CN116333531A - 着色剂分散体、油墨、油墨组和印刷物 - Google Patents

着色剂分散体、油墨、油墨组和印刷物 Download PDF

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铃木智彦
龟山雄司
手塚俊博
大月惠美
高桥征寿
杉原真广
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Toyocolor Co Ltd
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Abstract

本发明提供着色剂分散体、包含该着色剂分散体的油墨、具有多个该油墨的喷墨印刷用油墨组和具备由该油墨形成的印刷层的印刷物,上述着色剂分散体含有分散剂、着色剂和水,上述分散剂含有包含马来酸结构单元以及选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N‑取代马来酰亚胺结构单元组成的组的至少1种第一结构单元的聚合物,上述分散剂的酸值为50~300mg KOH/g。

Description

着色剂分散体、油墨、油墨组和印刷物
技术领域
本发明的实施方式涉及适合用于水性喷墨油墨等的着色剂分散体、含有其的油墨、油墨组和印刷物。
背景技术
喷墨印刷中,经常选择纸作为记录对象(以下称为记录介质)。纸大体分为艺术纸和铜版纸等涂层纸、以及泡沫纸、高品质纸等无涂层纸。涂层纸的记录面是平滑的,而无涂层纸的表面粗糙,两者的油墨吸收性有很大不同。因此,在低粘度时更容易影响纸的吸收性的水性喷墨油墨中,难以在涂层纸、无涂层纸两者中表现高的印刷浓度。因此,有必要在表面形成油墨接收层、或者设定适合各记录介质的油墨。但从减少那些成本和工夫的观点出发,需要无需油墨接收层、在涂层纸、无涂层纸两者上表现高的印刷浓度的水性喷墨油墨。
喷墨印刷所用水性喷墨油墨中,在着色剂中使用颜料的油墨中,颜料是以微细分散的状态存在的。通常为了提高印刷浓度,只要使用使着色剂微细分散的油墨即可,但在对容易吸收油墨的无涂层纸的印刷中,存在微细分散的油墨进一步向纸内部的浸透、印刷浓度下降的倾向。与此相对,虽然增加着色剂的分散粒径能够使着色剂留在无涂层纸表面而提高印刷浓度,但另一方面,会发生涂层纸中印刷浓度的下降、油墨的保存稳定性的下降或喷墨的排出不良。
作为提高印刷浓度的油墨,专利文献1中公开了一种分散剂使用苯乙烯大分子单体/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯/含亚烷基氧链的甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸的无规共聚物的油墨。此外,专利文献2中公开了一种分散剂使用A嵌段由甲基丙烯酸苄酯构成、B嵌段由甲基丙烯酸/甲基丙烯酸丁酯构成的嵌段聚合物的油墨。
此外,专利文献3~5中公开了一种分散剂包含马来酸酐结构单元的聚合物,但在印刷浓度这一点上,都需要进一步改良。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-108115号公报
专利文献2:日本特开2020-125452号公报
专利文献3:日本特开平5-230388号公报
专利文献4:国际公开第2009/132738号
专利文献5:日本特开2020-203965号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但以往的油墨无法兼顾在涂层纸和无涂层纸两者上的高印刷浓度。
本发明一个实施方式的目的在于,提供一种具有良好的保存稳定性的着色剂分散体,通过使用该着色剂分散体,能够制作可在涂层纸和无涂层纸两者上进行高浓度印刷的油墨。
用于解决课题的方法
本发明一个实施方式为一种着色剂分散体,含有分散剂、着色剂和水,
所述分散剂含有包含马来酸结构单元以及选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元组成的组的至少1种第一结构单元的聚合物,所述分散剂的酸值为50~300mgKOH/g。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述第一结构单元包含马来酸酰胺结构单元。
本发明另一实施方式为前述着色剂组合物,所述马来酸酰胺结构单元具有选自由含环基、碳原子数1~22的直链烷基和碳原子数1~22的支链烷基组成的组的1种以上的部分结构。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述第一结构单元包含马来酰亚胺结构单元和/或N-取代马来酰亚胺结构单元。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述第一结构单元包含N-取代马来酰亚胺结构单元,
所述N-取代马来酰亚胺结构单元的取代部位具有环结构。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述聚合物进一步包含选自由α-烯烃结构单元、含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元和(甲基)烯丙基单体结构单元组成的组的至少1种第二结构单元。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述第二结构单元包含α-烯烃结构单元和/或(甲基)烯丙基单体结构单元。
本发明另一实施方式为前述着色剂分散体,所述第二结构单元包含(甲基)烯丙基单体结构单元,
所述(甲基)烯丙基单体结构单元具有亚烷基氧基。
本发明另一实施方式为一种油墨,其含有前述着色剂分散体。
本发明另一实施方式为前述油墨,其用于喷墨印刷。
本发明另一实施方式为前述油墨,进一步含有水和水溶性溶剂,
所述水溶性溶剂中,含有所述油墨所含水溶性溶剂的总量的5~60质量%的溶解度参数值为10.0~12.0(cal/cm3)1/2的水溶性溶剂。
本发明另一实施方式为一种喷墨印刷用油墨组,其具有多个前述油墨。
本发明另一实施方式为一种印刷物,具备基材和由前述油墨形成的印刷层。
具体实施方式
首先,对本说明书中的术语进行定义。“C.I.”的意思是颜色索引(Color Index,C.I.)。单体(以下也称为单体)是含有烯属不饱和基的单体。(聚)亚烷基氧基包括聚亚烷基氧基和亚烷基氧基两者。亚烷基氧基例如为乙烯氧基、丙烯氧基、丁烯氧基等。将单体聚合而构成聚合物的部分结构称为单体结构单元。分散剂是为了使预先微细化的着色剂分散而使用的化合物。
[着色剂分散体]
本发明一个实施方式的着色剂分散体含有分散剂、着色剂和水,所述分散剂含有包含马来酸结构单元以及选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元组成的组的至少1种第一结构单元的聚合物。进一步优选所述聚合物包含选自由α-烯烃结构单元、含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元和(甲基)烯丙基单体结构单元组成的组的至少1种第二结构单元。本发明一个实施方式的着色剂分散体例如优选用于喷墨油墨、柔版印刷油墨、文具、印染剂、涂料等用途。着色剂分散体进一步优选从粘合剂树脂、交联剂、碱性化合物等中适当选择含有。
通过分散剂包含马来酸结构单元和选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元中的至少1种结构单元,从而着色剂分散体的保存稳定性提高,进一步能够在维持可喷墨排出的微细分散性的同时,使得在无涂层纸上和涂层纸上的印刷浓度飞跃性提高。推测这些效果是,来自马来酸结构单元的两个羧基的排斥效应以及纸中所含Ca离子等微量金属离子的螯合现象由于包含马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元而显著提高。此外还认为,由于马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元为高极性且为疏水性,能够使得对各种颜料的吸附性大幅提高。由此推测,分散剂对各种颜料具有优异的分散性,同时,由于与纸中微量金属离子的螯合而表现出不溶化现象,印刷时,着色剂分散体留在纸面表面,从而能够实现高的印刷浓度。此外,可以通过改变马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元的取代基来调整相容性和向着色剂的吸附率。
<着色剂>
着色剂是粒子形态的化合物,可以是凝集体。此外,着色剂可以从有机颜料、无机颜料中适当选择使用。着色剂也可并用染料。
有机颜料可列举例如偶氮颜料、重氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、二
Figure BDA0003904787420000041
嗪颜料、苝颜料、芘酮颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、喹酞酮颜料等。
将有机颜料用颜色索引表示,可列举例如:C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、32、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、147、148、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、266、269、270、272、279,
C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214,
C.I.颜料橙2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73,
C.I.颜料绿7、10、36、37、58、59、62、63,
C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、80,
C.I.颜料紫1、19、23、27、32、37、42,
C.I.颜料棕25、28,
C.I.颜料黑1、7,
C.I.颜料白1、2、4、5、6、7、11、12、18、19、21、22、23、26、27、28等。
其中,优选为:C.I.颜料红31、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、122、146、147、148、150、170、176、177、184、185、202、242、254、255、264、266、269,
C.I.颜料黄12、13、14、17、74、83、108、109、120、150、151、154、155、180、185、213,
C.I.颜料橙34、36、38、43、64、73,
C.I.颜料绿7、36、37、58、62、63,
C.I.颜料蓝15:1、15:3、15:6、16、22、60、66,
C.I.颜料紫19、23、32,
C.I.颜料棕25,
C.I.颜料黑1、7,
C.I.颜料白6。
无机颜料可列举例如炭黑、金属氧化物、金属络盐、其他无机颜料等。炭黑可列举例如炉法炭黑、热裂解炭黑、乙炔黑、槽法炭黑等。金属氧化物可列举例如氧化钛、氧化铁、氢氧化铁、氧化锆、氧化铝等。金属络盐可列举例如普鲁士蓝等。其他无机颜料可列举例如群青、铬黄、硫化锌、钴蓝等。
炭黑优选具有平均一次粒径为11~50nm、BET法得到的比表面积为50~400m2/g、pH为2~10等特性。炭黑的市售品可列举例如:No.25、30、33、40、44、45、52、850、900、950、960、970、980、1000、2200B、2300、2350、2600,MA7、MA8、MA77、MA100、MA230(三菱化学株式会社制),RAVEN760UP、780UP、860UP、900P、1000P、1060UP、1080UP、1255(哥伦比亚碳公司制),REGAL330R、400R、660R、MOGULL(卡博特公司制),Nipex160IQ、170IQ、35、75,PrinteX30、35、40、45、55、75、80、85、90、95、300,SpecialBlack350、550,Nerox305、500、505、600、605(猎户座工程碳公司制)等。
氧化钛可列举锐钛型、金红石型。其中,在提高印刷物的隐藏性方面,优选为金红石型。此外,氧化钛可通过氯法、硫酸法等合成;在提高白色度方面,优选为氯法。
氧化钛优选通过用无机化合物对表面进行处理来抑制活性。优选在无机化合物处理后,进一步用有机化合物进行表面处理。由此,氧化钛的分散稳定性提高。无机化合物可列举例如硅、铝、锆、锡、锑和钛的化合物、以及它们的水合氧化物。有机化合物可列举例如:多元醇,烷醇胺及其衍生物、高级脂肪酸及其金属盐,有机金属化合物等。
染料优选为分散染料。分散染料是具有加热升华性质的染料。分散染料可列举例如:C.I.分散黄3、7、8、23、39、51、54、60、71、86,C.I.分散橙1、1:1、5、20、25、25:1、33、56、76,C.I.分散棕2,C.I.分散红11、50、53、55、55:1、59、60、65、70、75、93、146、158、190、190:1、207、239、240、343,C.I.还原红41,C.I.分散紫8、17、23、27、28、29、36、57,C.I.分散蓝19、26、26:1、35、55、56、58、60、64、64:1、72、72:1、81、81:1、91、95、108、131、141、145、165、359、360等。
着色剂可以单独使用或并用两种以上。
着色剂的平均一次粒径通常优选为5~1,000nm。需说明的是,平均一次粒径例如是,来自从使用透射型电子显微镜得到的2,000~10万倍范围选择的放大图像中任意约20个粒子的平均值。粒子为椭圆形时,使用长轴长度。
<分散剂>
分散剂含有包含马来酸结构单元以及选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元组成的组的至少1种第一结构单元(以下也记为结构单元(S1))的聚合物。前述聚合物中,作为包含吸附于着色剂的结构的含着色剂吸附基单体,也可以包含选自由α-烯烃结构单元、含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元和(甲基)烯丙基单体结构单元组成的组的至少1种第二结构单元(以下也记为结构单元(S2))。分散剂的合成可列举例如乳液聚合、溶液聚合、本体聚合、悬浮聚合等。聚合方法可列举例如无规聚合、交替共聚、嵌段聚合。聚合反应可列举例如自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。本说明书中,分散剂可适当组合这些方法来合成。
本实施方式中,以下以使用自由基聚合引发剂在溶液中进行无规聚合或交替共聚的分散剂为例进行说明。
分散剂优选使含有马来酸、马来酸酰胺或其前体(也存在是马来酸的情况)、以及根据需要的其他含烯属不饱和基的单体的单体混合物共聚而合成。
(马来酸结构单元)
马来酸结构单元是使马来酸或马来酸酐中的至少一方(以下也称为马来酸结构单元前体)共聚而形成的。其中,在共聚性优异方面,优选为马来酸酐。共聚物中马来酸结构单元可以是二羧酸形态,可以是酸酐形态,也可以是二羧酸形态与酸酐形态混合存在的形态。
(结构单元(S1))
((马来酸酰胺结构单元))
如上所述,马来酸酰胺结构单元能够在维持着色剂分散体的保存稳定性、可喷墨排出的微细分散性的同时,使得在无涂层纸上和涂层纸上的印刷浓度飞跃性提高。
马来酸酰胺结构单元可以通过马来酸结构单元前体与马来酸酰胺的共聚而形成。
作为该马来酸酰胺,可以使用市售的马来酸酰胺,也可以将马来酸酐用氨或胺化合物改性而得。
关于马来酸结构单元与马来酸酰胺结构单元的mol%比率,在将马来酸结构单元与马来酸酰胺结构单元的合计设为100%时,马来酸酰胺结构单元优选为25~90%,更优选为50~90%,特别更优选为75~90%。
在将马来酸酐用伯胺化合物改性的情况下,形成应当被称为N取代马来酸单酰胺的结构。具体地,形成在酰胺的氮原子上具有来自伯胺化合物的取代基的结构。
作为该取代基,可列举烃基、环状烃基、芳香族基等。
可列举但不特别限定于:作为前述烃基,例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、月桂基、肉豆蔻基、十六烷基、硬脂基、山嵛基、油基等、以及这些结构的异构体;
作为环状烃基,例如环己基等;
作为芳香族基,例如苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、2-乙基苯基、2-氟苯基、邻甲氧基苯基、间羟基苯基、对羟基苯基、对羧基苯基、苄基等。
从保存稳定性、与粘合剂的相容性、在无涂层纸上的印刷浓度的观点出发,取代基为含环基或烃基为好。优选烃基碳原子数为1~22,更优选为4~22,特别更优选为12~22。烃基可以为直链状或支链状。含环基优选为芳香族基,进一步优选并用烃基和芳香族基作为取代基,特别优选并用苄基。
具体地,作为该伯胺化合物,例如可列举但不特别限定于:苄胺、甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、月桂胺、肉豆蔻胺、十六胺、硬脂胺、山嵛胺、油胺、苯胺、邻甲苯胺、2-乙基苯胺、2-氟苯胺、邻茴香胺、间甲苯胺、间茴香胺、间氨基苯乙醚、对甲苯胺、2,3-二甲基苯胺、5-氨基茚满、天冬氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸等。
胺可以单独使用或并用两种以上。此外,也可并用伯胺化合物以外的胺化合物。
此外,为了形成马来酸酰胺结构单元,除了使马来酸结构单元前体与马来酸酰胺共聚以外,还可以将马来酸结构单元前体的聚合物中的一部分马来酸结构单元用氨或胺化合物改性而形成马来酸酰胺结构单元。这里可使用的胺化合物与前述胺化合物是同样的。
马来酸酰胺结构单元可存在两种以上。此外,马来酸酰胺结构单元在聚合物合成时或在着色剂分散体的状态下有时会成为酰亚胺键状态、酰胺键状态中的任一形态。这些形态也是包括在马来酸酰胺结构单元中的。
((马来酰亚胺结构单元、N-取代马来酰亚胺结构单元))
马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元能够在维持着色剂分散体的保存稳定性和可喷墨排出的微细分散性的同时,使得在无涂层纸上和涂层纸上的印刷浓度飞跃性提高。推测该效果是,来自马来酸结构单元的两个羧基的排斥效应和螯合纸中所含的Ca离子等微量金属离子的现象由于包含马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元而显著提高。此外,推测分散剂具有高极性的酰亚胺键、且包含疏水性的马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元,因此能够使得对各种颜料的吸附率大幅提高。由此,分散剂对各种颜料具有优异的分散性,同时由于与纸中微量金属离子的螯合而表现出不溶化现象,印刷时,着色剂分散体留在纸面表面,从而能够实现高的印刷浓度。此外,可以通过改变N-取代马来酰亚胺结构单元的取代部位的取代基来调整相容性和向着色剂的吸附率。
关于马来酸结构单元与马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元的mol%比率,在将马来酸结构单元与马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元的合计设为100%时,马来酸酰胺结构单元优选为20~90%,更优选为40~85%,特别更优选为60~80%。
取代基中,可列举但不特别限定于:烃基例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、月桂基、肉豆蔻基、十六烷基、硬脂基、油基等,
环状烃基例如环己基等,
芳香族基例如苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、2-乙基苯基、2-氟苯基、邻甲氧基苯基、间羟基苯基、对羟基苯基、对羧基苯基、苄基等。从保存稳定性、与粘合剂的相容性的观点出发,优选为取代部位具有环结构的环状烃基、芳香族基,更优选为环己基或苯基,特别更优选为苯基。
马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元的形成中可以使用市售的单体,也可以由马来酸酐改性而得。
马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元分别可以单独使用或并用两种以上。
在N-取代马来酰亚胺结构单元的形成中也可以使用胺,由马来酸酐改性而得。胺例如可列举但不特别限定于:甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、月桂胺、肉豆蔻胺、十六胺、硬脂胺、油胺、苯胺、邻甲苯胺、2-乙基苯胺、2-氟苯胺、邻茴香胺、间甲苯胺、间茴香胺、间氨基苯乙醚、对甲苯胺、2,3-二甲基苯胺、5-氨基茚满、天冬氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸等。
胺可以单独使用或并用两种以上。
本说明书中,马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元有时会以水性颜料分散体的方式水解,成为酰亚胺键状态、酰胺键状态中的任一形态。这些形态也是包括在马来酰亚胺结构单元或N-取代马来酰亚胺结构单元中的。
(结构单元(S2))
((α-烯烃结构单元))
分散剂优选除了马来酸结构单元、结构单元(S1)以外还包含α-烯烃结构单元、(甲基)烯丙基单体结构单元、具有烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元和含环单体结构单元中的1种以上。其中,α-烯烃结构单元和/或(甲基)烯丙基单体结构单元是优选的。α-烯烃结构单元是通过使α-烯烃与马来酸结构单元前体等共聚而形成的。从与马来酸(酐)等的共聚性和分散剂向着色剂表面的吸附率的观点出发,α-烯烃是优选的。
α-烯烃优选为碳原子数6~50的α-烯烃,更优选为碳原子数8~30,进一步优选为碳原子数12~28。
α-烯烃可列举例如1-己烯(碳原子数6)、1-庚烯(碳原子数7)、1-辛烯(碳原子数8)、1-壬烯(碳原子数9)、1-癸烯(碳原子数10)、1-十二碳烯(碳原子数12)、1-十四碳烯(碳原子数14)、1-十六碳烯(碳原子数16)、1-十八碳烯(碳原子数18)、1-二十碳烯(碳原子数20)、1-二十二碳烯(碳原子数22)、1-二十四碳烯(碳原子数24)、1-二十八碳烯(碳原子数28)、1-三十碳烯(碳原子数30)、1-三十二碳烯(碳原子数32)、1-三十四碳烯(碳原子数34)、1-三十六碳烯(碳原子数36)、1-三十八碳烯(碳原子数38)等。
α-烯烃可以单独使用或并用两种以上。
(((甲基)烯丙基单体结构单元))
(甲基)烯丙基单体结构单元是通过使(甲基)烯丙基单体和马来酸结构单元前体等共聚而形成的。
(甲基)烯丙基单体是包含(甲基)烯丙基的单体。(甲基)烯丙基单体没有特别限定,优选为下述通式(1)所示(甲基)烯丙基醚单体。
[化1]
通式(1)
Figure BDA0003904787420000111
通式(1)中,R1表示氢原子或甲基。R2O表示亚烷基氧基,2种以上的亚烷基氧基可呈无规状或嵌段状加成。从分散稳定性的观点出发,R2O所示亚烷基氧基例如优选为碳原子数2~5的亚烷基氧基。
碳原子数2~5的亚烷基氧基可列举例如亚乙基氧基、亚丙基氧基、亚丁基氧基、四亚甲基氧基。其中,从分散性的观点出发,优选为亚乙基氧基或亚丙基氧基的单独加成、或亚乙基氧基与亚丙基氧基的嵌段或无规加成,更优选为亚丙基氧基的单独加成、或亚乙基氧基与亚丙基氧基的嵌段或无规加成。
通式(1)中,m为亚烷基氧基的平均摩尔数,是0或1~100的整数。从单体的共聚性和分散剂向着色剂的吸附率的观点出发,优选为1~60,更优选为3~50,进一步优选为5~40。
通式(1)中,R3表示氢原子、或直链状或支链状烷基、饱和酰基、可被烷基取代的苯基。直链状或支链状烷基例如有碳原子数1~20的直链状或支链状烷基,优选为甲基、乙基、异丙基等。饱和酰基有碳原子数1~10的饱和酰基,优选为由乙酸、丁酸、丙酸、丁酸衍生的取代基。可被烷基取代的苯基可列举例如苯基、萘基、对甲基苯基等。
其中,R3优选为直链状或支链状烷基,从分散稳定性的观点出发,最优选为甲基。
通式(1)所示(甲基)烯丙基醚单体可列举例如:甲基(甲基)烯丙基醚、乙基(甲基)烯丙基醚等烷基(甲基)烯丙基醚,苯基(甲基)烯丙基醚、环己基(甲基)烯丙基醚等含环(甲基)烯丙基醚,2-羟乙基(甲基)烯丙基醚、4-羟基丁基(甲基)烯丙基醚等羟烷基(甲基)烯丙基醚、丙酸(甲基)烯丙酯、己酸(甲基)烯丙酯、环己烷丙酸(甲基)烯丙酯等(甲基)烯丙基酯等。
此外,通式(1)所示(甲基)烯丙基醚单体优选具有(聚)亚烷基氧基。可列举例如聚亚烷基二醇(甲基)烯丙基醚、亚烷基氧基二醇(甲基)烯丙基醚、烷氧基聚亚烷基二醇(甲基)烯丙基醚等含有(聚)亚烷基氧基的(甲基)烯丙基醚。其中,从与粘合剂树脂的相容性的观点出发,优选含有(聚)亚烷基氧基,更优选为烷氧基聚亚烷基二醇(甲基)烯丙基醚。
烷氧基聚亚烷基二醇(甲基)烯丙基醚可列举例如甲氧基乙二醇(甲基)烯丙基醚、甲氧基聚乙二醇(甲基)烯丙基醚、甲氧基丙二醇(甲基)烯丙基醚、甲氧基聚丙二醇(甲基)烯丙基醚、乙氧基乙二醇(甲基)烯丙基醚、乙氧基聚乙二醇(甲基)烯丙基醚、乙氧基丙二醇(甲基)烯丙基醚、乙氧基聚丙二醇(甲基)烯丙基醚、丙氧基乙二醇(甲基)烯丙基醚、丙氧基聚乙二醇(甲基)烯丙基醚、丙氧基丙二醇(甲基)烯丙基醚、丙氧基聚丙二醇(甲基)烯丙基醚等。从与粘合剂树脂的相容性的观点出发,更优选为甲氧基聚乙二醇(甲基)烯丙基醚、甲氧基聚丙二醇(甲基)烯丙基醚,进一步优选为甲氧基聚丙二醇(甲基)烯丙基醚。
(甲基)烯丙基醚可以单独使用或并用两种以上。
((含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元))
优选分散剂除了包含马来酸结构单元、结构单元(S1)以外还包含含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元。
含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元是通过使具有烷基的(甲基)丙烯酸酯单体与马来酸结构单元前体等共聚而形成的。
含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体的烷基链优选为碳原子数6~50,更优选为碳原子数8~30,进一步优选为碳原子数10~24。
含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体可列举例如(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸十四烷酯、(甲基)丙烯酸十五烷酯、(甲基)丙烯酸十六烷酯、(甲基)丙烯酸十七烷酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、(甲基)丙烯酸山嵛酯等。
在分散剂的全部单体结构单元中,结构单元(S2)的含量优选为10~60摩尔%,更优选为15~50摩尔%,进一步优选为20~40摩尔%。
(含环单体结构单元)
优选分散剂除了包含马来酸结构单元、结构单元(S1)以外还包含含环单体结构单元。
含环单体结构单元是通过使含环单体与马来酸结构单元前体等共聚而形成的。
含环单体可列举含芳香环单体和含脂环单体,不包括含杂环单体。作为含环单体,特别优选为含芳香环单体,特别优选为苯乙烯。
含芳香环单体可列举例如苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯乙烯大分子单体等。
含脂环单体可列举例如(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸4-叔丁基环己酯等。
含环单体可以单独使用或并用两种以上。
在分散剂的全部单体结构单元中,含环单体的含量优选为1~30摩尔%,更优选为1~20摩尔%,进一步优选为2~15摩尔%。
(其他单体结构单元)
分散剂可以含有马来酸结构单元、结构单元(S1)(马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元)、结构单元(S2)(α-烯烃结构单元、(甲基)烯丙基单体结构单元、含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元)和含环单体结构单元以外的其他单体结构单元。其他单体结构单元可列举但不特别限定于:含杂环单体(其中,含芳香环单体除外)和其他乙烯基单体等。
含杂环单体可列举例如N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡啶、N-乙烯基嘧啶、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基
Figure BDA0003904787420000131
唑、N-乙烯基哌嗪、(甲基)丙烯酰吗啉等。
在分散剂的全部单体结构单元中,其他单体结构单元的含量优选为1~30摩尔%,更优选为1~20摩尔%,进一步优选为2~15摩尔%。
<分散剂的合成>
分散剂可以通过在含有马来酸结构单元前体的单体混合物中添加自由基聚合引发剂和根据需要的链转移剂使其聚合而合成。或者可以通过下述方法合成:在含有马来酸结构单元前体的单体混合物中添加自由基聚合引发剂和根据需要的链转移剂,聚合后,与氨或胺化合物反应。得到的分散剂是本质上无规排列的马来酸结构单元与马来酸结构单元以外的结构单元交替排列的交替聚合物。
在分散剂的全部单体结构单元中,马来酸结构单元以外的结构单元的含量优选为20~60摩尔%,更优选为25~55摩尔%,进一步优选为30~50摩尔%。适量含有时分散剂容易吸附在着色剂表面,保存稳定性进一步提高。
在分散剂的全部单体结构单元中,马来酸结构单元的含量优选为5~60摩尔%,更优选为5~40摩尔%,进一步优选为5~20摩尔%。适量含有时能够在维持着色剂分散体的保存稳定性的同时提高在无涂层纸上的印刷浓度。
在分散剂的全部单体结构单元中,马来酸酰胺结构单元的含量优选为5~70摩尔%,更优选为15~70摩尔%,进一步优选为30~70摩尔%。适量含有时能够在维持着色剂分散体的保存稳定性的同时提高在无涂层纸上的印刷浓度。
在分散剂的全部单体结构单元中,(甲基)烯丙基单体结构单元的含量优选为1~30摩尔%,更优选为1~20摩尔%,进一步优选为2~15摩尔%。适量含有时分散剂与粘合剂树脂等的相容性提高、印刷浓度进一步提高。
自由基聚合引发剂可列举偶氮化合物、过氧化物。偶氮化合物可列举例如偶氮二异丁腈、偶氮二2,4-二甲基戊腈等。过氧化物可列举例如异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化碳酸二异丙酯、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯等。
自由基聚合引发剂可以单独使用或并用两种以上。
溶液聚合中使用的有机溶剂可列举使用但不特别限定于例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲苯、二甲苯、丙酮、己烷、甲基乙基酮、环己酮等。这些聚合溶剂可以混合使用两种以上。
有机溶剂可以单独使用或并用两种以上。
分散剂的酸值更优选为50~300mgKOH/g,更优选为65~200mgKOH/g,进一步优选为80~150mgKOH/g。具有适当的酸值时可获得优异的静电排斥效应,保存稳定性、微细分散性变好,另外,与纸中微量金属离子的反应性提高,印刷浓度提高。所谓“酸值”是中和1g分散剂固体成分所需氢氧化钾的mg数,例如可以基于JIS K 0070通过电位差滴定法求出。
分散剂的数均分子量(Mn)优选为2,000~35,000,更优选为3,000~15000,多分散度(Mw/Mn)优选为1.2~4.0。具有适当的数均分子量、多分散度时向着色剂的吸附率提高,保存稳定性、微细分散性变好。
<碱性化合物>
碱性化合物能够中和来自分散剂的羧基,使着色剂粒子稳定分散。进一步,为了调整着色剂分散体的酸值和将pH调节至7~10左右而使用。碱性化合物可列举例如:氨、二甲基氨基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺等有机胺,氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾等碱金属氢氧化物等无机碱,有机酸和矿物质酸等。
从着色剂分散体的分散稳定性的观点出发,分散剂的中和度优选为分散剂的羧基中的10~200摩尔%,更优选为40~160摩尔%。这里,中和度是用碱性化合物的摩尔当量除以分散剂的羧基的摩尔量而得的值。可通过下述算式求出。
{(碱性化合物的重量(g)/碱性化合物的当量)/[分散剂的酸值(KOHmg/g)×分散剂的重量(g)/(56.1×1,000)]}×100
碱性化合物可以单独使用或并用两种以上。
<交联剂>
着色剂分散体优选将分散剂用交联剂交联。交联剂是为了使来自着色剂分散体的分散剂的羧基交联而使用的。交联剂是具有两个以上可与羧基反应的官能团(以下称为反应性官能团)的化合物。通过交联,分散剂牢固地被覆于着色剂,着色剂分散体的分散稳定性进一步提高。反应性官能团例如优选为异氰酸酯基、氮丙啶基、碳二亚胺基、氧杂环丁烷基、
Figure BDA0003904787420000151
唑啉基、环氧基,更优选为氮丙啶基、碳二亚胺基、环氧基,进一步优选为环氧基。从提高作为喷墨油墨的分散稳定性的观点出发也优选添加交联剂。交联剂可列举例如异氰酸酯化合物、氮丙啶化合物、碳二亚胺化合物、氧杂环丁烷化合物、/>
Figure BDA0003904787420000152
唑啉化合物、环氧化合物。
异氰酸酯化合物可列举例如有机聚异氰酸酯或异氰酸酯基末端预聚物。作为有机聚异氰酸酯,可列举例如:六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯,甲苯-2,4-二异氰酸酯、苯撑二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯,脂环式二异氰酸酯,芳香族三异氰酸酯,它们的氨基甲酸酯改性物等改性物。异氰酸酯基末端预聚物可以通过使有机聚异氰酸酯或其改性物与低分子量多元醇等反应而获得。
氮丙啶化合物可列举例如N,N’-二苯基甲烷-4,4’-二(1-氮丙啶羰基化物)、N,N’-甲苯-2,4-二(1-氮丙啶羰基化物)、二间苯二甲酰-1-(2-甲基氮丙啶)、三-1-氮丙啶基氧化膦、N,N’-六亚甲基-1,6-二(1-氮丙啶羰基化物)、2,2’-二羟基甲基丁醇-三[3-(1-氮丙啶基)丙酸酯]、三羟甲基丙烷三-β-氮丙啶基丙酸酯、四羟甲基甲烷三-β-氮丙啶基丙酸酯、三-2,4,6-(1-氮丙啶基)-1,3,5-三嗪、4,4’-二(亚乙基亚氨基羰基氨基)二苯基甲烷等。
碳二亚胺化合物可列举例如通过在碳二亚胺化催化剂的存在下使二异氰酸酯化合物进行脱羧缩合反应而生成的高分子量聚碳二亚胺。这样的高分子量聚碳二亚胺可列举例如日清纺织化学株式会社制的Carbodilite系列。
氧杂环丁烷化合物可列举例如4,4’-(3-乙基氧杂环丁烷-3-基甲基氧基甲基)联苯(OXBP)、3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷(EHO)、1,4-二[{(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基}甲基]苯(XDO)、二[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基醚(DOX)、二[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基醚(DOE)、1,6-二[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]己烷(HDB)、9,9-二[2-甲基-4-{2-(3-氧杂环丁烷基)}丁氧基苯基]芴、9,9-二[4-[2-{2-(3-氧杂环丁烷基)}丁氧基]乙氧基苯基]芴等。
Figure BDA0003904787420000161
唑啉化合物可列举例如在脂肪族基或芳香族基上结合有两个以上、优选为2~3个/>
Figure BDA0003904787420000162
唑啉基的化合物,更具体地,可列举2,2’-二(2-/>
Figure BDA0003904787420000163
唑啉)、1,3-苯撑二/>
Figure BDA0003904787420000164
唑啉、1,3-苯并二/>
Figure BDA0003904787420000165
唑啉等二/>
Figure BDA0003904787420000166
唑啉化合物、使该化合物与多碱性羧酸反应而得到的具有末端/>
Figure BDA0003904787420000167
唑啉基的化合物。
环氧化合物可列举例如乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、氢化双酚A型二缩水甘油醚等聚缩水甘油醚。
其中,优选为乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚。作为市售品,可列举长濑CHEMTEX株式会社制Denacol EX-810、EX-321、EX-321L、株式会社ADEKA制ADEKAGLYCIROL ED-505等。
交联剂可以单独使用或并用两种以上。
从反应的容易度、着色剂分散体的保存稳定性的观点出发,交联剂的分子量(式量或数均分子量Mn)优选为100~2,000,进一步优选为120~1,500,特别优选为150~1,000。从控制交联后分散剂的分子量而提高保存稳定性的观点出发,交联剂所含的反应性官能团的数量优选为2~6。
在水中高效与分散剂的羧基反应方面,优选交联剂具有适当的水溶性。关于水溶性,交联剂在100g 25℃的水中的溶解量优选为0.1~50g,更优选为0.2~40g,进一步优选为0.5~30g。
关于交联剂的使用量,相对于100摩尔%前述分散剂的羧基,反应性官能团优选为10~200摩尔%左右,更优选为20~150摩尔%,进一步优选为30~120摩尔%。
优选用水调整至着色剂分散体的非挥发成分为5~80质量%左右。
在100质量%着色剂分散体中,着色剂与分散剂的合计含量优选为5~40质量%,更优选为10~30质量%。适量含有时保存稳定性进一步提高。
着色剂分散体中着色剂的D50平均粒径(中值粒径)优选为20~200nm,更优选为25~150nm,进一步优选为30~130nm,特别优选为35~90nm。具有适当的粒径时从喷嘴排出的稳定性提高,着色剂分散体的保存稳定性进一步提高。需说明的是,D50平均粒径的测定使用的是激光衍射/散射法。
<着色剂分散体的制造>
着色剂分散体的制造方法例如可列举下述那样的方法,但本发明的实施方式不受此限定。首先,在至少混合了分散剂和水的水性介质中添加着色剂,混合搅拌后,使用后述分散方法进行分散处理,根据需要进行离心分离处理,得到希望的着色剂分散体。
上述着色剂的分散方法利用通常使用的分散机来进行。分散方法可列举例如球磨机、轧辊机、砂磨机、珠磨机和纳米破碎仪(NanoMizer)等。其中,优选使用珠磨机。作为这样的设备,可列举例如SUPER MILL、Sand Grinder、AGITATOR MILL、GRAIN Mill、DynoMill、PEARL MILL和CoBall Mill(均为商品名)等。
此外,如果在进行上述分散处理前进行着色剂的微细化处理,则能够使着色剂的一次粒径更微细,由此可获得着色剂分散体的体积平均粒径D50(中值粒径)更微细的着色剂分散体,因此是优选的。特别优选利用盐磨(salt milling)法将着色剂用分散剂被覆而进行微细化的方法。盐磨法例如包括对水溶性溶剂、水溶性无机盐、着色剂以及分散剂进行混炼而将着色剂表面用分散剂被覆、然后将水溶性无机盐和水溶性溶剂除去的工序。首先,对水溶性溶剂、水溶性无机盐、着色剂以及分散剂进行混炼,将着色剂表面用分散剂被覆。通过前述混炼使着色剂微细化,同时将其表面用分散剂被覆。如果通过盐磨法进行混炼,则能够高效地使着色剂微细化。盐磨法中使用的混炼装置可列举例如捏合机、双辊磨、三辊磨、球磨机、磨碎机、卧式砂磨机、立式砂磨机和/或环形珠磨机等。其中,在可高效被覆着色剂表面方面,优选为捏合机。混炼条件可根据着色剂种类、微细化程度等适当调整。此外,还可以根据需要进行加热或冷却。
水溶性无机盐作为破碎助剂发挥作用,利用水溶性无机盐的高硬度使着色剂破碎。水溶性无机盐可列举例如氯化钠、氯化钾、硫酸钠等。从价格的观点出发,优选使用氯化钠(食盐)。需说明的是,工业上使用的氯化钠有的是由海水等天然物质制造的,可以含有0.01~30质量%左右氯化钾、氯化钙、氯化镁、硫酸钙、硫酸镁等杂质。
水溶性溶剂使着色剂和水溶性无机盐润湿。水溶性溶剂是溶解(混和)在水中而不会使水溶性无机盐溶解的化合物。水溶性溶剂可列举例如:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等二醇(glycol)类,丁二醇、戊二醇、己二醇等二醇(diol)类,月桂酸丙二醇等二醇酯类,二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇单己基醚等醚类,含有丙二醇醚、二丙二醇醚和三乙二醇醚的溶纤剂等二醇醚类,甲醇、乙醇、异丙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、丁醇、戊醇等醇类,环丁砜,γ-丁内酯等内酯类,N-(2-羟乙基)吡咯烷酮等内酰胺类,甘油等。其中,优选为二乙二醇、三乙二醇等二醇类。
水溶性溶剂可以单独使用或并用两种以上。
相对于100质量份着色剂,水溶性溶剂的使用量优选为5~1,000质量份,更优选为50~500质量份。相对于100质量份着色剂,水溶性无机盐的使用量优选为50~2,000质量份,更优选为300~1,000质量份。相对于100质量份着色剂,分散剂的使用量优选为5~100质量份,优选为10~80质量份。适量使用时保存稳定性、微细分散性进一步提高。
然后从得到的含有着色剂的混合物将水溶性无机盐和水溶性溶剂除去。首先,从混炼装置将前述混合物取出,投入离子交换水进行搅拌,得到悬浊液。离子交换水的使用量优选为投入到混炼装置中的质量的10~10,000倍的质量。搅拌温度优选为25~90℃。然后进行过滤,得到着色剂。通过这些操作,可以将水溶性溶剂、水溶性无机盐除去。需说明的是,可以进一步进行将离子交换水除去的工序。水的除去优选为干燥处理。干燥条件可列举例如常压下在80~120℃范围内进行12~48小时左右干燥的方法、减压下在25~80℃范围内进行12~60小时左右干燥的方法。干燥处理优选为喷雾干燥装置。此外,还可以与干燥处理同时或在干燥处理后进行粉碎处理。
着色剂分散体可优选用于:活版印刷、柔版印刷等中使用的凸版印刷用油墨,凹版印刷等中使用的凹版印刷用油墨,胶版印刷等中使用的平版印刷用油墨,丝网印刷、印染印刷等中使用的孔版印刷用油墨,喷墨印刷中使用的喷墨油墨,静电荷显影墨粉印刷中使用的粉体墨粉和液体显影剂等。其中,优选应用于在喷墨印刷中使用的喷墨油墨。此外,还优选用于建材用和汽车用涂料、文具用油墨、滤色器、固体摄像元件、LiDAR等传感器等用途。
根据本发明一个实施方式,着色剂分散体保存稳定性优异,因此能够使用该着色剂分散体提供保存稳定性优异的油墨。此外,在本发明一个实施方式的着色剂分散体中,能够抑制着色剂分散体的粗粒量。例如,使用该着色剂分散体,能够提供排出性良好的喷墨油墨。进一步,本发明一个实施方式的着色剂分散体能够提供即使是在涂层纸和无涂层纸表面没有设置油墨接收层的实施方式中也可高浓度印刷的水性油墨。
[喷墨油墨]
本发明一个实施方式的喷墨油墨含有着色剂分散体、水。本发明一个实施方式中,喷墨油墨使用水作为溶剂(介质),为了防止该喷墨油墨的过度干燥,优选并用水溶性溶剂。此外,水溶性溶剂的表面张力比水低,因此,从在改善干燥性的基础上提高印刷后对基材的浸透性和湿铺展性的观点出发也是优选的。
本说明书中,“水溶性溶剂”是指在25℃、1个大气压下为液体、而且在100g的25℃水中的溶解度为1g以上的物质。这样的水溶性溶剂例如可使用多元醇类、多元醇烷基醚类、多元醇芳基醚类、含氮杂环化合物类、酰胺类、胺类、含硫化合物类、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯等。
作为多元醇类,可使用例如甘油、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、1,4-己二醇、1,5-己二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、1,2,6-己烷三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇、3-甲基-1,3,5-戊烷三醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、3,3-二甲基-1,2-丁二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2,4-二甲基-2,4-戊二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、5-己烯-1,2-二醇、2-乙基-1,3-己二醇等。其中,优选为2-乙基-1,3-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、1,2-庚二醇。
作为多元醇烷基醚类,可使用例如乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、四乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙基醚等。
作为多元醇芳基醚类,可使用例如乙二醇单苯基醚、二乙二醇单苯基醚、四乙二醇氯苯基醚、乙二醇单苄基醚、乙二醇单烯丙基醚等。
作为含氮杂环化合物类,可使用例如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑啉酮、ε-己内酰胺、γ-丁内酯等。此外,作为酰胺类,可使用例如甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等。此外,作为胺类,可使用例如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单乙胺、二乙胺、三乙胺等。此外,作为含硫化合物类,可使用例如二甲基亚砜、环丁砜、硫代二乙醇等。
水溶性溶剂可以单独使用或并用两种以上。
在喷墨油墨中,水溶性溶剂的含量优选为3~60质量%,更优选为3~50质量%。此外,在喷墨油墨中,水的含量优选为10~90质量%,更优选为30~80质量%。适当含有水溶性溶剂时油墨从喷墨头的排出稳定性提高。
另一方面,如上所述,分散剂所含的结构单元(S1)全部为高极性且为疏水性,提高了该结构单元(S1)对各种颜料的吸附性。因此,存在通过大量使用疏水性高的水溶性溶剂或者使用疏水性极高的水溶性溶剂而阻碍上述吸附、带来喷墨油墨保存稳定性的恶化的担忧。反之,疏水性高的水溶性溶剂是对喷墨油墨向基材的浸透和湿铺展特别有效的材料,从印刷物的浓度的观点出发,可以认为使用一定的量是合适的。从以上观点出发,本发明的喷墨油墨中,在该喷墨油墨所含水溶性溶剂的总量中,优选使用5~60质量%疏水性适当强的、具体而言溶解度参数(SP)值为10.0~12.0(cal/cm3)1/2的水溶性溶剂,更优选使用10~50质量%,特别优选使用15~40质量%。
已知溶解度参数(SP)值是表示两种材料的亲和性的标准。此外,一般而言,水的SP值极高,而疏水性材料的SP值小,因此上述SP值也可以在材料的亲疏水性推定中使用。需说明的是,SP值存在多种计算方法,本发明一个实施方式中,设为使用通过Fedor法算出的值。
喷墨油墨优选含有粘合剂树脂。由此,印刷的涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐摩擦性、光泽性等提高。粘合剂树脂可列举例如(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯-(甲基)丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、苯乙烯丁二烯树脂、氯乙烯树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氟树脂等。
在喷墨油墨的非挥发成分中,粘合剂树脂的含量优选为1~30质量%,更优选为2~20质量%。
粘合剂树脂可以单独使用或并用两种以上。
本发明一个实施方式的喷墨油墨可以根据需要含有添加剂。添加剂可列举例如表面活性剂、蜡、固体保湿剂、防腐剂等。在喷墨油墨中,添加剂的含量优选为0.05~10质量%,更优选为0.2~5质量%。
作为表面活性剂,优选使用非离子性表面活性剂。此外,作为非离子性表面活性剂,有乙炔二醇系表面活性剂、硅氧烷系表面活性剂、氟系表面活性剂、(聚)氧化烯烷基(苯基)醚系表面活性剂、(聚)氧化烯脂肪酸酯系表面活性剂、(聚)氧化烯烷基胺系表面活性剂、(聚)氧化烯甘油脂肪酸酯系表面活性剂、(聚)氧化烯山梨糖醇酐脂肪酸酯系表面活性剂等,可任意选择和使用其中的1种或2种以上。其中,从与上述分散剂的亲和性高、不会影响喷墨油墨的保存稳定性、可调整喷墨油墨的浸透性和湿铺展性、获得浓度优异的印刷物的观点出发,可优选使用乙炔二醇系表面活性剂、(聚)氧化烯烷基醚系表面活性剂、(聚)氧化烯烷基胺系表面活性剂。
如上所述,含有表面活性剂的喷墨油墨对基材的浸透性和湿铺展性高,可提高印刷物的浓度。含有水作为溶剂的喷墨油墨中,一般而言,使用疏水性越高的表面活性剂,越容易强烈表现这样的效果。另一方面,与上述水溶性溶剂的情况同样,疏水性高的表面活性剂存在由于分散剂所含的结构单元(S1)而降低向颜料的吸附的可能性。因此,本发明的喷墨油墨含有选自由乙炔二醇系表面活性剂、(聚)氧化烯烷基醚系表面活性剂和(聚)氧化烯烷基胺系表面活性剂组成的组的1种以上表面活性剂的情况下,这些表面活性剂的溶解度参数(SP)值优选为9.5~11.5(cal/cm3)1/2,特别优选为9.5~10.5(cal/cm3)1/2。此外,在喷墨油墨总量中,其含量优选为0.02~2质量%,更优选为0.05~1.5质量%,特别优选为0.1~1质量%。
此外,作为固体保湿剂,可优选使用糖类及其衍生物。糖类可列举单糖类、二糖类、低聚糖类(包括三糖类、四糖类)、多糖类等。此外,可具体列举葡萄糖、甘露糖、果糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、麦芽三糖等。这里,多糖类的意思是广义的糖,包括α-环糊精、纤维素等自然界广泛存在的物质。此外,作为糖类的衍生物,可列举例如前述糖类的还原糖(例如糖醇(由通式:HOCH2(CHOH)nCH2OH(其中,n表示2~5的整数。)表示),酸化糖(例如醛糖酸、糖醛酸等)、氨基酸、硫代酸等。其中,优选为糖醇,前述糖醇中,特别优选为麦芽糖醇、山梨糖醇。
本发明一个实施方式的喷墨油墨可用于各种喷墨用打印机。喷墨方式可列举例如电荷控制型、喷雾型等连续喷射型、压电方式、热敏方式、静电吸附方式等按需型等。
[[柔版印刷油墨]]
本发明一个实施方式的柔版印刷油墨更优选含有着色剂分散体和粘合剂树脂。粘合剂树脂可列举例如丙烯酸树脂、氨基甲酸酯树脂。此外,柔版印刷油墨可以含有添加剂、溶剂、交联剂。
(丙烯酸树脂)
丙烯酸树脂可列举丙烯酸共聚物、丙烯酸-苯乙烯共聚树脂、丙烯酸-马来酸树脂、丙烯酸-苯乙烯-马来酸树脂等。需说明的是,丙烯酸共聚物是使用(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的2种以上单体的共聚物。
优选丙烯酸树脂的重均分子量在200,000~800,000范围内的情况。如果重均分子量小于200,000,则存在树脂皮膜的强度下降、层叠体的基材密合性、耐水摩擦性、耐刮擦性、抗粘连性下降的情况。另一方面,如果超过800,000,则存在因为分子链的运动性下降,所以低温干燥条件下油墨皮膜层间的融合不充分、层叠体的基材密合性、耐水摩擦性下降的可能。此外,再溶解性也容易下降。
丙烯酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为-30℃~30℃左右。利用适当的Tg,耐水摩擦性、抗粘连性、与基材的密合性进一步提高。
(氨基甲酸酯树脂)
氨基甲酸酯树脂中,除了聚氨酯树脂以外,还可列举聚氨酯-脲醛树脂。从成膜性的观点出发,氨基甲酸酯树脂优选具有酸值。氨基甲酸酯树脂的重均分子量优选为10,000~100,000。具有适当的分子量时与基材的密合性、耐水摩擦性、耐刮擦性、抗粘连性进一步提高。
粘合剂树脂的酸值优选为20~180mgKOH/g,更优选为40~150mgKOH/g。利用适当的酸值,印刷中的再溶解性、与基材的密合性、耐水摩擦性、抗粘连性进一步提高。
在100质量%柔版印刷油墨中,柔版印刷油墨所含的粘合剂树脂的量优选为1~50质量%。适当含有时油墨涂膜的强度提高、与基材的密合性和耐水摩擦性进一步提高。
柔版印刷油墨可以根据需要含有添加剂。添加剂可列举流平剂、润湿剂、拒水剂、消泡剂、蜡、交联剂等。
柔版印刷油墨中使用的溶剂可列举水或前述水溶性溶剂等。溶剂可以单独使用或并用两种以上。
着色剂的含量为足以确保柔版印刷油墨的浓度、着色力的量,即,在100质量%柔版印刷油墨中,优选为1~50质量%。从防止着色剂的沉降、使其适当分散的观点出发,柔版印刷油墨组合物的粘度为10mPa·s以上;从制造油墨时和印刷时的操作效率的观点出发,优选在1,000mPa·s以下的范围。需说明的是,上述粘度是利用东机美公司制B型粘度计在25℃测得的粘度。
柔版印刷油墨可将前述成分混合分散而调制。例如,可以加入至本发明一个实施方式的着色剂分散体,添加作为任意成分的蜡、润湿剂等,混合搅拌,制作水性柔印油墨。分散、搅拌可列举例如高速混合器、均质机、行星搅拌机、三臂混合机(Trimix)、捏合机、挤出机、卧式砂磨机、立式砂磨机或/和环形珠磨机、油漆振荡器、球磨机等、具有超声波振子的分散机、双辊磨、三辊磨等。
〔〔油墨组〕〕
本发明一个实施方式的油墨组包含多个油墨、例如2个颜色以上的油墨,至少1个颜色油墨含有本发明一个实施方式的着色剂分散体。油墨组包含的颜色可列举例如青色、黄色、洋红色、黑色、橙色、绿色、白色等。
<油墨的制造方法>
对本发明一个实施方式的油墨的制造方法进行说明。但本发明实施方式的油墨的制造方法不受以下内容的限定。
(调整)
加入上述着色剂分散体、水溶性溶剂、水和根据需要的粘合剂树脂、表面活性剂和其他添加剂,搅拌、混合。需说明的是,可以根据需要一边将混合物在40~100℃范围内加热一边搅拌、混合。
(粗大粒子的除去)
通过过滤分离、离心分离等方法将上述混合物所含的粗大粒子除去,制成油墨。作为过滤分离的方法,可适当使用公知的方法。此外,关于过滤器孔径,只要能够除去粗大粒子、灰尘即可,没有特别限制,喷墨油墨中,优选为0.3~5μm,更优选为0.5~3μm。此外,进行过滤时,可以使用一种过滤器,也可并用多种过滤器。
<印刷物的制造方法>
本发明一个实施方式的印刷物优选具备基材和由油墨或油墨组形成的印刷层。
前述基材可列举例如:高品质纸、再生纸、涂层纸、艺术纸、高光泽纸、微涂层纸、合成纸那样的纸基材,聚氯乙烯片、聚酯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等。此外,基材可以为多种材料层叠而成的层叠体。其中,优选为高品质纸等无涂层纸。
前述基材的厚度为20~300μm左右,前述基材的坪量(每1m2的重量)为30~300g/m2左右。
前述印刷层的厚度优选为0.01~5μm,更优选为0.1~4μm,进一步优选为0.5~3μm。通过将印刷层的厚度设于上述范围内,在充分获得印刷物的显色的同时,能够在制作印刷层时的干燥工序中使溶剂充分蒸发、形成牢固的膜。
前述印刷层的形成使用喷墨印刷机、柔版印刷机、凹版印刷机、胶版印刷机等与各油墨对应的印刷机即可。
印刷油墨后,可以根据需要追加干燥工序。干燥工序中使用的干燥机可列举例如热风干燥机、红外线加热器等。
[涂料]
本发明一个实施方式的涂料优选含有着色剂分散体、粘合剂树脂和交联剂,更优选含有交联剂。涂料优选为含有着色剂分散体、粘合剂树脂的水性涂料。着色剂分散体与粘合剂树脂的比率根据所需用途的不同而不同,没有特别限定。
[粘合剂树脂]
粘合剂树脂可列举例如含有交联性官能团的丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氟树脂、氨基甲酸酯树脂、含硅酮的树脂等。
[交联剂]
交联剂可列举例如三聚氰胺树脂、脲醛树脂、聚异氰酸酯化合物、嵌段聚异氰酸酯化合物、环氧化合物、含羧基化合物、酸酐、含烷氧基硅烷基化合物等。其中,优选并用丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂。
涂料可以进一步根据需要适当含有水、有机溶剂、流变控制剂、颜料分散剂、抗沉降剂、固化催化剂、消泡剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、表面调节剂、体质颜料等。
涂料可以将前述材料混合、分散而制作。
涂料可涂布于各种基材。基材可列举例如:铁、不锈钢、铝等及其表面处理物等金属基材,水泥类、石灰类、石膏类等水泥系基材,聚氯乙烯类、聚酯类、聚碳酸酯类、丙烯酸类等塑料系基材等。
涂料的涂布可列举例如刷毛涂布、辊筒涂布、喷雾涂布等。涂布后,常温或加热干燥而形成被膜。被膜的厚度通常为5~70μm左右。
〔〔文具〕〕
本发明一个实施方式的文具用油墨含有着色剂分散体,可用于书写工具、记录计、打印机等用途。文具优选含有粘合剂。文具可以根据各种用途(例如圆珠笔、马克笔等)任选含有水溶性有机溶剂、增稠剂、分散剂、润滑剂、防锈剂、防腐剂、抗菌剂等。着色剂与粘合剂树脂的比率根据所需用途的不同而不同,没有特别限定。
文具优选如下制作:制作高浓度的着色剂分散体,进一步用水对其进行稀释,添加前述粘合剂树脂、根据需要的其他添加剂。前述着色剂分散体的分散方法没有特别限定,可以是前述公知的分散方法。文具更优选为例如触变性油墨(例如凝胶油墨水性圆珠笔用油墨)、牛顿流体性油墨(例如低粘度水性圆珠笔用油墨)等用途。此外,从使用性、安全性、油墨自身的稳定性、与油墨容纳体的匹配性这几点出发,文具的pH(25℃)优选用pH调节剂等调节至5~10,更优选为6~9.5。
着色剂的含量可根据文具绘制浓度适当调整,在文具用油墨组合物总量中,优选为0.1~40质量%左右。
〔〔印染剂〕〕
本发明一个实施方式的印染剂优选含有着色剂分散体、水、粘合剂树脂。印染剂可以在织物和非织造布、编织物等布料上记录文字、图形、设计等图像。需说明的是,着色剂与粘合剂树脂的比率根据所需用途的不同而不同,没有特别限定。
粘合剂树脂可以使用前述粘合剂树脂。粘合剂树脂以水分散粒子、水溶性树脂等任意形态使用均可。粘合剂树脂可列举例如氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂等。
印染剂可如下制作:制作着色剂分散体后,进一步混合水和粘合剂树脂、以及根据需要的添加剂,根据欲着色的纤维,组合浸染、印染等优选的处理方法。丝网记录用的印染剂中,作为添加剂,优选含有防腐剂、粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、交联剂等。丝网记录用印染剂的着色剂浓度优选为1~10质量%。此外,浸染用印染剂中,作为添加剂,优选含有防腐剂、粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、交联剂等。优选使用浸染用印染剂的着色剂浓度在1~10质量%范围的产品。浸染用印染剂的粘度在1mPa·s~100mPa·s的范围内根据印染装置任意设定。喷雾印染用印染剂中,作为添加剂,优选含有粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。喷雾记录用印染剂的着色剂浓度优选为1质量%~10质量%。喷雾记录用印染剂的粘度在1mPa·s~100mPa·s的范围内根据装置任意设定。喷墨记录用印染剂中,作为添加剂,优选含有防腐剂、粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂等。喷墨记录用印染剂的着色剂浓度优选为1质量%~20质量%。前述添加剂优选与前述粘合剂树脂同时添加于前述着色剂分散体。防腐剂可列举例如苯甲酸钠、五氯酚钠、2-吡啶硫醇-1-氧化钠、山梨酸钠、脱氢乙酸钠、1,2-二苯并异噻唑啉-3-酮(奥麒化工公司的Proxel GXL、Proxel XL-2、Proxel LV、Proxel AQ、Proxel BD20、Proxel DL)等。粘度调节剂的具体例子可列举例如羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、阿拉伯胶、淀粉等主要是水溶性天然或合成高分子物。pH调节剂可列举例如可力丁、咪唑、磷酸、3-(N-吗啉代)丙磺酸、三(羟甲基)氨基甲烷、硼酸等。螯合剂可列举例如乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸、氮川三乙酸、1,3-丙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸、亚氨基二乙酸、2-氨基丙二酰脲二乙酸、1,2-二氨基环己烷-N,N,N’,N’-四乙酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸和它们的盐(包括水合物)等。抗氧化剂可列举例如受阻酚系化合物、氢醌系化合物、亚磷酸酯系化合物和它们的取代物、卤化铜、碱金属卤化物等。紫外线吸收剂可列举例如:苯并三唑系、二苯甲酮系等有机化合物系紫外线吸收剂,氧化钛、氧化锌等无机化合物系紫外线吸收剂。将印染剂应用于喷墨记录法时,优选将其表面张力调整为20mN/m以上60mN/m以下。更优选为20mN以上45mN/m以下,进一步优选为20mN/m以上40mN/m以下。如果表面张力小于20mN/m,则有时液体会从喷嘴面溢出,无法正常印刷。另一方面,如果超过60mN/m,则存在容易发生非吸收基材上的鼓起的倾向。此外,粘度优选为1.2mPa·s以上20.0mPa·s以下,更优选为2.0mPa·s以上且小于15.0mPa·s,进一步优选为3.0mPa·s以上且小于12.0mPa·s。粘度在该范围时,能够实现优异的排出性和长时间良好喷射性的维持。表面张力可利用前述表面活性剂适当调整。
本发明一个实施方式的印染剂可以对布料、人工皮革、天然皮革等进行印染。对于布料的印染特别优异。布料优选为由纤维构成的介质,除了是织物以外,也可以是非织造布。素材可列举例如棉、蚕丝、羊毛、麻、尼龙、聚酯、聚氨酯、人造丝等。
此外,本发明的实施方式包括这里没有记载的各种实施方式等。例如包括以下相关的构成。
本发明的一个构成为一种着色剂分散体,含有分散剂、着色剂和水,
所述分散剂是包含马来酸单元和马来酸酰胺单元的聚合物,所述聚合物的酸值为50~300mgKOH/g。
本发明的另一构成为前述着色剂分散体,分散剂进一步包含α-烯烃结构单元和或(甲基)烯丙基单体结构单元。
本发明的另一构成为前述着色剂分散体,(甲基)烯丙基单体结构单元具有亚烷基氧基。
本发明的另一构成为前述着色剂分散体,马来酸酰胺结构单元具有含环基、以及由直链状或支链状碳原子数1~22的烷基组成的组中的1种以上官能团。
本发明的另一构成为一种油墨,其含有前述着色剂分散体。
本发明的另一构成为一种油墨组,其包含前述多个油墨。
本发明的另一构成为一种印刷物,其具有基材和由前述油墨形成的印刷层。
本说明书中用“~”表示的数值范围表示的是,分别包括“~”前后记载的数值作为最小值和最大值的范围。本说明书中分段记载的数值范围中,某一段数值范围的上限值或下限值可以与另一段数值范围的上限值或下限值任意组合。
本发明与2021年12月22日提交的日本专利申请号2021-207842的主题相关联,其全部公开内容通过参照并入本说明书。
[实施例]
以下,列举实施例和比较例进一步具体地对本发明进行说明。毋庸置疑,本发明不受实施例的限定。以下,除非特殊指明,否则,“份”均为“质量份”,“%”均为“质量%”。
(质均分子量(Mw)、数均分子量(Mn))
质均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)是,使用TSK-GELSUPERHZM-N柱(东曹株式会社制),在柱温40℃下,利用装有RI检测器的GPC(东曹株式会社制,HLC-8320GPC)、展开溶剂使用THF以0.35ml/分钟流速测得的聚苯乙烯换算质均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)。
(多分散度)
多分散度由下述算式求出。
多分散度=质均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)
(酸值)
在三角瓶中精确量取约1g试样,加入50ml蒸馏水/二
Figure BDA0003904787420000291
烷(重量比:蒸馏水/二/>
Figure BDA0003904787420000292
烷=1/9)混合液进行溶解。对于上述试样溶液,使用电位差测定装置(京都电子工业株式会社制,装置名称“电位差自动滴定装置AT-710M”),用0.1mol/L氢氧化钾/乙醇溶液(碱值F)进行滴定,测定达到滴定终点所需氢氧化钾/乙醇溶液的量(α(mL))。作为干燥状态分散剂的值,通过下式求出酸值(mgKOH/g)。
酸值(mgKOH/g)={(5.611×α×F)/S}/(非挥发成分浓度/100)
其中,S:试样的取样量(g)
α:0.1mol/L氢氧化钾/乙醇溶液的消耗量(ml)
F:0.1mol/L氢氧化钾/乙醇溶液的碱值
<实验例1>
将分散剂的合成中使用的(甲基)烯丙基单体示于表1-1、胺示于表1-2。(甲基)烯丙基单体按照日本特开平01-000109号等公知的合成方法获得。
单体M3和M4是具有通式(1)所示亚烷基氧基的烯丙基醚单体。
如果使用胺1~10、16,则马来酸酰胺结构单元具有作为直链状或支链状碳原子数为1~22的烷基的官能团。如果使用胺11~14,则马来酸酰胺结构单元具有作为含环基的官能团。如果使用胺15,则马来酸酰胺结构单元具有作为亚烷基氧基的官能团。
[表1-1]
表1
Figure BDA0003904787420000301
[表1-2]
Figure BDA0003904787420000302
JEFFAMINE:甲氧基聚(氧乙烯/氧丙烯)-2-丙胺Mw1000 EO/PO摩尔比=3/19
<分散剂的制造>
(分散剂1的制造)
在具备气体导入管、温度计、冷凝器、搅拌机的反应容器中放入23.0份(35摩尔%)1-己烯、45.9份(60摩尔%)马来酸酐、31.1份(5摩尔%)作为(甲基)烯丙基单体的单体M4、100份作为溶剂的甲基乙基酮,进行氮气置换后,130℃加热、搅拌。一边搅拌一边用2小时向其中滴加1.0份作为自由基聚合引发剂的叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯。然后,将温度保持在130℃并进一步搅拌1小时使其反应。然后,在确认到聚合转化率达到95~100%后,随后使反应温度降至60℃,加入88.1份(相对于马来酸酐的加入量为0.75当量的量)胺9、2.0份(相对于马来酸酐的加入量为0.25当量的量)水、0.01份作为催化剂的二氮杂双环十一碳烯,一边搅拌一边加热至80℃,保持4小时,结束反应。将溶剂减压浓缩完全除去。得到的分散剂的数均分子量为5,400,酸值为165.3mgKOH/g,多分散度为2.3。然后,以从得到的分散剂的酸值变为中和度100%的方式加入二甲基氨基乙醇,以非挥发成分变为30%的方式加入离子交换水,以50℃搅拌1小时,得到分散剂1。
(分散剂2~49的制造)
如表2-1~2-5中记载的那样改变分散剂1的原料和加入量,除此以外与分散剂1同样操作,进行合成,得到分散剂2~49。需说明的是,表2-1~2-5的配合量为摩尔%。
[表2-1]
Figure BDA0003904787420000311
[表2-2]
Figure BDA0003904787420000321
[表2-3]
Figure BDA0003904787420000322
[表2-4]
Figure BDA0003904787420000323
[表2-5]
Figure BDA0003904787420000331
<着色剂分散体组的制造>
(着色剂分散体组1的制造)
混合20份作为着色剂K的Printex85(炭黑,猎户座工程碳公司制)、20份分散剂1、60份水,用搅拌机预混合后,使用填充有1800g直径0.5mm的氧化锆珠的容积0.6L的DynoMill进行主分散,得到黑色着色剂分散体。改为下述颜料,除此以外,通过使用同样的方法,得到着色剂分散体组1(K、C、M、Y)。
作为着色剂C的青色:东洋色材株式会社制LIONOGEN BLUE FG-7358G(C.I.颜料蓝15:3)
作为着色剂M的洋红色:东京色材工业株式会社制TOSHIKI RED150TR(C.I.颜料红150)
作为着色剂C的黄色:东洋色材株式会社制LIONOL YELLOW TT1405G(C.I.颜料黄14)
(着色剂分散体组2~49的制造例)
按照表3-1~3-2改变所用分散剂,除此以外,通过使用与着色剂分散体组1同样的方法,得到着色剂分散体组2~49。
[表3-1]
Figure BDA0003904787420000341
[表3-2]
Figure BDA0003904787420000351
<喷墨油墨组的制造>
(喷墨油墨组1的制造)
混合25.0份得到的着色剂分散体组1中的黑色着色剂分散体、20.0份丙二醇、5.0份1,2-己二醇、10.0份作为粘合剂树脂的Joncryl780(丙烯酸树脂)、38.9份离子交换水、0.1份作为活性剂的Surfynol DF110D(日信化学工业株式会社制)、0.5份BYK-349(BYK公司制)、0.5份作为pH调节剂的三乙醇胺、作为防腐剂的Proxel GXL(s)(奥麒化工公司制),得到黑色喷墨油墨。改变着色剂分散体组1中使用的着色剂分散体的颜色,除此以外,使用同样的方法,得到喷墨油墨组1(K、C、M、Y)。
<喷墨油墨组2~49的制造>
将所用着色剂分散体1用着色剂分散体2~49代替,除此以外,与喷墨油墨组1同样操作,得到喷墨油墨组2~49。
<喷墨油墨组50~63的制造>
如表4所示改变所用材料,除此以外,与喷墨油墨组1同样操作,得到喷墨油墨组50~63。
[表4]
Figure BDA0003904787420000361
表4中缩写和简称的内容如下。
PG:1,2-丙二醇(沸点188℃,SP值13.5)
1,2-BD:1,2-丁二醇(沸点193℃,SP值12.8)
1,2-HD:1,2-己二醇(沸点224℃,SP值11.8)
2e-2,4-PD:2-乙基-2,4-戊二醇(沸点197℃,SP值11.5)
MDP:二丙二醇单甲基醚(沸点189℃,SP值10.4)
PDP:二丙二醇单丙基醚(沸点212℃,SP值10.1)
DEDG:二乙二醇二乙基醚(沸点189℃,SP值8.2)
TEA:三乙醇胺(沸点335℃,SP值13.7)
SF DF110D:Surfynol DF110D(日信化学工业株式会社制乙炔二醇系表面活性剂,SP值10.2)
SF465:Surfynol465(日信化学工业株式会社制乙炔二醇系表面活性剂,SP值9.6)
Laureth5:聚乙二醇单月桂基醚(环氧乙烷加成摩尔数5,聚氧化烯烷基醚系表面活性剂,SP值9.6)
Steareth5:聚乙二醇单硬脂基醚(环氧乙烷加成摩尔数5,聚氧化烯烷基醚系表面活性剂,SP值9.4)
<印刷物的制造>
(印刷物1的制造)
将得到的喷墨油墨组1装填至喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在高品质纸(日本制纸株式会社制NPi Form NEXT-IJ,坪量64g/m2)和涂层纸(王子制纸株式会社制OK Top Coat,坪量(每1m2纸的重量)104.7g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨整面满版印刷(精细模式)。然后,在25℃、50%相对湿度下放置24小时后,得到印刷物1。
(印刷物2~63的制造)
所用喷墨油墨改为2~63,除此以外,与印刷物1同样操作,得到印刷物2~63。
<实施例1~60、比较例1~3>
对于上述制造的着色剂分散体、喷墨油墨、印刷物,进行以下所示的评价1~4。需说明的是,对于实施例47~60,因为喷墨油墨的制造中使用的着色剂分散体与实施例2是同样的,所以未进行评价1~2。
<评价1:保存稳定性评价>
关于得到的着色剂分散体组,使用黑色着色剂分散体,如下进行保存稳定性的评价。将着色剂分散体在70℃的恒温机内保存,经时促进后,对经时前后着色剂分散体的粘度变化进行评价。粘度测定中,使用E型粘度计(东机产业株式会社制TVE-20L,标准锥),25℃时在转数50rpm的条件下测定,将1分钟后的值作为粘度值。评价基准设为如下。将评分1以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:保存四周后的粘度变化率小于±10%
4:保存二周后的粘度变化率小于±10%
3:保存一周后的粘度变化率小于±10%
2:保存一周后的粘度变化率为10%以上且小于20%或超过-20%且为-10%以下
1:保存一周后的粘度变化率为20%以上且小于25%或超过-25%且为-20%以下
0:保存一周后的粘度变化率为±25%以上
<评价2:粗粒量评价>
关于得到的着色剂分散体组,使用黑色着色剂分散体,如下进行着色剂分散体中粗粒量的评价。具体地,利用定量的着色剂分散体通过
Figure BDA0003904787420000381
玻璃纤维制过滤器(GF/BGEHealthcare Life Science公司制)的时间来评价。在粗粒多的情况下,过滤器发生堵塞,观察到通过时间较长。更进一步,在粗粒多的情况下,过滤器闭塞而无法对着色剂分散体进行总量过滤。一般向喷墨机头供应油墨的通路中使用的过滤器比1μm大,此外,喷墨记录用油墨的着色剂浓度一般比着色剂分散体低,可认为如果根据本试验方法通过了过滤就够了,但认为过滤速度更快则着色剂粒子的再溶解性、破碎性更高、生产率更优异。以下给出具体的评价条件。在经由栓塞配有减压泵的抽吸容器中,放置在置有带15ml刻度的漏斗和
Figure BDA0003904787420000382
玻璃纤维制过滤器(GF/BGE Healthcare Life Science公司制)的直径25mm过滤器支架(株式会社ADVANTEC制)上。以抽吸容器内未被减压的方式使用栓塞使减压泵运转。在漏斗中称取15g着色剂分散体。从打开泵和抽吸容器的压力开始,测定着色剂分散体总量通过过滤器的时间。此时抽吸容器内的压力为0.05MPa~0.07Mpa。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:可在小于30秒内过滤
4:可在30秒以上且小于45秒内过滤
3:可在45秒以上且小于60秒内过滤
2:可在60秒以上且小于90秒内过滤
1:无法在小于90秒内过滤
<评价3:高品质纸浓度评价>
将得到的喷墨油墨装填至喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在高品质纸(日本制纸株式会社制NPi Form NEXT-IJ,坪量64g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨印刷满版100%图像。将印刷物在25℃、50%相对湿度下放置24小时后,用X-rite公司制的浓度计eXactAdvance对得到的试验片进行比色。比色条件为浓度基准ISO状态T、视角2°、光源D50。印刷浓度数值更大则意味着印刷浓度更高。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.3以上的范围比比较例3的浓度高
4:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.2以上且小于0.3的范围比比较例3的浓度高
3:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.1以上且小于0.2的范围比比较例3的浓度高
2:OD值在K、C、M、Y各色中,在小于0.1的范围比比较例3的浓度高
1:OD值在K、C、M、Y各色中为比较例3的浓度以下
<评价4:涂层纸浓度评价>
将得到的喷墨油墨装填至喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在涂层纸(王子制纸株式会社制OKTop Coat,坪量104.7g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨印刷满版100%图像。将印刷物在25℃、50%相对湿度下放置24小时后,用X-rite公司制的浓度计eXactAdvance对得到的试验片进行比色。比色条件为浓度基准ISO状态T、视角2°、光源D50。印刷浓度数值更大则意味着印刷浓度更高。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.7以上的范围比比较例3的浓度高
4:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.5以上且小于0.7的范围比比较例3的浓度高
3:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.2以上且小于0.5的范围比比较例3的浓度高
2:OD值在K、C、M、Y各色中,在超过0.0且小于0.2的范围比比较例3的浓度高
1:OD值在K、C、M、Y各色中为比较例3的浓度以下
将实施例和比较例的评价结果示于以下表5。
[表5]
Figure BDA0003904787420000411
根据表5的结果可见,实施例1~60能够提供一种着色剂分散体,其不需要油墨接收层,可在涂层纸和无涂层纸两者上进行高浓度印刷,能够制作具有良好的保存稳定性的喷墨油墨。需说明的是,比较例1是专利文献4中公开的、酸值为本申请规定以外的物质;比较例2是专利文献5中公开的、马来酸结构单元全部被改性成马来酸酰胺结构单元的物质。
<实验例2>
分散剂合成中使用的(甲基)烯丙基单体与实验例1给出的表1中的物质是同样的。
<分散剂的制造>
(分散剂1A的制造)
在具备气体导入管、温度计、冷凝器、搅拌机的反应容器中放入19.5份(35摩尔%)作为含有着色剂吸附基的单体的1-己烯、19.5份(30摩尔%)马来酸酐、34.5份(30摩尔%)N-苯基马来酰亚胺、26.5份(5摩尔%)作为烯丙基单体的单体M4、100份作为溶剂的甲基乙基酮,进行氮气置换后,以130℃加热、搅拌。一边搅拌一边用2小时向其中滴加1.0份作为自由基聚合引发剂的叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯。然后,将温度保持在130℃并进一步搅拌1小时使其反应。然后在确认到聚合转化率达到95~100%后,随后使反应温度降至60℃,加入16.8份(相对于马来酸酐的加入量为5当量的量)水、0.01份作为催化剂的二氮杂双环十一碳烯,一边搅拌一边加热至80℃,保持4小时,结束反应。将溶剂减压浓缩完全除去。得到的分散剂的数均分子量为6,400,酸值为203.2mgKOH/g,多分散度为1.8。然后,以从得到的分散剂的酸值变为中和度100%的方式加入二甲基氨基乙醇,以非挥发成分变为30%的方式加入离子交换水,以50℃搅拌1小时,得到分散剂1A。
(分散剂2A~27A的制造)
如表6-1~6-4中记载的那样改变分散剂1A的原料和加入量,除此以外与分散剂1同样操作,进行合成,得到分散剂2A~27A。需说明的是,分散剂14A~15A中,对马来酸(酐)单元中的酸酐基进行改性时,用表6-1~6-4记载的化合物以相对于马来酸酐的加入量为1当量的量进行。需说明的是,表6-1~6-4的配合量为摩尔%。
[表6-1]
Figure BDA0003904787420000431
[表6-2]
Figure BDA0003904787420000432
[表6-3]
Figure BDA0003904787420000441
[表6-4]
Figure BDA0003904787420000442
<着色剂分散体组的制造>
(着色剂分散体组1A的制造)
混合20份Printex85(炭黑,猎户座工程碳公司制)、20份分散剂1、60份水,用搅拌机预混合后,使用填充有1800g直径0.5mm的氧化锆珠的容积0.6L的DynoMill进行主分散,得到黑色着色剂分散体。改为下述颜料,除此以外,通过使用同样的方法,得到着色剂分散体组1A(K、C、M、Y)。
青色:东洋色材株式会社制LIONOGEN BLUE FG-7358G(C.I.颜料蓝15:3)
洋红色:东京色材工业株式会社制TOSHIKI RED150TR(C.I.颜料红150)
黄色:东洋色材株式会社制LIONOL YELLOW TT1405G(C.I.颜料黄14)
(着色剂分散体组2A~27A的制造例)
按照表7改变所用分散剂,除此以外,通过使用与着色剂分散体组1A同样的方法,得到着色剂分散体组2A~27A。
[表7]
Figure BDA0003904787420000451
<喷墨油墨组的制造>
(喷墨油墨组1A的制造)
混合20.0份得到的着色剂分散体组1A中的黑色着色剂分散体、20.0份丙二醇、5.0份1,2-己二醇、10.0份作为粘合剂树脂的Joncryl780、43.9份离子交换水、0.1份作为活性剂的Surfynol DF110D(日信化学工业株式会社制)、0.5份BYK-349(BYK公司制)、0.5份作为pH调节剂的三乙醇胺、作为防腐剂的Proxel GXL(s)(奥麒化工公司制),得到黑色喷墨油墨。改变着色剂分散体组1A中使用的着色剂分散体的颜色,除此以外,通过使用同样的方法,得到喷墨油墨组1A(K、C、M、Y)。
<喷墨油墨组2A~27A的制造>
按照表8-1~8-4改变所用着色剂分散体,除此以外,与喷墨油墨组1A同样操作,得到喷墨油墨组2A~27A。
[表8-1]
Figure BDA0003904787420000461
[表8-2]
Figure BDA0003904787420000462
[表8-3]
Figure BDA0003904787420000463
[表8-4]
Figure BDA0003904787420000471
<喷墨油墨组28A~41A的制造>
按照表8-5~8-6改变所用材料,除此以外,与喷墨油墨组25A同样操作,得到喷墨油墨组28A~41A。
[表8-5]
Figure BDA0003904787420000472
[表8-6]
Figure BDA0003904787420000473
表8-1~8-6中的缩写内容如下。
1,2-HD:1,2-己二醇(沸点224℃,SP值11.8)
PG:1,2-丙二醇(沸点188℃,SP值13.5)
1,2-BD:1,2-丁二醇(沸点193℃,SP值12.8)
2e-2,4-PD:2-乙基-2,4-戊二醇(沸点197℃,SP值11.5)
MDP:二丙二醇单甲基醚(沸点189℃,SP值10.4)
PDP:二丙二醇单丙基醚(沸点212℃,SP值10.1)
DEDG:二乙二醇二乙基醚(沸点189℃,SP值8.2)
TEA:三乙醇胺
SF DF110D:Surfynol DF110D(日信化学工业公司制乙炔二醇系表面活性剂,SP值10.2)
SF465:Surfynol465(日信化学工业株式会社制乙炔二醇系表面活性剂,SP值9.6)
Laureth5:聚乙二醇单月桂基醚(环氧乙烷加成摩尔数5,聚氧化烯烷基醚系表面活性剂,SP值9.6)
Steareth5:聚乙二醇单硬脂基醚(环氧乙烷加成摩尔数5,聚氧化烯烷基醚系表面活性剂,SP值9.4)
<涂布物的制造>
(涂布物1A的制造)
将得到的喷墨油墨组1A装填于喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在高品质纸(日本制纸株式会社制NPi Form NEXT-IJ,坪量64g/m2)和涂层纸(王子制纸株式会社制OKTop Coat,坪量104.7g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨整面满版印刷(精细模式)。然后,在25℃、相对湿度50%下放置24小时后,得到涂布物1A。
<涂布物2A~41A的制造>
将所用喷墨油墨改为2A~41A,除此以外,与涂布物1同样操作,得到涂布物2A~41A。
<实施例1A~39A、比较例1A~2A>
对于上述制造的着色剂分散体、喷墨油墨、涂布物进行以下所示评价1~4。需说明的是,对于实施例26A~39A,因为喷墨油墨的制造中使用的着色剂分散体与实施例23A是同样的,所以未进行评价1~2。
<评价1:保存稳定性评价>
使用得到的黑色着色剂分散体,如下进行保存稳定性的评价。将着色剂分散体在70℃恒温机中保存,经时促进后,对经时前后着色剂分散体的粘度变化进行评价。粘度测定中,使用E型粘度计(东机产业株式会社制TVE-20L,标准锥),25℃时在转数50rpm的条件下测定,将1分钟后的值作为粘度值。评价基准设为如下。将评分1以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:保存四周后的粘度变化率小于±10%
4:保存二周后的粘度变化率小于±10%
3:保存一周后的粘度变化率小于±10%
2:保存一周后的粘度变化率为10%以上且小于20%或超过-20%且为-10%以下
1:保存一周后的粘度变化率为20%以上且小于25%或超过-25%且为-20%以下
0:保存一周后的粘度变化率为±25%以上
<评价2:粗粒量评价>
使用得到的黑色着色剂分散体,如下进行着色剂分散体中粗粒量的评价。具体地,利用定量的着色剂分散体通过
Figure BDA0003904787420000491
玻璃纤维制过滤器(GF/BGE Healthcare LifeScience公司制)的时间来评价。在粗粒多的情况下,过滤器发生堵塞,观察到通过时间变长。更进一步,在粗粒多的情况下,过滤器闭塞而无法对着色剂分散体进行总量过滤。一般向喷墨机头供应油墨的通路中使用的过滤器比1μm大,此外喷墨记录用油墨的着色剂浓度一般比着色剂分散体低,可认为如果根据本试验方法通过了过滤就够了,但认为过滤速度更快则着色剂粒子的再溶解性、破碎性更高、生产率更优异。以下给出具体的评价条件。在经由栓塞配有减压泵的抽吸容器中,放置在置有带15ml刻度的漏斗和/>
Figure BDA0003904787420000492
玻璃纤维制过滤器(GF/BGE Healthcare Life Science公司制)的直径25mm过滤器支架(株式会社ADVANTEC制)上。以抽吸容器内未被减压的方式使用栓塞使减压泵运转。在漏斗中称取15g着色剂分散体。从打开泵和抽吸容器的压力开始,测定着色剂分散体总量通过过滤器的时间。此时抽吸容器内的压力为0.05MPa~0.07Mpa。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:可在小于30秒内过滤
4:可在30秒以上且小于45秒内过滤
3:可在45秒以上且小于60秒内过滤
2:可在60秒以上且小于90秒内过滤
1:无法在小于90秒内过滤
<评价3:高品质纸浓度评价>
将得到的喷墨油墨装填至喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在高品质纸(日本制纸株式会社制NPi Form NEXT-IJ,坪量64g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨印刷满版100%图像。将印刷物在25℃、50%相对湿度下放置24小时后,用X-rite公司制的浓度计eXactAdvance对得到的试验片进行比色。比色条件为浓度基准ISO状态T、视角2°、光源D50。印刷浓度数值更大则意味着印刷浓度更高。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.3以上的范围比比较例2的浓度高
4:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.2以上且小于0.3的范围比比较例2的浓度高
3:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.1以上且小于0.2的范围比比较例2的浓度高
2:OD值在K、C、M、Y各色中,在小于0.1的范围比比较例2的浓度高
1:OD值在K、C、M、Y各色中为比较例2的浓度以下
<评价4:涂层纸浓度评价>
将得到的喷墨油墨装填至喷墨打印机(精工爱普生株式会社制,型号:EM-930C,压电方式),在涂层纸(王子制纸株式会社制OKTop Coat,坪量104.7g/m2)上,分别用黑色油墨、青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨印刷满版100%图像。将印刷物在25℃、50%相对湿度下放置24小时后,用X-rite公司制的浓度计eXactAdvance对得到的试验片进行比色。比色条件为浓度基准ISO状态T、视角2°、光源D50。印刷浓度数值更大则意味着印刷浓度更高。评价基准设为如下。将评分2以上作为可实用区域。
[评价基准]
5:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.7以上的范围比比较例2的浓度高
4:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.5以上且小于0.7的范围比比较例2的浓度高
3:OD值在K、C、M、Y各色中,在0.2以上且小于0.5的范围比比较例2的浓度高
2:OD值在K、C、M、Y各色中,在小于0.2的范围比比较例2的浓度高
1:OD值在K、C、M、Y各色中为比较例2的浓度以下
将实施例和比较例的评价结果示于以下的表9。
[表9]
Figure BDA0003904787420000521
根据表9的结果可见,实施例1A~39A能够提供一种着色剂分散体,其可以在无油墨接收层的无涂层纸上进行高浓度印刷,可制作具有良好的保存稳定性的喷墨油墨。

Claims (13)

1.一种着色剂分散体,其含有分散剂、着色剂和水,
所述分散剂含有包含马来酸结构单元以及选自由马来酸酰胺结构单元、马来酰亚胺结构单元和N-取代马来酰亚胺结构单元组成的组的至少1种第一结构单元的聚合物,
所述分散剂的酸值为50~300mgKOH/g。
2.根据权利要求1所述的着色剂分散体,所述第一结构单元包含马来酸酰胺结构单元。
3.根据权利要求2所述的着色剂分散体,所述马来酸酰胺结构单元具有选自由含环基、碳原子数1~22的直链烷基和碳原子数1~22的支链烷基组成的组的1种以上的部分结构。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的着色剂分散体,所述第一结构单元包含马来酰亚胺结构单元和/或N-取代马来酰亚胺结构单元。
5.根据权利要求4所述的着色剂分散体,
所述第一结构单元包含N-取代马来酰亚胺结构单元,
所述N-取代马来酰亚胺结构单元的取代部位具有环结构。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的着色剂分散体,所述聚合物进一步包含选自由α-烯烃结构单元、含烷基的(甲基)丙烯酸酯单体结构单元和(甲基)烯丙基单体结构单元组成的组的至少1种第二结构单元。
7.根据权利要求6所述的着色剂分散体,所述第二结构单元包含α-烯烃结构单元和/或(甲基)烯丙基单体结构单元。
8.根据权利要求7所述的着色剂分散体,
所述第二结构单元包含(甲基)烯丙基单体结构单元,
所述(甲基)烯丙基单体结构单元具有亚烷基氧基。
9.一种油墨,其含有权利要求1~8中任一项所述的着色剂分散体。
10.根据权利要求9所述的油墨,其用于喷墨印刷。
11.根据权利要求10所述的油墨,其进一步含有水和水溶性溶剂,
所述水溶性溶剂中,含有所述油墨所含水溶性溶剂的总量的5~60质量%的溶解度参数值为10.0~12.0(cal/cm3)1/2的水溶性溶剂。
12.一种喷墨印刷用油墨组,其具有多个权利要求10或11所述的油墨。
13.一种印刷物,其具备基材和由权利要求9~11中任一项所述的油墨形成的印刷层。
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