JP7583575B2 - Water-based pigment dispersions - Google Patents
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Description
本発明は、水系顔料分散体、該水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を用いる油中水型エマルションインクに関する。 The present invention relates to an aqueous pigment dispersion, a method for producing the aqueous pigment dispersion, and a water-in-oil emulsion ink that uses the aqueous pigment dispersion.
インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、印刷媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、被印刷物に非接触という利点があるため、一般消費者向けの民生用印刷に留まらず、近年は、商業印刷や産業印刷分野に応用され始めている。
従来、インクジェット記録用インクとしては、着色剤として顔料や染料を用いた水系インクが用いられてきた。しかしながら、水系インクを用いて普通紙に印刷する場合には、普通紙の吸水性が高いため印字濃度は高くなる反面、水系インクに含まれる水による普通紙繊維の膨張により印刷物にカールが発生して変形するという問題がある。
また、商業印刷や産業印刷分野では高速印刷が求められており、この高速印刷に対応すべく、ラインヘッド型インクジェット記録方式を採用した印刷機が開発され、油性顔料インクが用いられている。油性顔料インクを用いて普通紙に印刷する場合には、印刷物の変形は低減できるが、印刷物の内部までインクが浸透し、印刷物の印字濃度が低くなるという問題がある。
そこで、油中水型(W/O)型エマルションインクを用いる検討がされている。
例えば、特許文献1には、普通紙に記録した場合において、十分な画像の光学濃度を得ることができるインクジェット用エマルジョンインクの提供を目的として、油相及び水相からなる油中水滴型エマルジョンインクであって、該水相は、水及び着色剤を含有し、該着色剤がポリマーを含む変性顔料であるインクジェット用エマルジョンインクが開示されている。
Inkjet recording is a method of directly ejecting ink droplets from minute nozzles and depositing them on a printing medium to obtain a printed matter on which characters and images are recorded. This method has the advantages of being easy to produce full color, being inexpensive, and not contacting the printed matter, so it is no longer limited to consumer printing, and in recent years it has begun to be applied to commercial and industrial printing fields.
Conventionally, water-based inks using pigments or dyes as colorants have been used as inks for inkjet recording. However, when water-based inks are used for printing on plain paper, the print density is high because the plain paper has high water absorption, but there is a problem that the water contained in the water-based ink causes the plain paper fibers to expand, resulting in curling and deformation of the printed matter.
In addition, in the fields of commercial and industrial printing, high-speed printing is required, and in order to meet this demand, printers that employ a line-head type inkjet recording method have been developed and oil-based pigment inks are used. When printing on plain paper using oil-based pigment inks, deformation of the printed matter can be reduced, but there is a problem that the ink penetrates into the interior of the printed matter, resulting in a low print density.
Therefore, the use of water-in-oil (W/O) emulsion inks has been investigated.
For example, Patent Document 1 discloses an inkjet emulsion ink that is a water-in-oil type emulsion ink consisting of an oil phase and an aqueous phase, the aqueous phase containing water and a colorant, the colorant being a modified pigment containing a polymer, for the purpose of providing an inkjet emulsion ink that can obtain a sufficient optical density of an image when recorded on plain paper.
油中水型(W/O)型エマルションインクの製造において、水相中に着色剤として顔料が含まれる場合、顔料を水系媒体に分散させた水系顔料分散体を用いることがある。水系顔料分散体における顔料の分散安定性は、油中水型エマルションインクの水相中における顔料の分散安定性にも影響を与えるため、水系顔料分散体の性能の向上が求められている。
また、油中水型エマルションインクをインクジェット記録方式に用いる場合には、インクジェット記録方式により印刷媒体へ連続して印刷する際の吐出安定性(以下、「連続吐出安定性」ともいう)の向上も求められている。
しかしながら、特許文献1では、ポリマーを含む変性顔料を水中に分散させた顔料分散液を用いた油中水型エマルションインクが開示されているものの、油中水型エマルションインクへの適用において高温下で長期間保存した際の貯蔵安定性に優れる水系顔料分散体を得ることができず、連続吐出安定性が十分でないことが判明した。
本発明は、油中水型エマルションインクに用いた際に、貯蔵安定性に優れ、インクジェット記録方式における連続吐出安定性に優れる水系顔料分散体、該水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を用いる油中水型エマルションインクを提供することを課題とする。
In the production of water-in-oil (W/O) emulsion inks, when a pigment is contained in the aqueous phase as a colorant, an aqueous pigment dispersion in which the pigment is dispersed in an aqueous medium may be used. Since the dispersion stability of the pigment in the aqueous pigment dispersion also affects the dispersion stability of the pigment in the aqueous phase of the water-in-oil emulsion ink, there is a demand for improving the performance of the aqueous pigment dispersion.
Furthermore, when a water-in-oil emulsion ink is used in an inkjet recording method, there is also a demand for improved ejection stability when continuously printing onto a print medium by the inkjet recording method (hereinafter also referred to as "continuous ejection stability").
However, although Patent Document 1 discloses a water-in-oil emulsion ink using a pigment dispersion in which a modified pigment containing a polymer is dispersed in water, it was found that when applied to a water-in-oil emulsion ink, it was not possible to obtain an aqueous pigment dispersion having excellent storage stability when stored for a long period of time at high temperatures, and the continuous ejection stability was insufficient.
An object of the present invention is to provide an aqueous pigment dispersion which, when used in a water-in-oil emulsion ink, has excellent storage stability and excellent continuous ejection stability in an inkjet recording system; a method for producing the aqueous pigment dispersion; and a water-in-oil emulsion ink which uses the aqueous pigment dispersion.
本発明者は、顔料、ポリマー分散剤、及び水を含有する水系顔料分散体であって、該ポリマー分散剤が架橋構造を有し、該ポリマー分散剤の架橋度及び酸価を特定の範囲とし、該水系顔料分散体中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比及び顔料の含有量を特定の範囲とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。すなわち、本発明は、次の[1]~[3]を提供する。
[1]顔料、ポリマー分散剤(A)、及び水を含有する水系顔料分散体であって、
該ポリマー分散剤(A)が架橋構造を有し、該ポリマー分散剤(A)の架橋度が30モル%以上70モル%以下であり、
該ポリマー分散剤(A)の酸価が70mgKOH/g以上200mgKOHg以下であり、
該水系顔料分散体中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]が3.0以上5.0以下であり、
該水系顔料分散体中の該顔料の含有量が30質量%以上である、水系顔料分散体。
[2]下記の工程1-1、工程1、及び工程2を含む、前記[1]に記載の水系顔料分散体の製造方法。
工程1-1:ポリマー(a)の酸基の一部を中和剤で中和して、ポリマー(a)の水分散液を得る工程
工程1:工程1-1で得られたポリマー(a)の水分散液と顔料とを混合して顔料混合物を得た後、該顔料混合物を分散処理して、顔料がポリマー(a)で水系媒体に分散されてなる水系顔料分散体(i)を得る工程
工程2:工程1で得られた水系顔料分散体(i)に架橋剤を添加し、ポリマー(a)を該架橋剤で架橋して、顔料がポリマー分散剤(A)で分散されてなる水系顔料分散体を得る工程
[3]前記[1]に記載の水系顔料分散体を非水溶性有機溶剤に乳化してなる、油中水型エマルションインク。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by providing an aqueous pigment dispersion containing a pigment, a polymer dispersant, and water, in which the polymer dispersant has a crosslinked structure, the degree of crosslinking and the acid value of the polymer dispersant being within specific ranges, and the mass ratio of the pigment content to the polymer dispersant (A) content and the pigment content in the aqueous pigment dispersion being within specific ranges. That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] An aqueous pigment dispersion containing a pigment, a polymer dispersant (A), and water,
The polymer dispersant (A) has a crosslinked structure, and the crosslinking degree of the polymer dispersant (A) is 30 mol % or more and 70 mol % or less,
The acid value of the polymer dispersant (A) is 70 mgKOH/g or more and 200 mgKOHg or less,
a mass ratio of the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion to the content of the polymer dispersant (A) [pigment/polymer dispersant (A)] is 3.0 or more and 5.0 or less;
The content of the pigment in the aqueous pigment dispersion is 30% by mass or more.
[2] A method for producing the water-based pigment dispersion according to the above [1], comprising the following steps 1-1, 1, and 2:
Step 1-1: a step of neutralizing a portion of the acid groups of the polymer (a) with a neutralizing agent to obtain an aqueous dispersion of the polymer (a); Step 1: a step of mixing the aqueous dispersion of the polymer (a) obtained in step 1-1 with a pigment to obtain a pigment mixture, and then dispersing the pigment mixture to obtain an aqueous pigment dispersion (i) in which the pigment is dispersed in an aqueous medium by the polymer (a); Step 2: a step of adding a crosslinking agent to the aqueous pigment dispersion (i) obtained in step 1, and crosslinking the polymer (a) with the crosslinking agent to obtain an aqueous pigment dispersion in which the pigment is dispersed by the polymer dispersant (A). [3] A water-in-oil emulsion ink obtained by emulsifying the aqueous pigment dispersion described in [1] above in a water-insoluble organic solvent.
本発明は、油中水型エマルションインクに用いた際に、貯蔵安定性に優れ、インクジェット記録方式における連続吐出安定性に優れる水系顔料分散体、該水系顔料分散体の製造方法、及び該水系顔料分散体を用いる油中水型エマルションインクを提供することができる。 The present invention provides an aqueous pigment dispersion that, when used in a water-in-oil emulsion ink, has excellent storage stability and excellent continuous ejection stability in an inkjet recording system, a method for producing the aqueous pigment dispersion, and a water-in-oil emulsion ink that uses the aqueous pigment dispersion.
[水系顔料分散体]
本発明の水系顔料分散体は、顔料、ポリマー分散剤(A)、及び水を含有し、該ポリマー分散剤(A)が架橋構造を有し、該ポリマー分散剤(A)の架橋度が30モル%以上70モル%以下であり、該ポリマー分散剤(A)の酸価が70mgKOH/g以上200mgKOHg以下であり、該水系顔料分散体中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]が3.0以上5.0以下であり、該水系顔料分散体中の該顔料の含有量が30質量%以上である。
本発明の水系顔料分散体において、顔料はポリマー分散剤(A)で水系媒体に分散されてなる。なお、「水系」とは、媒体中で水が最大割合を占めていることを意味する。
水系媒体の水としては、脱イオン水、イオン交換水又は蒸留水が好ましく用いられる。
水系媒体は、更に有機溶媒を含有してもよい。該有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等の炭素数1以上4以下の脂肪族アルコール、アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上8以下のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類等の水に溶解する水溶性有機溶媒が挙げられる。
水系媒体中の水の含有量は、環境性の観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上である。
[Water-based pigment dispersion]
The aqueous pigment dispersion of the present invention contains a pigment, a polymer dispersant (A), and water, the polymer dispersant (A) has a crosslinked structure, the degree of crosslinking of the polymer dispersant (A) is 30 mol % or more and 70 mol % or less, the acid value of the polymer dispersant (A) is 70 mgKOH/g or more and 200 mgKOHg or less, the mass ratio of the content of the pigment to the content of the polymer dispersant (A) in the aqueous pigment dispersion [pigment/polymer dispersant (A)] is 3.0 or more and 5.0 or less, and the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion is 30 mass % or more.
In the aqueous pigment dispersion of the present invention, the pigment is dispersed in an aqueous medium by the polymer dispersant (A). Here, "aqueous" means that water accounts for the largest proportion in the medium.
As the water in the aqueous medium, deionized water, ion-exchanged water or distilled water is preferably used.
The aqueous medium may further contain an organic solvent, examples of which include water-soluble organic solvents that dissolve in water, such as aliphatic alcohols having from 1 to 4 carbon atoms, such as methanol, ethanol, and 2-propanol, ketones having from 3 to 8 carbon atoms, such as acetone and methyl ethyl ketone, and ethers, such as tetrahydrofuran.
From the viewpoint of environmental friendliness, the water content in the aqueous medium is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more.
本発明の水系顔料分散体は、油中水型エマルションインク(以下、「エマルションインク」ともいう)に用いた際に、貯蔵安定性に優れ、インクジェット記録方式における連続吐出安定性に優れる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明において、顔料を分散させているポリマー分散剤は、架橋構造を有し、架橋度が特定の範囲であり、更に特定の範囲の酸価を有し、顔料とポリマー分散剤との質量比が特定の範囲であることにより、水系媒体中での良好な顔料分散能を有しつつ、架橋構造により顔料表面に強固に吸着又は固定化され、水相中での顔料の凝集、とりわけ枯渇凝集を抑制することができ、更にポリマーの膨潤も抑制することができる。その結果、水系顔料分散体の粘度が低減され、エマルションインクに用いた際には水相粘度も低減し、微細で安定なエマルションが形成されたエマルションインクを得ることができ、高温下で長期間保存した際の貯蔵安定性を向上させることができると考えられる。
また、本発明の水系顔料分散体中の顔料の含有量が高く、更に顔料とポリマー分散剤との質量比が特定の範囲である。そのため、エマルションインクに用いた際に、顔料濃度の高い水相を有する微細で安定なエマルションを形成することできる。通常、インクジェット記録方式で用いられる記録装置はインクジェットヘッドのノズルやインク流路を閉塞するような異物の混入を防止するためのフィルターが設けられているが、本発明においては、微細で安定なエマルションを形成することができるため、フィルターでの閉塞を抑制し、連続吐出安定性を向上させることができると考えられる。
The aqueous pigment dispersion of the present invention, when used in a water-in-oil emulsion ink (hereinafter also referred to as "emulsion ink"), has excellent storage stability and excellent continuous ejection stability in an ink-jet recording system. The reason for this is not clear, but is thought to be as follows.
In the present invention, the polymer dispersant dispersing the pigment has a crosslinked structure, a degree of crosslinking in a specific range, an acid value in a specific range, and a mass ratio of the pigment to the polymer dispersant in a specific range, so that while having good pigment dispersibility in an aqueous medium, the crosslinked structure firmly adsorbs or fixes the pigment to the surface of the pigment, suppressing pigment aggregation in the aqueous phase, particularly depletion aggregation, and further suppressing swelling of the polymer. As a result, the viscosity of the aqueous pigment dispersion is reduced, and when used in an emulsion ink, the viscosity of the aqueous phase is also reduced, making it possible to obtain an emulsion ink in which a fine and stable emulsion is formed, and it is considered that the storage stability during long-term storage at high temperatures can be improved.
In addition, the pigment content in the aqueous pigment dispersion of the present invention is high, and the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant is within a specific range. Therefore, when used in an emulsion ink, a fine and stable emulsion having an aqueous phase with a high pigment concentration can be formed. Normally, a recording device used in an inkjet recording method is provided with a filter to prevent the inclusion of foreign matter that would clog the nozzles or ink flow paths of the inkjet head, but in the present invention, a fine and stable emulsion can be formed, so that it is considered that clogging of the filter can be suppressed and continuous ejection stability can be improved.
<顔料>
本発明に係る顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよく、レーキ顔料、蛍光顔料を用いることもできる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム等の金属酸化物、真珠光沢顔料等が挙げられる。特にブラックインクにおいては、カーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックの種類には特に制限はなく、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
カーボンブラックのDBP吸油量は、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは20mL/100g以上200mL/100g以下である。
DBP吸油量とは、DBP法により測定された吸油量をいい、具体的には、ASTM D2414-65Tに基づいた値である。
<Pigments>
The pigment according to the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and may be a lake pigment or a fluorescent pigment. If necessary, these pigments may be used in combination with an extender pigment.
Specific examples of inorganic pigments include carbon black, metal oxides such as titanium oxide, iron oxide, red iron oxide, and chromium oxide, pearlescent pigments, etc. In particular, carbon black is preferred for black ink.
The type of carbon black is not particularly limited, and examples thereof include furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black.
The DBP oil absorption of the carbon black is preferably 20 mL/100 g or more and 200 mL/100 g or less from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous ejection stability.
The DBP oil absorption refers to the oil absorption measured by the DBP method, specifically, a value based on ASTM D2414-65T.
有機顔料の具体例としては、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
顔料は1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
Specific examples of organic pigments include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments; and polycyclic pigments such as phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and threne pigments.
The hue is not particularly limited, and any chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange, green, etc. can be used.
Specific examples of preferred organic pigments include one or more product numbers selected from C.I. Pigment Yellow, C.I. Pigment Red, C.I. Pigment Orange, C.I. Pigment Violet, C.I. Pigment Blue, and C.I. Pigment Green.
Examples of the extender pigment include silica, calcium carbonate, and talc.
The pigments can be used alone or in combination of two or more kinds.
<ポリマー分散剤(A)>
本発明に係るポリマー分散剤(A)は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、酸基を含み、かつ、架橋構造を有する。
ポリマー分散剤(A)の酸基としては、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(-COO-、-SO3
-、-OPO3
2-、-OPO3
-M)等が挙げられる。上記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。これらの中でも、前記と同様の観点から、カルボキシ基(-COOM)が好ましい。
ポリマー分散剤(A)は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは非架橋のポリマーを架橋剤で架橋したポリマー又は架橋性基を導入した自己架橋構造を有するポリマーであり、より好ましくは非架橋のポリマー(以下、「ポリマー(a)」ともいう)を架橋剤で架橋したポリマーである。
ポリマー分散剤(A)がポリマー(a)を架橋剤で架橋したポリマーである場合、ポリマー分散剤(A)は、ポリマー(a)を構成するモノマー由来の構成単位に加えて、架橋剤由来の構造を有するものである。
ポリマー分散剤(A)としては、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂等が挙げられる。ポリマー分散剤(A)は、中でも、前記と同様の観点から、ビニル系樹脂が好ましい。
<Polymer Dispersant (A)>
The polymer dispersant (A) according to the present invention contains an acid group and has a crosslinked structure, from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous ejection stability.
Examples of the acid group of the polymer dispersant (A) include groups that exhibit acidity by dissociating and releasing hydrogen ions, such as a carboxy group (-COOM), a sulfonic acid group (-SO 3 M), and a phosphate group (-OPO 3 M 2 ), or their dissociated ionic forms (-COO - , -SO 3 - , -OPO 3 2- , -OPO 3 - M). In the above chemical formula, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium, or an organic ammonium. Of these, the carboxy group (-COOM) is preferred from the same viewpoint as above.
From the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability, the polymer dispersant (A) is preferably a polymer obtained by crosslinking a non-crosslinked polymer with a crosslinking agent or a polymer having a self-crosslinking structure into which a crosslinkable group has been introduced, and more preferably a polymer obtained by crosslinking a non-crosslinked polymer (hereinafter also referred to as "polymer (a)") with a crosslinking agent.
When the polymer dispersant (A) is a polymer obtained by crosslinking a polymer (a) with a crosslinking agent, the polymer dispersant (A) has a structure derived from the crosslinking agent in addition to the constituent units derived from the monomers constituting the polymer (a).
Examples of the polymer dispersant (A) include polyester resins, polyurethane resins, vinyl resins, etc. Of these, the polymer dispersant (A) is preferably a vinyl resin from the same viewpoint as above.
ポリマー分散剤(A)の酸価は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、70mgKOH/g以上であり、好ましくは75mgKOH/g以上、より好ましくは80mgKOH/g以上、更に好ましくは85mgKOH/g以上、より更に好ましくは90mgKOH/g以上であり、そして、200mgKOH/g以下であり、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以下、更に好ましくは140mgKOH/g以下である。酸価が前記の範囲であれば、顔料の分散安定性を確保するのに十分な酸基の量とすることができる。また、ポリマー分散剤(A)と水との親和性と、ポリマー分散剤(A)と顔料との相互作用とのバランスの点からも好ましい。
ポリマー分散剤(A)の酸価は、実施例に記載の方法により測定することができる。
また、ポリマー分散剤(A)が、前述のポリマー(a)を架橋剤で架橋したポリマーである場合には、ポリマー分散剤(A)の酸価は、次式によって求めることもできる。
ポリマー分散剤(A)の酸価(mgKOH/g)=〔ポリマー(a)の酸価(mgKOH/g)〕×〔100-架橋度(モル%)〕/100
ここで、ポリマー(a)の酸価は、構成するモノマーの質量比から算出することができる。また、架橋度は、ポリマー(a)の酸基の当量と架橋剤の架橋性官能基の当量とから計算される架橋度であり、「架橋剤の架橋性官能基のモル当量数/ポリマー(a)が有する酸基のモル当量数」で表される。
The acid value of the polymer dispersant (A) is 70 mgKOH/g or more, preferably 75 mgKOH/g or more, more preferably 80 mgKOH/g or more, even more preferably 85 mgKOH/g or more, and even more preferably 90 mgKOH/g or more, and is 200 mgKOH/g or less, preferably 180 mgKOH/g or less, more preferably 160 mgKOH/g or less, and even more preferably 140 mgKOH/g or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability. If the acid value is in the above range, the amount of acid groups can be sufficient to ensure the dispersion stability of the pigment. It is also preferable from the viewpoint of the balance between the affinity of the polymer dispersant (A) with water and the interaction between the polymer dispersant (A) with the pigment.
The acid value of the polymer dispersant (A) can be measured by the method described in the Examples.
In addition, when the polymer dispersant (A) is a polymer obtained by crosslinking the above-mentioned polymer (a) with a crosslinking agent, the acid value of the polymer dispersant (A) can also be calculated by the following formula.
Acid value of polymer dispersant (A) (mg KOH/g)=[acid value of polymer (a) (mg KOH/g)]×[100−degree of crosslinking (mol %)]/100
Here, the acid value of the polymer (a) can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. The crosslinking degree is calculated from the equivalent of the acid group of the polymer (a) and the equivalent of the crosslinkable functional group of the crosslinking agent, and is expressed as "the molar equivalent number of the crosslinkable functional group of the crosslinking agent / the molar equivalent number of the acid group of the polymer (a)".
ポリマー分散剤(A)の酸基の少なくとも一部は、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、中和されてなることが好ましい。
ポリマー分散剤(A)の中和に用いる中和剤としては、アルカリ金属水酸化物、アンモニア等が挙げられる。
ポリマー分散剤(A)の中和された酸基の対イオンは、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくはアルカリ金属カチオンであり、より好ましくはナトリウムイオン(Na+)及びカリウムイオン(K+)から選ばれる1種以上である。
ポリマー分散剤(A)の中和の程度は、該ポリマー分散剤(A)の酸基の一部が中和されていてもよく、該酸基の全てが中和されていてもよい。
At least a part of the acid groups of the polymer dispersant (A) is preferably neutralized from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous discharge stability.
Examples of the neutralizing agent used for neutralizing the polymer dispersant (A) include alkali metal hydroxides and ammonia.
The counter ion of the neutralized acid group of the polymer dispersant (A) is preferably an alkali metal cation, more preferably one or more selected from sodium ion (Na + ) and potassium ion (K + ), from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving storage stability and continuous ejection stability.
Regarding the degree of neutralization of the polymer dispersant (A), a part of the acid groups of the polymer dispersant (A) may be neutralized, or all of the acid groups may be neutralized.
〔ポリマー(a)〕
ポリマー(a)としては、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂等が挙げられる。ポリマー(a)は、中でも、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくはビニル系樹脂であり、より好ましくはカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系樹脂である。
[Polymer (a)]
Examples of the polymer (a) include polyester resins, polyurethane resins, vinyl resins, etc. Among them, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous discharge stability, the polymer (a) is preferably a vinyl resin, and more preferably a vinyl resin containing a constituent unit derived from a carboxyl group-containing monomer and a constituent unit derived from a hydrophobic monomer.
(カルボキシ基含有モノマー)
カルボキシ基含有モノマーは、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、ビニル系樹脂のモノマー成分として用いられることが好ましい。
カルボキシ基含有モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸であり、より好ましくはアクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
カルボキシ基含有モノマーは、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
(Carboxy Group-Containing Monomer)
The carboxyl group-containing monomer is preferably used as a monomer component of the vinyl resin from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous discharge stability.
Examples of the carboxy group-containing monomer include (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid, with (meth)acrylic acid being preferred, and acrylic acid being more preferred.
In this specification, "(meth)acrylic acid" means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid.
The carboxyl group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more kinds.
(疎水性モノマー)
疎水性モノマーは、ポリマーの顔料への吸着性を向上させ、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、ビニル系樹脂のモノマー成分として用いられることが好ましい。
本明細書において「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。疎水性モノマーの前記溶解量は、ポリマーの顔料への吸着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
疎水性モノマーは、芳香族基含有モノマー、脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
疎水性モノマーは、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
(Hydrophobic Monomer)
The hydrophobic monomer is preferably used as a monomer component of the vinyl resin from the viewpoints of improving the adsorption of the polymer to the pigment, improving the dispersion stability of the pigment, and improving the storage stability and continuous ejection stability.
In this specification, "hydrophobic" means that when a monomer is dissolved to saturation in 100 g of ion-exchanged water at 25° C., the amount of the dissolved hydrophobic monomer is less than 10 g. From the viewpoint of the adsorption of the polymer to the pigment, the amount of the dissolved hydrophobic monomer is preferably 5 g or less, and more preferably 1 g or less.
Examples of the hydrophobic monomer include aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol.
In this specification, the term "(meth)acrylate" refers to at least one selected from acrylate and methacrylate.
The hydrophobic monomers can be used alone or in combination of two or more kinds.
芳香族基含有モノマーは、好ましくは、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくはスチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種である。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
スチレン系モノマーは、好ましくは、スチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、ビニルトルエン、及びジビニルベンゼンから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはスチレン及びα-メチルスチレンから選ばれる少なくとも1種である。
芳香族基含有(メタ)アクリレートは、好ましくはフェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、及びフェノキシエチル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはベンジル(メタ)アクリレートである。
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group with 6 to 22 carbon atoms, which may have a substituent containing a hetero atom, and more preferably at least one selected from a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth)acrylate. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
The styrene-based monomer is preferably at least one selected from styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene, and more preferably at least one selected from styrene and α-methylstyrene.
The aromatic group-containing (meth)acrylate is preferably at least one selected from phenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and phenoxyethyl (meth)acrylate, and more preferably benzyl (meth)acrylate.
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、好ましくは炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものである。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having 1 to 22 carbon atoms. For example, (meth)acrylates having a straight chain alkyl group such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, and stearyl (meth)acrylate; (meth)acrylates having a branched chain alkyl group such as isopropyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tertiary butyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, isododecyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate; and (meth)acrylates having an alicyclic alkyl group such as cyclohexyl (meth)acrylate.
本発明においては、ビニル系樹脂を構成する疎水性モノマーとして疎水性のマクロモノマーを用いてもよい。
マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の化合物であり、顔料の分散安定性の観点から、ビニル系樹脂のモノマー成分として用いることができる。片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
マクロモノマーの数平均分子量は1,000以上10,000以下が好ましい。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
マクロモノマーとしては、顔料の分散安定性の観点から、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロモノマーがより好ましい。
芳香族基含有モノマー系マクロモノマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前述の疎水性モノマーで記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
マクロモノマーは、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
商業的に入手しうるスチレン系マクロモノマーの具体例としては、AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
シリコーン系マクロモノマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
In the present invention, a hydrophobic macromonomer may be used as the hydrophobic monomer constituting the vinyl resin.
The macromonomer is a compound having a number average molecular weight of 500 to 100,000 and having a polymerizable functional group at one end, and can be used as a monomer component of a vinyl resin from the viewpoint of the dispersion stability of the pigment. The polymerizable functional group present at one end is preferably an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group, and more preferably a methacryloyloxy group.
The number average molecular weight of the macromonomer is preferably from 1,000 to 10,000. The number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol/L dodecyldimethylamine as a solvent and polystyrene as a standard substance.
As the macromonomer, from the viewpoint of dispersion stability of the pigment, aromatic group-containing monomer-based macromonomers and silicone-based macromonomers are preferred, and aromatic group-containing monomer-based macromonomers are more preferred.
Examples of the aromatic group-containing monomer constituting the aromatic group-containing monomer-based macromonomer include the aromatic group-containing monomers described above in relation to the hydrophobic monomer, and styrene and benzyl (meth)acrylate are preferred, with styrene being more preferred.
The macromonomers can be used alone or in combination of two or more kinds.
Specific examples of commercially available styrene-based macromonomers include AS-6(S), AN-6(S), and HS-6(S) (product names of Toagosei Co., Ltd.).
The silicone macromonomer may be, for example, an organopolysiloxane having a polymerizable functional group at one end.
疎水性モノマーは、ポリマーの顔料への吸着性を向上させ、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは芳香族基含有モノマー、脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート、及び芳香族基含有モノマー系マクロモノマーから選ばれる1種以上であり、より好ましくは芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上であり、更に好ましくは芳香族基含有モノマーであり、より更に好ましくはスチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。 From the viewpoint of improving the adsorption of the polymer to the pigment, improving the dispersion stability of the pigment, and improving the storage stability and continuous discharge stability, the hydrophobic monomer is preferably one or more selected from aromatic group-containing monomers, (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol, and aromatic group-containing monomer-based macromonomers, more preferably one or more selected from aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol, even more preferably an aromatic group-containing monomer, and even more preferably one or more selected from a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth)acrylate.
(ノニオン性モノマー)
ノニオン性モノマーは、顔料の分散安定性の観点から、ビニル系樹脂のモノマー成分として用いることができる。
ノニオン性モノマーとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリプロピレングリコール(n=2~30、nはオキシプロピレン基の平均付加モル数を示す。以下のnは当該オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(n=1~30、その中のエチレングリコール:n=1~29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でも、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート、アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましい。
ノニオン性モノマーは、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
商業的に入手しうるノニオン性モノマーの具体例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルM-20G、同40G、同90G、同230G等、日油株式会社のブレンマーPE-90、同200、同350等、ブレンマーPME-100、同200、同400等、ブレンマーPP-500、同800、同1000等、ブレンマーAP-150、同400、同550等、ブレンマー50PEP-300、50POEP-800B、43PAPE-600B等が挙げられる。
(Nonionic Monomer)
From the viewpoint of dispersion stability of the pigment, a nonionic monomer can be used as a monomer component of the vinyl resin.
Examples of nonionic monomers include hydroxyalkyl (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 3-hydroxypropyl (meth)acrylate; polyalkylene glycol (meth)acrylates such as polypropylene glycol (n=2-30, n indicates the average number of moles of oxypropylene groups added. Hereinafter, n indicates the average number of moles of the oxyalkylene groups added.) (meth)acrylate and polyethylene glycol (n=2-30) (meth)acrylate; alkoxypolyalkylene glycol (meth)acrylates such as methoxypolyethylene glycol (n=1-30) (meth)acrylate; and phenoxy (ethylene glycol-propylene glycol copolymer) (n=1-30, ethylene glycol therein: n=1-29) (meth)acrylate. Among these, polypropylene glycol (n=2-30) (meth)acrylate, alkoxypolyalkylene glycol (meth)acrylate, and phenoxy (ethylene glycol/propylene glycol copolymer) (meth)acrylate are preferred.
The nonionic monomers can be used alone or in combination of two or more kinds.
Specific examples of commercially available nonionic monomers include NK Ester M-20G, 40G, 90G, 230G, and the like, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.; Blemmer PE-90, 200, 350, and the like, Blemmer PME-100, 200, 400, and the like, Blemmer PP-500, 800, 1000, and the like, Blemmer AP-150, 400, 550, and the like, Blemmer 50PEP-300, 50POEP-800B, 43PAPE-600B, and the like, manufactured by NOF Corporation.
以上のとおり、ポリマー(a)は、好ましくは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー、脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート、及び芳香族基含有モノマー系マクロモノマーから選ばれる1種以上の疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系樹脂であり、更にノニオン性モノマー由来の構成単位を含むビニル系樹脂であってもよいが、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、より好ましくは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上の疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系樹脂であり、更に好ましくは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上の疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系樹脂である。 As described above, the polymer (a) is preferably a vinyl resin containing one or more structural units derived from a carboxyl group-containing monomer selected from acrylic acid and methacrylic acid, and one or more structural units derived from a hydrophobic monomer selected from an aromatic group-containing monomer, a (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol, and an aromatic group-containing monomer-based macromonomer, and may further be a vinyl resin containing a structural unit derived from a nonionic monomer. However, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous discharge stability, it is more preferably a vinyl resin containing one or more structural units derived from a carboxyl group-containing monomer selected from acrylic acid and methacrylic acid, and one or more structural units derived from a hydrophobic monomer selected from an aromatic group-containing monomer and a (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol, and even more preferably a vinyl resin containing one or more structural units derived from a carboxyl group-containing monomer selected from acrylic acid and methacrylic acid, and one or more structural units derived from a hydrophobic monomer selected from a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth)acrylate.
(ビニル系樹脂中における各モノマー由来の構成単位の含有量)
ビニル系樹脂中の各モノマー由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
ビニル系樹脂中のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、より更に好ましくは40質量%以下である。
ビニル系樹脂中の疎水性モノマー由来の構成単位の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
ビニル系樹脂中の疎水性のマクロモノマー由来の構成単位の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは実質的に0質量%、より更に好ましくは0質量%である。
ビニル系樹脂中のノニオン性モノマー由来の構成単位の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下、より更に好ましくは実質的に0質量%、より更に好ましくは0質量%である。
なお、上記のビニル系樹脂中の各モノマー由来の構成単位の含有量はNMR等の分析により測定することができる。また、ビニル系樹脂製造時における原料モノマー中の各モノマーの含有量(未中和量としての含有量)の好ましい範囲は、上記のビニル系樹脂中の各モノマー由来の構成単位の含有量の好ましい範囲と同じとみなすことができる。
(Content of structural units derived from each monomer in vinyl resin)
The content of the constituent units derived from each monomer in the vinyl resin is as follows, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, and improving the storage stability and continuous discharge stability.
The content of structural units derived from carboxy group-containing monomers in the vinyl resin is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, even more preferably 50% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.
The content of structural units derived from hydrophobic monomers in the vinyl resin is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, even more preferably 85% by mass or less.
The content of structural units derived from hydrophobic macromonomers in the vinyl resin is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 3% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, still more preferably substantially 0% by mass, and still more preferably 0% by mass.
The content of constituent units derived from nonionic monomers in the vinyl resin is preferably 10 mass% or less, more preferably 5 mass% or less, even more preferably 3 mass% or less, still more preferably 1 mass% or less, still more preferably substantially 0 mass%, and still more preferably 0 mass%.
The content of the constituent units derived from each monomer in the vinyl resin can be measured by analysis such as NMR. The preferred range of the content of each monomer in the raw material monomers during the production of the vinyl resin (content as the unneutralized amount) can be considered to be the same as the preferred range of the content of the constituent units derived from each monomer in the vinyl resin.
ビニル系樹脂中のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位の合計含有量は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より更に好ましくは実質的に100質量%、より更に好ましくは100質量%である。
ビニル系樹脂中のカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量と疎水性モノマー由来の構成単位との含有量の質量比[カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量/疎水性モノマー由来の構成単位の含有量]は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上、より更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.0以下、より更に好ましくは0.9以下、より更に好ましくは0.7以下、より更に好ましくは0.5以下である。
The total content of the constituent units derived from the carboxy group-containing monomer and the constituent units derived from the hydrophobic monomer in the vinyl resin is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and is preferably 100% by mass or less, still more preferably substantially 100% by mass, and still more preferably 100% by mass.
The mass ratio of the content of constituent units derived from carboxy group-containing monomers to the content of constituent units derived from hydrophobic monomers in the vinyl resin [content of constituent units derived from carboxy group-containing monomers/content of constituent units derived from hydrophobic monomers] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, still more preferably 0.4 or more, and is preferably 2 or less, more preferably 1.5 or less, even more preferably 1.0 or less, still more preferably 0.9 or less, still more preferably 0.7 or less, and still more preferably 0.5 or less.
ビニル系樹脂は、原料モノマーを塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。また、重合モノマーの連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。 Vinyl resins are produced by copolymerizing raw material monomers using known polymerization methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. Among these polymerization methods, solution polymerization is preferred. There are no restrictions on the chain form of the polymerized monomers, and any polymerization form such as random, block, or graft may be used.
ポリマー(a)の酸価は、顔料の分散安定性を向上させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは120mgKOH/g以上、より好ましくは140mgKOH/g以上、更に好ましくは160mgKOH/g以上、より更に好ましくは180mgKOH/g以上、より更に好ましくは200mgKOH/g以上、より更に好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは320mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは280mgKOH/g以下である。酸価が前記の範囲であれば、顔料の分散安定性を確保するのに十分な酸基の量とすることができる。
ポリマー(a)の酸価は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、前述のとおり、構成するモノマーの質量比から算出することができる。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous ejection stability, the acid value of the polymer (a) is preferably 120 mgKOH/g or more, more preferably 140 mgKOH/g or more, even more preferably 160 mgKOH/g or more, still more preferably 180 mgKOH/g or more, still more preferably 200 mgKOH/g or more, still more preferably 220 mgKOH/g or more, and is preferably 320 mgKOH/g or less, more preferably 300 mgKOH/g or less, and still more preferably 280 mgKOH/g or less. If the acid value is within the above range, the amount of acid groups can be sufficient to ensure the dispersion stability of the pigment.
The acid value of the polymer (a) can be measured by the method described in the Examples. As described above, the acid value can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers.
ポリマー(a)の重量平均分子量は、好ましくは2,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは7,000以上であり、そして、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下、より更に好ましくは20,000以下である。ポリマー(a)の重量平均分子量が前記の範囲であれば、顔料への吸着力が十分であり分散安定性を発現することができる。
なお、ポリマー(a)の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
The weight average molecular weight of the polymer (a) is preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, even more preferably 7,000 or more, and is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, even more preferably 30,000 or less, and still more preferably 20,000 or less. When the weight average molecular weight of the polymer (a) is within the above range, the adsorptivity to the pigment is sufficient, and dispersion stability can be exhibited.
The weight average molecular weight of the polymer (a) is measured by the method described in the Examples.
〔架橋剤〕
架橋剤は、ポリマー(a)との反応性の観点から、該架橋剤の水溶率(質量比)は、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。水溶率%(質量比)とは、室温25℃にて水90質量部に架橋剤10質量部を溶解したときの溶解率(%)をいう。
[Crosslinking Agent]
From the viewpoint of reactivity with the polymer (a), the water solubility (mass ratio) of the crosslinking agent is preferably 50% or less, more preferably 40% or less, and even more preferably 35% or less. The water solubility (mass ratio) refers to the solubility (%) when 10 parts by mass of the crosslinking agent is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature of 25° C.
架橋剤は、好ましくは多官能化合物であり、該多官能化合物の架橋性官能基が、ポリマー(a)の酸基と反応して共有結合を形成できるものが好ましい。該共有結合は、好ましくは、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、アミノ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合及びスルホニル結合から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエステル結合、チオエステル結合及びアミド結合から選ばれる1種以上である。多官能化合物の架橋性官能基は、上記した共有結合を形成できるものであれば特に限定されない。
架橋剤の分子量は、反応容易性、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2,000以下、より好ましくは1,500以下、更に好ましくは1,000以下、より更に好ましくは500以下、より更に好ましくは300以下である。
The crosslinking agent is preferably a polyfunctional compound, and the crosslinkable functional group of the polyfunctional compound is preferably capable of reacting with the acid group of the polymer (a) to form a covalent bond. The covalent bond is preferably one or more selected from ester bond, thioester bond, amide bond, amino bond, ether bond, thioether bond, carbonyl bond, thiocarbonyl bond and sulfonyl bond, more preferably one or more selected from ester bond, thioester bond and amide bond. The crosslinkable functional group of the polyfunctional compound is not particularly limited as long as it can form the above-mentioned covalent bond.
[0113] From the viewpoints of improving the reactivity and the dispersion stability of the pigment to reduce the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous ejection stability, the molecular weight of the crosslinking agent is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more, and is preferably 2,000 or less, more preferably 1,500 or less, even more preferably 1,000 or less, still more preferably 500 or less, and even more preferably 300 or less.
架橋性官能基は、好ましくはエポキシ基、イソシアネート基、アジリジノ基、アミノ基及びオキサゾリン基から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエポキシ基である。なお、エポキシ基の概念にはグリシジル基を含む。すなわち、架橋剤は、好ましくは多官能エポキシ化合物であり、架橋効率の観点から、より好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する化合物、更に好ましくはグリシジルエーテル基を2以上有する化合物、より更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物である。
架橋剤が多官能エポキシ化合物である場合、該架橋剤のエポキシ当量は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは170以下である。
架橋剤が多官能エポキシ化合物である場合、該架橋剤のエポキシ基の数は、効率よく架橋反応させて、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、1分子あたり2以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下、市場入手性の観点から、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2である。
The crosslinkable functional group is preferably one or more selected from epoxy group, isocyanate group, aziridino group, amino group and oxazoline group, more preferably epoxy group. The concept of epoxy group includes glycidyl group. That is, the crosslinking agent is preferably a multifunctional epoxy compound, and from the viewpoint of crosslinking efficiency, more preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, even more preferably a compound having two or more glycidyl ether groups, and even more preferably a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms.
When the crosslinking agent is a polyfunctional epoxy compound, the epoxy equivalent of the crosslinking agent is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, even more preferably 110 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less, even more preferably 170 or less.
When the crosslinking agent is a polyfunctional epoxy compound, the number of epoxy groups in the crosslinking agent is 2 or more per molecule from the viewpoints of efficiently crosslinking, improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability, and is preferably 6 or less per molecule, and from the viewpoint of market availability, is more preferably 4 or less, even more preferably 3 or less, and still more preferably 2.
架橋剤の具体例としては、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、及びネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上であり、より好ましくは1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル及びトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルから選ばれる1種以上である。 Specific examples of crosslinking agents include polyglycidyl ethers such as 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether. Among these, preferably, it is at least one selected from 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, and neopentyl glycol diglycidyl ether, and more preferably, it is at least one selected from 1,6-hexanediol diglycidyl ether and trimethylolpropane polyglycidyl ether.
ポリマー分散剤(A)の架橋度は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、30モル%以上であり、好ましくは35モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは45モル%以上であり、そして、70モル%以下であり、好ましくは65モル%以下である。
ポリマー分散剤(A)の架橋度は、前述のとおり、ポリマー(a)を架橋剤で架橋したポリマーである場合には、前述のとおり、「架橋剤の架橋性官能基のモル当量数/ポリマー(a)が有する酸基のモル当量数」で表される。
なお、後述するように、ポリマー(a)の酸基の一部が中和されてなる場合には、中和された酸基も架橋点となり得るため、中和度と架橋度の合計が100モル%を超える場合、架橋度は、上記のとおり「架橋剤の架橋性官能基のモル当量数/ポリマー(a)が有する酸基のモル当量数」で表されるが、中和度は、100モル%から架橋度を差し引いた値となる。
From the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability, the crosslinking degree of the polymer dispersant (A) is 30 mol % or more, preferably 35 mol % or more, more preferably 40 mol % or more, and even more preferably 45 mol % or more, and is 70 mol % or less, and preferably 65 mol % or less.
As described above, when the polymer dispersant (A) is a polymer obtained by crosslinking the polymer (a) with a crosslinking agent, the degree of crosslinking is expressed by "the number of molar equivalents of the crosslinkable functional groups of the crosslinking agent / the number of molar equivalents of the acid groups in the polymer (a)", as described above.
As described later, when a part of the acid groups of the polymer (a) is neutralized, the neutralized acid groups can also become crosslinking points. Therefore, when the sum of the neutralization degree and the crosslinking degree exceeds 100 mol %, the crosslinking degree is expressed as "the molar equivalent number of the crosslinkable functional group of the crosslinking agent/the molar equivalent number of the acid group of the polymer (a)" as described above, but the neutralization degree is a value obtained by subtracting the crosslinking degree from 100 mol %.
本発明の水系顔料分散体における、ポリマー分散剤(A)の存在形態としては、顔料に吸着している状態、顔料を含有している状態(顔料を内包(カプセル化)している粒子形態、顔料を均一に分散した粒子形態を含む)、及び顔料を吸着していない形態がある。本発明においては、顔料の分散安定性を向上させる観点から、顔料をポリマー分散剤(A)が含有する粒子(以下、「顔料含有架橋ポリマー粒子」ともいう)の形態が好ましく、顔料をポリマー分散剤(A)が内包している粒子の形態がより好ましい。 In the aqueous pigment dispersion of the present invention, the polymer dispersant (A) may be in a form in which it is adsorbed to the pigment, in which it contains the pigment (including a particle form in which the pigment is encapsulated and a particle form in which the pigment is uniformly dispersed), or in a form in which the pigment is not adsorbed. In the present invention, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, the form of particles in which the polymer dispersant (A) contains the pigment (hereinafter also referred to as "pigment-containing crosslinked polymer particles") is preferred, and the form of particles in which the polymer dispersant (A) encapsulates the pigment is more preferred.
[水系顔料分散体の製造方法]
本発明の水系顔料分散体は、下記の工程1及び工程2を含む方法により効率的に製造することが好ましい。
工程1:顔料、ポリマー(a)及び水を含む顔料混合物を分散処理して、顔料がポリマー(a)で水系媒体に分散されてなる水系顔料分散体(i)を得る工程
工程2:工程1で得られた水系顔料分散体(i)に架橋剤を添加し、ポリマー(a)を該架橋剤で架橋して、顔料がポリマー分散剤(A)で分散されてなる水系顔料分散体を得る工程
[Method of producing water-based pigment dispersion]
The water-based pigment dispersion of the present invention is preferably produced efficiently by a method including the following steps 1 and 2.
Step 1: A step of dispersing a pigment mixture containing a pigment, a polymer (a), and water to obtain an aqueous pigment dispersion (i) in which the pigment is dispersed in an aqueous medium by the polymer (a). Step 2: A step of adding a crosslinking agent to the aqueous pigment dispersion (i) obtained in step 1, and crosslinking the polymer (a) with the crosslinking agent to obtain an aqueous pigment dispersion in which the pigment is dispersed by the polymer dispersant (A).
(工程1)
工程1は、具体的には、予め調製したポリマー(a)の水分散液と顔料とを混合してなる顔料混合物を分散処理する方法(1);顔料、ポリマー(a)、有機溶媒、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を含有する顔料混合物を分散処理して分散液を得た後、該分散液から有機溶媒を除去する方法(2)等により行うことが好ましい。中でも、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、方法(1)が好ましい。
(Step 1)
Specifically, step 1 is preferably carried out by a method (1) of dispersing a pigment mixture obtained by mixing a previously prepared aqueous dispersion of polymer (a) with a pigment, or a method (2) of dispersing a pigment mixture containing a pigment, polymer (a), an organic solvent, water, and, if necessary, a neutralizing agent, a surfactant, etc., to obtain a dispersion, and then removing the organic solvent from the dispersion, etc. Among these, method (1) is preferred from the viewpoint of improving storage stability and continuous discharge stability.
方法(1)の場合、工程1の前に下記工程1-1を有することが好ましい。
工程1-1:ポリマー(a)の酸基の一部を中和剤で中和して、ポリマー(a)の水分散液(以下、「ポリマー水分散液(D)」ともいう)を得る工程
工程1-1において中和に用いる好ましい中和剤は、ポリマー分散剤(A)で例示したものと同様のものが挙げられる。中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、水溶液として用いることが好ましい。
工程1-1において、中和度は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
中和度(モル%)は、次式によって求めることができる。
中和度(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマー(a)の酸価(mgKOH/g)×ポリマー(a)の質量(g)}/(56.1×1,000)]〕×100
In the case of the method (1), it is preferable to have the following step 1-1 before the step 1.
Step 1-1: A step of neutralizing a part of the acid groups of the polymer (a) with a neutralizing agent to obtain an aqueous dispersion of the polymer (a) (hereinafter, also referred to as "aqueous polymer dispersion (D)"). Preferred neutralizing agents used for the neutralization in step 1-1 include the same as those exemplified for the polymer dispersant (A). From the viewpoint of promoting sufficient and uniform neutralization, the neutralizing agent is preferably used as an aqueous solution.
In step 1-1, from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability, the degree of neutralization is preferably 20 mol % or more, more preferably 30 mol % or more, even more preferably 40 mol % or more, and is preferably 80 mol % or less, more preferably 70 mol % or less, even more preferably 60 mol % or less.
The degree of neutralization (mol %) can be calculated by the following formula.
Degree of neutralization (mol %)=[{weight (g) of neutralizing agent added/equivalent weight of neutralizing agent}/[{acid value (mg KOH/g) of polymer (a)×weight (g) of polymer (a)}/(56.1×1,000)]]×100
工程1における分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な水系顔料分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、更に本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
本分散に用いる剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中でも、顔料を小粒径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができ、後述する水系顔料分散体のキュムラント平均粒径も調整することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、好ましくは60MPa以上300MPa以下である。
パス回数は、顔料を小粒径化する観点から、好ましくは3以上、より好ましくは7以上であり、そして、顔料の分散安定性の観点から、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
顔料混合物に有機溶媒が含まれている場合は、公知の方法で有機溶媒を除去することで、水系顔料分散体を得ることができる。得られた水系顔料分散体中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。
In the dispersion treatment in step 1, the pigment particles can be atomized to a desired particle size only by main dispersion using shear stress. However, from the viewpoint of obtaining a uniform aqueous pigment dispersion, it is preferable to pre-disperse the pigment mixture and then further carry out main dispersion.
As a dispersing machine used for preliminary dispersion, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade or a dispersing blade can be used.
Examples of means for applying shear stress used in the present dispersion include kneaders such as roll mills and kneaders, high-pressure homogenizers such as microfluidizers, and media-type dispersers such as paint shakers and bead mills. Among these, it is preferable to use a high-pressure homogenizer from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
When the dispersion treatment is performed using a high-pressure homogenizer, the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the treatment pressure and the number of passes, and the cumulant average particle size of the aqueous pigment dispersion described below can also be adjusted.
From the viewpoints of productivity and economy, the treatment pressure is preferably 60 MPa or more and 300 MPa or less.
The number of passes is preferably 3 or more, more preferably 7 or more, from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment, and is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, from the viewpoint of the dispersion stability of the pigment.
When the pigment mixture contains an organic solvent, the organic solvent can be removed by a known method to obtain an aqueous pigment dispersion. It is preferable that the organic solvent in the obtained aqueous pigment dispersion is substantially removed, but it may remain as long as it does not impair the object of the present invention. The amount of the residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
(工程2)
工程2では、工程1で得られた水系顔料分散体(i)中で顔料を分散するポリマー(a)が架橋剤によって架橋されることにより、顔料がポリマー分散剤(A)で分散されてなる水系顔料分散体を得ることができる。
好ましい架橋剤及び架橋度は前記のとおりである。
架橋処理の温度は、好ましくは40℃以上、より好ましは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは85℃以下、更に好ましくは75℃以下である。
架橋処理の時間は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下である。
(Step 2)
In step 2, the polymer (a) that disperses the pigment in the aqueous pigment dispersion (i) obtained in step 1 is crosslinked with a crosslinking agent, thereby obtaining an aqueous pigment dispersion in which the pigment is dispersed in the polymer dispersant (A).
The preferred crosslinking agents and the degree of crosslinking are as described above.
The temperature of the crosslinking treatment is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, and even more preferably 60° C. or higher, and is preferably 95° C. or lower, more preferably 85° C. or lower, and even more preferably 75° C. or lower.
From the viewpoints of completion of the crosslinking reaction and economic efficiency, the time for the crosslinking treatment is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, even more preferably 3 hours or more, and is preferably 12 hours or less, more preferably 10 hours or less, even more preferably 8 hours or less.
本発明の水系顔料分散体は、好ましくは顔料含有ポリマー粒子が水系媒体中に分散しているものである。顔料含有ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料とポリマー分散剤(A)により粒子が形成されていればよいが、前述のように、顔料をポリマー分散剤(A)が内包している粒子の形態であることが好ましい。
本発明の水系顔料分散体には、乾燥防止のために保湿剤としてグリセリンやポリエチレングリコール等を1質量%以上10質量%以下配合してもよいし、防黴剤等の添加剤を配合することもできる。
上記の添加剤はポリマー(a)で顔料を分散するときに配合してもよいし、顔料の分散後や架橋後に配合してもよい。
本発明の水系顔料分散体中の各成分の含有量及び物性は以下のとおりである。
The aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably one in which pigment-containing polymer particles are dispersed in an aqueous medium. The form of the pigment-containing polymer particles is not particularly limited as long as the particles are formed by at least the pigment and the polymer dispersant (A), but as described above, the form of the particles in which the pigment is encapsulated in the polymer dispersant (A) is preferred.
The aqueous pigment dispersion of the present invention may contain 1% by mass or more and 10% by mass or less of glycerin, polyethylene glycol or the like as a moisturizing agent to prevent drying, and may also contain additives such as antifungal agents.
The above-mentioned additives may be added when the pigment is dispersed in the polymer (a), or may be added after the pigment is dispersed or after crosslinking.
The contents and physical properties of each component in the water-based pigment dispersion of the present invention are as follows.
本発明の水系顔料分散体中の顔料の含有量は、エマルションインクの水相成分の粘度の調整を容易にし、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点、並びにエマルションインクに用いた際の印字濃度を向上させる観点から、30質量%以上であり、好ましくは33質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、そして、顔料の分散安定性の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましく40質量%以下である。 The content of the pigment in the aqueous pigment dispersion of the present invention is 30% by mass or more, preferably 33% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, from the viewpoint of facilitating adjustment of the viscosity of the aqueous phase component of the emulsion ink, improving storage stability and continuous ejection stability, and improving print density when used in an emulsion ink, and is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less, from the viewpoint of pigment dispersion stability.
本発明の水系顔料分散体中のポリマー分散剤(A)の含有量は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは18質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは13質量%以下である。 The content of the polymer dispersant (A) in the aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 7% by mass or more, and is preferably 18% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 13% by mass or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability.
本発明の水系顔料分散体中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、3.0以上であり、好ましくは3.3以上、より好ましくは3.5以上、更に好ましくは3.7以上であり、そして、5.0以下であり、好ましくは4.7以下、より好ましくは4.5以下、より更に好ましくは4.3以下である。 The mass ratio of the pigment content to the polymer dispersant (A) content in the aqueous pigment dispersion of the present invention [pigment/polymer dispersant (A)] is 3.0 or more, preferably 3.3 or more, more preferably 3.5 or more, even more preferably 3.7 or more, and 5.0 or less, preferably 4.7 or less, more preferably 4.5 or less, and even more preferably 4.3 or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability.
本発明の水系顔料分散体中の水の含有量は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは58質量%以下、更に好ましくは56質量%以下である。 The water content in the aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and is preferably 60% by mass or less, more preferably 58% by mass or less, even more preferably 56% by mass or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability.
本発明の水系顔料分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料の分散安定性を向上させる観点及びエマルションインクの製造を容易にする観点から、好ましくは37質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは43質量%以上であり、そして、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは47質量%以下である。水系顔料分散体の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。 The non-volatile component concentration (solid content concentration) of the aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably 37% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 43% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and facilitating the production of the emulsion ink, and is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, even more preferably 47% by mass or less. The solid content concentration of the aqueous pigment dispersion is measured by the method described in the Examples.
本発明の水系顔料分散体のキュムラント平均粒径は、顔料の分散安定性を向上させて水系顔料分散体の粘度を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上、より更に好ましくは90nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは130nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは100nm未満である。水系顔料分散体のキュムラント平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。 The cumulant average particle diameter of the aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, even more preferably 70 nm or more, even more preferably 80 nm or more, even more preferably 90 nm or more, and is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, even more preferably 130 nm or less, even more preferably 100 nm or less, and even more preferably less than 100 nm, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, reducing the viscosity of the aqueous pigment dispersion, and improving the storage stability and continuous discharge stability. The cumulant average particle diameter of the aqueous pigment dispersion is measured by the method described in the Examples.
本発明の水系顔料分散体の25℃における粘度は、エマルションインクの水相成分の粘度の調整を容易にし、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは200mPa・s以下、より好ましくは150mPa・s以下、更に好ましくは100mPa・s以下、より更に好ましくは50mPa・s以下、より更に好ましくは30mPa・s以下であり、そして、好ましくは5mPa・s以上、より好ましくは10mPa・s以上、更に好ましくは15mPa・s以上、より更に好ましくは20mPa・s以上である。水系顔料分散体の粘度は、実施例に記載の方法により測定される。 From the viewpoint of facilitating adjustment of the viscosity of the aqueous phase component of the emulsion ink and improving storage stability and continuous ejection stability, the viscosity of the aqueous pigment dispersion of the present invention at 25°C is preferably 200 mPa·s or less, more preferably 150 mPa·s or less, even more preferably 100 mPa·s or less, even more preferably 50 mPa·s or less, even more preferably 30 mPa·s or less, and is preferably 5 mPa·s or more, more preferably 10 mPa·s or more, even more preferably 15 mPa·s or more, even more preferably 20 mPa·s or more. The viscosity of the aqueous pigment dispersion is measured by the method described in the Examples.
[油中水型エマルションインク]
本発明の水系顔料分散体は、貯蔵安定性及び連続吐出安定性の観点から、油中水型エマルションインクに用いることが好ましい。
前記エマルションインクは、前記水系顔料分散体を非水溶性有機溶剤に乳化してなるものが好ましく、前記エマルションインクは、前記水系顔料分散体を含む水相成分と非水溶性有機溶剤を含む油相成分とを混合し、水系顔料分散体を含む水相を乳化させることにより製造することができる。
[Water-in-oil emulsion ink]
From the viewpoints of storage stability and continuous ejection stability, the water-based pigment dispersion of the present invention is preferably used in a water-in-oil emulsion ink.
The emulsion ink is preferably obtained by emulsifying the water-based pigment dispersion in a water-insoluble organic solvent, and the emulsion ink can be produced by mixing an aqueous phase component containing the water-based pigment dispersion with an oil phase component containing the water-insoluble organic solvent, and emulsifying the aqueous phase containing the water-based pigment dispersion.
(水相成分)
本発明のエマルションインクの水相成分は、前記水系顔料分散体をそのまま用いてもよく、また、本発明の効果を阻害しない範囲で、前記水系顔料分散体以外の他の成分を含有してもよい。かかる他の成分としては、界面活性剤、水溶性有機溶剤、水中油型ポリマーエマルション、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等を含有することができる。中でも、界面活性剤、水溶性有機溶剤が好ましく用いられる。また、水相成分を調製する際には、該インク中の顔料等の成分の含有量を所望の範囲に調整する観点から、前記水系顔料分散体に例えばイオン交換水を更に添加してもよい。
(Aqueous Phase Components)
The aqueous phase component of the emulsion ink of the present invention may be the aqueous pigment dispersion as it is, or may contain other components other than the aqueous pigment dispersion as long as the effect of the present invention is not impaired. Such other components may include surfactants, water-soluble organic solvents, oil-in-water polymer emulsions, viscosity modifiers, defoamers, preservatives, antifungal agents, and rust inhibitors. Among these, surfactants and water-soluble organic solvents are preferably used. In addition, when preparing the aqueous phase component, ion-exchanged water, for example, may be further added to the aqueous pigment dispersion from the viewpoint of adjusting the content of components such as pigments in the ink to a desired range.
〔界面活性剤〕
界面活性剤は、好ましくは非イオン性界面活性剤であり、より好ましくはアセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、及びフッ素系界面活性剤から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはアセチレングリコール系界面活性剤及びポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤から選ばれる1種であり、より更に好ましくはアセチレングリコール系界面活性剤である。
[Surfactant]
The surfactant is preferably a nonionic surfactant, more preferably one or more selected from an acetylene glycol surfactant, a polyoxyalkylene alkyl ether surfactant, a polyether-modified silicone surfactant, and a fluorine-based surfactant, even more preferably one selected from an acetylene glycol surfactant and a polyether-modified silicone surfactant, and still more preferably an acetylene glycol surfactant.
アセチレングリコール系界面活性剤としては、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのエチレンオキシド(以下、「EO」ともいう)付加物、3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオールのEO付加物、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオールのEO付加物、2,5,8,11-テトラメチル-6-ドデシン-5,8-ジオールのEO付加物、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オールのEO付加物等が挙げられる。
アセチレングリコール系界面活性剤として用いられる前述のEO付加物のEO平均付加モル数が、好ましくは5以上40以下であるものが好ましい。
アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、日信化学工業株式会社製のサーフィノール(商品名)シリーズ、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノール(商品名)シリーズ等が挙げられる。
Examples of acetylene glycol surfactants include an ethylene oxide (hereinafter also referred to as "EO") adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, an EO adduct of 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, an EO adduct of 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, an EO adduct of 2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecyne-5,8-diol, an EO adduct of 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, and the like.
The average number of moles of EO added in the EO adduct used as the acetylene glycol surfactant is preferably 5 or more and 40 or less.
Commercially available acetylene glycol surfactants include the Surfynol (trade name) series manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. and the Acetylenol (trade name) series manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、シリコーンオイルの側鎖及び/又は末端の炭化水素基を、ポリエーテル基で置換された構造を有するものが好ましい。該ポリエーテル基としては、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、エチレンオキシ基(EO)とプロピレンオキシ基(トリメチレンオキシ基又はプロパン-1,2-ジイルオキシ基;PO)がブロック状又はランダムに付加したポリアルキレンオキシ基が好適であり、シリコーン主鎖にポリエーテル基がグラフトした化合物、シリコーンとポリエーテル基がブロック状に結合した化合物等を用いることができる。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の市販品としては、信越化学工業株式会社製のKF-353、KF-355A、KF-642等;日信化学工業株式会社製のシルフェイスSAG005等;株式会社NUC製のFZ-2191等;ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYK-348等が挙げられる。
The polyether-modified silicone surfactant is preferably one having a structure in which the side chain and/or terminal hydrocarbon group of the silicone oil is replaced with a polyether group.As the polyether group, a polyethyleneoxy group, a polypropyleneoxy group, or a polyalkyleneoxy group in which an ethyleneoxy group (EO) and a propyleneoxy group (trimethyleneoxy group or propane-1,2-diyloxy group; PO) are added in a block or random manner is preferable, and a compound in which a polyether group is grafted onto a silicone main chain, a compound in which a silicone and a polyether group are bonded in a block form, etc. can be used.
Commercially available polyether-modified silicone surfactants include KF-353, KF-355A, KF-642, and the like manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; Silface SAG005, and the like manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.; FZ-2191, and the like manufactured by NUC Corporation; and BYK-348, and the like manufactured by BYK Japan K.K.
〔水溶性有機溶剤〕
水溶性有機溶剤は、有機溶剤を25℃の水100mLに溶解させたときに、その溶解量が10mL以上である有機溶剤をいう。
水溶性有機溶剤としては、油中水型エマルションインクの水相に通常用いられ、水と任意の割合で混和できるものが好ましく、炭素数1以上4以下のアルカノール、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、ケトン、環状エーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましい。
水溶性有機溶剤の沸点は、好ましくは60℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは350℃以下、より好ましくは330℃以下、更に好ましくは310℃以下である。
水溶性有機溶剤は、水と任意の割合で混和できるものであれば1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
[Water-soluble organic solvent]
The water-soluble organic solvent refers to an organic solvent that, when dissolved in 100 mL of water at 25° C., dissolves in an amount of 10 mL or more.
The water-soluble organic solvent is preferably one that is commonly used in the aqueous phase of water-in-oil emulsion inks and is miscible with water in any ratio, and examples of such solvents include alkanols having from 1 to 4 carbon atoms, polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, ketones, cyclic ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds, etc. Of these, one or more selected from polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferred.
The boiling point of the water-soluble organic solvent is preferably 60° C. or higher, more preferably 90° C. or higher, and even more preferably 150° C. or higher, and is preferably 350° C. or lower, more preferably 330° C. or lower, and even more preferably 310° C. or lower.
The water-soluble organic solvent may be used alone or in combination of two or more kinds, so long as it is miscible with water in any ratio.
(油相成分)
本発明のエマルションインクの油相成分は、水相中での顔料の分散安定性を向上させてエマルションの平均粒子径を低減させ、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、非水溶性有機溶剤を含有し、好ましくは更に乳化剤を含有する。
(Oily Phase Components)
The oil phase component of the emulsion ink of the present invention contains a water-insoluble organic solvent and preferably further contains an emulsifier, from the viewpoints of improving the dispersion stability of the pigment in the aqueous phase, thereby reducing the average particle size of the emulsion, and improving storage stability and continuous ejection stability.
〔非水溶性有機溶剤〕
本発明に係る非水溶性有機溶剤は、有機溶剤を25℃の水100mLに溶解させたときに、その溶解量が10mL未満である有機溶剤をいう。
非水溶性有機溶剤としては、非極性有機溶剤、極性有機溶剤のいずれも用いることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、単一の連続する相を形成する限り2種以上を組み合わせて用いることもできる。
[Non-water-soluble organic solvent]
The water-insoluble organic solvent according to the present invention refers to an organic solvent which, when dissolved in 100 mL of water at 25° C., dissolves in an amount of less than 10 mL.
As the non-water-soluble organic solvent, either a non-polar organic solvent or a polar organic solvent can be used. These can be used alone or in combination of two or more kinds as long as they form a single continuous phase.
非極性有機溶剤としては、パラフィン系、イソパラフィン系、ナフテン系等の脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素溶剤又は芳香族炭化水素溶剤等の石油系炭化水素溶剤が挙げられる。
非極性有機溶剤の初留点は、好ましくは90℃以上、より好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下である。
非極性有機溶剤の市販品としては、アイソパー(商品名)シリーズ、エクソール(商品名)シリーズ(いずれも、エクソンモービル社製);AFソルベント(商品名)シリーズ(JXTGエネルギー株式会社製)等が挙げられる。
Examples of non-polar organic solvents include aliphatic hydrocarbon solvents such as paraffin-based, isoparaffin-based, and naphthenic solvents, and petroleum-based hydrocarbon solvents such as alicyclic hydrocarbon solvents and aromatic hydrocarbon solvents.
The initial boiling point of the non-polar organic solvent is preferably 90° C. or higher, more preferably 150° C. or higher, and is preferably 300° C. or lower, more preferably 250° C. or lower.
Commercially available non-polar organic solvents include the Isopar (trade name) series and Exxol (trade name) series (both manufactured by Exxon Mobil Corporation); and the AF Solvent (trade name) series (manufactured by JXTG Nippon Oil & Energy Corporation).
極性有機溶剤としては、エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、脂肪酸エステル系溶剤が好ましい。脂肪酸エステル系溶剤としては、イソノナン酸イソノニル、イソノナン酸イソデシル、イソノナン酸イソトリデシル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸イソプロピル、ラウリン酸ヘキシル、ラウリン酸2-エチルヘキシル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸イソブチル、リノール酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸イソブチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸2-エチルヘキシル、イソステアリン酸イソプロピル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、トリ2-エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ2-エチルヘキサン酸グリセリル等の炭素数13以上30以下の脂肪酸エステルが挙げられる。
高級アルコール系溶剤としては、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール等の炭素数12以上20以下の高級アルコールが挙げられる。
Examples of the polar organic solvent include ester-based solvents and higher alcohol-based solvents.
The ester solvent is preferably a fatty acid ester solvent. Examples of the fatty acid ester solvent include fatty acid esters having 13 to 30 carbon atoms, such as isononyl isononanoate, isodecyl isononanoate, isotridecyl isononanoate, methyl laurate, isopropyl laurate, hexyl laurate, 2-ethylhexyl laurate, isopropyl myristate, isopropyl palmitate, isostearyl palmitate, methyl oleate, ethyl oleate, isopropyl oleate, isobutyl oleate, methyl linoleate, ethyl linoleate, isobutyl linoleate, butyl stearate, 2-ethylhexyl stearate, isopropyl isostearate, methyl soybean oil, isobutyl soybean oil, methyl tall oil, isobutyl tall oil, propylene glycol monocaprate, diisopropyl adipate, diisopropyl sebacate, diethyl sebacate, trimethylolpropane tri-2-ethylhexanoate, and glyceryl tri-2-ethylhexanoate.
Examples of higher alcohol solvents include higher alcohols having 12 to 20 carbon atoms, such as isomyristyl alcohol, isopalmityl alcohol, isostearyl alcohol, and oleyl alcohol.
非水溶性有機溶剤は、エマルションインクの粘度を調整する観点、並びに貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは炭化水素系溶剤を含む。
非水溶性有機溶剤中の炭化水素系溶剤の含有量は、前記と同様の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より更に好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
The non-water-soluble organic solvent preferably contains a hydrocarbon solvent from the viewpoint of adjusting the viscosity of the emulsion ink and from the viewpoint of improving the storage stability and continuous ejection stability.
From the same viewpoints as above, the content of the hydrocarbon solvent in the water-insoluble organic solvent is preferably 50 mass% or more, more preferably 60 mass% or more, even more preferably 70 mass% or more, and preferably 100 mass% or less, even more preferably 90 mass% or less, and even more preferably 80 mass% or less.
〔乳化剤〕
乳化剤は、油相中に含まれ、水相を乳化して油中水型エマルション形成できるものであれば特に制限はないが、界面活性剤、ポリマー分散剤等の親油性の乳化剤が好ましい。
親油性の界面活性剤としては、HLB値が6以下の非イオン性界面活性剤が好ましい。該非イオン性界面活性剤としては、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル;グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート等のグリセリン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン植物油脂肪酸エステル等のポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル;ショ糖ステアリン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖オレイン酸エステル、ショ糖エルカ酸エステル、ショ糖ラウリン酸エステル等のショ糖脂肪酸エステル;ポリエチレングリコール脂肪酸エステル;ポリグリセリン縮合リシノレイン酸エステル;ポリオキシエチレンアルキルエーテル;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル;ポリオキシエチレンアルキルアミン/脂肪酸アミド;ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルなどが挙げられる。
親油性の界面活性剤は、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
〔emulsifier〕
There are no particular limitations on the emulsifier as long as it is contained in the oil phase and can emulsify the aqueous phase to form a water-in-oil emulsion, but lipophilic emulsifiers such as surfactants and polymer dispersants are preferred.
The lipophilic surfactant is preferably a nonionic surfactant having an HLB value of 6 or less. Examples of the nonionic surfactant include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, and sorbitan monostearate; polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monooleate and polyoxyethylene sorbitan trioleate; glycerin fatty acid esters such as glycerol monostearate and glycerol monooleate; polyoxyethylene glycerin fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbit fatty acid ester and polyoxyethylene glycerin vegetable oil fatty acid ester; sucrose fatty acid esters such as sucrose stearate, sucrose palmitate, sucrose oleate, sucrose erucate, and sucrose laurate; polyethylene glycol fatty acid esters; polyglycerin condensed ricinoleate; polyoxyethylene alkyl ethers; polyoxyethylene alkylphenyl ethers; polyoxyethylene alkylamines/fatty acid amides; and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers.
The lipophilic surfactants can be used alone or in combination of two or more kinds.
親油性のポリマー分散剤としては、ポリエステルポリイミン、ポリエステルポリアミン、ポリアルキロールアミノアマイドとその塩、ポリエーテルポリアミン、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステルポリイミン、ポリエステルポリアミン、ポリアルキロールアミノアマイドとその塩、及びポリエーテルポリアミンから選ばれる1種以上が好ましく、ポリエステルポリイミンがより好ましい。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of lipophilic polymer dispersants include polyester polyimines, polyester polyamines, polyalkylol aminoamides and their salts, polyether polyamines, hydroxyl group-containing carboxylic acid esters, salts of long-chain polyaminoamides and high molecular weight acid esters, salts of high molecular weight polycarboxylic acids, salts of long-chain polyaminoamides and polar acid esters, high molecular weight unsaturated acid esters, modified polyurethanes, modified poly(meth)acrylates, polyether ester-type anionic surfactants, naphthalene sulfonate formalin condensate salts, polyoxyethylene alkyl phosphate esters, polyoxyethylene nonylphenyl ether, stearylamine acetate, and the like. Among these, one or more selected from polyester polyimines, polyester polyamines, polyalkylol aminoamides and their salts, and polyether polyamines are preferred, and polyester polyimines are more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリエステルポリイミンは、好ましくはポリエチレンイミン等のポリアルキレンイミンと、ヒドロキシステアリン酸の重合体又は環状エステルの重合体のようなカルボキシ基を有するポリエステルとを反応させることにより形成されたアミド又は塩からなり、幹としてポリアルキレンイミン鎖に枝として2つ以上のポリエステル鎖が結合されたグラフト構造を有する分散剤が挙げられる。
親油性のポリマー分散剤の市販品としては、例えば、日本ルーブリゾール株式会社製のソルスパース(商品名)シリーズ;Efka CHEMICALS社製のエフカ(商品名)シリーズ;楠本化成株式会社製のディスパロン(商品名)シリーズ;味の素株式会社製のアジスパー(商品名)シリーズ等が挙げられる。
The polyester polyimine is preferably an amide or salt formed by reacting a polyalkyleneimine such as polyethyleneimine with a polyester having a carboxy group, such as a polymer of hydroxystearic acid or a polymer of a cyclic ester, and includes a dispersant having a graft structure in which two or more polyester chains are bonded as branches to a polyalkyleneimine chain as a backbone.
Commercially available lipophilic polymer dispersants include, for example, the Solsperse (trade name) series manufactured by Lubrizol Japan Co., Ltd.; the Efka (trade name) series manufactured by Efka Chemicals; the Disparlon (trade name) series manufactured by Kusumoto Chemicals Co., Ltd.; and the Ajisper (trade name) series manufactured by Ajinomoto Co., Inc.
本発明のエマルションインクの油相成分は、水相中での顔料の分散安定性を向上させて、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、顔料等の着色剤を含まないことが好ましい。 The oil phase component of the emulsion ink of the present invention preferably does not contain a colorant such as a pigment, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment in the aqueous phase and improving storage stability and continuous ejection stability.
本発明のエマルションインクの水相成分が、前述の界面活性剤、水溶性有機溶剤、又は任意成分を含む場合には、水系顔料分散体と、必要に応じて界面活性剤、水溶性有機溶剤、又は任意成分とを混合し、又は水の含有量を調整して水相成分を調製した後、該水相成分と油相成分とを混合及び乳化することによりエマルションインクとすることができる。
水相成分中の顔料の含有量は、印字濃度を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
水相成分の25℃における粘度は、微細なエマルションを形成し、貯蔵安定性、印字濃度及び連続吐出安定性を向上させる観点、及び該エマルションインクをインクジェット記録用として用いる観点から、好ましくは200mPa・s以下、より好ましくは150mPa・s以下、更に好ましくは100mPa・s以下、より更に好ましくは50mPa・s以下、より更に好ましくは30mPa・s以下であり、そして、好ましくは5mPa・s以上、より好ましくは10mPa・s以上、更に好ましくは15mPa・s以上、より更に好ましくは20mPa・s以上である。
水相成分の粘度は、実施例に記載の方法により測定される。
When the aqueous phase component of the emulsion ink of the present invention contains the above-mentioned surfactant, water-soluble organic solvent, or optional component, the aqueous pigment dispersion can be mixed with the surfactant, water-soluble organic solvent, or optional component as necessary, or the water content can be adjusted to prepare the aqueous phase component, and then the aqueous phase component and the oil phase component can be mixed and emulsified to prepare the emulsion ink.
The content of the pigment in the aqueous phase component is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more from the viewpoint of improving the print density, and is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less, from the viewpoint of reducing the ink viscosity when the solvent evaporates and improving the storage stability and continuous ejection stability.
From the viewpoint of forming a fine emulsion and improving storage stability, print density and continuous ejection stability, and from the viewpoint of using the emulsion ink for inkjet recording, the viscosity of the aqueous phase component at 25°C is preferably 200 mPa·s or less, more preferably 150 mPa·s or less, even more preferably 100 mPa·s or less, still more preferably 50 mPa·s or less, still more preferably 30 mPa·s or less, and is preferably 5 mPa·s or more, more preferably 10 mPa·s or more, even more preferably 15 mPa·s or more, and still more preferably 20 mPa·s or more.
The viscosity of the aqueous phase component is measured by the method described in the Examples.
本発明のエマルションインクは、更に必要に応じて、油中水型エマルションインクに通常用いられる保湿剤、湿潤剤、浸透剤、分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等によるろ過処理を行うことができる。
本発明のエマルションインク中の各成分の含有量及び物性は以下のとおりである。
If necessary, the emulsion ink of the present invention may further contain various additives commonly used in water-in-oil emulsion inks, such as a humectant, wetting agent, penetrating agent, dispersant, surfactant, viscosity modifier, defoamer, preservative, antifungal agent and rust inhibitor, and may further be subjected to filtration treatment using a filter or the like.
The contents and physical properties of each component in the emulsion ink of the present invention are as follows.
エマルションインク中の顔料の含有量は、印字濃度を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、より更に好ましくは4質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく7質量%以下である。 The pigment content in the emulsion ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 3% by mass or more, and even more preferably 4% by mass or more, from the viewpoint of improving print density, and is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less, from the viewpoint of reducing the ink viscosity upon solvent evaporation and improving storage stability and continuous ejection stability.
エマルションインク中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]は、水相中の顔料の分散安定性を向上させて、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは3.0以上、より好ましくは3.3以上、より好ましくは3.5以上、更に好ましくは3.7以上であり、そして、好ましくは5.0以下、好ましくは4.7以下、より好ましくは4.5以下、より更に好ましくは4.3以下である。 The mass ratio of the pigment content to the polymer dispersant (A) content in the emulsion ink [pigment/polymer dispersant (A)] is preferably 3.0 or more, more preferably 3.3 or more, more preferably 3.5 or more, even more preferably 3.7 or more, and is preferably 5.0 or less, preferably 4.7 or less, more preferably 4.5 or less, and even more preferably 4.3 or less, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment in the aqueous phase and improving the storage stability and continuous ejection stability.
エマルションインク中の水の含有量は、貯蔵安定性を向上させる観点、及び印刷物の変形を低減させる観点から、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは15質量%以下、より更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは10質量%未満であり、そして、連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上である。 The water content in the emulsion ink is preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and even more preferably less than 10% by mass, from the viewpoint of improving storage stability and reducing deformation of printed matter, and is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, from the viewpoint of improving continuous ejection stability.
エマルションインク中の非水溶性有機溶剤の含有量は、エマルションインクの粘度を調整する観点、貯蔵安定性を向上させる観点、及び印刷物の変形を低減させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは60質量%以上、より更に好ましくは70質量%以上であり、そして、印字濃度を向上させる観点から、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。 The content of the water-insoluble organic solvent in the emulsion ink is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more, from the viewpoint of adjusting the viscosity of the emulsion ink, improving storage stability, and reducing deformation of the printed matter, and is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, from the viewpoint of improving print density.
エマルションインク中の親油性の乳化剤の含有量は、微細なエマルションを形成して、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、エマルションインクの粘度を調整する観点から、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。 The content of the lipophilic emulsifier in the emulsion ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of forming a fine emulsion and improving storage stability and continuous ejection stability, and is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of adjusting the viscosity of the emulsion ink.
エマルションインクの水相中の顔料粒子のキュムラント平均粒径は、顔料の分散安定性を向上させて、貯蔵安定性及び連続吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上、より更に好ましくは90nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは130nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは100nm未満である。
エマルションインクの水相中の顔料粒子のキュムラント平均粒径は、例えば、該エマルションインクの水相中の顔料粒子の分散状態を保持できる条件で該エマルションインクを遠心分離処理し、解乳化して水相成分を回収し、該水相成分中の顔料粒子のキュムラント平均粒径を実施例に記載の方法により測定することにより求めることができる。
なお、水相中の顔料粒子の分散状態を保持できる遠心分離の条件は、遠心分離処理前後の顔料粒子の分散状態を顕微鏡で確認することにより設定することができる。
From the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment and improving the storage stability and continuous ejection stability, the cumulant average particle size of the pigment particles in the aqueous phase of the emulsion ink is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, even more preferably 70 nm or more, still more preferably 80 nm or more, still more preferably 90 nm or more, and is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, even more preferably 130 nm or less, still more preferably 100 nm or less, and still more preferably less than 100 nm.
The cumulant average particle size of the pigment particles in the aqueous phase of the emulsion ink can be determined, for example, by subjecting the emulsion ink to centrifugal separation under conditions that allow the pigment particles in the aqueous phase of the emulsion ink to be maintained in a dispersed state, demulsifying the emulsion ink to recover the aqueous phase component, and measuring the cumulant average particle size of the pigment particles in the aqueous phase component by the method described in the examples.
The centrifugal separation conditions capable of maintaining the dispersion state of the pigment particles in the aqueous phase can be set by observing the dispersion state of the pigment particles before and after the centrifugation treatment under a microscope.
エマルションインクの25℃における粘度は、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは5mPa・s以上、更に好ましくは7mPa・s以上であり、そして、該エマルションインクをインクジェット記録用として用いる観点から、好ましくは20mPa・s以下、より好ましくは17mPa・s以下、更に好ましくは15mPa・s以下である。
エマルションインクの粘度は、実施例に記載の水系顔料分散体の粘度と同様の方法により測定される。
The viscosity of the emulsion ink at 25°C is preferably 2 mPa·s or more, more preferably 5 mPa·s or more, and even more preferably 7 mPa·s or more, and from the viewpoint of using the emulsion ink for inkjet recording, preferably 20 mPa·s or less, more preferably 17 mPa·s or less, and even more preferably 15 mPa·s or less.
The viscosity of the emulsion ink is measured in the same manner as the viscosity of the water-based pigment dispersion described in the Examples.
本発明のエマルションインクは、連続吐出安定性の観点から、インクジェット記録用として用いることが好ましい。該エマルションインクを公知のインクジェット記録装置に装填し、印刷媒体にインク液滴として吐出させて画像等を記録することができる。
用いる印刷媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙、非吸水性の樹脂フィルムが挙げられる。コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。樹脂フィルムとしては、好ましくはポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、及びポリエチレンフィルムから選ばれる少なくとも1種である。当該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
これらの中でも、印字濃度及び印刷物の変形の観点から、普通紙が好ましい。
From the viewpoint of continuous ejection stability, the emulsion ink of the present invention is preferably used for inkjet recording. The emulsion ink can be loaded into a known inkjet recording device and ejected as ink droplets onto a printing medium to record an image or the like.
The printing medium to be used includes highly water-absorbent plain paper, low water-absorbent coated paper, and non-water-absorbent resin film. The coated paper includes general-purpose glossy paper, multicolor foam gloss paper, etc. The resin film is preferably at least one selected from polyester film, polyvinyl chloride film, polypropylene film, and polyethylene film. The resin film may be a corona-treated substrate.
Among these, plain paper is preferred from the viewpoints of print density and deformation of printed matter.
以下の調製例、製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。
なお、各種物性は下記方法により測定した。
In the following Preparation Examples, Production Examples, Examples and Comparative Examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified.
Various physical properties were measured by the following methods.
(1)ポリマー分散剤(A)又はポリマー(a)の酸価の測定
JIS K0070において、測定溶媒をエタノールとエーテルとの混合溶媒からエタノールとトルエンとの混合溶媒〔エタノール:トルエン=1:1(容量比)〕に変更したこと以外は、JIS K0070に従って測定した。
(1) Measurement of Acid Value of Polymer Dispersant (A) or Polymer (a) The measurement was performed in accordance with JIS K0070, except that the measurement solvent was changed from a mixed solvent of ethanol and ether to a mixed solvent of ethanol and toluene [ethanol:toluene=1:1 (volume ratio)].
(2)ポリマー(a)の重量平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔GPC装置(型式:HLC-8320GPC、東ソー株式会社製)、カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn Super AW-H、以上、東ソー株式会社製の商品名)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、以上、東ソー株式会社製の商品名〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中にポリマー(a)0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(商品名:DISMIC-13HP、メンブレンフィルター材質:親水性PTFE、孔径0.2μm、アドバンテック株式会社製)で濾過したものを用いた。
(2) Measurement of Weight-Average Molecular Weight of Polymer (a) Using a solution of phosphoric acid and lithium bromide dissolved in N,N-dimethylformamide to concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively, as an eluent, a weight-average molecular weight of polymer (a) was measured by gel permeation chromatography (GPC apparatus (model: HLC-8320GPC, manufactured by Tosoh Corporation), columns (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel guardcolumn Super AW-H, all trade names manufactured by Tosoh Corporation), flow rate: 0.5 mL/min) using a monodisperse polystyrene kit with known molecular weights [PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick B (F-100), F-200), F-100, F-200, F-300, F-400, F-500, F-600, F-700, F-800, F-900, F-1000, F-1000, F-2000, F-3000, F-400, F-500, F-600, F-700, F-800, F-900, F-10 ... C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500), all of which are product names manufactured by Tosoh Corporation).
The measurement sample was prepared by mixing 0.1 g of polymer (a) with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirring the mixture with a magnetic stirrer at 25° C. for 10 hours, and filtering the mixture with a syringe filter (product name: DISMIC-13HP, membrane filter material: hydrophilic PTFE, pore size 0.2 μm, manufactured by Advantec Co., Ltd.).
(3)固形分濃度の測定
30mLのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更に室温(25℃)のデシケーター内で15分間放置したのちに、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(3) Measurement of solid content concentration 10.0 g of sodium sulfate, which had been brought to a constant weight in a desiccator, was weighed out into a 30 mL polypropylene container (φ=40 mm, height=30 mm), and about 1.0 g of the sample was added thereto and mixed, after which it was accurately weighed, maintained at 105° C. for 2 hours to remove volatile matter, and then left in a desiccator at room temperature (25° C.) for 15 minutes, after which the mass was measured. The mass of the sample after removal of volatile matter was taken as the solid content, and divided by the mass of the sample added to obtain the solid content concentration.
(4)キュムラント平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム(型式:ELS-8000、大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い、キュムラント平均粒径を測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定サンプルの濃度は、5×10-3%(固形分濃度換算)で行った。
(4) Measurement of cumulant average particle diameter Cumulant analysis was performed using a laser particle analysis system (model: ELS-8000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) to measure the cumulant average particle diameter. The measurement conditions were a temperature of 25°C, an angle between the incident light and the detector of 90°, and 100 cumulative measurements. The refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The concentration of the measurement sample was 5 x 10-3 % (converted into solid concentration).
(5)水系顔料分散体及び水相成分の粘度
E型粘度計(形式:TV-25、東機産業株式会社製、標準コーンロータ1°34’×R24使用、回転数50rpm)を用いて、25℃にて粘度を測定した。
(5) Viscosity of Water-Based Pigment Dispersion and Water Phase Components The viscosity was measured at 25° C. using an E-type viscometer (model: TV-25, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., using a standard cone rotor 1°34′×R24, rotation speed 50 rpm).
<ポリマー(a)の調製>
調製例1
アクリル酸19.2部、スチレン70.8部、α-メチルスチレン10.0部を混合し、原料モノマーを調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(以下、「MEK」という)10部、2-メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.3部、及び前記原料モノマーの10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、前記原料モノマーの残り(90%)、前記重合連鎖移動剤0.27部、MEK40部及びアゾ系ラジカル重合開始剤(商品名:V-65、富士フイルム和光純薬株式会社製、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル))1.1部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記原料モノマーを撹拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。反応容器内の内容物を65℃に維持したまま滴下終了から2時間撹拌した後、前記重合開始剤0.15部をMEK2.5部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間及び70℃で2時間熟成させ、カルボキシ基を有するポリマー(a1)の溶液を得た。重量平均分子量及び酸価を表1に示す。
<Preparation of Polymer (a)>
Preparation Example 1
A raw material monomer was prepared by mixing 19.2 parts of acrylic acid, 70.8 parts of styrene, and 10.0 parts of α-methylstyrene. A reaction vessel was charged with 10 parts of methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as "MEK"), 0.3 parts of 2-mercaptoethanol (polymerization chain transfer agent), and 10% of the raw material monomer, and the atmosphere was thoroughly replaced with nitrogen gas.
Meanwhile, a mixture of the remaining raw material monomer (90%), 0.27 parts of the polymerization chain transfer agent, 40 parts of MEK, and 1.1 parts of an azo-based radical polymerization initiator (product name: V-65, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)) was placed in a dropping funnel, and the raw material monomer in the reaction vessel was heated to 65°C while stirring under a nitrogen atmosphere, and the mixture in the dropping funnel was dropped over 3 hours. After stirring for 2 hours from the end of the dropping while maintaining the contents in the reaction vessel at 65°C, a solution in which 0.15 parts of the polymerization initiator was dissolved in 2.5 parts of MEK was added, and the mixture was further aged at 65°C for 2 hours and at 70°C for 2 hours to obtain a solution of a polymer (a1) having a carboxy group. The weight average molecular weight and acid value are shown in Table 1.
調製例2及び調製例3
調製例1において、表1に示すように原料モノマー組成を変更した以外は同様にして、カルボキシ基を有するポリマー(a2)及び(a3)の溶液を得た。重量平均分子量及び酸価を表1に示す。
Preparation Example 2 and Preparation Example 3
Solutions of polymers (a2) and (a3) having a carboxy group were obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that the raw material monomer compositions were changed as shown in Table 1. The weight average molecular weights and acid values are shown in Table 1.
<ポリマー水分散液(D)の製造(工程1-1)>
製造例1
調製例1で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られたポリマー(a1)80.0部にイオン交換水316.0部、5N水酸化ナトリウム水溶液25.3部を加え、ポリマー(a1)のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が50モル%(中和度:50モル%)になるように中和した。次いで、150rpmで撹拌しながら90℃で5時間加熱することで、ポリマー水分散液(D1)(固形分濃度:20%)を得た。
<Production of polymer aqueous dispersion (D) (step 1-1)>
Production Example 1
The polymer solution obtained in Preparation Example 1 was dried under reduced pressure to obtain 80.0 parts of polymer (a1), and 316.0 parts of ion-exchanged water and 25.3 parts of 5N aqueous sodium hydroxide solution were added to neutralize the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxyl groups of polymer (a1) to 50 mol% (neutralization degree: 50 mol%). Then, the mixture was heated at 90°C for 5 hours while stirring at 150 rpm to obtain a polymer aqueous dispersion (D1) (solid concentration: 20%).
製造例2及び製造例3
製造例1において、表2に示すようにポリマー(a)の種類、水酸化ナトリウム水溶液の量、及びイオン交換水の量を変更した以外は同様にして、ポリマー水分散液(D2)及び(D3)(いずれも固形分濃度:20%、及び中和度:50モル%)を得た。
Production Example 2 and Production Example 3
Polymer aqueous dispersions (D2) and (D3) (solid concentration: 20% and degree of neutralization: 50 mol%) were obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the type of polymer (a), the amount of the aqueous sodium hydroxide solution, and the amount of ion-exchanged water were changed as shown in Table 2.
<水系顔料分散体(工程1及び工程2)>
実施例1-1
(工程1)
製造例2で得られたポリマー水分散液(D2)103.4部に、イオン交換水400.0部、ブラック顔料(カーボンブラック、商品名:MONARCH717、キャボット社製、DBP吸油量53mL/100g)100.0部を加え、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名:ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を7,000rpmで回転させる条件で60分間撹拌した。得られた混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で200MPaの圧力で10パス分散処理し、分散処理物を得た。
得られた分散処理物を5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム和光純薬株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、粗大粒子を除去した後、固形分濃度が20%の水系顔料分散体(i-1)を得た。
(工程2)
得られた水系顔料分散体(i-1)の100.0部(固形分濃度20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、ポリマー(a2)が有する全カルボキシ基の30モル%が架橋されるように(架橋度30モル%)、架橋剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX-212、ナガセケムテックス株式会社製、エポキシ当量:151、水に不溶)(以下、「EX-212」と表記する)0.62部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。5時間経過後、室温まで降温し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム和光純薬株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、更に得られる水系顔料分散体中の顔料の含有量が36.0質量%となるように減圧下で濃縮して、水系ブラック顔料分散体(以下、「ブラック顔料分散体」ともいう)Bk-I(固形分濃度:44.2%)を得た。顔料の含有量、顔料とポリマー分散剤(A)との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]、水の含有量、キュムラント平均粒径、及び粘度を表3に示す。
<Water-based pigment dispersion (Step 1 and Step 2)>
Example 1-1
(Step 1)
400.0 parts of ion-exchanged water and 100.0 parts of black pigment (carbon black, trade name: MONARCH717, manufactured by Cabot Corporation, DBP oil absorption 53 mL/100 g) were added to 103.4 parts of the polymer aqueous dispersion (D2) obtained in Production Example 2, and the mixture was stirred for 60 minutes using a disper (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd., trade name: Ultra Disper) at 20° C. with a disper blade rotating at 7,000 rpm. The resulting mixture was subjected to 10 pass dispersion treatment at a pressure of 200 MPa using a microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name) to obtain a dispersion treatment product.
The obtained dispersion was filtered with a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) equipped with a 5 μm filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to remove coarse particles, and then an aqueous pigment dispersion (i-1) having a solid content concentration of 20% was obtained.
(Step 2)
100.0 parts (solids concentration 20%) of the obtained water-based pigment dispersion (i-1) was placed in a screw-capped glass bottle, and 0.62 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether (product name: Denacol EX-212, manufactured by Nagase ChemteX Corporation, epoxy equivalent: 151, insoluble in water) (hereinafter referred to as "EX-212") as a crosslinking agent was added so that 30 mol % of all carboxy groups in the polymer (a2) were crosslinked (crosslinking degree 30 mol %), and the bottle was sealed and heated at 70°C for 5 hours while stirring with a stirrer. After 5 hours, the temperature was lowered to room temperature, and the mixture was filtered using a 25 mL needleless syringe (Terumo Corporation) equipped with a 5 μm filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then concentrated under reduced pressure so that the pigment content in the resulting aqueous pigment dispersion was 36.0% by mass, to obtain an aqueous black pigment dispersion (hereinafter also referred to as "black pigment dispersion") Bk-I (solid content concentration: 44.2%). The pigment content, the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (A) [pigment/polymer dispersant (A)], the water content, the cumulant average particle size, and the viscosity are shown in Table 3.
実施例1-2~1-5及び比較例1-1~1-2
実施例1-1において、表3に示すようにポリマー水分散液(D)の種類、又は架橋剤の量を変更した以外は同様にして、ブラック顔料分散体Bk-II~Bk-V及びBk-CI~Bk-CIIを得た。
Examples 1-2 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-2
Black pigment dispersions Bk-II to Bk-V and Bk-CI to Bk-CII were obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the type of polymer aqueous dispersion (D) or the amount of crosslinking agent was changed as shown in Table 3.
<油中水型エマルションインク>
実施例2-1
得られる油中水型エマルションインク中の顔料の含有量が5.0%となるように以下の手順により油中水型エマルションインクBk-1を得た。
実施例1-1で得られたブラック顔料分散体Bk-Iを13.9部、及びイオン交換水を0.6部、を混合し、水相成分を調製した。
別途、非水溶性有機溶剤として炭化水素系溶剤(商品名:AFソルベント4号(石油系炭化水素)、JXTGエネルギー株式会社製)を58.0部、エステル系溶剤(商品名:エキセパール M-OL(オレイン酸メチル)、花王株式会社製)を22.5部、及び乳化剤としてショ糖エルカ酸エステル(商品名:リョートーシュガーエステル ER-290、三菱ケミカルフーズ株式会社製)を5.0部、を混合し、油相成分を調製した。
ホモジナイザ-(商品名:ウルトラタラックス(ULTLRA-TURRAX)、型式:T25 digital、シャフトジェネレーター(型式:S25N-25F)、いずれもIKAジャパン株式会社製)を用いて、前記油相成分を5,000rpmで撹拌しながら前記水相成分を滴下した。その後、12,000rpmで3分間撹拌して、油中水型エマルションインクBk-1を得た。
<Water-in-oil emulsion ink>
Example 2-1
A water-in-oil emulsion ink Bk-1 was obtained by the following procedure so that the pigment content in the resulting water-in-oil emulsion ink was 5.0%.
An aqueous phase component was prepared by mixing 13.9 parts of the black pigment dispersion Bk-I obtained in Example 1-1 and 0.6 parts of ion-exchanged water.
Separately, 58.0 parts of a hydrocarbon solvent (product name: AF Solvent No. 4 (petroleum-based hydrocarbon), manufactured by JXTG Nippon Oil & Energy Corporation) as a water-insoluble organic solvent, 22.5 parts of an ester solvent (product name: Exepar M-OL (methyl oleate), manufactured by Kao Corporation), and 5.0 parts of a sucrose erucate ester (product name: Ryoto Sugar Ester ER-290, manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation) as an emulsifier were mixed to prepare an oil phase component.
Using a homogenizer (product name: ULTLRA-TURRAX, model: T25 digital, shaft generator (model: S25N-25F), all manufactured by IKA Japan Co., Ltd.), the aqueous phase component was added dropwise while stirring the oil phase component at 5,000 rpm. Thereafter, the mixture was stirred at 12,000 rpm for 3 minutes to obtain water-in-oil emulsion ink Bk-1.
実施例2-2~2-7及び比較例2-1~2-4
実施例2-1において、表4に示すとおり水相成分及び油相成分を構成する各成分の種類又は量を変更した以外は同様にして、表4に示す各油中水型エマルションインクを得た。
Examples 2-2 to 2-7 and Comparative Examples 2-1 to 2-4
Each water-in-oil emulsion ink shown in Table 4 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the type or amount of each component constituting the aqueous phase component and the oil phase component was changed as shown in Table 4.
<油中水型エマルションインクの評価試験>
実施例及び比較例で得られたエマルションインクを用いて、貯蔵安定性及び連続吐出安定性の評価を行った。結果を表4に示す。
<Evaluation test of water-in-oil emulsion ink>
The emulsion inks obtained in the examples and comparative examples were evaluated for storage stability and continuous ejection stability. The results are shown in Table 4.
〔貯蔵安定性の評価〕
得られたエマルションインクを100mLのスクリュ-バイアル瓶に入れて、60℃で保管し、放置後のエマルションインクの油相と水相の分離、凝集沈降物を目視で観察し、下記基準に従い評価した。
(評価基準)
A:1週間保管後においてもエマルションインクの油相と水相の分離及び凝集沈降物はなかった。
B:1日保管後においてはエマルションインクの油相と水相の分離及び凝集沈降物はなかったが、1週間保管後にエマルションインクの油相と水相の分離又は凝集沈降物があった。
C:エマルションインクの調製直後に油相と水相の分離又は凝集沈降物はなかったが、1日保管後にエマルションインクの油相と水相の分離又は凝集沈降物があった。
D:エマルションインクの調製直後に油相と水相の分離又は凝集沈降物があった。
[Evaluation of storage stability]
The obtained emulsion ink was placed in a 100 mL screw vial and stored at 60° C. After standing, the emulsion ink was visually observed for separation of the oil and water phases and flocculated sediment, and evaluated according to the following criteria.
(Evaluation Criteria)
A: Even after storage for one week, there was no separation of the oil and water phases of the emulsion ink, and no flocculated sediment.
B: After one day of storage, there was no separation of the oil and water phases of the emulsion ink, and no flocculated sedimentation, but after one week of storage, there was separation of the oil and water phases of the emulsion ink, or there was flocculated sedimentation.
C: Immediately after preparation of the emulsion ink, there was no separation of the oil and water phases or no flocculated sediment, but after storage for 1 day, there was separation of the oil and water phases of the emulsion ink or no flocculated sediment.
D: Separation of the oil phase and the water phase or flocculation and sedimentation were observed immediately after preparation of the emulsion ink.
〔連続吐出安定性の評価〕
得られたエマルションインクをインクジェットプリンタ-「ビジネスプリンターPX-105」(セイコーエプソン株式会社製)に充填し、室温23℃、相対湿度50%RHの環境下、普通紙「Xeroxビジネス 4200 コピー用紙」(富士ゼロックス株式会社製)に0.6cm×3.5cmの長方形の対角線部分に相当する斜線を0.3cm間隔で105本平行に並べたノズルチェックパターン画像を20秒あたり1枚の印刷速度にて連続印刷し、ノズル欠けの発生の有無を目視で観察し、下記基準に従い評価した。
(評価基準)
A:印刷枚数が200枚でもノズル欠けが発生しなかった。
B:印刷枚数が100枚から199枚までの間にノズル欠けが発生した。
C:印刷枚数が10枚から99枚までの間にノズル欠けが発生した。
D:印刷枚数が9枚までの間にノズル欠けが発生した。
[Evaluation of Continuous Discharge Stability]
The obtained emulsion ink was filled into an inkjet printer "Business Printer PX-105" (manufactured by Seiko Epson Corporation), and a nozzle check pattern image in which 105 oblique lines corresponding to the diagonal portions of a 0.6 cm x 3.5 cm rectangle were arranged in parallel at 0.3 cm intervals was continuously printed on plain paper "Xerox Business 4200 Copy Paper" (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.) at a printing speed of one sheet per 20 seconds under an environment of room temperature of 23°C and relative humidity of 50% RH. The occurrence of nozzle chipping was visually observed and evaluated according to the following criteria.
(Evaluation Criteria)
A: No nozzle chipping occurred even after printing 200 sheets.
B: Nozzle missing occurred between 100 and 199 printed sheets.
C: Nozzle chipping occurred between 10 and 99 printed sheets.
D: Nozzle chipping occurred up to the 9th printed sheet.
表4から、実施例2-1~2-7は、比較例2-1~2-4に比べて、貯蔵安定性及び連続吐出安定性に優れるエマルションインクが得られることが分かる。 From Table 4, it can be seen that Examples 2-1 to 2-7 provide emulsion inks with superior storage stability and continuous ejection stability compared to Comparative Examples 2-1 to 2-4.
本発明の水系顔料分散体によれば、貯蔵安定性及び連続吐出安定性に優れる油中水型エマルションインクを得ることができる。また、本発明の油中水型エマルションインクは、インクジェット記録用として有用である。 The aqueous pigment dispersion of the present invention makes it possible to obtain a water-in-oil emulsion ink that has excellent storage stability and continuous ejection stability. Furthermore, the water-in-oil emulsion ink of the present invention is useful for inkjet recording.
Claims (8)
該ポリマー分散剤(A)が架橋構造を有し、該ポリマー分散剤(A)の架橋度が30モル%以上70モル%以下であり、
該ポリマー分散剤(A)の酸価が70mgKOH/g以上200mgKOHg以下であり、
該水系顔料分散体中の顔料の含有量とポリマー分散剤(A)の含有量との質量比[顔料/ポリマー分散剤(A)]が3.0以上5.0以下であり、
該水系顔料分散体中の該顔料の含有量が30質量%以上であり、
前記ポリマー分散剤(A)が非架橋のポリマー(a)を架橋剤で架橋したポリマーであり、前記ポリマー(a)がカルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニル系樹脂であり、前記疎水性モノマーが分子量500未満の芳香族基含有モノマーである、水系顔料分散体。 An aqueous pigment dispersion comprising a pigment, a polymer dispersant (A), and water,
The polymer dispersant (A) has a crosslinked structure, and the crosslinking degree of the polymer dispersant (A) is 30 mol % or more and 70 mol % or less,
The acid value of the polymer dispersant (A) is 70 mgKOH/g or more and 200 mgKOHg or less,
a mass ratio of the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion to the content of the polymer dispersant (A) [pigment/polymer dispersant (A)] is 3.0 or more and 5.0 or less;
the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion is 30% by mass or more,
the polymer dispersant (A) is a polymer obtained by crosslinking a non-crosslinked polymer (a) with a crosslinking agent, the polymer (a) is a vinyl resin containing a structural unit derived from a carboxy group-containing monomer and a structural unit derived from a hydrophobic monomer, and the hydrophobic monomer is an aromatic group-containing monomer having a molecular weight of less than 500 .
工程1-1:ポリマー(a)の酸基の一部を中和剤で中和して、ポリマー(a)の水分散液を得る工程
工程1:工程1-1で得られたポリマー(a)の水分散液と顔料とを混合して顔料混合物を得た後、該顔料混合物を分散処理して、顔料がポリマー(a)で水系媒体に分散されてなる水系顔料分散体(i)を得る工程
工程2:工程1で得られた水系顔料分散体(i)に架橋剤を添加し、ポリマー(a)を該架橋剤で架橋して、顔料がポリマー分散剤(A)で分散されてなる水系顔料分散体を得る工程 A method for producing the water-based pigment dispersion according to any one of claims 1 to 5 , comprising the following steps 1-1, 1, and 2:
Step 1-1: A step of neutralizing a portion of the acid groups of the polymer (a) with a neutralizing agent to obtain an aqueous dispersion of the polymer (a). Step 1: A step of mixing the aqueous dispersion of the polymer (a) obtained in step 1-1 with a pigment to obtain a pigment mixture, and then dispersing the pigment mixture to obtain an aqueous pigment dispersion (i) in which the pigment is dispersed in an aqueous medium by the polymer (a). Step 2: A step of adding a crosslinking agent to the aqueous pigment dispersion (i) obtained in step 1, and crosslinking the polymer (a) with the crosslinking agent to obtain an aqueous pigment dispersion in which the pigment is dispersed by the polymer dispersant (A).
8. The water-in-oil emulsion ink according to claim 7 , which is for ink-jet recording.
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