JP7740985B2 - Method for producing aqueous pigment dispersion - Google Patents
Method for producing aqueous pigment dispersionInfo
- Publication number
- JP7740985B2 JP7740985B2 JP2021213220A JP2021213220A JP7740985B2 JP 7740985 B2 JP7740985 B2 JP 7740985B2 JP 2021213220 A JP2021213220 A JP 2021213220A JP 2021213220 A JP2021213220 A JP 2021213220A JP 7740985 B2 JP7740985 B2 JP 7740985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pigment
- polymer
- water
- less
- dispersion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
本発明は、顔料水分散体の製造方法、及び水系インクの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a pigment aqueous dispersion and a method for producing a water-based ink.
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、記録媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物等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、記録媒体として普通紙が使用可能、被記録媒体に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に記録物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いるものが主流となってきている。
一方、顔料水分散体及び水系顔料インクは、顔料粒子が液中に分散しているため、顔料やポリマー由来の粗大粒子により、保存安定性等が悪いという問題がある。
インクジェット記録方法は、少量多品種の記録に適しているため、記録媒体の適用範囲の拡大が進んでいる。このような適用範囲の拡大に伴い、普通紙等の高吸水性記録媒体への印刷に加えて、コート紙のような低吸水性記録媒体や非吸水性樹脂フィルムを用いた商業印刷において、耐溶剤性の向上が求められている。
また、特に非吸水性記録媒体では、水系インクが記録媒体内部に浸透しないため、水系インク中に含まれる顔料粒子は記録媒体の表面上に残留し、得られる記録物の耐擦過性が劣るという問題がある。
Inkjet recording is a recording method in which ink droplets are ejected directly from minute nozzles and deposited on a recording medium to produce printed matter with characters and images recorded on it. This method has become extremely popular due to its many advantages, including ease of full-color printing, low cost, the ability to use plain paper as the recording medium, and non-contact with the recording medium. In particular, from the perspective of weather resistance and water resistance of the recorded matter, the use of pigments as colorants has become mainstream.
On the other hand, pigment water dispersions and water-based pigment inks have the problem of poor storage stability due to the presence of coarse particles derived from the pigment or polymer, since pigment particles are dispersed in a liquid.
Since inkjet recording is suitable for recording a wide variety of products in small quantities, the range of recording media to which it is applicable is expanding. With this expansion of the range of applications, improved solvent resistance is required not only for printing on highly water-absorbent recording media such as plain paper, but also for commercial printing using low-water-absorbent recording media such as coated paper and non-water-absorbent resin films.
Furthermore, in particular with non-water-absorbent recording media, the water-based ink does not penetrate into the interior of the recording medium, so the pigment particles contained in the water-based ink remain on the surface of the recording medium, resulting in a problem of poor abrasion resistance of the resulting recorded matter.
顔料水分散体や水系顔料インクの特性を改善するため、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1には、インクジェット記録用水系インクに利用できる、印字濃度、光沢性の向上、ブロンズ現象の抑制に優れた水分散体として、顔料を含有する架橋コアシェルポリマー粒子であって、コア部とシェル部とがいずれも架橋されてなり、該顔料と該架橋コアシェルポリマーとが特定の重量比を有する、架橋コアシェルポリマー粒子を含む水分散体が開示されている。
特許文献2には、低吸水性記録媒体に対しても耐擦過性、光沢性に優れる画像が得られる、インクジェット記録用水系インクに用いられる着色微粒子分散体の製造方法として、顔料、重合性界面活性剤、水、有機溶媒の分散体1から、有機溶媒を除去して分散体2を得て、該分散体2と重合性モノマーを乳化重合し、着色微粒子分散体を得る、着色微粒子分散体の製造方法が開示されている。
Various proposals have been made to improve the properties of aqueous pigment dispersions and water-based pigment inks.
For example, Patent Document 1 discloses an aqueous dispersion that can be used in a water-based ink for inkjet recording, and that is excellent in improving print density and glossiness and suppressing bronzing. The aqueous dispersion contains crosslinked core-shell polymer particles containing a pigment, in which both the core and the shell are crosslinked and the pigment and the crosslinked core-shell polymer have a specific weight ratio.
Patent Document 2 discloses a method for producing a colored microparticle dispersion used in a water-based ink for inkjet printing, which can provide images having excellent abrasion resistance and gloss even on a low-water-absorbency recording medium, by removing an organic solvent from Dispersion 1 containing a pigment, a polymerizable surfactant, water, and an organic solvent to obtain Dispersion 2, and then emulsion-polymerizing Dispersion 2 and a polymerizable monomer to obtain a colored microparticle dispersion.
特許文献1及び2等の顔料水分散体は、保存安定性、得られる画像の耐溶剤性、耐擦過性において、改善の余地があった。
本発明は、保存安定性に優れ、耐溶剤性、耐擦過性に優れた記録物を得ることができる顔料水分散体の製造方法、及び水系インクの製造方法を提供することを課題とする。
The pigment aqueous dispersions disclosed in Patent Documents 1 and 2 have room for improvement in terms of storage stability, solvent resistance and abrasion resistance of the resulting images.
An object of the present invention is to provide a method for producing a pigment aqueous dispersion and a method for producing a water-based ink, which are capable of producing recorded materials that have excellent storage stability, solvent resistance, and abrasion resistance.
本発明者らは、顔料水分散体の製造において、特定の顔料プレ分散体と、ラジカル重合性モノマーをポリマーで分散したプレエマルションとを予め調製し、両者を混合して乳化重合することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]下記工程1~3を有する、顔料水分散体の製造方法。
工程1:顔料、酸価が100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のアニオン性ポリマー(P)、及び水性媒体を混合、分散して、平均粒径が160nm以下の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体を得る工程
工程2:ラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)の水分散体と混合して、ラジカル重合性モノマーのプレエマルションを得る工程
工程3:工程1で得られた顔料プレ分散体と、工程2で得られたラジカル重合性モノマーのプレエマルションとを混合し、ラジカル重合開始剤を添加して、該ラジカル重合性モノマーを乳化重合して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体を得る工程
[2]前記[1]に記載の方法で得られた顔料水分散体に有機溶剤を添加する、水系インクの製造方法。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by preparing in advance a specific pigment pre-dispersion and a pre-emulsion in which a radical polymerizable monomer is dispersed with a polymer, and then mixing the two to perform emulsion polymerization in the production of a pigment aqueous dispersion.
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A method for producing a pigment aqueous dispersion, comprising the following steps 1 to 3:
[0023] [0024] [0025] [0026] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0029] [0031] [0029] [0032] [0029] [0033] [0029] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0039] [0041] [0039] [0042] [0039] [0043] [0039] [0044] [0039] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] [0070] [0071] [0072] [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] [0087] [0088] [0089] [0090] [0091] [0092] [0093] [0094] [0095] [0096] [0097] [0098] [0099] [0099] [
本発明によれば、保存安定性に優れ、耐溶剤性、耐擦過性に優れた記録物を得ることができる顔料水分散体の製造方法、及び水系インクの製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing a pigment aqueous dispersion and a method for producing a water-based ink that can produce printed materials with excellent storage stability, solvent resistance, and abrasion resistance.
[顔料水分散体の製造方法]
本発明の顔料水分散体の製造方法は、下記工程1~3を有することを特徴とする。
工程1:顔料、酸価が100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のアニオン性ポリマー(P)、及び水性媒体を混合、分散して、平均粒径が160nm以下の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体を得る工程
工程2:ラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)の水分散体と混合して、ラジカル重合性モノマーのプレエマルションを得る工程
工程3:工程1で得られた顔料プレ分散体と、工程2で得られたラジカル重合性モノマーのプレエマルションとを混合し、ラジカル重合開始剤を添加して、該ラジカル重合性モノマーを乳化重合して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体を得る工程
本発明方法で得られる顔料水分散体は、フレキソ印刷用、グラビア印刷用、インクジェット記録用の水系インクに用いることができるが、特にインクジェット記録用水系インクに用いることが好ましい。
なお、本明細書において、「水系」とは、顔料を分散させる媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。また、「記録」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念である。
[Method for producing aqueous pigment dispersion]
The method for producing a pigment water dispersion of the present invention is characterized by comprising the following steps 1 to 3:
Step 1: mixing and dispersing a pigment, an anionic polymer (P) having an acid value of 100 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less, and an aqueous medium to obtain a pigment pre-dispersion containing pigment particles having an average particle size of 160 nm or less; Step 2: mixing a radically polymerizable monomer with an aqueous dispersion of anionic polymer (Q) to obtain a pre-emulsion of the radically polymerizable monomer; Step 3: mixing the pigment pre-dispersion obtained in Step 1 with the pre-emulsion of the radically polymerizable monomer obtained in Step 2, adding a radical polymerization initiator, and emulsion-polymerizing the radically polymerizable monomer to obtain an aqueous dispersion of core-shell polymer particles containing the pigment. The pigment aqueous dispersion obtained by the method of the present invention can be used in aqueous inks for flexographic printing, gravure printing, and inkjet recording, and is particularly preferably used in aqueous inks for inkjet recording.
In this specification, "aqueous" means that water accounts for the largest proportion of the medium in which the pigment is dispersed. Furthermore, "recording" is a concept that includes printing or printing characters or images.
本発明方法で得られる顔料水分散体、及び水系インクは、保存安定性に優れ、記録媒体にインクジェット記録する際に、耐溶剤性、耐擦過性に優れた記録物を得ることができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明に係る顔料プレ分散体は、酸価の高いアニオン性ポリマー(P)により顔料の分散が行われており、顔料がアニオン性ポリマー(P)によって被覆されている。その状態でラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)で分散したプレエマルションを添加して乳化重合を行うと、顔料と、顔料を被覆したアニオン性ポリマー(P)との間でプレエマルションから供給されたラジカル重合性モノマーの重合が進行し、コア部がラジカル重合性モノマーの乳化重合より形成されたポリマーに被覆された顔料粒子となり、該コア部を被覆するシェル部がアニオン性ポリマー(P)となった、コアシェル構造を有する顔料を含有するポリマー粒子が形成されると考えられる。その結果、顔料を内包したポリマー粒子の最外殻は電荷反発力の高い高酸価のアニオン性ポリマー(P)で被覆され、また、顔料がラジカル重合性モノマーの乳化重合により形成されたポリマーで被覆されているため、得られる顔料水分散体の保存安定性が向上すると考えられる。
さらに、本発明方法では、顔料がラジカル重合性モノマーの乳化重合により形成されたポリマーで被覆されているため、記録媒体に記録された後の造膜性が向上し、耐溶剤性や、耐擦過性が優れると考えられる。
The pigment water dispersion and water-based ink obtained by the method of the present invention have excellent storage stability, and when ink-jet recording is performed on a recording medium, recorded materials having excellent solvent resistance and abrasion resistance can be obtained. The reason for this is not clear, but is thought to be as follows.
In the pigment pre-dispersion according to the present invention, the pigment is dispersed using an anionic polymer (P) with a high acid value, and the pigment is coated with the anionic polymer (P). When a pre-emulsion in which a radically polymerizable monomer is dispersed with an anionic polymer (Q) is added in this state and emulsion polymerization is carried out, polymerization of the radically polymerizable monomer supplied from the pre-emulsion proceeds between the pigment and the anionic polymer (P) that has coated the pigment, resulting in pigment particles whose cores are coated with a polymer formed by emulsion polymerization of the radically polymerizable monomer, and polymer particles containing the pigment having a core-shell structure in which the cores are coated with the anionic polymer (P). As a result, the outermost shells of the polymer particles encapsulating the pigment are coated with the high-acid-value anionic polymer (P) that has a high charge repulsion force, and the pigment is coated with the polymer formed by emulsion polymerization of the radically polymerizable monomer, which is thought to improve the storage stability of the resulting aqueous pigment dispersion.
Furthermore, in the method of the present invention, the pigment is coated with a polymer formed by emulsion polymerization of a radically polymerizable monomer, which is thought to improve film-forming properties after recording on a recording medium, and to provide excellent solvent resistance and abrasion resistance.
<工程1>
工程1は、顔料、酸価が100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のアニオン性ポリマー(P)、及び水性媒体を混合、分散して、平均粒径が160nm以下の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体を得る工程である。
<Step 1>
Step 1 is a step of mixing and dispersing a pigment, an anionic polymer (P) having an acid value of 100 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less, and an aqueous medium to obtain a pigment pre-dispersion containing pigment particles having an average particle size of 160 nm or less.
〔顔料〕
本発明に用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられ、黒色インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、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。白色インクにおいては、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
色相は特に限定されず、無彩色インクにおいては、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料、有彩色インクにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、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。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
[Pigments]
The pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment.
Examples of inorganic pigments include carbon black and metal oxides, and carbon black is preferred for black inks. Examples of carbon black include furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black. Examples of white inks include titanium dioxide, zinc oxide, silica, alumina, and metal oxides such as magnesium oxide.
Examples of organic pigments include azo pigments, diazo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and quinophthalone pigments.
The hue is not particularly limited, and achromatic pigments such as white, black, and gray can be used in achromatic inks, while chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, red, blue, orange, and green can be used in chromatic inks.
The pigments may be used alone or in combination of two or more.
〔アニオン性ポリマー(P)〕
本発明に用いられるアニオン性ポリマー(P)(以下、単に「ポリマー(P)」ともいう)は、酸価が100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のアニオン性ポリマーであり、顔料分散能を有する。
ポリマー(P)としては、ビニルモノマーの付加重合により得られるビニル系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン等が挙げられる。これらの中でも、顔料の分散安定性、保存安定性等の観点から、ビニルモノマー(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。ポリマー(P)は、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
[Anionic polymer (P)]
The anionic polymer (P) used in the present invention (hereinafter also simply referred to as "polymer (P)") is an anionic polymer having an acid value of 100 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less, and has pigment dispersibility.
Examples of the polymer (P) include vinyl polymers obtained by addition polymerization of vinyl monomers, polyesters, polyurethanes, etc. Among these, vinyl polymers obtained by addition polymerization of vinyl monomers (vinyl compounds, vinylidene compounds, vinylene compounds) are preferred from the viewpoints of pigment dispersion stability, storage stability, etc. The polymer (P) may be suitably synthesized or a commercially available product.
ポリマー(P)は、水溶性ポリマーでも水不溶性ポリマーでもよいが、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性の観点から、水不溶性ポリマーがより好ましい。ここで、「水不溶性ポリマー」とは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g未満であるポリマーをいう。その溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
ポリマー(P)としては、(a-1)アニオン性モノマーと、(a-2)疎水性モノマーとを含むモノマー混合物を共重合させてなるビニル系ポリマーが好ましい。このビニル系ポリマーは、(a-1)成分由来の構成単位と(a-2)成分由来の構成単位を有する。
The polymer (P) may be either a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer, but from the viewpoint of the storage stability of the resulting pigment aqueous dispersion and the aqueous ink using the same, a water-insoluble polymer is more preferred. Here, the term "water-insoluble polymer" refers to a polymer that, when dried at 105°C for 2 hours and allowed to reach a constant weight, dissolves in 100 g of water at 25°C in an amount of less than 10 g. The amount dissolved is the amount dissolved when the anionic groups of the polymer are 100% neutralized with sodium hydroxide.
The polymer (P) is preferably a vinyl polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing (a-1) an anionic monomer and (a-2) a hydrophobic monomer, and the vinyl polymer has structural units derived from the component (a-1) and structural units derived from the component (a-2).
〔(a-1)アニオン性モノマー〕
(a-1)アニオン性モノマーとしては、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー等が挙げられ、カルボン酸モノマーがより好ましい。
カルボン酸モノマーとしては、(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、及びシトラコン酸から選ばれる1種以上が挙げられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸である。「(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。
[(a-1) Anionic Monomer]
Examples of the anionic monomer (a-1) include carboxylic acid monomers and sulfonic acid monomers, with carboxylic acid monomers being more preferred.
The carboxylic acid monomer may be at least one selected from (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid, and is preferably (meth)acrylic acid. "(Meth)acrylic acid" refers to at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid.
〔(a-2)疎水性モノマー〕
(a-2)疎水性モノマーの「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。
(a-2)疎水性モノマーの具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0020〕~〔0022〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、炭素数1以上18以下、好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、炭素数6以上22以下、好ましくは炭素数6以上18以下の芳香族基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上が好ましく、エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上がより好ましい。
[(a-2) Hydrophobic Monomer]
The term "hydrophobic" in (a-2) hydrophobic monomer means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25° C. until saturation, the amount of the dissolved monomer is less than 10 g.
Specific examples of the hydrophobic monomer (a-2) include those described in paragraphs [0020] to [0022] of JP-A-2018-83938. Among these, preferred are one or more selected from alkyl (meth)acrylates having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and aromatic group-containing monomers having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms, and more preferred are one or more selected from ethyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, styrene, α-methylstyrene, and benzyl (meth)acrylate.
〔(a-3)ノニオン性モノマー〕
ポリマー(P)は、さらに(a-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することができる。(a-3)ノニオン性モノマーは、水や水溶性有機溶剤との親和性が高いモノマーであり、例えば水酸基やポリアルキレングリコール鎖を含むモノマーである。
(a-3)成分の具体例としては、特開2018-83938号公報の段落〔0018〕に記載のものが挙げられる。これらの中では、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、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が好ましい。
上記(a-1)~(a-3)成分は、それぞれ、各成分に含まれるモノマー成分を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
[(a-3) Nonionic Monomer]
The polymer (P) may further contain a structural unit derived from a nonionic monomer (a-3). The nonionic monomer (a-3) is a monomer having high affinity for water or a water-soluble organic solvent, such as a monomer containing a hydroxyl group or a polyalkylene glycol chain.
Specific examples of the component (a-3) include those described in paragraph [0018] of JP-A No. 2018-83938. Among these, one or more selected from methoxypolyethylene glycol (n = 1 to 30) (meth)acrylate and polypropylene glycol (n = 2 to 30) (meth)acrylate are preferred.
The monomer components contained in each of the above components (a-1) to (a-3) can be used alone or in combination of two or more.
(ポリマー(P)中における各構成単位の含有量)
ポリマー(P)中における(a-1)~(a-3)成分由来の構成単位の含有量は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a-1)成分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45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
(a-2)成分由来の構成単位の含有量は、好ましくは45質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
(a-3)成分由来の構成単位を含有する場合、その含有量は好ましくは10質量%以下である。
(a-2)成分に対する(a-1)成分の質量比[(a-1)成分/(a-2)成分]は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。
(Content of each structural unit in polymer (P))
The contents of the structural units derived from the components (a-1) to (a-3) in the polymer (P) are as follows, from the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter.
The content of structural units derived from component (a-1) 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 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 35% by mass or less.
The content of structural units derived from component (a-2) is preferably 45% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 55% by mass or more, and is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less.
When a structural unit derived from the component (a-3) is contained, the content thereof is preferably 10 mass % or less.
The mass ratio of the component (a-1) to the component (a-2) [component (a-1)/component (a-2)] is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, even more preferably 0.2 or more, and is preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, even more preferably 0.5 or less.
(ポリマー(P)の製造)
ポリマー(P)は、前記(a-1)~(a-3)のモノマー成分の混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造できる。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒に制限はないが、水、炭素数1~3の脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等の極性溶媒が好ましく、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン等がより好ましい。
重合の際には、公知の重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができるが、重合開始剤としては、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)等の水溶性アゾ系化合物が好ましく、重合連鎖移動剤としては、3-メルカプトプロピオン酸等のメルカプタン化合物が好ましい。
好ましい重合条件は、重合開始剤の種類等によって異なるが、重合温度は50~90℃が好ましく、重合時間は1~10時間であることが好ましい。また、重合雰囲気は、窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
(Production of Polymer (P))
The polymer (P) can be produced by copolymerizing a mixture of the monomer components (a-1) to (a-3) by a known polymerization method, preferably a solution polymerization method.
There are no limitations on the solvent used in the solution polymerization method, but polar solvents such as water, aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones, ethers, and esters are preferred, and water, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like are more preferred.
During the polymerization, known polymerization initiators and polymerization chain transfer agents can be used. As the polymerization initiator, a water-soluble azo compound such as 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) is preferred, and as the polymerization chain transfer agent, a mercaptan compound such as 3-mercaptopropionic acid is preferred.
Although preferred polymerization conditions vary depending on the type of polymerization initiator, the polymerization temperature is preferably 50 to 90°C, and the polymerization time is preferably 1 to 10 hours. The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
ポリマー(P)の重量平均分子量は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは8,000以上、更に好ましくは10,000以上、より更に好ましくは12,000以上、より更に好ましくは15,000以上であり、そして、好ましくは100,000以下、より好ましくは80,000以下、更に好ましくは60,000以下である。
ポリマー(P)の酸価は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、100mgKOH/g以上であり、好ましくは120mgKOH/g以上、より好ましくは130mgKOH/g以上、更に好ましくは140mgKOH/g以上、より更に好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、300mgKOH/g以下であり、好ましくは280mgKOH/g以下、より好ましくは260mgKOH/g以下、更に好ましくは250mgKOH/g以下である。
なお、ポリマー(P)の重量平均分子量及び酸価は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter, the weight-average molecular weight of the polymer (P) is preferably 3,000 or more, more preferably 8,000 or more, even more preferably 10,000 or more, still more preferably 12,000 or more, and still more preferably 15,000 or more, and is preferably 100,000 or less, more preferably 80,000 or less, and still more preferably 60,000 or less.
From the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter, the acid value of the polymer (P) is 100 mgKOH/g or more, preferably 120 mgKOH/g or more, more preferably 130 mgKOH/g or more, even more preferably 140 mgKOH/g or more, still more preferably 220 mgKOH/g or more, and is 300 mgKOH/g or less, preferably 280 mgKOH/g or less, more preferably 260 mgKOH/g or less, and even more preferably 250 mgKOH/g or less.
The weight average molecular weight and acid value of the polymer (P) are measured by the methods described in the examples.
(顔料プレ分散体の製造)
工程1では、顔料、ポリマー(P)、及び水性媒体を混合、分散して、平均粒径が160nm以下の、顔料粒子を含有する顔料プレ分散体を得る。
顔料、ポリマー(P)については、前記のとおりである。
ここで用いる水性媒体に特に制限はないが、水を主成分とするものが好ましい。水性媒体には、顔料への濡れ性、ポリマー(P)の顔料への吸着性を向上させる観点から、更に有機溶媒を添加してもよい。前記有機溶媒としては、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、炭素数3以上8以下のケトン類、エーテル類、エステル類等が好ましく、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。ポリマー(P)としてビニル系ポリマーを溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
水性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%以上である。
有機溶媒を添加した場合には、工程3を行う前に、公知の方法で有機溶媒を除去することが好ましい。
(Preparation of Pigment Pre-Dispersion)
In step 1, a pigment, a polymer (P), and an aqueous medium are mixed and dispersed to obtain a pigment pre-dispersion containing pigment particles having an average particle size of 160 nm or less.
The pigment and the polymer (P) are as described above.
The aqueous medium used here is not particularly limited, but one containing water as the main component is preferred. An organic solvent may be further added to the aqueous medium from the viewpoint of improving the wettability of the pigment and the adsorption of the polymer (P) to the pigment. As the organic solvent, aliphatic alcohols having from 1 to 3 carbon atoms, ketones having from 3 to 8 carbon atoms, ethers, esters, etc. are preferred, ketones having from 4 to 8 carbon atoms are more preferred, and methyl ethyl ketone is even more preferred. When a vinyl polymer is synthesized as the polymer (P) by solution polymerization, the solvent used in the polymerization may be used as is.
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, and even more preferably 90% by mass or more.
When an organic solvent is added, it is preferable to remove the organic solvent by a known method before carrying out step 3.
ポリマー(P)の酸基の少なくとも一部は中和剤を用いて中和することが好ましい。これにより、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、顔料水分散体及び水系インクにおける顔料粒子の凝集を抑制し、顔料の分散安定性を向上できると考えられる。
中和する場合は、pHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
ポリマー(P)の中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、アンモニア、及び水溶性アミンが挙げられ、好ましくはアルカリ金属水酸化物及びアンモニアから選ばれる1種以上であり、より好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、より更に好ましくは水酸化ナトリウムである。
また、ポリマー(P)を予め中和しておいてもよい。
ポリマー(P)に対する中和剤の使用当量は、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは150モル%以下、より好ましくは120モル%以下、更に好ましくは100モル%以下である。
ここで中和剤の使用当量は、中和前のポリマー(P)を「ポリマー(P’)」とすると、次式によって求めることができる。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマー(P’)の酸価(mgKOH/g)×ポリマー(P)の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
It is preferable to neutralize at least a portion of the acid groups of the polymer (P) using a neutralizing agent, which is thought to increase the charge repulsion force that occurs after neutralization, thereby suppressing aggregation of pigment particles in the pigment water dispersion and water-based ink, and improving the dispersion stability of the pigment.
In the case of neutralization, it is preferable to neutralize so that the pH is 7 or more and 11 or less.
Examples of the neutralizing agent for the polymer (P) include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, ammonia, and water-soluble amines, and are preferably at least one selected from alkali metal hydroxides and ammonia, more preferably alkali metal hydroxides, and even more preferably sodium hydroxide.
The polymer (P) may be neutralized in advance.
From the viewpoint of improving dispersion stability, the amount of the neutralizing agent used relative to the polymer (P) is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, even more preferably 30 mol% or more, and is preferably 150 mol% or less, more preferably 120 mol% or less, even more preferably 100 mol% or less.
Here, the equivalent amount of the neutralizing agent used can be calculated by the following formula, where the polymer (P) before neutralization is "polymer (P')".
Equivalent amount of neutralizing agent used (mol %)=[{weight (g) of neutralizing agent added/equivalent amount of neutralizing agent}/[{acid value of polymer (P') (mg KOH/g)×weight (g) of polymer (P)}/(56×1,000)]]×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、均一な顔料水分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、さらに本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができる。
本分散に用いる剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中でも、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料水分散体中の顔料粒子の平均粒径を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以下であり、パス回数は、好ましくは3以上30以下である。
In the dispersion treatment in step 1, the pigment particles can be atomized to a desired particle size by only 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 disperser blade can be used.
Examples of means for applying shear stress used in this 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 carried out using a high-pressure homogenizer, the average particle size of the pigment particles in the pigment aqueous dispersion can be adjusted by controlling the treatment pressure and the number of passes.
From the viewpoints of productivity and economy, the treatment pressure is preferably 60 MPa or more and 300 MPa or less, and the number of passes is preferably 3 or more and 30 or less.
得られる顔料プレ分散体は、顔料粒子が水を主媒体とする中に分散しているものである。ここで、顔料粒子の形態に特に制限はなく、少なくとも顔料とポリマー(P)により複合粒子が形成されていればよい。例えば、ポリマー(P)に顔料が内包された粒子形態、ポリマー(P)中に顔料が均一に分散された粒子形態、ポリマー(P)の表面に顔料が露出された粒子形態等が含まれる。
顔料プレ分散体中における、顔料とポリマー(P)の合計量に対する顔料の質量比[顔料/(顔料+ポリマー(P))]は、シェル部とコア部を強固に接合して顔料水分散体の耐溶剤性を高める観点から、好ましくは0.82以上、より好ましくは0.83以上、更に好ましくは0.84以上、より更に好ましくは0.90以上であり、そして、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.98以下、更に好ましくは0.97以下である。
The resulting pigment pre-dispersion is one in which pigment particles are dispersed in water as the main medium. Here, the form of the pigment particles is not particularly limited, as long as composite particles are formed from at least the pigment and the polymer (P). For example, particle forms in which the pigment is encapsulated in the polymer (P), particle forms in which the pigment is uniformly dispersed in the polymer (P), particle forms in which the pigment is exposed on the surface of the polymer (P), etc. are included.
The mass ratio of the pigment to the total amount of the pigment and the polymer (P) in the pigment pre-dispersion [pigment/(pigment+polymer (P))] is preferably 0.82 or more, more preferably 0.83 or more, even more preferably 0.84 or more, and still more preferably 0.90 or more, from the viewpoint of firmly bonding the shell portion and the core portion and enhancing the solvent resistance of the pigment aqueous dispersion, and is preferably 0.99 or less, more preferably 0.98 or less, and even more preferably 0.97 or less.
顔料プレ分散体の固形分濃度は、顔料粒子の分散安定性の観点から、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18質量%以上であり、そして、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
顔料プレ分散体中の顔料粒子の平均粒径は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、160nm以下であり、好ましくは140nm以下、より好ましくは120nm以下、更に好ましくは110nm以下であり、そして、好ましくは50nm以上、より好ましくは70nm以上、更に好ましくは80nm以上である。
顔料プレ分散体の固形分濃度、平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of dispersion stability of pigment particles, the solids concentration of the pigment pre-dispersion is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, even more preferably 18% by mass or more, and is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less.
The average particle size of the pigment particles in the pigment pre-dispersion is 160 nm or less, preferably 140 nm or less, more preferably 120 nm or less, even more preferably 110 nm or less, and is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, even more preferably 80 nm or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment aqueous dispersion and the aqueous ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter.
The solid content concentration and average particle size of the pigment pre-dispersion are measured by the method described in the examples.
<工程2>
工程2は、ラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)の水分散体と混合して、ラジカル重合性モノマーのプレエマルションを得る工程である。
工程2で、予めラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)で分散してプレエマルションを得た後、工程3において、工程1で得られた顔料プレ分散体と混合し、ラジカル重合開始剤を添加して、界面活性剤を使用することなく乳化重合することにより、効率的に顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体を得ることができる。
<Step 2>
Step 2 is a step of mixing a radical polymerizable monomer with an aqueous dispersion of anionic polymer (Q) to obtain a pre-emulsion of the radical polymerizable monomer.
In step 2, a radically polymerizable monomer is dispersed in an anionic polymer (Q) in advance to obtain a pre-emulsion, and then in step 3, this is mixed with the pigment pre-dispersion obtained in step 1, and a radical polymerization initiator is added to carry out emulsion polymerization without using a surfactant, thereby efficiently obtaining an aqueous dispersion of core-shell polymer particles containing a pigment.
〔ラジカル重合性モノマー〕
ラジカル重合性モノマーは、ラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する基を含有するモノマーである。かかる基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等から選ばれる1種以上が挙げられる。
ラジカル重合性モノマーは、得られる顔料水分散体の保存安定性の観点から、疎水性のモノマーであることが好ましい。かかる疎水性のラジカル重合性モノマーは、その構造中に疎水性基とラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する基とを有する。
疎水性のラジカル重合性モノマーとしては、脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート、及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上が挙げられる。
[Radical polymerizable monomer]
The radically polymerizable monomer is a monomer containing a radically polymerizable group having an unsaturated double bond, such as one or more groups selected from the group consisting of vinyl, allyl, acryloyl, and methacryloyl groups.
From the viewpoint of the storage stability of the resulting pigment aqueous dispersion, the radically polymerizable monomer is preferably a hydrophobic monomer. Such a hydrophobic radically polymerizable monomer has a hydrophobic group and a group having a radically polymerizable unsaturated double bond in its structure.
The hydrophobic radical polymerizable monomer may be at least one selected from (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol and aromatic group-containing monomers.
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートとしては、炭素数1以上8以下、好ましくは炭素数1以上6以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(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;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)アクリレートがより好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が更に好ましい。
芳香族基含有モノマーとしては、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が好ましく、スチレン、2-メチルスチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上がより好ましく、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上が更に好ましい。
以上の観点から、ラジカル重合性モノマーとしては、炭素数1以上8以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、及び炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーから選ばれる1種以上が好ましい。
ラジカル重合性モノマーは、前記のモノマーを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol is preferably a (meth)acrylate having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably a (meth)acrylate having a straight-chain alkyl group such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, or butyl (meth)acrylate; a (meth)acrylate having a branched-chain alkyl group such as 2-ethylhexyl (meth)acrylate; or a (meth)acrylate having an alicyclic alkyl group such as cyclohexyl (meth)acrylate, and even more preferably one or more selected from methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate.
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having from 6 to 22 carbon atoms, more preferably at least one selected from styrene, 2-methylstyrene, benzyl (meth)acrylate, and phenoxyethyl (meth)acrylate, and even more preferably at least one selected from styrene and benzyl (meth)acrylate.
From the above viewpoints, the radical polymerizable monomer is preferably at least one selected from (meth)acrylates having an alkyl group with 1 to 8 carbon atoms and vinyl monomers having an aromatic group with 6 to 22 carbon atoms.
The radical polymerizable monomer may be used alone or in combination of two or more of the above monomers.
ラジカル重合性モノマーの量は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、工程2のプレエマルション中、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30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%以下である。 From the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using it, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded material, the amount of radically polymerizable monomer in the pre-emulsion of step 2 is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, even more preferably 30% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, even more preferably 50% by mass or less.
〔アニオン性ポリマー(Q)〕
アニオン性ポリマー(Q)(以下、「ポリマー(Q)」ともいう)としては、工程1で用いられるアニオン性ポリマー(P)と同様のものを用いることができる。
すなわち、ポリマー(Q)としては、ビニル系ポリマーが好ましい。
ビニル系ポリマーとしては、(b-1)アニオン性モノマー由来の構成単位と(b-2)疎水性モノマー由来の構成単位とを含有することが好ましく、更に(b-3)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有することができる。
上記(b-1)~(b-3)成分の具体例、好適例、構成単位の含有量、比率は、ポリマー(P)の欄で説明した(a-1)~(a-3)成分の具体例、好適例、構成単位の含有量、比率と同じである。
また、ポリマー(Q)の好適な重量平均分子量、及び酸価も、ポリマー(P)の欄で説明した好適な重量平均分子量、酸価と同じである。
[Anionic polymer (Q)]
As the anionic polymer (Q) (hereinafter also referred to as "polymer (Q)"), the same one as the anionic polymer (P) used in step 1 can be used.
That is, the polymer (Q) is preferably a vinyl polymer.
The vinyl polymer preferably contains (b-1) a structural unit derived from an anionic monomer and (b-2) a structural unit derived from a hydrophobic monomer, and may further contain (b-3) a structural unit derived from a nonionic monomer.
Specific examples, suitable examples, and the contents and ratios of the structural units of the components (b-1) to (b-3) are the same as the specific examples, suitable examples, and the contents and ratios of the structural units of the components (a-1) to (a-3) described in the section for polymer (P).
The preferred weight average molecular weight and acid value of the polymer (Q) are also the same as those explained in the section for the polymer (P).
また、ビニル系ポリマーの製造方法は前記ポリマー(P)の製造方法と同様である。
ポリマー(Q)を溶液重合で製造する場合、ポリマー(Q)粒子表面にはカルボキシ基が存在するためpHが酸性側に傾き、粘度上昇や凝集が起こりやすい。そこで、中和剤を用いて中和することが好ましい。
ポリマー(Q)の中和剤としては、アルカリ金属水酸化物、水溶性アミン、及びアンモニアから選ばれる1種以上が好ましい。すなわちポリマー(Q)がアルカリ金属水酸化物、水溶性アミン、及びアンモニアから選ばれる1種以上で中和されてなるものであることが好ましい。耐溶剤性の観点からは、中和剤は、アンモニア、水溶性アミンがより好ましく、アンモニアがより更に好ましい。
中和剤の添加量は、ポリマーエマルジョンのpHが7.5~9.5の範囲、好ましくは7.5~8.5の範囲となるように適宜決定される。
ポリマー(Q)に対する中和剤の使用当量は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは120モル%以下、より好ましくは100モル%以下、更に好ましくは90モル%以下である。
工程1のポリマー(P)の酸価と工程2のポリマー(Q)の酸価の差 [ポリマー(P)の酸価-ポリマー(Q)の酸価]は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性を高める観点から、170mgKOH/g以下であることが好ましく、100mgKOH/g以下であることがより好ましく、30mgKOH/g以下であることが更に好ましく、0mgKOH/g、すなわちポリマー(P)とポリマー(Q)の酸価が同じであることがより更に好ましい。
また、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性を高める観点から、ポリマー(P)とポリマー(Q)は同一であることがより更に好ましい。
The vinyl polymer can be produced by the same method as that for producing the polymer (P).
When polymer (Q) is produced by solution polymerization, the pH tends to be acidic due to the presence of carboxy groups on the surface of polymer (Q) particles, which tends to cause an increase in viscosity and aggregation. Therefore, it is preferable to neutralize the polymer (Q) using a neutralizing agent.
The neutralizing agent for the polymer (Q) is preferably one or more selected from alkali metal hydroxides, water-soluble amines, and ammonia. That is, it is preferable that the polymer (Q) is neutralized with one or more selected from alkali metal hydroxides, water-soluble amines, and ammonia. From the viewpoint of solvent resistance, the neutralizing agent is more preferably ammonia or a water-soluble amine, and even more preferably ammonia.
The amount of neutralizing agent added is determined appropriately so that the pH of the polymer emulsion falls within the range of 7.5 to 9.5, preferably 7.5 to 8.5.
From the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, the amount of the neutralizing agent used relative to the polymer (Q) is preferably 10 mol % or more, more preferably 15 mol % or more, even more preferably 20 mol % or more, and is preferably 120 mol % or less, more preferably 100 mol % or less, even more preferably 90 mol % or less.
From the viewpoint of enhancing the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, the difference between the acid value of the polymer (P) in step 1 and the acid value of the polymer (Q) in step 2 [acid value of polymer (P) - acid value of polymer (Q)] is preferably 170 mgKOH/g or less, more preferably 100 mgKOH/g or less, even more preferably 30 mgKOH/g or less, and even more preferably 0 mgKOH/g, i.e., the acid values of the polymer (P) and the polymer (Q) are the same.
Furthermore, from the viewpoint of enhancing the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, it is even more preferable that the polymer (P) and the polymer (Q) are the same.
<工程3>
工程3は、工程1で得られた顔料プレ分散体と、工程2で得られたラジカル重合性モノマーのプレエマルションとを混合し、ラジカル重合開始剤を添加して、該ラジカル重合性モノマーを乳化重合して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体を得る工程である。
<Step 3>
Step 3 is a step of mixing the pigment pre-dispersion obtained in Step 1 with the pre-emulsion of the radical polymerizable monomer obtained in Step 2, adding a radical polymerization initiator, and emulsion-polymerizing the radical polymerizable monomer to obtain an aqueous dispersion of pigment-containing core-shell polymer particles.
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ともいう)としては、通常の乳化重合に用いられるものを使用することができる。具体的には、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素等の無機過酸化物;t-ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;アゾ系重合開始剤;レドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、ラジカル重合性モノマーの重合を促進し、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、水溶性のアゾ系重合開始剤が好ましい。
[Radical Polymerization Initiator]
As the radical polymerization initiator (hereinafter also simply referred to as "polymerization initiator"), those used in ordinary emulsion polymerization can be used. Specific examples include persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate; inorganic peroxides such as hydrogen peroxide; organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide; azo polymerization initiators; and redox polymerization initiators. Among these, water-soluble azo polymerization initiators are preferred from the viewpoints of promoting the polymerization of the radically polymerizable monomer and improving the storage stability of the resulting pigment aqueous dispersion and the water-based ink using the same, as well as the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter.
水溶性のアゾ系重合開始剤としては、アニオン性のアゾ系重合開始剤、ヒドロキシ基含有アゾアミド化合物等の非イオン性のアゾ系重合開始剤が挙げられるが、アニオン性のアゾ系重合開始剤がより好ましい。
アニオン性のアゾ系重合開始剤としては、例えば、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボン酸)等の炭素数8以上16以下のアゾビスカルボン酸、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、4,4’-アゾビス(2-シアノペンタン酸)等の炭素数8以上16以下のアゾビスシアノカルボン酸、及びこれらの塩等のカルボキシ基含有アゾ化合物が挙げられる。これらの中では、カルボキシ基含有アゾ化合物が好ましく、炭素数10以上14以下のアゾビスシアノカルボン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)及びその塩が更に好ましい。
Examples of the water-soluble azo polymerization initiator include anionic azo polymerization initiators and nonionic azo polymerization initiators such as hydroxyl group-containing azoamide compounds, with anionic azo polymerization initiators being more preferred.
Examples of the anionic azo polymerization initiator include azobiscarboxylic acids having from 8 to 16 carbon atoms, such as 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carboxylic acid), azobiscyanocarboxylic acids having from 8 to 16 carbon atoms, such as 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid), 2,2'-azobis(4-cyanovaleric acid), and 4,4'-azobis(2-cyanopentanoic acid), and carboxyl group-containing azo compounds such as salts thereof. Among these, carboxyl group-containing azo compounds are preferred, and at least one selected from azobiscyanocarboxylic acids having from 10 to 14 carbon atoms and salts thereof is more preferred, with 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) and salts thereof being even more preferred.
工程3においては、本発明の効果を阻害しない範囲で、メルカプタン類、キサントゲン類等の重合連鎖移動剤を用いることができる。
重合開始剤の量は、ラジカル重合性モノマー100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは4質量部以下、より更に好ましくは3質量部以下である。
In step 3, a polymerization chain transfer agent such as a mercaptan or a xanthogen may be used within a range that does not impair the effects of the present invention.
The amount of the polymerization initiator is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 1 part by mass or more, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less, even more preferably 4 parts by mass or less, and still more preferably 3 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the radical polymerizable monomer.
〔乳化重合〕
工程3における乳化重合は、工程1で得られた顔料プレ分散体と、工程2で得られたラジカル重合性モノマーのプレエマルションとを混合し、前記重合開始剤を添加して、界面活性剤を添加することなく行うことができる。
乳化重合の際には、必要に応じて分散媒として水を添加し、更に必要に応じてアルコール類、ケトン類等の有機溶媒を加えることもできる。分散媒全体における水の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは75質量%以上である。
乳化重合の条件に特に制限はなく、常法により行うことができる。
乳化重合の重合温度は、重合開始剤の種類により異なるが、反応性の観点から、好ましくは55℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、得られるポリマーの分子量分布の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
重合雰囲気は、窒素雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
乳化重合後は、重合温度に保持しつつ、0.5時間以上熟成させることが好ましい。
[Emulsion Polymerization]
The emulsion polymerization in step 3 can be carried out by mixing the pigment pre-dispersion obtained in step 1 with the pre-emulsion of the radical polymerizable monomer obtained in step 2, and adding the polymerization initiator, without adding a surfactant.
During emulsion polymerization, water may be added as a dispersion medium as needed, and organic solvents such as alcohols and ketones may also be added as needed. The proportion of water in the entire dispersion medium is preferably 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 75% by mass or more.
The conditions for emulsion polymerization are not particularly limited, and the polymerization can be carried out by a conventional method.
The polymerization temperature for emulsion polymerization varies depending on the type of polymerization initiator, but is preferably 55°C or higher, more preferably 70°C or higher, from the viewpoint of reactivity, and is preferably 90°C or lower, more preferably 85°C or lower, from the viewpoint of the molecular weight distribution of the resulting polymer.
The polymerization atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
After the emulsion polymerization, it is preferable to age the mixture for 0.5 hours or more while maintaining the temperature at the polymerization temperature.
乳化重合時における、顔料に対するラジカル重合性モノマーの質量比〔ラジカル重合性モノマー/顔料〕は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性及び耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.3以上、更に好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは2.5以下、より好ましくは1.9以下、更に好ましくは1.7以下である。 The mass ratio of radically polymerizable monomer to pigment during emulsion polymerization [radically polymerizable monomer/pigment] is preferably 1.0 or more, more preferably 1.3 or more, even more preferably 1.5 or more, and is preferably 2.5 or less, more preferably 1.9 or less, even more preferably 1.7 or less, from the viewpoint of improving the storage stability and abrasion resistance of the resulting pigment aqueous dispersion and the water-based ink using it.
〔顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子〕
工程3により得られる、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子は、コア部が、プレエマルション中のラジカル重合性モノマーが乳化重合してなるポリマーが顔料を含有(包含)した構造を有し、シェル部が、顔料プレ分散体中のアニオン性ポリマー(P)が該コア部を被覆した構造を有すると考えられる。
顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子を構成するコア部ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは120℃以下、より好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下、より更に好ましくは80℃以下である。
[Pigment-containing core-shell polymer particles]
It is believed that the core of the pigment-containing core-shell polymer particles obtained by step 3 has a structure in which the polymer obtained by emulsion polymerization of the radically polymerizable monomer in the pre-emulsion contains (encloses) the pigment, and the shell has a structure in which the core is coated with the anionic polymer (P) in the pigment pre-dispersion.
The glass transition temperature (Tg) of the core polymer constituting the pigment-containing core-shell polymer particles is preferably 40°C or higher, more preferably 50°C or higher, even more preferably 60°C or higher, and is preferably 120°C or lower, more preferably 100°C or lower, even more preferably 90°C or lower, and still more preferably 80°C or lower.
なお、ガラス転移温度は、下記のFox式に従い、各重合体部分の単量体の質量比率から算出することができる。
1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+・・・+(Wm/Tgm)
W1+W2+・・・Wm=1
前記Fox式中、Tgはポリマーのガラス転移温度であり、Tg1、Tg2、・・・、Tgmは各重合単量体のガラス転移温度であり、温度の単位はKである。また、W1、W2、・・・、Wmは各重合単量体の質量比率を表わす。
前記Fox式における各重合単量体のガラス転移温度としては、例えば、Polymer Handbook Third Edition (Wiley-Interscience 1989)に記載の値を用いることができる。
The glass transition temperature can be calculated from the mass ratio of the monomers in each polymer portion according to the Fox equation below.
1/Tg=(W 1 /Tg 1 )+(W 2 /Tg 2 )+...+(W m /Tg m )
W 1 +W 2 +...W m =1
In the Fox formula, Tg is the glass transition temperature of the polymer, Tg 1 , Tg 2 , ..., Tg m are the glass transition temperatures of each polymerized monomer, and the unit of temperature is K. Furthermore, W 1 , W 2 , ..., W m represent the mass ratio of each polymerized monomer.
As the glass transition temperature of each polymerizable monomer in the Fox equation, for example, the value described in Polymer Handbook Third Edition (Wiley-Interscience 1989) can be used.
顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の平均粒径は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過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70nm以上、更に好ましくは90nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは130nm以下である。
なお、前記ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
The average particle size of the pigment-containing core-shell polymer particles is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, even more preferably 90 nm or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter, and is preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, even more preferably 130 nm or less.
The average particle size of the polymer particles is measured by the method described in the examples.
<工程4>
工程4は、工程3で得られた顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子をエポキシ架橋剤により架橋し、顔料を含有するコアシェル型架橋ポリマー粒子を得る工程である。
工程4は、任意工程であるが、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子を構成するポリマーのアニオン性基の一部を架橋処理することにより、コアシェル型ポリマー粒子のシェル部に架橋構造を形成させる。これにより、工程3終了後においては、コアシェル型ポリマー粒子の表面に吸着していると考えられるポリマー(Q)を、コアシェル型ポリマー粒子に強固に一体化させることができると考えられ、それによって顔料粒子の凝集が抑制され、結果として、得られる水分散体、水系インクの保存安定性がより向上し、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性もより向上すると考えられる。
<Step 4>
Step 4 is a step of crosslinking the pigment-containing core-shell polymer particles obtained in step 3 with an epoxy crosslinking agent to obtain pigment-containing core-shell crosslinked polymer particles.
Step 4 is an optional step, but it involves crosslinking some of the anionic groups of the polymer constituting the pigment-containing core-shell polymer particles to form a crosslinked structure in the shell portion of the core-shell polymer particles. This is thought to enable the polymer (Q), which is thought to be adsorbed on the surface of the core-shell polymer particles after completion of step 3, to be firmly integrated with the core-shell polymer particles, thereby suppressing aggregation of the pigment particles. As a result, it is thought that the storage stability of the resulting aqueous dispersion and water-based ink is further improved, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter are also further improved.
〔エポキシ架橋剤〕
エポキシ架橋剤としては、分子中にエポキシ基を2以上有する多官能エポキシ化合物が好ましく、グリシジルエーテル基を2以上有する化合物がより好ましく、炭素数3以上4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が更に好ましい。
エポキシ架橋剤のエポキシ当量(g/eq)は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下である。
架橋剤の好適例としては、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、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等のポリグリシジルエーテル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
[Epoxy crosslinking agent]
As the epoxy crosslinking agent, a polyfunctional epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule is preferred, a compound having two or more glycidyl ether groups is more preferred, and a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having from 3 to 4 carbon atoms is even more preferred.
The epoxy equivalent (g/eq) of the epoxy crosslinking agent is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less.
Suitable examples of the crosslinking agent include one or more selected from polyglycidyl ethers such as 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, and pentaerythritol polyglycidyl ether.
工程4におけるシェル部ポリマーの架橋度は、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下である。
ここで、架橋度は「エポキシ架橋剤のエポキシ基のモル当量数/架橋前のポリマーのアニオン性基(カルボキシ基)のモル当量数」から計算される見かけの架橋度である。
架橋処理の温度は、架橋反応効率の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは92℃以下である。
From the viewpoint of improving the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter, the degree of crosslinking of the shell polymer in step 4 is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, even more preferably 30 mol% or more, and is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, even more preferably 50 mol% or less.
Here, the degree of crosslinking is an apparent degree of crosslinking calculated from "the number of molar equivalents of epoxy groups in the epoxy crosslinking agent/the number of molar equivalents of anionic groups (carboxy groups) in the polymer before crosslinking."
From the viewpoint of crosslinking reaction efficiency, the temperature of the crosslinking treatment is preferably 50° C. or higher, more preferably 60° C. or higher, and preferably 95° C. or lower, more preferably 92° C. or lower.
(顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体(顔料水分散体)中の各成分の含有量)
本発明方法により得られる顔料水分散体中の各成分の含有量は、得られる顔料水分散体及びそれを用いた水系インクの保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、以下のとおりである。
(Content of each component in aqueous dispersion of pigment-containing core-shell polymer particles (pigment aqueous dispersion))
The contents of the various components in the pigment water dispersion obtained by the method of the present invention are as follows, from the viewpoint of improving the storage stability of the resulting pigment water dispersion and the water-based ink using the same, and the solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter.
顔料水分散体の固形分濃度は、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、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。
顔料水分散体中の顔料の含有量は、好ましくは4質量%以上、より好ましくは6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25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
顔料水分散体中の(架橋)ポリマーの含有量は、好ましくは6質量%以上、より好ましくは10質量%以上、より好ましくは12質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
The solids concentration of the pigment water dispersion is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, even more preferably 20% by mass or more, and is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less.
The content of the pigment in the pigment water dispersion is preferably 4% by mass or more, more preferably 6% by mass or more, even more preferably 7% by mass or more, and is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less.
The content of the (crosslinked) polymer in the pigment water dispersion is preferably 6% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, more preferably 12% by mass or more, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less.
[水系インクの製造方法]
本発明の水系インクの製造方法は、本発明方法で得られた顔料水分散体に有機溶剤を添加する方法である。
有機溶剤は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から、沸点が、好ましくは110℃以上、好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下であるものが好ましい。その具体例としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましい。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール等の1,2-アルカンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテルの具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
[Method of manufacturing water-based ink]
The method for producing the water-based ink of the present invention is a method in which an organic solvent is added to the pigment aqueous dispersion obtained by the method of the present invention.
From the viewpoint of improving the storage stability of the water-based ink, the organic solvent preferably has a boiling point of 110° C. or higher, preferably 150° C. or higher, and preferably 240° C. or lower, more preferably 220° C. or lower. Specific examples of organic solvents include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl 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.
Examples of polyhydric alcohols include 1,2-alkanediols such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,2-butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol.
Specific examples of polyhydric alcohol alkyl ethers include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether.
本発明の水系インクの製造方法においては、必要に応じて、水、界面活性剤の他、保湿剤、粘度調整剤等のその他の添加剤を混合することができる。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられるが、ノニオン性界面活性剤が好ましく、ポリエーテル変性シリコーン界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤等がより好ましい。
ポリエーテル変性シリコーン界面活性剤の具体例としては、PEG-9ジメチコン、PEG-9PEG-9ジメチコン、PEG-9メチルエーテルジメチコン、PEG-10ジメチコン、PEG-11メチルエーテルジメチコン等が挙げられる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、炭素数8~22のアセチレングリコール及び該アセチレングリコールのエチレン付加物が挙げられ、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール及びそのエチレンオキシド付加物が好ましい。
In the method for producing the water-based ink of the present invention, in addition to water and surfactants, other additives such as humectants and viscosity modifiers may be mixed as needed.
Examples of surfactants include nonionic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants, with nonionic surfactants being preferred, and polyether-modified silicone surfactants, acetylene glycol surfactants, and the like being more preferred.
Specific examples of polyether-modified silicone surfactants include PEG-9 dimethicone, PEG-9PEG-9 dimethicone, PEG-9 methyl ether dimethicone, PEG-10 dimethicone, and PEG-11 methyl ether dimethicone.
Examples of the acetylene glycol surfactant include acetylene glycols having 8 to 22 carbon atoms and ethylene adducts of the acetylene glycols, and 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol and its ethylene oxide adduct are preferred.
(水系インク中の各成分の含有量)
本発明方法により得られる水系インク中の各成分の含有量は、保存安定性、得られる記録物の耐溶剤性、耐擦過性を向上させる観点から、以下のとおりである。
(顔料の含有量)
水系インク中の顔料の含有量は、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、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく8質量%以下である。
(顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量)
水系インク中の顔料を含有する(架橋)ポリマー粒子の含有量は、顔料と(架橋)ポリマーとの合計で、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは6質量%以上であり、そして、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
水系インク中の顔料とポリマー(ポリマー(P)とポリマー(Q)とラジカル重合性モノマーの重合により生成したポリマーの合計量)との質量比(顔料/ポリマー)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以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下である。
(Content of each component in water-based ink)
The content of each component in the water-based ink obtained by the method of the present invention is as follows, from the viewpoint of improving storage stability, solvent resistance and abrasion resistance of the resulting recorded matter.
(Pigment content)
The content of the pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, even more preferably 3% by mass or more, and is preferably 12% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 8% by mass or less.
(Content of (crosslinked) polymer particles containing pigment)
The content of the pigment-containing (crosslinked) polymer particles in the water-based ink, in terms of the total of the pigment and the (crosslinked) polymer, is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, even more preferably 6% by mass or more, and is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less.
The mass ratio (pigment/polymer) of the pigment to the polymer (the total amount of the polymer (P), the polymer (Q), and the polymer produced by polymerization of the radical polymerizable monomer) in the water-based ink is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, and is preferably 2 or less, more preferably 1 or less, even more preferably 0.8 or less.
(有機溶剤の含有量)
水系インク中の有機溶剤の含有量は、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50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
(水の含有量)
水系インク中の水の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
(Organic solvent content)
The content of the organic solvent in the water-based ink 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 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less.
(Water content)
The water content in the water-based ink is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, and is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 75% by mass or less.
(インクジェット記録方法)
本発明に係る水系インクを用いてインクジェット記録等を行う記録媒体としては、普通紙、コート紙等の低吸水性の記録紙、PETフィルムやポリプロピレンフィルム等の非吸水性の樹脂フィルム等が挙げられる。本発明に係る水系インクは、保存安定性に優れ、低吸水性や非吸水性の記録媒体への記録においても、耐溶剤性、耐擦過性に優れた記録物を得ることができる。
(Inkjet recording method)
Examples of recording media on which inkjet recording or the like can be performed using the water-based ink according to the present invention include low-water-absorbency recording papers such as plain paper and coated paper, and non-water-absorbency resin films such as PET film and polypropylene film. The water-based ink according to the present invention has excellent storage stability, and can provide recorded matter that is excellent in solvent resistance and abrasion resistance even when recording on low-water-absorbency or non-water-absorbency recording media.
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、各物性等の測定方法は以下のとおりである。 In the following preparation examples, manufacturing examples, working examples, and comparative examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified. The methods for measuring each physical property are as follows:
(1)ポリマーの重量平均分子量(Mw)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〔東ソー株式会社製、GPC装置(HLC-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔東ソー株式会社製、PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)〕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0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間撹拌し、シリンジフィルター(アドバンテック株式会社製、DISMIC-13HP、PTFE、0.2μm)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of polymer weight-average molecular weight (Mw) Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC apparatus (HLC-8320GPC) manufactured by Tosoh Corporation, columns (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel guardcolumn Super AW-H) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 0.5 mL/min) using a solution prepared by dissolving phosphoric acid and lithium bromide in N,N-dimethylformamide to concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively, as an eluent, and using monodisperse polystyrene kits with known molecular weights (PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500) manufactured by Tosoh Corporation) as standards.
The measurement sample was prepared by mixing 0.1 g of polymer with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirring at 25° C. for 10 hours, and filtering through a syringe filter (Advantec Co., Ltd., DISMIC-13HP, PTFE, 0.2 μm).
(2)ポリマーの酸価の測定
JIS K0070-1992に記載の中和滴定法に従い、測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕に変更して、ポリマーの酸価を測定した。
(2) Measurement of Acid Value of Polymer According to the neutralization titration method described in JIS K0070-1992, the acid value of the polymer was measured by changing the measurement solvent from a mixed solvent of ethanol and ether to a mixed solvent of acetone and toluene [acetone:toluene=1:1 (volume ratio)].
(3)顔料プレ分散体中の顔料粒子、顔料水分散体中の顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム(大塚電子株式会社製、商品名:ELS-8000)を用いて、動的光散乱法により粒径を測定し、キュムラント法解析により算出した。
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。測定サンプルには、分散体をスクリュー管(マルエム株式会社製、No.5)に計量し、固形分濃度が2×10-4質量%になるように水を加えて25℃で1時間撹拌したものを用いた。
(3) Measurement of average particle size of pigment particles in pigment pre-dispersion and core-shell polymer particles containing pigment in pigment aqueous dispersion. Using a laser particle analysis system (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., product name: ELS-8000), particle size was measured by dynamic light scattering, and calculated by cumulant analysis.
The measurement conditions were a temperature of 25°C, an angle between the incident light and the detector of 90°, and 100 cumulative measurements, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The measurement sample was prepared by weighing the dispersion into a screw tube (Maruem Corporation, No. 5), adding water so that the solids concentration was 2 × 10-4 mass%, and stirring at 25°C for 1 hour.
(4)分散体の固形分濃度の測定
30mLのポリプロピレン製容器(φ:40mm、高さ:30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合した後、秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で更に15分間放置し、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量として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(4) Measurement of solid content concentration of dispersion 10.0 g of sodium sulfate, brought to a constant weight in a desiccator, was weighed into a 30 mL polypropylene container (φ: 40 mm, height: 30 mm), and approximately 1.0 g of the sample was added thereto and mixed, then weighed, and maintained at 105°C for 2 hours to remove volatiles. The mixture was then left in the desiccator for another 15 minutes, and the mass was measured. The mass of the sample after volatiles removal was taken as the solid content, and divided by the mass of the added sample to obtain the solid content concentration.
調製例1-1(アニオン性ポリマーP1の調製)
アクリル酸31部、スチレン69部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及び3-メルカプトプロピオン酸(重合連鎖移動剤)0.25部、前記モノマー混合液の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、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤2.25部、MEK75部、及びアゾ系ラジカル重合開始剤(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸))1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解させた溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、アニオン性ポリマーP1(酸価:240mgKOH/g、重量平均分子量:13,900)の溶液を得た。
結果を表1に示す。
Preparation Example 1-1 (Preparation of Anionic Polymer P1)
A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.25 parts of 3-mercaptopropionic acid (a polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were placed in a reaction vessel and mixed, followed by thorough nitrogen gas replacement.
Meanwhile, a dropping funnel was charged with a mixed solution of the remaining 90% of the monomer mixed solution, 2.25 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 1.5 parts of an azo-based radical polymerization initiator (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-501, 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid)), and under a nitrogen atmosphere, the monomer mixed solution in the reaction vessel was heated to 77°C with stirring, and the mixed solution in the dropping funnel was added dropwise over 5 hours. After completion of the dropping, a solution in which 0.5 parts of the polymerization initiator was dissolved in 5 parts of MEK was added, and the reaction was further carried out at 77°C for 2 hours to obtain a solution of anionic polymer P1 (acid value: 240 mgKOH/g, weight average molecular weight: 13,900).
The results are shown in Table 1.
調製例1-2~1-5(アニオン性ポリマーP2~P5の調製)
調製例1-1において、アクリル酸、スチレン、及び3-メルカプトプロピオン酸の量を表1に示すように変えた以外は、調製例1-1と同様にして、アニオン性ポリマーP2~P5の溶液を得た。結果を表1に示す。
Preparation Examples 1-2 to 1-5 (Preparation of Anionic Polymers P2 to P5)
Solutions of anionic polymers P2 to P5 were obtained in the same manner as in Preparation Example 1-1, except that the amounts of acrylic acid, styrene, and 3-mercaptopropionic acid in Preparation Example 1-1 were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
調製例2-1(アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D1の調製)
調製例1で得られたアニオン性ポリマーP1の溶液を減圧乾燥させ、そのうちの80部にイオン交換水255部、アルカリ金属化合物(中和剤)として5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%)64.8部を加え、アニオン性ポリマーP1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80モル%(中和度:80モル%)になるように中和した。得られた水溶液を150rpmで撹拌しながら90℃で5時間加熱して、アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D1(固形分濃度:20%)を得た。結果を表2に示す。
Preparation Example 2-1 (Preparation of Water Dispersion P1-D1 of Anionic Polymer P1)
The solution of anionic polymer P1 obtained in Preparation Example 1 was dried under reduced pressure, and 80 parts of the solution was added with 255 parts of ion-exchanged water and 64.8 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution (sodium hydroxide solids content: 16.9%) as an alkali metal compound (neutralizing agent), and neutralized so that the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxy groups in the anionic polymer P1 was 80 mol% (neutralization degree: 80 mol%). The resulting aqueous solution was heated at 90°C for 5 hours while stirring at 150 rpm, to obtain an aqueous dispersion P1-D1 of anionic polymer P1 (solids concentration: 20%). The results are shown in Table 2.
調製例2-2~2-3、2-6~2-9(アニオン性ポリマーP1~P5の水分散体(P1-D2、P1-D3、P2-D1~P5-D1)の調製)
調製例2-1において、アニオン性ポリマーの種類、水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水の量を表2に示すように変えた以外は、調製例2-1と同様にして、アニオン性ポリマーの水分散体P1-D2、P1-D3、P2-D1~P5-D1を得た。結果を表2に示す。
Preparation Examples 2-2 to 2-3, 2-6 to 2-9 (Preparation of Water Dispersions of Anionic Polymers P1 to P5 (P1-D2, P1-D3, P2-D1 to P5-D1))
Aqueous dispersions of anionic polymers P1-D2, P1-D3, and P2-D1 to P5-D1 were obtained in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that the type of anionic polymer, the amount of aqueous sodium hydroxide solution, and the amount of ion-exchanged water were changed as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
調製例2-4(アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D4の調製)
調製例1で得られたアニオン性ポリマーP1溶液を減圧乾燥させ、そのうちの80部にイオン交換水311部、中和剤としてアンモニア水溶液(アンモニア濃度:25%)9.3部を加え、水不溶性ポリマー(P1)のカルボキシ基のモル数に対するアンモニアのモル数の割合が40モル%(中和度:40モル%)になるように中和した。得られた水溶液を150rpmで撹拌しながら90℃で5時間加熱して、アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D4(固形分濃度:20%)を得た。結果を表2に示す。
Preparation Example 2-4 (Preparation of Water Dispersion P1-D4 of Anionic Polymer P1)
The anionic polymer P1 solution obtained in Preparation Example 1 was dried under reduced pressure, and 80 parts of the solution was mixed with 311 parts of ion-exchanged water and 9.3 parts of an aqueous ammonia solution (ammonia concentration: 25%) as a neutralizing agent, and neutralized so that the ratio of the number of moles of ammonia to the number of moles of carboxy groups in the water-insoluble polymer (P1) was 40 mol% (neutralization degree: 40 mol%). The resulting aqueous solution was heated at 90°C for 5 hours while stirring at 150 rpm, to obtain an aqueous dispersion P1-D4 of anionic polymer P1 (solids concentration: 20%). The results are shown in Table 2.
調製例2-5(アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D5の調製)
調製例1で得られたアニオン性ポリマーP1溶液を減圧乾燥させ、そのうちの80部にイオン交換水311部、中和剤としてトリエタノールアミン17.8部を加え、水不溶性ポリマー(P1)のカルボキシ基のモル数に対するトリエタノールアミンのモル数の割合が35モル%(中和度:35モル%)になるように中和した。得られた水溶液を150rpmで撹拌しながら90℃で5時間加熱して、アニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D5(固形分濃度:20%)を得た。結果を表2に示す。
Preparation Example 2-5 (Preparation of Water Dispersion P1-D5 of Anionic Polymer P1)
The anionic polymer P1 solution obtained in Preparation Example 1 was dried under reduced pressure, and 80 parts of the solution was mixed with 311 parts of ion-exchanged water and 17.8 parts of triethanolamine as a neutralizing agent to neutralize the solution so that the ratio of the number of moles of triethanolamine to the number of moles of carboxy groups in the water-insoluble polymer (P1) was 35 mol% (degree of neutralization: 35 mol%). The resulting aqueous solution was heated at 90°C for 5 hours while stirring at 150 rpm to obtain an aqueous dispersion P1-D5 of anionic polymer P1 (solids concentration: 20%). The results are shown in Table 2.
製造例1-1(工程1:顔料プレ分散体i-1の製造)
調製例2-1で得られたアニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D1 26.3部、イオン交換水538部、MEK47部、シアン顔料(PB15:3、DIC株式会社製、C.I.ピグメント・ブルー15:3)100部を混合し、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、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から、減圧下でMEKを留去し、更に一部の水を除去し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、富士フイルム株式会社製)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、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度が22%の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体i-1を得た。
顔料粒子中の顔料の質量比〔顔料/(顔料+アニオン性ポリマー(P))〕は0.95、顔料粒子の平均粒径は90nmであった。結果を表3に示す。
Production Example 1-1 (Step 1: Production of Pigment Pre-Dispersion i-1)
26.3 parts of the aqueous dispersion P1-D1 of the anionic polymer P1 obtained in Preparation Example 2-1, 538 parts of ion-exchanged water, 47 parts of MEK, and 100 parts of a cyan pigment (PB15:3, manufactured by DIC Corporation, C.I. Pigment Blue 15:3) were mixed and stirred for 60 minutes using a Disper (Ultra Disper manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd.) at 20 ° C. with a Disper blade rotating at 7,000 rpm. The resulting mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment using a Microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name) at a pressure of 200 MPa, to obtain a dispersion treatment product.
From the obtained dispersion, MEK was distilled off under reduced pressure, and further, a portion of the water was removed. The resulting mixture was filtered using a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) equipped with a 5 μm filter (acetyl cellulose membrane, manufactured by Fujifilm Corporation) to remove coarse particles, thereby obtaining pigment pre-dispersion i-1 containing pigment particles with a solids concentration of 22%.
The mass ratio of the pigment in the pigment particles [pigment/(pigment+anionic polymer (P))] was 0.95, and the average particle size of the pigment particles was 90 nm. The results are shown in Table 3.
製造例1-2~1-7(工程1:顔料プレ分散体i-2~i-7の製造)
製造例1-1において、表3に示すようにアニオン性ポリマーの水分散体の種類と量、イオン交換水とMEKの量を変更した以外は、製造例1-1と同様にして、顔料粒子を含有する顔料プレ分散体i-2~i-7を得た。結果を表3に示す。
Production Examples 1-2 to 1-7 (Step 1: Production of Pigment Pre-Dispersions i-2 to i-7)
Pigment pre-dispersions i-2 to i-7 containing pigment particles were obtained in the same manner as in Production Example 1-1, except that the type and amount of the aqueous dispersion of anionic polymer and the amounts of ion-exchanged water and MEK were changed as shown in Table 3. The results are shown in Table 3.
製造例1-8(工程1:顔料プレ分散体i-8の製造)
反応性界面活性剤(KH-05、第一工業製薬株式会社製、商品名:アクアロンKH-05、エーテル硫酸エステル塩、有効分濃度:100%)11.1部、イオン交換水483部、MEK42部、シアン顔料(PB15:3、C.I.ピグメント・ブルー15:3)100部を混合し、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、製造例1-1と同様にして、反応性界面活性剤で分散した顔料粒子を含有する顔料プレ分散体i-8(固形分濃度:22%)を得た。
顔料粒子中の顔料の質量比〔顔料/(顔料+反応性界面活性剤)〕は0.90、顔料粒子の平均粒径は105nmであった。結果を表3に示す。
Production Example 1-8 (Step 1: Production of Pigment Pre-Dispersion i-8)
11.1 parts of a reactive surfactant (KH-05, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Aqualon KH-05, ether sulfate ester salt, active ingredient concentration: 100%), 483 parts of ion-exchanged water, 42 parts of MEK, and 100 parts of a cyan pigment (PB15:3, C.I. Pigment Blue 15:3) were mixed, and using a Disper (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd., trade name: Ultra Disper), in the same manner as in Production Example 1-1, a pigment pre-dispersion i-8 (solids concentration: 22%) containing pigment particles dispersed with the reactive surfactant was obtained.
The mass ratio of the pigment in the pigment particles [pigment/(pigment+reactive surfactant)] was 0.90, and the average particle size of the pigment particles was 105 nm. The results are shown in Table 3.
製造例1-9(工程1:顔料プレ分散体i-9の製造)
調製例2-1で得られたアニオン性ポリマーP1の水分散体P1-D1 26.3部、イオン交換水335部、MEK335部、シアン顔料(PB15:3、C.I.ピグメント・ブルー15:3)100部を混合し、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、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50MPaの圧力で1パス分散処理し、分散処理物を得た。
得られた分散処理物から、減圧下でMEKを留去し、更に一部の水を除去し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、富士フイルム株式会社製)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、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度が22%の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体i-9を得た。
顔料粒子中の顔料の質量比〔顔料/(顔料+アニオン性ポリマー(P))〕は0.95、顔料粒子の平均粒径は188nmであった。結果を表3に示す。
Production Example 1-9 (Step 1: Production of Pigment Pre-Dispersion i-9)
26.3 parts of the aqueous dispersion P1-D1 of the anionic polymer P1 obtained in Preparation Example 2-1, 335 parts of ion-exchanged water, 335 parts of MEK, and 100 parts of a cyan pigment (PB 15:3, C.I. Pigment Blue 15:3) were mixed and stirred for 60 minutes using a Disper (Ultra Disper, manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd.) at 20 ° C. with the Disper blade rotating at 7,000 rpm. The resulting mixture was subjected to a single-pass dispersion treatment using a Microfluidizer (trade name, manufactured by Microfluidics) at a pressure of 50 MPa, to obtain a dispersion treatment product.
From the obtained dispersion, MEK was distilled off under reduced pressure, and further, a portion of the water was removed. The resulting mixture was filtered using a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) equipped with a 5 μm filter (acetyl cellulose membrane, manufactured by FUJIFILM Corporation) to remove coarse particles, thereby obtaining pigment pre-dispersion i-9 containing pigment particles with a solids concentration of 22%.
The mass ratio of the pigment in the pigment particles [pigment/(pigment+anionic polymer (P))] was 0.95, and the average particle size of the pigment particles was 188 nm. The results are shown in Table 3.
製造例2-1(工程2:プレエマルションE-1の製造)
ポリ容器にアニオン性ポリマー(Q)として調製例2-1で得られたアニオン性ポリマーの水分散体P1-D1 15.3部(アニオン性ポリマーP1の酸価:240mgKOH/g、中和度:80モル%、中和剤:NaOH)、ラジカル重合性モノマーとしてシクロヘキシルメタクリレート14.3部、メチルメタクリレート6.1部、及びイオン交換水15.3部を混合し、振盪してプレエマルションE-1を得た。結果を表4に示す。
Production Example 2-1 (Step 2: Production of Pre-emulsion E-1)
Into a plastic container, 15.3 parts of the aqueous dispersion P1-D1 of the anionic polymer obtained in Preparation Example 2-1 as the anionic polymer (Q) (acid value of anionic polymer P1: 240 mg KOH/g, degree of neutralization: 80 mol%, neutralizing agent: NaOH), 14.3 parts of cyclohexyl methacrylate as radical polymerizable monomers, 6.1 parts of methyl methacrylate, and 15.3 parts of ion-exchanged water were mixed and shaken to obtain pre-emulsion E-1. The results are shown in Table 4.
製造例2-2~2-12(工程2:プレエマルションE-2~E-12の製造)
製造例2-1において、アニオン性ポリマー(Q)として、アニオン性ポリマーの水分散体及びラジカル重合性モノマーを、表4に示すように変更した以外は、製造例2-1と同様にして、プレエマルションE-2~E-12を得た。結果を表4に示す。
Production Examples 2-2 to 2-12 (Step 2: Production of Pre-emulsions E-2 to E-12)
Pre-emulsions E-2 to E-12 were obtained in the same manner as in Production Example 2-1, except that the anionic polymer (Q), the aqueous dispersion of an anionic polymer, and the radical polymerizable monomer were changed as shown in Table 4. The results are shown in Table 4.
製造例2-13(工程2:プレエマルションE-13の製造)
アニオン性ポリマーの代わりに反応性界面活性剤(商品名:アクアロンKH-05)0.6部、イオン交換水30.0部、シクロヘキシルメタクリレート14.3部、メチルメタクリレート6.1部を混合した以外は、製造例2-1と同様にして、プレエマルションE-13を得た。結果を表4に示す。
Production Example 2-13 (Step 2: Production of Pre-emulsion E-13)
Pre-emulsion E-13 was obtained in the same manner as in Production Example 2-1, except that 0.6 parts of a reactive surfactant (trade name: Aqualon KH-05) instead of the anionic polymer, 30.0 parts of ion-exchanged water, 14.3 parts of cyclohexyl methacrylate, and 6.1 parts of methyl methacrylate were mixed. The results are shown in Table 4.
製造例2-14(工程2:プレエマルションE-14の製造)
アニオン性ポリマーを用いずに、シクロヘキシルメタクリレート14.3部、メチルメタクリレート6.1部、イオン交換水30.6部を混合した以外は、製造例2-1と同様にして、プレエマルションE-14を得たが、攪拌を終了するとすぐに2相に分離してしまい、安定なプレエマルションを得ることができなかった。結果を表4に示す。
Production Example 2-14 (Step 2: Production of Pre-emulsion E-14)
Pre-emulsion E-14 was obtained in the same manner as in Production Example 2-1, except that 14.3 parts of cyclohexyl methacrylate, 6.1 parts of methyl methacrylate, and 30.6 parts of ion-exchanged water were mixed without using an anionic polymer. However, as soon as stirring was stopped, the mixture separated into two phases, and a stable pre-emulsion could not be obtained. The results are shown in Table 4.
製造例3-1(工程3:顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-1の製造)
セパラブルフラスコに、製造例1-1で得られた顔料プレ分散体i-1 60.3部、製造例2-1で得られたプレエマルションE-1 51.0部を入れて攪拌した後、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(ラジカル重合開始剤)0.4部、イオン交換水4.2部、25%アンモニア水溶液0.2部をガラス容器内で混合、攪拌することでラジカル重合開始剤の水溶液を得た。
得られたラジカル重合開始剤水溶液4.8部を滴下ロートに添加し、窒素雰囲気下、セパラブルフラスコ容器内の混合物を撹拌しながら80℃まで昇温し、滴下ロート中のラジカル重合開始剤水溶液を3時間かけて滴下して、プレエマルションE-1中のラジカル重合性モノマーを乳化重合した。
ラジカル重合開始剤水溶液の滴下終了から80℃で1時間熟成させ、25℃まで降温した後、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、富士フイルム株式会社製)で濾過し、イオン交換水で固形分濃度を25%(顔料:8.6%、ポリマー:16.4%)に調整して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-1を得た。
Production Example 3-1 (Step 3: Production of aqueous dispersion I-1 of pigment-containing core-shell polymer particles)
60.3 parts of the pigment pre-dispersion i-1 obtained in Production Example 1-1 and 51.0 parts of the pre-emulsion E-1 obtained in Production Example 2-1 were placed in a separable flask and stirred, and then the inside of the flask was thoroughly purged with nitrogen gas.
Separately, 0.4 parts of 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) (radical polymerization initiator), 4.2 parts of ion-exchanged water, and 0.2 parts of 25% aqueous ammonia solution were mixed and stirred in a glass container to obtain an aqueous solution of the radical polymerization initiator.
4.8 parts of the obtained aqueous radical polymerization initiator solution was added to the dropping funnel, and the mixture in the separable flask was heated to 80°C under a nitrogen atmosphere while being stirred, and the aqueous radical polymerization initiator solution in the dropping funnel was added dropwise over 3 hours to emulsion-polymerize the radical polymerizable monomer in pre-emulsion E-1.
After completion of the dropwise addition of the aqueous radical polymerization initiator solution, the mixture was aged at 80°C for 1 hour, cooled to 25°C, and then filtered through a 5 µm filter (acetyl cellulose membrane, manufactured by Fujifilm Corporation). The solid content was adjusted with ion-exchanged water to 25% (pigment: 8.6%, polymer: 16.4%), thereby obtaining an aqueous dispersion I-1 of pigment-containing core-shell polymer particles.
得られた顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子は、コア部が、プレエマルションE-1中のラジカル重合性モノマーが乳化重合してなるポリマーが顔料を含有(包含)した構造を有し、シェル部が、顔料プレ分散体中のアニオン性ポリマーが該コア部を被覆した構造を有する。顔料を含有するポリマー粒子を構成するコア部ポリマーのガラス転移温度(Tg)は72℃であった。結果を表5に示す。
ここで、コア部ポリマーのTgは、プレエマルションE-1中のラジカル重合性モノマーをそれぞれ単独重合してホモポリマーとしたときのTgと、ラジカル重合性モノマーの組成比から前記のFOXの式を用いて算出した。
以下の製造例におけるコア部ポリマーのTgの算出は、上記と同様にして行った。
The resulting pigment-containing core-shell polymer particles had a core structure in which a polymer obtained by emulsion polymerization of the radically polymerizable monomer in pre-emulsion E-1 contained (enclosed) the pigment, and a shell structure in which the core was coated with the anionic polymer in the pigment pre-dispersion. The glass transition temperature (Tg) of the core polymer constituting the pigment-containing polymer particles was 72°C. The results are shown in Table 5.
Here, the Tg of the core polymer was calculated using the above-mentioned FOX formula from the Tg when each of the radical polymerizable monomers in pre-emulsion E-1 was homopolymerized to form a homopolymer and the composition ratio of the radical polymerizable monomers.
In the following production examples, the Tg of the core polymer was calculated in the same manner as above.
製造例3-2~3-18、比較製造例3-1~3-2(工程3:顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-2~I-18、CI-1~CI-2の製造)
製造例3-1において、プレエマルションの種類と配合量を表5又は表6に示すように変えた以外は、製造例3-1と同様にして、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-2~I-18、CI-1~CI-2を得た。結果を表5及び表6に示す。
Production Examples 3-2 to 3-18, Comparative Production Examples 3-1 to 3-2 (Step 3: Production of aqueous dispersions I-2 to I-18, CI-1 and CI-2 of pigment-containing core-shell polymer particles)
Aqueous dispersions I-2 to I-18 and CI-1 to CI-2 of pigment-containing core-shell polymer particles were obtained in the same manner as in Production Example 3-1, except that the type and amount of pre-emulsion in Production Example 3-1 were changed as shown in Table 5 or Table 6. The results are shown in Tables 5 and 6.
製造例3-19(工程4:顔料を含有するコアシェル型架橋ポリマー粒子の水分散体I-19の製造)
製造例3-3で得られた顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-3に、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-212L、エポキシ当量:135)0.86部(アニオン性ポリマー(P)とアニオン性ポリマー(Q)のカルボキシ基の合計のモル数に対して40モル%相当のエポキシ基に相当する量)を添加した後、90℃まで昇温し、2時間反応させた。25℃まで降温後、5μmのフィルターで濾過し、イオン交換水で固形分濃度を25%に調整して、顔料を含有するコアシェル型架橋ポリマー粒子の水分散体I-19を得た。
このコアシェル型架橋ポリマー粒子は、シェル部のみが架橋されており(架橋度:40モル%)、コア部のポリマーのTgは72℃であった。なお、このとき架橋構造を形成する成分のTg、組成比はFOXの式に代入しない。結果を表5に示す。
Production Example 3-19 (Step 4: Production of aqueous dispersion I-19 of pigment-containing core-shell crosslinked polymer particles)
To the aqueous dispersion I-3 of pigment-containing core-shell type polymer particles obtained in Production Example 3-3, 0.86 parts (an amount equivalent to 40 mol% of epoxy groups relative to the total number of moles of carboxy groups in the anionic polymer (P) and the anionic polymer (Q)) of 1,6-hexanediol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name: Denacol EX-212L, epoxy equivalent: 135) was added, and the mixture was then heated to 90°C and reacted for 2 hours. After cooling to 25°C, the mixture was filtered through a 5 μm filter and the solids concentration was adjusted to 25% with ion-exchanged water to obtain an aqueous dispersion I-19 of pigment-containing core-shell type crosslinked polymer particles.
In these core-shell crosslinked polymer particles, only the shell portion was crosslinked (crosslinking degree: 40 mol%), and the Tg of the core polymer was 72°C. Note that the Tg and composition ratio of the components forming the crosslinked structure were not substituted into the FOX formula. The results are shown in Table 5.
比較製造例3-3(顔料を含有するポリマー粒子の水分散体CI-3の製造)
セパラブルフラスコに製造例1-8で得られた反応性界面活性剤で分散した顔料プレ分散体i-8 63.7部、製造例2-10で得られたプレエマルションE-10 51.0部を入れて攪拌した後、窒素ガス置換を十分に行った。
その後、比較製造例3-1と同様にして、ラジカル開始剤水溶液を滴下し、ラジカル重合性モノマーを乳化重合し、熟成、濾過し、イオン交換水で固形分濃度を25%に調整して、顔料を含有するポリマー粒子の水分散体CI-3を得た。
この顔料を含有するポリマー粒子は、コアシェル型ポリマー粒子ではなく、該粒子を構成するポリマーのTgは72℃であった。結果を表6に示す。
Comparative Production Example 3-3 (Production of aqueous dispersion CI-3 of pigment-containing polymer particles)
A separable flask was charged with 63.7 parts of the pigment pre-dispersion i-8 dispersed with a reactive surfactant obtained in Production Example 1-8 and 51.0 parts of the pre-emulsion E-10 obtained in Production Example 2-10, and the mixture was stirred, followed by thorough nitrogen gas replacement.
Thereafter, in the same manner as in Comparative Production Example 3-1, an aqueous solution of a radical initiator was added dropwise, the radical polymerizable monomer was emulsion-polymerized, and the mixture was aged and filtered, and the solid content was adjusted to 25% with ion-exchanged water to obtain an aqueous dispersion CI-3 of pigment-containing polymer particles.
The polymer particles containing this pigment were not core-shell type polymer particles, and the Tg of the polymer constituting the particles was 72° C. The results are shown in Table 6.
比較製造例3-4(顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体CI-4の製造)
セパラブルフラスコに製造例1-3で得られた顔料プレ分散体i-3 67.4部、製造例2-13で得られたプレエマルションE-13 51.0部を入れて攪拌した後、窒素ガス置換を十分に行った。
その後、比較製造例3-1と同様にして、ラジカル開始剤水溶液を滴下し、ラジカル重合性モノマーを乳化重合し、熟成、濾過し、イオン交換水で固形分濃度を25%に調整して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体CI-4を得た。
このコアシェル型ポリマー粒子のコア部ポリマーのTgは72℃であった。
結果を表6に示す。
Comparative Production Example 3-4 (Production of aqueous dispersion CI-4 of pigment-containing core-shell polymer particles)
67.4 parts of pigment pre-dispersion i-3 obtained in Production Example 1-3 and 51.0 parts of pre-emulsion E-13 obtained in Production Example 2-13 were placed in a separable flask and stirred, and then the inside of the flask was thoroughly purged with nitrogen gas.
Thereafter, in the same manner as in Comparative Production Example 3-1, an aqueous solution of a radical initiator was added dropwise, the radical polymerizable monomer was emulsion-polymerized, and the mixture was aged and filtered, and the solid content was adjusted to 25% with ion-exchanged water to obtain an aqueous dispersion CI-4 of pigment-containing core-shell polymer particles.
The Tg of the core polymer of the core-shell polymer particles was 72°C.
The results are shown in Table 6.
比較製造例3-5(顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体CI-5の製造)
セパラブルフラスコに対して、製造例1-3で得られた顔料プレ分散体i-3 67.4部を5μmのフィルターで濾過し、イオン交換水で固形分を25%に調整して、顔料を含有するポリマー粒子の水分散体CI-5を得た。結果を表6に示す。
比較製造例3-5は工程3を有さない例である。
Comparative Production Example 3-5 (Production of aqueous dispersion CI-5 of pigment-containing core-shell polymer particles)
Into a separable flask, 67.4 parts of the pigment pre-dispersion i-3 obtained in Production Example 1-3 was filtered through a 5 μm filter, and the solid content was adjusted to 25% with ion-exchanged water to obtain an aqueous dispersion of pigment-containing polymer particles CI-5. The results are shown in Table 6.
Comparative Example 3-5 is an example in which step 3 is not included.
比較製造例3-6
製造例3-1(顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体CI-6の製造)
セパラブルフラスコに、製造例1-1で得られた顔料プレ分散体i-1 60.3部、製造例2-14で得られたプレエマルションE-14 51.0部を入れて攪拌した後、窒素ガス置換を十分に行った。
その後、比較製造例3-1と同様にして、ラジカル開始剤水溶液を滴下した。滴下終了から80℃で1時間熟成させた。25℃まで降温した後、内容物の確認を行ったところ、未反応のモノマーと顔料水分散液が分離しており、重合が進行していなかった。
この例から、プレエマルション製造時にアニオン性ポリマー(Q)を用いないと乳化重合が進行しないことが分かる。
Comparative Example 3-6
Production Example 3-1 (Production of aqueous dispersion CI-6 of pigment-containing core-shell polymer particles)
60.3 parts of the pigment pre-dispersion i-1 obtained in Production Example 1-1 and 51.0 parts of the pre-emulsion E-14 obtained in Production Example 2-14 were placed in a separable flask and stirred, and then the inside of the flask was thoroughly purged with nitrogen gas.
Thereafter, an aqueous solution of a radical initiator was added dropwise in the same manner as in Comparative Production Example 3-1. After completion of the addition, the mixture was aged at 80°C for 1 hour. After the temperature was lowered to 25°C, the contents were checked and it was found that the unreacted monomer and the aqueous pigment dispersion had separated, and polymerization had not progressed.
This example shows that emulsion polymerization does not proceed unless the anionic polymer (Q) is used in producing the pre-emulsion.
製造例で得られた顔料水分散体を用いて以下の方法で水系インクを調製し、保存安定性、耐溶剤(エタノール)性、耐擦過性を評価した。結果を表5及び表6に示す。 Water-based inks were prepared using the pigment aqueous dispersions obtained in the Production Examples using the following method, and their storage stability, solvent resistance (ethanol), and abrasion resistance were evaluated. The results are shown in Tables 5 and 6.
<水系インクの調製>
100mLスクリュー管に、製造例3-1で得られた顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体I-1 46.6部、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(iBDG)4.0部、プロピレングリコール20.0部、ポリエーテル変性シリコーン活性剤(PEG-11メチルエーテルジメチコン、信越化学工業株式会社製、商品名:KF-6011)0.7部及びイオン交換水28.7部を加え、室温で15分間撹拌して、混合溶液を得た。次いで、孔径5.0μmのフィルターで濾過し、水系インク1(顔料含有量:4.0%)を得た。
水系インク2~19、21~25についても、水系インク中の顔料含有量が4.0%になるように顔料を含有する(コアシェル型)ポリマー粒子の水分散体の量及びイオン交換水の量を変更した以外は、上記と同様にして水系インクを調製した。
なお、水分散体CI-6については水系インクの調製を行わなかった。
<Preparation of Water-Based Ink>
To a 100 mL screw tube were added 46.6 parts of the aqueous dispersion I-1 of core-shell polymer particles containing the pigment obtained in Production Example 3-1, 4.0 parts of diethylene glycol monoisobutyl ether (iBDG), 20.0 parts of propylene glycol, 0.7 parts of a polyether-modified silicone surfactant (PEG-11 methyl ether dimethicone, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KF-6011), and 28.7 parts of ion-exchanged water, and the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes to obtain a mixed solution. The mixture was then filtered through a filter with a pore size of 5.0 μm to obtain Water-based Ink 1 (pigment content: 4.0%).
For water-based inks 2 to 19 and 21 to 25, water-based inks were prepared in the same manner as above, except that the amount of the water dispersion of pigment-containing (core-shell type) polymer particles and the amount of ion-exchanged water were changed so that the pigment content in the water-based ink was 4.0%.
For the aqueous dispersion CI-6, no water-based ink was prepared.
(保存安定性の評価方法)
上記で得られた水系インク1~19、21~25を70℃恒温室下で7日間保存した後、平均粒径を測定した。70℃、7日間保存後における平均粒径変化率を下記式により算出(小数点以下は切り捨て)し、以下の評価基準により保存安定性を評価した。
平均粒径変化率(%)=〔(保存後の平均粒径/保存前の平均粒径)-1〕×100
(評価基準)
5:平均粒径変化率の絶対値が、5%未満である。
4:平均粒径変化率の絶対値が、5%以上15%未満である。
3:平均粒径変化率の絶対値が、15%以上30%未満である。
2:平均粒径変化率の絶対値が、30%以上50%未満である。
1:平均粒径変化率の絶対値が、50%以上、又は、水系インクが流動性を失い、平均粒径を測定できる状態ではない。
評価結果が3以上であれば、実使用上の問題はない。
(Method for evaluating storage stability)
The water-based inks 1 to 19 and 21 to 25 obtained above were stored in a thermostatic chamber at 70°C for 7 days, and then the average particle size was measured. The rate of change in average particle size after storage at 70°C for 7 days was calculated using the following formula (rounded down to the nearest whole number), and the storage stability was evaluated according to the following evaluation criteria.
Average particle size change rate (%) = [(average particle size after storage/average particle size before storage) - 1] x 100
(Evaluation criteria)
5: The absolute value of the rate of change in average particle size is less than 5%.
4: The absolute value of the rate of change in average particle size is 5% or more and less than 15%.
3: The absolute value of the rate of change in average particle size is 15% or more and less than 30%.
2: The absolute value of the rate of change in average particle size is 30% or more and less than 50%.
1: The absolute value of the rate of change in average particle size is 50% or more, or the water-based ink has lost fluidity and is not in a state where the average particle size can be measured.
If the evaluation result is 3 or higher, there is no problem in practical use.
(樹脂フィルム(PVC)での印刷評価)
上記で得られた水系インク1~19、21~25を、インクジェットプリンター(株式会社リコー製、商品名:IPSiO GX 2500、ピエゾ式)に充填し、ポリ塩化ビニル(PVC)フィルム(商品名:3MTM スコッチカルTM グラフィックフィルムIJ40―10R(白色光沢))にA4ベタ画像を印刷した。次いで、80℃の乾燥機で5分間乾燥し、室温25℃、相対湿度50%の環境室にて1日静置し、評価用印刷物を得た。得られた印刷物に対して、次の方法で、耐溶剤(エタノール)性、耐擦過性の評価を行った。
(Printing evaluation on resin film (PVC))
The aqueous inks 1-19 and 21-25 obtained above were filled into an inkjet printer (manufactured by Ricoh Company, Ltd., product name: IPSiO GX 2500, piezoelectric type), and an A4 solid image was printed on polyvinyl chloride (PVC) film (product name: 3M TM Scotchcal TM Graphic Film IJ40-10R (white glossy)). The print was then dried for 5 minutes in a dryer at 80°C and left to stand for 1 day in an environmental chamber at a room temperature of 25°C and a relative humidity of 50%, yielding a print for evaluation. The resulting print was evaluated for solvent resistance (ethanol) and abrasion resistance using the following methods.
(耐溶剤(エタノール)性の評価方法)
学振試験機(株式会社大栄科学精器製作所製、商品名:RT-300)に、70%のエタノール水溶液で湿らせたコットン(AATCC CROCKMETER SQUARES)を取り付け、200gの荷重で、100往復、擦過試験を行った。擦過された部分の印刷物を画像として取り込み、Image J のソフトにより8bit、閾値90で2値化し、以下の計算式により、擦過に対して色が残存している面積の割合(色残存率)を算出し、以下の評価基準により耐エタノール性を評価した。
色残存率(%)=〔黒としてカウントされる点の数/(黒としてカウントされる点の数+白としてカウントされる点の数)〕×100
(評価基準)
8:色残存率が90%以上である。
7:色残存率が80%以上90%未満である。
6:色残存率が70%以上80%未満である。
5:色残存率が60%以上70%未満である。
4:色残存率が50%以上60%未満である。
3:色残存率が40%以上50%未満である。
2:色残存率が20%以上40%未満である。
1:色残存率が20%未満である。
評価結果が4以上であれば、実使用上の問題はないが、6以上であることが好ましい。
(Method for evaluating solvent (ethanol) resistance)
A cotton ball (AATCC CROCKMETER SQUARES) moistened with a 70% aqueous ethanol solution was attached to a Gakushin tester (manufactured by Daiei Scientific Instruments Co., Ltd., product name: RT-300), and a rubbing test was performed with 100 strokes back and forth under a load of 200 g. The rubbed area of the printed matter was captured as an image and binarized using Image J software at 8 bits with a threshold of 90. The percentage of the area where color remained after rubbing (color retention rate) was calculated using the following formula, and ethanol resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
Color retention rate (%) = [number of points counted as black/(number of points counted as black + number of points counted as white)] x 100
(Evaluation criteria)
8: Color retention is 90% or more.
7: Color retention rate is 80% or more and less than 90%.
6: Color retention rate is 70% or more and less than 80%.
5: Color retention rate is 60% or more and less than 70%.
4: Color retention rate is 50% or more and less than 60%.
3: Color retention rate is 40% or more and less than 50%.
2: Color retention rate is 20% or more and less than 40%.
1: Color retention rate is less than 20%.
If the evaluation result is 4 or more, there is no problem in practical use, but 6 or more is preferable.
(耐擦過性の評価方法)
上記で得られた評価用印刷物について、AB-201サザランド型インクラボテスター(テスター産業株式会社製)を用いて擦過試験を行った。摩擦材としてセルロース製不織布(旭化成株式会社製、商品名:BEMCOT M-3)に錘の底面(底面の面積50cm2)を用いて900gの荷重をかけて、10回(往復)擦過した。擦過した印刷物の印刷面の状態を目視で確認し、以下の評価基準により評価した。
(評価基準)
4:印刷面の傷が確認できず、擦過前後で印刷面の表面状態に変化はなかった。
3:印刷面の傷が確認できるが、印刷媒体表面の露出はなかった。
2:印刷面の傷が確認でき、印刷媒体表面の一部が露出していた。
1:擦過した部分の印刷媒体が全面露出していた。
評価結果が3以上であれば、実使用上の問題はないが、4以上であることが好ましい。
(Method for evaluating scratch resistance)
The evaluation prints obtained above were subjected to a rub test using an AB-201 Sutherland type Ink Labo Tester (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). A 900 g load was applied to a cellulose nonwoven fabric (manufactured by Asahi Kasei Corporation, product name: BEMCOT M-3) as a friction material using the bottom surface of a weight (bottom surface area 50 cm 2 ) and rubbed 10 times (back and forth). The condition of the printed surface of the rubbed print was visually inspected and evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
4: No scratches were found on the printed surface, and there was no change in the surface condition of the printed surface before and after rubbing.
3: Scratches were observed on the printed surface, but the surface of the printed medium was not exposed.
2: Scratches were observed on the printed surface, and part of the surface of the printed medium was exposed.
1: The entire print medium in the abraded area was exposed.
If the evaluation result is 3 or more, there is no problem in practical use, but 4 or more is preferable.
表5及び表6から、実施例の水系インク1~19は比較例の水系インク21~25に比べて、保存安定性に優れ、耐溶剤性、耐擦過性に優れた記録物を得ることができることが分かる。 Tables 5 and 6 show that the water-based inks 1 to 19 of the examples have superior storage stability and can produce printed materials with excellent solvent resistance and abrasion resistance compared to the water-based inks 21 to 25 of the comparative examples.
Claims (8)
工程1:顔料、酸価が100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下のアニオン性ポリマー(P)、及び水性媒体を混合、分散して、平均粒径が160nm以下の顔料粒子を含有する顔料プレ分散体を得る工程
工程2:ラジカル重合性モノマーをアニオン性ポリマー(Q)の水分散体と混合して、ラジカル重合性モノマーのプレエマルションを得る工程
工程3:工程1で得られた顔料プレ分散体と、工程2で得られたラジカル重合性モノマーのプレエマルションとを混合し、ラジカル重合開始剤を添加して、該ラジカル重合性モノマーを乳化重合して、顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子の水分散体を得る工程 A method for producing a pigment aqueous dispersion, comprising the following steps 1 to 3:
Step 1: A step of mixing and dispersing a pigment, an anionic polymer (P) having an acid value of 100 mgKOH/g or more and 300 mgKOH/g or less, and an aqueous medium to obtain a pigment pre-dispersion containing pigment particles having an average particle size of 160 nm or less. Step 2: A step of mixing a radically polymerizable monomer with an aqueous dispersion of anionic polymer (Q) to obtain a pre-emulsion of the radically polymerizable monomer. Step 3: A step of mixing the pigment pre-dispersion obtained in Step 1 with the pre-emulsion of the radically polymerizable monomer obtained in Step 2, adding a radical polymerization initiator, and emulsion-polymerizing the radically polymerizable monomer to obtain an aqueous dispersion of core-shell polymer particles containing the pigment.
工程4:工程3で得られた顔料を含有するコアシェル型ポリマー粒子をエポキシ架橋剤により架橋し、顔料を含有するコアシェル型架橋ポリマー粒子を得る工程 The method for producing the pigment water dispersion according to any one of claims 1 to 6, further comprising the following step 4:
Step 4: A step of crosslinking the pigment-containing core-shell polymer particles obtained in Step 3 with an epoxy crosslinking agent to obtain pigment-containing core-shell crosslinked polymer particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021213220A JP7740985B2 (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Method for producing aqueous pigment dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021213220A JP7740985B2 (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Method for producing aqueous pigment dispersion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023097073A JP2023097073A (en) | 2023-07-07 |
| JP7740985B2 true JP7740985B2 (en) | 2025-09-17 |
Family
ID=87005744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021213220A Active JP7740985B2 (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Method for producing aqueous pigment dispersion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7740985B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030050362A1 (en) | 2001-06-29 | 2003-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Colored fine resin particles and production process thereof, aqueous dispersion of colored fine resin particles and production process of aqueous dispersion of colored fine resin particles, ink , ink cartridge, recording unit, ink-jet recording apparatus, and ink-jet recording process |
| JP2003089757A (en) | 2001-06-29 | 2003-03-28 | Canon Inc | Colored resin fine particles and manufacturing method thereof, aqueous dispersion of colored resin fine particles, ink, ink cartridge, recording unit, inkjet recording apparatus, and inkjet recording method |
| JP2008063500A (en) | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Kao Corp | Water-based ink for inkjet recording |
| JP2011231315A (en) | 2010-04-09 | 2011-11-17 | Fujifilm Corp | Ink composition, method of producing the same, ink set, and image forming method |
| JP2019014883A (en) | 2017-07-03 | 2019-01-31 | 花王株式会社 | Water-based ink |
-
2021
- 2021-12-27 JP JP2021213220A patent/JP7740985B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030050362A1 (en) | 2001-06-29 | 2003-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Colored fine resin particles and production process thereof, aqueous dispersion of colored fine resin particles and production process of aqueous dispersion of colored fine resin particles, ink , ink cartridge, recording unit, ink-jet recording apparatus, and ink-jet recording process |
| JP2003089757A (en) | 2001-06-29 | 2003-03-28 | Canon Inc | Colored resin fine particles and manufacturing method thereof, aqueous dispersion of colored resin fine particles, ink, ink cartridge, recording unit, inkjet recording apparatus, and inkjet recording method |
| JP2008063500A (en) | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Kao Corp | Water-based ink for inkjet recording |
| JP2011231315A (en) | 2010-04-09 | 2011-11-17 | Fujifilm Corp | Ink composition, method of producing the same, ink set, and image forming method |
| JP2019014883A (en) | 2017-07-03 | 2019-01-31 | 花王株式会社 | Water-based ink |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023097073A (en) | 2023-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6689796B2 (en) | Pigment water dispersion | |
| JP5736369B2 (en) | Water-based inkjet ink composition | |
| JP7558314B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP7430831B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP2016121237A (en) | Method for producing water-based pigment dispersion for inkjet recording | |
| JP2018104545A (en) | Aqueous pigment dispersion | |
| JP7763094B2 (en) | Method for producing water-based pigment dispersion | |
| JP5981840B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP7105169B2 (en) | water-based ink | |
| JP7216694B2 (en) | Pigment Dispersant and Method for Producing Same, Pigment Dispersion for Inkjet Ink, and Aqueous Inkjet Ink | |
| JP7709905B2 (en) | Water-based ink for ink-jet printing | |
| JP7220061B2 (en) | water-based ink | |
| JP2023175513A (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP7740985B2 (en) | Method for producing aqueous pigment dispersion | |
| JP7755988B2 (en) | Aqueous dispersion of resin particles having a crosslinked structure | |
| JP2023133016A (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP7747511B2 (en) | Water-based pigment dispersions | |
| JP7723571B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP7826107B2 (en) | Water-based ink | |
| JP2022070118A (en) | Water-based ink | |
| JP7088457B2 (en) | Resin emulsion and water-based ink | |
| JP7779978B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP7837459B1 (en) | Inkjet ink set | |
| JP7545291B2 (en) | Water-based ink | |
| JP7370176B2 (en) | Water-based pigment dispersion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240911 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20250228 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20250327 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250717 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250902 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250904 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7740985 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |