JP7761869B2 - Aqueous dispersion, method for producing aqueous dispersion, and ink - Google Patents
Aqueous dispersion, method for producing aqueous dispersion, and inkInfo
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Description
本発明は、水系分散体、水系分散体の製造方法、及びインクに関する。 The present invention relates to an aqueous dispersion, a method for producing the aqueous dispersion, and an ink.
インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、カラー印刷が容易であるなどの利点を有しており、デジタル信号の出力機器として一般家庭に広く普及している。また、近年では、家庭用のみならず商業用途や産業用途にもインクジェット技術が利用されてきている。そして、商業用途や産業用途では、インク低吸収性の印刷用塗工紙(コート紙)やインク非吸収性のプラスチックメディアが記録媒体として用いられるため、これらメディアに対しても、インクジェット記録方法により、従来のオフセット印刷並の画質を実現することが求められている。 Inkjet recording devices have advantages such as low noise, low running costs, and easy color printing, and are widely used in ordinary homes as digital signal output devices. In recent years, inkjet technology has been used not only for home use but also for commercial and industrial applications. Furthermore, in commercial and industrial applications, low-ink-absorbent coated printing paper (coated paper) and non-ink-absorbent plastic media are used as recording media, and there is a demand for inkjet recording methods to achieve image quality on par with conventional offset printing even for these media.
例えば、特許文献1には、高分子からなる分散剤の水溶液と顔料とを混合し、吸着型分散剤にて顔料を分散させた水系顔料分散体について開示されている。
特許文献2および3には、顔料を含む樹脂溶液を水および/又は水性媒体に混合・分散させた水系顔料分散体について開示されている。
特許文献4には、酸析法により顔料粒子を特定の樹脂にて被覆した水系顔料分散体について開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses an aqueous pigment dispersion in which a pigment is mixed with an aqueous solution of a polymeric dispersant, and the pigment is dispersed with an adsorptive dispersant.
Patent Documents 2 and 3 disclose water-based pigment dispersions in which a resin solution containing a pigment is mixed and dispersed in water and/or an aqueous medium.
Patent Document 4 discloses an aqueous pigment dispersion in which pigment particles are coated with a specific resin by an acid precipitation method.
しかしながら、かかる技術を用いても顔料の樹脂中への完全な内包化は困難である。また、顔料を被覆する樹脂の親水性が高いため樹脂が顔料表面から脱離し易い、などの課題がある。その結果、顔料複合樹脂粒子の安定性が劣るため、例えば、加熱乾燥により顔料が凝集することで顔料の均一分散性もしくは塗膜表面粗さが悪化し、加熱乾燥前と比較して画像濃度が低下してしまう。そのため、上述した水系インクでは近年求められる高い画像濃度への要求を満足させることができない。
本発明は、顔料複合樹脂粒子を含有する水系分散体であって、分散安定性が良好であり、画像濃度に優れた画像を提供することができる水系分散体を提供することを目的とする。
However, even with this technology, it is difficult to completely encapsulate the pigment in the resin. Furthermore, there are issues such as the high hydrophilicity of the resin coating the pigment, which makes the resin prone to detachment from the pigment surface. As a result, the stability of the pigment composite resin particles is poor, and for example, heat drying can cause the pigment to aggregate, which can deteriorate the uniform dispersion of the pigment or the surface roughness of the coating film, resulting in a decrease in image density compared to before heat drying. Therefore, the above-mentioned water-based inks cannot satisfy the recent demand for high image density.
An object of the present invention is to provide an aqueous dispersion containing pigment composite resin particles, which has good dispersion stability and can provide images with excellent image density.
上記課題を解決する本発明は以下に記載する通りの水系分散体に係るものである。
エマルション樹脂粒子を分散質として含有する水系分散体であって、
前記エマルション樹脂粒子は、無機顔料を内包した顔料内包化エマルション樹脂粒子と、無機顔料を内包しない顔料未内包化エマルション樹脂粒子とからなり、
前記エマルション樹脂粒子は、レーザー回折散乱法により得られる体積基準の累積50%粒子径(D50)が40nm以上150nm以下であり、体積基準の累積90%粒子径(D90)が70nm以上300nm以下であり、平均アスペクト比が1.0以上1.5以下であり、かつ、前記顔料未内包化エマルション樹脂粒子の最小粒子径よりも前記無機顔料の一次粒子径が小さい、
ことを特徴とする水系分散体。
The present invention, which solves the above problems, relates to an aqueous dispersion as described below.
An aqueous dispersion containing emulsion resin particles as a dispersoid,
the emulsion resin particles include pigment-encapsulated emulsion resin particles that encapsulate an inorganic pigment and non-pigment-encapsulated emulsion resin particles that do not encapsulate an inorganic pigment,
the emulsion resin particles have a volume-based cumulative 50% particle diameter (D50) of 40 nm or more and 150 nm or less, a volume-based cumulative 90% particle diameter (D90) of 70 nm or more and 300 nm or less, as measured by a laser diffraction scattering method, and an average aspect ratio of 1.0 or more and 1.5 or less, and the primary particle diameter of the inorganic pigment is smaller than the minimum particle diameter of the non-pigment-encapsulated emulsion resin particles;
An aqueous dispersion characterized by:
本発明は、顔料複合樹脂粒子を含有する水系分散体において、分散安定性が良好であり、画像濃度に優れた画像を提供することができる水系分散体を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an aqueous dispersion containing pigment composite resin particles that has good dispersion stability and can provide images with excellent image density.
以下、本発明の実施形態の一例について説明するが、以下の説明はこの発明における実施の形態の例を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 An example of an embodiment of the present invention will be described below. However, the following description is intended to illustrate an example of an embodiment of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention.
<顔料内包化エマルション樹脂粒子>
本発明における顔料内包化エマルション樹脂粒子は、樹脂エマルションの形態である。
顔料が樹脂エマルション内に含有されることで媒体中への樹脂の脱離を抑制することが可能となる。エマルションとは粒子が水やインク中に分散している状態を指し、粒子が固体であるか、液体であるかは問わない。
<Pigment-encapsulated emulsion resin particles>
The pigment-encapsulating emulsion resin particles of the present invention are in the form of a resin emulsion.
By incorporating pigments into a resin emulsion, it is possible to prevent the resin from escaping into the medium. An emulsion is a state in which particles are dispersed in water or ink, regardless of whether the particles are solid or liquid.
前記顔料内包化エマルション樹脂粒子(以下、「顔料内包化樹脂粒子」ともいう)は、樹脂エマルションのエマルション樹脂粒子中に顔料が内包化された形態を指す。顔料がエマルション樹脂粒子中に内包化されないで分散媒中に分散した形態やエマルション樹脂粒子表面に顔料の一部が露出した形態が存在しないことが好ましい。また、顔料内包化樹脂粒子は球形であることが好ましい。 The pigment-encapsulated emulsion resin particles (hereinafter also referred to as "pigment-encapsulated resin particles") refer to a form in which a pigment is encapsulated within emulsion resin particles of a resin emulsion. It is preferable that the pigment is not encapsulated within emulsion resin particles and dispersed in a dispersion medium, or that the pigment is not partially exposed on the surface of emulsion resin particles. Furthermore, it is preferable that the pigment-encapsulated resin particles are spherical.
本発明における顔料内包化エマルション樹脂粒子とは、樹脂エマルション内に顔料が含まれていることを意味する。例えば、特許文献1~4では、被覆顔料やマイクロカプセル化顔料が提案されているが、樹脂エマルション内に顔料が覆われた形態ではなく、顔料内包化エマルション樹脂粒子とは異なるものである。 In this invention, pigment-encapsulated emulsion resin particles refer to pigments contained within a resin emulsion. For example, Patent Documents 1 to 4 propose coated pigments and microencapsulated pigments, but these do not involve pigments being covered within a resin emulsion and are therefore different from pigment-encapsulated emulsion resin particles.
顔料内包化樹脂粒子を製造する際には、顔料内包化樹脂粒子と共に顔料を内包化していないエマルション樹脂粒子(以下、「顔料未内包化樹脂粒子」ともいう)も生成する。
顔料内包化樹脂粒子の存在量は、目的に応じて、顔料内包化樹脂粒子と、顔料を有しないエマルション樹脂粒子との比率を適宜選択することによって調整することができる。
When producing pigment-encapsulated resin particles, emulsion resin particles in which no pigment is encapsulated (hereinafter also referred to as "non-pigment-encapsulated resin particles") are also produced together with the pigment-encapsulated resin particles.
The amount of pigment-encapsulated resin particles present can be adjusted by appropriately selecting the ratio between the pigment-encapsulated resin particles and the pigment-free emulsion resin particles depending on the purpose.
前記顔料内包化樹脂粒子の存在量としては、粒径が50nm以上の粒子を3つ以上含む視野の画像を、任意に場所を変更して5枚以上取得し、各画像に対して粒径が50nm以上の前記粒子に対する前記顔料内包化樹脂粒子の個数が占める割合を算出したとき、それらの平均値が30%以上であることが好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。また、顔料内包化樹脂粒子中には顔料一次粒子を二個以上含有することが好ましい。 このように、粒子中の顔料密度が増加することで、画像濃度が向上する。顔料内包化樹脂粒子の観察は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて行うことができる。 The amount of pigment-encapsulated resin particles present can be determined by taking five or more images of a field of view containing three or more particles with a particle size of 50 nm or more at randomly changed locations, and calculating the proportion of the number of pigment-encapsulated resin particles to the number of particles with a particle size of 50 nm or more for each image.The average value is preferably 30% or more, and more preferably 50% or more. Furthermore, it is preferable that each pigment-encapsulated resin particle contains two or more primary pigment particles. In this way, increasing the pigment density within the particle improves image density. Pigment-encapsulated resin particles can be observed, for example, using a transmission electron microscope (TEM).
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた顔料内包化樹脂粒子の観察は、例えば、以下のようにして行う。
まず、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を、固形分濃度が0.1質量%となるようにイオン交換水で希釈し試料液を作製する。次いで、親水化処理を行ったコロジオン膜貼付メッシュ(日新EM社製コロジオン膜貼付メッシュ Cu150メッシュ)上に、試料液を、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。次いで、10倍に希釈したEMステイナーを、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。減圧乾燥の後、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JEM-2100F)にて、加速電圧200kV、倍率40000倍で観察を行う。
The observation of the pigment-encapsulating resin particles using a transmission electron microscope (TEM) is carried out, for example, as follows.
First, a sample solution was prepared by diluting an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles with ion-exchange water to a solids concentration of 0.1% by mass. Next, 1 μL of the sample solution was placed using a micropipette on a hydrophilically treated collodion-coated mesh (Nisshin EM Co., Ltd., Collodion-coated mesh, Cu150 mesh). The sample solution was then immediately absorbed with triangular filter paper. Next, 1 μL of 10-fold diluted EM stainer was placed using a micropipette, and the sample solution was immediately absorbed with triangular filter paper. After drying under reduced pressure, the sample was observed using a transmission electron microscope (JEOL Ltd., JEM-2100F) at an accelerating voltage of 200 kV and a magnification of 40,000x.
顔料の内包化形態は、顔料の表面全てを樹脂で覆った球形エマルションであり、水系分散体の分散媒中に未内包の顔料が分散した形態、またはエマルション樹脂粒子表面に一部が露出した形態、が存在しないことが好ましい。顔料の内包化形態の観察は、上述した透過型電子顕微鏡(TEM)にて行うことができる。
顔料の表面全てを樹脂で覆った球形エマルションを得るためには、顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径が前記無機顔料の一次粒子径より大きいことが好ましい。前記顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径より前記無機顔料の一次粒子径が大きいと、顔料の表層全てを樹脂エマルションで均一に覆うことができず、印字後の加熱乾燥によって顔料の一部が表層に露出することで画像濃度が低下してしまうおそれがある。
The encapsulated form of the pigment is a spherical emulsion in which the entire surface of the pigment is covered with the resin, and it is preferable that there is no form in which the unencapsulated pigment is dispersed in the dispersion medium of the aqueous dispersion, or a form in which the pigment is partially exposed on the surface of the emulsion resin particle. The encapsulated form of the pigment can be observed using the above-mentioned transmission electron microscope (TEM).
In order to obtain a spherical emulsion in which the entire surface of the pigment is covered with resin, it is preferable that the minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is larger than the primary particle size of the inorganic pigment. If the primary particle size of the inorganic pigment is larger than the minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles, the entire surface of the pigment cannot be uniformly covered with the resin emulsion, and part of the pigment may be exposed to the surface by heat drying after printing, resulting in a decrease in image density.
前記顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径の評価は以下の通りである。前記の透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた顔料内包化樹脂粒子の観察において、顔料未内包化樹脂粒子を5個以上含む視野の画像を、任意に場所を変更して5枚以上取得し、各画像に対して顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径を算出し、この平均値を顔料未内包化樹脂粒子の粒径とする。 The minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is evaluated as follows: When observing the pigment-encapsulated resin particles using the transmission electron microscope (TEM), five or more images of a field of view containing five or more non-pigment-encapsulated resin particles are obtained from randomly changed locations, and the minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is calculated for each image, and the average value is used as the particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles.
前記顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径としては20nm以上200nm以下が好ましく、40nm以上150nm以下がより好ましい。前記顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径が20nm以上であると、複数の顔料粒子を球状のエマルション内に内包化することで画像濃度が良好となる。また、前記顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径が200nm以下であると、粒子の沈降を抑制し、粒子としての保存安定性が良好となる。 The minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is preferably 20 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 40 nm or more and 150 nm or less. When the minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is 20 nm or more, multiple pigment particles are encapsulated within a spherical emulsion, resulting in good image density. Furthermore, when the minimum particle size of the non-pigment-encapsulated resin particles is 200 nm or less, particle settling is suppressed, resulting in good storage stability as particles.
また、顔料の一次粒子径の評価方法は次の通りである。
顔料の一次粒径は透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、画像解析ソフト(アメリカ国立衛生研究所製、ImageJ)により処理し、画像解析で20個の一次粒子を無作為に抽出してその粒子径を測定し、平均を算出する。なお、粒子に長径と短径がある場合は、長径を用いて算出する。
The primary particle size of the pigment was evaluated as follows.
The primary particle size of the pigment is measured using a transmission electron microscope (TEM) and processed with image analysis software (ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health, USA). 20 primary particles are randomly selected by image analysis, their particle sizes are measured, and the average is calculated. If the particles have a major axis and a minor axis, the major axis is used for calculation.
顔料内包化樹脂粒子のアスペクト比は、上記透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた顔料内包化樹脂粒子の観察によって取得した画像の画像処理によって求める。具体的には、観察位置を任意に変えて顔料内包化樹脂粒子を含む視野の画像を複数枚取得し、他の粒子との重なりのない顔料内包化樹脂粒子を画像解析ソフト(アメリカ国立衛生研究所製、ImageJ)を用いて二値化により抽出し、粒子解析を行う。最近似楕円の長軸/短軸をアスペクト比とし、20粒子の平均値を算出する。 The aspect ratio of pigment-encapsulated resin particles is determined by image processing of images obtained by observing the pigment-encapsulated resin particles using the transmission electron microscope (TEM) described above. Specifically, the observation position is arbitrarily changed to obtain multiple images of the field of view that includes the pigment-encapsulated resin particles. Pigment-encapsulated resin particles that do not overlap with other particles are extracted by binarization using image analysis software (ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health, USA) and particle analysis is performed. The major axis/minor axis of the closest-fitting ellipse is used as the aspect ratio, and the average value for 20 particles is calculated.
また、顔料内包化の程度は、内包化されずに露出している顔料(顔料露出率)を定量することによって評価する。前記顔料露出率の算出方法は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて行うことができる。前記顔料露出率の具体的な算出方法は以下である。
顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を、固形分濃度が10.75質量%となるようにイオン交換水を用いて調製する。次いで、塗工紙(ルミアートグロス130)に0.15mmバーコーターにて塗工し、25℃で乾燥する。この塗工膜を切り出し、SEM観察用スタブにカーボンテープを用いて固定する。これを、導電性処理することなく走査型電子顕微鏡(ZEISS製Merlin)を用いて、加速電圧0.75kV、反射電子検出器、倍率2000~20000倍にて観察する。この観察手法により、カーボンブラックと、樹脂の反射電子放出量の違いから、SEM像のコントラストの違いにより露出顔料を見分けることが可能である。
The degree of pigment encapsulation is evaluated by quantifying the amount of pigment that is not encapsulated and is exposed (pigment exposure rate). The pigment exposure rate can be calculated, for example, using a scanning electron microscope (SEM). The specific method for calculating the pigment exposure rate is as follows.
An aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles was prepared using ion-exchanged water to a solids concentration of 10.75% by mass. The dispersion was then coated onto coated paper (Lumia Art Gloss 130) using a 0.15 mm bar coater and dried at 25°C. This coating film was cut out and attached to a SEM observation stub using carbon tape. This was then observed without any conductive treatment using a scanning electron microscope (ZEISS Merlin) at an accelerating voltage of 0.75 kV, a backscattered electron detector, and a magnification of 2000 to 20,000 times. This observation method allows the exposed pigment to be distinguished from the carbon black and the resin due to the difference in the backscattered electron emission amount, based on the difference in contrast in the SEM image.
20000倍における塗工膜表面の顔料が占める面積の割合(顔料露出率)が、全体の8%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。なお、塗工膜表面の顔料が占める面積は、SEM観察像の二値化によって求められ、任意に場所を変更して観察した3視野以上の平均を取ることが好ましい。この観察条件において、チャージアップにより観察不能なものは、顔料露出率が低い傾向にあり、顔料面積率3%以下の際に観測されやすい。 At 20,000x magnification, the proportion of the area occupied by the pigment on the coating film surface (pigment exposure rate) is preferably 8% or less of the total, and more preferably 5% or less. The area occupied by the pigment on the coating film surface is determined by binarizing the SEM observation image, and is preferably the average of three or more fields of view observed at random locations. Under these observation conditions, objects that are unobservable due to charging tend to have a low pigment exposure rate, and are easily observed when the pigment area rate is 3% or less.
二個以上の顔料一次粒子を樹脂で球形に覆うことで、加熱乾燥後における膜中の顔料分散の均一化と膜の表面粗さを低下することができ、塗工膜表面粗さを低くすることで、画像のODを向上することができる。前記塗工膜の表面粗さは20nm以下が好ましく、10nm以下がさらに好ましく、5nm以下がさらに好ましい。20nm以下とすることで、加熱乾燥後の画像濃度低下を抑制できる。 By covering two or more primary pigment particles with a spherical resin, it is possible to achieve uniform pigment dispersion in the film after heat drying and reduce the surface roughness of the film. Reducing the surface roughness of the coating film can improve the image OD. The surface roughness of the coating film is preferably 20 nm or less, more preferably 10 nm or less, and even more preferably 5 nm or less. By keeping it 20 nm or less, it is possible to suppress a decrease in image density after heat drying.
<表面粗さ>
前記塗工膜の表面粗さは印字画像もしくは塗工膜について、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて算出する。塗工膜の場合には、たとえばまず、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を、固形分濃度が10.75質量%となるようにイオン交換水を用いて調製し、塗工紙(ルミアートグロス130)に0.15mmバーコーターにて塗工し、100℃のオーブンで5分間加熱乾燥することで塗工膜を得る。この塗工膜を切り出し、以下の条件で観察を行い、表面粗さを算出する。観察は任意に場所を変更して3視野行い、表面粗さの平均値を求める。印字画像の場合にはインクジェット装置により作製したベタ画像について塗工膜の場合と同様に観察を行い、表面粗さの平均値を求める。
装置:走査プローブ型顕微鏡(Bruker製DimensionIcon)
カンチレバー:オリンパス製OMCL-AC240TS
測定モード:タッピングモード
観察範囲:2μm四方
<Surface roughness>
The surface roughness of the coating film is calculated for the printed image or coating film using a scanning probe microscope (SPM). In the case of a coating film, for example, first, an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles is prepared using ion-exchanged water to a solids concentration of 10.75% by mass, and then coated onto coated paper (Lumia Art Gloss 130) using a 0.15 mm bar coater. The coating film is then dried by heating in an oven at 100°C for 5 minutes to obtain a coating film. This coating film is cut out and observed under the following conditions to calculate the surface roughness. Observation is performed in three fields of view at random locations, and the average surface roughness is calculated. In the case of a printed image, a solid image prepared using an inkjet device is observed in the same manner as for the coating film, and the average surface roughness is calculated.
Apparatus: Scanning probe microscope (Dimension Icon manufactured by Bruker)
Cantilever: Olympus OMCL-AC240TS
Measurement mode: Tapping mode Observation range: 2 μm square
前記顔料内包化樹脂粒子の粒子径は、体積基準の累積50%粒子径(D50)は、40nm以上150nm以下が好ましく、60nm以上150nm以下がより好ましく、70nm以上100nm以下がさらに好ましい。以下では、体積基準の50%粒子径(D50)を「D50」といい、体積基準の累積90%粒子径(D90)を「D90」ということがある。
D50が40nm以上であると、液粘度が低下することで分散安定性に優れ、かつ複数の顔料一次粒子を内包化することで画像濃度が良好となる。また、D50が150nm以下であると、粒子の沈降を抑制し、粒子としての保存安定性が良好となる。
The particle size of the pigment-encapsulating resin particles is preferably a volume-based cumulative 50% particle size (D50) of 40 nm to 150 nm, more preferably 60 nm to 150 nm, and even more preferably 70 nm to 100 nm. Hereinafter, the volume-based 50% particle size (D50) will be referred to as "D50," and the volume-based cumulative 90% particle size (D90) will be referred to as "D90."
When D50 is 40 nm or more, the liquid viscosity is reduced, resulting in excellent dispersion stability, and the encapsulation of a plurality of pigment primary particles results in good image density. Furthermore, when D50 is 150 nm or less, particle sedimentation is suppressed, resulting in good storage stability of the particles.
さらに、D90は70nm以上300nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。
D90が70nm以上であることで顔料を効率よく内包化することができ、300nm以下とすることで粒子の沈降を抑制し、粒子としての保存安定性が良好となる。
Furthermore, D90 is preferably 70 nm or more and 300 nm or less, and more preferably 150 nm or less.
When D90 is 70 nm or more, the pigment can be efficiently encapsulated, and when it is 300 nm or less, sedimentation of the particles is suppressed, resulting in good storage stability of the particles.
粗大粒子とは水系分散体中の1μm以上の粒子をいう。そして、本発明における粗大粒子数とは、固形分濃度1%に換算したときの前記水系分散体5μL中に含まれる1μm以上の粒子の個数を言う。
前記顔料内包化樹脂粒子の粗大粒子数は、固形分濃度1%の分散体5μL中の1μm以上の粒子が100万個以下であることが好ましく、50万個以下であることがより好ましく、20万個以下であることがさらに好ましい。粗大粒子数が減ることで、粒子の沈降が起こりにくく、保存安定性が向上する。
Coarse particles refer to particles of 1 μm or larger in the aqueous dispersion. The number of coarse particles in the present invention refers to the number of particles of 1 μm or larger contained in 5 μL of the aqueous dispersion when converted into a solids concentration of 1%.
The number of coarse particles of the pigment-encapsulating resin particles is preferably 1 million or less, more preferably 500,000 or less, and even more preferably 200,000 or less, of particles having a size of 1 μm or more in 5 μL of a dispersion having a solid content of 1%. By reducing the number of coarse particles, particle sedimentation is less likely to occur, and storage stability is improved.
粗大粒子数の測定は、例えば、ピーエスエスジャパン製個数カウント式粒度分布装置AccuSizerを用いて、以下のように行う。まず、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を、イオン交換水を用いて測定可能範囲内に入るまで希釈し、測定する。測定結果より、固形分濃度1%に換算したときの前記水系分散体5μLにおける1μm以上の粒子数を算出し、これを粗大粒子数とする。 The number of coarse particles is measured, for example, using an AccuSizer particle size distribution analyzer manufactured by PSS Japan, as follows: First, an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles is diluted with ion-exchanged water until it falls within the measurable range, and then measured. From the measurement results, the number of particles 1 μm or larger in 5 μL of the aqueous dispersion, converted to a solids concentration of 1%, is calculated and this is taken as the number of coarse particles.
<顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体の製造方法>
本発明における顔料内包化樹脂粒子は、顔料を樹脂で内包化した顔料内包化エマルション樹脂粒子である。顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む水系分散体の製造方法は特に制限はないが、例えば、下記工程1乃至4を有する。
工程1:顔料、顔料分散剤及び有機溶剤を混合し、顔料の体積基準の累積50%粒子径(D50)が30nm以上120nm以下である顔料プレ分散体を得る工程
工程2:工程1で得られた顔料プレ分散体と自己乳化型の樹脂を混合して、顔料分散樹脂溶液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料分散樹脂溶液と水とを混合して、顔料を樹脂で内包化した顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む分散液を得る工程
工程4:工程3で得られた顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む分散液から有機溶剤を除去して顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む水系分散体を得る工程
以下では、上記工程1~工程4の夫々について詳述する。
<Method of producing aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles>
The pigment-encapsulated resin particles of the present invention are pigment-encapsulated emulsion resin particles in which a pigment is encapsulated in a resin. A method for producing an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles is not particularly limited, and may include, for example, the following steps 1 to 4.
Step 1: Mixing a pigment, a pigment dispersant, and an organic solvent to obtain a pigment pre-dispersion in which the volume-based cumulative 50% particle size (D50) of the pigment is 30 nm or more and 120 nm or less. Step 2: Mixing the pigment pre-dispersion obtained in Step 1 with a self-emulsifying resin to obtain a pigment dispersion resin solution. Step 3: Mixing the pigment dispersion resin solution obtained in Step 2 with water to obtain a dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles in which the pigment is encapsulated in the resin. Step 4: Removing the organic solvent from the dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles obtained in Step 3 to obtain an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles. Each of Steps 1 to 4 above will be described in detail below.
(工程1)
工程1は顔料プレ分散体を得る工程である。
工程1にて得られる顔料プレ分散体は、有機溶剤、顔料、必要に応じて顔料分散剤、その他成分を用いて顔料を分散し、粒径を調整して得られる。工程1において使用される装置に特に制限はないが、分散は分散機を用いるとよい。
(Step 1)
Step 1 is a step of obtaining a pigment pre-dispersion.
The pigment pre-dispersion obtained in step 1 is obtained by dispersing the pigment using an organic solvent, a pigment, and optionally a pigment dispersant and other components, and adjusting the particle size. There are no particular restrictions on the apparatus used in step 1, but it is preferable to use a disperser for dispersion.
前記顔料プレ分散体に使用される有機溶剤は、工程2における樹脂を溶解することができれば特に制限はないが、水と親和性の高い溶剤が好ましく、水と混和性のある有機溶剤がより好ましい。前記水と混和性のある有機溶剤とは、水と任意の比率にて溶解可能な有機溶剤であり、例えば、アルコール系:具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブチルアルコール、エチレングリコールなど、エーテル系:具体的には1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサンなど、ケトン系:具体的にはアセトンなど、アミン系:具体的にはピリジン、N-メチルピロリドン、トリエチルアミン、ジメチルホルムアミドなど、その他としてアセトニトリルなどが挙げられる。前記水と混和性のある有機溶剤としては特に制限はないが、環式化合物であることが好ましく、環状エーテル化合物であることがより好ましい。環状エーテル化合物としてはテトラヒドロフランが特に好ましい。 The organic solvent used in the pigment pre-dispersion is not particularly limited as long as it can dissolve the resin in step 2. However, solvents with high affinity for water are preferred, and organic solvents that are miscible with water are more preferred. The water-miscible organic solvent is an organic solvent that can be dissolved in any ratio with water, and examples include alcohols (specifically, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol, etc.); ethers (specifically, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.); ketones (specifically, acetone, etc.); amines (specifically, pyridine, N-methylpyrrolidone, triethylamine, dimethylformamide, etc.); and others such as acetonitrile. The water-miscible organic solvent is not particularly limited, but is preferably a cyclic compound, and more preferably a cyclic ether compound. Tetrahydrofuran is a particularly preferred cyclic ether compound.
前記顔料プレ分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、前記顔料内包化樹脂粒子の粒子径を小さくすることができる点から、D50は30nm以上120nm以下が好ましく、40nm以上100nm以下がより好ましい。顔料の粒子径は、ゼータ電位・粒子計測システム(ELSZ-1000、大塚電子株式会社製)を用いて測定することができる。前記顔料プレ分散体における顔料の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記顔料プレ分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過することが好ましい。
The particle size of the pigment in the pigment pre-dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of enabling the particle size of the pigment-encapsulated resin particles to be small, D50 is preferably 30 nm or more and 120 nm or less, and more preferably 40 nm or more and 100 nm or less. The particle size of the pigment can be measured using a zeta potential particle measurement system (ELSZ-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The content of the pigment in the pigment pre-dispersion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
It is preferable to filter the pigment pre-dispersion using a filter, a centrifugal separator or the like, if necessary, to remove coarse particles.
前記顔料プレ分散体の製造方法としては、必要に応じて顔料分散剤を有機溶剤中に溶解、あるいは懸濁させ、顔料を投入し攪拌した後、一般に用いられる公知の分散機を用いて製造することができる。公知の分散機としては、例えば、アンカー翼、ディスパー翼、ホモミキサー、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、サンドミル、アトライター、パールミル、ダイノーミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、アジテーターミル、ペイントシェーカー、グレンミル、コボルミル、ジェットミル等があげられる。これらの中では、ロールミル、ビーズミル、サンドミル、ダイノーミル、高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカーが分散効率の点で好ましく用いられる。 The pigment pre-dispersion can be produced by dissolving or suspending the pigment dispersant in an organic solvent as needed, adding the pigment and stirring, and then using a commonly used, known disperser. Known dispersers include, for example, anchor blades, disperser blades, homomixers, ball mills, roll mills, bead mills, sand mills, attritors, pearl mills, Dyno-mills, high-pressure homogenizers, ultrasonic dispersers, agitator mills, paint shakers, grain mills, Cobol mills, and jet mills. Among these, roll mills, bead mills, sand mills, Dyno-mills, high-pressure homogenizers, and paint shakers are preferred in terms of dispersion efficiency.
(工程2)
工程2は、顔料プレ分散体と樹脂とを混合して、顔料分散樹脂溶液を得る工程である。
前記顔料分散樹脂溶液は、工程1で得られた顔料プレ分散体と樹脂および必要に応じて塩基性化合物、有機溶剤、添加剤とを混合し、攪拌することで得られる。工程2において使用される混合攪拌装置には特に制限はないが、工程1にて記述した装置があげられる。 これらの中では、アンカー翼もしくはディスパー翼を備えた高速攪拌装置が高粘度溶液の均一攪拌ならびに樹脂粉体を効率よく溶解させる点で好ましく用いられる。
(Step 2)
Step 2 is a step of mixing the pigment pre-dispersion and a resin to obtain a pigment-dispersed resin solution.
The pigment-dispersed resin solution is obtained by mixing and stirring the pigment pre-dispersion obtained in step 1 with a resin, and optionally a basic compound, an organic solvent, and additives. There are no particular restrictions on the mixing and stirring device used in step 2, but examples include the devices described in step 1. Among these, a high-speed stirring device equipped with anchor blades or disper blades is preferably used in terms of uniformly stirring a high-viscosity solution and efficiently dissolving the resin powder.
前記顔料分散樹脂溶液の調製手順には特に制限はなく、工程1で得られた顔料プレ分散体に樹脂を加えても良いし、樹脂を有機溶剤に可溶化した後に加えてもよい。
前記顔料分散樹脂溶液における顔料の粒径は、上述した工程1で得られる顔料プレ分散体中の顔料粒子と同様の粒子径が好ましく、工程1と工程2で変化を生じないことがより好ましい。
There is no particular limitation on the procedure for preparing the pigment-dispersed resin solution. The resin may be added to the pigment pre-dispersion obtained in step 1, or may be added after the resin has been solubilized in an organic solvent.
The particle size of the pigment in the pigment dispersion resin solution is preferably the same as that of the pigment particles in the pigment pre-dispersion obtained in step 1 above, and more preferably does not change between steps 1 and 2.
前記顔料分散樹脂溶液の水分含有量は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。前記顔料分散樹脂溶液に対する水含有量が20質量%より多いと、顔料の分散安定性が悪化することで凝集体が発生し、工程3にて得られる顔料内包化樹脂粒子が粗大化する可能性がある。 The water content of the pigment dispersion resin solution is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. If the water content of the pigment dispersion resin solution is greater than 20% by mass, the dispersion stability of the pigment may deteriorate, causing agglomerations, and the pigment-encapsulated resin particles obtained in step 3 may become coarse.
前記樹脂は工程3にて顔料を内包化するのに用いられ、自己乳化型の樹脂であることが好ましい。自己乳化型樹脂とは、樹脂溶液と水との攪拌混合攪拌により乳化状態を形成可能な樹脂のことであり、自己乳化型樹脂としては、ノニオン性やアニオン性、カチオン性の親水性基を有することが好ましく、アニオン性であることがより好ましい。
前記樹脂がアニオン性の自己乳化型樹脂である場合、前記樹脂が水性媒体中でエマルションを形成し、水性媒体中での分散安定性を保つためにアニオン性基の一部ないしは全部を塩基性化合物で中和することが好ましい。
The resin is used to encapsulate the pigment in step 3 and is preferably a self-emulsifying resin. A self-emulsifying resin is a resin that can form an emulsified state by stirring and mixing a resin solution with water, and the self-emulsifying resin preferably has a nonionic, anionic, or cationic hydrophilic group, and more preferably is anionic.
When the resin is an anionic self-emulsifying resin, it is preferable that the resin forms an emulsion in an aqueous medium and that some or all of the anionic groups are neutralized with a basic compound in order to maintain dispersion stability in the aqueous medium.
前記樹脂(R:Resin)に対する前記顔料(P:Pigment)の質量比率(P/R)は、樹脂1に対して、0.20以上0.75以下が好ましく、0.30以上0.60以下がより好ましく、0.35以上0.50以下がさらに好ましい。前記樹脂に対する顔料の比率が0.20以上であると、顔料濃度が適切であり、印字画像濃度が優れる。また、前記樹脂に対する顔料の比率が0.75以下であると、顔料の大部分を樹脂で内包化することができ、加熱乾燥後の塗工膜の表面粗さを抑制することで画像濃度が良好となる。樹脂に対する顔料比率は、仕込み比率もしくは得られた分散体から算出できる。 The mass ratio (P/R) of the pigment (P: Pigment) to the resin (R: Resin) is preferably 0.20 or more and 0.75 or less, more preferably 0.30 or more and 0.60 or less, and even more preferably 0.35 or more and 0.50 or less, relative to 1 part resin. When the pigment to resin ratio is 0.20 or more, the pigment concentration is appropriate and the printed image density is excellent. Furthermore, when the pigment to resin ratio is 0.75 or less, most of the pigment can be encapsulated in the resin, suppressing the surface roughness of the coating film after heat drying and improving the image density. The pigment to resin ratio can be calculated from the charge ratio or the obtained dispersion.
分散体からの前記比率の算出は、例えば、熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)を用いて分散体乾固膜の熱分析により行うことができる。具体的には、分散体の乾固膜を熱重量示差熱分析装置により、窒素ガス雰囲気下で樹脂の熱分解温度まで昇温、保持し、分解した重量を樹脂、残差の重量を顔料として算出することができる。また、窒素ガス雰囲気下での熱分解では完全に樹脂を分解できないような高耐熱性の樹脂は、加熱減量と樹脂に対する顔料比率の検量線を用いて算出することができる。具体的には、任意の比率で混合した顔料と樹脂の混合物を複数作成し、それぞれの混合物を一定の温度まで昇温、保持することで、上記検量線を作成し、未知サンプル測定結果より得られる減量率を基に樹脂に対する顔料の比率を算出することができる。 The ratio can be calculated from the dispersion by thermal analysis of a dried-solid dispersion film using, for example, a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA). Specifically, a dried-solid dispersion film is heated to the thermal decomposition temperature of the resin in a nitrogen gas atmosphere using a thermogravimetric differential thermal analyzer, and the decomposed weight is calculated as the resin, and the weight of the residue as the pigment. Furthermore, for highly heat-resistant resins that cannot be completely decomposed by thermal decomposition in a nitrogen gas atmosphere, the heat loss and pigment to resin ratio can be calculated using a calibration curve of the heat loss and resin to pigment ratio. Specifically, multiple mixtures of pigment and resin at arbitrary ratios are prepared, and each mixture is heated to a fixed temperature and held at that temperature to create the calibration curve. The ratio of pigment to resin can then be calculated based on the weight loss rate obtained from the measurement results of unknown samples.
前記顔料分散樹脂溶液における樹脂(R:Resin)と有機溶剤(S:Solvent)の質量比率(R/S)は、1.2以上3.0以下が好ましく、1.4以上2.5以下がより好ましく、1.6以上2.0以下がさらに好ましい。前記有機溶剤に対する樹脂の比率が1.2以上であると、工程3における樹脂の乳化速度が速くなり、顔料内包化樹脂粒子の小粒径化を可能とする。また、前記有機溶剤に対する樹脂の比率が3.0以下であると、反応系内の高粘度化を抑制し、攪拌効率が良好になることで粗大粒子の生成を抑制できる。 The mass ratio (R/S) of resin (R: Resin) to organic solvent (S: Solvent) in the pigment dispersion resin solution is preferably 1.2 or more and 3.0 or less, more preferably 1.4 or more and 2.5 or less, and even more preferably 1.6 or more and 2.0 or less. When the ratio of resin to organic solvent is 1.2 or more, the emulsification rate of the resin in step 3 increases, making it possible to reduce the particle size of the pigment-encapsulated resin particles. Furthermore, when the ratio of resin to organic solvent is 3.0 or less, high viscosity in the reaction system is suppressed, and stirring efficiency is improved, thereby suppressing the generation of coarse particles.
(工程3)
工程3は顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む分散液を得る工程である。
前記分散液は、工程2で得られた顔料分散樹脂溶液と水との混合により得られる。工程3において使用される混合攪拌装置には特に制限はないが、工程1にて記述した装置があげられる。これらの中では、アンカー翼もしくはディスパー翼を備えた高速攪拌装置が高粘度溶液における均一攪拌の点で好ましく、分散にかかるエネルギーが高い場合には生成した顔料内包化樹脂粒子が破砕されることで内包化形態を維持できないことがある。
(Step 3)
Step 3 is a step of obtaining a dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles.
The dispersion liquid is obtained by mixing the pigment-dispersed resin solution obtained in step 2 with water. There are no particular restrictions on the mixing and stirring device used in step 3, and examples include the devices described in step 1. Among these, a high-speed stirring device equipped with an anchor blade or a disper blade is preferred from the viewpoint of uniform stirring in a highly viscous solution; if the energy required for dispersion is high, the resulting pigment-encapsulated resin particles may be crushed, making it impossible to maintain the encapsulated form.
前記顔料分散樹脂溶液と水との混合手順には特に制限はないが、顔料分散樹脂溶液中に水を加えるのが好ましい。また、水の添加速度としては、樹脂100質量部に対して10質量部/min以上1000質量部/min以下が好ましく、30質量部/min以上500質量部/min以下がより好ましい。前記水の添加速度が10質量部/min以上1000質量部/min以下であると、系内の顔料凝集を抑制することで顔料内包化樹脂粒子の粗大化を抑制できる。 There are no particular restrictions on the procedure for mixing the pigment dispersion resin solution and water, but it is preferable to add water to the pigment dispersion resin solution. The water addition rate is preferably 10 to 1,000 parts by mass/min, and more preferably 30 to 500 parts by mass/min, per 100 parts by mass of resin. Adding water at a rate of 10 to 1,000 parts by mass/min suppresses pigment aggregation within the system, thereby preventing coarsening of the pigment-encapsulated resin particles.
前記水の添加量は、顔料内包化樹脂粒子の分散安定性の観点から、工程2で用いた樹脂100質量部に対して70質量部以上700質量部以下であることが好ましく、100質量部以上500質量部以下であることが好ましい。
また、工程3における反応温度は20℃以上80℃以下が好ましく、30℃以上60℃以下がより好ましい。
From the viewpoint of the dispersion stability of the pigment-encapsulated resin particles, the amount of water added is preferably 70 parts by mass or more and 700 parts by mass or less, and more preferably 100 parts by mass or more and 500 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the resin used in step 2.
The reaction temperature in step 3 is preferably 20°C or higher and 80°C or lower, more preferably 30°C or higher and 60°C or lower.
(工程4)
工程4は顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む水系分散体を得る工程である。
前記水系分散体は、工程3で得られた顔料内包化樹脂粒子を含む分散液から有機溶剤を一部もしくはすべてを除去することで得られる。
工程3で得られた分散液から有機溶剤を除去する方法としては特に制限はなく公知の除去装置が使用できる。例えば、ロータリーエバポレーターを用いて減圧下にて有機溶剤の沸点以上の温度にて加熱することで除去する方法、限外ろ過装置を用いて有機溶剤を水に置換する方法が挙げられる。上記減圧下としては、200mmHg以下が好ましく、100mmHg以下がより好ましい。また、加熱温度としては20℃以上80℃以下が好ましく、より好ましくは30℃以上60℃以下である。
前記顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過することができる。
(Step 4)
Step 4 is a step of obtaining an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles.
The aqueous dispersion can be obtained by removing a part or all of the organic solvent from the dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles obtained in step 3.
The method for removing the organic solvent from the dispersion obtained in step 3 is not particularly limited, and a known removal device can be used. Examples include a method of removing the organic solvent by heating at a temperature above the boiling point of the organic solvent under reduced pressure using a rotary evaporator, and a method of replacing the organic solvent with water using an ultrafiltration device. The reduced pressure is preferably 200 mmHg or less, more preferably 100 mmHg or less. The heating temperature is preferably 20°C or higher and 80°C or lower, more preferably 30°C or higher and 60°C or lower.
If necessary, the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulating resin particles can be filtered using a filter, a centrifugal separator, or the like to remove coarse particles.
<樹脂>
樹脂としては特に制限はないが自己乳化型樹脂が好ましく、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂などが挙げられる。自己乳化型樹脂はアニオン性基を持つことが好ましく、アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基などが挙げられる。これらの中でも、一部又は全部、特に好ましくは全部が塩基性化合物等により中和されたカルボキシレート基やスルホネート基を使用することが好ましい。
<Resin>
The resin is not particularly limited, but a self-emulsifying resin is preferred, and examples thereof include polyester, polyurethane, and acrylic resin. The self-emulsifying resin preferably has an anionic group, and examples of the anionic group include a carboxyl group, a carboxylate group, a sulfonic acid group, and a sulfonate group. Among these, it is preferred to use a carboxylate group or a sulfonate group that has been partially or completely, particularly preferably completely, neutralized with a basic compound or the like.
アニオン性基の中和に使用可能な中和剤としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン等の有機アミンや、モノエタノールアミン等のアルカノールアミン等の塩基性化合物、Na、K、Li、Ca等を含む金属塩基化合物などが挙げられる。 Neutralizing agents that can be used to neutralize anionic groups include, for example, organic amines such as ammonia, triethylamine, pyridine, and morpholine, basic compounds such as alkanolamines such as monoethanolamine, and metal base compounds containing sodium, potassium, lithium, calcium, etc.
自己乳化型樹脂の酸価は、10mgKOH/g以上50mgKOH/g以下が好ましく、15mgKOH/g以上25mgKOH/g以下がより好ましい。前記酸価が10mgKOH/g以上であると、分散安定性が優れ、またその影響で粒子径が均一化され、分散および吐出性が良好となる。また、前記酸価が30mgKOH/g以下であると、親水性が適正であり、耐水性が向上し、粒子としての安定性が良好となる。 The acid value of the self-emulsifying resin is preferably 10 mgKOH/g or more and 50 mgKOH/g or less, and more preferably 15 mgKOH/g or more and 25 mgKOH/g or less. When the acid value is 10 mgKOH/g or more, dispersion stability is excellent, and as a result, particle size is uniform and dispersion and ejection properties are good. Furthermore, when the acid value is 30 mgKOH/g or less, hydrophilicity is appropriate, water resistance is improved, and stability as particles is good.
前記酸価はカタログ値を使用してもよいし、測定により算出しても構わない。前記酸価の測定方法は、例えば、ポリエステルをテトラヒドロフラン(THF)溶液に入れ、0.1Mの水酸化カリウムメタノール溶液を用いて滴定することで、酸価を測定することができる。また、水系分散体における樹脂中のカルボキシル基が中和されている場合は、例えば、過剰の塩酸水溶液を加えて酸性溶液にした後に、クロロホルムで樹脂を抽出する。次いでろ過、遠心分離などにより顔料を除去した後に加熱もしくは減圧乾燥することで樹脂の乾固物を得る。得られた樹脂をTHFに溶解し、0.1Mの水酸化カリウムメタノール溶液を用いて滴定することでも、測定することができる。
以下自己乳化型樹脂として、例えばポリエステルについて詳細に説明する。
The acid value may be a catalog value or may be calculated by measurement. The acid value can be measured, for example, by placing the polyester in a tetrahydrofuran (THF) solution and titrating it with a 0.1 M solution of potassium hydroxide in methanol. When the carboxyl groups in the resin in the aqueous dispersion are neutralized, for example, an excess of aqueous hydrochloric acid is added to make an acidic solution, and the resin is then extracted with chloroform. The pigment is then removed by filtration, centrifugation, or the like, and the resulting resin is then dried by heating or drying under reduced pressure to obtain a dried resin. The acid value can also be measured by dissolving the resulting resin in THF and titrating it with a 0.1 M solution of potassium hydroxide in methanol.
Hereinafter, polyester will be described in detail as an example of the self-emulsifying resin.
(ポリエステル)
前記ポリエステルは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸及び/又はその誘導体とを重縮合させて得られ、組成の一部あるいは全てに芳香族ユニットを有する。即ち、前記芳香族含有ポリエステルは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸及び/又はその誘導体とを、構成成分として有する。
(polyester)
The polyester is obtained by polycondensation of a polyhydric alcohol with a polycarboxylic acid, such as a polycarboxylic acid, a polycarboxylic anhydride, or a polycarboxylic ester, and/or a derivative thereof, and contains an aromatic unit in part or all of its composition. That is, the aromatic-containing polyester has a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid, such as a polycarboxylic acid, a polycarboxylic anhydride, or a polycarboxylic ester, and/or a derivative thereof as constituent components.
-多価アルコール成分-
前記多価アルコール成分としては、2価のアルコール(ジオール)、具体的には、炭素数2~36のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパンなど);炭素数4~36のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなど);炭素数6~36の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);前記脂環式ジオールの炭素数2~4のアルキレンオキシド〔エチレンオキシド(以下EOと略記する)、プロピレンオキシド(以下POと略記する)、ブチレンオキシド(以下BOと略記する)など〕付加物(付加モル数1~30);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど)の炭素数2~4のアルキレンオキシド(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2~30)などが挙げられる。
-Polyhydric alcohol component-
The polyhydric alcohol component may be a dihydric alcohol (diol), specifically, alkylene glycols having 2 to 36 carbon atoms (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, etc.); alkylene ether glycols having 4 to 36 carbon atoms (diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, etc.); Examples of suitable alicyclic diols include alicyclic diols having from 1 to 36 carbon atoms (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); adducts (number of moles added: 1 to 30) of the above-mentioned alicyclic diols with alkylene oxides having from 2 to 4 carbon atoms (ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO), propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), butylene oxide (hereinafter abbreviated as BO), etc.); and adducts (number of moles added: 2 to 30) of bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.) with alkylene oxides having from 2 to 4 carbon atoms (EO, PO, BO, etc.).
また、前記の2価のジオールに加えて3価以上(3~8価またはそれ以上)のアルコール成分を含有してもよく、具体的には、炭素数3~36の3~8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール(アルカンポリオール及びその分子内若しくは分子間脱水物、例えば、グリセリン、トリエチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン、ジペンタエリスリトール;糖類及びその誘導体、例えば庶糖及びメチルグルコシド;など);前記脂肪族多価アルコールの炭素数2~4のアルキレンオキシド(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数1~30);トリスフェノール類(トリスフェノールPAなど)の炭素数2~4のアルキレンオキシド(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2~30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど:平均重合度3~60)の炭素数2~4のアルキレンオキシド(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2~30)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 In addition to the dihydric diols, trihydric or higher (tri- to octahydric or higher) alcohol components may also be contained. Specifically, tri- to octahydric or higher aliphatic polyhydric alcohols having 3 to 36 carbon atoms (alkane polyols and their intramolecular or intermolecular dehydration products, such as glycerin, triethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, sorbitan, polyglycerin, dipentaerythritol; sugars and their derivatives, such as sucrose and methyl glucoside; etc.) ); adducts (1 to 30 moles added) of alkylene oxides (EO, PO, BO, etc.) having 2 to 4 carbon atoms of the above-mentioned aliphatic polyhydric alcohols; adducts (2 to 30 moles added) of alkylene oxides (EO, PO, BO, etc.) having 2 to 4 carbon atoms of trisphenols (such as trisphenol PA); adducts (2 to 30 moles added) of alkylene oxides (EO, PO, BO, etc.) having 2 to 4 carbon atoms of novolak resins (such as phenol novolak and cresol novolak; average degree of polymerization 3 to 60). These may be used alone or in combination of two or more.
-多価カルボン酸成分-
前記多価カルボン酸成分としては、2価のカルボン酸(ジカルボン酸)、具体的には、炭素数4~36のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アピジン酸、セバシン酸など)、アルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸など);炭素数4~36の脂環式ジカルボン酸〔ダイマー酸(2量化リノール酸)など〕;炭素数4~36のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸など);炭素数8~36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸又はこれらの誘導体、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらの中でも、炭素数4~20のアルカンジカルボン酸、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。なお、前記多価カルボン酸成分としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキル(炭素数1~4)エステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)も挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
このほか、ポリ乳酸やポリカーボネートジオールの如き開環重合系も好適に使用しうる。
- Polycarboxylic acid component -
Examples of the polycarboxylic acid component include dicarboxylic acids (dicarboxylic acids), specifically, alkanedicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (such as succinic acid, apidic acid, and sebacic acid), alkenylsuccinic acids (such as dodecenylsuccinic acid), alicyclic dicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (such as dimer acids (dimerized linoleic acid)), alkenedicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and mesaconic acid), and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 36 carbon atoms (such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, or derivatives thereof, and naphthalenedicarboxylic acid). Among these, alkanedicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms are preferred. Examples of the polycarboxylic acid component include acid anhydrides and lower alkyl (1 to 4 carbon atoms) esters (such as methyl esters, ethyl esters, and isopropyl esters) of the above-mentioned compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition, ring-opening polymerization systems such as polylactic acid and polycarbonate diol can also be suitably used.
前記ポリエステルを単離する方法としては、例えば、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を加熱乾燥により乾固し、得られた乾固物をテトラヒドロフラン(THF)溶液に入れてポリエステルを溶解させる。次いで、遠心分離、ろ過などにより含有する顔料を除去し、次いでTHFを除去することでポリエステルを単離可能である。また、必要に応じてリサイクルGPCを活用することもできる。 The polyester can be isolated, for example, by heating and drying an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles, and then placing the resulting dried product in a tetrahydrofuran (THF) solution to dissolve the polyester. The pigment is then removed by centrifugation, filtration, or other methods, and the THF is then removed to isolate the polyester. Recycling GPC can also be used if necessary.
前記ポリエステルの分子量としては、目的に応じて適宜選択することができるが、GPC測定において、重量平均分子量(Mw)7,000~15,000が好ましく、9,000~13,000がより好ましい。前記重量平均分子量が7,000以上であることで、乳化工程にて微粒子エマルションの形成を抑制し、顔料の表層全てを覆うことができる。また、前記重量平均分子量が15,000以下であることで、低含水率での乳化を可能とし、樹脂エマルション内部に顔料を留めることができる。 The molecular weight of the polyester can be selected appropriately depending on the purpose, but a weight-average molecular weight (Mw) of 7,000 to 15,000 is preferred, and 9,000 to 13,000 is more preferred, as measured by GPC. A weight-average molecular weight of 7,000 or more suppresses the formation of a fine particle emulsion during the emulsification process, allowing the entire surface of the pigment to be covered. Furthermore, a weight-average molecular weight of 15,000 or less enables emulsification at a low water content, allowing the pigment to be retained within the resin emulsion.
前記ポリエステルのガラス転移温度(Tg)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30℃~100℃が好ましく、50℃~80℃がより好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the polyester is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but is preferably 30°C to 100°C, and more preferably 50°C to 80°C.
前記ポリエステルの軟化温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃~180℃が好ましく、80~150℃がより好ましい。
前記ポリステルの分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。
The softening temperature of the polyester is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 60°C to 180°C, more preferably 80°C to 150°C.
The molecular structure of the polyester can be confirmed by NMR measurement using a solution or solid, as well as GC/MS, LC/MS, IR measurement, and the like.
前記ポリエステルの製造方法については、従来一般的に用いられている方法を用いることができ、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、無溶剤下又は有機溶剤存在下で、前記多価アルコールと前記多価カルボン酸の重縮合により製造する。
また、前記ポリエステルの酸価は任意の方法で調整可能であり、例えば、得られたポリエステルと多価カルボン酸、カルボン酸無水物を反応させることで酸価を付与することが可能である。
The polyester can be produced by a conventional method, for example, the following method.
First, the polyol and the polycarboxylic acid are polycondensed in the absence of a solvent or in the presence of an organic solvent.
The acid value of the polyester can be adjusted by any method. For example, the acid value can be imparted by reacting the obtained polyester with a polycarboxylic acid or a carboxylic acid anhydride.
<顔料>
顔料としては、無機顔料を使用することができ、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、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などの公知の方法によって製造されたカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)等の金属類を使用することができる。
<Pigments>
As the pigment, inorganic pigments can be used, such as titanium oxide, iron oxide, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, barium yellow, cadmium red, and chrome yellow, as well as carbon blacks (C.I. Pigment Black 7) produced by known methods, such as furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black, and metals such as copper and iron (C.I. Pigment Black 11).
前記カーボンブラックとしては、一次粒径は10nm以上50nm以下が好ましく、10nm以上35nm以下がより好ましい。一次粒径をこの範囲とすることで、前記顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体中の粗大粒子数が低減し、保存安定性が良好かつ発色性が向上する。 The primary particle size of the carbon black is preferably 10 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 35 nm or less. By keeping the primary particle size within this range, the number of coarse particles in the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles is reduced, resulting in good storage stability and improved color development.
また、前記カーボンブラックの一次粒径は透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、画像解析ソフト(アメリカ国立衛生研究所製、ImageJ)により処理し、画像解析で20個の一次粒子を無作為に抽出してその粒子径を測定し、平均を算出した。なお、粒子に長径と短径がある場合は、長径を用いて算出した。 The primary particle size of the carbon black was measured using a transmission electron microscope (TEM) and image analysis software (ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health, USA). 20 primary particles were randomly selected through image analysis, their particle diameters were measured, and the average was calculated. If the particles had a major and minor diameter, the major diameter was used for the calculation.
前記カーボンブラックのpHは、2以上12以下が好ましく、7以上10以下がより好ましい。pHをこの範囲とすることで前記顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体中の粗大粒子が低減する。 The pH of the carbon black is preferably 2 or more and 12 or less, and more preferably 7 or more and 10 or less. By keeping the pH within this range, the amount of coarse particles in the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles is reduced.
前記カーボンブラックのDBP(ジブチルフタレート)吸収量は30mL/100g以上150mL/100g以下が好ましく、この範囲とすることで有機溶剤中での顔料分散性を向上させることができる。前記カーボンブラックのDBP吸油量は、JIS K6217の方法より測定することができる。 The DBP (dibutyl phthalate) absorption of the carbon black is preferably 30 mL/100 g or more and 150 mL/100 g or less. By keeping it in this range, pigment dispersibility in organic solvents can be improved. The DBP oil absorption of the carbon black can be measured using the method of JIS K6217.
また、自己分散顔料を用いてもよく、前記自己分散顔料とは、顔料表面に直接または他の原子団を介して官能基を導入することにより分散安定化させた顔料をいう。分散安定化させる前の顔料としては、例えば、国際公開第2009/014242号パンフレットに列挙されているような、従来公知の様々な顔料を用いることができる。 Self-dispersing pigments may also be used. These self-dispersing pigments are pigments whose dispersion has been stabilized by introducing functional groups directly onto the pigment surface or via other atomic groups. As the pigment before dispersion stabilization, various conventionally known pigments, such as those listed in WO 2009/014242, can be used.
<顔料分散剤>
顔料プレ分散体には顔料の分散性を向上させる点から顔料分散剤を添加することが好ましい。顔料分散剤としては、特に制限はなく、界面活性剤、高分子分散剤など目的に応じて適宜選択することができる。顔料分散剤としては、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート等を用いることができる。
<Pigment dispersant>
It is preferable to add a pigment dispersant to the pigment pre-dispersion in order to improve the dispersibility of the pigment. The pigment dispersant is not particularly limited, and surfactants, polymer dispersants, and the like can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of pigment dispersants that can be used include (meth)acrylic resins, styrene-(meth)acrylic resins, hydroxyl group-containing carboxylic acid esters, salts of long-chain polyaminoamides and high-molecular-weight acid esters, salts of high-molecular-weight polycarboxylic acids, salts of long-chain polyaminoamides and polar acid esters, high-molecular-weight unsaturated acid esters, polymer copolymers, modified polyurethanes, modified polyacrylates, polyether ester-type anionic surfactants, naphthalenesulfonic acid-formalin condensate salts, aromatic sulfonic acid-formalin condensate salts, polyoxyethylene alkyl phosphate esters, polyoxyethylene nonylphenyl ethers, and stearylamine acetate.
前記顔料分散剤の親疎水性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、疎水性の分散剤とすることで、顔料が樹脂中に内包化されやすくなり、画像濃度が向上することから好ましい。前記顔料分散剤の親疎水性は、前記顔料分散剤が水に不溶性であれば疎水性であり、水に可溶性であれば親水性である。 The hydrophilicity/hydrophobicity of the pigment dispersant is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but a hydrophobic dispersant is preferred because it makes it easier for the pigment to be encapsulated in the resin and improves image density. Regarding the hydrophilicity/hydrophobicity of the pigment dispersant, if the pigment dispersant is insoluble in water it is hydrophobic, and if it is soluble in water it is hydrophilic.
前記顔料分散剤の濁点は2.0~3.5であることが好ましく、この範囲とすることで、前記顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体中の粗大粒子数が低減し、保存安定性が良好となる。前記濁点の評価方法としては、前記分散剤0.5gを10mlのTHFに溶解させ、次いで攪拌しながらイオン交換水を滴下する。この溶液を石英セルに入れ、分光光度計(分光光度計U-3900H、日立ハイテクサイエンス社製)にて、スリット2nm、光源をWIランプ、リファレンスをTHFとして測定を行い、波長660nmにおける吸光度(abs)が0.1以上となった点までに滴下したイオン交換水の重量を濁点とする。 The turbidity point of the pigment dispersant is preferably 2.0 to 3.5. By keeping it within this range, the number of coarse particles in the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles is reduced, resulting in good storage stability. The turbidity point is evaluated by dissolving 0.5 g of the dispersant in 10 ml of THF, followed by dropwise addition of ion-exchanged water while stirring. This solution is placed in a quartz cell and measured using a spectrophotometer (Spectrophotometer U-3900H, Hitachi High-Tech Science Corporation) with a slit of 2 nm, a WI lamp as the light source, and THF as the reference. The turbidity point is determined as the weight of ion-exchanged water added dropwise until the absorbance (abs) at a wavelength of 660 nm reaches 0.1 or greater.
前記顔料プレ分散体における顔料と顔料分散剤の比率は、特に制限はないが、顔料と顔料分散剤の比率が4:0.2~4:4が好ましく、4:0.5~4:3がより好ましく、4:0.8~4:2.0がさらに好ましい。顔料分散剤の添加量をこの範囲とすることで、顔料プレ分散体の分散性を高めることと、前記顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体中の粗大粒子数が低減し、保存安定性が良好となる。 The ratio of pigment to pigment dispersant in the pigment pre-dispersion is not particularly limited, but a ratio of pigment to pigment dispersant of 4:0.2 to 4:4 is preferred, 4:0.5 to 4:3 is more preferred, and 4:0.8 to 4:2.0 is even more preferred. By adding the pigment dispersant in this range, the dispersibility of the pigment pre-dispersion is improved, the number of coarse particles in the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles is reduced, and storage stability is improved.
顔料プレ分散剤の具体例としては、ジョンクリル(ジョンソンポリマー社製)、Anti-Terra-U(BYK Chemie社製)、Disperbyk(BYK Chemie社製)、Efka(Efka CHEMICALS社製)、フローレン(共栄社化学株式会社製)、ディスパロン(楠本化成株式会社製)、アジスパー(味の素ファインテクノ株式会社製)、デモール、ホモゲノール、エマルゲン(以上、花王株式会社製)、ソルスパース(日本ルーブリゾール株式会社製)、ニッコール(日光ケミカルズ株式会社製)等が挙げられる。 Specific examples of pigment pre-dispersants include Joncryl (manufactured by Johnson Polymers), Anti-Terra-U (manufactured by BYK Chemie), Disperbyk (manufactured by BYK Chemie), Efka (manufactured by Efka Chemicals), Flourene (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Disparlon (manufactured by Kusumoto Chemicals Co., Ltd.), Ajisper (manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.), Demol, Homogenol, Emulgen (all manufactured by Kao Corporation), Solsperse (manufactured by Lubrizol Japan Co., Ltd.), and Nikkol (manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd.).
<インク>
以下、インクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明する。
<Ink>
The organic solvent, water, coloring material, resin, additives, etc. used in the ink will be described below.
<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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ブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
<Organic solvent>
The organic solvent used in the present invention is not particularly limited, and any water-soluble organic solvent can be used, including, for example, polyhydric alcohols, ethers such as polyhydric alcohol alkyl ethers and polyhydric alcohol aryl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, and sulfur-containing compounds.
Specific examples of the water-soluble organic solvent include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, 2,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, and the like. polyhydric alcohols such as pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2,5-hexanediol, 1,5-hexanediol, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, ethyl-1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, and petriol; ethylene glycol monoethyl ether; and ethylene glycol monobutyl ether. polyhydric alcohol alkyl ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether; nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, and γ-butyrolactone; amides such as formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, and 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide; amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethylamine; sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, and thiodiethanol; propylene carbonate; and ethylene carbonate.
It is preferable to use an organic solvent having a boiling point of 250° C. or less, since it not only functions as a wetting agent but also provides good drying properties.
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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ブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
Polyol compounds having 8 or more carbon atoms and glycol ether compounds are also preferably used. Specific examples of polyol compounds having 8 or more carbon atoms include 2-ethyl-1,3-hexanediol and 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol.
Specific examples of glycol ether compounds include polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; and polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether.
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。 Polyol compounds with 8 or more carbon atoms and glycol ether compounds can improve the permeability of ink when paper is used as the recording medium.
有機溶剤のインク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。 There are no particular restrictions on the content of organic solvent in the ink and it can be selected appropriately depending on the purpose. However, from the viewpoint of the drying properties and ejection reliability of the ink, it is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 60% by mass or less.
<水>
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%~60質量%がより好ましい。
<Water>
The water content in the ink is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose. From the viewpoint of the drying properties and ejection reliability of the ink, however, the water content is preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less, and more preferably 20% by mass to 60% by mass.
インク中の固形分の粒径については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上1000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。 There are no particular restrictions on the particle size of the solids in the ink and it can be selected appropriately depending on the purpose. However, to improve image quality such as ejection stability and image density, the maximum frequency, calculated as the maximum number, is preferably 20 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 150 nm or less. The solids include resin particles, pigment particles, etc. Particle size can be measured using a particle size analyzer (Nanotrac Wave-UT151, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<Additives>
If necessary, surfactants, antifoaming agents, antiseptics, antifungals, rust inhibitors, pH adjusters, etc. may be added to the ink.
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<Surfactant>
As the surfactant, any of silicone surfactants, fluorine surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants and anionic surfactants can be used.
Silicone surfactants are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.Among them, those that do not decompose even at high pH are preferred, for example, side-chain modified polydimethylsiloxane, both-end modified polydimethylsiloxane, one-end modified polydimethylsiloxane, side-chain both-end modified polydimethylsiloxane, etc., and those having a polyoxyethylene group or a polyoxyethylene polyoxypropylene group as a modifying group are particularly preferred because they exhibit good properties as aqueous surfactants.In addition, polyether-modified silicone surfactants can also be used as the silicone surfactant, for example, compounds in which a polyalkylene oxide structure is introduced into the Si part side chain of dimethylsiloxane, etc.
As fluorine-based surfactants, for example, perfluoroalkyl sulfonic acid compounds, perfluoroalkyl carboxylic acid compounds, perfluoroalkyl phosphate ester compounds, perfluoroalkyl ethylene oxide adducts, and polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups on the side chain are particularly preferred because of their low foaming properties. Examples of the perfluoroalkyl sulfonic acid compounds include perfluoroalkyl sulfonic acids and perfluoroalkyl sulfonate salts. Examples of the perfluoroalkyl carboxylic acid compounds include perfluoroalkyl carboxylic acids and perfluoroalkyl carboxylate salts. Examples of the polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups on the side chain include sulfate ester salts of polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups on the side chains, and salts of polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups on the side chains. Counter ions of the salts in these fluorine-based surfactants include Li, Na, K, NH4 , NH3CH2CH2OH , NH2 ( CH2CH2OH ) 2 , NH( CH2CH2OH ) 3 , and the like.
Examples of amphoteric surfactants include lauryl aminopropionate, lauryl dimethyl betaine, stearyl dimethyl betaine, and lauryl dihydroxyethyl betaine.
Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene alkylamines, polyoxyethylene alkylamides, polyoxyethylene propylene block polymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and ethylene oxide adducts of acetylene alcohol.
Examples of anionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether acetates, dodecylbenzenesulfonates, laurates, and salts of polyoxyethylene alkyl ether sulfates.
These may be used alone or in combination of two or more.
前記シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S-1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
The silicone surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include side-chain-modified polydimethylsiloxane, both-end-modified polydimethylsiloxane, one-end-modified polydimethylsiloxane, and both-end-modified side-chain polydimethylsiloxane. Polyether-modified silicone surfactants having a polyoxyethylene group or a polyoxyethylene-polyoxypropylene group as the modifying group are particularly preferred because they exhibit good properties as aqueous surfactants.
Such surfactants may be synthesized appropriately or commercially available products, such as those available from BYK Corporation, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd., Nippon Emulsion Co., Ltd., and Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
The polyether-modified silicone surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include surfactants represented by general formula (S-1), in which a polyalkylene oxide structure is introduced into the Si moiety side chain of dimethylpolysiloxane.
As the polyether-modified silicone surfactant, commercially available products can be used, and examples thereof include KF-618, KF-642, KF-643 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), EMALEX-SS-5602, SS-1906EX (Nippon Emulsion Co., Ltd.), FZ-2105, FZ-2118, FZ-2154, FZ-2161, FZ-2162, FZ-2163, FZ-2164 (Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.), BYK-33, BYK-387 (BYK-Chemie Co., Ltd.), TSF4440, TSF4452, TSF4453 (Toshiba Silicon Co., Ltd.), and the like.
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4~16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F-1)及び一般式(F-2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
一般式(F-2)
CnF2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)a-Y
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1~6の整数、又はCH2CH(OH)CH2-CmF2m+1でmは4~6の整数、又はCpH2p+1でpは1~19の整数である。nは1~6の整数である。aは4~14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。 この市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR、キャプストーンFS-30、FS-31、FS-3100、FS-34、FS-35(いずれも、Chemours社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS-3100、FS-34、FS-300、株式会社ネオス製のFT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF-151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
The fluorine-based surfactant is preferably a compound having 2 to 16 fluorine-substituted carbon atoms, more preferably a compound having 4 to 16 fluorine-substituted carbon atoms.
Examples of fluorine-based surfactants include perfluoroalkyl phosphate ester compounds, perfluoroalkyl ethylene oxide adducts, and polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups in the side chains. Among these, polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups in the side chains are preferred because they have low foaming properties, and fluorine-based surfactants represented by general formula (F-1) and general formula (F-2) are particularly preferred.
General formula (F-2)
C n F 2n+1- CH 2 CH(OH)CH 2 -O-(CH 2 CH 2 O) a -Y
In the compound represented by the general formula (F-2), Y is H, or CmF 2m+1 where m is an integer from 1 to 6, or CH 2 CH(OH)CH 2 -CmF 2m+1 where m is an integer from 4 to 6, or CpH 2p+1 where p is an integer from 1 to 19. n is an integer from 1 to 6. a is an integer from 4 to 14.
Commercially available fluorine-based surfactants may be used, such as Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, and S-145 (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); Fullard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, and FC-431 (all manufactured by Sumitomo 3M Limited); Megafa F-470, F-1405, F-474 (all manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR, Capstone FS-30, FS-31, FS-3100, FS-34, FS-35 (all manufactured by Chemours); FT-110, FT- 250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW (all manufactured by Neos Co., Ltd.), Polyfox PF-136A, PF-156A, PF-151N, PF-154, PF-159 (manufactured by Omnova), Unidyne DSN-403N (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), and among these, those with good print quality, particularly color development and paper adhesion are preferred. In view of the remarkable improvement in permeability, wettability and dyeing levelness, particularly preferred are FS-3100, FS-34 and FS-300 manufactured by Chemours Corporation, FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150 and FT-400SW manufactured by Neos Co., Ltd., Polyfox PF-151N manufactured by Omnova, and Unidyne DSN-403N manufactured by Daikin Industries, Ltd.
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。 There are no particular restrictions on the content of surfactant in the ink and it can be selected appropriately depending on the purpose, but from the viewpoint of achieving excellent wettability and ejection stability as well as improved image quality, a content of 0.001% by mass or more and 5% by mass or less is preferred, and 0.05% by mass or more and 5% by mass or less is even more preferred.
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<Antifoaming agent>
The defoaming agent is not particularly limited, and examples thereof include silicone-based defoaming agents, polyether-based defoaming agents, and fatty acid ester-based defoaming agents. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, silicone-based defoaming agents are preferred because of their excellent foam-breaking effect.
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
<Preservative and fungicide>
The antiseptic and antifungal agent is not particularly limited, and examples thereof include 1,2-benzisothiazolin-3-one.
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<Rust inhibitor>
The rust inhibitor is not particularly limited, and examples thereof include acid sulfites and sodium thiosulfate.
<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
<pH adjuster>
There are no particular limitations on the pH adjuster, as long as it can adjust the pH to 7 or higher, and examples thereof include amines such as diethanolamine and triethanolamine.
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE-80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7~12が好ましく、8~11がより好ましい。
The physical properties of the ink are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, it is preferable that the viscosity, surface tension, pH, etc. are within the following ranges.
The viscosity of the ink at 25°C is preferably 5 mPa·s or more and 30 mPa·s or less, and more preferably 5 mPa·s or more and 25 mPa·s or less, from the viewpoint of improving print density and character quality and obtaining good ejection properties. Here, the viscosity can be measured using, for example, a rotational viscometer (RE-80L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measurement conditions include 25°C, a standard cone rotor (1°34' x R24), a sample liquid volume of 1.2 mL, a rotation speed of 50 rpm, and 3 minutes.
The surface tension of the ink is preferably 35 mN/m or less, and more preferably 32 mN/m or less at 25° C., in order to ensure that the ink is properly leveled on the recording medium and the drying time of the ink is shortened.
The pH of the ink is preferably 7 to 12, and more preferably 8 to 11, from the viewpoint of preventing corrosion of metal members that come into contact with the ink.
<前処理液>
前処理液は、凝集剤、有機溶剤、水を含有し、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等を含有しても良い。
有機溶剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤は、インクに用いる材料と同様の材料を使用でき、その他、公知の処理液に用いられる材料を使用できる。
凝集剤の種類は特に限定されず、水溶性カチオンポリマー、酸、多価金属塩等が挙げられる。
<Pretreatment liquid>
The pretreatment liquid contains a flocculant, an organic solvent, and water, and may also contain surfactants, antifoaming agents, pH adjusters, antiseptics, antifungals, antirust agents, and the like, as required.
The organic solvent, surfactant, antifoaming agent, pH adjuster, antiseptic/fungal agent, and antirust agent may be the same as those used in ink, and other materials used in known treatment liquids may also be used.
The type of flocculant is not particularly limited, and examples thereof include water-soluble cationic polymers, acids, and polyvalent metal salts.
<後処理液>
後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、有機溶剤、水、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等、必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、記録媒体に形成された記録領域の全域に塗布しても良いし、インク像が形成された領域のみに塗布しても良い。
<Post-processing solution>
The post-treatment liquid is not particularly limited as long as it can form a transparent layer. The post-treatment liquid can be obtained by selecting and mixing organic solvents, water, resins, surfactants, antifoaming agents, pH adjusters, antiseptic and antifungal agents, anti-rust agents, etc. as needed. The post-treatment liquid may be applied to the entire recording area formed on the recording medium, or may be applied only to the area where the ink image is formed.
<記録媒体>
記録媒体としては特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることもできるが、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。
前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m2以下である基材をいう。
前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
<Recording Media>
There are no particular limitations on the recording medium, and although plain paper, glossy paper, special paper, cloth, etc. can be used, good image formation is also possible using an impermeable substrate.
The non-permeable substrate is a substrate having a surface with low water permeability and low absorbency, and includes materials that have many cavities inside but are not open to the outside. More quantitatively, it refers to a substrate whose water absorption amount from the start of contact to 30 msec 1/2 in the Bristow method is 10 mL/m 2 or less.
As the impermeable substrate, for example, a plastic film such as a vinyl chloride resin film, a polyethylene terephthalate (PET) film, a polypropylene film, a polyethylene film, or a polycarbonate film can be suitably used.
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。 The recording medium is not limited to commonly used recording media, but can also be wallpaper, flooring, building materials such as tiles, cloth for clothing such as T-shirts, textiles, leather, etc., as appropriate. Furthermore, by adjusting the configuration of the path along which the recording medium is transported, ceramics, glass, metal, etc. can also be used.
<記録物>
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
<Recorded materials>
The ink recorded matter of the present invention comprises an image formed on a recording medium using the ink of the present invention.
Recording can be performed using an inkjet recording apparatus and an inkjet recording method to produce a recorded product.
<記録装置、記録方法>
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図4乃至図5を参照して説明する。図4は同装置の斜視説明図である。図5はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
<Recording device and recording method>
The ink of the present invention can be suitably used in various recording devices using the ink jet recording method, such as printers, facsimile machines, copying machines, printer/fax/copier combination machines, and three-dimensional modeling devices.
In the present invention, the term "recording apparatus" and "recording method" refer to an apparatus capable of ejecting ink or various treatment liquids onto a recording medium, and a method of recording using the apparatus. The term "recording medium" refers to an object onto which ink or various treatment liquids can be attached, even if only temporarily.
This recording device can include not only the head portion that ejects ink, but also means related to feeding, transporting, and discharging the recording medium, as well as other devices called pre-processing devices and post-processing devices.
The recording apparatus and recording method may have a heating means used in the heating step and a drying means used in the drying step. The heating means and drying means include, for example, means for heating and drying the printed surface and back surface of the recording medium. The heating means and drying means are not particularly limited, but for example, a hot air heater or an infrared heater can be used. Heating and drying can be carried out before, during, or after printing.
Furthermore, the recording device and recording method are not limited to those that visualize meaningful images such as letters and figures using ink. For example, those that form patterns such as geometric designs and those that create three-dimensional images are also included.
Furthermore, unless otherwise specified, the recording apparatus includes both a serial type apparatus in which the ejection head moves and a line type apparatus in which the ejection head does not move.
Furthermore, this recording device includes not only desktop types, but also wide-width recording devices that can print on A0-sized recording media, and continuous feed printers that can use continuous paper wound into a roll as a recording medium, for example.
An example of a recording apparatus will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a perspective view of the apparatus. FIG. 5 is a perspective view of a main tank. An image forming apparatus 400, serving as an example of a recording apparatus, is a serial-type image forming apparatus. A mechanism unit 420 is provided within an exterior 401 of the image forming apparatus 400. Each ink storage unit 411 of the main tanks 410 (410k, 410c, 410m, 410y) for each color, black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), is formed from a packaging material such as aluminum laminate film. The ink storage unit 411 is housed in a storage container case 414 made of, for example, plastic. As a result, the main tanks 410 are used as ink cartridges for each color.
On the other hand, a cartridge holder 404 is provided at the back of the opening when the cover 401c of the device body is opened. A main tank 410 is detachably attached to the cartridge holder 404. This allows each ink outlet 413 of the main tank 410 to communicate with an ejection head 434 for each color via a supply tube 436 for each color, making it possible to eject ink from the ejection head 434 onto a recording medium.
この記録装置には、インクを吐出する部分だけでなく、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
This recording device can include not only a part that ejects ink, but also devices called pre-processing devices and post-processing devices.
As an example of a pre-treatment device or a post-treatment device, a liquid storage unit containing a pre-treatment liquid or a post-treatment liquid and a liquid ejection head are added, as in the case of inks such as black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), and the like, and the pre-treatment liquid or the post-treatment liquid is ejected by an inkjet recording method.
Other embodiments of the pre-treatment device and post-treatment device include those using a method other than the inkjet recording method, such as a blade coating method, a roll coating method, or a spray coating method.
なお、インクの使用方法としては、インクジェット記録方法に制限されず、広く使用することが可能である。インクジェット記録方法以外にも、例えば、ブレードコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スライドコート法、ダイコート法、スプレーコート法などが挙げられる。 The ink can be used in a wide variety of ways, not just inkjet recording. Other methods include blade coating, gravure coating, bar coating, roll coating, dip coating, curtain coating, slide coating, die coating, and spray coating.
本発明のインクの用途は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、印刷物、塗料、コーティング材、下地用などに応用することが可能である。さらに、インクとして用いて2次元の文字や画像を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
The use of the ink of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and can be applied to, for example, printed matter, paint, coating material, base, etc. Furthermore, the ink of the present invention can be used not only to form two-dimensional characters and images but also as a material for three-dimensional modeling for forming three-dimensional solid images (three-dimensional models).
Known 3D modeling devices can be used for forming 3D objects, and are not particularly limited. For example, devices equipped with ink storage means, supply means, discharge means, drying means, etc. can be used. 3D models include those obtained by applying ink multiple times. They also include molded products obtained by processing a structure on a substrate, such as a recording medium, to which ink has been applied. The molded products are, for example, records or structures formed in a sheet or film form that have been subjected to molding processes such as heat stretching or punching, and are suitable for use in applications where the surface is decorated and then molded, such as meters and operation panel panels for automobiles, office automation equipment, electrical and electronic devices, cameras, etc.
本発明の用語における、画像形成、記録、印字、印刷等は、いずれも同義語とする。 In the terminology of this invention, image formation, recording, printing, printing, etc. are all synonymous.
記録媒体、メディア、被印刷物は、いずれも同義語とする。 Recording medium, media, and printed material are all synonymous terms.
図3に本発明のインクを用いた印刷装置の実施形態を示す。
印刷装置1は、搬入部10と、前処理部50と、印刷部20と、乾燥部30と、搬出部40とを備えている。印刷装置1は、搬入部10から搬入されるシート材Pに対し、前処理部50でシート材Pに処理液を塗布したのち、印刷部20で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部30でシート材Pに付着した液体を乾燥させた後、シート材Pを搬出部40に排出する。
FIG. 3 shows an embodiment of a printing device using the ink of the present invention.
The printing device 1 includes an input unit 10, a pre-processing unit 50, a printing unit 20, a drying unit 30, and an output unit 40. In the printing device 1, a treatment liquid is applied to the sheet material P input from the input unit 10 in the pre-processing unit 50, the liquid is then applied in the printing unit 20 to perform the required printing, the liquid adhering to the sheet material P is dried in the drying unit 30, and the sheet material P is then discharged to the output unit 40.
搬入部10は、複数のシート材Pが積載される搬入トレイ11と、搬入トレイ11からシート材Pを1枚ずつ分離して送り出す給送装置12と、シート材Pを印刷部20へ送り込むレジストローラ対13とを備えている。 The carry-in section 10 includes an input tray 11 on which multiple sheets P are stacked, a feeding device 12 that separates and feeds the sheets P one by one from the input tray 11, and a pair of registration rollers 13 that feed the sheets P into the printing section 20.
給送装置12には、ローラやコロを用いた装置や、エアー吸引を利用した装置など、あらゆる給送装置を用いることが可能である。給送装置12により搬入トレイ11から送り出されたシート材Pは、その先端がレジストローラ対13に到達した後、レジストローラ対13が所定のタイミングで駆動することにより、印刷部20へ送り出される。 The feeding device 12 can be any type of feeding device, such as a device using rollers or a device that uses air suction. The leading edge of the sheet material P fed from the input tray 11 by the feeding device 12 reaches the pair of registration rollers 13, and then the pair of registration rollers 13 is driven at a predetermined timing to feed the sheet to the printing unit 20.
前処理部50は、液体と反応して滲みを抑制するための処理液を収容する処理液収容器51と、シート材Pに塗布する処理液塗布手段としての先塗り処理回転体を有する。先塗処理回転体は、処理液を汲み上げる汲み上げローラと、汲み上げる汲み上げローラに付着した処理液を受け取るとともに搬送されるシート材の表面に処理液を塗布する塗布ローラ52と、塗布ローラとの圧接によりシート材を挟持するローラ53とを有する。
塗布ローラ52によりシート材Pの下面に処理液が塗布された後、シート材Pは、上下を反転し、搬入部10を構成するレジストローラ対13に搬送される。
The pre-treatment section 50 has a treatment liquid container 51 that contains a treatment liquid that reacts with the liquid to suppress bleeding, and a pre-coating treatment rotor that serves as a treatment liquid application means that applies the treatment liquid to the sheet material P. The pre-coating treatment rotor has a draw-up roller that draws up the treatment liquid, an application roller 52 that receives the treatment liquid adhering to the draw-up roller and applies the treatment liquid to the surface of the sheet material being transported, and a roller 53 that clamps the sheet material by being pressed against the application roller.
After the treatment liquid is applied to the lower surface of the sheet material P by the application roller 52 , the sheet material P is turned upside down and conveyed to a pair of registration rollers 13 that constitutes the conveying section 10 .
印刷部20は、シート材Pを搬送するシート搬送装置21を備えている。シート搬送装置21は、シート材Pを担持して搬送するベルトと、ベルト表面に吸引力を生じさせる吸引装置などを有している。
また、印刷部20は、シート搬送装置21のベルトに担持されて搬送されるシート材Pの処理液付着面に向けて液体を吐出して付与する液体吐出部22を備えている。
液体吐出部22は、液体付与手段である吐出ユニット23(23A~23F)を備えている。例えば、吐出ユニット23Aはシアン(C)の液体を、吐出ユニット23Bはマゼンタ(M)の液体を、吐出ユニット23Cはイエロー(Y)の液体を、吐出ユニット23Dはブラック(K)の液体を、それぞれ吐出する。また、吐出ユニット23F,23Fは、YMCKのいずれか、或いは、白色、金色(銀色)などの特殊な液体の吐出に使用する。さらに、表面コート液などの処理液を吐出する吐出ユニットを設けることもできる。
The printing unit 20 includes a sheet conveying device 21 that conveys the sheet material P. The sheet conveying device 21 includes a belt that supports and conveys the sheet material P, a suction device that generates a suction force on the belt surface, and the like.
The printing unit 20 also includes a liquid ejection unit 22 that ejects and applies liquid onto the treatment liquid-applied surface of the sheet material P that is carried and transported by the belt of the sheet transport device 21 .
The liquid discharge section 22 is equipped with discharge units 23 (23A to 23F) which are liquid application means. For example, discharge unit 23A discharges cyan (C) liquid, discharge unit 23B discharges magenta (M) liquid, discharge unit 23C discharges yellow (Y) liquid, and discharge unit 23D discharges black (K) liquid. Discharge units 23F and 23F are used to discharge any of YMCK liquids, or special liquids such as white or gold (silver). Furthermore, a discharge unit that discharges a treatment liquid such as a surface coating liquid can also be provided.
吐出ユニット23は、例えば、複数のノズルを配列したノズル列を有する複数の液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」という。)で構成されるフルライン型ヘッドである。
液体吐出部22の各吐出ユニット23は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラムに担持されたシート材Pが液体吐出部22との対向領域を通過するときに、吐出ユニット23から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。
The ejection unit 23 is, for example, a full-line type head made up of a plurality of liquid ejection heads (hereinafter simply referred to as "heads") each having a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged.
The ejection operation of each ejection unit 23 of the liquid ejection section 22 is controlled by a drive signal corresponding to the printing information. When the sheet material P carried on the drum passes through an area facing the liquid ejection section 22, liquid of each color is ejected from the ejection unit 23, and an image corresponding to the printing information is printed.
液体吐出部22によって液体が付与されたシート材Pは、乾燥部30の吸引搬送機構部31に渡される。
乾燥部30は、シート材Pを吸引した状態で搬送する(吸引搬送する)搬送手段である吸引搬送機構部31と、吸引搬送機構部31で搬送されるシート材P上の液体を乾燥させる乾燥機構部32とを備えている。
The sheet material P onto which the liquid has been applied by the liquid discharge unit 22 is delivered to the suction transport mechanism unit 31 of the drying unit 30 .
The drying section 30 includes a suction conveying mechanism section 31, which is a conveying means for conveying (suction conveying) the sheet material P in a suctioned state, and a drying mechanism section 32 for drying the liquid on the sheet material P being conveyed by the suction conveying mechanism section 31.
印刷部20で液体が付与されたシート材Pは、吸引搬送機構部31で搬送されながら乾燥機構部32によって乾燥され、搬出部40へ受け渡される。
搬出部40は、複数のシート材Pが積載される搬出トレイ41を備えている。乾燥部30から搬送されてくるシート材Pは、搬出トレイ41上に順次積み重ねられて保持される。
The sheet material P to which the liquid has been applied in the printing unit 20 is dried by the drying unit 32 while being transported by the suction transport mechanism 31 and then delivered to the discharge unit 40 .
The discharge section 40 includes a discharge tray 41 on which a plurality of sheet materials P are stacked. The sheet materials P conveyed from the drying section 30 are successively stacked and held on the discharge tray 41.
なお、前処理部50は、シート材Pの片面に処理液を塗布する構成としたが、これに限られず、処理液収容器51の搬送方向下流側にシート材Pの裏面に処理液を塗布する別の処理液収容器を設けてもよいし、処理液収容器51を通過したシート材Pの表裏を反転し再度処理液収容器51を通過させてシート材Pの裏面に処理液を塗布するようにしてもよい。 Note that while the pre-treatment unit 50 is configured to apply treatment liquid to one side of the sheet material P, this is not limited to this. Another treatment liquid container may be provided downstream in the transport direction from the treatment liquid container 51 to apply treatment liquid to the back side of the sheet material P, or the sheet material P that has passed through the treatment liquid container 51 may be turned over and passed through the treatment liquid container 51 again to apply treatment liquid to the back side of the sheet material P.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以降の説明において「部」は、特に明示しない限り「質量部」を表し、「%」は、特に明示しない限り「質量%」を表す。 The following describes examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, "parts" means "parts by mass" unless otherwise specified, and "%" means "% by mass" unless otherwise specified.
まず、以下記載する合成例、作製例、調製例、実施例、比較例における各種物性の評価方法を示す。 First, we will explain how to evaluate various physical properties in the synthesis examples, production examples, preparation examples, working examples, and comparative examples described below.
[製造例]
<自己乳化樹脂:ポリエステルの合成例>
(ポリエステルAの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した500mLの四つ口フラスコに、ジオールとしてビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(富士フィルムワコーケミカル社製:4,4’-イソプロピリデンビス(2-フェノキシエタノール))262部およびビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物75部(日本乳化剤社製:BA-P2グリコール)並びに、トリオールとしてトリメチロールプロパン4部、また、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸ジメチル146部、アジピン酸ジメチル33部を混合した。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、300ppm(モノマーに対して)のチタンテトライソプロポキシド添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出物がなくなるまで反応を行った。その後、5mmHg~30mmHgの減圧下、1.5時間反応させてポリエステルを得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.5mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)58℃、重量平均分子量(Mw)8,900であった。
上記で得られたポリエステル160部を窒素気流下、180℃にて溶融し、次いで無水トリメリット酸5.5部を加えて40分攪拌することで、樹脂の酸価調整をおこない、酸価(AV)20mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)60℃、重量平均分子量(Mw)9,000の[ポリエステルA]を得た。
[Production Example]
<Self-emulsifying resin: polyester synthesis example>
(Synthesis of Polyester A)
In a 500 mL four-neck flask equipped with a nitrogen inlet tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 262 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mol adduct (Fujifilm Wako Chemical Co., Ltd.: 4,4'-isopropylidenebis(2-phenoxyethanol)) and 75 parts of bisphenol A propylene oxide 2-mol adduct (Nippon Nyukazai Co., Ltd.: BA-P2 glycol) were mixed as diols, 4 parts of trimethylolpropane as a triol, and 146 parts of dimethyl terephthalate and 33 parts of dimethyl adipate as dicarboxylic acid components. After the atmosphere in the reaction vessel was thoroughly purged with nitrogen gas, 300 ppm (relative to the monomer) of titanium tetraisopropoxide was added, and the mixture was heated to 200°C under a nitrogen gas stream over about 4 hours, then to 230°C over 2 hours, and the reaction was continued until no effluent was observed. Thereafter, the mixture was reacted for 1.5 hours under a reduced pressure of 5 mmHg to 30 mmHg to obtain a polyester.
The resulting resin had an acid value (AV) of 0.5 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 58°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 8,900.
160 parts of the polyester obtained above was melted at 180°C under a nitrogen stream, and then 5.5 parts of trimellitic anhydride was added and stirred for 40 minutes to adjust the acid value of the resin, thereby obtaining [Polyester A] with an acid value (AV) of 20 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 60°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 9,000.
(ポリエステルBの合成)
無水トリメリット酸の添加量を3.8部に代えたことを除き、ポリエステルAの合成法と同じ手順で実施することで、酸価(AV)14mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)59℃、重量平均分子量(Mw)9,000の[ポリエステルB]を得た。
(Synthesis of Polyester B)
The same procedure as in the synthesis of Polyester A was carried out, except that the amount of trimellitic anhydride added was changed to 3.8 parts, to obtain Polyester B having an acid value (AV) of 14 mg KOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 59°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 9,000.
(ポリエステルCの合成)
無水トリメリット酸の添加量を8.5部に代えたことを除き、ポリエステルAの合成法と同じ手順で実施することで、酸価(AV)30mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)60℃、重量平均分子量(Mw)9,000の[ポリエステルC]を得た。
(Synthesis of Polyester C)
The same procedure as in the synthesis of Polyester A was carried out, except that the amount of trimellitic anhydride added was changed to 8.5 parts, to obtain [Polyester C] having an acid value (AV) of 30 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 60°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 9,000.
(ポリエステルDの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した1Lの四つ口フラスコに、ジオールとしてプロピレングリコール358部、並びに、ジカルボン酸としてテレフタル酸ジメチル731部、コハク酸111部を混合した。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、300ppm(モノマーに対して)のチタンテトライソプロポキシド添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出物がなくなるまで反応を行った。その後、5mmHg~30mmHgの減圧下、1.0時間反応させてポリエステルを得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.5mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)59℃、重量平均分子量(Mw)11,800であった。
上記で得られたポリエステル160部を窒素気流下、180℃にて溶融し、次いで無水トリメリット酸4.5部を加えて40分攪拌することで、樹脂の酸価調整をおこない、酸価(AV)17mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)60℃、重量平均分子量(Mw)12,000の[ポリエステルD]を得た。
(Synthesis of Polyester D)
In a 1 L four-neck flask equipped with a nitrogen inlet tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 358 parts of propylene glycol as a diol, 731 parts of dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid, and 111 parts of succinic acid were mixed. After thoroughly purging the atmosphere in the reaction vessel with nitrogen gas, 300 ppm (relative to the monomer) of titanium tetraisopropoxide was added, and the mixture was heated to 200°C over about 4 hours under a nitrogen gas stream, then heated to 230°C over 2 hours, and reacted until no effluent remained. The mixture was then reacted for 1.0 hour under a reduced pressure of 5 mmHg to 30 mmHg to obtain a polyester.
The resulting resin had an acid value (AV) of 0.5 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 59°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 11,800.
160 parts of the polyester obtained above was melted at 180°C under a nitrogen stream, and then 4.5 parts of trimellitic anhydride was added and stirred for 40 minutes to adjust the acid value of the resin, thereby obtaining [Polyester D] with an acid value (AV) of 17 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 60°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 12,000.
(ポリエステルEの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した500mLの四つ口フラスコに、ジオールとしてビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(富士フィルムワコーケミカル社製:4,4’-イソプロピリデンビス(2-フェノキシエタノール))275部およびビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物79部(日本乳化剤社製:BA-P2グリコール)並びに、ジカルボン酸としてイソフタル酸ジメチル140部、アジピン酸26部を混合した。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、300ppm(モノマーに対して)のチタンテトライソプロポキシド添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出物がなくなるまで反応を行った。その後、5mmHg~30mmHgの減圧下、1時間反応させてポリエステルを得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.5mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)47℃、重量平均分子量(Mw)4,800であった。
上記で得られたポリエステル160部を窒素気流下、180℃にて溶融し、次いで無水トリメリット酸6部を加えて40分攪拌することで、樹脂の酸価調整をおこない、酸価(AV)20mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)50℃、重量平均分子量(Mw)4,900の[ポリエステルE]を得た。
(Synthesis of Polyester E)
In a 500 mL four-neck flask equipped with a nitrogen inlet tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 275 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mol adduct (Fujifilm Wako Chemical Co., Ltd.: 4,4'-isopropylidenebis(2-phenoxyethanol)) and 79 parts of bisphenol A propylene oxide 2-mol adduct (Nippon Nyukazai Co., Ltd.: BA-P2 glycol) as diols, as well as 140 parts of dimethyl isophthalate and 26 parts of adipic acid as dicarboxylic acids, were mixed. Then, after thoroughly replacing the atmosphere inside the reaction vessel with nitrogen gas, 300 ppm (relative to the monomer) of titanium tetraisopropoxide was added, and the mixture was heated to 200°C under a nitrogen gas flow over about 4 hours, then heated to 230°C over 2 hours, and reacted until no effluent was observed. The mixture was then reacted for 1 hour under a reduced pressure of 5 mmHg to 30 mmHg to obtain a polyester.
The resulting resin had an acid value (AV) of 0.5 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 47°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 4,800.
160 parts of the polyester obtained above was melted at 180°C under a nitrogen stream, and then 6 parts of trimellitic anhydride was added and stirred for 40 minutes to adjust the acid value of the resin, thereby obtaining [Polyester E] having an acid value (AV) of 20 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 50°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 4,900.
(ポリエステルFの合成)
無水トリメリット酸の添加量を2.4部に代えたことを除き、ポリエステルAの合成法と同じ手順で実施することで、酸価(AV)9mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)59℃、重量平均分子量(Mw)9,000の[ポリエステルF]を得た。
(Synthesis of Polyester F)
The same procedure as in the synthesis of Polyester A was carried out, except that the amount of trimellitic anhydride added was changed to 2.4 parts, to obtain [Polyester F] having an acid value (AV) of 9 mg KOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 59°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 9,000.
(ポリエステルGの合成)
無水トリメリット酸の添加量を15部に代えたことを除き、ポリエステルAの合成法と同じ手順で実施することで、酸価(AV)52mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)62℃、重量平均分子量(Mw)9,000の[ポリエステルG]を得た。
(Synthesis of Polyester G)
The same procedure as in the synthesis of Polyester A was carried out, except that the amount of trimellitic anhydride added was changed to 15 parts, to obtain [Polyester G] having an acid value (AV) of 52 mg KOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 62°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 9,000.
(ポリエステルHの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した500mLの四つ口フラスコに、ジオールとしてプロピレングリコール146部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(富士フィルムワコーケミカル社製:4,4’-イソプロピリデンビス(2-フェノキシエタノール))54.6部およびビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物250.7部(日本乳化剤社製:BA-P2グリコール)並びに、トリオールとしてトリメチロールプロパン6.4部、また、ジカルボン酸としてテレフタル酸ジメチル193.7部を混合した。そして、反応容器内を十分に窒素ガスで置換した後、300ppm(モノマーに対して)のチタンテトライソプロポキシド添加し、窒素ガス気流下にて4時間程度で200℃まで昇温し、ついで、2時間かけて230℃に昇温し、流出物がなくなるまで反応を行った。その後、5mmHg~30mmHgの減圧下、4時間反応させてポリエステルを得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.4mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)80℃、重量平均分子量(Mw)24,500であった。
上記で得られたポリエステル150部を窒素気流下、180℃にて溶融し、次いで無水トリメリット酸4.2部を加えて40分攪拌することで、樹脂の酸価調整をおこない、酸価(AV)20mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)81℃、重量平均分子量(Mw)25,000の[ポリエステルH]を得た。
(Synthesis of Polyester H)
In a 500 mL four-neck flask equipped with a nitrogen inlet tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 146 parts of propylene glycol as a diol, 54.6 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mol adduct (manufactured by Fujifilm Wako Chemical Co., Ltd.: 4,4'-isopropylidenebis(2-phenoxyethanol)), and 250.7 parts of bisphenol A propylene oxide 2-mol adduct (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.: BA-P2 glycol), 6.4 parts of trimethylolpropane as a triol, and 193.7 parts of dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid were mixed. Then, after thoroughly replacing the atmosphere in the reaction vessel with nitrogen gas, 300 ppm (relative to the monomer) of titanium tetraisopropoxide was added, and the temperature was raised to 200°C under a nitrogen gas stream over about 4 hours, and then raised to 230°C over 2 hours, and the reaction was continued until no effluent was observed. Thereafter, the mixture was reacted for 4 hours under a reduced pressure of 5 mmHg to 30 mmHg to obtain a polyester.
The resulting resin had an acid value (AV) of 0.4 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 80°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 24,500.
150 parts of the polyester obtained above was melted at 180°C under a nitrogen stream, and then 4.2 parts of trimellitic anhydride was added and stirred for 40 minutes to adjust the acid value of the resin, thereby obtaining [Polyester H] having an acid value (AV) of 20 mgKOH/g, a glass transition temperature (Tg) of 81°C, and a weight average molecular weight (Mw) of 25,000.
<顔料プレ分散体>
(顔料プレ分散体αの調製)
以下の処方の材料を混合し、110mlのガラス製スクリュー菅瓶に投入後、直径2.0mmのジルコニアボール(ニッカトー社製、YTZボール)170部を投入し、シェーカー(IKA社製、Vibrax VXR basic)に瓶を固定し、1000rpmで24時間分散させた。その後、メディアと分散液をろ別し、平均孔径5.0μmのPTFEメンブレンフィルターでろ過することで[顔料プレ分散体α]を作製した。この顔料プレ分散体αのELSZ-1000におけるD50は90nmであった。
・カーボンブラック: 15.0部
(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g)
・顔料分散剤:: 3.8部
(Solsperse J200、ルーブリゾール社製、疎水性、濁点:3.1g)
・テトラヒドロフラン: 41.2部
<Pigment pre-dispersion>
(Preparation of Pigment Pre-Dispersion α)
The ingredients in the following formulation were mixed and poured into a 110 ml glass screw cap bottle. 170 parts of 2.0 mm diameter zirconia balls (YTZ balls, manufactured by Nikkato Corporation) were then added, and the bottle was attached to a shaker (Vibrax VXR basic, manufactured by IKA Corporation) and dispersed at 1000 rpm for 24 hours. The media and dispersion were then separated by filtration, and the mixture was filtered through a PTFE membrane filter with an average pore size of 5.0 μm to produce [Pigment Pre-Dispersion α]. The D50 of this Pigment Pre-Dispersion α in ELSZ-1000 was 90 nm.
Carbon black: 15.0 parts (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31 nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42 mL/100 g)
Pigment dispersant: 3.8 parts (Solsperse J200, manufactured by Lubrizol Corporation, hydrophobic, cloud point: 3.1 g)
Tetrahydrofuran: 41.2 parts
(顔料プレ分散体βの調製)
以下の処方の材料を混合し、110mlのガラス製スクリュー菅瓶に投入後、直径2.0mmのジルコニアボール(ニッカトー社製、YTZボール)170部を投入し、シェーカー(IKA社製、Vibrax VXR basic)に瓶を固定し、1000rpmで24時間分散させた。その後、メディアと分散液をろ別し、平均孔径5.0μmのPTFEメンブレンフィルターでろ過することで顔料プレ分散体βを作製した。この顔料プレ分散体のELSZ-1000におけるD50は110nmであった。
・カーボンブラック: 15.0部
(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g)
・顔料分散剤: 3.8部
(アジスパー PB821、味の素ファインテクノ社製、疎水性、濁点:2.9g)
・メチルエチルケトン: 41.2部
(Preparation of Pigment Pre-Dispersion β)
The ingredients according to the following formulation were mixed and poured into a 110 ml glass screw cap bottle. 170 parts of 2.0 mm diameter zirconia balls (YTZ balls, manufactured by Nikkato Corporation) were then added, and the bottle was attached to a shaker (Vibrax VXR basic, manufactured by IKA Corporation) and dispersed at 1000 rpm for 24 hours. The media and dispersion were then separated by filtration, and the mixture was filtered through a PTFE membrane filter with an average pore size of 5.0 μm to produce pigment pre-dispersion β. The D50 of this pigment pre-dispersion in ELSZ-1000 was 110 nm.
Carbon black: 15.0 parts (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31 nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42 mL/100 g)
Pigment dispersant: 3.8 parts (Ajisper PB821, manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., hydrophobic, cloud point: 2.9 g)
Methyl ethyl ketone: 41.2 parts
以下では、実施例及び比較例として水系分散体1~11の調製例、及び、この水系分散体1~11を使用したインク1~11の調製例を示す。
水系分散体の特性及びインクの特性の評価結果を表1に示す。
Below, examples and comparative examples are shown of the preparation of aqueous dispersions 1 to 11, and examples of the preparation of inks 1 to 11 using these aqueous dispersions 1 to 11.
The evaluation results of the properties of the aqueous dispersion and the ink are shown in Table 1.
[実施例1]
(水系分散体1の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルA30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.2gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体1]を得た。
図1は、[水系分散体1]のTEM画像(倍率40000倍)である。
[Example 1]
(Preparation of Aqueous Dispersion 1)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester A, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 1.2 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added to neutralize the acid value of the polyester, and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 1] containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
FIG. 1 is a TEM image (magnification: 40,000 times) of [Aqueous Dispersion 1].
(インク1の調製)
上記で得られた[水系分散体1]を用い、下記処方のインクを調製し、25℃における粘度を7.5mPa・sに調整した後、平均孔径10μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、[インク1]を調製した。
「インク処方」
・水系分散体1(固形分として) ・・・10.75%
・プロピレングリコール(粘度7.5mPa・sに調整) ・・・約40%
・シリコーン系界面活性剤 ・・・1.0%
(日信化学工業製シルフェイスSAG503A)
・脂肪族ジアルコール系界面活性剤 ・・・0.1%
(日信化学工業製サーフィノールAD01)
・水 ・・・残量
(合計:100%)
(Preparation of Ink 1)
An ink having the following formulation was prepared using the [Aqueous Dispersion 1] obtained above. The viscosity at 25°C was adjusted to 7.5 mPa s, and then the ink was filtered through a membrane filter having an average pore size of 10 μm to prepare [Ink 1].
Ink prescription
Aqueous dispersion 1 (as solid content) ... 10.75%
Propylene glycol (adjusted to a viscosity of 7.5 mPa·s) ... approximately 40%
Silicone surfactant: 1.0%
(Silface SAG503A manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.)
・Aliphatic dialcohol surfactant: 0.1%
(Surfynol AD01 manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.)
・Water... remaining amount
(Total: 100%)
[実施例2]
(水系分散体2の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルB30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン0.84gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体2]を得た。
(インク2の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体2]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク2]を調製した。
[Example 2]
(Preparation of Aqueous Dispersion 2)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester B, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure to obtain a mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) of 1.8. Then, 0.84 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and mixed and stirred for 0.5 hours to neutralize the acid value of the polyester. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 2] containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 2)
[Ink 2] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 2] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[実施例3]
(水系分散体3の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルC30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.8gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体3]を得た。
(インク3の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体3]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク3]を調製した。
[Example 3]
(Preparation of Aqueous Dispersion 3)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester C, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 1.8 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added to neutralize the acid value of the polyester, and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 3] containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 3)
[Ink 3] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 3] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[実施例4]
(水系分散体4の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルD30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.0gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体4]を得た。
(インク4の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体4]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク4]を調製した。
[Example 4]
(Preparation of Aqueous Dispersion 4)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester D, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 1.0 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added to neutralize the acid value of the polyester, and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 4] containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 4)
[Ink 4] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 4] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[実施例5]
(水系分散体5の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体β60gとポリエステルA30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.2gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体5]を得た。
(インク5の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体5]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク5]を調製した。
[Example 5]
(Preparation of Aqueous Dispersion 5)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was added with 60 g of pigment pre-dispersion β and 30 g of polyester A, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. To neutralize the acid value of the polyester, 1.2 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and mixed and stirred for 0.5 hours. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 5] containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 5)
[Ink 5] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 5] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[比較例1]
(水系分散体6の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルE30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.2gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む「水系分散体6」を得た。
図2は、[水系分散体6]のTEM画像(倍率40000倍)である。
(インク6の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体6]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク6]を調製した。
[Comparative Example 1]
(Preparation of Aqueous Dispersion 6)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester E, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 1.2 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added to neutralize the acid value of the polyester, and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain "Aqueous Dispersion 6" containing pigment-encapsulated resin particles each containing two or more pigment primary particles.
FIG. 2 is a TEM image (magnification: 40,000 times) of [Aqueous Dispersion 6].
(Preparation of Ink 6)
[Ink 6] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 6] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[比較例2]
(水系分散体7の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルF30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン0.54gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、[水系分散体7]を得た。
(インク7の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体7]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク7]の調製を試みたが、平均孔径10μmのメンブレンフィルターによる濾過が困難であったため、印字評価には至らなかった。
[Comparative Example 2]
(Preparation of Aqueous Dispersion 7)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester F, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 0.54 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and mixed and stirred for 0.5 hours to neutralize the acid value of the polyester. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Aqueous Dispersion 7].
(Preparation of Ink 7)
An attempt was made to prepare [Ink 7] using the same procedure as for [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 7] was used instead of [Aqueous Dispersion 1]. However, filtration through a membrane filter with an average pore size of 10 μm was difficult, and printing evaluation was not possible.
[比較例3]
(水系分散体8の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.5となるように、顔料プレ分散体α60gとポリエステルG30gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルとテトラヒドロフラン(S:Solvent)の質量比(R/S)が1.8となるように、減圧下テトラヒドロフランを除去した後、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン3.1gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体8を得た。
(インク8の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体8]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク8]を調製した。
[Comparative Example 3]
(Preparation of Aqueous Dispersion 8)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 60 g of pigment pre-dispersion α and 30 g of polyester G, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution, so that the mass ratio (P / R) of the pigment (P: Pigment) to the polyester (R: Resin) was 0.5. Next, tetrahydrofuran was removed under reduced pressure so that the mass ratio (R / S) of the polyester to tetrahydrofuran (S: Solvent) was 1.8. Then, 3.1 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and mixed and stirred for 0.5 hours to neutralize the acid value of the polyester. While stirring at a speed of 350 rpm, 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml / min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain aqueous dispersion 8 containing pigment-encapsulating resin particles containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 8)
[Ink 8] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 8] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[比較例4]
(水系分散体9の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.35となるようにカーボンブラック(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g)10.5gとポリエステルA30gおよびテトラヒドロフラン21.4gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.2gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランおよびメチルエチルケトンを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、[水系分散体9]を得た。
(インク9の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体9]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク9]の調製を試みたが、平均孔径10μmのメンブレンフィルターによる濾過が困難であったため、印字評価には至らなかった。
[Comparative Example 4]
(Preparation of Aqueous Dispersion 9)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 10.5 g of carbon black (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31 nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42 mL/100 g), 30 g of polyester A, and 21.4 g of tetrahydrofuran, with a pigment (P: Pigment) to polyester (R: Resin) mass ratio (P/R) of 0.35. The resulting mixture was stirred at 40 ° C to obtain a pigment dispersion resin solution. Next, to neutralize the acid value of the polyester, 1.2 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and the mixture was stirred for 0.5 hours. 64 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30 ml/min while stirring at 350 rpm, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, tetrahydrofuran and methyl ethyl ketone were removed under reduced pressure, and the residue was purified by filtration using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Aqueous Dispersion 9].
(Preparation of Ink 9)
An attempt was made to prepare [Ink 9] using the same procedure as for [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 9] was used instead of [Aqueous Dispersion 1]. However, filtration through a membrane filter with an average pore size of 10 μm was difficult, and printing evaluation was not possible.
[比較例5]
(水系分散体10の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.35となるようにカーボンブラック(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g)10.5gとポリエステルH30gおよびテトラヒドロフラン21.4gとを加えて40℃で混合攪拌することで顔料分散樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.2gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水64gを30ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランおよびメチルエチルケトンを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を30%に調整することで、[水系分散体10]を得た。
(インク10の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体10]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク10]の調製を試みたが、平均孔径10μmのメンブレンフィルターによる濾過が困難であったため、印字評価には至らなかった。
[Comparative Example 5]
(Preparation of Aqueous Dispersion 10)
A 0.3L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and a thermocouple was charged with 10.5g of carbon black (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42mL/100g), 30g of polyester H, and 21.4g of tetrahydrofuran, with a mass ratio (P/R) of pigment (P: Pigment) to polyester (R: Resin) of 0.35. The resulting mixture was stirred at 40°C to obtain a pigment dispersion resin solution. Next, to neutralize the acid value of the polyester, 1.2g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at 350 rpm, 64g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 30ml/min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, tetrahydrofuran and methyl ethyl ketone were removed under reduced pressure, and the residue was purified by filtration using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 30% with ion-exchanged water to obtain [Aqueous Dispersion 10].
(Preparation of Ink 10)
An attempt was made to prepare [Ink 10] using the same procedure as for [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 10] was used instead of [Aqueous Dispersion 1]. However, filtration through a membrane filter with an average pore size of 10 μm was difficult, and printing evaluation was not possible.
[比較例6]
(マスターバッチ(M.B.)の調製)
ポリエステルH570部とカーボンブラック(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g)430部とをヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で予備混合した後、二軸混錬押出機を用いて溶融混錬し、次いで破砕することでマスターバッチ(M.B.)を得た。
(水系分散体11の調製)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、マスターバッチ(M.B.)13g(構成材料:顔料5.6gとポリエステル7.4g)、ポリエステルA8.6g、テトラヒドロフラン12gを加えて40℃で混合攪拌することで、顔料(P:Pigment)とポリエステル(R:Resin)の質量比(P/R)が0.35となる顔料分散樹脂溶液を得た。ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン1.1gを加えて0.5時間混合攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水65gを16ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後にメチルエチルケトンを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を40%に調整することで、顔料一次粒子を二個以上含有した顔料内包化樹脂粒子を含む[水系分散体11]を得た。
(インク11の調製)
[水系分散体1]の代わりに[水系分散体11]を使用したことを除き、[インク1]と同じ手順で[インク11]を調製した。
[Comparative Example 6]
(Preparation of Masterbatch (M.B.))
570 parts of polyester H and 430 parts of carbon black (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31 nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42 mL/100 g) were premixed in a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and then the mixture was melt-kneaded using a twin-screw kneading extruder and then crushed to obtain a masterbatch (M.B.).
(Preparation of Aqueous Dispersion 11)
A 0.3 L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 13 g of masterbatch (M.B.) (component materials: 5.6 g of pigment and 7.4 g of polyester), 8.6 g of polyester A, and 12 g of tetrahydrofuran, and the mixture was stirred at 40 ° C. to obtain a pigment dispersion resin solution with a pigment (P: Pigment) to polyester (R: Resin) mass ratio (P/R) of 0.35. To neutralize the acid value of the polyester, 1.1 g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and the mixture was stirred for 0.5 hours. While stirring at 350 rpm, 65 g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 16 ml/min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, methyl ethyl ketone was removed, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a mesh size of 67 μm. The solid content was adjusted to 40% with ion-exchanged water to obtain [Water-based Dispersion 11] containing pigment-encapsulating resin particles each containing two or more pigment primary particles.
(Preparation of Ink 11)
[Ink 11] was prepared in the same manner as [Ink 1], except that [Aqueous Dispersion 11] was used instead of [Aqueous Dispersion 1].
[比較例7]
顔料内包化樹脂粒子の代わりに、以下ポリエステル単独樹脂エマルションと水系顔料分散体を作製し、インクを調製した。
(ポリエステル単独樹脂エマルション)
スリーワンモーター、アンカー翼、熱電対を備え付けた0.3Lのセパラブルフラスコに、ポリエステルA25gとテトラヒドロフラン14gを加え、40℃で混合攪拌すること樹脂溶液を得た。次いで、ポリエステルの有する酸価を中和すべく、カルボキシル基に対して1.1当量のトリエチルアミン0.99gを加えて20分間攪拌した。350rpmの速度で攪拌しながらイオン交換水53gを25ml/minの速度で滴下し、20分間攪拌することでエマルションを作製した。最後に減圧下にてテトラヒドロフランを除去し、目開き67μmのナイロン製の網を用いてろ過精製した。イオン交換水により固形量を30%に調整し、ELSZ-1000におけるD50が95nmの[ポリエステル単独樹脂エマルション]を得た。
[Comparative Example 7]
Instead of the pigment-encapsulated resin particles, the following polyester single resin emulsion and water-based pigment dispersion were prepared to prepare inks.
(Polyester single resin emulsion)
A 0.3L separable flask equipped with a three-one motor, anchor blades, and thermocouple was charged with 25g of polyester A and 14g of tetrahydrofuran, and the mixture was stirred at 40°C to obtain a resin solution. Next, to neutralize the acid value of the polyester, 0.99g of triethylamine (1.1 equivalents relative to the carboxyl group) was added and stirred for 20 minutes. While stirring at 350 rpm, 53g of ion-exchanged water was added dropwise at a rate of 25ml/min, and the mixture was stirred for 20 minutes to produce an emulsion. Finally, the tetrahydrofuran was removed under reduced pressure, and the mixture was filtered and purified using a nylon mesh with a 67μm mesh size. The solid content was adjusted to 30% with ion-exchanged water to obtain a polyester-only resin emulsion with a D50 of 95nm in ELSZ-1000.
(水系分散体12の調製)
1,6-ヘキサンジオール(東京化成工業社製)62.0部を700mlのジクロロメタンに溶解し、東京化成工業製のピリジン(東京化成工業社製)20.7部を加え攪拌をした。この溶液に、100mlのジクロロメタンに2-ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成工業社製)を溶解させた溶液を2時間かけて滴下した後、室温で6時間攪拌した。得られた反応溶液を水洗した後、有機層を単離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残留物を溶離液としてジクロロメタン/メタノール(体積比で98/2)混合溶媒を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで化合物を得た。
次に、得られた上記化合物42.1部を80mlの乾燥メチルエチルケトンに溶解し、攪拌しながら60℃の加熱を行った。この溶液に、20mlの乾燥メチルエチルケトンにカレンズMOI(昭和電工社製)24.0部を溶解させた溶液を1時間かけて滴下した後、70℃で12時間攪拌した。室温まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を溶離液としてジクロロメタン/メタノール(体積比で99/1)混合溶媒を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、モノマーを得た。
次にアクリル酸(東京化成工業社製)2.30部、前記モノマー8.54g及び2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(東京化成工業社製)0.31部を100mlのメチルエチルケトンに溶解し、窒素ガス気流下、75℃の温度条件で5時間攪拌を行った。その後、室温まで冷却した反応溶液をヘキサンを用いて再沈殿を5回繰り返し、共重合体の精製を行った。精製処理後は共重合体をろ別し、減圧乾燥することで顔料分散剤を得た。
得られた顔料分散剤3.8部を、pHが8.0となるように30.0部のジエタノールアミン水溶液に溶解した。さらにイオン交換水を加え、水溶液の全量を45.0部とした。次に、カーボンブラック(NIPEX 35、オリオンエンジニアドカーボンス社製、一次粒径:31nm、pH:9.0、DBP吸収量:42mL/100g):15.0部を混合し、110mlのガラス製スクリュー菅瓶に投入後、直径2.0mmのジルコニアボール(ニッカトー社製、YTZボール)170部を投入し、シェーカー(IKA社製、Vibrax VXR basic)に瓶を固定し、1000rpmで24時間分散させた。その後、メディアと分散液をろ別し、平均孔径5.0μmの酢酸セルロースメンブレンフィルターでろ過することで[水系分散体12]を作製した。この[水系分散体12]のELSZ-1000におけるD50は100nmであった。
(インク12の調製)
上記で得られた[ポリエステル単独樹脂エマルション]および[水系分散体12]を用い、下記処方のインクを調製し、25℃における粘度を7.5mPa・sに調整した後、平均孔径10μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、[インク12]を調製した。
「インク処方」
・ポリエステル単独樹脂エマルション(固形分として) ・・・5.375%
・水系顔料分散体(固形分として) ・・・5.375%
・プロピレングリコール(粘度7.5mPa・sに調整) ・・・約40%
・シリコーン系界面活性剤 ・・・1.0%
(日信化学工業製シルフェイスSAG503A)
・脂肪族ジアルコール系界面活性剤 ・・・0.1%
(日信化学工業製サーフィノールAD01)
・水 残量
(合計:100%)
(Preparation of Aqueous Dispersion 12)
62.0 parts of 1,6-hexanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were dissolved in 700 ml of dichloromethane, and 20.7 parts of pyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added and stirred. To this solution, a solution prepared by dissolving 2-naphthalenecarbonyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in 100 ml of dichloromethane was added dropwise over 2 hours, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours. The resulting reaction solution was washed with water, and the organic layer was isolated and dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off. The residue was purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of dichloromethane/methanol (volume ratio 98/2) as an eluent to obtain a compound.
Next, 42.1 parts of the obtained compound was dissolved in 80 ml of dry methyl ethyl ketone and heated to 60°C while stirring. A solution of 24.0 parts of Karenz MOI (Showa Denko K.K.) dissolved in 20 ml of dry methyl ethyl ketone was added dropwise to this solution over 1 hour, and the mixture was stirred at 70°C for 12 hours. After cooling to room temperature, the solvent was distilled off. The residue was purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of dichloromethane/methanol (volume ratio 99/1) as an eluent to obtain a monomer.
Next, 2.30 parts of acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 8.54 g of the monomer, and 0.31 parts of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were dissolved in 100 ml of methyl ethyl ketone, and the mixture was stirred for 5 hours at a temperature of 75°C under a nitrogen gas stream. Thereafter, the reaction solution was cooled to room temperature, and reprecipitation was repeated five times using hexane to purify the copolymer. After the purification treatment, the copolymer was filtered off and dried under reduced pressure to obtain a pigment dispersant.
3.8 parts of the resulting pigment dispersant was dissolved in 30.0 parts of a diethanolamine aqueous solution to a pH of 8.0. Further, ion-exchanged water was added to bring the total amount of the aqueous solution to 45.0 parts. Next, 15.0 parts of carbon black (NIPEX 35, manufactured by Orion Engineered Carbons, primary particle size: 31 nm, pH: 9.0, DBP absorption: 42 mL/100 g) was mixed and poured into a 110 ml glass screw cap bottle. 170 parts of 2.0 mm diameter zirconia balls (manufactured by Nikkato Corporation, YTZ balls) were then poured into the bottle. The bottle was then attached to a shaker (manufactured by IKA Corporation, Vibrax VXR basic) and dispersed at 1000 rpm for 24 hours. The media and dispersion were then separated by filtration, and the mixture was filtered through a cellulose acetate membrane filter with an average pore size of 5.0 μm to produce [Aqueous Dispersion 12]. This [Aqueous Dispersion 12] had a D50 of 100 nm in ELSZ-1000.
(Preparation of Ink 12)
An ink having the following formulation was prepared using the [Polyester Single Resin Emulsion] and [Aqueous Dispersion 12] obtained above. The viscosity at 25°C was adjusted to 7.5 mPa s, and then the ink was filtered through a membrane filter having an average pore size of 10 μm to prepare [Ink 12].
Ink prescription
Polyester single resin emulsion (as solids) ... 5.375%
Water-based pigment dispersion (as solids) ... 5.375%
Propylene glycol (adjusted to a viscosity of 7.5 mPa·s) ... approximately 40%
Silicone surfactant: 1.0%
(Silface SAG503A manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.)
・Aliphatic dialcohol surfactant: 0.1%
(Surfynol AD01 manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.)
・Water remaining amount
(Total: 100%)
[水系分散体についての評価方法]
作製した水系分散体について、D50、顔料(P)と樹脂(R)との質量比(P/R)、顔料露出率、未内包樹脂比率、及び、粗大粒子数を評価した。評価結果を表1に示す。
<分子量>
装置:GPC(東ソー(株)製)、検出器:RI、測定温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン、流量:0.45mL/min.
数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は、夫々、分子量既知のポリスチレン試料によって作成した検量線を標準としてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて測定される数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布である。なお、カラムは排除限界6万のもの、2万のもの、1万のものを直列に繋いだものを使用した。
[Evaluation method for aqueous dispersions]
The prepared aqueous dispersions were evaluated for D50, the mass ratio of pigment (P) to resin (R) (P/R), the pigment exposure rate, the unencapsulated resin rate, and the number of coarse particles. The evaluation results are shown in Table 1.
<Molecular weight>
Apparatus: GPC (manufactured by Tosoh Corporation), detector: RI, measurement temperature: 40°C
Mobile phase: tetrahydrofuran, flow rate: 0.45 mL/min.
The number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and molecular weight distribution (Mw/Mn) are the number average molecular weight, weight average molecular weight, and molecular weight distribution measured by GPC (gel permeation chromatography) using a calibration curve prepared using polystyrene samples of known molecular weight as a standard. Columns with exclusion limits of 60,000, 20,000, and 10,000 connected in series were used.
<濁点>
分散剤濁点の評価方法としては、顔料分散剤0.5gを10mlのTHFに溶解させ、次いで攪拌しながらイオン交換水を滴下する。この溶液を石英セルに入れ、分光光度計(分光光度計U-3900H、日立ハイテクサイエンス社製)にて、スリット2nm、光源をWIランプ、リファレンスをTHFとして測定を行い、波長660nmにおける吸光度(abs)が0.1以上となった点までに滴下したイオン交換水の重量を濁点とした。
<voiced mark>
The dispersant clouding point was evaluated by dissolving 0.5 g of the pigment dispersant in 10 ml of THF, then adding ion-exchanged water dropwise while stirring. The solution was placed in a quartz cell and measured using a spectrophotometer (Spectrophotometer U-3900H, manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation) with a slit of 2 nm, a WI lamp as the light source, and THF as the reference. The weight of ion-exchanged water added dropwise until the absorbance (abs) at a wavelength of 660 nm reached 0.1 or more was taken as the clouding point.
<体積基準の累積50%粒子径>
顔料プレ分散体のD50は、ゼータ電位・粒径測定システム(ELSZ-1000、大塚電子株式会社製)を用いて、動的光散乱法により測定した。具体的には、測定サンプルの固形分濃度が0.01wt%となるように、サンプルをイオン交換水または必要に応じて有機溶剤により希釈し、得られた溶液の一部を石英セルに入れ、サンプルホルダーにセットする。そして、温度:25℃、ダストカット(回数:5、Upper:5、Lower:100)、積算回数:70の条件で測定を行った。
また、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体のD50、D90および1μm以上50μm以下の範囲における体積頻度(%)は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(LA-960、堀場製作所社製)を用いて測定した。具体的には、上記装置で測定時の透過率(R)及び透過率(B)が30%~70%となるようにサンプルをイオン交換水により希釈し、得られた溶液の一部をバッチ式セル(スペーサー:50μm)に入れ、サンプルホルダーにセットして測定を行った。
<Volume-based cumulative 50% particle size>
The D50 of the pigment pre-dispersion was measured by dynamic light scattering using a zeta potential/particle size measurement system (ELSZ-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). Specifically, the sample was diluted with ion-exchanged water or, if necessary, an organic solvent so that the solids concentration of the measurement sample was 0.01 wt %, and a portion of the resulting solution was placed in a quartz cell and set in a sample holder. Measurement was then performed under the following conditions: temperature: 25°C, dust cut (number of times: 5, upper: 5, lower: 100), cumulative number: 70.
Furthermore, the D50, D90, and volume frequency (%) in the range of 1 μm to 50 μm of the aqueous dispersion containing the pigment-encapsulated resin particles were measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (LA-960, manufactured by Horiba, Ltd.) Specifically, the sample was diluted with ion-exchanged water so that the transmittance (R) and transmittance (B) during measurement with the above-mentioned analyzer were 30% to 70%, and a portion of the obtained solution was placed in a batch-type cell (spacer: 50 μm), which was then set in a sample holder and measured.
<粗大粒子数>
粗大粒子数の測定は、ピーエスエスジャパン製個数カウント式粒度分布装置AccuSizerを用いて、以下のように行った。まず、顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を、イオン交換水を用いて測定可能範囲内に入るまで希釈し、測定する。測定結果より、固形分濃度1%に換算したときの前記水系分散体5μLにおける1μm以上の粒子数を算出し、これを粗大粒子数とした。
なお、粗大粒子のサイズおよび量が多いものは測定装置であるAccuSizerの構成上の問題で測定不可能となり、表1中では「測定不可能」と表示した。
<Number of coarse particles>
The number of coarse particles was measured using an AccuSizer particle size distribution analyzer manufactured by PSS Japan as follows. First, an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles was diluted with ion-exchanged water until it was within the measurable range, and then the measurement was performed. From the measurement results, the number of particles of 1 μm or more in 5 μL of the aqueous dispersion, converted to a solids concentration of 1%, was calculated and this was defined as the number of coarse particles.
Note that particles with large sizes and large amounts of coarse particles could not be measured due to problems with the structure of the measuring device, AccuSizer, and are therefore indicated in Table 1 as "impossible to measure."
<水系分散体の分散安定性>
各水系分散体をガラス製のスクリュー管に入れ、固形分濃度が10.75%となるようにイオン交換水を用いて調製する。40℃にて一週間静置し、スクリュー管の底に存在する沈殿物を下記の基準にて評価した。沈殿物の確認は、スクリュー管を振動することなくゆっくりと逆さにして、一時間静置後に底部を目視にて観察した。また、再分散性の確認はVORTEX Genius 3(IKA社製)にてダイヤルの値を4とし、10秒間振動することにより行った。
(評価基準)
◎;沈殿物なし
〇:粒状の沈殿物が若干確認できるが再分散可能
△:粒状の沈殿物が多く存在するが再分散可能
×:再分散不可能な沈殿物が存在
<Dispersion Stability of Aqueous Dispersion>
Each aqueous dispersion was placed in a glass screw tube and adjusted with ion-exchanged water to a solids concentration of 10.75%. The tube was left standing at 40°C for one week, and the precipitate present at the bottom of the screw tube was evaluated according to the following criteria. The presence of precipitate was confirmed by slowly inverting the screw tube without shaking, leaving it standing for one hour, and then visually observing the bottom. Redispersibility was also confirmed by setting the dial to 4 on a VORTEX Genius 3 (manufactured by IKA) and shaking for 10 seconds.
(Evaluation criteria)
◎: No precipitate ○: Some granular precipitate can be seen, but it can be redispersed △: There is a lot of granular precipitate, but it can be redispersed ×: There is precipitate that cannot be redispersed
<顔料露出率>
顔料露出率は、塗工膜表面の顔料露出量を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、観察することにより算出した。具体的には、まず、水系分散体もしくはインクを、固形分濃度が10.75%となるようにイオン交換水を用いて調製する。次いで、塗工紙(ルミアートグロス130)に0.15mmバーコーターにて塗工し、25℃で一晩乾燥する。この塗工膜を切り出し、SEM観察用スタブにカーボンテープを用いて固定する。これを、導電性処理することなく走査型電子顕微鏡(ZEISS製Merlin)を用いて、加速電圧0.75kV、反射電子検出器、倍率2000~20000倍にて観察する。この観察手法により、カーボンブラックと、樹脂の反射電子放出量の違いから、露出顔料を見分けることが可能であり、倍率20000倍における塗工膜全体に対する顔料が占める面積を顔料露出率と定義し、算出した。なお、塗工膜表面の顔料が占める面積の割合は、SEM観察像の二値化によって求め、任意に場所を変更して観察した3視野の平均を取った。
<Pigment exposure rate>
The pigment exposure rate was calculated by observing the amount of exposed pigment on the coating film surface using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, an aqueous dispersion or ink was first prepared using ion-exchanged water to a solids concentration of 10.75%. Next, the coating was applied to coated paper (Lumia Art Gloss 130) using a 0.15 mm bar coater and dried overnight at 25°C. This coating film was cut out and fixed to an SEM observation stub using carbon tape. This was then observed without any conductive treatment using a scanning electron microscope (ZEISS Merlin) at an accelerating voltage of 0.75 kV, a backscattered electron detector, and a magnification of 2000 to 20,000 times. This observation method made it possible to distinguish exposed pigment from the difference in the amount of backscattered electrons emitted by the carbon black and the resin. The pigment exposure rate was defined and calculated as the area occupied by the pigment relative to the entire coating film at a magnification of 20,000 times. The proportion of the area occupied by the pigment on the coating film surface was determined by binarizing the SEM observation image, and the average of the values from three visual fields observed at randomly changed locations was calculated.
<顔料内包化樹脂粒子の存在率>
エマルション樹脂粒子中における顔料内包化樹脂粒子の存在率は以下のようにして観察した。まず、顔料内包化樹脂粒子を含むエマルションを、固形分濃度が0.1%となるようにイオン交換水で希釈し試料液を作製する。次いで、親水化処理を行ったコロジオン膜貼付メッシュ(日新EM社製コロジオン膜貼付メッシュ Cu150メッシュ)上に、試料液を、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。次いで、10倍に希釈したEMステイナーを、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。減圧乾燥の後、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JEM-2100F)にて、加速電圧200kV、倍率40000倍で観察を行う。この観察手法により、50nm以上の粒子を3つ以上含む視野の画像を、任意に場所を変更して5枚以上取得し、各画像に対して50nm以上の粒子の個数に対する顔料内包化樹脂粒子の個数が占める割合を算出し、それらの平均を求める。なお、前記割合を粒子中の顔料内包化樹脂粒子の存在率と定義した。
<Ratio of pigment-encapsulated resin particles>
The abundance of pigment-encapsulated resin particles in emulsion resin particles was observed as follows. First, an emulsion containing pigment-encapsulated resin particles was diluted with ion-exchange water to a solids concentration of 0.1% to prepare a sample solution. Next, 1 μL of the sample solution was placed using a micropipette on a hydrophilically treated collodion film-attached mesh (Nisshin EM Co., Ltd., Collodion Film-attached Mesh, Cu150 Mesh), and the sample solution was immediately absorbed with triangular filter paper. Next, 1 μL of 10-fold diluted EM stainer was placed using a micropipette, and the sample solution was immediately absorbed with triangular filter paper. After drying under reduced pressure, the sample was observed with a transmission electron microscope (JEOL Ltd., JEM-2100F) at an accelerating voltage of 200 kV and a magnification of 40,000 times. Using this observation method, five or more images of a field of view containing three or more particles of 50 nm or larger were acquired at random locations, and the ratio of the number of pigment-encapsulated resin particles to the number of particles of 50 nm or larger was calculated for each image, and the average of these was calculated. This ratio was defined as the abundance ratio of pigment-encapsulated resin particles among the particles.
<平均アスペクト比>
平均アスペクト比は、上記透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた顔料内包化樹脂粒子の観察によって取得した画像の画像処理によって求めた。具体的には、観察位置を任意に変えて顔料内包化樹脂粒子を含む視野の画像を複数枚取得し、他の粒子との重なりのない顔料内包化樹脂粒子を画像解析ソフト(アメリカ国立衛生研究所製、ImageJ)を用いて二値化により抽出し、粒子解析を行った。最近似楕円の長軸/短軸をアスペクト比とし、20粒子の平均値を算出した。
なお、「顔料内包化樹脂粒子の存在比率」が0%である場合には、アスペクト比(顔料内包化樹脂粒子の長軸/単軸)が測定不可であるため、表1では「-」と表示した。
<Average aspect ratio>
The average aspect ratio was determined by image processing of images obtained by observing the pigment-encapsulated resin particles using the transmission electron microscope (TEM). Specifically, multiple images of the field of view including the pigment-encapsulated resin particles were obtained by arbitrarily changing the observation position, and pigment-encapsulated resin particles that did not overlap with other particles were extracted by binarization using image analysis software (ImageJ, manufactured by the National Institutes of Health, USA), and particle analysis was performed. The major axis/minor axis of the closest-fitting ellipse was used as the aspect ratio, and the average value for 20 particles was calculated.
In addition, when the "abundance ratio of pigment-encapsulated resin particles" is 0%, the aspect ratio (major axis/minor axis of pigment-encapsulated resin particles) cannot be measured, and therefore this is indicated as "-" in Table 1.
<顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径>
顔料未内包樹脂粒子の最小粒子径は以下のようにして算出した。まず、顔料内包化樹脂粒子を含むエマルションを、固形分濃度が0.1%となるようにイオン交換水で希釈し試料液を作製する。次いで、親水化処理を行ったコロジオン膜貼付メッシュ(日新EM社製コロジオン膜貼付メッシュ Cu150メッシュ)上に、試料液を、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。次いで、10倍に希釈したEMステイナーを、マイクロピペットを用いて1μL載せ、すぐに三角形に切ったろ紙で試料液を吸い取る。減圧乾燥の後、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JEM-2100F)にて、加速電圧200kV、倍率40000倍で観察を行う。この観察手法により、顔料未内包化樹脂粒子を5個以上含む視野の画像を、任意に場所を変更して5枚以上取得する。各画像に対して顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径を算出し、この平均値を顔料未内包化樹脂粒子の最小粒子径とした。
<Minimum particle size of resin particles not encapsulating pigment>
The minimum particle size of non-pigment-encapsulated resin particles was calculated as follows. First, an emulsion containing pigment-encapsulated resin particles was diluted with ion-exchange water to a solids concentration of 0.1% to prepare a sample solution. Next, 1 μL of the sample solution was placed using a micropipette on a hydrophilically treated collodion film-attached mesh (Nisshin EM Co., Ltd., Collodion Film-Attached Mesh, Cu150 Mesh), and the sample solution was immediately absorbed with triangular filter paper. Next, 1 μL of 10-fold diluted EM stainer was placed using a micropipette, and the sample solution was immediately absorbed with triangular filter paper. After drying under reduced pressure, the sample was observed with a transmission electron microscope (JEOL Ltd., JEM-2100F) at an accelerating voltage of 200 kV and a magnification of 40,000 times. Using this observation method, five or more images of a field of view containing five or more non-pigment-encapsulated resin particles were obtained by arbitrarily changing the location. The minimum particle size of the resin particles not encapsulating a pigment was calculated for each image, and the average value was taken as the minimum particle size of the resin particles not encapsulating a pigment.
[インクについての評価方法]
次に、作製した各インクについて、以下のようにして、画像濃度を評価した。
<画像出力方法>
インクジェットプリンター(リコー製IPSiO GXe5500)の外装を外し、背面マルチ手差しフィーダーを取り付け、印字ヘッドを含めたインク供給経路に純水を通液することで洗浄し、洗浄液が着色しなくなるまで十分に通液して洗浄液を装置から抜ききって評価用印字装置とした。
また、調製したインクを、インクカートリッジに充填し評価用インクカートリッジとした。充填動作を行わせ、全ノズルに評価インクが充填され異常画像が出ないことを確認し、プリンタ添付のドライバで光沢紙きれいモードを選択後、ユーザー設定でカラーマッチングoffを印字モードとした。このモードでベタ画像の記録媒体上へのインク付着量が20g/m2となるようにヘッドの駆動電圧を変更することで吐出量を調整した。記録媒体は、ルミアートグロス130を用いた。
[Ink evaluation method]
Next, the image density of each of the prepared inks was evaluated as follows.
<Image output method>
The exterior of an inkjet printer (IPSiO GXe5500 manufactured by Ricoh) was removed, a rear multi-manual feeder was attached, and pure water was passed through the ink supply path including the print head to clean it. The water was passed through sufficiently until the cleaning liquid was no longer colored, and then the cleaning liquid was completely drained from the device, and this was used as a printing device for evaluation.
The prepared ink was then filled into an ink cartridge to prepare an ink cartridge for evaluation. A filling operation was performed, and it was confirmed that all nozzles were filled with the evaluation ink and that no abnormal images were produced. After selecting the glossy paper clean mode in the printer driver, the user set the print mode to color matching off. In this mode, the ejection volume was adjusted by changing the head drive voltage so that the amount of ink deposited on the recording medium for a solid image was 20 g/ m² . Lumi Art Gloss 130 was used as the recording medium.
<画像濃度>
上記画像出力方法にてベタ画像を印刷し、室温(25℃)にて1日、および100℃のオーブンにて5分間加熱乾燥させた画像をそれぞれ作製した。
印字画像の下に、白色の普通紙を置いた状態で、分光測色濃度計X-Rite939を用いて全濃度を測色し、Kの値を画像濃度とした。
また、25℃乾燥により得られた画像濃度(OD25)と100℃乾燥により得られた画像濃度(OD100)との差ΔOD(=OD25-OD100)を算出し、このΔODに関して以下の評価基準にて評価した。
(評価基準)
〇:0未満
△:0
×:0より大きい
<Image Density>
A solid image was printed using the above image output method, and then dried at room temperature (25° C.) for 1 day and in an oven at 100° C. for 5 minutes to prepare images.
With a sheet of white plain paper placed under the printed image, the total density was measured using a spectrodensitometer X-Rite 939, and the K value was taken as the image density.
Further, the difference ΔOD (=OD 25 −OD 100 ) between the image density (OD 25 ) obtained by drying at 25° C. and the image density (OD 100 ) obtained by drying at 100° C. was calculated, and this ΔOD was evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria)
〇: Less than 0 △: 0
×: greater than 0
<表面粗さ>
表面粗さは走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて、以下のようにして算出した。まず、上記画像出力方法にてベタ画像を印刷し、100℃のオーブンで5分間加熱乾燥した。この塗工膜を切り出し、以下の条件で観察を行い、表面粗さを算出した。観察は任意に場所を変更して3視野行い、表面粗さ(Ra)の平均値を求めた。
装置:走査プローブ型顕微鏡(Bruker製DimensionIcon)
カンチレバー:オリンパス製OMCL-AC240TS
測定モード:タッピングモード
観察範囲:2μm四方
<Surface roughness>
The surface roughness was calculated using a scanning probe microscope (SPM) as follows. First, a solid image was printed using the image output method described above, and then heated and dried in an oven at 100°C for 5 minutes. This coating film was cut out and observed under the following conditions to calculate the surface roughness. Observation was performed in three fields of view at randomly changed locations, and the average surface roughness (Ra) was calculated.
Apparatus: Scanning probe microscope (Dimension Icon manufactured by Bruker)
Cantilever: Olympus OMCL-AC240TS
Measurement mode: Tapping mode Observation range: 2 μm square
本発明は下記(1)の水系分散体に係るものであるが、実施形態として下記(2)乃至(10)を含む。
(1)エマルション樹脂粒子を分散質として含有する水系分散体であって、
前記エマルション樹脂粒子は、無機顔料を内包した顔料内包化エマルション樹脂粒子と、無機顔料を内包しない顔料未内包化エマルション樹脂粒子とからなり、
前記エマルション樹脂粒子は、レーザー回折散乱法により得られる体積基準の累積50%粒子径(D50)が40nm以上150nm以下であり、体積基準の累積90%粒子径(D90)が70nm以上300nm以下であり、平均アスペクト比が1.0以上1.5以下であり、かつ、前記顔料未内包化エマルション樹脂粒子の最小粒子径よりも前記無機顔料の一次粒子径が小さい、
ことを特徴とする水系分散体。
(2)前記エマルション樹脂粒子がポリエステルを含み、かつ前記ポリエステルの重量平均分子量が7,000以上15,000以下である、上記(1)に記載の水系分散体。
(3)前記水系分散体について、下記測定方法によって得られる粗大粒子数が20万個以下である、上記(1)又は(2)に記載の水系分散体。
(測定方法)
ピーエスエスジャパン製個数カウント粒度分布装置AccuSizerを用いて、水系分散体を測定可能範囲内に入るまでイオン交換水で希釈し、粒度分布を測定する。
測定結果より、希釈前の前記水系分散体5μL中における1μm以上の粒子個数を算出する。
(4)前記水系分散体における前記無機顔料と樹脂との質量比(顔料/樹脂)が0.20以上0.75以下であり、以下の条件にて算出される顔料露出率が8%以下である、上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の水系分散体。
(顔料露出率算出条件)
顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む水系分散体を、固形分濃度が10.75質量%となるように調製する。次いで、前記水系分散体を塗工紙に塗工し、25℃で乾燥して得られた膜を導電性処理せずに走査型電子顕微鏡(加速電圧0.75kV、反射電子検出器、倍率20000倍)にて観察する。観察像の二値化によって顔料面積を算出し、塗工膜表面における顔料が占める割合を顔料露出率とする。
(5)前記エマルション樹脂粒子のレーザー回折散乱法により得られる1μm以上50μm以下の粒径を有する粒子の累積体積頻度が1.0%以下である、上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載の水系分散体。
(6)前記無機顔料がカーボンブラックである、上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載の水系分散体。
(7)50nm以上の粒径を有する前記エマルション樹脂粒子中の個数中における前記顔料内包化エマルション樹脂粒子の個数の占める割合が30%以上である、上記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載の水系分散体。
(8)前記エマルション樹脂粒子がポリエステルを含み、前記ポリエステルがカルボキシル基を有し、自己乳化型樹脂である、上記(1)乃至(7)のいずれか1項に記載の水系分散体。
(9)上記(1)乃至(8)のいずれか1項に記載の水系分散体の製造方法であって、下記工程1乃至4を備えることを特徴とする水系分散体の製造方法。
工程1:顔料、顔料分散剤及び有機溶剤を混合し、前記顔料の体積基準の累積50%粒子径(D50)が30nm以上120nm以下である顔料プレ分散体を得る工程
工程2:工程1で得られた顔料プレ分散体と自己乳化型の樹脂を混合して、顔料分散樹脂溶液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料分散樹脂溶液と水との混合により、顔料全体を自己乳化型樹脂で内包化した顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む分散液を得る工程
工程4:工程3で得られた顔料内包化樹脂粒子を含む分散液から有機溶剤を除去することで顔料内包化樹脂粒子を含む水系分散体を得る工程
(10)水系媒体中に、エマルション樹脂粒子を分散質として含有するインクであって、
無機顔料を内包した顔料内包化エマルション樹脂粒子を分散質として含有するインクであって、
前記エマルション樹脂粒子は、無機顔料を内包した顔料内包化エマルション樹脂粒子と、無機顔料を内包しない顔料未内包化エマルション樹脂粒子とからなり、
前記顔料内包化エマルション樹脂粒子は、レーザー回折散乱法により得られる体積基準の累積50%粒子径(D50)が40nm以上150nm以下であり、体積基準の累積90%粒子径(D90)が70nm以上300nm以下であり、平均アスペクト比が1.0以上1.5以下であり、かつ、前記顔料未内包化エマルション樹脂粒子の最小粒子径より前記無機顔料の一次粒子径が小さい、
ことを特徴とするインク。
The present invention relates to the aqueous dispersion of (1) below, but also includes the following embodiments (2) to (10).
(1) An aqueous dispersion containing emulsion resin particles as a dispersoid,
the emulsion resin particles include pigment-encapsulated emulsion resin particles that encapsulate an inorganic pigment and non-pigment-encapsulated emulsion resin particles that do not encapsulate an inorganic pigment,
the emulsion resin particles have a volume-based cumulative 50% particle diameter (D50) of 40 nm or more and 150 nm or less, a volume-based cumulative 90% particle diameter (D90) of 70 nm or more and 300 nm or less, as measured by a laser diffraction scattering method, and an average aspect ratio of 1.0 or more and 1.5 or less, and the primary particle diameter of the inorganic pigment is smaller than the minimum particle diameter of the non-pigment-encapsulated emulsion resin particles;
An aqueous dispersion characterized by:
(2) The aqueous dispersion according to (1) above, wherein the emulsion resin particles contain a polyester, and the weight-average molecular weight of the polyester is 7,000 or more and 15,000 or less.
(3) The aqueous dispersion according to (1) or (2) above, wherein the number of coarse particles in the aqueous dispersion obtained by the following measurement method is 200,000 or less.
(Measurement method)
The aqueous dispersion is diluted with ion-exchanged water until it falls within a measurable range, and the particle size distribution is measured using an AccuSizer number count particle size distribution analyzer manufactured by PSS Japan.
From the measurement results, the number of particles of 1 μm or more in 5 μL of the aqueous dispersion before dilution is calculated.
(4) The aqueous dispersion according to any one of (1) to (3), wherein the mass ratio of the inorganic pigment to the resin in the aqueous dispersion (pigment/resin) is 0.20 or more and 0.75 or less, and the pigment exposure rate calculated under the following conditions is 8% or less.
(Pigment exposure rate calculation conditions)
An aqueous dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles is prepared to a solids concentration of 10.75% by mass. The aqueous dispersion is then applied to coated paper and dried at 25°C. The resulting film is observed under a scanning electron microscope (accelerating voltage 0.75 kV, backscattered electron detector, magnification 20,000x) without any conductive treatment. The pigment area is calculated by binarizing the observed image, and the proportion of the pigment on the coating film surface is taken as the pigment exposure rate.
(5) The aqueous dispersion according to any one of (1) to (4) above, wherein the cumulative volume frequency of particles having a particle size of 1 μm or more and 50 μm or less, as determined by a laser diffraction scattering method, of the emulsion resin particles is 1.0% or less.
(6) The aqueous dispersion according to any one of (1) to (5) above, wherein the inorganic pigment is carbon black.
(7) The aqueous dispersion according to any one of (1) to (6) above, wherein the proportion of the number of the pigment-encapsulating emulsion resin particles to the number of the emulsion resin particles having a particle diameter of 50 nm or more is 30% or more.
(8) The aqueous dispersion according to any one of (1) to (7) above, wherein the emulsion resin particles contain a polyester, the polyester having a carboxyl group, and is a self-emulsifying resin.
(9) A method for producing the aqueous dispersion according to any one of (1) to (8) above, comprising the following steps 1 to 4:
Step 1: A step of mixing a pigment, a pigment dispersant, and an organic solvent to obtain a pigment pre-dispersion in which the volume-based cumulative 50% particle diameter (D50) of the pigment is 30 nm or more and 120 nm or less. Step 2: A step of mixing the pigment pre-dispersion obtained in Step 1 with a self-emulsifying resin to obtain a pigment dispersion resin solution. Step 3: A step of mixing the pigment dispersion resin solution obtained in Step 2 with water to obtain a dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles in which the entire pigment is encapsulated in the self-emulsifying resin. Step 4: A step of removing the organic solvent from the dispersion containing pigment-encapsulated resin particles obtained in Step 3 to obtain an aqueous dispersion containing pigment-encapsulated resin particles. (10) An ink containing emulsion resin particles as a dispersoid in an aqueous medium,
An ink containing pigment-encapsulated emulsion resin particles encapsulating an inorganic pigment as a dispersoid,
the emulsion resin particles include pigment-encapsulated emulsion resin particles that encapsulate an inorganic pigment and non-pigment-encapsulated emulsion resin particles that do not encapsulate an inorganic pigment,
The pigment-encapsulated emulsion resin particles have a volume-based cumulative 50% particle diameter (D50) of 40 nm or more and 150 nm or less, a volume-based cumulative 90% particle diameter (D90) of 70 nm or more and 300 nm or less, as measured by a laser diffraction scattering method, and an average aspect ratio of 1.0 or more and 1.5 or less, and the primary particle diameter of the inorganic pigment is smaller than the minimum particle diameter of the non-pigment-encapsulated emulsion resin particles.
An ink characterized by:
1 印刷装置
10 搬入部
11 搬入トレイ
12 給送装置
13 レジストローラ対
20 印刷部
21 シート搬送装置
22 液体吐出部
23、23A、23B、23C、23D、23E、23F 吐出ユニット
30 乾燥部
31 吸引搬送機構部
32 乾燥機構部
40 搬出部
41 搬出トレイ
50 前処理部
51 処理液収容器
52 塗布ローラ
53 ローラ
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
P シート材
1 Printing device 10 Intake section 11 Intake tray 12 Feeding device 13 Pair of registration rollers 20 Printing section 21 Sheet conveying device 22 Liquid ejection section 23, 23A, 23B, 23C, 23D, 23E, 23F Ejection unit 30 Drying section 31 Suction conveying mechanism section 32 Drying mechanism section 40 Outlet section 41 Outlet tray 50 Pre-processing section 51 Treatment liquid container 52 Application roller 53 Roller 400 Image forming device 401 Exterior 401c of image forming device Cover of device main body 404 Cartridge holder 410 Main tanks 410k, 410c, 410m, 410y Main tanks 411 for each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) Ink storage section 413 Ink outlet 414 Storage container case 420 Mechanism 434 Discharge head 436 Supply tube P Sheet material
Claims (7)
前記エマルション樹脂粒子は、無機顔料を内包した顔料内包化エマルション樹脂粒子と、無機顔料を内包しない顔料未内包化エマルション樹脂粒子とからなり、
前記エマルション樹脂粒子は、レーザー回折散乱法により得られる体積基準の累積50%粒子径(D50)が40nm以上150nm以下であり、体積基準の累積90%粒子径(D90)が70nm以上300nm以下であり、平均アスペクト比が1.0以上1.5以下であり、かつ、前記顔料未内包化エマルション樹脂粒子の最小粒子径よりも前記無機顔料の一次粒子径が小さく、
前記水系分散体における前記無機顔料と樹脂との質量比(顔料/樹脂)が0.20以上0.75以下であり、以下の条件にて算出される顔料露出率が8%以下である、
ことを特徴とする水系分散体。
(顔料露出率算出条件)
顔料内包化エマルション樹脂粒子を含む水系分散体を、固形分濃度が10.75質量%となるように調製する。次いで、前記水系分散体を塗工紙に塗工し、25℃で乾燥して得られた膜を導電性処理せずに走査型電子顕微鏡(加速電圧0.75kV、反射電子検出器、倍率20000倍)にて観察する。観察像の二値化によって顔料面積を算出し、塗工膜表面における顔料が占める割合を顔料露出率とする。 An aqueous dispersion containing emulsion resin particles as a dispersoid,
the emulsion resin particles include pigment-encapsulated emulsion resin particles that encapsulate an inorganic pigment and non-pigment-encapsulated emulsion resin particles that do not encapsulate an inorganic pigment,
the emulsion resin particles have a volume-based cumulative 50% particle size (D50) of 40 nm or more and 150 nm or less, a volume-based cumulative 90% particle size (D90) of 70 nm or more and 300 nm or less, as measured by a laser diffraction scattering method, and an average aspect ratio of 1.0 or more and 1.5 or less, and the primary particle size of the inorganic pigment is smaller than the minimum particle size of the pigment-unencapsulated emulsion resin particles;
a mass ratio of the inorganic pigment to the resin (pigment/resin) in the aqueous dispersion is 0.20 or more and 0.75 or less, and a pigment exposure rate calculated under the following conditions is 8% or less;
An aqueous dispersion characterized by:
(Pigment exposure rate calculation conditions)
An aqueous dispersion containing pigment-encapsulated emulsion resin particles is prepared to a solids concentration of 10.75% by mass. The aqueous dispersion is then applied to coated paper and dried at 25°C. The resulting film is observed under a scanning electron microscope (accelerating voltage 0.75 kV, backscattered electron detector, magnification 20,000x) without any conductive treatment. The pigment area is calculated by binarizing the observed image, and the proportion of the pigment on the coating film surface is taken as the pigment exposure rate.
(測定方法)
ピーエスエスジャパン製個数カウント粒度分布装置AccuSizerを用いて、水系分散体を測定可能範囲内に入るまでイオン交換水で希釈し、粒度分布を測定する。
測定結果より、希釈前の前記水系分散体5μL中における1μm以上の粒子個数を算出する。 3. The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the number of coarse particles in the aqueous dispersion obtained by the following measurement method is 200,000 or less.
(Measurement method)
The aqueous dispersion is diluted with ion-exchanged water until it falls within a measurable range, and the particle size distribution is measured using an AccuSizer number count particle size distribution analyzer manufactured by PSS Japan.
From the measurement results, the number of particles of 1 μm or more in 5 μL of the aqueous dispersion before dilution is calculated.
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