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JP7552065B2 - Method for producing aqueous pigment dispersion and aqueous ink, and method for designing aqueous pigment dispersion and aqueous ink - Google Patents
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JP7552065B2 - Method for producing aqueous pigment dispersion and aqueous ink, and method for designing aqueous pigment dispersion and aqueous ink - Google Patents

Method for producing aqueous pigment dispersion and aqueous ink, and method for designing aqueous pigment dispersion and aqueous ink Download PDF

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Description

本発明は、水性顔料分散体及び水性インクの製造方法、並びに水性顔料分散体及び水性インクの設計方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous pigment dispersion and an aqueous ink, and a method for designing an aqueous pigment dispersion and an aqueous ink.

近年、水性インクは、その安全性と環境負荷が少ないこととから、幅広い分野で有機溶剤系インクに取って代わってきている。特に、水性インクは臭いもほとんどないことから、オフィス等の閉めきられた空間でも使用できるインクとして、需要がますます高まってきている。 In recent years, water-based inks have been replacing organic solvent-based inks in a wide range of fields due to their safety and low environmental impact. In particular, water-based inks have almost no odor, so there is an increasing demand for them as inks that can be used in closed spaces such as offices.

水性インクは、オフセット印刷方式、グラビア印刷方式、及びインクジェット記録方式等の様々な印刷方式に適用される。それらの中でも、インクジェット記録方式はオンデマンド印刷が可能なことから、オフィス等で使用される電子写真(トナー)方式の代替を目的とし現在数多くの検討がなされている。 Water-based inks are used in a variety of printing methods, including offset printing, gravure printing, and inkjet recording. Among these, the inkjet recording method allows on-demand printing, and is currently being studied extensively as an alternative to the electrophotographic (toner) method used in offices, etc.

水性インクは、例えば、顔料分散剤を用いて予め顔料を水性媒体に分散して得られる水性顔料分散体に、必要に応じてバインダー樹脂、及び水性媒体等を供給し混合することによって製造される。そのため、水性インクをインクジェット記録方式で用いる際には、良好な吐出安定性を付与するために、水性インク吐出ノズルの目詰まりの原因となりうる、例えば顔料に起因する粗大粒子の発生を低減でき、また、顔料等の経時的な沈降を防止可能な水性顔料分散体を使用することが重要である。 Water-based inks are produced, for example, by supplying and mixing a binder resin, an aqueous medium, etc., as necessary, to an aqueous pigment dispersion obtained by dispersing a pigment in an aqueous medium in advance using a pigment dispersant. Therefore, when using water-based inks in inkjet recording methods, in order to provide good ejection stability, it is important to use an aqueous pigment dispersion that can reduce the generation of coarse particles, for example, caused by the pigment, which can cause clogging of the aqueous ink ejection nozzle, and can prevent the pigment from settling over time.

水性顔料分散体における顔料の凝集及び沈降を制御し、高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を得るには、顔料、顔料分散剤、及び水性媒体の相互作用(言い換えれば、顔料界面近傍で起こっている現象)を定量化することが重要である。しかし、これらの相互作用は動的挙動であり、直接観察による定量化は困難である。
そのため、現在では、複数の分析方法の組み合わせにより、顔料界面近傍で起こっている現象を定性的に説明するに留まっている。
In order to control the aggregation and sedimentation of pigments in an aqueous pigment dispersion and obtain an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability, it is important to quantify the interactions between the pigment, the pigment dispersant, and the aqueous medium (in other words, the phenomena occurring near the pigment interface). However, these interactions are dynamic behaviors, and it is difficult to quantify them by direct observation.
Therefore, currently, the phenomena occurring near the pigment interface can only be qualitatively explained by combining multiple analytical methods.

そのような状況下、大型放射光施設(SPring8)を用いたインクの小角X線散乱の結果と、容易に測定できる水性顔料分散体の物性値(粘度、及び粒径等)とを組み合わせて、水性顔料分散体中の顔料界面近傍で起こっている現象を定量化する方法が提案されている(非特許文献1参照)。この方法については、顔料、顔料分散剤、及び水性媒体の相互作用の定量化、並びに顔料の分散状態の定量化に成功した点は評価される。しかし、日本国内に1つしかなく、超大型であり、かつ超高額である施設である大型放射光施設(SPring8)での測定を要するため、製品開発の場面、及びトラブル対応の場面などで都度に使用するには無理がある。 In light of this situation, a method has been proposed to quantify the phenomena occurring near the pigment interface in an aqueous pigment dispersion by combining the results of small-angle X-ray scattering of ink using a large synchrotron radiation facility (SPring 8) with the easily measurable physical properties of the aqueous pigment dispersion (viscosity, particle size, etc.) (see Non-Patent Document 1). This method is praised for successfully quantifying the interactions between the pigment, pigment dispersant, and aqueous medium, as well as the dispersion state of the pigment. However, since measurements must be made at the large synchrotron radiation facility (SPring 8), which is the only one in Japan and is both extremely large and extremely expensive, it is difficult to use it every time during product development or when dealing with problems.

他方、水性顔料分散体の顔料分散安定性の評価の簡便な方法としては、一般に、貯蔵試験が行われている。しかし、前記貯蔵試験を、例えば60℃の温度負荷を与えて促進的に行った場合であっても、前記顔料分散安定性の評価には、通常、1か月以上の期間を要する場合がある。そのため、従来の貯蔵試験は、製品開発の期間が長くなる要因となっていた。 On the other hand, a storage test is generally conducted as a simple method for evaluating the pigment dispersion stability of an aqueous pigment dispersion. However, even if the storage test is accelerated by applying a temperature load of, for example, 60°C, the evaluation of the pigment dispersion stability may usually require a period of one month or more. Therefore, conventional storage tests have been a factor in lengthening the product development period.

J.Jpn.SOC.Colour Mater.,92 213(2019)J. Jpn. SOC. Color Mater. , 92 213 (2019)

そこで、本発明は、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を製造することができる、水性顔料分散体の製造方法、及びその水性顔料分散体を用いた水性インクの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を設計することができる水性顔料分散体の設計方法、及びその設計方法を用いた水性インクの設計方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous pigment dispersion that does not require large-scale equipment and that can produce an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time, and a method for producing an aqueous ink using the aqueous pigment dispersion.
Another object of the present invention is to provide a method for designing an aqueous pigment dispersion, which can design an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time without requiring large-scale equipment, and a method for designing an aqueous ink using the design method.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を含有する評価用顔料分散体について、パルスNMR測定を用いて親水化度の指標を求め、また粒子の総表面積の指標を求め、求めたそれらの指標を用いて、評価用顔料分散体における顔料、顔料分散剤、及び水性媒体のそれぞれに近似する溶解度パラメータを有する顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を含有する水性顔料分散体における顔料及び顔料分散剤の組成比率を決定することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research into solving the above problems, the inventors found that the above problems could be solved by using pulse NMR measurement to determine an index of hydrophilicity and an index of the total surface area of the particles for a pigment dispersion for evaluation containing a pigment, a pigment dispersant, and an aqueous medium, and using these indices to determine the composition ratio of the pigment and pigment dispersant in an aqueous pigment dispersion containing a pigment, a pigment dispersant, and an aqueous medium that have solubility parameters that are close to those of the pigment, pigment dispersant, and aqueous medium in the pigment dispersion for evaluation, respectively, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、以下の態様を包含するものである。
[1] 第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体の製造方法であって、
第1の顔料と第1の顔料分散剤としてのポリビニルピロリドンと第1の水性媒体とを含有し、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成比率が異なる複数の評価用分散体を用意する工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記T2緩和時間の逆数に基づいて親水化度の指標を得る工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、粒子の体積平均粒径の測定を行い、前記粒子の総表面積の指標を得る工程と、
前記親水化度の指標を横軸とし、前記粒子の総表面積の指標を縦軸としたときの、前記親水化度の指標、前記粒子の総表面積の指標、及び前記組成比率の関係を示すグラフにおいて前記粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成質量比率(R/P)の±0.2以下の範囲を、前記水性顔料分散体における前記第2の顔料に対する前記第2の顔料分散剤の組成質量比率として決定する工程と、
前記決定した組成質量比率に従って前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体とを混合する工程と、
を含み、
前記第2の顔料のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±10(J/cm1/2以下であり、
前記第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下である、
ことを特徴とする水性顔料分散体の製造方法。
[2] 前記親水化度の指標を得る工程が、前記複数の評価用分散体の中の1つの評価用分散体における前記第1の顔料分散剤と前記第1の水性媒体との組成比率と同じ組成比率を有しかつ前記第1の顔料を含有しないブランク溶液について、前記パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記1つの評価用水分散体の前記T2緩和時間の逆数及び前記ブランク溶液の前記T2緩和時間の逆数から、下記式(1)により、前記親水化度の指標である親水化度の指標(Rsp)を得ることを、前記複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含む、
前記[1]に記載の水性顔料分散体の製造方法。

Figure 0007552065000001
前記式(1)中、Ravは、前記1つの評価用水分散体の前記T2緩和時間の逆数を表し、Rは、前記ブランク溶液の前記T2緩和時間の逆数を表す。
[3] 前記粒子の総表面積の指標が、前記粒子の体積平均粒径の逆数と正比例する値である前記[1]~[2]のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法。
[4] 前記粒子の総表面積の指標を得る工程が、前記粒子の体積平均粒径から、下記式(2)により、前記粒子の総表面積の指標である粒子の総表面積値(TSA)を得ることを、前記複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含む、
前記[1]~[3]のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法。
Figure 0007552065000002
前記式(2)中、Mは、前記粒子の体積平均粒径を表す。
前記式(2)中、Ψは、粒子体積比を意味し、下記式(3)で表される。
Figure 0007552065000003
前記式(2)及び式(3)中、ρは、前記第1の顔料の密度を表す。
前記式(3)中、Cは、前記評価用分散体における前記第1の顔料の濃度を表す。
前記式(3)中、ρは、前記第1の水性媒体の密度を表す。
[5] 前記[1]~[4]のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法により水性顔料分散体を製造する工程と、
前記水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体とを混合する工程と、
を含むことを特徴とする水性インクの製造方法。
[6] 第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体における前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体との組成比率を決定する水性顔料分散体の設計方法であって、
第1の顔料と第1の顔料分散剤としてのポリビニルピロリドンと第1の水性媒体とを含有し、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成比率が異なる複数の評価用分散体を用意する工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記T2緩和時間の逆数に基づいて親水化度の指標を得る工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、粒子の体積平均粒径の測定を行い、前記粒子の総表面積の指標を得る工程と、
前記親水化度の指標を横軸とし、前記粒子の総表面積の指標を縦軸としたときの、前記親水化度の指標、前記粒子の総表面積の指標、及び前記組成比率の関係を示すグラフにおいて前記粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成質量比率(R/P)の±0.2以下の範囲を、前記水性顔料分散体における前記第2の顔料に対する前記第2の顔料分散剤の組成質量比率として決定する第1の工程と、
前記決定した組成質量比率に従って前記水性顔料分散体における前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体との組成比率を決定する第2の工程と、
を含み、
前記第2の顔料のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±10(J/cm1/2以下であり、
前記第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下である、
ことを特徴とする水性顔料分散体の設計方法。
[7] 前記[6]に記載の水性顔料分散体の設計方法を用いて前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体を設計する工程と、
前記設計された水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体との組成比率を決定する工程と、
を含むことを特徴とする水性インクの設計方法。 That is, the present invention includes the following aspects.
[1] A method for producing an aqueous pigment dispersion containing a second pigment, a second pigment dispersant, and a second aqueous medium, comprising the steps of:
preparing a plurality of evaluation dispersions each containing a first pigment, polyvinylpyrrolidone as a first pigment dispersant, and a first aqueous medium, the plurality of evaluation dispersions each having a different composition ratio of the first pigment dispersant to the first pigment;
determining a T2 relaxation time for each of the plurality of evaluation dispersions by pulse NMR measurement, and obtaining an index of hydrophilicity based on the reciprocal of the T2 relaxation time;
measuring the volume average particle size of the particles for each of the plurality of evaluation dispersions to obtain an index of the total surface area of the particles;
determining, as a composition mass ratio of the second pigment dispersant to the second pigment in the aqueous pigment dispersion, a range of ±0.2 or less of a composition mass ratio (R/P) of the first pigment dispersant to the first pigment when the index of the total surface area of the particles takes a maximum value in a graph showing the relationship between the index of the hydrophilicity degree, the index of the total surface area of the particles, and the composition ratios, with the index of the hydrophilicity degree being plotted on the horizontal axis and the index of the total surface area of the particles being plotted on the vertical axis;
mixing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in accordance with the determined composition mass ratio;
Including,
the Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment;
the Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ±10 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant;
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium;
A method for producing an aqueous pigment dispersion comprising the steps of:
[2] The step of obtaining the index of hydrophilicity includes a process of determining a T2 relaxation time by the pulse NMR measurement for a blank solution having the same composition ratio of the first pigment dispersant and the first aqueous medium in one of the plurality of evaluation dispersions and not containing the first pigment, and obtaining an index of hydrophilicity (R sp ), which is an index of the hydrophilicity, from the reciprocal of the T2 relaxation time of the one evaluation aqueous dispersion and the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution according to the following formula ( 1 ), for each of the plurality of evaluation dispersions.
A method for producing the aqueous pigment dispersion described in [1] above.
Figure 0007552065000001
In the formula (1), R av represents the reciprocal of the T2 relaxation time of one of the aqueous dispersions for evaluation, and R b represents the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution.
[3] The method for producing an aqueous pigment dispersion according to any one of [1] to [2] above, wherein the index of the total surface area of the particles is a value that is directly proportional to the reciprocal of the volume average particle size of the particles.
[4] The step of obtaining an index of the total surface area of the particles includes a process of obtaining a total particle surface area value (TSA), which is an index of the total surface area of the particles, from the volume average particle size of the particles by the following formula (2), for each of the plurality of evaluation dispersions,
The method for producing the aqueous pigment dispersion according to any one of items [1] to [3] above.
Figure 0007552065000002
In the formula (2), Mv represents the volume average particle size of the particles.
In the above formula (2), Ψ p means a particle volume ratio and is represented by the following formula (3).
Figure 0007552065000003
In the formulas (2) and (3), ρ p represents the density of the first pigment.
In the formula (3), Cp represents the concentration of the first pigment in the dispersion for evaluation.
In the formula (3), ρw represents the density of the first aqueous medium.
[5] A step of producing an aqueous pigment dispersion by the method for producing an aqueous pigment dispersion according to any one of [1] to [4] above;
mixing the aqueous pigment dispersion, a binder resin, and a third aqueous medium;
A method for producing an aqueous ink, comprising:
[6] A method for designing an aqueous pigment dispersion, the method comprising determining a composition ratio of a second pigment, a second pigment dispersant, and a second aqueous medium in an aqueous pigment dispersion containing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium, the method comprising the steps of:
preparing a plurality of evaluation dispersions each containing a first pigment, polyvinylpyrrolidone as a first pigment dispersant, and a first aqueous medium, the dispersions having different composition ratios of the first pigment dispersant to the first pigment;
determining a T2 relaxation time for each of the plurality of evaluation dispersions by pulse NMR measurement, and obtaining an index of hydrophilicity based on the reciprocal of the T2 relaxation time;
measuring the volume average particle size of the particles for each of the plurality of evaluation dispersions to obtain an index of the total surface area of the particles;
a first step of determining, as a composition mass ratio of the second pigment dispersant to the second pigment in the aqueous pigment dispersion, a range of ±0.2 or less of a composition mass ratio (R/P) of the first pigment dispersant to the first pigment when the index of the total surface area of the particles takes a maximum value in a graph showing the relationship between the index of the hydrophilicity degree, the index of the total surface area of the particles, and the composition ratio, with the index of the hydrophilicity degree being plotted on the horizontal axis and the index of the total surface area of the particles being plotted on the vertical axis;
a second step of determining a composition ratio of the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion according to the determined composition mass ratio;
Including,
the Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment;
the Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ±10 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant;
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium;
A method for designing an aqueous pigment dispersion comprising the steps of:
[7] A step of designing an aqueous pigment dispersion containing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium by using the method for designing an aqueous pigment dispersion described in [6] above;
determining a composition ratio of the designed aqueous pigment dispersion, a binder resin, and a third aqueous medium;
A method for designing an aqueous ink, comprising:

本発明によれば、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を製造することができる、水性顔料分散体の製造方法、及びその水性顔料分散体を用いた水性インクの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を設計することができる水性顔料分散体の設計方法、及びその設計方法を用いた水性インクの設計方法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 that does not require large-scale equipment and that can produce an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time, and a method for producing an aqueous ink using the aqueous pigment dispersion.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method for designing an aqueous pigment dispersion, which can design an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time without requiring large-scale equipment, and a method for designing an aqueous ink using the design method.

顔料と顔料分散剤との割合が異なる評価用分散体についてのRspと、TSAとの関係をプロットした図である。FIG. 1 is a plot of Rsp vs. TSA for evaluation dispersions with different ratios of pigment to pigment dispersant. 顔料と顔料分散剤との割合が異なる評価用分散体についてのKと、TSAとの関係をプロットした図である。FIG. 1 is a plot of K a vs. TSA for evaluation dispersions with different ratios of pigment to pigment dispersant.

以下、本発明の水性顔料分散体及び水性インクの製造方法、並びに水性顔料分散体及び水性インクの設計方法について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の一実施態様としての一例であり、これらの内容に特定されるものではない。 The manufacturing method of the aqueous pigment dispersion and aqueous ink of the present invention, and the design method of the aqueous pigment dispersion and aqueous ink are described in detail below. However, the explanation of the constituent elements described below is one example of one embodiment of the present invention, and is not limited to these contents.

(水性顔料分散体の製造方法、及び水性顔料分散体の設計方法)
本発明の水性顔料分散体の製造方法は、複数の評価用分散体を用意する工程と、親水化度の指標を得る工程と、粒子の総表面積の指標を得る工程と、決定する工程と、混合する工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
水性顔料分散体の製造方法は、第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体を製造する方法である。
なお、第2の顔料、第2の顔料分散剤、及び第2の水性媒体の詳細については、後述する。
本発明の水性顔料分散体の設計方法は、複数の評価用分散体を用意する工程と、親水化度の指標を得る工程と、粒子の総表面積の指標を得る工程と、決定する第1の工程と、決定する第2の工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
(Method of Producing Aqueous Pigment Dispersion and Method of Designing Aqueous Pigment Dispersion)
The method for producing an aqueous pigment dispersion of the present invention includes a step of preparing a plurality of dispersions for evaluation, a step of obtaining an index of the degree of hydrophilicity, a step of obtaining an index of the total surface area of the particles, a determining step, and a mixing step, and further includes other steps as necessary.
The method for producing an aqueous pigment dispersion is a method for producing an aqueous pigment dispersion containing a second pigment, a second pigment dispersant, and a second aqueous medium.
The second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium will be described in detail later.
The method for designing an aqueous pigment dispersion of the present invention includes a step of preparing a plurality of dispersions for evaluation, a step of obtaining an index of the degree of hydrophilicity, a step of obtaining an index of the total surface area of the particles, a first determining step, and a second determining step, and further includes other steps as necessary.

本発明者らは、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を製造することができる、水性顔料分散体の製造方法、及びその水性顔料分散体を用いた水性インクの製造方法を提供することを目的とし、鋭意検討を行った。
また、本発明者らは、大規模な設備を要さずに、かつ短期間で高い顔料分散安定性を有する水性顔料分散体を製造することができる、水性顔料分散体の設計方法、及びその設計方法を用いた水性インクの設計方法を提供することを目的とし、鋭意検討を行った。
そのところ、水性顔料分散体のパルスNMR測定により得られる親水化度の指標と、粒子の総表面積の指標とから、水性顔料分散体における顔料分散安定性に効果的な顔料と顔料分散剤との比率を見つけることができた。また、その比率は、測定に用いた顔料、顔料分散剤、及び水性媒体のそれぞれとハンセン溶解度パラメータが近似する顔料、顔料分散剤、及び水性媒体にも適用できることを見出した。
その結果、顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を含有する評価用顔料分散体について、パルスNMR測定を用いて親水化度の指標を求め、また粒子の総表面積の指標を求め、求めたそれらの指標を用いて、評価用分散体における顔料、顔料分散剤、及び水性媒体のそれぞれに近似する溶解度パラメータを有する顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を含有する水性顔料分散体における顔料及び顔料分散剤の組成比率を決定することで、本発明の課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
具体的には、本発明者らは、評価用分散体について求めた親水化度の指標を横軸とし、粒子の総表面積の指標を縦軸としたグラフに、顔料に対する顔料分散剤の組成比率をプロットした際に、極大値をとる組成比率が、顔料分散安定性に優れる組成比率であることを見出した。
The present inventors have conducted extensive research with the aim of providing a method for producing an aqueous pigment dispersion that does not require large-scale equipment and that can produce an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time, and a method for producing an aqueous ink using the aqueous pigment dispersion.
The present inventors have also conducted intensive research with the aim of providing a method for designing an aqueous pigment dispersion, which can produce an aqueous pigment dispersion having high pigment dispersion stability in a short period of time without requiring large-scale equipment, and a method for designing an aqueous ink using the design method.
From the index of hydrophilicity obtained by pulse NMR measurement of the aqueous pigment dispersion and the index of the total surface area of the particles, it was possible to find a ratio of pigment and pigment dispersant effective for pigment dispersion stability in the aqueous pigment dispersion. It was also found that the ratio can be applied to pigments, pigment dispersants, and aqueous media having Hansen solubility parameters similar to those of the pigments, pigment dispersants, and aqueous media used in the measurement.
As a result, the inventors found that the problems of the present invention can be solved by determining an index of the degree of hydrophilicity using pulse NMR measurement for a pigment dispersion for evaluation containing a pigment, a pigment dispersant, and an aqueous medium, and also determining an index of the total surface area of the particles, and using these determined indices to determine the composition ratios of the pigment and pigment dispersant in an aqueous pigment dispersion containing a pigment, a pigment dispersant, and an aqueous medium having solubility parameters approximate to those of the pigment, pigment dispersant, and aqueous medium in the dispersion for evaluation, respectively, thereby completing the present invention.
Specifically, the inventors have found that when the composition ratio of the pigment dispersant to the pigment is plotted on a graph with the hydrophilicity index determined for the evaluation dispersion on the horizontal axis and the total surface area index of the particles on the vertical axis, the composition ratio that gives the maximum value is the composition ratio that provides excellent pigment dispersion stability.

<複数の評価用分散体を用意する工程>
複数の評価用分散体を用意する工程としては、第1の顔料と第1の顔料分散剤としてのポリビニルピロリドンと第1の水性媒体とを含有し、第1の顔料に対する第1の顔料分散剤の組成比率が異なる複数の評価用分散体を用意する工程であれば、特に限定されない。評価用分散体は、通常、第1の顔料と第1の顔料分散剤と第1の水性媒体とを混合して得られる。
<Step of preparing multiple dispersions for evaluation>
The step of preparing a plurality of dispersions for evaluation is not particularly limited as long as it is a step of preparing a plurality of dispersions for evaluation containing a first pigment, polyvinylpyrrolidone as a first pigment dispersant, and a first aqueous medium, and having different composition ratios of the first pigment dispersant to the first pigment. The dispersions for evaluation are usually obtained by mixing the first pigment, the first pigment dispersant, and the first aqueous medium.

第1の顔料分散剤は、ポリビニルピロリドンであることが、単純な組成であり、標準的な顔料分散剤である点、及び広範囲の顔料に対して親和性が高い点で好ましい。ただし、第1の顔料分散剤として、他の顔料分散剤を用いてもよい。
ポリビニルピロリドンの分子量としては、特に限定されないが、顔料分散剤として標準的な分子量という点で、重量平均分子量80,000~120,000が好ましい。
第1の顔料、その他の第1の顔料分散剤、及び第1の水性媒体の詳細については、後述する。
The first pigment dispersant is preferably polyvinylpyrrolidone, since it has a simple composition, is a standard pigment dispersant, and has high affinity for a wide range of pigments. However, other pigment dispersants may be used as the first pigment dispersant.
The molecular weight of polyvinylpyrrolidone is not particularly limited, but a weight average molecular weight of 80,000 to 120,000 is preferred in view of the standard molecular weight for a pigment dispersant.
The first pigment, the other first pigment dispersants, and the first aqueous medium will be described in detail below.

評価用分散体における第1の顔料の濃度(含有量)としては、特に限定されないが、例えば、1~40質量%であってもよいし、5~30質量%であってもよいし、10~25質量%であってもよい。
評価用分散体における第1の水性媒体の含有量としては、特に限定されないが、例えば、50~99質量%であってもよいし、60~95質量%であってもよいし、75~90質量%であってもよい。
複数の評価用分散体における第1の顔料に対する第1の顔料分散剤の組成質量比率としては、特に限定されないが、例えば、0.01~0.99であってもよいし、0.05~0.80であってよいし、0.10~0.70であってもよい。
ただし、評価用分散体における第1の顔料、第1の顔料分散剤、及び第1の水性媒体の
合計含有量は、100質量%を超えない。
The concentration (content) of the first pigment in the dispersion for evaluation is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 40 mass %, 5 to 30 mass %, or 10 to 25 mass %.
The content of the first aqueous medium in the dispersion for evaluation is not particularly limited, but may be, for example, 50 to 99 mass %, 60 to 95 mass %, or 75 to 90 mass %.
The composition mass ratio of the first pigment dispersant to the first pigment in the multiple dispersions for evaluation is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 to 0.99, 0.05 to 0.80, or 0.10 to 0.70.
However, the total content of the first pigment, the first pigment dispersant, and the first aqueous medium in the dispersion for evaluation does not exceed 100% by mass.

複数の評価用分散体を用意する際、第1の顔料に対する第1の顔料分散剤の組成質量比率の違いとしては、特に限定されないが、例えば、0.05刻みで変化させてもよいし、0.1刻みで変化させてもよい。 When preparing multiple dispersions for evaluation, the difference in the composition mass ratio of the first pigment dispersant to the first pigment is not particularly limited, but may be changed in increments of 0.05 or 0.1, for example.

評価用分散体の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
(1)第1の顔料分散剤及び第1の水性媒体を含有する混合物に、第1の顔料を添加した後、撹拌分散装置を用いて第1の顔料を混合物中に分散させることにより評価用分散体を調製する方法。
(2)第1の顔料及び第1の顔料分散剤を2本ロールやミキサー等の混練機を用いて混練し、得られた混練物を、第1の水性媒体に添加し、撹拌分散装置を用いて評価用分散体を調製する方法。
(3)メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等のような水と相溶性を有する有機溶剤中に第1の顔料分散剤を溶解して得られた溶液に第1の顔料を添加した後、撹拌分散装置を用いて第1の顔料を有機溶液中に分散させ、次いで水性媒体を用いて転相乳化させた後、有機溶剤を留去し評価用分散体を調製する方法。
The dispersion for evaluation can be produced, for example, by the following method.
(1) A method of preparing a dispersion for evaluation by adding a first pigment to a mixture containing a first pigment dispersant and a first aqueous medium, and then dispersing the first pigment in the mixture using a stirring and dispersing device.
(2) A method in which a first pigment and a first pigment dispersant are kneaded using a kneading machine such as a two-roll mill or a mixer, the resulting kneaded mixture is added to a first aqueous medium, and a dispersion for evaluation is prepared using a stirring and dispersing device.
(3) A method in which a first pigment is added to a solution obtained by dissolving a first pigment dispersant in an organic solvent compatible with water, such as methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, etc., and then the first pigment is dispersed in the organic solution using a stirring and dispersing device, and then phase inversion emulsification is carried out using an aqueous medium, and the organic solvent is then distilled off to prepare a dispersion for evaluation.

混練機としては、特に限定されることなく、例えば、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、インテンシブミキサー、プラネタリーミキサー、バタフライミキサーなどが挙げられる。 The kneading machine is not particularly limited, but examples include a Henschel mixer, a pressure kneader, a Banbury mixer, an intensive mixer, a planetary mixer, and a butterfly mixer.

撹拌分散装置としては、例えば、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、ナノマイザー等を単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。 As stirring and dispersing devices, for example, ultrasonic homogenizers, high-pressure homogenizers, paint shakers, ball mills, roll mills, sand mills, sand grinders, Dyno Mills, Dispermats, SC Mills, Nanomizers, etc. can be used alone or in combination of two or more types.

<親水化度の指標を得る工程>
親水化度の指標を得る工程としては、複数の評価用分散体のそれぞれについて、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、T2緩和時間の逆数に基づいて親水化度の指標を得る工程であれば、特に限定されない。
<Step of Obtaining an Index of Hydrophilicity>
The step of obtaining an index of the hydrophilicity is not particularly limited as long as it is a step of determining the T2 relaxation time for each of a plurality of dispersions for evaluation by pulse NMR measurement and obtaining an index of the hydrophilicity based on the reciprocal of the T2 relaxation time.

パルスNMR(Nuclear Magnetic Resonance)は、分子運動性の評価指標である1H核の緩和時間(スビン-格子緩和時間:T1緩和時間)及びスピン-スピン緩和時間(T2緩和時間)を取得することに特化した手法である。
パルスNMR測定は、以下の特徴を有する。
・試料の状態(個体材料の硬さ、液体試料の分子運動など)に非常に敏感
・乾燥や脱気などの前処理が不要
・濃度の上限は原理根本的に無制限、濃度の下限は、1%~2%
・測定時間は最初から最後まで僅か5分程度
・再現性が良好
Pulsed NMR (Nuclear Magnetic Resonance) is a technique specialized for obtaining the relaxation time (spin-lattice relaxation time: T1 relaxation time) and spin-spin relaxation time (T2 relaxation time) of 1H nuclei, which are indexes for evaluating molecular mobility.
The pulsed NMR measurement has the following features.
・Very sensitive to sample conditions (hardness of solid materials, molecular motion of liquid samples, etc.) ・No need for pretreatment such as drying or degassing ・Upper concentration limit is fundamentally unlimited, lower concentration limit is 1% to 2%
・Measurement time is only about 5 minutes from start to finish ・Good reproducibility

一般に粒子表面に吸着している液体分子の運動は制限を受けるが、バルク液中の液体分子は自由に動くことができる。その結果、粒子表面に吸着している液体分子のNMR緩和時間(T2緩和時間)は、バルク液中の分子のT2緩和時間よりも短時間であり、桁違いに異なる場合もある。そして、T2緩和時間の逆数は、粒子分散液における粒子の親水化度と関連する。 In general, the movement of liquid molecules adsorbed to particle surfaces is restricted, but liquid molecules in the bulk liquid can move freely. As a result, the NMR relaxation time (T2 relaxation time) of liquid molecules adsorbed to particle surfaces is shorter than the T2 relaxation time of molecules in the bulk liquid, and can differ by several orders of magnitude. The inverse of the T2 relaxation time is related to the degree of hydrophilicity of particles in the particle dispersion.

パルスNMR測定は、例えば、以下の条件で行うことができる。
・測定装置:Acron Area(XiGo Nanotools社製)
・パルス系列:CPMG法
・共鳴周波数:13MHz
・測定温度:30℃
・測定試料:1.0cm
The pulsed NMR measurement can be carried out, for example, under the following conditions.
Measurement device: Acron Area (manufactured by XiGo Nanotools)
Pulse sequence: CPMG method Resonance frequency: 13 MHz
Measurement temperature: 30°C
Measurement sample: 1.0 cm3

親水化度の指標は、評価用分散体のT2緩和時間の逆数と、ブランク溶液のT2緩和時間の逆数とから算出されることが好ましい。
すなわち、親水化度の指標を得る工程においては、複数の評価用分散体の中の1つの評価用分散体における第1の顔料分散剤と第1の水性媒体との組成比率と同じ組成比率を有しかつ第1の顔料を含有しないブランク溶液について、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、1つの評価用水分散体のT2緩和時間の逆数及びブランク溶液のT2緩和時間の逆数から、下記式(1)により、前記親水化度の指標である親水化度の指標(Rsp)を得ることを、複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含むことが好ましい。

Figure 0007552065000004
式(1)中、Ravは、1つの評価用水分散体のT2緩和時間の逆数を表し、Rは、ブランク溶液のT2緩和時間の逆数を表す。
ただし、本発明において、式(1)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、変形がされていてもよい。例えば、式(1)の右辺に、右辺の(Rav-R)/Rを整数倍するような係数aが付されていてもよい。その場合、求められるRspは、係数aがない場合と比べてa倍大きい値である。しかし、粒子の総表面積の指標と組み合わせて顔料と顔料分散剤との組成比率の最適範囲を求める際には、その値の変化は、求められる最適範囲には、影響しない。そのような変形された式(1)も前記式(1)に含まれる。 The index of hydrophilicity is preferably calculated from the reciprocal of the T2 relaxation time of the dispersion for evaluation and the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution.
That is, the step of obtaining an index of the hydrophilicity preferably includes a process of determining the T2 relaxation time by pulse NMR measurement for a blank solution having the same composition ratio of the first pigment dispersant and the first aqueous medium in one of the plurality of evaluation dispersions and not containing the first pigment, and obtaining an index of the hydrophilicity (Rsp), which is an index of the hydrophilicity, from the reciprocal of the T2 relaxation time of one of the evaluation aqueous dispersions and the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution according to the following formula (1), for each of the plurality of evaluation dispersions.
Figure 0007552065000004
In formula (1), R av represents the reciprocal of the T2 relaxation time of one aqueous dispersion for evaluation, and R b represents the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution.
However, in the present invention, formula (1) may be modified within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, a coefficient a may be added to the right side of formula (1) such that (R av -R b )/R b on the right side is multiplied by an integer. In that case, the R sp obtained is a value a times larger than when there is no coefficient a. However, when determining the optimum range of the composition ratio of the pigment and the pigment dispersant in combination with an index of the total surface area of the particles, a change in this value does not affect the optimum range that is obtained. Such modified formula (1) is also included in the above formula (1).

<粒子の総表面積の指標を得る工程>
粒子の総表面積の指標を得る工程としては、複数の評価用分散体のそれぞれについて、粒子の体積平均粒径の測定を行い、粒子の総表面積の指標を得る工程であれば、特に限定されない。
<Step of obtaining an index of total surface area of particles>
The step of obtaining an index of the total surface area of the particles is not particularly limited as long as it is a step of measuring the volume average particle size of the particles for each of a plurality of dispersions for evaluation and obtaining an index of the total surface area of the particles.

粒子の体積平均粒径は、例えば、以下の条件で測定することができる。
・測定装置:マイクロトラックMT3000II(マイクロトラック・ベル社製)
・測定溶媒:水
・溶媒屈折率:1.333
・存在比率:体積基準
・粒子透過性:透過
・粒子形状:非球形
・粒子屈折率:1.81
・解析モード:ロジン・ラムラー分布(±2σ)(装置付属ソフト:DMS ver.11.0.0-246V)
The volume average particle size of the particles can be measured, for example, under the following conditions.
Measuring device: Microtrac MT3000II (manufactured by Microtrac Bell)
Measurement solvent: water Solvent refractive index: 1.333
Abundance ratio: volume basis Particle transmittance: transmittance Particle shape: non-spherical Particle refractive index: 1.81
・Analysis mode: Rosin-Rammler distribution (±2σ) (Software included with the device: DMS ver. 11.0.0-246V)

粒子の総表面積の指標としては、粒子の体積平均粒径の逆数と正比例する値であることが好ましい。
更に、粒子の総表面積の指標を得る工程は、粒子の体積平均粒径から、下記式(2)により、前記粒子の総表面積の指標である粒子の総表面積値(TSA)を得ることを、複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含むことが好ましい。

Figure 0007552065000005
式(2)中、Mは、粒子の体積平均粒径を表す。
式(2)中、Ψは、粒子体積比を意味し、下記式(3)で表される。
Figure 0007552065000006
式(2)及び式(3)中、ρは、第1の顔料の密度を表す。
式(3)中、Cは、評価用分散体における第1の顔料の濃度を表す。
式(3)中、ρは、第1の水性媒体の密度を表す。
なお、本発明において、式(2)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、変形がされていてもよい。例えば、式(2)の右辺に、右辺の〔6/(ρ×M)〕×Ψを整数倍するような係数bが付されていてもよい。その場合、求められるTSAは、係数bがない場合と比べてb倍大きい値である。しかし、親水化度の指標と組み合わせて顔料と顔料分散剤との組成比率の最適範囲を求める際には、その値の変化は、求められる最適範囲には、影響しない。そのような変形された式(2)も前記式(2)に含まれる。 The index of the total surface area of the particles is preferably a value that is directly proportional to the reciprocal of the volume average particle size of the particles.
Furthermore, the step of obtaining an index of the total surface area of the particles preferably includes a process of obtaining a total particle surface area value (TSA), which is an index of the total surface area of the particles, from the volume average particle size of the particles using the following formula (2), for each of the multiple evaluation dispersions.
Figure 0007552065000005
In formula (2), Mv represents the volume average particle size of the particles.
In formula (2), Ψ p means a particle volume ratio and is represented by the following formula (3).
Figure 0007552065000006
In formulas (2) and (3), ρ p represents the density of the first pigment.
In formula (3), Cp represents the concentration of the first pigment in the dispersion for evaluation.
In formula (3), ρ w represents the density of the first aqueous medium.
In the present invention, formula (2) may be modified within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, a coefficient b may be added to the right side of formula (2) such that [6/(ρ p ×M v )] × Ψ p on the right side is multiplied by an integer. In this case, the TSA obtained is a value b times larger than when there is no coefficient b. However, when determining the optimal range of the composition ratio of the pigment and the pigment dispersant in combination with the hydrophilicity index, the change in this value does not affect the optimal range obtained. Such modified formula (2) is also included in the above formula (2).

<決定する(第1の)工程>
水性顔料分散体の製造方法における組成質量比率を決定する工程、及び水性顔料分散体の設計方法における組成質量比率を決定する第1の工程としては、親水化度の指標を横軸とし、粒子の総表面積の指標を縦軸としたときの、親水化度の指標、粒子の総表面積の指標、及び組成比率の関係を示すグラフにおいて粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの、第1の顔料に対する第1の顔料分散剤の組成質量比率(R/P)の±0.2以下の範囲を、水性顔料分散体における第2の顔料に対する第2の顔料分散剤の組成質量比率として決定する工程であれば、特に限定されない。
評価用分散体の顔料分散安定性は、前記グラフにおける極大値においてもっとも安定化する。そして、前記グラフにおいて粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの組成質量比率(R/P)の±0.2以内の範囲であれば、顔料分散安定性は他の範囲と比べ優れたものとなる。
ここで、最大値ではなく、極大値を採用した理由は次の通りである。顔料表面は界面化学的には広い分布を有しており、マクロに見て均一な顔料分散系であっても、ミクロに見るとその顔料表面において溶剤や樹脂とおそらく不均一な吸着が生じていると予想される。また、当該界面化学的な分布も、顔料種によっては複数のピークを有する場合もある。このため、前記グラフにおいて極大値ではなく最大値を採用してしまうと、最適な値を見落とす懸念があるからである。
<Determining (first) step>
The step of determining the composition mass ratios in the manufacturing method of an aqueous pigment dispersion, and the first step of determining the composition mass ratios in the design method of an aqueous pigment dispersion are not particularly limited as long as they are steps of determining, as the composition mass ratio of the second pigment dispersant to the second pigment in the aqueous pigment dispersion, a range of ±0.2 or less of the composition mass ratio (R/P) of the first pigment dispersant to the first pigment when the index of the total surface area of the particles takes a maximum value in a graph showing the relationship between the index of the hydrophilicity degree, the index of the total surface area of the particles, and the composition ratios, with the index of the hydrophilicity degree on the horizontal axis and the index of the total surface area of the particles on the vertical axis.
The pigment dispersion stability of the dispersion for evaluation is most stable at the maximum value in the graph. If the index of the total surface area of the particles is within ±0.2 of the composition mass ratio (R/P) at the maximum value in the graph, the pigment dispersion stability is superior to other ranges.
The reason why the local maximum value was adopted instead of the maximum value is as follows. The pigment surface has a wide distribution in terms of interface chemistry, and even if a pigment dispersion is uniform when viewed macroscopically, it is expected that the pigment surface is likely to have non-uniform adsorption of the solvent or resin when viewed microscopically. Furthermore, the interface chemistry distribution may also have multiple peaks depending on the pigment type. For this reason, if the maximum value instead of the local maximum value is adopted in the graph, there is a concern that the optimal value will be overlooked.

組成質量比率(R/P)の±0.2以内の範囲は、更に、極大値におけるTSAの±10%以内、かつ極大値におけるRspの±5%以内における組成質量比率(R/P)であることが好ましい。 The range of the composition mass ratio (R/P) within ±0.2 is further preferably within ±10% of the TSA at the maximum value and within ±5% of the R sp at the maximum value.

<混合する工程>
混合する工程としては、決定した組成質量比率に従って第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを混合する工程であれば、特に限定されない。
ここで、決定した組成質量比率に従って第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを混合する際、決定した組成質量比率と全く同じであってもよいし、顔料分散安定性を損なわない範囲で少し組成質量比率を変えてもよい。例えば、製造される水性顔料分散体における第2の顔料の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の顔料の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。例えば、製造される水性顔料分散体における第2の顔料分散剤の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の顔料分散剤の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。例えば、製造される水性顔料分散体における第2の水性媒体の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の水性媒体の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。
<Mixing step>
The mixing step is not particularly limited as long as it is a step of mixing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in accordance with the determined composition mass ratio.
Here, when the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium are mixed according to the determined composition mass ratio, the composition mass ratio may be exactly the same as the determined composition mass ratio, or the composition mass ratio may be slightly changed within a range that does not impair the pigment dispersion stability. For example, the concentration of the second pigment in the aqueous pigment dispersion to be produced may differ by ±2 mass% from the concentration of the second pigment in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio. For example, the concentration of the second pigment dispersant in the aqueous pigment dispersion to be produced may differ by ±2 mass% from the concentration of the second pigment dispersant in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio. For example, the concentration of the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion to be produced may differ by ±2 mass% from the concentration of the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio.

混合方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
(1)第2の顔料分散剤及び第2の水性媒体を含有する混合物に、第2の顔料を添加した後、撹拌分散装置を用いて第2の顔料を混合物中に分散させることにより水性顔料分散体を調製する方法。
(2)第2の顔料及び第2の顔料分散剤を2本ロールやミキサー等の混練機を用いて混練し、得られた混練物を、第2の水性媒体に添加し、撹拌分散装置を用いて水性顔料分散体を調製する方法。
(3)メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等のような水と相溶性を有する有機溶剤中に第2の顔料分散剤を溶解して得られた溶液に第2の顔料を添加した後、撹拌分散装置を用いて第2の顔料を有機溶液中に分散させ、次いで水性媒体を用いて転相乳化させた後、有機溶剤を留去し水性顔料分散体を調製する方法。
The mixing method may be, for example, the following method.
(1) A method for preparing an aqueous pigment dispersion by adding a second pigment to a mixture containing a second pigment dispersant and a second aqueous medium, and then dispersing the second pigment in the mixture using a stirring and dispersing device.
(2) A method in which a second pigment and a second pigment dispersant are kneaded using a kneading machine such as a two-roll mill or a mixer, the resulting kneaded mixture is added to a second aqueous medium, and an aqueous pigment dispersion is prepared using a stirring and dispersing device.
(3) A method in which a second pigment is added to a solution obtained by dissolving a second pigment dispersant in an organic solvent compatible with water, such as methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, etc., and then the second pigment is dispersed in the organic solution using a stirring and dispersing device. Next, phase inversion emulsification is performed using an aqueous medium, and then the organic solvent is distilled off to prepare an aqueous pigment dispersion.

混練機及び撹拌分散装置としては、例えば、前述の評価用分散体の製造方法において挙げた混練機及び撹拌分散装置が挙げられる。 Examples of the kneading machine and stirring/dispersing device include the kneading machine and stirring/dispersing device mentioned in the manufacturing method of the dispersion for evaluation described above.

<決定する第2の工程>
水性顔料分散体の設計方法における決定する第2の工程としては、決定した組成質量比率に従って水性顔料分散体における第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体との組成比率を決定する工程であれば、特に限定されない。
ここで、決定した組成質量比率に従って第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体との組成比率を決定する際、決定した組成質量比率と全く同じであってもよいし、顔料分散安定性を損なわない範囲で少し組成比率を変えてもよい。例えば、設計される水性顔料分散体における第2の顔料の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の顔料の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。例えば、設計される水性顔料分散体における第2の顔料分散剤の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の顔料分散剤の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。例えば、設計される水性顔料分散体における第2の水性媒体の濃度は、決定した組成質量比率における水性顔料分散体の第2の水性媒体の濃度と、±2質量%変わっていてもよい。
<Second step of determining>
The second determining step in the method for designing an aqueous pigment dispersion is not particularly limited, so long as it is a step of determining the compositional ratio of the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion in accordance with the determined compositional mass ratio.
Here, when determining the composition ratio of the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium according to the determined composition mass ratio, the composition ratio may be exactly the same as the determined composition mass ratio, or may be slightly changed within a range that does not impair the pigment dispersion stability. For example, the concentration of the second pigment in the designed aqueous pigment dispersion may be different from the concentration of the second pigment in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio by ±2% by mass. For example, the concentration of the second pigment dispersant in the designed aqueous pigment dispersion may be different from the concentration of the second pigment dispersant in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio by ±2% by mass. For example, the concentration of the second aqueous medium in the designed aqueous pigment dispersion may be different from the concentration of the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion at the determined composition mass ratio by ±2% by mass.

第2の顔料のハンセン溶解度パラメータは、第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下である。
第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータは、第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±10(J/cm1/2以下である。
第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータは、第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下である。
ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameter, HSP)は、物質の溶解性の予測に用いられる値である。HSPは「分子間の相互作用が似ている2つの物質は、互いに溶解しやすい」との考えに基づいている。HSP〔単位:(J/cm1/2〕は以下の3つのパラメータで構成されている。
・δd:分子間の分散力によるエネルギー
・δp:分子間の双極子相互作用によるエネルギー
・δh:分子間の水素結合によるエネルギー
これら3つのパラメータは、3次元空間(ハンセン空間)における座標とみなすことができる。そして2つの物質のHSPをハンセン空間内に置いたとき、2点間距離が近ければ近いほど互いに溶解しやすいことを示している。すなわち、2つの物質のハンセン溶解度パラメータの差は、それら2つの物質の親水性及び疎水性の状態が似ていることを示している。
The Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment.
The Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ±10 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant.
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium.
Hansen solubility parameters (HSP) are values used to predict the solubility of a substance. HSP is based on the idea that two substances with similar intermolecular interactions tend to dissolve in each other. HSP (unit: (J/cm 3 ) 1/2 ) is composed of the following three parameters:
・δd: Energy due to dispersion forces between molecules ・δp: Energy due to dipole interactions between molecules ・δh: Energy due to hydrogen bonds between molecules These three parameters can be considered as coordinates in a three-dimensional space (Hansen space). When the HSPs of two substances are placed in Hansen space, the closer the distance between the two points, the easier it is to dissolve in each other. In other words, the difference in the Hansen solubility parameters of two substances indicates that the hydrophilic and hydrophobic states of the two substances are similar.

第2の顔料のハンセン溶解度パラメータが、第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であれば、2つの顔料は、顔料分散安定性の観点において、親水性及び疎水性の状態が似ているということができる。
第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータが、第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±10(J/cm1/2以下であれば、2つの顔料分散剤は、顔料分散安定性の観点において、親水性及び疎水性の状態が似ているということができる。
第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータが、第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であれば、2つの水性媒体は、顔料分散安定性の観点において、親水性及び疎水性の状態が似ているということができる。
そのため、これらの範囲内であれば、評価用分散体で得られた顔料分散安定性に優れる顔料と顔料分散剤との組成比率を、水性顔料分散体における顔料と顔料分散剤との組成比率に適用しても、顔料分散安定性に優れる水性顔料分散体が得られる。
なお、第1の顔料と第2の顔料とは同じであってもよい。第1の顔料分散剤と第2の顔料分散剤とは同じであってもよい。第1の水性媒体と第2の水性媒体とは同じであってもよい。
If the Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment, the two pigments can be said to have similar hydrophilic and hydrophobic states from the viewpoint of pigment dispersion stability.
If the Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ±10 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant, the two pigment dispersants can be said to have similar hydrophilic and hydrophobic states from the viewpoint of pigment dispersion stability.
If the Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium, the two aqueous media can be said to have similar hydrophilic and hydrophobic states from the viewpoint of pigment dispersion stability.
Therefore, within these ranges, even if the composition ratio of the pigment to the pigment dispersant with excellent pigment dispersion stability obtained in the evaluation dispersion is applied to the composition ratio of the pigment to the pigment dispersant in the aqueous pigment dispersion, an aqueous pigment dispersion with excellent pigment dispersion stability can be obtained.
The first pigment and the second pigment may be the same. The first pigment dispersant and the second pigment dispersant may be the same. The first aqueous medium and the second aqueous medium may be the same.

第2の顔料のハンセン溶解度パラメータは、第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±2.5(J/cm1/2以下であることが好ましく、±2(J/cm1/2以下であることがより好ましく、±1.5(J/cm1/2以下であることがさらに好ましい。
第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータは、第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±8(J/cm1/2以下であることが好ましく、±5(J/cm1/2以下であることがより好ましく、±3(J/cm1/2以下であることがさらに好ましい。
第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータは、第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±2.5(J/cm1/2以下であることが好ましく、±2(J/cm1/2以下であることがより好ましく、±1.5(J/cm1/2以下であることがさらに好ましい。
The Hansen solubility parameter of the second pigment is preferably within ±2.5 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment, more preferably within ±2 (J/cm 3 ) 1/2 , and even more preferably within ±1.5 (J/cm 3 ) 1/2 .
The Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is preferably within ±8 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant, more preferably within ±5 (J/cm 3 ) 1/2 , and even more preferably within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 .
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is preferably within ±2.5 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium, more preferably within ±2 (J/cm 3 ) 1/2 , and even more preferably within ±1.5 (J/cm 3 ) 1/2 .

顔料のハンセン溶解度パラメータは、例えば、以下の方法により求めることができる。
透明スクリュー管瓶(ねじ口瓶、容量:20cm)に、被測定対象たる顔料10mg(0.01g)と有機溶剤9.99gとを仕込み(顔料濃度:0.1質量%)、高速振とう機(キュートミキサー)で30分間振盪混合した後、多検体・分散性評価粒子径分布測定装置であるLUMiSizerで4000rpm×30分間遠心処理(25℃)する。その後、透過光量が20%未満である場合に、顔料分散性良好として、その有機溶剤を「良溶媒」と判定し、透過光量が20%以上である場合にその有機溶剤を「貧溶媒」と判定する。
有機溶剤と、それに対応する判定結果「良溶媒」あるいは「貧溶媒」を、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力して、被測定対象たる顔料のハンセン溶解度パラメータを算出する。
なお、使用する有機溶剤のハンセン溶解度パラメータは、上記コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値をそのまま使用することができる。
The Hansen solubility parameter of a pigment can be determined, for example, by the following method.
10 mg (0.01 g) of the pigment to be measured and 9.99 g of organic solvent (pigment concentration: 0.1% by mass) were placed in a transparent screw cap bottle (screw cap bottle, volume: 20 cm3 ), and the mixture was shaken and mixed for 30 minutes using a high-speed shaker (Cute Mixer), and then centrifuged for 30 minutes at 4000 rpm (25°C) using a LUMiSizer, a multi-sample particle size distribution measurement device for evaluating dispersibility. If the amount of transmitted light is less than 20%, the pigment dispersibility is deemed good and the organic solvent is judged to be a "good solvent", and if the amount of transmitted light is 20% or more, the organic solvent is judged to be a "poor solvent".
The organic solvent and the corresponding judgment result of "good solvent" or "poor solvent" are input into computer software Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07 (HSPiP) to calculate the Hansen solubility parameter of the pigment to be measured.
As the Hansen solubility parameters of the organic solvents used, the values recorded in the above-mentioned computer software Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07 (HSPiP) can be used as they are.

顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータは、例えば、以下の方法により求めることができる。
透明スクリュー管瓶(ねじ口瓶、容量:20cm)に、被測定対象たる顔料分散剤50mg(0.05g)と有機溶剤9.95gとを仕込み(顔料分散剤濃度:0.5質量%)、高速振とう機(キュートミキサー)で30分間振盪混合した後、25℃の環境下で24時間静置する。
24時間静置後の目視観察により、顔料分散剤の全量溶解が確認できた場合にはその有機溶剤を「良溶媒」と判定し、溶解残があるなど全量溶解が確認できなかった場合にはその有機溶剤を「貧溶媒」と判定する。
有機溶剤と、それに対応する判定結果「良溶媒」あるいは「貧溶媒」を、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力して、被測定対象たる顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータを算出する。
なお、使用する有機溶剤のハンセン溶解度パラメータは、上記コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値をそのまま使用することができる。
The Hansen solubility parameter of a pigment dispersant can be determined, for example, by the following method.
50 mg (0.05 g) of the pigment dispersant to be measured and 9.95 g of organic solvent (pigment dispersant concentration: 0.5 mass%) were placed in a transparent screw cap bottle (screw cap bottle, capacity: 20 cm3 ), and the mixture was shaken and mixed for 30 minutes using a high-speed shaker (cute mixer), and then allowed to stand for 24 hours in an environment at 25°C.
If it is confirmed by visual observation after leaving the organic solvent to stand for 24 hours that the entire amount of the pigment dispersant has been dissolved, the organic solvent is judged to be a "good solvent." If it is not confirmed that the entire amount of the pigment dispersant has been dissolved, for example, because some of the pigment dispersant remains dissolved, the organic solvent is judged to be a "poor solvent."
The organic solvent and the corresponding judgment result "good solvent" or "poor solvent" are input into computer software Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07 (HSPiP) to calculate the Hansen solubility parameter of the pigment dispersant to be measured.
As the Hansen solubility parameters of the organic solvents used, the values recorded in the above-mentioned computer software Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07 (HSPiP) can be used as they are.

水性媒体のハンセン溶解度パラメータは、上記Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値をそのまま使用することができる。また、水性媒体のハンセン溶解度パラメータは、公知の値を用いてもよい。水性媒体の一例のハンセン溶解度パラメータは、以下のように知られている。 For the Hansen solubility parameters of the aqueous medium, the values recorded in the above Hansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07 (HSPiP) can be used as is. Also, for the Hansen solubility parameters of the aqueous medium, known values may be used. The Hansen solubility parameters of an example of an aqueous medium are known as follows:

Figure 0007552065000007
Figure 0007552065000007

<顔料>
第1の顔料及び第2の顔料(以下、単に「顔料」と称することがある。)としては、特に限定はなく、例えば、従来のスクリーン捺染や水性インクジェット記録用インクにおいて通常使用される有機顔料または無機顔料を使用することができる。
<Pigments>
The first pigment and the second pigment (hereinafter, sometimes simply referred to as "pigments") are not particularly limited, and for example, an organic pigment or an inorganic pigment that is usually used in conventional screen printing or aqueous inkjet recording inks can be used.

また、顔料としては、未酸性処理顔料、酸性処理顔料のいずれも使用することができ、ドライパウダー及びウェットケーキ状のどちらであっても使用することができる。 In addition, the pigment may be either a non-acid-treated pigment or an acid-treated pigment, and may be in either a dry powder or wet cake form.

無機顔料としては、例えば、酸化鉄や、コンタクト法、ファーネス法またはサーマル法等の方法で製造されたカーボンブラック等を使用することができる。 Examples of inorganic pigments that can be used include iron oxide and carbon black produced by the contact method, furnace method, or thermal method.

有機顔料としては、例えば、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、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、キノフラロン顔料など)、レーキ顔料(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等を使用することができる。 Examples of organic pigments that can be used include azo pigments (including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelate azo pigments, etc.), polycyclic pigments (such as phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinophthalone pigments, etc.), lake pigments (such as basic dye-type chelates, acid dye-type chelates, etc.), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, etc.

顔料の具体例としては、黒インクに使用される顔料の具体例としては、三菱化学社製のNo.2300、No.2200B、No.900、No.980、No.960、No.33、No.40、No,45、No.45L、No.52、HCF88、MCF88、MA7、MA8、MA100、等が、コロンビア社製のRaven5750、Raven5250、Raven5000、Raven3500、Raven1255、Raven700等が、キャボット社製のRegal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Mogul 700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400等が、デグサ社製のColor Black FW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、Printex 35、同U、同V、同1400U、Special Black 6、同5、同4、同4A、NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180等のカーボンブラックを使用することができる。 Specific examples of pigments used in black inks include Mitsubishi Chemical Corporation's No. 2300, No. 2200B, No. 900, No. 980, No. 960, No. 33, No. 40, No. 45, No. 45L, and No. 52, HCF88, MCF88, MA7, MA8, MA100, etc. manufactured by Columbia Corporation; Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000, Raven 3500, Raven 1255, Raven 700, etc. manufactured by Cabot Corporation; Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mogul L, Mogul 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300, Monarch 1400, etc. manufactured by Degussa Corporation; Color Black Carbon blacks such as FW1, FW2, FW2V, FW18, FW200, S150, S160, S170, Printex 35, U, V, 1400U, Special Black 6, 5, 4, 4A, NIPEX150, NIPEX160, NIPEX170, and NIPEX180 can be used.

イエローインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントイエロー1、2、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、120、128、129、138、150、151、154、155、174、180、185等が挙げられる。 Specific examples of pigments used in yellow ink include C.I. Pigment Yellow 1, 2, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 109, 110, 114, 120, 128, 129, 138, 150, 151, 154, 155, 174, 180, and 185.

マゼンタインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、146、168、176、184、185、202、209及びこれらの顔料から選ばれる少なくとも2種以上の顔料の混合物もしくは固溶体が挙げられる。 Specific examples of pigments used in magenta ink include C.I. Pigment Violet 19, C.I. Pigment Red 5, 7, 12, 48 (Ca), 48 (Mn), 57 (Ca), 57:1, 112, 122, 123, 146, 168, 176, 184, 185, 202, 209, and mixtures or solid solutions of at least two or more pigments selected from these pigments.

シアンインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15、15:3、15:4、15:6、16、22、60、63、66等が挙げられる。 Specific examples of pigments used in cyan ink include C.I. Pigment Blue 1, 2, 3, 15, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 63, 66, etc.

レッドインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントレッド17、49:2、112、149、150、177、178、179、188、254、255及び264からなる群から選ばれる1種又は2種以上が好適に用いられる。 Specific examples of pigments used in red ink include one or more selected from the group consisting of C.I. Pigment Red 17, 49:2, 112, 149, 150, 177, 178, 179, 188, 254, 255, and 264.

オレンジインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63、64、71、73、81等が挙げられる。 Specific examples of pigments used in orange ink include C.I. Pigment Orange 1, 2, 5, 7, 13, 14, 15, 16, 24, 34, 36, 38, 40, 43, 63, 64, 71, 73, and 81.

グリーンインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントグリーン7、10、36、58、59等が挙げられる。 Specific examples of pigments used in green ink include C.I. Pigment Green 7, 10, 36, 58, and 59.

バイオレットインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントバイオレット19、23、32、33、36、38、43、50等が挙げられる。 Specific examples of pigments used in violet inks include C.I. Pigment Violet 19, 23, 32, 33, 36, 38, 43, and 50.

また、白インクに使用可能な顔料の具体例としては、アルカリ土類金属の硫酸塩、炭酸塩、微粉ケイ酸、合成珪酸塩、等のシリカ類、ケイ酸カルシウム、アルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、酸化亜鉛、タルク、クレイ等が挙げられる。これらは、表面処理されていてもよい。 Specific examples of pigments that can be used in white ink include alkaline earth metal sulfates, carbonates, finely powdered silicic acid, synthetic silicates, and other silicates, calcium silicate, alumina, alumina hydrate, titanium oxide, zinc oxide, talc, clay, and the like. These may be surface-treated.

顔料としては、前記したものを単独または2種類以上を組み合わせ使用することができる。 The pigments mentioned above can be used alone or in combination of two or more types.

<顔料分散剤>
第1の顔料分散剤及び第2の顔料分散剤(以下、単に「顔料分散剤」と称することがある)としては、例えば、ポリビニルアルコール類;ポリビニルピロリドン類;アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのアクリル樹脂;スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸-アクリル酸エステル共重合体などのスチレン-アクリル樹脂;スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン-アクリル酸共重合体の水性樹脂、及び、水性樹脂の塩を使用することができる。顔料分散剤としては、味の素ファインテクノ(株)製品)のアジスパーPBシリーズ、ビックケミー・ジャパン(株)のDisperbykシリーズ、BASF社製のEFKAシリーズやJONCRYLシリーズ、日本ルーブリゾール株式会社製のSOLSPERSEシリーズ、エボニック社製のTEGOシリーズ等を使用することができる。
<Pigment dispersant>
Examples of the first pigment dispersant and the second pigment dispersant (hereinafter, sometimes simply referred to as "pigment dispersant") include polyvinyl alcohols; polyvinylpyrrolidones; acrylic resins such as acrylic acid-acrylic acid ester copolymers; styrene-acrylic resins such as styrene-acrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid-acrylic acid ester copolymers, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymers, and styrene-α-methylstyrene-acrylic acid-acrylic acid ester copolymers; aqueous resins such as styrene-maleic acid copolymers, styrene-maleic anhydride copolymers, and vinylnaphthalene-acrylic acid copolymers, and salts of aqueous resins. Examples of the pigment dispersant that can be used include the Ajisper PB series from Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., the Disperbyk series from BYK Japan Co., Ltd., the EFKA series and JONCRYL series from BASF, the SOLSPERSE series from Lubrizol Japan Co., Ltd., and the TEGO series from Evonik.

顔料分散剤としては、粗大粒子を著しく低減でき、その結果、インクをインクジェット方式で吐出する場合に求められる良好な吐出安定性を付与するうえで、後述するポリマー(G)を使用することが好ましい。 As a pigment dispersant, it is preferable to use the polymer (G) described below, which can significantly reduce coarse particles and, as a result, impart the good ejection stability required when ejecting the ink by an inkjet method.

ポリマー(G)としては、アニオン性基を有するものを使用することができ、なかでも、水への溶解度が0.1g/100mL以下であり、かつ、アニオン性基の塩基性化合物による中和率を100%にしたときに水中で微粒子を形成可能な、数平均分子量が500~30000の範囲内のポリマーを使用することが好ましい。 As the polymer (G), a polymer having an anionic group can be used. In particular, it is preferable to use a polymer having a number average molecular weight in the range of 500 to 30,000, which has a solubility in water of 0.1 g/100 mL or less and is capable of forming fine particles in water when the neutralization rate of the anionic group with a basic compound is 100%.

前記アニオン性基としては、例えばカルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基等を使用することができ、なかでも、前記カルボキシル基やスルホン酸基の一部または全部が塩基性化合物等によって中和されたカルボキシレート基やスルホネート基を使用することが、良好な水分散安定性を付与するうえで好ましい。 As the anionic group, for example, a carboxyl group, a carboxylate group, a sulfonic acid group, a sulfonate group, etc. can be used. Among them, it is preferable to use a carboxylate group or a sulfonate group in which a part or all of the carboxyl group or the sulfonic acid group is neutralized with a basic compound or the like in order to impart good water dispersion stability.

このようなアニオン性基を有するポリマーは、公知の方法で製造して用いても良いし、市販品を用いても良い。市販品の具体例としては、アクリディックWML-542(DIC株式会社製)、ユニディックEMG-1015(DIC株式会社製)等が挙げられる。 Such polymers having anionic groups may be produced by known methods, or commercially available products may be used. Specific examples of commercially available products include Acrydic WML-542 (manufactured by DIC Corporation) and Unidic EMG-1015 (manufactured by DIC Corporation).

ポリマー(G)の水への溶解度は、次のように定義した。すなわち、目開き250μmおよび90μmの篩を用い250μm~90μmの範囲に粒子径を整えたポリマー(E)0.5gを、400メッシュ金網を加工した袋に封入し、水50mLに浸漬、25℃の温度下で24時間緩やかに撹拌放置した。24時間浸漬後、ポリマー(E)を封入した400メッシュ金網を110℃に設定した乾燥機で2時間乾燥させた。ポリマー(E)を封入した400メッシュ金網の水浸漬前後の重量の変化を測定し、次式により溶解度を算出した。 The solubility of polymer (G) in water was defined as follows. That is, 0.5 g of polymer (E), whose particle size was adjusted to the range of 250 μm to 90 μm using sieves with 250 μm and 90 μm openings, was sealed in a bag made of processed 400 mesh wire mesh, immersed in 50 mL of water, and left to stand for 24 hours at 25°C with gentle stirring. After immersion for 24 hours, the 400 mesh wire mesh containing polymer (E) was dried for 2 hours in a dryer set at 110°C. The change in weight of the 400 mesh wire mesh containing polymer (E) before and after immersion in water was measured, and the solubility was calculated using the following formula.

Figure 0007552065000008
Figure 0007552065000008

また、本発明において、アニオン性基の塩基性化合物による中和率を100%にしたときに水中で微粒子を形成するか否かは、次のように判断した。
(1)ポリマー(G)の酸価を予め、JIS試験方法K 0070-1992に基づく酸価測定方法により測定する。具体的には、テトラヒドロフランにポリマー(G)0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定し酸価を求める。
(2)水50mLに対して、ポリマー(G)を1g添加後、得られた酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和とする。
(3)100%中和させた液を、25℃の温度下で、2時間超音波洗浄器(株式会社エスエヌディ超音波洗浄器US-102、38kHz自励発振)中で超音波を照射させた後24時間室温放置する。
In the present invention, whether or not fine particles are formed in water when the neutralization rate of the anionic group with the basic compound is 100% is judged as follows.
(1) The acid value of the polymer (G) is measured in advance by an acid value measurement method based on JIS test method K 0070-1992. Specifically, 0.5 g of the polymer (G) is dissolved in tetrahydrofuran, and the acid value is determined by titration with a 0.1 M alcoholic solution of potassium hydroxide using phenolphthalein as an indicator.
(2) 1 g of polymer (G) is added to 50 mL of water, and then a 0.1 mol/L aqueous potassium hydroxide solution sufficient to neutralize the resulting acid value by 100% is added to the mixture to achieve 100% neutralization.
(3) The 100% neutralized liquid is irradiated with ultrasonic waves in an ultrasonic cleaner (SND Corporation ultrasonic cleaner US-102, 38 kHz self-oscillation) at a temperature of 25° C. for 2 hours, and then left at room temperature for 24 hours.

24時間放置後、液面から2センチメートルの深部にある液をサンプリングしたサンプル液を、動的光散乱式粒子径分布測定装置(日機装株式会社製、動的光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック粒度分布計UPA-ST150」)を用い、微粒子形成による光散乱情報が得られるか判定することにより、微粒子が存在するか確認する。 After leaving it for 24 hours, a sample of the liquid 2 cm deep from the liquid surface is taken and a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (Nikkiso Co., Ltd., dynamic light scattering particle size analyzer "Microtrac Particle Size Distribution Analyzer UPA-ST150") is used to determine whether light scattering information due to the formation of fine particles is obtained, thereby confirming the presence of fine particles.

ポリマー(G)が形成する微粒子の水中で安定をより一層向上させるために、微粒子の粒子径は、5nm~1000nmの範囲であることが好ましく、7nm~700nmの範囲であることがより好ましく、10nm~500nmの範囲であることが最も好ましい。また、微粒子の粒度分布は、狭いほうがより分散安定性に優れる傾向にあるが、粒度分布が広い場合であっても、従来よりも優れた分散安定性を備えたインクを得ることができる。なお、粒子径及び粒度分布は、微粒子の測定方法と同様に、動的光散乱式粒子径分布測定装置(日機装株式会社製動的光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック粒度分布計UPA-ST150」)を用い測定した。 To further improve the stability of the fine particles formed by polymer (G) in water, the particle diameter of the fine particles is preferably in the range of 5 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 7 nm to 700 nm, and most preferably in the range of 10 nm to 500 nm. Furthermore, the narrower the particle size distribution of the fine particles, the better the dispersion stability tends to be, but even if the particle size distribution is broad, it is possible to obtain an ink with better dispersion stability than before. Note that the particle diameter and particle size distribution were measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (Microtrac Particle Size Distribution Meter UPA-ST150, dynamic light scattering particle size measuring device manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), in the same manner as in the measurement method for the fine particles.

ポリマー(G)の数平均分子量は500~30000の範囲のものを使用することが好ましく、1000~6000であることがより好ましく、1300~5000であることが更により好ましく、1500~4500であることが水性媒体(C)中における顔料の凝集等を効果的に抑制でき、顔料の良好な分散安定性を備えたインクを得るうえで特に好ましい。 The number average molecular weight of the polymer (G) is preferably in the range of 500 to 30,000, more preferably 1,000 to 6,000, even more preferably 1,300 to 5,000, and particularly preferably 1,500 to 4,500, which can effectively suppress pigment aggregation in the aqueous medium (C) and is particularly preferred for obtaining an ink with good pigment dispersion stability.

なお、数平均分子量は、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィー)によって測定されるポリスチレン換算の値とし、具体的には以下の条件で測定した値とする。 The number average molecular weight is a polystyrene-equivalent value measured by GPC (gel permeation chromatography), specifically, under the following conditions:

(数平均分子量(Mn)の測定方法)
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC-8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
(Method of measuring number average molecular weight (Mn))
Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Measurement device: High-speed GPC device ("HLC-8220GPC" manufactured by Tosoh Corporation)
Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were used, connected in series.

「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A-5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F-550」
"TSKgel G5000" (7.8mm I.D. x 30cm) x 1 "TSKgel G4000" (7.8mm I.D. x 30cm) x 1 "TSKgel G3000" (7.8mm I.D. x 30cm) x 1 "TSKgel G2000" (7.8mm I.D. x 30cm) x 1 Detector: RI (differential refractometer)
Column temperature: 40°C
Eluent: tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL/min Injection amount: 100 μL (sample concentration 0.4% by mass in tetrahydrofuran solution)
Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
(Standard polystyrene)
"TSKgel Standard Polystyrene A-500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene A-1000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene A-2500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene A-5000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-1" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-2" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-4" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-10" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-20" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-40" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-80" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-128" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-288" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel Standard Polystyrene F-550" manufactured by Tosoh Corporation

ポリマー(G)としては、それを含むインクの表面張力が30dyn/cm以上であることが好ましく、40dyn/cm以上であることがより好ましく、水の表面張力に近い65dyn/cm~75dyn/cmであるものを使用することが特に好ましい。なお、表面張力は、ポリマー(G)1gを水に添加後、得られた酸価を100%中和するだけの0.1mol/L水酸化カリウム水溶液を加え、100%中和したポリマー溶液について測定した値である。 The surface tension of the ink containing polymer (G) is preferably 30 dyn/cm or more, more preferably 40 dyn/cm or more, and particularly preferably 65 dyn/cm to 75 dyn/cm, which is close to the surface tension of water. The surface tension is measured by adding 1 g of polymer (G) to water, then adding a 0.1 mol/L aqueous potassium hydroxide solution sufficient to neutralize the resulting acid value by 100%, and then 100% neutralizing the polymer solution.

ポリマー(G)の中和率は、以下の式により決定した。 The neutralization rate of polymer (G) was determined by the following formula:

Figure 0007552065000009
Figure 0007552065000009

また、ポリマー(G)の酸価は、JIS試験方法K 0070-1992に基づいて測定した。具体的には、テトラヒドロフランに試料0.5gを溶解させ、フェノールフタレインを指示薬として、0.1M水酸化カリウムアルコール溶液で滴定することにより求めた。
なお、本明細書における他のポリマーの酸価の測定方法も、JIS試験方法K 0070-1992に準拠している。
The acid value of the polymer (G) was measured based on JIS test method K 0070-1992. Specifically, 0.5 g of a sample was dissolved in tetrahydrofuran, and titrated with a 0.1 M alcoholic solution of potassium hydroxide using phenolphthalein as an indicator.
The method for measuring the acid value of other polymers in this specification also complies with JIS test method K 0070-1992.

ポリマー(G)の酸価は20mgKOH/g~400mgKOH/gの範囲のものを使用することが好ましく、30mgKOH/g~300mgKOH/gであることがより好ましく、40mgKOH/g~190mgKOH/gであることが水性媒体(C)中における顔料の凝集等を効果的に抑制でき、顔料の良好な分散安定性を備えたインクを得るうえで更により好ましい。 The acid value of the polymer (G) is preferably in the range of 20 mgKOH/g to 400 mgKOH/g, more preferably 30 mgKOH/g to 300 mgKOH/g, and even more preferably 40 mgKOH/g to 190 mgKOH/g, which can effectively suppress pigment aggregation in the aqueous medium (C) and is even more preferable for obtaining an ink with good pigment dispersion stability.

ポリマー(G)としては、水に対し、未中和の状態では不溶もしくは難溶性であり、且つ100%中和された状態では微粒子を形成するポリマーを使用することができ、親水性基であるアニオン性基のほかに疎水性基を1分子中に有するポリマーであるならば、特に限定はされない。 As the polymer (G), a polymer that is insoluble or poorly soluble in water when not neutralized and forms fine particles when 100% neutralized can be used, and there is no particular limitation so long as it is a polymer that has hydrophobic groups in one molecule in addition to anionic groups, which are hydrophilic groups.

このようなポリマーとして、疎水性基を有するポリマーブロックとアニオン性基を有するポリマーブロックとを有するブロックポリマーが挙げられる。ポリマー(G)において、アニオン性基の数と水への溶解度は、必ずしも酸価や、ポリマー設計時のアニオン性基の数で特定されるものではなく、例えば同一の酸価を有するポリマーであっても、分子量の低いものは水への溶解度が高くなる傾向にあり、分子量の高いものは水への溶解度は下がる傾向にある。 Such polymers include block polymers having a polymer block with a hydrophobic group and a polymer block with an anionic group. In polymer (G), the number of anionic groups and the solubility in water are not necessarily determined by the acid value or the number of anionic groups at the time of polymer design. For example, even if the polymer has the same acid value, those with lower molecular weights tend to have higher solubility in water, and those with higher molecular weights tend to have lower solubility in water.

ポリマー(G)は、ホモポリマーでも良いが、共重合体であることが好ましく、ランダムポリマーであってもブロックポリマーであっても、交互ポリマーであっても良いが、なかでもブロックポリマーであることが好ましい。また、ポリマーは分岐ポリマーであっても良いが、直鎖ポリマーであることが好ましい。 The polymer (G) may be a homopolymer, but is preferably a copolymer, and may be a random polymer, a block polymer, or an alternating polymer, but is preferably a block polymer. The polymer may also be a branched polymer, but is preferably a linear polymer.

また、ポリマー(G)は設計の自由度からビニルポリマーであることが好ましく、本発明において所望される分子量や、溶解度特性を有するビニルポリマーを製造する方法としては、リビングラジカル重合、リビングカチオン重合、リビングアニオン重合といった、「リビング重合」を用いることにより製造することが好ましい。 In addition, polymer (G) is preferably a vinyl polymer from the viewpoint of design freedom, and in the present invention, a vinyl polymer having the desired molecular weight and solubility characteristics is preferably produced by using "living polymerization" such as living radical polymerization, living cationic polymerization, or living anionic polymerization.

なかでも、ポリマー(G)は(メタ)アクリレートモノマーを原料の1つとして用い製造されるビニルポリマーであることが好ましく、そのようなビニルポリマーの製造方法としては、リビングラジカル重合、リビングアニオン重合が好ましく、さらにブロックポリマーの分子量や各セグメントをより精密に設計できる観点からリビングアニオン重合が好ましい。 Among these, polymer (G) is preferably a vinyl polymer produced using a (meth)acrylate monomer as one of the raw materials, and the method for producing such a vinyl polymer is preferably living radical polymerization or living anionic polymerization, and further preferably living anionic polymerization from the viewpoint of being able to more precisely design the molecular weight of the block polymer and each segment.

<水性媒体>
第1の水性媒体及び第2の水性媒体(以下、単に「水性媒体」又は「水性媒体(C)」と称することがある。)としては、水を単独、または、水と後述する有機溶剤(F)との混合溶媒を使用することができる。
<Aqueous medium>
As the first aqueous medium and the second aqueous medium (hereinafter sometimes simply referred to as the “aqueous medium” or the “aqueous medium (C)”), water alone or a mixed solvent of water and an organic solvent (F) described later can be used.

水としては、具体的にはイオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水を使用することができる。 Specific examples of water that can be used include pure water or ultrapure water such as ion-exchanged water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, and distilled water.

有機溶剤(F)としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、等のケトン類;メタノール、エタノール、2-プロパノール、2-メチル-1-プロパノール、1-ブタノール、2-メトキシエタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールおよびこれらと同族のジオール等のジオール類;ラウリン酸プロピレングリコール等のグリコールエステル;ジエチレングリコールモノエチル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコールエーテル、および、トリエチレングリコールエーテルを含むセロソルブ等のグリコールエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノールや2-ブタノール等のブチルアルコール、ペンチルアルコール、およびこれらと同族のアルコールなどのアルコール類;スルホラン;γ-ブチロラクトン等のラクトン類;N-(2-ヒドロキシエチル)ピロリドン等のラクタム類などを、単独または2種以上組み合わせ使用することができる。 Examples of the organic solvent (F) include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, and methyl isobutyl ketone; alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, 2-methyl-1-propanol, 1-butanol, and 2-methoxyethanol; ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and 1,2-dimethoxyethane; glycols such as dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol; diols such as butanediol, pentanediol, hexanediol, and diols of the same group; and prolaurate. Glycol esters such as pyrene glycol; glycol ethers such as diethylene glycol monoethyl, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol ether, dipropylene glycol ether, and cellosolve including triethylene glycol ether; alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, and other butyl alcohols, pentyl alcohol, and alcohols of the same family; sulfolane; lactones such as γ-butyrolactone; lactams such as N-(2-hydroxyethyl)pyrrolidone; and the like can be used alone or in combination of two or more kinds.

また、有機溶剤(F)としては、前記したものの他に、沸点が100℃以上200℃以下であり、かつ、20℃での蒸気圧が0.5hPa以上である水溶性有機溶剤(f1)を使用することが、吐出液滴が記録媒体の表面に着弾した後、記録媒体上で素早く乾燥する速乾効果を得るうえで好ましい。 In addition to the above, the organic solvent (F) is preferably a water-soluble organic solvent (f1) having a boiling point of 100°C or more and 200°C or less and a vapor pressure of 0.5 hPa or more at 20°C, in order to obtain a quick-drying effect in which the ejected droplets dry quickly on the recording medium after landing on the surface of the recording medium.

水溶性有機溶剤(f1)としては、例えば3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール-t-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、4-メトキシ-4-メチル-2-ペンタノン、エチルラクテート等が挙げられ、これらのものを2種以上組み合わせ使用することができる。 Examples of the water-soluble organic solvent (f1) include 3-methoxy-1-butanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol-t-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, 4-methoxy-4-methyl-2-pentanone, and ethyl lactate, and two or more of these can be used in combination.

なかでも、水溶性有機溶剤(f1)としては、インクの良好な分散安定性の維持や、例えばインクジェット装置が備えるインク吐出ノズルの、インクに含まれる溶剤の影響による劣化を抑制するうえで、HSP(ハンセン溶解度パラメータ)の水素結合項δHが6~20の範囲であるような水溶性有機溶剤を使用することが好ましい。 Among these, it is preferable to use a water-soluble organic solvent (f1) having a hydrogen bond term δH of HSP (Hansen solubility parameter) in the range of 6 to 20 in order to maintain good dispersion stability of the ink and to suppress deterioration of, for example, the ink ejection nozzle of an inkjet device due to the influence of the solvent contained in the ink.

前記範囲のHSPの水素結合項を有する水溶性有機溶剤としては、具体的には、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコール-t-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルが好ましく、より好ましくは3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノールである。 Specific examples of water-soluble organic solvents having hydrogen bond terms of HSP within the above range include 3-methoxy-1-butanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, ethylene glycol-t-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monopropyl ether, and more preferably 3-methoxy-1-butanol and 3-methyl-3-methoxy-1-butanol.

水性媒体(C)と組み合わせ使用可能な有機溶剤としては、前記した水溶性有機溶剤(f1)のほかに、または、水溶性有機溶剤(f1)とともに、プロピレングリコール(f2)と、グリセリン、グリセリン誘導体、ジグリセリン及びジグリセリン誘導体からなる群より選ばれる1種以上の有機溶剤(f3)とを組み合わせ使用することが、記録媒体上でのインク速乾効果と、インク吐出口におけるインクの乾燥や凝固を防止する効果を両立するうえで好ましい。 As an organic solvent that can be used in combination with the aqueous medium (C), in addition to the water-soluble organic solvent (f1) described above, or together with the water-soluble organic solvent (f1), it is preferable to use propylene glycol (f2) in combination with one or more organic solvents (f3) selected from the group consisting of glycerin, glycerin derivatives, diglycerin, and diglycerin derivatives, in order to achieve both the effect of quick-drying the ink on the recording medium and the effect of preventing the ink from drying or solidifying at the ink ejection port.

有機溶剤(f3)としては、例えばグリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、ジグリセリン脂肪酸エステル、下記一般式(1)で表されるポリオキシプロピレン(n)ポリグリセリルエーテル、下記一般式(2)で表されるポリオキシエチレン(n)ポリグリセリルエーテル等を、単独または2種以上組み合わせ使用することができる。 As the organic solvent (f3), for example, glycerin, diglycerin, polyglycerin, diglycerin fatty acid ester, polyoxypropylene (n) polyglyceryl ether represented by the following general formula (1), polyoxyethylene (n) polyglyceryl ether represented by the following general formula (2), etc. can be used alone or in combination of two or more kinds.

なかでも、有機溶剤(f3)としては、グリセリン及びn=8~15のポリオキシプロピレン(n)ポリグリセリルエーテルを使用することが、印刷物のセット性に優れ、インク吐出口におけるインクの乾燥や凝固を防止する効果を奏するうえで特に好ましい。 Among these, it is particularly preferable to use glycerin and polyoxypropylene (n) polyglyceryl ether (n=8-15) as the organic solvent (f3), as these have excellent setting properties for printed matter and are effective in preventing the ink from drying or solidifying at the ink ejection port.

Figure 0007552065000010
Figure 0007552065000010

一般式(1)及び一般式(2)中のm、n、o及びpは、各々独立して1~10の整数を示す。 In general formula (1) and general formula (2), m, n, o, and p each independently represent an integer from 1 to 10.

有機溶剤(F)は、水性顔料分散体全量に対し0.5質量%~30質量%の範囲で使用することが好ましく、5質量%~20質量%の範囲で使用することが、当該水性顔料分散体から得た水性インクの画像濃度不足となることがなく、顔料の分散安定性低下も回避できるため、特に好ましい。 The organic solvent (F) is preferably used in the range of 0.5% to 30% by mass relative to the total amount of the aqueous pigment dispersion, and is particularly preferably used in the range of 5% to 20% by mass, since this prevents the aqueous ink obtained from the aqueous pigment dispersion from having a low image density and also prevents a decrease in the dispersion stability of the pigment.

(水性インクの製造方法、及び水性インクの設計方法)
本発明の水性インクの製造方法は、水性顔料分散体を製造する工程と、混合する工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
本発明の水性インクの設計方法は、水性顔料分散体を設計する工程と、組成比率を決定する工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
水性顔料分散体を製造する工程は、本発明の水性顔料分散体の製造方法により水性顔料分散体を製造する工程である。
水性顔料分散体を設計する工程は、本発明の水性顔料分散体の設計方法により水性顔料分散体を設計する工程である。
(Method of manufacturing water-based ink and method of designing water-based ink)
The method for producing an aqueous ink of the present invention includes a step of producing an aqueous pigment dispersion and a mixing step, and further includes other steps as necessary.
The method for designing an aqueous ink of the present invention includes a step of designing an aqueous pigment dispersion and a step of determining the composition ratio, and further includes other steps as necessary.
The step of producing an aqueous pigment dispersion is a step of producing an aqueous pigment dispersion by the method for producing an aqueous pigment dispersion of the present invention.
The step of designing an aqueous pigment dispersion is a step of designing an aqueous pigment dispersion by the method of designing an aqueous pigment dispersion of the present invention.

<混合する工程>
混合する工程としては、水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体とを混合する工程であれば、特に制限されず、一般的な水性インクを製造する際の混合方法を用いることができる。
<Mixing step>
The mixing step is not particularly limited as long as it is a step of mixing the aqueous pigment dispersion, the binder resin, and the third aqueous medium, and a mixing method typically used in producing aqueous inks can be used.

<組成比率を決定する工程>
組成比率を決定する工程としては、設計された水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体との組成比率を決定する工程であれば、特に限定されない。
<Step of determining composition ratio>
The step of determining the composition ratio is not particularly limited as long as it is a step of determining the composition ratio of the designed aqueous pigment dispersion, binder resin, and third aqueous medium.

<水性インク>
本発明で製造される水性インクは、本発明の水性顔料分散体の製造方法で製造される水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体とを含有する。
水性インクは、更に、添加剤等を含有していてもよい。
<Water-based ink>
The aqueous ink produced in the present invention contains the aqueous pigment dispersion produced by the method for producing an aqueous pigment dispersion of the present invention, a binder resin, and a third aqueous medium.
The water-based ink may further contain additives.

<<バインダー樹脂>>
バインダー樹脂(A)は、例えば、顔料を被記録媒体上に固着するためのものである。
<<Binder resin>>
The binder resin (A) serves, for example, to fix the pigment onto the recording medium.

バインダー樹脂(A)としては、例えば、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ポリアクリル酸;アクリル酸-アクリロニトリル共重合体、アクリル酸カリウム-アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル-アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸-アクリル酸アルキルエステル共重合体などのアクリル共重合体;スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸-アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸-アクリル酸アルキルエステル共重合体などのスチレン-アクリル酸樹脂;スチレン-マレイン酸;スチレン-無水マレイン酸;ビニルナフタレン-アクリル酸共重合体;ビニルナフタレン-マレイン酸共重合体;酢酸ビニル-エチレン共重合体、酢酸ビニル-脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル-マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル-クロトン酸共重合体、酢酸ビニル-アクリル酸共重合体などの酢酸ビニル系共重合体及びこれらの塩を使用することができる。 Examples of the binder resin (A) include urethane resins, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidones, polyacrylic acids, acrylic acid-acrylonitrile copolymers, potassium acrylate-acrylonitrile copolymers, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymers, acrylic acid-alkyl acrylate copolymers, and other acrylic copolymers, styrene-acrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymers, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymers, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymers, and other styrene-acrylic acid resins, styrene-maleic acid, styrene-maleic anhydride, vinylnaphthalene-acrylic acid copolymers, vinylnaphthalene-maleic acid copolymers, vinyl acetate-ethylene copolymers, vinyl acetate-fatty acid vinylethylene copolymers, vinyl acetate-maleic acid ester copolymers, vinyl acetate-crotonic acid copolymers, vinyl acetate-acrylic acid copolymers, and other vinyl acetate-based copolymers and salts thereof.

なかでも、バインダー樹脂としては、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂を使用することが、入手しやすく、かつ、印刷物の耐摩擦性を向上させるうえで好ましい。 Among these, it is preferable to use urethane resin or acrylic resin as the binder resin, as these are easy to obtain and improve the abrasion resistance of the printed matter.

ウレタン樹脂としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールからなる群より選ばれる1種以上のポリオールと、アニオン性基、カチオン性基、ポリオキシエチレン基またはポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン基である親水性基を有するポリオールと、ポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂などが挙げられる。 Examples of urethane resins include urethane resins obtained by reacting one or more polyols selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, and polycarbonate polyols with a polyol having a hydrophilic group that is an anionic group, a cationic group, a polyoxyethylene group, or a polyoxyethylene-polyoxypropylene group, and a polyisocyanate.

ウレタン樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、印刷物の耐摩擦性をより一層向上させるうえで、5000~200000のものを使用することが好ましく、20000~150000がより好ましい。 The weight average molecular weight of the urethane resin is not particularly limited, but to further improve the abrasion resistance of the printed matter, it is preferable to use one with a weight average molecular weight of 5,000 to 200,000, and more preferably 20,000 to 150,000.

インクには、耐摩擦性をより一層向上することを目的として、架橋剤を使用することができる。架橋剤を使用する場合、ウレタン樹脂としては、架橋剤の有する官能基と架橋反応しうる官能基を有するものを使用することが好ましい。 A crosslinking agent can be used in the ink to further improve the abrasion resistance. When using a crosslinking agent, it is preferable to use a urethane resin that has a functional group that can undergo a crosslinking reaction with the functional group of the crosslinking agent.

官能基としては、親水性基として使用可能なカルボキシル基やカルボキシレート基等が挙げられる。カルボキシル基等は、水性媒体中においてウレタン樹脂の水分散安定性に寄与し、それらが架橋反応する際には、官能基としても作用し、架橋剤の一部架橋反応しうる。 Examples of functional groups include carboxyl groups and carboxylate groups that can be used as hydrophilic groups. Carboxyl groups and the like contribute to the stability of the aqueous dispersion of the urethane resin in an aqueous medium, and when they undergo a crosslinking reaction, they also act as functional groups and can partially crosslink with the crosslinking agent.

架橋剤としては、例えば、ポリイソシアネート架橋剤、エポキシ架橋剤、メラミン架橋剤等を用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ウレタン樹脂が有する水酸基と反応し、3次元架橋を形成することにより、良好な機械的強度、段差追従性、基材密着性、シート保持性、及び耐汚染性が得られる点から、ポリイソシアネート架橋剤を用いることが好ましい。 Examples of crosslinking agents that can be used include polyisocyanate crosslinking agents, epoxy crosslinking agents, and melamine crosslinking agents. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a polyisocyanate crosslinking agent, since it reacts with the hydroxyl groups of the urethane resin to form three-dimensional crosslinks, thereby providing good mechanical strength, conformability to uneven surfaces, adhesion to substrates, sheet retention, and stain resistance.

架橋剤の使用量としては、段差追従性、基材密着性及びシート保持性を高いレベルで両立できる点から、ウレタン樹脂(固形分)100質量部に対して0.01~20質量部の範囲であることが好ましく、0.05~15質量部の範囲がより好ましく、0.1~10質量部の範囲がさらに好ましい。 The amount of crosslinking agent used is preferably in the range of 0.01 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of urethane resin (solid content), more preferably in the range of 0.05 to 15 parts by mass, and even more preferably in the range of 0.1 to 10 parts by mass, in order to achieve high levels of conformability to unevenness, adhesion to substrates, and sheet retention.

ウレタン樹脂は、例えば、ポリオールとポリイソシアネートと、必要に応じて鎖伸長剤とを反応させることによって製造することができる。 Urethane resins can be produced, for example, by reacting a polyol with a polyisocyanate and, if necessary, a chain extender.

鎖伸長剤としては、ポリアミンや、その他活性水素原子含有化合物等を使用することができる。 As chain extenders, polyamines and other compounds containing active hydrogen atoms can be used.

鎖伸長剤は、例えば、鎖伸長剤の有するアミノ基及び活性水素原子含有基の当量が、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られたウレタンプレポリマーの有するイソシアネート基の当量に対して、1.9以下(当量比)となる範囲で使用することが好ましく、0.0~1.0(当量比)の範囲で使用することがより好ましく、0.5質量%で使用することがさらに好ましい。 The chain extender is preferably used in such a range that the equivalent of the amino group and active hydrogen atom-containing group of the chain extender is 1.9 or less (equivalent ratio) relative to the equivalent of the isocyanate group of the urethane prepolymer obtained by reacting the polyol with the polyisocyanate, more preferably in the range of 0.0 to 1.0 (equivalent ratio), and even more preferably at 0.5% by mass.

鎖伸長剤は、ポリオールとポリイソシアネートを反応させる際、または、反応後に使用することができる。また、得られたウレタン樹脂を水性媒体中に分散させ水性化する際に、鎖伸長剤を使用することもできる。 The chain extender can be used when reacting the polyol with the polyisocyanate or after the reaction. The chain extender can also be used when dispersing the resulting urethane resin in an aqueous medium to make it aqueous.

バインダー樹脂(A)に使用可能なアクリル樹脂としては、特に制限はなく、(メタ)アクリレートの単独重合または共重合、及び(メタ)アクリレートと共重合しうるビニルモノマーとを共重合させた樹脂が挙げられる。なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」は、メタクリル酸またはアクリル酸を指し、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートまたはアクリレートを指し、「(メタ)アクリロイル」とは、メタクリロイルまたはアクリロイルを指す。 There are no particular limitations on the acrylic resin that can be used for the binder resin (A), and examples include homopolymerized or copolymerized (meth)acrylate resins, and resins copolymerized with vinyl monomers that can copolymerize with (meth)acrylate. In the present invention, "(meth)acrylic acid" refers to methacrylic acid or acrylic acid, "(meth)acrylate" refers to methacrylate or acrylate, and "(meth)acryloyl" refers to methacryloyl or acryloyl.

(メタ)アクリレートや(メタ)アクリレートと共重合しうるビニルモノマーの例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート;2-ヒドロドキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の水酸基含有モノマー;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のアルキルポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;パーフルオロアルキルエチル(メタ)アクリレート等のフッ素系(メタ)アクリレート;スチレン、スチレン誘導体(p-ジメチルシリルスチレン、(p-ビニルフェニル)メチルスルフィド、p-ヘキシニルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルジメチルシロキシスチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、α-メチルスチレン等)、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、1,1-ジフェニルエチレン等の芳香族ビニル化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールテトラ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジアクリロキシプロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートトリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリレート;2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、ナフチルビニルピリジン等のビニルピリジン化合物;1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、1,3-シクロヘキサジエン等の共役ジエンなどが挙げられる。これらのモノマーは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of (meth)acrylates and vinyl monomers that can be copolymerized with (meth)acrylates include alkyl (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, sec-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, and isobutyl (meth)acrylate; aromatic (meth)acrylates such as benzyl (meth)acrylate; hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2-hydroxypropyl (meth)acrylate; methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate; p) acrylates, alkyl polyalkylene glycol mono(meth)acrylates such as methoxy polypropylene glycol mono(meth)acrylate; fluorine-based (meth)acrylates such as perfluoroalkylethyl (meth)acrylate; styrene, styrene derivatives (p-dimethylsilylstyrene, (p-vinylphenyl)methyl sulfide, p-hexynylstyrene, p-methoxystyrene, p-tert-butyldimethylsiloxystyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, α-methylstyrene, etc.), vinylnaphthalene, vinylanthracene, 1,1-diphenyl aromatic vinyl compounds such as acylethylene; glycidyl (meth)acrylate, epoxy (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, tetramethylene glycol tetra(meth)acrylate, 2-hydroxy-1,3-diacryloxypropane, 2,2-bis[4-(acryloxymethoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(acryloxyethoxy)phenyl]propane, dicyclopentenyl (meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, tris(acryloxy)phenyl, (meth)acrylate compounds such as (dimethylaminoethyl) isocyanurate and urethane (meth)acrylate; (meth)acrylates having an alkylamino group such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate and dimethylaminopropyl (meth)acrylate; vinylpyridine compounds such as 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine and naphthylvinylpyridine; conjugated dienes such as 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene and 1,3-cyclohexadiene. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

アクリル樹脂は、上記モノマーの他に特定の官能基を有するモノマーを共重合させて得られたものを使用することが、印刷物の風合い等を向上させるうえで好ましい。このような官能基を有するモノマーとしては、カルボキシル基を有するモノマーや、エポキシ基を有するモノマー、加水分解性シリル基を有するモノマー、アミド基を有するモノマー等が挙げられる。 In order to improve the texture of the printed matter, it is preferable to use an acrylic resin obtained by copolymerizing the above-mentioned monomers with a monomer having a specific functional group. Examples of monomers having such functional groups include monomers having a carboxyl group, monomers having an epoxy group, monomers having a hydrolyzable silyl group, and monomers having an amide group.

カルボキシル基を有するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、無水マレイン酸、シトラコン酸等を用いることができる。 Examples of monomers having a carboxyl group that can be used include (meth)acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic anhydride, and citraconic acid.

加水分解性シリル基を有するモノマーとしては、例えば、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン等のビニルシラン化合物;3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン等の(メタ)アクリロイルオキシアルキルシラン化合物などを用いることができる。これらのモノマーは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of monomers having a hydrolyzable silyl group include vinyl silane compounds such as vinyl methyl dimethoxy silane, vinyl trimethoxy silane, vinyl triethoxy silane, and vinyl tris (2-methoxyethoxy) silane; and (meth)acryloyloxy alkyl silane compounds such as 3- (meth) acryloyloxy propyl trimethoxy silane, 3- (meth) acryloyloxy propyl methyl dimethoxy silane, 3- (meth) acryloyloxy propyl triethoxy silane, and 3- (meth) acryloyloxy propyl methyl diethoxy silane. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

アミド基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド等のアクリルアミド化合物;等を用いることができる。 Examples of monomers having an amide group that can be used include acrylamide compounds such as (meth)acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, isopropylacrylamide, and diacetoneacrylamide.

アクリル樹脂の水中での分散形態は特に限定はなく、例えば、乳化剤で強制乳化させたエマルジョンや、樹脂中にノニオン性基または中和されたイオン性基を有したディスパージョン等が挙げられる。特に上記アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有するアクリル樹脂を、塩基性化合物で中和して得たディスパージョンが好ましい。塩基性化合物は、ウレタン樹脂が有するカルボキシル基等の中和に使用可能なものとして例示した塩基性化合物と同様のものを使用することができる。 The form of dispersion of the acrylic resin in water is not particularly limited, and examples include emulsions forcibly emulsified with an emulsifier, and dispersions containing nonionic groups or neutralized ionic groups in the resin. In particular, the above-mentioned acrylic resin is preferably a dispersion obtained by neutralizing an acrylic resin having a carboxyl group with a basic compound. The basic compound may be the same as the basic compounds exemplified as those usable for neutralizing the carboxyl groups of urethane resins.

<<水性媒体>>
第3の水性媒体としては、水性顔料分散体の説明において挙げた水性媒体が挙げられる。
<<Aqueous medium>>
The third aqueous medium may be the aqueous medium mentioned in the description of the aqueous pigment dispersion.

第3の水性媒体は、インク全量に対し1質量%~50質量%の範囲で使用することが好ましく、10質量%~30質量%の範囲で使用することが、インクジェット方式で吐出する場合に求められる高い吐出安定性を備えた、鮮明な印刷物を製造可能なインクを得るうえで特に好ましい。 The third aqueous medium is preferably used in the range of 1% to 50% by mass relative to the total amount of ink, and is particularly preferably used in the range of 10% to 30% by mass in order to obtain an ink that has the high ejection stability required when ejecting using an inkjet method and can produce clear printed matter.

有機溶剤(F)としては、インク全量に対し1質量%~30質量%の範囲で使用することが好ましく、5質量%~25質量%の範囲で使用することが、印刷物のセット性に優れ、インク吐出口におけるインクの乾燥や凝固を防止する効果を奏するうえで特に好ましい。 The organic solvent (F) is preferably used in the range of 1% to 30% by mass relative to the total amount of ink, and is particularly preferably used in the range of 5% to 25% by mass, as this provides excellent setting properties for printed matter and is effective in preventing the ink from drying or solidifying at the ink ejection port.

水溶性有機溶剤(f1)とプロピレングリコール(f2)と有機溶剤(f3)とは、それらの質量割合[水溶性溶剤(f1)/プロピレングリコール(f2)]が1/25~1/1の範囲で使用することが好ましく、1/20~1/1の範囲で使用することが、印刷物のセット性に優れ、インク吐出口におけるインクの乾燥や凝固を防止する効果を奏するうえで特に好ましい。 The water-soluble organic solvent (f1), propylene glycol (f2), and organic solvent (f3) are preferably used in a mass ratio [water-soluble solvent (f1)/propylene glycol (f2)] in the range of 1/25 to 1/1, and using them in the range of 1/20 to 1/1 is particularly preferred in terms of providing excellent setting properties for printed matter and preventing the ink from drying or solidifying at the ink ejection ports.

また、水溶性有機溶剤(f1)とプロピレングリコール(f2)と有機溶剤(f3)とは、それらの質量割合[プロピレングリコール(f2)/有機溶剤(f3)]が1/4~8/1の範囲で使用することが好ましく、1/2~5/1の範囲で使用することが、印刷物のセット性に優れ、インク吐出口におけるインクの乾燥や凝固を防止する効果を奏するうえで特に好ましい。 The water-soluble organic solvent (f1), propylene glycol (f2), and organic solvent (f3) are preferably used in a mass ratio [propylene glycol (f2)/organic solvent (f3)] in the range of 1/4 to 8/1, and using them in the range of 1/2 to 5/1 is particularly preferred in terms of providing excellent setting properties for printed matter and preventing the ink from drying or solidifying at the ink ejection ports.

<<添加剤>>
添加剤としては、例えば、界面活性剤(E)、糖類、防腐剤、粘度調整剤、pH調整剤、キレート化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
<<Additives>>
Examples of the additives include surfactants (E), sugars, preservatives, viscosity adjusters, pH adjusters, chelating agents, antioxidants, and ultraviolet absorbers.

界面活性剤(E)は、インクの表面張力を低下させるなどすることでインクのレベリング性を向上させるうえで使用することができる。さらに、界面活性剤(E)は、インクジェットヘッドの吐出口から吐出されたインクが記録媒体に着弾後、表面で良好に濡れ広がらせることで、印刷物のスジ発生を防止することができる。 Surfactant (E) can be used to improve the leveling properties of the ink by, for example, lowering the surface tension of the ink. Furthermore, surfactant (E) can prevent streaks from appearing on the printed matter by allowing the ink ejected from the nozzles of the inkjet head to wet and spread well on the surface after landing on the recording medium.

界面活性剤(E)としては、各種のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを使用することができ、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤を使用することが好ましい。 As the surfactant (E), various anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, etc. can be used, and it is preferable to use an anionic surfactant or a nonionic surfactant.

界面活性剤(E)としては、水を主溶媒とするインクに界面活性剤(E)が溶解した状態を安定的に維持するうえで、HLBが4~20の範囲であるものを使用することが好ましい。 As the surfactant (E), it is preferable to use one with an HLB in the range of 4 to 20 in order to stably maintain the state in which the surfactant (E) is dissolved in the ink, which has water as the main solvent.

界面活性剤(E)としては、インクの全量に対し、0.001質量%~2質量%の範囲で使用することが好ましく、0.001質量%~1.5質量%の範囲で使用することがより好ましく、0.5質量%~1.5質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。上記範囲の界面活性剤(E)を含有するインクジェットインクは、吐出液滴の記録媒体表面での濡れ性良好であり、記録媒体上で十分な濡れ広がりを有し、印刷物のスジ発生を防止する効果を奏するうえで好ましい。更に、上記範囲の界面活性剤(E)を含有するインクは、記録媒体への濡れ性、レベリング性を向上させる効果を奏する。 Surfactant (E) is preferably used in the range of 0.001% to 2% by mass, more preferably 0.001% to 1.5% by mass, and even more preferably 0.5% to 1.5% by mass, relative to the total amount of ink. An inkjet ink containing surfactant (E) in the above range has good wettability of the ejected droplets on the surface of the recording medium, has sufficient wetting and spreading on the recording medium, and is preferable in terms of preventing streaks in the printed matter. Furthermore, an ink containing surfactant (E) in the above range has the effect of improving wettability and leveling on the recording medium.

水性インクのpHは、インクの保存安定性及び吐出安定性を向上させ、インク易吸収性または難吸収性の布帛に印刷した際の濡れ広がり、印字濃度、耐水堅牢性を向上させるうえで、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.5以上、更により好ましくは8.0以上である。前記インクのpHの上限は、インクの塗布または吐出装置を構成する部材(例えば、インク吐出口、インク流路等)の劣化を抑制し、かつ、インクが皮膚に付着した場合の影響を小さくするうえで、好ましくは11.0以下、より好ましくは10.0以下、更により好ましくは9.5以下である。 The pH of the aqueous ink is preferably 7.0 or more, more preferably 7.5 or more, and even more preferably 8.0 or more, in order to improve the storage stability and ejection stability of the ink, and to improve the wetting spread, print density, and waterfastness when printed on a fabric that is easily or poorly ink-absorbent. The upper limit of the pH of the ink is preferably 11.0 or less, more preferably 10.0 or less, and even more preferably 9.5 or less, in order to suppress deterioration of the components that constitute the ink application or ejection device (e.g., ink ejection port, ink flow path, etc.) and to reduce the effects of the ink adhering to the skin.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in further detail below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

(評価用顔料分散体の調製)
以下の原材料を用いて、評価用顔料分散体を調製した。
(Preparation of Pigment Dispersion for Evaluation)
The following raw materials were used to prepare pigment dispersions for evaluation:

<原材料>
・顔料:三菱カーボンブラック「#960」(製品名、三菱ケミカル(株))
・顔料分散剤:ポリビニルピロリドン(PVP)「K-30」(製品名、日本触媒(株)製)
・水性媒体:「イオン交換水」
<Ingredients>
Pigment: Mitsubishi Carbon Black "#960" (product name, Mitsubishi Chemical Corporation)
Pigment dispersant: Polyvinylpyrrolidone (PVP) "K-30" (product name, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
・Aqueous medium: "Ion-exchanged water"

上記の顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を、以下の表2に記載の配合組成で混合した後、分散を行い、評価用顔料分散体を得た。
具体的には、50mLポリエチレン製密閉容器に、所定量の顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を、表2の配合組成(g)で仕込んだ後、直径0.5mmのZrビーズYTZ-0.5(製品名、(株)ニッカトー製)10gを更に加え、ペイントコンディショナーにより分散した。分散時間は一律2時間とした。
なお、表2の配合組成(g)の数値は実際の仕込み量(g)である。
・No.1-1~No.1-9(顔料濃度10質量%)の材料仕込み量は合計10.00g
・No.2-1~No.2-9(顔料濃度15質量%)の材料仕込み量は合計6.67g
・No.3-1~No.3-9(顔料濃度20質量%)の材料仕込み量は合計5.00g
The above pigment, pigment dispersant, and aqueous medium were mixed in the formulation shown in Table 2 below, and then dispersed to obtain a pigment dispersion for evaluation.
Specifically, a 50 mL polyethylene sealed container was charged with a given amount of pigment, pigment dispersant, and aqueous medium according to the blending composition (g) in Table 2, and then 10 g of Zr beads YTZ-0.5 (product name, manufactured by Nikkato Corporation) with a diameter of 0.5 mm was further added, followed by dispersion using a paint conditioner. The dispersion time was uniformly set to 2 hours.
The numerical values of the compounding composition (g) in Table 2 are the actual amounts (g) charged.
The total amount of materials charged for No. 1-1 to No. 1-9 (pigment concentration 10% by mass) was 10.00 g
The total amount of materials charged for No. 2-1 to No. 2-9 (pigment concentration 15% by mass) was 6.67 g
The total amount of materials charged for No. 3-1 to No. 3-9 (pigment concentration 20% by mass) was 5.00 g

(体積平均粒径の測定)
得られた評価用顔料分散体の体積平均粒径を以下の方法により測定した。結果を表2に示した。
・測定装置:マイクロトラックMT3000II(マイクロトラック・ベル社製)
・測定溶媒:水
・溶媒屈折率:1.333
・存在比率:体積基準
・粒子透過性:透過
・粒子形状:非球形
・粒子屈折率:1.81
・解析モード:ロジン・ラムラー分布(±2σ)(装置付属ソフト:DMS ver.11.0.0-246V)
(Measurement of Volume Average Particle Size)
The volume average particle size of the obtained pigment dispersion for evaluation was measured by the following method. The results are shown in Table 2.
Measuring device: Microtrac MT3000II (manufactured by Microtrac Bell)
Measurement solvent: water Solvent refractive index: 1.333
Abundance ratio: volume basis Particle transmittance: transmittance Particle shape: non-spherical Particle refractive index: 1.81
・Analysis mode: Rosin-Rammler distribution (±2σ) (Software included with the device: DMS ver. 11.0.0-246V)

<粒子の表総面積値(TSA)の計算>
得られた体積平均粒径の値を用い、以下の式(2)により、粒子の表総面積値(TSA)を求めた。結果を表2に示した。

Figure 0007552065000011
式(2)中、Mは、粒子の体積平均粒径を表す。
式(2)中、Ψは、粒子体積比を意味し、下記式(3)で表される。
Figure 0007552065000012
式(2)及び式(3)中、ρは、第1の顔料の密度(三菱カーボンブラック「#960」の場合、1.8g/cm)を表す。
式(3)中、Cは、評価用分散体における第1の顔料の濃度を表す。
式(3)中、ρは、第1の水性媒体の密度(イオン交換水の場合、1.0g/cm)を表す。 Calculation of Total Surface Area (TSA) of Particles
Using the volume average particle diameter thus obtained, the total surface area (TSA) of the particles was calculated according to the following formula (2). The results are shown in Table 2.
Figure 0007552065000011
In formula (2), Mv represents the volume average particle size of the particles.
In formula (2), Ψ p means a particle volume ratio and is represented by the following formula (3).
Figure 0007552065000012
In formulas (2) and (3), ρp represents the density of the first pigment (1.8 g/cm 3 in the case of Mitsubishi carbon black “#960”).
In formula (3), Cp represents the concentration of the first pigment in the dispersion for evaluation.
In formula (3), ρ w represents the density of the first aqueous medium (1.0 g/cm 3 in the case of ion-exchanged water).

<パルスNMR測定、及びRspの計算>
得られた評価用顔料分散体について、パルスNMR測定を以下の条件で行った。また、以下の式(1)により、Rspを求めた。結果を表2に示した。
<Pulsed NMR Measurement and Calculation of Rsp >
Pulse NMR measurement was carried out on the obtained pigment dispersion for evaluation under the following conditions. Rsp was calculated by the following formula (1). The results are shown in Table 2.

<<パルスNMR測定条件>
・測定装置:Acron Area(XiGo Nanotools社製)
・パルス系列:CPMG法
・共鳴周波数:13MHz
・測定温度:30℃
・測定試料:1.0cm
<<Pulse NMR measurement conditions>>
Measurement device: Acron Area (manufactured by XiGo Nanotools)
Pulse sequence: CPMG method Resonance frequency: 13 MHz
Measurement temperature: 30°C
Measurement sample: 1.0 cm3

Figure 0007552065000013
式(1)中、Ravは、1つの評価用水分散体のT2緩和時間の逆数を表し、Rは、ブランク溶液のT2緩和時間の逆数を表す。
ここで、顔料を含有しないブランク溶液は、以下の方法で調製した。
以下の表2に記載の配合組成で顔料分散剤と水性媒体とを混合し、顔料分散剤を水性媒体に溶解させることで、顔料を含有しないブランク溶液を得た。
Figure 0007552065000013
In formula (1), R av represents the reciprocal of the T2 relaxation time of one aqueous dispersion for evaluation, and R b represents the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution.
Here, a blank solution containing no pigment was prepared in the following manner.
A pigment dispersant and an aqueous medium were mixed according to the formulation shown in Table 2 below, and the pigment dispersant was dissolved in the aqueous medium to obtain a blank solution not containing a pigment.

また、以下の式により、水和層の厚さ指標である分散性指標Kを求めた。結果を表2に示した。

Figure 0007552065000014
The dispersibility index K a , which is an index of the thickness of the hydration layer, was calculated by the following formula: The results are shown in Table 2.
Figure 0007552065000014

Figure 0007552065000015
Figure 0007552065000015

顔料濃度ごとに、Rspを横軸にし、TSAを縦軸にしたグラフを作成し、図1に示した。
表2及び図1の結果から、顔料濃度10質量%では、組成質量比(R/P)が0.3の時にTSAは極大値を示した。顔料濃度15質量%では、組成質量比(R/P)が0.3の時にTSAは極大値を示した。顔料濃度20質量%では、組成質量比(R/P)が0.4の時にTSAは極大値を示した。
A graph was prepared for each pigment concentration, with Rsp on the horizontal axis and TSA on the vertical axis, and the graph is shown in FIG.
From the results in Table 2 and Figure 1, at a pigment concentration of 10% by mass, TSA showed a maximum value when the composition mass ratio (R/P) was 0.3. At a pigment concentration of 15% by mass, TSA showed a maximum value when the composition mass ratio (R/P) was 0.3. At a pigment concentration of 20% by mass, TSA showed a maximum value when the composition mass ratio (R/P) was 0.4.

一方、顔料濃度ごとに、Kを横軸にし、TSAを縦軸にしたグラフを作成し、図2に示した。
図2では、図1のような、山形の曲線は得られなかった。このことから、組成質量比を求める際に、親水化度の指標と、粒子の総表面積の指標とを用いることが適当であることが確認された。
Meanwhile, a graph was prepared for each pigment concentration, with Ka on the horizontal axis and TSA on the vertical axis, and the graph is shown in FIG.
In Fig. 2, no mountain-shaped curve was obtained as in Fig. 1. This confirmed that it is appropriate to use the index of hydrophilicity and the index of the total surface area of the particles when determining the composition mass ratio.

<顔料分散安定性評価>
評価用分散体の顔料分散安定性を以下の評価方法で評価した。結果を表3に示した。
供試サンプルをポリエチレン容器に密封し、60℃雰囲気下に30日間保存し、保存前と保存後の平均粒子径(D50)を、以下の平均粒子径測定方法に従って測定した。また同様に、保存前と保存後の評価用分散体の粘度を、以下の粘度測定方法に従って測定した。
<Evaluation of pigment dispersion stability>
The pigment dispersion stability of the evaluation dispersion was evaluated by the following evaluation method. The results are shown in Table 3.
The test sample was sealed in a polyethylene container and stored in an atmosphere at 60° C. for 30 days, and the average particle size (D50) before and after storage was measured according to the following average particle size measurement method. Similarly, the viscosity of the evaluation dispersion before and after storage was measured according to the following viscosity measurement method.

粘度は、ViscometerTV-20(東機産業社製)を用いて、測定(供試サンプル温度25℃)した。
動的光散乱式ナノトラック粒度分析計UPA-150EX(日機装株式会社製)用いて、測定(供試サンプル温度25℃)した。粒子径の値として、体積平均粒子径(Mv)、50%粒子径(D50)を用いた。
The viscosity was measured (sample temperature 25° C.) using a Viscometer TV-20 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
Measurements were performed (sample temperature 25° C.) using a dynamic light scattering Nanotrac particle size analyzer UPA-150EX (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) The particle size values used were the volume average particle size (Mv) and the 50% particle size (D50).

粘度の変化は、以下の式で求めた。
保存前後の変動比(=(保存後の測定値)/(保存前の測定値)×100(%))
The change in viscosity was calculated using the following formula:
Ratio of change before and after storage (= (measured value after storage)/(measured value before storage)×100(%))

以下の評価基準で評価した。結果を表3に示した。
<<評価基準>>
・〇:保存前後の平均粒子径(D50)および粘度の変化が、両方とも20%未満
・×:保存前後の平均粒子径(D50)および粘度の変化が、少なくとも一方が20%以上
The evaluation was performed according to the following criteria. The results are shown in Table 3.
<<Evaluation criteria>>
◯: The change in the average particle size (D50) and viscosity before and after storage is less than 20% for both. ×: At least one of the changes in the average particle size (D50) and viscosity before and after storage is 20% or more.

Figure 0007552065000016
Figure 0007552065000016

(ハンセン溶解度パラメータ)
以下の材料について、本明細書に記載の方法でハンセン溶解度パラメータを求めた。結果を表4に示した。
<材料>
・顔料:三菱カーボンブラック「#960」(製品名、三菱ケミカル(株))
・顔料:三菱カーボンブラック R(製品名、三菱ケミカル(株))
・顔料分散剤:ポリビニルピロリドン(PVP)「K-30」(製品名、日本触媒(株)製)
・顔料分散剤:アクリディックWML542(製品名、DIC株式会社、スチレンアクリル樹脂、酸価=170mgKOH/g)
・顔料分散剤:ARFON UH-2170(製品名、東亜合成株式会社)
(Hansen solubility parameters)
The Hansen solubility parameters of the following materials were determined using the method described herein, and the results are shown in Table 4.
<Ingredients>
Pigment: Mitsubishi Carbon Black "#960" (product name, Mitsubishi Chemical Corporation)
Pigment: Mitsubishi Carbon Black R (product name, Mitsubishi Chemical Corporation)
Pigment dispersant: Polyvinylpyrrolidone (PVP) "K-30" (product name, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
Pigment dispersant: Acrydic WML542 (product name, DIC Corporation, styrene acrylic resin, acid value = 170 mg KOH/g)
・Pigment dispersant: ARFON UH-2170 (product name, Toagosei Co., Ltd.)

Figure 0007552065000017
Figure 0007552065000017

(水性顔料分散体の調製1)
以下の原材料を用いて、水性顔料分散体を調製した。
(Preparation of Aqueous Pigment Dispersion 1)
An aqueous pigment dispersion was prepared using the following raw materials:

<原材料>
・顔料:三菱カーボンブラック「#960」(製品名、三菱ケミカル(株))
・顔料分散剤:アクリディックWML542(製品名、DIC株式会社、スチレンアクリル樹脂、酸価=170mgKOH/g)の理論値100%中和物(中和剤:水酸化カリウム)
・水性媒体:「イオン交換水」
<Ingredients>
Pigment: Mitsubishi Carbon Black "#960" (product name, Mitsubishi Chemical Corporation)
Pigment dispersant: Acrydic WML542 (product name, DIC Corporation, styrene acrylic resin, acid value = 170 mgKOH/g) theoretical value 100% neutralized (neutralizing agent: potassium hydroxide)
・Aqueous medium: "Ion-exchanged water"

上記の顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を、以下の表5に記載の配合組成で混合した後、分散を行い、水性顔料分散体を得た。
具体的には、50mLポリエチレン製密閉容器に、所定量の顔料、顔料分散剤、及び水性媒体を、表5の配合組成(g)で仕込んだ後、直径0.5mmのZrビーズYTZ-0.5(製品名、(株)ニッカトー製)10gを更に加え、ペイントコンディショナーにより分散した。分散時間は一律2時間とした。
The above pigment, pigment dispersant, and aqueous medium were mixed in the formulation shown in Table 5 below, and then dispersed to obtain an aqueous pigment dispersion.
Specifically, a 50 mL polyethylene sealed container was charged with a given amount of pigment, pigment dispersant, and aqueous medium according to the blending composition (g) in Table 5, and then 10 g of Zr beads YTZ-0.5 (product name, manufactured by Nikkato Corporation) having a diameter of 0.5 mm was further added, followed by dispersion using a paint conditioner. The dispersion time was uniformly set to 2 hours.

得られた水性顔料分散体について、体積平均粒径、及び顔料分散安定性を、前述の方法で評価した。結果を表5に示した。 The volume average particle size and pigment dispersion stability of the resulting aqueous pigment dispersion were evaluated using the methods described above. The results are shown in Table 5.

Figure 0007552065000018
Figure 0007552065000018

表2、表3、及び図1より、顔料濃度20.0質量%の場合、質量比(R/P)は、0.4が最適範囲である。そのため、上記で調製した水性顔料分散体における質量比(R/P)は、0.2~0.6が好適範囲となる。表5の結果は、その結果と対応している。 From Tables 2, 3, and Figure 1, when the pigment concentration is 20.0 mass%, the optimal range for the mass ratio (R/P) is 0.4. Therefore, the optimal range for the mass ratio (R/P) in the aqueous pigment dispersion prepared above is 0.2 to 0.6. The results in Table 5 correspond to these results.

(水性顔料分散体の調製2)
以下の原材料を用いて、水性顔料分散体の調製1と同様の方法で水性顔料分散体を調製しようとしたが、分散不良のため、分散体が得られなかった。
(Preparation of Aqueous Pigment Dispersion 2)
An attempt was made to prepare an aqueous pigment dispersion using the following raw materials in the same manner as in Preparation 1 of Aqueous Pigment Dispersion, but no dispersion was obtained due to poor dispersion.

<原材料>
・顔料:三菱カーボンブラック R(製品名、三菱ケミカル(株))
・顔料分散剤:ARFON UH-2170(製品名、東亜合成株式会社)
・水性媒体:「イオン交換水」

<Ingredients>
Pigment: Mitsubishi Carbon Black R (product name, Mitsubishi Chemical Corporation)
・Pigment dispersant: ARFON UH-2170 (product name, Toagosei Co., Ltd.)
・Aqueous medium: "Ion-exchanged water"

Claims (7)

第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体の製造方法であって、
第1の顔料と第1の顔料分散剤としてのポリビニルピロリドンと第1の水性媒体とを含有し、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成比率が異なる複数の評価用分散体を用意する工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記T2緩和時間の逆数に基づいて親水化度の指標を得る工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、粒子の体積平均粒径の測定を行い、前記粒子の総表面積の指標を得る工程と、
前記親水化度の指標を横軸とし、前記粒子の総表面積の指標を縦軸としたときの、前記親水化度の指標、前記粒子の総表面積の指標、及び前記組成比率の関係を示すグラフにおいて前記粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成質量比率(R/P)の±0.2以下の範囲を、前記水性顔料分散体における前記第2の顔料に対する前記第2の顔料分散剤の組成質量比率として決定する工程と、
前記決定した組成質量比率に従って前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体とを混合する工程と、
を含み、
前記第2の顔料のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±(J/cm1/2以下であり、
前記第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤と前記第1の顔料分散剤とは異なるものであり、
前記第2の水性媒体と前記第1の水性媒体とが同一である、
ことを特徴とする水性顔料分散体の製造方法。
A method for producing an aqueous pigment dispersion containing a second pigment, a second pigment dispersant, and a second aqueous medium, comprising the steps of:
preparing a plurality of evaluation dispersions each containing a first pigment, polyvinylpyrrolidone as a first pigment dispersant, and a first aqueous medium, the plurality of evaluation dispersions each having a different composition ratio of the first pigment dispersant to the first pigment;
determining a T2 relaxation time for each of the plurality of evaluation dispersions by pulse NMR measurement, and obtaining an index of hydrophilicity based on the reciprocal of the T2 relaxation time;
measuring the volume average particle size of the particles for each of the plurality of evaluation dispersions to obtain an index of the total surface area of the particles;
determining, as a composition mass ratio of the second pigment dispersant to the second pigment in the aqueous pigment dispersion, a range of ±0.2 or less of a composition mass ratio (R/P) of the first pigment dispersant to the first pigment when the index of the total surface area of the particles takes a maximum value in a graph showing the relationship between the index of the hydrophilicity degree, the index of the total surface area of the particles, and the composition ratios, with the index of the hydrophilicity degree being plotted on the horizontal axis and the index of the total surface area of the particles being plotted on the vertical axis;
mixing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in accordance with the determined composition mass ratio;
Including,
the Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment;
the Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ± 5 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant;
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium ;
the second pigment dispersant is different from the first pigment dispersant,
The second aqueous medium and the first aqueous medium are the same ;
A method for producing an aqueous pigment dispersion comprising the steps of:
前記親水化度の指標を得る工程が、前記複数の評価用分散体の中の1つの評価用分散体における前記第1の顔料分散剤と前記第1の水性媒体との組成比率と同じ組成比率を有しかつ前記第1の顔料を含有しないブランク溶液について、前記パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記1つの評価用水分散体の前記T2緩和時間の逆数及び前記ブランク溶液の前記T2緩和時間の逆数から、下記式(1)により、前記親水化度の指標である親水化度の指標(Rsp)を得ることを、前記複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含む、
請求項1に記載の水性顔料分散体の製造方法。
Figure 0007552065000019
前記式(1)中、Ravは、前記1つの評価用水分散体の前記T2緩和時間の逆数を表し、Rは、前記ブランク溶液の前記T2緩和時間の逆数を表す。
the step of obtaining the index of hydrophilicity includes a process of determining a T2 relaxation time by the pulse NMR measurement for a blank solution having the same composition ratio of the first pigment dispersant and the first aqueous medium in one of the plurality of evaluation dispersions and not containing the first pigment, and obtaining an index of hydrophilicity (R sp ), which is an index of the hydrophilicity, from the reciprocal of the T2 relaxation time of the one evaluation aqueous dispersion and the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution according to the following formula ( 1 ), for each of the plurality of evaluation dispersions;
A method for producing the aqueous pigment dispersion according to claim 1.
Figure 0007552065000019
In the formula (1), R av represents the reciprocal of the T2 relaxation time of one of the aqueous dispersions for evaluation, and R b represents the reciprocal of the T2 relaxation time of the blank solution.
前記粒子の総表面積の指標が、前記粒子の体積平均粒径の逆数と正比例する値である請求項1~2のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法。 The method for producing an aqueous pigment dispersion according to any one of claims 1 to 2, wherein the index of the total surface area of the particles is a value that is directly proportional to the reciprocal of the volume average particle size of the particles. 前記粒子の総表面積の指標を得る工程が、前記粒子の体積平均粒径から、下記式(2)により、前記粒子の総表面積の指標である粒子の総表面積値(TSA)を得ることを、前記複数の評価用分散体のそれぞれについて行う処理を含む、
請求項1~3のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法。
Figure 0007552065000020
前記式(2)中、Mは、前記粒子の体積平均粒径を表す。
前記式(2)中、Ψは、粒子体積比を意味し、下記式(3)で表される。
Figure 0007552065000021
前記式(2)及び式(3)中、ρは、前記第1の顔料の密度を表す。
前記式(3)中、Cは、前記評価用分散体における前記第1の顔料の濃度を表す。
前記式(3)中、ρは、前記第1の水性媒体の密度を表す。
the step of obtaining an index of the total surface area of the particles includes a process of obtaining a total particle surface area value (TSA), which is an index of the total surface area of the particles, from the volume average particle size of the particles by the following formula (2), for each of the plurality of evaluation dispersions;
A method for producing the aqueous pigment dispersion according to any one of claims 1 to 3.
Figure 0007552065000020
In the formula (2), Mv represents the volume average particle size of the particles.
In the above formula (2), Ψ p means a particle volume ratio and is represented by the following formula (3).
Figure 0007552065000021
In the formulas (2) and (3), ρ p represents the density of the first pigment.
In the formula (3), Cp represents the concentration of the first pigment in the dispersion for evaluation.
In the formula (3), ρw represents the density of the first aqueous medium.
請求項1~4のいずれかに記載の水性顔料分散体の製造方法により水性顔料分散体を製造する工程と、
前記水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体とを混合する工程と、
を含むことを特徴とする水性インクの製造方法。
A step of producing an aqueous pigment dispersion by the method for producing an aqueous pigment dispersion according to any one of claims 1 to 4;
mixing the aqueous pigment dispersion, a binder resin, and a third aqueous medium;
A method for producing an aqueous ink, comprising:
第2の顔料と第2の顔料分散剤と第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体における前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体との組成比率を決定する水性顔料分散体の設計方法であって、
第1の顔料と第1の顔料分散剤としてのポリビニルピロリドンと第1の水性媒体とを含有し、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成比率が異なる複数の評価用分散体を用意する工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、パルスNMR測定によりT2緩和時間を求め、前記T2緩和時間の逆数に基づいて親水化度の指標を得る工程と、
前記複数の評価用分散体のそれぞれについて、粒子の体積平均粒径の測定を行い、前記粒子の総表面積の指標を得る工程と、
前記親水化度の指標を横軸とし、前記粒子の総表面積の指標を縦軸としたときの、前記親水化度の指標、前記粒子の総表面積の指標、及び前記組成比率の関係を示すグラフにおいて前記粒子の総表面積の指標が極大値をとるときの、前記第1の顔料に対する前記第1の顔料分散剤の組成質量比率(R/P)の±0.2以下の範囲を、前記水性顔料分散体における前記第2の顔料に対する前記第2の顔料分散剤の組成質量比率として決定する第1の工程と、
前記決定した組成質量比率に従って前記水性顔料分散体における前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体との組成比率を決定する第2の工程と、
を含み、
前記第2の顔料のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の顔料分散剤のハンセン溶解度パラメータの±(J/cm1/2以下であり、
前記第2の水性媒体のハンセン溶解度パラメータが、前記第1の水性媒体のハンセン溶解度パラメータの±3(J/cm1/2以下であり、
前記第2の顔料分散剤と前記第1の顔料分散剤とは異なるものであり、
前記第2の水性媒体と前記第1の水性媒体とが同一である、
ことを特徴とする水性顔料分散体の設計方法。
A method for designing an aqueous pigment dispersion, the method comprising determining a composition ratio of a second pigment, a second pigment dispersant, and a second aqueous medium in an aqueous pigment dispersion containing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium, the method comprising the steps of:
preparing a plurality of evaluation dispersions each containing a first pigment, polyvinylpyrrolidone as a first pigment dispersant, and a first aqueous medium, the plurality of evaluation dispersions each having a different composition ratio of the first pigment dispersant to the first pigment;
determining a T2 relaxation time for each of the plurality of evaluation dispersions by pulse NMR measurement, and obtaining an index of hydrophilicity based on the reciprocal of the T2 relaxation time;
measuring the volume average particle size of the particles for each of the plurality of evaluation dispersions to obtain an index of the total surface area of the particles;
a first step of determining, as a composition mass ratio of the second pigment dispersant to the second pigment in the aqueous pigment dispersion, a range of ±0.2 or less of a composition mass ratio (R/P) of the first pigment dispersant to the first pigment when the index of the total surface area of the particles takes a maximum value in a graph showing the relationship between the index of the hydrophilicity degree, the index of the total surface area of the particles, and the composition ratio, with the index of the hydrophilicity degree being plotted on the horizontal axis and the index of the total surface area of the particles being plotted on the vertical axis;
a second step of determining a composition ratio of the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium in the aqueous pigment dispersion according to the determined composition mass ratio;
Including,
the Hansen solubility parameter of the second pigment is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment;
The Hansen solubility parameter of the second pigment dispersant is within ± 5 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first pigment dispersant;
The Hansen solubility parameter of the second aqueous medium is within ±3 (J/cm 3 ) 1/2 of the Hansen solubility parameter of the first aqueous medium ;
the second pigment dispersant is different from the first pigment dispersant,
The second aqueous medium and the first aqueous medium are the same ;
A method for designing an aqueous pigment dispersion comprising the steps of:
請求項6に記載の水性顔料分散体の設計方法を用いて前記第2の顔料と前記第2の顔料分散剤と前記第2の水性媒体とを含有する水性顔料分散体を設計する工程と、
前記設計された水性顔料分散体と、バインダー樹脂と、第3の水性媒体との組成比率を決定する工程と、
を含むことを特徴とする水性インクの設計方法。
A step of designing an aqueous pigment dispersion containing the second pigment, the second pigment dispersant, and the second aqueous medium by using the method for designing an aqueous pigment dispersion according to claim 6;
determining a composition ratio of the designed aqueous pigment dispersion, a binder resin, and a third aqueous medium;
A method for designing an aqueous ink, comprising:
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