethiol, hexadecanethiol, and octadecanethiol. Alkyl mercaptones such as 2-mercaptoethanol, hydroxy group-containing mercaptans such as 3-mercapto-1,2-propanediol; known chain transfer agents such as thiuram disulfides can be used.
Further, the mode of chaining the polymerization monomers is not limited, and any polymerization mode such as random, block, and graft may be used.
好ましい重合条件は、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、通常、重合温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは80℃以下である。重合時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。また、重合雰囲気は、好ましくは窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。
Preferred polymerization conditions vary depending on the type of polymerization initiator, monomer, solvent and the like used, but usually the polymerization temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and preferably 95 ° C. or lower. More preferably, it is 80 ° C. or lower. The polymerization time is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and preferably 20 hours or less, more preferably 10 hours or less. The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
After completion of the polymerization reaction, the produced polymer can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation and solvent distillation. Further, the obtained polymer can be purified by removing unreacted monomers and the like by reprecipitation, membrane separation, chromatographic method, extraction method and the like.
本発明で用いられる(メタ)アクリル系樹脂の酸価は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは70mgKOH/g以上、更に好ましくは100mgKOH/g以上、より更に好ましくは130mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは270mgKOH/g以下、更に好ましくは250mgKOH/g以下である。酸価が前記の範囲であれば、酸基及びその中和された酸基の量は十分であり、顔料の分散安定性が確保される。また、ポリマー分散剤(a)と水系媒体の親和性と、ポリマー分散剤(a)と顔料との相互作用とのバランスの点からも好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂の酸価は、構成するモノマーの質量比から算出することができる。また、適当な有機溶剤(例えば、MEK)に(メタ)アクリル系樹脂を溶解又は膨潤させて滴定する方法でも求めることができる。
The acid value of the (meth) acrylic resin used in the present invention is preferably 50 mgKOH / g or more, more preferably 70 mgKOH / g or more, still more preferably 100 mgKOH / g or more, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. It is even more preferably 130 mgKOH / g or more, and preferably 300 mgKOH / g or less, more preferably 270 mgKOH / g or less, still more preferably 250 mgKOH / g or less. When the acid value is in the above range, the amount of the acid group and its neutralized acid group is sufficient, and the dispersion stability of the pigment is ensured. It is also preferable from the viewpoint of the balance between the affinity between the polymer dispersant (a) and the aqueous medium and the interaction between the polymer dispersant (a) and the pigment.
The acid value of the (meth) acrylic resin can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. It can also be obtained by a method of dissolving or swelling a (meth) acrylic resin in a suitable organic solvent (for example, MEK) and titrating it.
(メタ)アクリル系樹脂の数平均分子量は、耐折り曲げ性の観点から、好ましくは300以上、より好ましくは500以上、更に好ましくは1,000以上、より更に好ましくは3,000以上であり、そして、顔料の分散安定性の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下である。(メタ)アクリル系樹脂の数平均分子量が前記の範囲であれば、顔料への吸着力が十分であり分散安定性を発現することができる。数平均分子量の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。 From the viewpoint of bending resistance, the number average molecular weight of the (meth) acrylic resin is preferably 300 or more, more preferably 500 or more, still more preferably 1,000 or more, still more preferably 3,000 or more, and From the viewpoint of dispersion stability of the pigment, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, and further preferably 5,000 or less. When the number average molecular weight of the (meth) acrylic resin is within the above range, the adsorptive power to the pigment is sufficient and dispersion stability can be exhibited. The number average molecular weight can be measured by the method described in Examples.
〔ポリエステル樹脂〕
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、アルコール成分由来の構成単位とカルボン酸成分由来の構成単位を含有し、アルコール成分とカルボン酸成分とを重縮合することにより得ることができる。
[Polyester resin]
The polyester resin used in the present invention contains a structural unit derived from an alcohol component and a structural unit derived from a carboxylic acid component, and can be obtained by polycondensing the alcohol component and the carboxylic acid component.
(アルコール成分)
ポリエステル樹脂の原料モノマーであるアルコール成分は、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、芳香族ジオールを含むことが好ましい。芳香族ジオールとしては、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が好ましい。なお、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物とは、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンにオキシアルキレン基を付加した構造全体を意味する。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、具体的には下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。
(Alcohol component)
The alcohol component, which is the raw material monomer of the polyester resin, preferably contains an aromatic diol from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the discharge reliability and bending resistance. As the aromatic diol, an alkylene oxide adduct of bisphenol A is preferable. The alkylene oxide adduct of bisphenol A means the entire structure in which an oxyalkylene group is added to 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane.
The alkylene oxide adduct of bisphenol A is preferably a compound represented by the following general formula (I).
一般式(I)において、OR1、R2Oはいずれもオキシアルキレン基であり、好ましくは、それぞれ独立に炭素数1以上4以下のオキシアルキレン基であり、より好ましくはオキシエチレン基又はオキシプロピレン基である。
x及びyは、アルキレンオキシドの付加モル数に相当する。更に、カルボン酸成分との反応性の観点から、xとyの和の平均値は、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは7以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下である。
また、x個のOR1とy個のR2Oは、各々同一であっても異なっていてもよいが、印刷媒体への密着性を向上させ、耐折り曲げ性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。このビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物が好ましく、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物がより好ましい。
アルコール成分中におけるビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、顔料の分散安定性を向上させ、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、そして、その上限は100モル%以下が好ましい。
In the general formula (I), both OR 1 and R 2 O are oxyalkylene groups, preferably oxyalkylene groups having 1 or more and 4 or less carbon atoms independently, and more preferably oxyethylene groups or oxypropylene. It is a group.
x and y correspond to the number of moles of alkylene oxide added. Further, from the viewpoint of reactivity with the carboxylic acid component, the average value of the sum of x and y is preferably 2 or more, and preferably 7 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 3 or less. ..
Further, x OR 1 and y R 2 O may be the same or different from each other, but they are the same from the viewpoint of improving the adhesion to the printing medium and improving the bending resistance. It is preferable to have. The alkylene oxide adduct of bisphenol A may be used alone or in combination of two or more. The alkylene oxide adduct of bisphenol A is preferably a propylene oxide adduct of bisphenol A and an ethylene oxide adduct of bisphenol A, and more preferably a propylene oxide adduct of bisphenol A.
The content of the alkylene oxide adduct of bisphenol A in the alcohol component is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the discharge reliability and bending resistance. % Or more, more preferably 70 mol% or more, and the upper limit thereof is preferably 100 mol% or less.
ポリエステル樹脂の原料モノマーであるアルコール成分には、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物以外に以下の他のアルコール成分を含有してもよい。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、水素添加ビスフェノールA、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2以上4以下)オキシド付加物(平均付加モル数1以上16以下)等が挙げられる。前記の他のアルコール成分は、単独で又は2種以上を併用してもよい。 The alcohol component, which is the raw material monomer of the polyester resin, may contain the following other alcohol components in addition to the alkylene oxide adduct of bisphenol A. For example, ethylene glycol, propylene glycol (1,2-propanediol), glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, hydrogenated bisphenol A, sorbitol, or their alkylene (2 to 4 carbon atoms) oxide adduct (average addition). The number of moles is 1 or more and 16 or less). The other alcohol components may be used alone or in combination of two or more.
(カルボン酸成分)
ポリエステル樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分には、カルボン酸並びにそれらの酸の無水物及びそれらのアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等が含まれる。
カルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸が好ましく、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点、並びにアルコール成分との反応性の観点から、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸がより好ましく、脂肪族ジカルボン酸が更に好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、不飽和脂肪族ジカルボン酸及び飽和脂肪族ジカルボン酸が挙げられ、不飽和脂肪族ジカルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸が好ましく、フマル酸がより好ましい。飽和脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、コハク酸が好ましい。
脂環式ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸が好ましく、3価以上の多価カルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸が好ましい。
これらの中でも、好ましくは脂肪族ジカルボン酸、より好ましくは不飽和脂肪族ジカルボン酸、更に好ましくはフマル酸である。
前記カルボン酸成分は、単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
(Carboxylic acid component)
The carboxylic acid component which is a raw material monomer of the polyester resin includes carboxylic acids, anhydrides of those acids, and alkyl (carbon atoms 1 to 3) esters thereof.
As the carboxylic acid component, an aromatic dicarboxylic acid, an aliphatic dicarboxylic acid, an alicyclic dicarboxylic acid and a polyvalent carboxylic acid having a trivalent or higher valence are preferable, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, and reactivity with an alcohol component. From the viewpoint of the above, aromatic dicarboxylic acids and aliphatic dicarboxylic acids are more preferable, and aliphatic dicarboxylic acids are even more preferable.
As the aromatic dicarboxylic acid, phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are preferable, and terephthalic acid is more preferable.
Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include unsaturated aliphatic dicarboxylic acid and saturated aliphatic dicarboxylic acid, and as the unsaturated aliphatic dicarboxylic acid, fumaric acid and maleic acid are preferable, and fumaric acid is more preferable. As the saturated aliphatic dicarboxylic acid, adipic acid and succinic acid are preferable.
The alicyclic dicarboxylic acid is preferably cyclohexanedicarboxylic acid, decalindicarboxylic acid, or tetrahydrophthalic acid, and the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid is preferably trimellitic acid or pyromellitic acid.
Among these, an aliphatic dicarboxylic acid is preferable, an unsaturated aliphatic dicarboxylic acid is more preferable, and fumaric acid is more preferable.
The carboxylic acid component can be used alone or in combination of two or more.
(ポリエステル樹脂の製造)
ポリエステル樹脂は、前記アルコール成分と前記カルボン酸成分とを適宜組み合せて重縮合して得ることができる。例えば、前記アルコール成分と前記カルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じてエステル化触媒を用いて、150℃以上250℃以下の温度で重縮合することにより製造することができる。
エステル化触媒としては、スズ触媒、チタン触媒、三酸化アンチモン、酢酸亜鉛、二酸化ゲルマニウム等の金属化合物等が挙げられる。ポリエステルの合成におけるエステル化反応の反応効率の観点から、スズ触媒が好ましい。スズ触媒としては、酸化ジブチルスズ、ジ(2−エチルヘキサン)酸スズ(II)、これらの塩等が好ましく用いられ、ジ(2−エチルヘキサン)酸スズ(II)がより好ましく用いられる。必要に応じて、更に、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸(没食子酸)等のエステル化助触媒を用いてもよい。
また、4−t−ブチルカテコール、ハイドロキノン等のラジカル重合禁止剤を併用してもよい。
(Manufacturing of polyester resin)
The polyester resin can be obtained by polycondensing the alcohol component and the carboxylic acid component in an appropriate combination. For example, it can be produced by polycondensing the alcohol component and the carboxylic acid component in an inert gas atmosphere at a temperature of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, if necessary, using an esterification catalyst. ..
Examples of the esterification catalyst include a tin catalyst, a titanium catalyst, an antimony trioxide, zinc acetate, a metal compound such as germanium dioxide, and the like. A tin catalyst is preferable from the viewpoint of the reaction efficiency of the esterification reaction in the synthesis of polyester. As the tin catalyst, dibutyltin oxide, tin (II) di (2-ethylhexane), salts thereof and the like are preferably used, and tin (2-ethylhexane) acid (II) is more preferably used. If necessary, an esterification co-catalyst such as 3,4,5-trihydroxybenzoic acid (gallic acid) may be further used.
Further, a radical polymerization inhibitor such as 4-t-butylcatechol or hydroquinone may be used in combination.
ポリエステル樹脂は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、酸基を有するものが好ましい。これにより、前述の(メタ)アクリル系樹脂が酸基を有する場合と同様の効果が得られると考えられる。該ポリエステル樹脂の酸価は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは25mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、耐折り曲げ性の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、更に好ましくは3,000以上であり、そして、顔料の分散安定性の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下である。
酸価及び数平均分子量(Mn)は、いずれも用いるモノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。
The polyester resin preferably has an acid group from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. As a result, it is considered that the same effect as when the above-mentioned (meth) acrylic resin has an acid group can be obtained. The acid value of the polyester resin is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 15 mgKOH / g or more, and preferably 40 mgKOH / g or less, more preferably 30 mgKOH / g, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. It is g or less, more preferably 25 mgKOH / g or less.
The number average molecular weight (Mn) of the polyester resin is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably 3,000 or more, and the dispersion stability of the pigment, from the viewpoint of bending resistance. From the viewpoint of the above, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, and further preferably 5,000 or less.
The acid value and the number average molecular weight (Mn) can all be obtained as desired by appropriately adjusting the type of monomer used, the compounding ratio, the temperature of polycondensation, and the reaction time.
〔顔料水分散体(A)の製造〕
ポリマー分散剤(a)を用いる場合、顔料水分散体(A)の製造方法としては、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、顔料をポリマー分散剤(a)で機械分散させてなるものが好ましい。
[Production of aqueous pigment dispersion (A)]
When the polymer dispersant (a) is used, as a method for producing the pigment aqueous dispersion (A), the pigment is mechanically dispersed with the polymer dispersant (a) from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. preferable.
顔料をポリマー分散剤(a)で機械分散させる方法としては、顔料、ポリマー分散剤(a)、及び水系媒体を含有する顔料混合物を分散処理する方法が好ましく、下記工程1−1及び1−2を有する方法がより好ましい。
工程1−1:顔料、ポリマー分散剤(a)、有機溶媒、及び水を含む顔料混合物を分散処理して分散液を得る工程
工程1−2:工程1−1で得られた分散液から有機溶媒を除去して顔料水分散体(A)を得る工程
As a method of mechanically dispersing the pigment with the polymer dispersant (a), a method of dispersing the pigment mixture containing the pigment, the polymer dispersant (a), and the aqueous medium is preferable, and the following steps 1-1 and 1-2 are preferable. The method having is more preferable.
Step 1-1: A step of dispersing a pigment mixture containing a pigment, a polymer dispersant (a), an organic solvent, and water to obtain a dispersion. Step 1-2: Organic from the dispersion obtained in Step 1-1. Step of removing solvent to obtain pigment aqueous dispersion (A)
(工程1−1)
工程1−1における顔料混合物は、ポリマー分散剤(a)を有機溶媒に溶解させ、次に顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を、得られた有機溶媒溶液に加えて混合し、水中油型の分散液を得る方法(i);ポリマー分散剤(a)のエマルションに有機溶媒を添加したエマルション溶液に、顔料、水を添加し、水中油型の分散液を得る方法(ii)により得ることが好ましい。方法(i)において、ポリマー分散剤(a)の有機溶媒溶液に加える順序に制限はないが、水、中和剤、顔料の順に加えることが好ましい。
(Step 1-1)
In the pigment mixture in step 1-1, the polymer dispersant (a) is dissolved in an organic solvent, and then the pigment, water, and if necessary, a neutralizing agent, a surfactant, etc. are added to the obtained organic solvent solution. Method (i) of additionally mixing to obtain an oil-in-water type dispersion liquid; a pigment and water are added to an emulsion solution obtained by adding an organic solvent to the emulsion of the polymer dispersant (a) to obtain an oil-in-water type dispersion liquid. It is preferably obtained by the method (ii) of obtaining. In the method (i), the order in which the polymer dispersant (a) is added to the organic solvent solution is not limited, but it is preferable to add water, a neutralizer, and a pigment in this order.
工程1−1で用いる有機溶媒に制限はないが、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール等が好ましく、顔料への濡れ性、ポリマー分散剤(a)の溶解性、及びポリマー分散剤(a)の顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが更に好ましく、メチルエチルケトンがより更に好ましい。ポリマー分散剤(a)として(メタ)アクリル系樹脂やポリエステル樹脂を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
顔料混合物中のポリマー分散剤(a)に対する有機溶媒の質量比[有機溶媒/ポリマー分散剤(a)]は、顔料への濡れ性及びポリマー分散剤(a)の溶解性の観点から、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上であり、そして、ポリマー分散剤(a)の顔料への吸着性を向上させる観点から、好ましくは2以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.3以下である。
The organic solvent used in step 1-1 is not limited, but ketones, ethers, esters, aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms and the like are preferable, and the wettability to the pigment and the polymer dispersant (a) are used. From the viewpoint of improving the solubility and the adsorptivity of the polymer dispersant (a) to the pigment, a ketone having 4 or more and 8 or less carbon atoms is more preferable, a methyl ethyl ketone and a methyl isobutyl ketone are more preferable, and a methyl ethyl ketone is even more preferable. When a (meth) acrylic resin or polyester resin is synthesized as the polymer dispersant (a) by a solution polymerization method, the solvent used in the polymerization may be used as it is.
The mass ratio of the organic solvent to the polymer dispersant (a) in the pigment mixture [organic solvent / polymer dispersant (a)] is preferably from the viewpoint of wettability to the pigment and solubility of the polymer dispersant (a). It is 0.3 or more, more preferably 0.7 or more, still more preferably 0.9 or more, and preferably 2 or less, more preferably from the viewpoint of improving the adsorptivity of the polymer dispersant (a) to the pigment. Is 1.5 or less, more preferably 1.3 or less.
ポリマー分散剤(a)が酸基を有する場合、該酸基の少なくとも一部は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、中和剤を用いて中和されることが好ましい。中和する場合は、pHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、各種アミン等の塩基が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウムである。また、ポリマー分散剤(a)を予め中和しておいてもよい。
中和剤の使用当量は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上であり、また、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
ここで中和剤の使用当量は、次式によって求めることができる。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマー分散剤(a)の酸価(mgKOH/g)×ポリマー分散剤(a)の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
When the polymer dispersant (a) has an acid group, at least a part of the acid group is preferably neutralized with a neutralizing agent from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. When neutralizing, it is preferable to neutralize so that the pH is 7 or more and 11 or less.
Examples of the neutralizing agent include bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and various amines, and sodium hydroxide is preferable. Further, the polymer dispersant (a) may be neutralized in advance.
The equivalent amount of the neutralizing agent used is preferably 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, and preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. % Or less, more preferably 60 mol% or less.
Here, the equivalent amount of the neutralizing agent used can be calculated by the following formula.
Equivalent to use of neutralizer (mol%) = [{Mass of neutralizer added (g) / Equivalent of neutralizer} / [{Acid value of polymer dispersant (a) (mgKOH / g) x Polymer dispersant (A) mass (g)} / (56 x 1,000)]] x 100
方法(ii)において、用いられるポリマー分散剤(a)のエマルションは、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有していてもよい。該エマルションは、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
(メタ)アクリル系樹脂エマルションの市販品としては、例えば、「ジョンクリル390」、「ジョンクリル7100」、「ジョンクリル734」、「ジョンクリル538」(以上、BASFジャパン株式会社製)等のアクリル樹脂、「ビニブラン701」(日信化学工業株式会社製)等の塩化ビニル−アクリル系樹脂等の分散体が挙げられる。
ポリエステル樹脂エマルションの市販品としては、例えば、「ニュートラック2010」(花王株式会社製)や、「エリーテルKAシリーズ」、「エリーテルKTシリーズ」(以上、ユニチカ株式会社製)などが挙げられる。
The emulsion of the polymer dispersant (a) used in the method (ii) may contain a dispersant such as a surfactant, if necessary. As the emulsion, an appropriately synthesized one may be used, or a commercially available product may be used.
Examples of commercially available (meth) acrylic resin emulsions include acrylics such as "John Krill 390", "John Krill 7100", "John Krill 734", and "John Krill 538" (all manufactured by BASF Japan Ltd.). Examples thereof include resins and dispersions of vinyl chloride-acrylic resins such as "Viniblanc 701" (manufactured by Nisshin Chemical Industry Co., Ltd.).
Examples of commercially available polyester resin emulsions include "New Track 2010" (manufactured by Kao Corporation), "Elitel KA series", and "Elitel KT series" (manufactured by Unitika Ltd.).
((メタ)アクリル系樹脂エマルションの製造)
ポリマー分散剤(a)として(メタ)アクリル系樹脂を用いる場合、(メタ)アクリル系樹脂エマルションは、(メタ)アクリル系樹脂、水、及び必要に応じて中和剤を含有する混合物を加温しながら撹拌し、その後降温する方法;(メタ)アクリル系樹脂、有機溶媒、中和剤、及び水を含有する混合物を分散処理して分散液を得た後、該分散液から有機溶媒を除去する方法等により製造することができる。中でも、作業容易性の観点から、(メタ)アクリル系樹脂、水、及び必要に応じて中和剤を含有する混合物を加温しながら撹拌し、その後降温する方法が好ましい。
前記混合物を撹拌する際の温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下である。撹拌時間は好ましくは0.5時間以上、より好ましくは0.8時間以上であり、そして、好ましくは30時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
(Manufacture of (meth) acrylic resin emulsion)
When a (meth) acrylic resin is used as the polymer dispersant (a), the (meth) acrylic resin emulsion heats a mixture containing the (meth) acrylic resin, water and, if necessary, a neutralizing agent. A method of stirring while stirring and then lowering the temperature; a mixture containing a (meth) acrylic resin, an organic solvent, a neutralizing agent, and water is dispersed to obtain a dispersion liquid, and then the organic solvent is removed from the dispersion liquid. It can be manufactured by a method such as Above all, from the viewpoint of workability, a method of stirring a mixture containing a (meth) acrylic resin, water, and a neutralizing agent if necessary while heating the mixture, and then lowering the temperature is preferable.
The temperature at which the mixture is stirred is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, further preferably 80 ° C. or higher, and preferably 100 ° C. or lower, more preferably 95 ° C. or lower. The stirring time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 0.8 hours or more, and preferably 30 hours or less, more preferably 10 hours or less, still more preferably 5 hours or less.
(メタ)アクリル系樹脂エマルションの製造に用いる中和剤は、前述の方法(i)で用いられる塩基が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウムである。中和剤の使用当量(モル%)は、(メタ)アクリル系樹脂エマルションの分散安定性、及び顔料の分散安定性の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは90モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは70モル%以下である。中和剤の使用当量は、前述と同様の方法によって求めることができる。 Examples of the neutralizing agent used for producing the (meth) acrylic resin emulsion include the base used in the above-mentioned method (i), and sodium hydroxide is preferable. The equivalent amount (mol%) of the neutralizing agent used is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and further, from the viewpoint of dispersion stability of the (meth) acrylic resin emulsion and dispersion stability of the pigment. It is preferably 30 mol% or more, and from the same viewpoint as described above, it is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, still more preferably 70 mol% or less. The equivalent amount of the neutralizing agent used can be determined by the same method as described above.
(ポリエステル樹脂エマルションの製造)
ポリエステル樹脂エマルションは、ポリエステル樹脂を水系媒体に添加して分散機等によって分散処理を行う方法、ポリエステル樹脂に水系媒体を徐々に添加して転相乳化させる方法等が挙げられる。中でも、吐出安定性及び耐折り曲げ性の観点から、転相乳化による方法が好ましい。転相乳化法としては、例えば特開2016−222896号公報に記載の方法が挙げられ、先ずポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解させ、次いで、この溶液に水系媒体を添加して転相し、その後、有機溶媒を除去する方法が好ましい。
(Manufacturing of polyester resin emulsion)
Examples of the polyester resin emulsion include a method of adding a polyester resin to an aqueous medium and performing a dispersion treatment by a disperser or the like, a method of gradually adding an aqueous medium to the polyester resin and emulsifying the phase inversion. Above all, the method by phase inversion emulsification is preferable from the viewpoint of discharge stability and bending resistance. Examples of the phase inversion emulsification method include the methods described in JP-A-2016-222896. First, the polyester resin is dissolved in an organic solvent, then an aqueous medium is added to this solution to invert the phase, and then the phase is inverted. A method of removing the organic solvent is preferable.
工程1−1における分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な顔料水分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、さらに本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
In the dispersion treatment in step 1-1, the pigment particles can be atomized to a desired particle size only by the main dispersion due to shear stress, but the pigment mixture is pre-dispersed from the viewpoint of obtaining a uniform pigment aqueous dispersion. After that, it is preferable to further disperse the particles.
As the disperser used for the pre-dispersion, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade and a disperser blade can be used.
本分散に用いる剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中でも、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができ、後述する顔料水分散体(A)のキュムラント平均粒径も調整することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、好ましくは60MPa以上、より好ましくは100MPa以上、更に好ましくは150MPa以上であり、そして、好ましくは300MPa以下、より好ましくは250MPa以下である。
また、パス回数は、顔料を小粒子径化する観点から、好ましくは3以上、より好ましくは7以上であり、そして、顔料の分散安定性の観点から、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
Examples of the means for applying the shear stress used for this dispersion include a kneader such as a roll mill and a kneader, a high-pressure homogenizer such as a microfluidizer, and a media type disperser such as a paint shaker and a bead mill. Among these, it is preferable to use a high-pressure homogenizer from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
When the dispersion treatment is performed using a high-pressure homogenizer, the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the treatment pressure and the number of passes, and the cumulant average particle size of the pigment aqueous dispersion (A) described later can be controlled. Can also be adjusted.
From the viewpoint of productivity and economy, the treatment pressure is preferably 60 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, further preferably 150 MPa or more, and preferably 300 MPa or less, more preferably 250 MPa or less.
The number of passes is preferably 3 or more, more preferably 7 or more from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment, and preferably 30 or less, more preferably 20 or less from the viewpoint of dispersion stability of the pigment. Is.
(工程1−2)
工程1−2は、工程1−1で得られた分散液から有機溶媒を除去して顔料水分散体(A)を得る工程である。有機溶媒の除去は、公知の方法で行うことができる。得られた顔料水分散体(A)中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残留していてもよい。残留有機溶媒の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。
また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した水分散体を、更に遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してくる水分散体を、顔料水分散体(A)として得ることが好ましい。
(Step 1-2)
Step 1-2 is a step of removing the organic solvent from the dispersion obtained in Step 1-1 to obtain the pigment aqueous dispersion (A). The removal of the organic solvent can be carried out by a known method. It is preferable that the organic solvent in the obtained aqueous pigment dispersion (A) is substantially removed, but it may remain as long as the object of the present invention is not impaired. The amount of the residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
Further, for the purpose of removing coarse particles and the like, the aqueous dispersion from which the organic solvent has been removed is further centrifuged, the liquid layer portion is filtered with a filter or the like, and the aqueous dispersion passing through the filter or the like is filtered. It is preferably obtained as the aqueous pigment dispersion (A).
顔料水分散体(A)の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及び水系顔料分散体の製造を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。顔料水分散体(A)の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体(A)中の顔料の含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
顔料水分散体(A)が、顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体である場合、顔料水分散体(A)中のポリマー分散剤(a)に対する顔料の質量比[顔料/ポリマー分散剤(a)]は、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは70/30以上であり、そして、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下、更に好ましくは85/15以下である。
顔料水分散体(A)のキュムラント平均粒径は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは40nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは130nm以下、より更に好ましくは110nm以下、より更に好ましくは100nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載した方法により測定することができる。
The non-volatile component concentration (solid content concentration) of the aqueous pigment dispersion (A) is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of improving the dispersion stability of the aqueous pigment dispersion and facilitating the production of the aqueous pigment dispersion. , More preferably 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less. The solid content concentration of the aqueous pigment dispersion (A) is measured by the method described in Examples.
From the viewpoint of dispersion stability, the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion (A) is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 15% by mass or more, and preferably. Is 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less.
When the pigment aqueous dispersion (A) is an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a), the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (a) in the pigment aqueous dispersion (A) [pigment] / Polymer dispersant (a)] is preferably 50/50 or more, more preferably 60/40 or more, still more preferably 70/30 or more, and preferably 95/5 or less, more preferably 90/10. Hereinafter, it is more preferably 85/15 or less.
The average particle size of the cumulant of the aqueous pigment dispersion (A) is preferably 40 nm or more, more preferably 50 nm or more, still more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm or more, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. It is more preferably 80 nm or more, and preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, still more preferably 130 nm or less, still more preferably 110 nm or less, still more preferably 100 nm or less. The average particle size can be measured by the method described in Examples.
<ポリマー(B)のエマルション>
本発明で用いられるポリマー(B)のエマルションは、顔料を含有しないポリマー(B)粒子の水分散体である。ポリマー(B)としては、ポリウレタン及びポリエステル等の縮合系ポリマー;(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂及びアクリルシリコーン系樹脂等のビニル系ポリマーが挙げられる。
ポリマー(B)のエマルションは、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。ポリマー(B)が(メタ)アクリル系樹脂又はポリエステル樹脂である場合には、前述の(メタ)アクリル系樹脂エマルション又はポリエステル樹脂エマルションを用いてもよい。
ポリマー(B)のエマルションの市販品としては、例えば、「NeoCryl A-1127」(DSM Coating Resins社製、アニオン性自己架橋水系アクリル樹脂)、「ジョンクリル390」、「ジョンクリル7100」、「ジョンクリル7600」、「ジョンクリル537J」、「ジョンクリルPDX−7164」、「ジョンクリル538J」、「ジョンクリル780」(BASFジャパン株式会社製)等のアクリル樹脂、「WBR−2018」「WBR−2000U」(大成ファインケミカル株式会社製)等のウレタン樹脂、「SR−100」、「SR102」(以上、日本エイアンドエル株式会社製)等のスチレン−ブタジエン樹脂、及び「ビニブラン700」、「ビニブラン701」(日信化学工業株式会社製)等の塩化ビニル系樹脂、「ニュートラック2010」(花王株式会社製)、「エリーテルKAシリーズ」、「エリーテルKTシリーズ」(以上、ユニチカ株式会社製)等の分散体が挙げられる。
ポリマー(B)のエマルションのキュムラント平均粒径は、粗大粒子を低減し、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、好ましくは20nm以上、より好ましくは30nm以上、更に好ましくは40nm以上、より更に好ましくは50nm以上であり、そして、好ましくは150nm以下、より好ましくは120nm以下、更に好ましくは110nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
<Polymer (B) emulsion>
The polymer (B) emulsion used in the present invention is an aqueous dispersion of pigment-free polymer (B) particles. Examples of the polymer (B) include condensation polymers such as polyurethane and polyester; (meth) acrylic resin, styrene resin, styrene- (meth) acrylic resin, butadiene resin, styrene-butadiene resin, vinyl chloride resin. , Vinyl-based polymers such as vinyl acetate-based resin and acrylic silicone-based resin.
As the emulsion of the polymer (B), an emulsion synthesized as appropriate may be used, or a commercially available product may be used. When the polymer (B) is a (meth) acrylic resin or polyester resin, the above-mentioned (meth) acrylic resin emulsion or polyester resin emulsion may be used.
Commercially available products of the polymer (B) emulsion include, for example, "NeoCryl A-1127" (manufactured by DSM Coating Resins, anionic self-crosslinked water-based acrylic resin), "John Krill 390", "John Krill 7100", and "John". Acrylic resins such as "Krill 7600", "John Krill 537J", "John Krill PDX-7164", "John Krill 538J", "John Krill 780" (manufactured by BASF Japan Co., Ltd.), "WBR-2018""WBR-2000U" (Manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd.), styrene-butadiene resin such as "SR-100" and "SR102" (manufactured by Nippon A & L Co., Ltd.), and "Viniblanc 700" and "Viniblanc 701" (Japan) Disperses such as vinyl chloride resins (manufactured by Shinkagaku Kogyo Co., Ltd.), "New Track 2010" (manufactured by Kao Co., Ltd.), "Elitel KA series", "Elitel KT series" (manufactured by Unitika Co., Ltd.) Can be mentioned.
The cumulant average particle size of the emulsion of the polymer (B) is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more, still more preferably 40 nm or more, from the viewpoint of reducing coarse particles and improving discharge reliability and bending resistance. It is more preferably 50 nm or more, and preferably 150 nm or less, more preferably 120 nm or less, still more preferably 110 nm or less. The average particle size is measured by the method described in Examples.
<架橋剤(C)>
本発明で用いられる架橋剤(C)は、水系媒体中で効率よく架橋反応を行う観点、並びに吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、該架橋剤(C)の水溶率(質量比)が好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。ここで、水溶率%(質量比)とは、室温25℃にて水90質量部に架橋剤(C)10質量部を溶解したときの溶解率(%)をいう。
<Crosslinking agent (C)>
The cross-linking agent (C) used in the present invention has a water content (mass ratio) of the cross-linking agent (C) from the viewpoint of efficiently performing a cross-linking reaction in an aqueous medium, and from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. It is preferably 50% or less, more preferably 40% or less, still more preferably 35% or less. Here, the water content% (mass ratio) means the dissolution rate (%) when 10 parts by mass of the cross-linking agent (C) is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature of 25 ° C.
架橋剤(C)としては、好ましくは分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物、より好ましくはグリシジルエーテル基を有する化合物、更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物である。
架橋剤(C)の分子量は、反応容易性、並びに吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、更に好ましくは1000以下である。
架橋剤(C)のエポキシ当量は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは150以下である。
架橋剤(C)のエポキシ基の数は、効率よく架橋反応させて吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、1分子あたり2以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下、市場入手性の観点から、より好ましくは4以下である。
The cross-linking agent (C) is preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a compound having a glycidyl ether group, and further preferably a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having 3 or more and 8 or less carbon atoms. Polyglycidyl ether compound.
The molecular weight of the cross-linking agent (C) is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, still more preferably 200 or more, and preferably 2000 or less from the viewpoint of reaction easiness, discharge reliability and bending resistance. , More preferably 1500 or less, still more preferably 1000 or less.
The epoxy equivalent of the cross-linking agent (C) is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, still more preferably 110 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less, still more preferably 150 or less.
The number of epoxy groups in the cross-linking agent (C) is 2 or more per molecule, and preferably 6 or less per molecule, from the viewpoint of efficiently cross-linking and improving discharge reliability and bending resistance. From the viewpoint of availability, it is more preferably 4 or less.
架橋剤(C)の具体例としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(水溶率31%)、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(水溶率27%)、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(水溶率0%)、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルから選ばれる1種以上が好ましい。 Specific examples of the cross-linking agent (C) include polypropylene glycol diglycidyl ether (water content 31%), glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether (water content 27%), and sorbitol polyglycidyl. Ether, pentaerythritol polyglycidyl ether (water content 0%), resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether and other polyglycidyl ethers, etc. Can be mentioned. Among these, one or more selected from trimethylolpropane polyglycidyl ether and pentaerythritol polyglycidyl ether are preferable.
(熱処理工程)
本発明に係る混合物は、顔料水分散体(A)と、ポリマー(B)のエマルションと、架橋剤(C)とを混合して得られる。各成分の混合方法に特に制限はないが、撹拌部を有する撹拌装置を用いて混合することが好ましい。撹拌部としては、例えば、軸に1つ又は複数の撹拌羽根を備える撹拌翼、単軸又は二軸以上のスクリュー、磁気により回転可能な金属を含む撹拌子等が挙げられる。
(Heat treatment process)
The mixture according to the present invention is obtained by mixing an aqueous pigment dispersion (A), an emulsion of a polymer (B), and a cross-linking agent (C). The mixing method of each component is not particularly limited, but it is preferable to mix using a stirring device having a stirring unit. Examples of the stirring unit include a stirring blade having one or more stirring blades on the shaft, a single-screw or two-screw or more screw, a stirrer containing a magnetically rotatable metal, and the like.
前記混合物中の各成分の含有量は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、以下のとおりである。
前記混合物中の顔料の含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。
前記混合物中の顔料水分散体(A)の含有量は、固形分として、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
前記混合物中のポリマー(B)のエマルションの含有量は、固形分として、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。
架橋剤(C)の使用量は、ポリマーの酸基のモル当量数に対する架橋剤(C)の架橋性官能基のモル当量数の比で表される架橋率として、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上であり、そして、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。
前記混合物には有機溶剤が含まれてもよいが、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、混合物中の有機溶剤の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、より更に好ましくは3質量以下、より更に好ましくは1質量%未満である。
The content of each component in the mixture is as follows from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance.
The content of the pigment in the mixture is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, further preferably 7% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass. It is as follows.
The content of the aqueous pigment dispersion (A) in the mixture is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 7% by mass or more, and preferably 50% by mass or more as a solid content. It is mass% or less, more preferably 40 mass% or less, still more preferably 30 mass% or less.
The content of the emulsion of the polymer (B) in the mixture is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 7% by mass or more, and preferably 30% by mass as a solid content. % Or less, more preferably 20% by mass or less.
The amount of the cross-linking agent (C) used is preferably 10% or more, as a cross-linking ratio represented by the ratio of the molar equivalents of the cross-linking functional groups of the cross-linking agent (C) to the molar equivalents of the acid groups of the polymer. It is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and preferably 60% or less, more preferably 50% or less.
The mixture may contain an organic solvent, but from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, the content of the organic solvent in the mixture is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less. It is more preferably 5% by mass or less, still more preferably 3% by mass or less, and even more preferably less than 1% by mass.
本発明において、顔料水分散体(A)として、顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体を用いる場合、ポリマー分散剤(a)とポリマー(B)は、同一であっても異なっていてもよいが、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、同一であることが好ましく、ポリマー分散剤(a)及びポリマー(B)が、いずれも(メタ)アクリル系樹脂又はいずれもポリエステル樹脂であることがより好ましい。 In the present invention, when an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a) is used as the pigment aqueous dispersion (A), the polymer dispersant (a) and the polymer (B) may be the same. Although they may be different, they are preferably the same from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, and the polymer dispersant (a) and the polymer (B) are both (meth) acrylic resins or polyesters. It is more preferably a resin.
本発明において、熱処理は45℃以上100以下の範囲で行う。これにより、顔料水分散体(A)とポリマー(B)のエマルションが複合化され、更に該ポリマーに架橋構造が導入された水系顔料分散体(I)が得られる。
熱処理の温度は、架橋反応を促進し、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、好ましくは50℃以上、より好ましは60℃以上、更に好ましくは70℃以上、より更に好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下である。
熱処理の時間は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下、より更に好ましくは5時間以下、より更に好ましくは3時間以下である。
In the present invention, the heat treatment is performed in the range of 45 ° C. or higher and 100 or lower. As a result, the emulsion of the aqueous pigment dispersion (A) and the polymer (B) is composited, and an aqueous pigment dispersion (I) in which a crosslinked structure is further introduced into the polymer is obtained.
The temperature of the heat treatment is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher, from the viewpoint of promoting the crosslinking reaction and improving discharge reliability and bending resistance. ° C. and above, and preferably 95 ° C. and below.
The heat treatment time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, further preferably 1.5 hours or more, and preferably 12 hours or less, from the viewpoint of completion of the crosslinking reaction and economic efficiency. It is more preferably 10 hours or less, still more preferably 8 hours or less, still more preferably 5 hours or less, still more preferably 3 hours or less.
本発明の製造方法で得られる水系顔料分散体(I)には、乾燥防止のために保湿剤としてグリセリンやトリエチレングリコール等を1質量%以上10質量%以下含有してもよいし、防黴剤等の添加剤を含有してもよい。該添加剤は顔料水分散体(A)に配合してもよいし、熱処理後に配合してもよい。 The aqueous pigment dispersion (I) obtained by the production method of the present invention may contain 1% by mass or more and 10% by mass or less of glycerin, triethylene glycol or the like as a moisturizer to prevent drying, or may contain antifungal agents. Additives such as agents may be included. The additive may be blended in the pigment aqueous dispersion (A) or may be blended after the heat treatment.
本発明に係る水系顔料分散体(I)中の、ポリマーの総量に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー総量)は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、0.48以上であり、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.7以上、より更に好ましくは0.8以上であり、そして、2.15以下であり、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.3以下、より更に好ましくは1.1以下、より更に好ましくは1.0以下、より更に好ましくは0.95以下である。
なお、本発明においてポリマーの総量とは、水系顔料分散体(I)中に含まれるポリマーの総量を意味する。熱処理において、架橋剤(C)は架橋反応により、水系顔料分散体(I)中のポリマー骨格の一部を構成するため、ポリマーの総量に含まれる。例えば、顔料水分散体(A)として、顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体を用いる場合には、ポリマーの総量は、ポリマー分散剤(a)とポリマー(B)と架橋剤(C)の合計量である。顔料水分散体(A)として、自己分散型顔料の水分散体を用いる場合には、ポリマーの総量は、ポリマー(B)と架橋剤(C)の合計量である。
The mass ratio of the pigment (pigment / total polymer amount) to the total amount of the polymer in the aqueous pigment dispersion (I) according to the present invention is 0.48 or more, preferably 0.48 or more, from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance. 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, still more preferably 0.7 or more, even more preferably 0.8 or more, and 2.15 or less, preferably 2.0 or less, more preferably. Is 1.5 or less, more preferably 1.3 or less, still more preferably 1.1 or less, still more preferably 1.0 or less, still more preferably 0.95 or less.
In the present invention, the total amount of the polymer means the total amount of the polymer contained in the aqueous pigment dispersion (I). In the heat treatment, the cross-linking agent (C) is included in the total amount of the polymer because it forms a part of the polymer skeleton in the aqueous pigment dispersion (I) by the cross-linking reaction. For example, when an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a) is used as the pigment aqueous dispersion (A), the total amount of the polymer is crosslinked with the polymer dispersant (a) and the polymer (B). It is the total amount of the agent (C). When an aqueous dispersion of a self-dispersing pigment is used as the aqueous pigment dispersion (A), the total amount of the polymer is the total amount of the polymer (B) and the cross-linking agent (C).
水系顔料分散体(I)の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、該分散体の分散安定性を向上させる観点及び水系インクの調製を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。前記固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
水系顔料分散体(I)のキュムラント平均粒径は、粗大粒子を低減し、吐出信頼性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは140nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、水系インクのキュムラント平均粒径は、水系顔料分散体(I)のものと同じであり、好ましい平均粒径の態様は、水系顔料分散体(I)のキュムラント平均粒径の好ましい態様と同じである。
The non-volatile component concentration (solid content concentration) of the aqueous pigment dispersion (I) is preferably 10% by mass or more, more preferably from the viewpoint of improving the dispersion stability of the dispersion and facilitating the preparation of the aqueous ink. Is 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less. The solid content concentration is measured by the method described in Examples.
The average cumulant particle size of the aqueous pigment dispersion (I) is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm or more, from the viewpoint of reducing coarse particles and improving discharge reliability and bending resistance. Yes, and it is preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, still more preferably 140 nm or less, still more preferably 120 nm or less. The average particle size is measured by the method described in Examples.
Further, the cumulant average particle size of the water-based ink is the same as that of the water-based pigment dispersion (I), and the preferred aspect of the average particle size is the same as the preferred aspect of the cumulant average particle size of the water-based pigment dispersion (I). Is.
本発明において、顔料水分散体(A)に対する水系顔料分散体(I)のキュムラント平均粒径比[水系顔料分散体(I)/顔料水分散体(A)]は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.95以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.4以下、更に好ましくは1.3以下、より更に好ましくは1.2以下、より更に好ましくは1.1以下である。 In the present invention, the cumulant average particle size ratio of the aqueous pigment dispersion (I) to the aqueous pigment dispersion (A) [aqueous pigment dispersion (I) / pigment aqueous dispersion (A)] has discharge reliability and bending resistance. From the viewpoint of sex, it is preferably 0.8 or more, more preferably 0.9 or more, still more preferably 0.95 or more, and preferably 1.5 or less, more preferably 1.4 or less, still more preferably. It is 1.3 or less, more preferably 1.2 or less, and even more preferably 1.1 or less.
本発明の水系顔料分散体(I)は、吐出信頼性及び耐折り曲げ性の観点から、顔料水分散体(A)が顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体であり、ポリマー分散剤(a)及びポリマー(B)がいずれも酸基を有し、該酸基の一部が架橋剤(C)で架橋されていることがより好ましい。これにより、ポリマー分散剤(a)及びポリマー(B)の酸基の一部が架橋剤(C)で架橋され、ポリマー分散剤(a)鎖間、ポリマー(B)鎖間及びポリマー分散剤(a)鎖とポリマー(B)鎖との間が架橋剤(C)を介して架橋構造が形成されると考えられる。そのため、多量のポリマーを系中に存在させつつ粒子数は少ない状態となり、得られる水系顔料分散体は低粘度を維持しつつ、ポリマーを多量に含むため、印刷媒体である柔軟性を有する樹脂フィルムへの密着性が向上し、その結果吐出信頼性及び耐折り曲げ性が向上すると考えられる。 The aqueous pigment dispersion (I) of the present invention is an aqueous dispersion in which the pigment aqueous dispersion (A) is dispersed with a polymer dispersant (a) from the viewpoint of discharge reliability and bending resistance, and is a polymer. It is more preferable that both the dispersant (a) and the polymer (B) have an acid group, and a part of the acid group is crosslinked with the cross-linking agent (C). As a result, a part of the acid groups of the polymer dispersant (a) and the polymer (B) is crosslinked with the cross-linking agent (C), and the polymer dispersant (a) between the chains, the polymer (B) between the chains, and the polymer dispersant ( It is considered that a crosslinked structure is formed between the a) chain and the polymer (B) chain via the crosslinking agent (C). Therefore, the number of particles is small while a large amount of polymer is present in the system, and the obtained aqueous pigment dispersion maintains a low viscosity and contains a large amount of polymer, so that the resin film has flexibility as a printing medium. It is considered that the adhesion to the film is improved, and as a result, the ejection reliability and the bending resistance are improved.
[水系インク]
本発明の製造方法により得られる水系顔料分散体(I)は、水系インク(以下、「水系インク」又は「インク」ともいう)用として用いることが好ましい。これにより、水系インクの吐出信頼性及び耐折り曲げ性を高めることができる。水系顔料分散体(I)は、そのまま水系インクとして使用することもできるが、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、水系インクは、水系顔料分散体(I)及び水溶性有機溶剤(II)を含有することが好ましい。
[Water-based ink]
The water-based pigment dispersion (I) obtained by the production method of the present invention is preferably used for water-based ink (hereinafter, also referred to as "water-based ink" or "ink"). As a result, the ejection reliability and bending resistance of the water-based ink can be improved. The water-based pigment dispersion (I) can be used as it is as a water-based ink, but from the viewpoint of improving the storage stability of the water-based ink, the water-based ink includes the water-based pigment dispersion (I) and the water-soluble organic solvent (I). II) is preferably contained.
<水溶性有機溶剤(II)>
水溶性有機溶剤(II)は、常温(25℃)で液体であっても固体であってもよい。水溶性有機溶剤(II)は、有機溶剤を25℃の水100mlに溶解させたときに、その溶解量が10ml以上である有機溶剤をいう。
水溶性有機溶剤(II)は、沸点90℃以上の有機溶剤を1種以上含むことが好ましい。水溶性有機溶剤(II)の沸点の加重平均値は、好ましくは150℃以上、より好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
水溶性有機溶剤(II)としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、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、グリセリン、トリメチロールプロパン及びジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、プロピレングリコールが更に好ましい。
<Water-soluble organic solvent (II)>
The water-soluble organic solvent (II) may be a liquid or a solid at room temperature (25 ° C.). The water-soluble organic solvent (II) refers to an organic solvent having a dissolution amount of 10 ml or more when the organic solvent is dissolved in 100 ml of water at 25 ° C.
The water-soluble organic solvent (II) preferably contains at least one organic solvent having a boiling point of 90 ° C. or higher. The weighted average value of the boiling points of the water-soluble organic solvent (II) is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, and preferably 240 ° C. or lower, more preferably 220 ° C. or lower, still more preferably 200 ° C. or higher. It is as follows.
Examples of the water-soluble organic solvent (II) include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, and sulfur-containing compounds. Among these, one or more selected from polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferable, and ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane and diethylene glycol diethyl ether are selected. One or more is more preferable, and propylene glycol is further preferable.
本発明のインクは、水系顔料分散体(I)と水溶性有機溶剤(II)とを混合して得ることができ、更に必要に応じて、水系インクに通常用いられる保湿剤、湿潤剤、浸透剤、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等による濾過処理を行うことができる。
水系インクの各成分の含有量、インク物性は以下のとおりである。
The ink of the present invention can be obtained by mixing an aqueous pigment dispersion (I) and a water-soluble organic solvent (II), and if necessary, a moisturizing agent, a wetting agent, and a penetrating agent usually used for an aqueous ink. Various additives such as agents, surfactants, viscosity modifiers, defoamers, preservatives, antifungal agents, and rust preventives can be added, and further filtration treatment with a filter or the like can be performed.
The content of each component of the water-based ink and the physical characteristics of the ink are as follows.
(顔料の含有量)
水系インク中の顔料の含有量は、印字濃度の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、吐出信頼性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく7質量%以下である。
(顔料とポリマー分散剤との合計含有量)
水系インク中の顔料とポリマーとの合計含有量は、耐折り曲げ性の観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは2.5質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、より更に好ましくは3.5質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、吐出信頼性を向上させる観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは15質量%以下、より更に好ましくは12質量%以下である。
(水溶性有機溶剤(II)の含有量)
水系インク中の水溶性有機溶剤(II)の含有量は、吐出信頼性の観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、耐折り曲げ性の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましく40質量%以下である。
(水の含有量)
水系インク中の水の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。
(Pigment content)
From the viewpoint of print density, the content of the pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and the ink viscosity at the time of solvent volatilization. From the viewpoint of lowering the pressure and improving the discharge reliability, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less.
(Total content of pigment and polymer dispersant)
The total content of the pigment and the polymer in the water-based ink is preferably 2% by mass or more, more preferably 2.5% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of bending resistance. From the viewpoint of 3.5% by mass or more, lowering the ink viscosity at the time of solvent volatilization, and improving ejection reliability, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass. % Or less, more preferably 15% by mass or less, still more preferably 12% by mass or less.
(Content of water-soluble organic solvent (II))
The content of the water-soluble organic solvent (II) in the water-based ink is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 7% by mass or more, and from the viewpoint of ejection reliability. From the viewpoint of bending resistance, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
(Water content)
The content of water in the water-based ink is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass. It is as follows.
水系インクにおける全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系インクの全固形分)]は、吐出安定性及び耐折り曲げ性の観点から、好ましくは0.25以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.35以上、より更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは0.75以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下である。 The mass ratio of the pigment in the total solid content of the water-based ink [pigment / (total solid content of the water-based ink)] is preferably 0.25 or more, more preferably 0.3, from the viewpoint of ejection stability and bending resistance. The above is more preferably 0.35 or more, still more preferably 0.4 or more, and preferably 0.75 or less, more preferably 0.7 or less, still more preferably 0.6 or less.
(水系インク物性)
水系インクの32℃の粘度は、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。
水系インクの粘度は、E型粘度計を用いて測定できる。
水系インクのpHは、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、更に好ましくは7.5以上である。また、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、pHは、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。
水系インクのpHは、常法により測定できる。
(Physical characteristics of water-based ink)
The viscosity of the water-based ink at 32 ° C. is preferably 2 mPa · s or more, more preferably 3 mPa · s or more, still more preferably 5 mPa · s or more, and preferably 12 mPa · s or more from the viewpoint of improving the storage stability of the ink. -S or less, more preferably 9 mPa · s or less, still more preferably 7 mPa · s or less.
The viscosity of the water-based ink can be measured using an E-type viscometer.
The pH of the water-based ink is preferably 7.0 or more, more preferably 7.2 or more, still more preferably 7.5 or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink. Further, from the viewpoint of member resistance and skin irritation, the pH is preferably 11 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 9.5 or less.
The pH of the water-based ink can be measured by a conventional method.
水系インクは、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、又はインクジェットインク用として好適に用いることができ、特にインクジェットインク用として用いることが好ましい。公知のインクジェット記録装置に装填し、印刷媒体にインク液滴として吐出させて画像等を記録することができる。
インクジェット記録装置としては、サーマル式及びピエゾ式があるが、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
用いることができる印刷媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙、非吸水性の樹脂フィルムが挙げられる。コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。樹脂フィルムとしては、好ましくはポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、及びポリエチレンフィルムから選ばれる少なくとも1種である。該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
一般的に入手できる樹脂フィルムとしては、例えば、ルミラーT60(東レ株式会社製、ポリエステル)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、DGS−210WH(ローランドディージー株式会社製、塩化ビニル)、透明塩ビRE−137(株式会社ミマキエンジニアリング製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、ポリプロピレン)、FOR、FOA(いずれもフタムラ化学株式会社製、ポリプロピレン)、ボニールRX(興人フィルム&ケミカルズ株式会社製、ナイロン)、エンブレムONBC(ユニチカ株式会社製、ナイロン)等が挙げられる。
The water-based ink can be suitably used for flexographic printing ink, gravure printing ink, or inkjet ink, and is particularly preferably used for inkjet ink. It can be loaded into a known inkjet recording device and ejected as ink droplets onto a printing medium to record an image or the like.
The inkjet recording apparatus includes a thermal type and a piezo type, but it is more preferable to use it as a piezo type water-based ink for inkjet recording.
Examples of the printing medium that can be used include high water absorption plain paper, low water absorption coated paper, and non-water absorption resin film. Examples of the coated paper include general-purpose glossy paper and multicolor foam gloss paper. The resin film is preferably at least one selected from a polyester film, a polyvinyl chloride film, a polypropylene film, and a polyethylene film. As the resin film, a corona-treated base material may be used.
Commonly available resin films include, for example, Lumirer T60 (manufactured by Toray Co., Ltd., polyester), PVC80BP (manufactured by Lintec Co., Ltd., vinyl chloride), DGS-210WH (manufactured by Roland DG Co., Ltd., vinyl chloride), and transparent. PVC RE-137 (Mimaki Engineering Co., Ltd., vinyl chloride), Kinus KEE70CA (Lintech Co., Ltd., polyethylene), YUPO SG90 PAT1 (Lintech Co., Ltd., polypropylene), FOR, FOA (all manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., Polypropylene), Bonnir RX (manufactured by Kojin Film & Chemicals Co., Ltd., nylon), emblem ONBC (manufactured by Unitika Co., Ltd., nylon) and the like.
以下の合成例、調製例、実施例及び比較例において、「%」は特記しない限り「質量%」である。 In the following synthetic examples, preparation examples, examples and comparative examples, "%" is "mass%" unless otherwise specified.
(1)ポリマーの数平均分子量の測定
N,N−ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC−8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM−H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolum Super AW−H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F−550、F−80、F−10、F−1、A−1000)、PStQuick C(F−288、F−40、F−4、A−5000、A−500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中に樹脂0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(DISMIC−13HP PTFE 0.2μm、アドバンテック株式会社製)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of number average molecular weight of polymer Gel chromatography method using a solution prepared by dissolving phosphoric acid and lithium bromide in N, N-dimethylformamide at concentrations of 60 mmol / L and 50 mmol / L, respectively, as an eluent. [GPC device (HLC-8320GPC) manufactured by Tosoh Corporation, column (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel SuperAW-H) manufactured by Tosoh Corporation, flow velocity: 0.5 mL / min], the molecular weight is known as a standard substance. Monodisperse polystyrene kit [PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A) -500), manufactured by Tosoh Corporation].
For the measurement sample, 0.1 g of resin was mixed with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirred at 25 ° C. for 10 hours with a magnetic stirrer, and a syringe filter (DISMIC-13HP PTFE 0.2 μm, manufactured by Advantech Co., Ltd.). The one filtered with was used.
(2)ポリマーエマルション、顔料水分散体(A)及び水系顔料分散体(I)のキュムラント平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELSZ−2000ZS」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い、キュムラント平均粒径を測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定濃度は、5×10-3%(固形分濃度換算)で行った。
(2) Measurement of average cumulant particle size of polymer emulsion, pigment aqueous dispersion (A) and aqueous pigment dispersion (I) Cumulant analysis using laser particle analysis system "ELSZ-2000ZS" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) The cumulant average particle size was measured. The measurement conditions were a temperature of 25 ° C., an angle of 90 ° between the incident light and the detector, and 100 times of integration, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The measured concentration was 5 × 10 -3 % (converted to solid content concentration).
(3)ポリマーエマルション、顔料水分散体(A)及び水系顔料分散体(I)の固形分濃度の測定
30mlのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更に室温(25℃)のデシケーター内で更に15分間放置したのちに、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(3) Measurement of solid content concentration of polymer emulsion, pigment aqueous dispersion (A) and aqueous pigment dispersion (I) Sulfate homogenized in a desiccator in a 30 ml polypropylene container (φ = 40 mm, height = 30 mm). Weigh 10.0 g of sodium, add about 1.0 g of sample to it, mix, weigh accurately, maintain at 105 ° C for 2 hours to remove volatiles, and further room temperature (25 ° C). ) Was left in the desiccator for another 15 minutes, and then the mass was measured. The mass of the sample after removing the volatile matter was taken as the solid content and divided by the mass of the added sample to obtain the solid content concentration.
<(メタ)アクリル系樹脂の合成>
合成例1−1
500mLのポリエチレン製ビーカー中に、アクリル酸(和光純薬工業株式会社製、試薬)30g、スチレン(和光純薬工業株式会社製、試薬)65g、α−メチルスチレン(和光純薬工業株式会社製、試薬)5g、メチルエチルケトン(以下、「MEK」ともいう)100g、アゾ系ラジカル重合開始剤(和光純薬工業株式会社製、商品名:V−65、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))1.2g、2−メルカプトプロピオン酸(重合連鎖移動剤)0.5gを入れてよく混合し、モノマー混合液を調製した。このモノマー混合液の10%を、温度計、還流装置、滴下ロートを具備した500mL三つ口丸底フラスコに入れてマグネチックスターラーでよく混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに前記モノマー混合液の残りの90%を入れた。窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を撹拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、75℃に昇温し、75℃に到達後2時間撹拌し、反応を完結させた。その後、減圧乾燥により溶媒、残モノマーを除去し、(メタ)アクリル系樹脂(PA−1)(酸価:217mgKOH/g、数平均分子量:3,900)を得た。
なお、収率は、得られた樹脂の質量を、仕込みモノマー、重合連鎖移動剤、アゾ系ラジカル重合開始剤の仕込み総質量で除したものに100を乗じて求めた。
<Synthesis of (meth) acrylic resin>
Synthesis Example 1-1
Acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) 30 g, styrene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) 65 g, α-methylstyrene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) in a 500 mL polyethylene beaker, 5 g of reagent), 100 g of methyl ethyl ketone (hereinafter, also referred to as "MEK"), azo radical polymerization initiator (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65, 2,2'-azobis (2,4-dimethyl) Valeronitrile)) 1.2 g and 2-mercaptopropionic acid (polymerization chain transfer agent) 0.5 g were added and mixed well to prepare a monomer mixture. 10% of this monomer mixture was placed in a 500 mL three-necked round-bottom flask equipped with a thermometer, a reflux device and a dropping funnel and mixed well with a magnetic stirrer to sufficiently replace nitrogen gas.
On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixture was placed in the dropping funnel. Under a nitrogen atmosphere, the temperature of the monomer mixture in the reaction vessel was raised to 65 ° C. while stirring, and the mixture in the dropping funnel was added dropwise over 3 hours. After 2 hours at 65 ° C. from the end of the dropping, the temperature was raised to 75 ° C., and after reaching 75 ° C., the mixture was stirred for 2 hours to complete the reaction. Then, the solvent and the residual monomer were removed by drying under reduced pressure to obtain a (meth) acrylic resin (PA-1) (acid value: 217 mgKOH / g, number average molecular weight: 3,900).
The yield was determined by dividing the mass of the obtained resin by the total mass of the charged monomer, the polymerization chain transfer agent, and the azo radical polymerization initiator, and multiplying by 100.
合成例1−2及び1−3
表1に従い仕込みを変えた以外は、合成例1−1と同様にして、(メタ)アクリル系樹脂(PA−2)及び(PA−3)を得た。(メタ)アクリル系樹脂(PA−2)及び(PA−3)の収率、酸価及び数平均分子量を表1に示す。
Synthesis Examples 1-2 and 1-3
(Meta) acrylic resins (PA-2) and (PA-3) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1-1 except that the preparation was changed according to Table 1. Table 1 shows the yields, acid values and number average molecular weights of the (meth) acrylic resins (PA-2) and (PA-3).
<ポリエステル樹脂の合成>
合成例2−1
表2に示すBPA−PO、フマル酸、ジ(2−エチルヘキサン酸)スズ(II)(エステル化触媒)、4−t−ブチルカテコール(ラジカル重合禁止剤)を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10Lの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、210℃まで10時間かけて昇温を行った。その後210℃にて1時間反応後、40kPaにて表2に記載の酸価に達するまで反応を行い、ポリエステル樹脂(PES−1)(酸価:20mgKOH/g、数平均分子量:3,700)を得た。
<Synthesis of polyester resin>
Synthesis Example 2-1
BPA-PO, fumaric acid, di (2-ethylhexanoic acid) tin (II) (esterification catalyst), 4-t-butylcatechol (radical polymerization inhibitor) shown in Table 2, thermometer, stainless steel stirring rod The temperature was raised to 210 ° C. over 10 hours in a mantle heater in a nitrogen atmosphere in a 10 L four-necked flask equipped with a flow-down condenser and a nitrogen introduction tube. Then, after reacting at 210 ° C. for 1 hour, the reaction was carried out at 40 kPa until the acid value shown in Table 2 was reached, and the reaction was carried out with a polyester resin (PES-1) (acid value: 20 mgKOH / g, number average molecular weight: 3,700). Got
<ポリマーエマルション(EM−1)〜(EM−3)の調製>
調製例1
合成例1−1で得られた(メタ)アクリル系樹脂(PA−1)50gをイオン交換水50gと混合し、更に水酸化ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を加え、中和剤の使用当量が60モル%になるように(メタ)アクリル系樹脂(PA−1)を中和した。次いで、密栓し、温浴を用いて90℃まで昇温した後、90℃に保持したまま3時間撹拌し、その後室温まで冷却することでポリマーを水中に分散させた。次いでイオン交換水にて濃度調整を行い、ポリマーエマルション(EM−1)(キュムラント平均粒径62nm、固形分濃度50%)を得た。
<Preparation of polymer emulsions (EM-1) to (EM-3)>
Preparation Example 1
50 g of the (meth) acrylic resin (PA-1) obtained in Synthesis Example 1-1 is mixed with 50 g of ion-exchanged water, and sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is further added to add a neutralizing agent. The (meth) acrylic resin (PA-1) was neutralized so that the equivalent used was 60 mol%. Then, the polymer was dispersed in water by sealing and heating to 90 ° C. using a warm bath, stirring for 3 hours while maintaining the temperature at 90 ° C., and then cooling to room temperature. Next, the concentration was adjusted with ion-exchanged water to obtain a polymer emulsion (EM-1) (cumulant average particle size 62 nm, solid content concentration 50%).
調製例2
表3に従い仕込みを変えた以外は、調製例1と同様にしてポリマーエマルション(EM−2)を得た。
Preparation Example 2
A polymer emulsion (EM-2) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the preparation was changed according to Table 3.
調製例3
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた3Lの容器に、ポリエステル樹脂(PES−1)50g及びMEK50gを投入し、30℃で2時間撹拌し、ポリエステル樹脂(PES−1)を溶解した。得られた溶液に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液を、中和剤の使用当量が60モル%になるように添加して、30分間撹拌した。
30℃に保持したまま、撹拌速度280r/min(撹拌周速88m/min)で撹拌しながら、イオン交換水100gを100分かけて添加し、転相乳化した。その後、73℃に昇温してMEK及び水を減圧下で留去した。固形分濃度が50%になったところで減圧を停止し、常温まで冷却した。次いでイオン交換水にて濃度調整を行い、ポリマーエマルション(EM−3)(キュムラント平均粒径104nm、固形分濃度50%)を得た。
Preparation Example 3
50 g of polyester resin (PES-1) and 50 g of MEK were put into a 3 L container equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, a thermometer and a nitrogen introduction tube, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours to make a polyester resin (PES). -1) was dissolved. To the obtained solution, a 5% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added so that the equivalent amount of the neutralizing agent used was 60 mol%, and the mixture was stirred for 30 minutes.
While maintaining the temperature at 30 ° C., while stirring at a stirring speed of 280 r / min (stirring peripheral speed 88 m / min), 100 g of ion-exchanged water was added over 100 minutes for phase inversion emulsification. Then, the temperature was raised to 73 ° C., and MEK and water were distilled off under reduced pressure. When the solid content concentration reached 50%, the depressurization was stopped and the mixture was cooled to room temperature. Next, the concentration was adjusted with ion-exchanged water to obtain a polymer emulsion (EM-3) (cumulant average particle size 104 nm, solid content concentration 50%).
実施例1
<水系顔料分散体(I−1)の製造>
(工程1−1)
3Lのポリエチレン製ビーカーに、合成例1−1で得られた(メタ)アクリル系樹脂(PA−1)25g及びMEK25gを添加し、マグネチックスターラーにて常温で溶解した。この溶液50gに中和剤として水酸化ナトリウム(和光純薬工業株式会社製、試薬)を加え、中和剤の使用当量が60%になるように中和した。得られた(メタ)アクリル系樹脂(PA−1)溶液に、イオン交換水100g及びシアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、DIC株式会社製、商品名TGR−SD)100gを加えて得られる顔料混合物を、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名「ウルトラディスパー」)を用いて、20℃で直径40mmのディスパー翼を6,000rpmで回転させる条件で3時間撹拌し、予備分散した。次いでマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で150MPaの圧力で15パス分散処理し、分散液を得た。
(工程1−2)
工程1−1で得られた分散液にイオン交換水420gを加え、撹拌した後、減圧下、60℃でMEKを除去し、さらに一部の水を除去した。得られた分散液を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて3,660rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター(ザルトリウス社製、商品名「ミニザルト」)で濾過し、固形分濃度25%の顔料水分散体(A−1)(顔料の含有量20%、ポリマーの含有量5%)を得た。
(熱処理工程)
工程1−2で得られた顔料水分散体(A−1)100g(顔料20g、ポリマー5g)をねじ口付きガラス瓶に取り、ポリマー(B)のエマルションとしてポリマーエマルション(EM−1)を30g(固形分15g)、架橋剤(C)としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、商品名「デナコールEX−321LT」、エポキシ当量129)を架橋率40%になるように加えて混合物を得た。
該混合物の入ったガラス瓶を密栓し、マグネチックスターラーで撹拌しながら90℃で1.5時間加熱した(架橋率40%)。その後、室温(25℃)まで降温し、前記5μmのフィルターを取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、イオン交換水を加えて固形分濃度を30%に調整し、水系顔料分散体(I−1)を得た。
Example 1
<Manufacturing of water-based pigment dispersion (I-1)>
(Step 1-1)
To a 3 L polyethylene beaker, 25 g of the (meth) acrylic resin (PA-1) obtained in Synthesis Example 1-1 and 25 g of MEK were added and dissolved in a magnetic stirrer at room temperature. Sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) was added to 50 g of this solution as a neutralizing agent, and neutralized so that the equivalent amount of the neutralizing agent used was 60%. To the obtained (meth) acrylic resin (PA-1) solution, 100 g of ion-exchanged water and 100 g of cyan pigment (CI Pigment Blue 15: 3, manufactured by DIC Co., Ltd., trade name TGR-SD) were added. The resulting pigment mixture is pre-dispersed using a disper (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd., trade name "Ultra Disper") at 20 ° C. under the condition that a disper blade having a diameter of 40 mm is rotated at 6,000 rpm for 3 hours. bottom. Next, a 15-pass dispersion treatment was performed with a microfluidics (manufactured by Microfluidics, trade name) at a pressure of 150 MPa to obtain a dispersion liquid.
(Step 1-2)
420 g of ion-exchanged water was added to the dispersion obtained in step 1-1, and after stirring, MEK was removed at 60 ° C. under reduced pressure, and a part of water was further removed. The obtained dispersion liquid is put into a 500 ml angle rotor, centrifuged at 3,660 rpm for 20 minutes using a high-speed cooling centrifuge "himac CR22G" (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., set temperature 20 ° C.), and then the liquid layer. The portion was filtered through a 5 μm membrane filter (manufactured by Sartorius, trade name “Minisalt”), and the pigment aqueous dispersion (A-1) having a solid content concentration of 25% (pigment content 20%, polymer content 5%). ) Was obtained.
(Heat treatment process)
100 g (20 g of pigment, 5 g of polymer) of the aqueous pigment dispersion (A-1) obtained in step 1-2 is placed in a glass bottle with a screw cap, and 30 g (EM-1) of the polymer emulsion (EM-1) is used as an emulsion of the polymer (B). Solid content 15 g), trimethylolpropane polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name "Denacol EX-321LT", epoxy equivalent 129) as a cross-linking agent (C) was added so as to have a cross-linking rate of 40%, and a mixture was added. Obtained.
The glass bottle containing the mixture was sealed and heated at 90 ° C. for 1.5 hours with stirring with a magnetic stirrer (crosslinking rate 40%). Then, the temperature was lowered to room temperature (25 ° C.), filtered through a needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) having a capacity of 25 mL and equipped with the above-mentioned 5 μm filter, and ion-exchanged water was added to adjust the solid content concentration to 30%. An aqueous pigment dispersion (I-1) was obtained.
<水系インク1の製造>
水系インク全体に対する顔料濃度を5%となるように、得られた水系顔料分散体(I−1)34.7gと、プロピレングリコール35g、サーフィノール104PG−50(商品名、エアープロダクツアンドケミカルズ社製、アセチレングリコール系非イオン界面活性剤のプロピレングリコール溶液、有効分50%)1g、及びイオン交換水29.3gを混合し、マグネチックスターラーを用いて室温で15分間撹拌して、インク1を100g得た。
<Manufacturing of water-based ink 1>
34.7 g of the obtained water-based pigment dispersion (I-1), 35 g of propylene glycol, and Surfinol 104PG-50 (trade name, manufactured by Air Products and Chemicals Co., Ltd.) so that the pigment concentration with respect to the entire water-based ink is 5%. , 1 g of propylene glycol solution of acetylene glycol-based nonionic surfactant, effective content 50%), and 29.3 g of ion-exchanged water are mixed and stirred at room temperature for 15 minutes using a magnetic stirrer to add 100 g of ink 1. Obtained.
実施例2〜4及び14
実施例1の水系顔料分散体の製造において、表4に示すようにポリマー分散剤(a)、ポリマー(B)のエマルション、架橋剤の量を変更した以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−2)〜(I−4)及び(I−14)及びインク2〜4及び14を得た。水系顔料分散体(I−2)〜(I−4)及び(I−14)の固形分濃度は30%であった。
Examples 2-4 and 14
In the production of the aqueous pigment dispersion of Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the amounts of the polymer dispersant (a), the emulsion of the polymer (B) and the cross-linking agent were changed as shown in Table 4. Aqueous pigment dispersions (I-2) to (I-4) and (I-14) and inks 2-4 and 14 were obtained. The solid content concentrations of the aqueous pigment dispersions (I-2) to (I-4) and (I-14) were 30%.
実施例5
<水系顔料分散体(I−5)の製造>
(工程1−1)
3Lのポリエチレン製ビーカーに、調製例1で得られたポリマーエマルション(EM−1)を50g(固形分で25g)、及びMEK25gを加えた。得られたポリマーエマルション(EM−1)溶液に、イオン交換水100g及びシアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、DIC株式会社製、商品名「TGR−SD」)100gを加えて得られる顔料混合物を、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名「ウルトラディスパー」)を用いて、20℃で直径40mmのディスパー翼を6,000rpmで回転させる条件で3時間撹拌し、予備分散した。次いでマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で150MPaの圧力で15パス分散処理し、分散液を得た。
(工程1−2)
工程1−1で得られた分散液にイオン交換水370gを加え、撹拌した後、減圧下、60℃でMEKを除去し、さらに一部の水を除去した。得られた分散液を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて3,660rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター(ザルトリウス社製、商品名「ミニザルト」)で濾過し、固形分濃度25%の顔料水分散体(A−5)(顔料の含有量20%、ポリマーの含有量5%)を得た。
(熱処理工程)
実施例1の熱処理工程において、顔料水分散体(A−1)を顔料水分散体(A−5)に変更した以外は同様に行い、水系顔料分散体(I−5)(固形分濃度:30%)を得た。
<水系インク5の製造>
実施例1の水系インク1の製造において、水系顔料分散体(I−1)を水系顔料分散体(I−5)に変更した以外は同様に行い、インク5を得た。
Example 5
<Manufacturing of water-based pigment dispersion (I-5)>
(Step 1-1)
To a 3 L polyethylene beaker, 50 g (25 g in solid content) of the polymer emulsion (EM-1) obtained in Preparation Example 1 and 25 g of MEK were added. Obtained by adding 100 g of ion-exchanged water and 100 g of cyan pigment (CI Pigment Blue 15: 3, manufactured by DIC Co., Ltd., trade name "TGR-SD") to the obtained polymer emulsion (EM-1) solution. The pigment mixture was pre-dispersed using a disper (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd., trade name "Ultra Disper") at 20 ° C. under the condition of rotating a disper blade having a diameter of 40 mm at 6,000 rpm for 3 hours. Next, a 15-pass dispersion treatment was performed with a microfluidics (manufactured by Microfluidics, trade name) at a pressure of 150 MPa to obtain a dispersion liquid.
(Step 1-2)
After adding 370 g of ion-exchanged water to the dispersion obtained in step 1-1 and stirring, MEK was removed at 60 ° C. under reduced pressure, and a part of water was further removed. The obtained dispersion liquid is put into a 500 ml angle rotor, centrifuged at 3,660 rpm for 20 minutes using a high-speed cooling centrifuge "himac CR22G" (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., set temperature 20 ° C.), and then the liquid layer. The portion was filtered through a 5 μm membrane filter (manufactured by Sartorius, trade name “Minisalt”), and a pigment aqueous dispersion (A-5) having a solid content concentration of 25% (pigment content 20%, polymer content 5%). ) Was obtained.
(Heat treatment process)
In the heat treatment step of Example 1, the same procedure was carried out except that the pigment aqueous dispersion (A-1) was changed to the pigment aqueous dispersion (A-5), and the aqueous pigment dispersion (I-5) (solid content concentration:: 30%) was obtained.
<Manufacturing of water-based ink 5>
In the production of the water-based ink 1 of Example 1, the same procedure was carried out except that the water-based pigment dispersion (I-1) was changed to the water-based pigment dispersion (I-5) to obtain ink 5.
実施例6〜8,13及び15
実施例5において、表4に示すようにポリマー分散剤(a)、ポリマー(B)のエマルション、架橋剤の量を変更した以外は、実施例5と同様に行い、水系顔料分散体(I−6)〜(I−8),(I−13),(I−15)及びインク6〜8,13,15を得た。水系顔料分散体(I−6)〜(I−8),(I−13)及び(I−15)の固形分濃度は30%であった。
Examples 6-8, 13 and 15
In Example 5, the same procedure as in Example 5 was carried out except that the amounts of the polymer dispersant (a), the emulsion of the polymer (B) and the cross-linking agent were changed as shown in Table 4, and the aqueous pigment dispersion (I-) was carried out. 6)-(I-8), (I-13), (I-15) and inks 6-8, 13, 15 were obtained. The solid content concentrations of the aqueous pigment dispersions (I-6) to (I-8), (I-13) and (I-15) were 30%.
実施例9
<水系顔料分散体(I−9)の製造>
顔料水分散体(A−9)として、自己分散型顔料「BONJET BLACK CW−1」(オリヱント化学工業株式会社製、商品名、固形分20%)100gをねじ口付きガラス瓶に取り、ポリマー(B)のエマルションとしてポリマーエマルション(EM−1)を30g(樹脂固形分として15g)、架橋剤(C)としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(EX−321LT)を架橋率40%になるように加え、混合物を得た。
該混合物の入ったガラス瓶を密栓し、マグネチックスターラーで撹拌しながら90℃で1.5時間加熱した(架橋率40%)。それ以降は実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−9)(固形分濃度:30%)を得た。
<水系インク9の製造>
実施例1の水系インク1の製造において、水系顔料分散体(I−1)を水系顔料分散体(I−9)に変更し、実施例1と同様に行い、インク9を得た。
Example 9
<Manufacturing of water-based pigment dispersion (I-9)>
As a pigment aqueous dispersion (A-9), 100 g of a self-dispersing pigment "BONJET BLACK CW-1" (manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd., trade name, solid content 20%) is taken in a glass bottle with a screw cap and polymer (B). ), 30 g of the polymer emulsion (EM-1) (15 g as the resin solid content), and trimethylolpropane polyglycidyl ether (EX-321LT) as the cross-linking agent (C) so as to have a cross-linking rate of 40%, and add the mixture. Got
The glass bottle containing the mixture was sealed and heated at 90 ° C. for 1.5 hours with stirring with a magnetic stirrer (crosslinking rate 40%). After that, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain an aqueous pigment dispersion (I-9) (solid content concentration: 30%).
<Manufacturing of water-based ink 9>
In the production of the water-based ink 1 of Example 1, the water-based pigment dispersion (I-1) was changed to the water-based pigment dispersion (I-9), and the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain ink 9.
実施例10
実施例1の水系顔料分散体の製造において、工程1−1のポリマー分散剤(a)を(メタ)アクリル系樹脂(PA−3)に変更し、中和剤を添加しないで、更に熱処理工程において減圧下で濃縮して固形分濃度を30%に調整した以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−10)(固形分濃度:30%)及びインク10を得た。
Example 10
In the production of the aqueous pigment dispersion of Example 1, the polymer dispersant (a) in step 1-1 was changed to a (meth) acrylic resin (PA-3), and a heat treatment step was further performed without adding a neutralizing agent. In the same manner as in Example 1 except that the solid content concentration was adjusted to 30% by concentrating under reduced pressure, an aqueous pigment dispersion (I-10) (solid content concentration: 30%) and ink 10 were obtained. ..
実施例11
実施例1の工程1−1において、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)による処理条件を150MPaの圧力で30パスに変更した以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−11)(固形分濃度:30%)及びインク11を得た。
Example 11
In step 1-1 of Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the treatment conditions using a microfluidics (manufactured by Microfluidics, trade name) were changed to 30 passes at a pressure of 150 MPa. I-11) (solid content concentration: 30%) and ink 11 were obtained.
実施例12
実施例1の工程1−1において、加えたMEKを35gに変更した以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−12)(固形分濃度:30%)及びインク12を得た。
Example 12
In step 1-1 of Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the added MEK was changed to 35 g, and the aqueous pigment dispersion (I-12) (solid content concentration: 30%) and ink 12 were added. Obtained.
実施例16及び17
実施例1の工程(1−1)及び(1−2)において、熱処理工程の混合物への顔料及びポリマー分散剤(a)の配合量が表4に示す量となるように配合量を変更した以外は同様に行い、固形分濃度25%の顔料水分散体(A−16)及び(A−17)を得た。
そして、実施例1の熱処理工程において、用いる顔料水分散体(A−16)及び(A−17)の量を実施例16は200g、実施例17は64gに変更し、表4に示す架橋剤(C)の量に変更し、実施例17については減圧下で濃縮して固形分濃度を30%に調整した以外は実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−16)及び(I−17)及びインク16及び17を得た。
Examples 16 and 17
In the steps (1-1) and (1-2) of Example 1, the blending amounts of the pigment and the polymer dispersant (a) in the mixture in the heat treatment step were changed so as to be the amounts shown in Table 4. Other than that, the same procedure was carried out to obtain pigment aqueous dispersions (A-16) and (A-17) having a solid content concentration of 25%.
Then, in the heat treatment step of Example 1, the amounts of the pigment aqueous dispersions (A-16) and (A-17) used were changed to 200 g for Example 16 and 64 g for Example 17, and the cross-linking agents shown in Table 4 were changed. The amount of the aqueous pigment dispersion (I-16) and (I-16) and ( I-17) and inks 16 and 17 were obtained.
比較例1
表4に示すようにポリマー(B)のエマルションを加えずに、更に熱処理工程において減圧下で濃縮して固形分濃度を30%に調整した以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−C1)(固形分濃度:30%)及びインクC1を得た。
Comparative Example 1
As shown in Table 4, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the polymer (B) emulsion was not added and the solid content concentration was adjusted to 30% by further concentrating under reduced pressure in the heat treatment step to disperse the aqueous pigment. Body (IC1) (solid content concentration: 30%) and ink C1 were obtained.
比較例2
表4に示すように架橋剤(C)を加えなかった以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−C2)(固形分濃度:30%)及びインクC2を得た。
Comparative Example 2
As shown in Table 4, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the cross-linking agent (C) was not added, to obtain an aqueous pigment dispersion (IC2) (solid content concentration: 30%) and ink C2.
比較例3
表4に示すように混合物の熱処理温度を40℃にした以外は、実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−C3)(固形分濃度:30%)及びインクC3を得た。
Comparative Example 3
As shown in Table 4, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the heat treatment temperature of the mixture was set to 40 ° C. to obtain an aqueous pigment dispersion (IC3) (solid content concentration: 30%) and ink C3.
比較例4及び5
実施例1の工程(1−1)及び(1−2)において、熱処理工程の混合物への顔料及びポリマー分散剤(a)の配合量が表4に示す量となるように配合量を変更した以外は同様に行い、固形分濃度25%の顔料水分散体(A−C4)及び(A−C5)を得た。
そして、実施例1の熱処理工程において、用いる顔料水分散体(A−C4)及び(A−C5)の量を比較例4は216g、比較例5は60gに変更し、表4に示す架橋剤(C)の配合量を変更し、比較例4については減圧下で濃縮して固形分濃度を30%に調整した以外は実施例1と同様に行い、水系顔料分散体(I−C4)及び(I−C5)並びにインクC4及びC5を得た。
Comparative Examples 4 and 5
In the steps (1-1) and (1-2) of Example 1, the blending amounts of the pigment and the polymer dispersant (a) in the mixture in the heat treatment step were changed so as to be the amounts shown in Table 4. Other than that, the same procedure was carried out to obtain pigment aqueous dispersions (A-C4) and (A-C5) having a solid content concentration of 25%.
Then, in the heat treatment step of Example 1, the amounts of the pigment aqueous dispersions (A-C4) and (A-C5) used were changed to 216 g in Comparative Example 4 and 60 g in Comparative Example 5, and the cross-linking agents shown in Table 4 were changed. The compounding amount of (C) was changed, and Comparative Example 4 was concentrated under reduced pressure to adjust the solid content concentration to 30%, and the same procedure as in Example 1 was carried out. (IC5) and inks C4 and C5 were obtained.
<水系インクの評価>
得られた水系インクを用いて、下記の方法で印刷し、印刷物の評価を行った。結果を表5に示す。
(1)耐折り曲げ性の評価
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェットヘッド(京セラ株式会社製、KJ4B−QA06NTB−STDV、ピエゾ式、ノズル数2656個)を装備したインクジェット印刷評価装置(株式会社トライテック製)に水系インクを充填した。
ヘッド電圧26V、周波数20kHz、吐出液適量18pl、ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧−4.0kPaを設定し、印刷媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、印刷媒体を搬送台に減圧で固定した。前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Duty100%の画像を印刷した。
印刷媒体はポリエステルフィルム(東レ株式会社製、ルミラーT60、厚み75um、吸水量2.3g/m2)を用い、印刷終了後、ホットプレート上にて60℃で10分間加熱乾燥を行い、評価用印刷物を得た。
得られた評価用印刷物を、50g/cm2で30秒間内側に折り曲げ、再度開き、破損した画像を柔らかい布でふき取った後の、画像欠損の幅(mm)の最大値を印刷物の耐折り曲げ性の指標とした。画像欠損の幅の最大値が小さいほど、印刷物の耐折り曲げ性が良好である。
<Evaluation of water-based ink>
Using the obtained water-based ink, printing was performed by the following method, and the printed matter was evaluated. The results are shown in Table 5.
(1) Evaluation of bending resistance Inkjet equipped with an inkjet head (KJ4B-QA06NTB-STDV, Piezo type, number of nozzles 2656) in an environment with a temperature of 25 ± 1 ° C and a relative humidity of 30 ± 5%. The print evaluation device (manufactured by Tritech Co., Ltd.) was filled with water-based ink.
Set head voltage 26V, frequency 20kHz, discharge liquid appropriate amount 18pl, head temperature 32 ° C, resolution 600dpi, number of flushing before discharge 200, negative pressure 4.0kPa, and the direction in which the longitudinal direction and transport direction of the print medium are the same. The print medium was fixed to the transport table under reduced pressure. A print command was transferred to the print evaluation device, and a 100% duty image was printed.
A polyester film (manufactured by Toray Industries, Inc., Lumirror T60, thickness 75 um, water absorption 2.3 g / m 2 ) is used as the printing medium, and after printing is completed, it is heated and dried at 60 ° C. for 10 minutes on a hot plate for evaluation. I got a printed matter.
The obtained evaluation printed matter is bent inward at 50 g / cm 2 for 30 seconds, reopened, and the damaged image is wiped off with a soft cloth. It was used as an index. The smaller the maximum value of the width of the image defect, the better the bending resistance of the printed matter.
(2)吐出信頼定性の評価
上記(1)と同じインクジェット印刷評価装置にて印刷後30分間、ノズル面を保護することなく放置し、全てのノズルから吐出したかどうか判別できる印刷チェックパターンを印刷媒体上に印刷した際のノズル欠け(正常に吐出していないノズル)数をカウントし、吐出信頼性を評価した。ノズル欠け数が少ないほど吐出信頼性が良好である。
(2) Evaluation of ejection reliability qualification The same inkjet printing evaluation device as in (1) above is used to print a print check pattern that can determine whether or not ejection has been performed from all nozzles by leaving the nozzle surface unprotected for 30 minutes after printing. The number of nozzle chips (nozzles that did not eject normally) when printing on the medium was counted, and the ejection reliability was evaluated. The smaller the number of missing nozzles, the better the ejection reliability.
なお、表4に示す各成分の量は熱処理工程の混合物中の含有量である。また、表4中の自己分散型顔料、ポリマー分散剤(a)及びポリマー(B)のエマルションの量は、固形分量である。
The amount of each component shown in Table 4 is the content in the mixture of the heat treatment steps. The amount of the self-dispersing pigment, the polymer dispersant (a) and the polymer (B) emulsion in Table 4 is the amount of solid content.
表5より、実施例1〜17は、比較例1〜5に比べて、吐出信頼性及び印刷物の耐折り曲げ性のいずれにも優れることがわかる。
比較例1は、ポリマー(B)のエマルションを用いていないため、吐出信頼性及び耐折り曲げ性が劣る。
比較例2は、架橋剤(C)を用いていないため、吐出信頼性及び耐折り曲げ性が劣る。
比較例3は、熱処理温度が45℃未満であるため、ポリマーに架橋構造が十分に導入されておらず、吐出信頼性及び耐折り曲げ性が劣る。
比較例4は、質量比(顔料/ポリマー総量)が2.15超であるため、吐出信頼性は有するものの、耐折り曲げ性が劣る。
比較例5は、質量比(顔料/ポリマー総量)が0.48未満であるため、耐折り曲げ性は有するものの、吐出信頼性が劣る。
From Table 5, it can be seen that Examples 1 to 17 are superior in both ejection reliability and bending resistance of the printed matter as compared with Comparative Examples 1 to 5.
In Comparative Example 1, since the emulsion of the polymer (B) is not used, the discharge reliability and the bending resistance are inferior.
In Comparative Example 2, since the cross-linking agent (C) is not used, the discharge reliability and the bending resistance are inferior.
In Comparative Example 3, since the heat treatment temperature is less than 45 ° C., the crosslinked structure is not sufficiently introduced into the polymer, and the discharge reliability and bending resistance are inferior.
In Comparative Example 4, since the mass ratio (total amount of pigment / polymer) is more than 2.15, it has ejection reliability but is inferior in bending resistance.
In Comparative Example 5, since the mass ratio (total amount of pigment / polymer) is less than 0.48, it has bending resistance but is inferior in discharge reliability.
本発明によれば、水系インクに用いることにより、吐出信頼性及び印刷物の耐折り曲げ性に優れる水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を含有するインクジェット記録用インクを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing an aqueous pigment dispersion having excellent ejection reliability and bending resistance of printed matter by using it for an aqueous ink, and an inkjet recording ink containing the aqueous pigment dispersion. can.
Claims (9)
顔料水分散体(A)と、ポリマー(B)のエマルションと、架橋剤(C)との混合物を45℃以上100℃以下で熱処理する工程を有し、
かつ、該ポリマーの総量に対する該顔料の質量比(顔料/ポリマー総量)が0.48以上2.15以下であり
顔料水分散体(A)が、顔料をポリマー分散剤(a)で分散させた水分散体であり、
ポリマー分散剤(a)及びポリマー(B)が、いずれも(メタ)アクリル系樹脂又はいずれもポリエステル樹脂であり、
該ポリマーの総量が、ポリマー分散剤(a)とポリマー(B)と架橋剤(C)の合計量である、水系顔料分散体(I)の製造方法。 A method for producing an aqueous pigment dispersion (I) containing a pigment and a polymer.
It has a step of heat-treating a mixture of the aqueous pigment dispersion (A), the emulsion of the polymer (B), and the cross-linking agent (C) at 45 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
And pigment weight ratio of the total amount of the polymer (pigment / total polymer) of Ri der 0.48 or 2.15 or less
The pigment aqueous dispersion (A) is an aqueous dispersion in which the pigment is dispersed with the polymer dispersant (a).
The polymer dispersant (a) and the polymer (B) are both (meth) acrylic resins or all are polyester resins.
A method for producing an aqueous pigment dispersion (I), wherein the total amount of the polymer is the total amount of the polymer dispersant (a), the polymer (B), and the cross-linking agent (C).
Mixing the water-based pigment dispersion obtained by the production method according to any one of claims. 1 to 8 (I) and water-soluble organic solvent (II), the production method of the ink-jet recording ink.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017254835A JP6947369B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Manufacturing method of aqueous pigment dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017254835A JP6947369B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Manufacturing method of aqueous pigment dispersion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019119789A JP2019119789A (en) | 2019-07-22 |
| JP6947369B2 true JP6947369B2 (en) | 2021-10-13 |
Family
ID=67307733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017254835A Active JP6947369B2 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Manufacturing method of aqueous pigment dispersion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6947369B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020059837A1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | キヤノン株式会社 | Aqueous ink, ink cartridge, inkjet recording method, and production method for aqueous ink |
| WO2021075272A1 (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Dic株式会社 | Ink |
| WO2022114048A1 (en) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 花王株式会社 | Aqueous pigment dispersion |
| JP7773694B2 (en) * | 2021-03-10 | 2025-11-20 | 株式会社リコー | Aqueous dispersion, method for producing aqueous dispersion, ink, printing method, and printing device |
| KR102870181B1 (en) * | 2023-04-14 | 2025-10-14 | 주식회사 스카이켐 | An Aqueous Dispersion Of Antioxidant For Latex Having Excellent Compatibility And Its Manufacturing Method And Manufacturing Device |
| CN116694136A (en) * | 2023-05-12 | 2023-09-05 | 合肥澳伲茗新材料科技有限公司 | A kind of manufacturing process and method of environment-friendly high temperature resistant ink |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000239392A (en) * | 1999-02-18 | 2000-09-05 | Mikuni Color Ltd | Method for producing aqueous pigment dispersion |
| JP4187247B2 (en) * | 2003-07-31 | 2008-11-26 | セイコーエプソン株式会社 | Pigment dispersion, ink composition and ink set using the same |
| JP4590878B2 (en) * | 2004-02-12 | 2010-12-01 | セイコーエプソン株式会社 | Pigment dispersion and ink composition using the same |
| JP2010018742A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Dainippon Toryo Co Ltd | Water-based inkjet ink composition |
| JP5544081B2 (en) * | 2008-12-16 | 2014-07-09 | 花王株式会社 | Water-based ink for inkjet recording |
| JP5451057B2 (en) * | 2008-12-19 | 2014-03-26 | 花王株式会社 | Method for producing aqueous dispersion for ink jet recording |
| JP2012241135A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | General Co Ltd | Inkjet ink |
| JP6607603B2 (en) * | 2015-11-05 | 2019-11-20 | 花王株式会社 | Water-based ink |
| US10800937B2 (en) * | 2015-12-18 | 2020-10-13 | Kao Corporation | Method for producing aqueous pigment dispersion |
-
2017
- 2017-12-28 JP JP2017254835A patent/JP6947369B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019119789A (en) | 2019-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6947369B2 (en) | Manufacturing method of aqueous pigment dispersion | |
| CN107532025B (en) | Water-based ink | |
| JP6822636B2 (en) | Water-based ink | |
| JP6973848B2 (en) | Water-based ink | |
| JP5989272B1 (en) | Water-based ink | |
| JP7137211B2 (en) | Aqueous pigment dispersion | |
| WO2016104294A1 (en) | Water-based ink | |
| JP7249776B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| WO2016181797A1 (en) | Water-based ink | |
| JP2008088427A (en) | Cross-linked core-shell polymer particles | |
| JP6059584B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| CN111566171A (en) | water-based ink | |
| JP6228006B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP6904523B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP6339930B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP7178206B2 (en) | Aqueous composition for inkjet recording | |
| WO2020137462A1 (en) | Aqueous ink for inkjet printing | |
| WO2020090524A1 (en) | Aqueous ink for plate printing | |
| WO2020031745A1 (en) | Aqueous ink for inkjet recording | |
| JP7191512B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP6870890B2 (en) | Water-based ink | |
| JP7755988B2 (en) | Aqueous dispersion of resin particles having a crosslinked structure | |
| JP7654316B2 (en) | Polyester resin water dispersion | |
| JP7265353B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| WO2020129738A1 (en) | Method for producing aqueous dispersion of polyester resin particles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200916 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210409 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210420 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210618 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210817 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210908 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6947369 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |