DE112007002986T5

DE112007002986T5 - Tinten auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken

Info

Publication number: DE112007002986T5
Application number: DE200711002986
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yoshida
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2008075765A1; US7923495B2; GB0908820D0; US20100076134A1; GB2456714B; CN101553544B; JP2008150529A; GB2456714A; JP4886498B2; CN101553544A

Abstract

Teilchen aus einem Polymer zum Tintenstrahldrucken, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft Tinten auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, in den Tinten auf Wasserbasis verwendete Polymerteilchen, wässrige Dispersionen und ein Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersionen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
In Tintenstrahl-Druckverfahren werden Tropfen aus Tinte direkt auf ein Aufzeichnungsmedium aus sehr feinen Düsen projiziert und haften an dem Aufzeichnungsmedium zur Bildung von Zeichen und Bildern. Die Tintenstrahl-Druckverfahren haben sich aufgrund ihrer verschiedenen Vorteile, wie z. B. eine einfache Vollfärbung, geringe Kosten, die Möglichkeit zur Verwendung von Normalpapier als Aufzeichnungsmedium, die Kontaktlosigkeit mit gedruckten Bildern und Zeichen usw., schnell verbreitet.
Unter solchen Druckverfahren ist im Hinblick auf die Witterungsbeständigkeit und Wasserbeständigkeit der gedruckten Bilder und Zeichen das Tintenstrahl-Druckverfahren unter Verwendung einer Tinte, die ein Pigment als Farbmittel enthält, mittlerweile vorherrschend geworden.
JP 9-217032 A offenbart eine Aufzeichnungslösung, die eine Dispersion aus einem organischen Pigment und eine Kolophoniumemulsion in einer wässrigen Flüssigkeit enthält. Obgleich beschrieben wird, dass ein wässriges Harz in die Aufzeichnungslösung gemischt werden kann, gibt es in JP 9-217032 A keine Beschreibungen betreffend farbmittelhaltige Polymerteilchen.
JP 10-140060 A offenbart eine Tinte, die ein Farbmittel, ein Polyamidharz (filmbildendes Harz), ein klebrigmachendes Harz, wie z. B. einen Kolophoniumester, und ein organisches Lösungsmittel enthält.
JP 2004-204103 A offenbart ein Pigmentderivat, das eine basische Gruppe enthält, ein Polymer, das ein ethylenisch ungesättigtes Monomer mit einem Kolophonium-Grundgerüst als polymerisierbare Komponente enthält, und eine pigmenthaltige Zusammensetzung. Die Tinten dieses Standes der Technik sind allerdings vom nicht-wässrigen Typ und des weiteren ist das Farbmittel nicht in das Harz eingebaut.
JP 2003-138170 A offenbart eine Tinte auf Wasserbasis, die ein organisches Pigment, ein Kolophonium-modifiziertes wasserlösliches Acrylharz und Wasser enthält. Allerdings ist das Harz ein wasserlösliches Harz und des weiteren ist das Farbmittel nicht in dem Harz aufgenommen.
JP 2004-277448 A offenbart eine Tinte auf Wasserbasis, enthaltend eine Dispersion aus einem in einem wasserlöslichen Harz aufgenommenen Pigment, um das Pigment wasserdispergierbar zu machen, feine Harzteilchen, die ein Kolophonium usw. enthalten, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser. Das pigmenthaltige Polymer ist ein Acryl-Pfropfcopolymer und enthält kein Kolophonium als Struktureinheit davon.
Die obigen herkömmlichen nicht-wässrigen Tinten oder Tinten auf Wasserbasis sind hinsichtlich ihrer Eigenschaften in einem gewissen Ausmass verbessert, allerdings unterdrücken sie nicht in ausreichender Weise das Auftreten der Unausgeglichenheit oder Ungleichmässigkeit der Farben beim Drucken mit einer hohen optischen Dichte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft (1) Teilchen aus einem Polymer zum Tintenstrahldrucken, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält; (2) eine wässrige Dispersion und eine Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, die die Teilchen aus dem Polymer enthalten; und (3) ein Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersion.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, die nicht nur eine geringere Unausgeglichenheit der Farben aufweist, sondern auch eine hohe optische Dichte, in der Tinte verwendete Polymerteilchen, eine wässrige Dispersion und ein Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersion.
Die hiesigen Erfinder haben herausgefunden, dass unter Verwendung einer Mischung, die ein Kolophonium und ein Vinylpolymer als Polymer(mischung) enthält, zur Bildung der farbmittelhaltigen Polymer(mischungs)teilchen die resultierende Tinte auf Wasserbasis daran gehindert werden kann, in einem Aufzeichnungsmedium in Richtung seiner Dicke einzudringen, um zu ermöglichen, dass das Farbmittel in einer Oberflächenschicht des Aufzeichnungsmediums festgehalten und dispergiert wird, was zu einer geringeren Unausgeglichenheit der Farben und einer hohen optischen Dichte führt.
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Aspekte (1) bis (4):

(1) Teilchen aus einem Polymer zum Tintenstrahldrucken, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält.
(2) Eine wässrige Dispersion zum Tintenstrahldrucken, die die unter dem obigen Aspekt (1) definierten Teilchen aus dem Polymer einschliessen.
(3) Eine Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, die die unter dem obigen Aspekt (2) definierte wässrige Dispersion einschliesst.
(4) Ein Verfahren zur Herstellung der unter dem obigen Aspekt (2) definierten wässrigen Dispersion zum Tintenstrahldrucken, das die folgenden Schritte I und II einschliesst:

Schritt I: Dispergieren einer Mischung, die das Kolophonium (A), das Vinylpolymer (B), das Farbmittel, ein organisches Lösungsmittel und Wasser enthält, um eine Dispersion von farbmittelhaltigen Polymerteilchen zu erhalten; und
Schritt II: Entfernen des organischen Lösungsmittels von der in Schritt I erhaltenen Dispersion.
In der erfindungsgemässen wässrigen Dispersion und Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken werden im Hinblick auf eine geringere Unausgeglichenheit der Farben und eine hohe optische Dichte Teilchen aus einem Polymer verwendet, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält. Im folgenden werden die entsprechenden erfindungsgemäss verwendeten Komponenten erläutert.
Derweil werden die Teilchen aus dem Polymer, die das Farbmittel enthalten, nachfolgend mitunter lediglich als ”farbmittelhaltige Polymerteilchen” bezeichnet.
Farbmittel:
Das erfindungsgemäss verwendete Farbmittel ist nicht besonders beschränkt, und ein Pigment, ein hydrophober Farbstoff und ein wasserlöslicher Farbstoff, wie z. B. ein Säurefarbstoff, Reaktivfarbstoff und Direktfarbstoff, können verwendet werden. Das erfindungsgemäss verwendete Farbmittel ist vorzugsweise ein Pigment oder ein hydrophober Farbstoff im Hinblick auf eine gute Wasserbeständigkeit, eine gute Dispersionsstabilität und eine gute Reibebeständigkeit. Unter diesen Farbmitteln wird das Pigment bevorzugt, um die seit neuestem hohe Anforderung einer hohen Witterungsbeständigkeit zu erfüllen.
Es ist erforderlich, dass das Pigment oder der hydrophobe Farbstoff, die in der Tinte auf Wasserbasis verwendet werden, in Form von stabilen feinen Teilchen unter Verwendung eines Tensids oder eines Polymers vorliegen. Insbesondere im Hinblick auf eine gute Antiausblutungseigenschaft und eine gute Wasserbeständigkeit werden das Pigment und/oder der hydrophobe Farbstoff vorzugsweise in die Polymerteilchen aufgenommen.
Das Pigment kann entweder anorganisch oder organisch sein. Das anorganische oder organische Pigment kann erforderlichenfalls in Kombination mit einem Füllpigment verwendet werden.
Beispiele für die anorganischen Pigmente schliessen Russe, Metalloxide, Metallsulfide und Metallchloride ein. Unter diesen anorganischen Pigmenten werden Russe vorzugsweise für schwarze Tinten auf Wasserbasis verwendet. Die Russe können Ofenrusse, Thermalrusse, Acetylenrusse und Kanalrusse einschliessen.
Beispiele für die organischen Pigmente schliessen Azopigmente, Diazopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridonpigmente, Isoindolinonpigmente, Dioxazinpigmente, Perylenpigmente, Perinonpigmente, Thioindigopigmente, Anthrachinonpigmente und Chinophthalonpigmente ein.
Spezifische Beispiele für die bevorzugten organischen Pigmente schliessen ein oder mehrere Pigmente ein, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus kommerziell erhältlichen Produkten bestehen, die unter den Handelsnamen C. I. Pigment Yellow, C. I. Pigment Red, C. I. Pigment Violet, C. I. Pigment Blue und C. I. Pigment Green usw. unter verschiedenen Produktnummern vermarktet werden. Beispielsweise wird als eine feste Lösung eines Purpurpigments vorzugsweise eine feste Lösung verwendet, die aus C. I. Pigment Violet und C. I. Pigment Red zusammengesetzt ist, und vorzugsweise eine feste Lösung, die aus C. I. Pigment Red 202 zusammengesetzt ist.
Beispiele für das Füllpigment schliessen Silica, Calciumcarbonat und Talk ein.
Die hydrophoben Farbstoffe sind nicht besonders beschränkt, soweit sie geeignet sind, in Polymerteilchen aufgenommen zu werden. Um es dem Farbstoff zu ermöglichen, auf effiziente Weise in das Polymer eingeschlossen zu werden, beträgt die Löslichkeit des hydrophoben Farbstoffs vorzugsweise 2 g/l oder mehr und besonders bevorzugt 20 bis 500 g/l, gemessen bei 25°C auf Basis des organischen Lösungsmittels, das bei der Herstellung des Polymers verwendet wird, wie z. B. vorzugsweise Methylethylketon (MEK).
Beispiele für die hydrophoben Farbstoffe schliessen öllösliche Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe in. Unter diesen Farbstoffen werden öllösliche Farbstoffe bevorzugt. Beispiele für die öllöslichen Farbstoffe schliessen einen oder mehrere Farbstoffe ein, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus kommerziell erhältlichen Produkten besteht, die von Orient Chemical Co., Ltd., BASF AG usw. unter den Handelsnamen C. I. Solvent Black, C. I. Solvent Yellow, C. I. Solvent Red, C. I. Solvent Violet, C. I. Solvent Blue, C. I. Solvent Green und C. I. Solvent Orange etc. unter verschiedenen Produktnummern vermarktet werden.
Die obigen Farbmittel können allein oder in Form einer Mischung verwendet werden, die zwei oder mehrere davon in einem optionalen Mischungsverhältnis enthalten.
Kolophonium (A)
Es wird angenommen, dass das Kolophonium (A) mit dem Vinylmonomer (B) cooperiert, um die Penetration der Tinte auf Wasserbasis in das Aufzeichnungsmedium in Richtung seiner Dicke zu unterdrücken und das Farbmittel in einer Oberflächenschicht des Aufzeichnungsmediums bei einer hohen Konzentration festzuhalten und gleichmässig zu dispergieren, wodurch eine hohe optische Dichte und eine geringe Unausgeglichenheit der Farben erzielt wird.
Beispiele für das erfindungsgemäss verwendet Kolophonium schliessen natürliche Kolophoniumharze (1), modifizierte Kolophoniumharze (2) und polymere Kolophoniumharze (3) ein.
Die natürlichen Kolophoniumharze (1) liegen in Form einer Mischung von Harzsäuren vor, die aus Kiefernpflanzen erhalten werden, und werden in Gummikolophoniumharze, Holzkolophoniumharze, Tallölkolophoniumharze usw. gemäss ihren Produktionsverfahren klassifiziert. Diese Harzsäuren enthalten Abietinsäure mit einer 3-Ring-Struktur, konjugierten Doppelbindungen und einer Carboxylgruppe als Hauptkomponente und können weiterhin Neoabietinsäure, Dehydroabietinsäure, Palustrinsäure, Pimarsäure, Isopimarsäure, Sandarocopimarsäure, Levopimarsäure usw. enthalten. Die entsprechenden Gehalte dieser Harzsäuren variieren in Abhängigkeit von den Herstellungsverfahren der natürlichen Kolophoniumharze.
Beispiele für modifizierte Kolophoniumharze (2) schliessen hydrierte Produkte von Kolophoniumharzen, wie z. B. Dihydroabietinsäure und Tetrahydroabietinsäure; disproportionierte Produkte von Kolophoniumharzen, wie z. B. Dehydroabietinsäure und Dihydroabietinsäure; Säuremodifizierte Kolophoniumharze, z. B. Maleinsäuremodifizierte Kolophoniumharze, wie z. B. Maleopimarsäure, Fumarsäure-modifizierte Kolophoniumharze, wie z. B. Fumaropimarsäure, und Acrylsäure-modifizierte Kolophoniumharze, wie z. B. Acrylopimarsäure; und Kolophoniumester, z. B. natürliche Kolophoniumester in Form eines veresterten Produkts aus einem mehrwertigen Alkohol, wie z. B. Glycerin, und Pentaerythritol, mit natürlichen Kolophonium; modifizierte Kolophoniumester in Form eines veresterten Produkts aus dem mehrwertigen Alkohol mit modifiziertem Kolophonium, wie z. B. hydriertes Kolophonium, disproportioniertes Kolophonium und Säuremodifiziertes Kolophonium; oder polymere Kolophoniumester in Form eines veresterten Produkts des mehrwertigen Alkohols mit polymerem Kolophonium (insbesondere polymerem natürlichem Kolophonium).
Die Kolophoniumester können in Form eines vernetzten Kolophoniumesters vorliegen, der durch Vernetzen dieser Kolophoniumester mit einem Vernetzungsmittel erhalten wird. Das Vernetzungsmittel enthält vorzugsweise zwei Isocyanatgruppen in seinem Molekül, die geeignet sind, eine Urethanbindung mit einer Hydroxylgruppe des Kolophoniumesters zu bilden. Der vernetzte Kolophoniumester liegt vorzugsweise in Form eines vernetzten modifizierten Kolophoniumesters oder eines vernetzten polymeren Kolophoniumesters vor.
Beispiele für die polymeren Kolophoniumharze (3) schliessen Dimere und Trimere der obigen natürlichen Kolophoniumharze (insbesondere Abietinsäure) oder der obigen modifizierten Kolophoniumharze ein.
Beispiele für kommerziell erhältliche Produkte des Kolophoniums (A) schliessen spezielle Kolophoniumester ”Super Ester L”, ”Super Ester A-18”, ”Super Ester A-75”, ”Super Ester A-100”, ”Super Ester A-115”, ”Super Ester A-125”, ”Super Ester T-125” (Handelsnamen), jeweils von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich; Kolophoniummodifizierte Phenolharze ”TAMANOL 135”, ”TAMANOL 145”, ”TAMANOL 340”, ”TAMANOL 350”, ”TAMANOL 351”, ”TAMANOL 352”, ”TAMANOL 353”, ”TAMANOL 354”, ”TAMANOL 359”, ”TAMANOL 361”, ”TAMANOL 362”, ”TAMANOL 366”, ”TAMANOL 374”, ”TAMANOL 379”, ”TAMANOL 380”, ”TAMANOL 381, ”TAMANOL 384”, ”TAMANOL 387”, ”TAMANOL 388”, ”TAMANOL 392”, ”TAMANOL 394”, ”TAMANOL 395”, ”TAMANOL 396”, ”TAMANOL 405”, ”TAMANOL 406”, ”TAMANOL 409”, ”TAMANOL 410”, ”TAMANOL 414” und ”TAMANOL 415” (Handelsnamen), jeweils von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich; Ester auf Kolophoniumesterbasis ”RONDIS R”, ”RONDIS K-25”, ”RONDIS K-80” und ”RONDIS K-18” (Handelsnamen), jeweils von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich; Kolophoniumderivate ”ESTER GUM AAG”, ”ESTER GUM AAL”, ”ESTER GUM A”, ”ESTER GUM AAV”, ”ESTER GUM 105”, ”ESTER GUM HS”, ”ESTER GUM AT”, ”ESTER GUM H”, ”ESTER GUM HP”, ”ESTER GUM HD”, ”PENSEL A”, ”PENSEL AD”, ”PENSEL AZ”, ”PENSEL C”, ”PENSEL D-125”, ”PENSEL D-135”, ”PENSEL D-160” und ”PENSEL KK” (Handelsnamen), jeweils von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich; ultraleichte Kolophoniumderivate auf Farbbasis ”PINECRYSTAL KR-85”, ”PINECRYSTAL KR-612”, ”PINECRYSTAL KR-164”, ”PINECRYSTAL KE-100”, ”PINECRYSTAL KE-311”, ”PINECRYSTAL KE-359”, ”PINECRYSTAL KE-604”, ”PINECRYSTAL 30PX”, ”PINECRYSTAL D-6011”, ”PINECRYSTAL D-6154”, ”PINECRYSTAL D-6240”, ”PINECRYSTAL KM-1500” und ”PINECRYSTAL KM-1550 (Handelsnamen), jeweils von Arakawa Chemical Industries, Ltd. erhältlich; Harze auf Kolophoniumbasis ”HI-ROSIN”, ”GUM ROSIN” und TALL ROSIN” (Handelsnamen), jeweils von Yasuhara Chemical Co., Ltd. erhältlich; einen polymeren Kolophoniumglycerinester ”HARIESTER DS-816” (Handelsnamen), von Harima Chemicals Inc. erhältlich; einen polymeren Kolophoniumpentaerythritolester ”HARIESTER DS-822” (Handelsnamen), von Harima Chemicals Inc. erhältlich; und ein Isocyanat-vernetztes Produkt eines polymeren Kolophoniumpentaerythritolesters, z. B. KSU005” (Handelsnamen), von Harima Chemicals Inc. erhältlich; der nachstehend in den Beispielen beschrieben wird, ein.
Unter den obigen Kolophoniumharzen werden im Hinblick auf eine gute optische Dichte modifizierte Kolophoniumharze und polymere Kolophoniumharze bevorzugt, besonders bevorzugt sind ein oder mehrere Kolophoniumester, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus natürlichen Kolophoniumestern, modifizierten Kolophoniumestern, polymeren Kolophoniumestern und vernetzten polymeren Kolophoniumestern bestehen, und am meisten bevorzugt sind polymere Kolophoniumester und vernetzte polymere Kolophoniumester.
Insbesondere im Hinblick auf eine gute optische Dichte weisen die Kolophoniumharze vorzugsweise die folgenden Eigenschaften (i) bis (v) auf:

(i) Einen Erweichungspunkt von 300 bis 600 K, vorzugsweise 350 bis 500 K und besonders bevorzugt 400 bis 500 K, gemessen gemäss KIS K-5902-1969 (Kolophoniumharz).
(ii) Ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) von 500 bis 20.000, vorzugsweise 1.000 bis 18.000 und besonders bevorzugt 1.500 bis 15.000.

Derweil kann das gewichtsgemittelte Molekulargewicht durch einen Gelchromatografen ”System 21” (Füllstoff: Styrol/Divinylbenzol-Copolymer; Säulendurchflussgeschwindigkeit: 1,0 ml/min; Temperatur: 40°C), erhältlich von Shodex Corp., unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Eluent und Polystyrol als Standardsubstanz, gemessen werden.

(iii) Ein zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) von 500 bis 2.000 und vorzugsweise 800 bis 1.800.
(iv) Eine Säurezahl von 1 bis 30 mg KOH/g, vorzugsweise 1 bis 20 mg KOH/g und besonders bevorzugt 1 bis 18 mg KOH/g.
(v) Eine Hydroxylzahl von 1 bis 80 mg KOH/g, vorzugsweise 1 bis 30 mg KOH/g und besonders bevorzugt 1 bis 10 mg KOH/g.

Dabei können die Säurezahl und die Hydroxylzahl aus der Struktur der entsprechenden Kolophoniumharze berechnet oder auch durch ein Titrationsverfahren bestimmt werden, indem das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. MEK) gelöst wird.
Vinylpolymer:
Erfindungsgemäss wird im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität vorzugsweise ein Polymer auf Vinylbasis (nachfolgend mitunter gelegentlich als ”Vinylpolymer” bezeichnet) verwendet, das durch Additionspolymerisation eines Vinylmonomers, wie z. B. Vinylverbindungen, Vinylidenverbindungen und Vinylenverbindungen, erhalten wird.
Das erfindungsgemäss verwendete Vinylpolymer ist im Hinblick auf eine gute Affinität mit den Kolophoniumharzen vorzugsweise ein solches wasserunlösliches Vinylpolymer, das eine Löslichkeit in Wasser von 10 g oder niedriger, vorzugsweise 5 g oder niedriger und besonders bevorzugt 1 g oder weniger aufweist, wenn das Polymer bei 105°C für 2 Stunden getrocknet und dann in 100 g Wasser bei 25°C gelöst wird. Die Löslichkeit des Polymers mit einer salzbildenden Gruppe bezeichnet eine Löslichkeit des Polymers, dessen salzbildende Gruppe vollständig (d. h. 100%) mit Essigsäure oder Natriumhydroxid, je nach Art der salzbildenden Gruppe, neutralisiert wird.
Das erfindungsgemäss verwendete Vinylpolymer ist vorzugsweise ein Polymer, das durch Copolymerisation einer Monomermischung erzeugt wird, die (a) ein Monomer mit einer salzbildenden Gruppe (nachfolgend mitunter lediglich als Komponente (a)” bezeichnet) und (b) ein Makromer (nachfolgend mitunter lediglich als ”Komponente (b)” bezeichnet) und/oder (c) ein hydrophobes Monomer (nachfolgend mitunter lediglich als ”Komponente (c)” bezeichnet) enthält (eine solche Mischung wird nachfolgend lediglich als ”Monomermischung” bezeichnet). Das Vinylpolymer enthält eine Struktureinheit, die von der Komponente (a) abgeleitet wird, und eine Struktureinheit, die von der Komponente (b) abgeleitet wird und/oder eine Struktureinheit, die von der Komponente (c) abgeleitet wird. Das Vinylpolymer liegt besonders bevorzugt in Form eines Pfropfpolymers vor, das die von der Komponente (a) abgeleitete Struktureinheit oder sowohl die von der Komponente (a) abgeleitete Struktureinheit als auch die von der Komponente (c) abgeleitete Struktureinheit in einer seiner Hauptketten enthält und die von der Komponente (b) abgeleitete Struktureinheit in einer seiner Seitenketten enthält.
Das Monomer mit einer salzbildenden Gruppe (a) wird zur Erhöhung der Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion verwendet. Beispiele für die salzbildende Gruppe schliessen eine Carboxylgruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Phosphorsäuregruppe, eine Aminogruppe und eine Ammoniumgruppe ein. Unter diesen salzbildenden Gruppen wird insbesondere eine Carboxylgruppe bevorzugt.
Beispiele für die Monomere mit einer salzbildenden Gruppe schliessen kationische Monomere und anionische Monomere ein, die in Absatz [0022] von JP 9-286939 A usw. beschrieben werden.
Typische Beispiele für die kationischen Monomere schliessen ungesättigte aminhaltige Monomere und ungesättigte ammoniumsalzhaltige Monomere ein. Unter diesen kationischen Monomeren werden N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N-(N',N'-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid und Vinylpyrrolidon bevorzugt.
Typische Beispiele für die anionischen Monomere schliessen ungesättigte Carbonsäuremonomere, ungesättigte Sulfonsäuremonomere und ungesättigte Phosphorsäuremonomere ein.
Beispiele für die ungesättigten Carbonsäuremonomere schliessen Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure und 2-Methacryloyloxymethyl-Bernsteinsäure ein. Beispiele für die ungesättigten Sulfonsäuremonomere schliessen Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 3-Sulfopropyl(meth)acrylat und Bis(3-sulfopropyl)itaconsäureester ein. Beispiele für die ungesättigten Phosphorsäuremonomere schliessen Vinylphosphonsäure, Vinylphosphat, Bis(methacryloxyethyl)phosphat, Diphenyl-2-acryloyloxyethylphosphat, Diphenyl-2-methacryloyloxyethylphosphat und Dibutyl-2-acryloyloxyethylphosphat ein.
Unter den obigen anionischen Monomeren werden im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität und eine gute Ausstossstabilität der resultierenden Tinten die ungesättigten Carbonsäuremonomere bevorzugt, und Acrylsäure und Methacrylsäure werden besonders bevorzugt.
Das Makromer (b) wird zur Erhöhung der Dispersionsstabilität der farbmittelhaltigen Polymerteilchen verwendet. Das Makromer (b) liegt in Form eines Monomers vor, das eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe enthält und ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 100.000 und vorzugsweise 1.000 bis 10.000 aufweist. Derweil kann das zahlengemittelte Molekulargewicht des Makromers (b) durch Gelchromatografie unter Verwendung von Chloroform, as 1 mmol/l Dodecyldimethylamin enthält, als Lösungsmittel und Polystyrol als Standardsubstanz gemessen werden.
Unter diesen Makromeren (b) werden im Hinblick auf die gute Dispersionsstabilität der farbmittelhaltigen Polymerteilchen usw. Makromere auf Styrolbasis und Makromere mit aromatischer Gruppe auf (Meth)acrylatbasis, die eine polymerisierbare funktionelle Gruppe an einer terminalen Endung davon aufweisen, bevorzugt.
Beispiele für Makromere auf Styrolbasis schliessen Homopolymere von Monomeren auf Styrolbasis und Copolymere von Monomeren auf Styrolbasis mit anderen Monomeren ein. Beispiele für Monomere auf Styrolbasis schliessen Styrol, 2-Methylstyrol, Vinyltoluol, Ethylvinylbenzol, Vinylnaphthalin und Chlorstyrol ein.
Als Makromere auf (Meth)acrylatbasis mit aromatischer Gruppe werden Homopolymere von einem (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe und Copolymere von (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe mit anderen Monomeren verwendet. Beispiele für das (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe schliessen (Meth)acrylate ein, die eine Arylalkylgruppe mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 7 bis 18 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, die eine Substituentengruppe mit einem Heteroatom aufweisen kann, oder eine Arylgruppe mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, die eine Substituentengruppe mit einem Heteroatom aufweisen kann, enthalten. Beispiele für die Substituentengruppe mit einem Heteroatom schliessen ein Halogenatom, eine Estergruppe, eine Ethergruppe und eine Hydroxylgruppe ein. Beispiele für das (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe schliessen Benzyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropylacrylat und 2-Methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropylphthalat ein. Unter diesen (Meth)acrylaten mit aromatischer Gruppe wird insbesondere Benzyl(meth)acrylat bevorzugt.
Die polymerisierbare funktionelle Gruppe, die an einer terminalen Endung dieser Makromere gebunden ist, ist vorzugsweise eine Acryloyloxygruppe oder eine Methacryloyloxygruppe. Beispiele für die anderen Monomere, die mit dem (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe polymerisierbar sind, schliessen Acrylnitril usw. ein.
Der Gehalt der Struktureinheit, die von dem Monomer auf Styrolbasis abgeleitet wird, in dem Makromer auf Styrolbasis oder der Gehalt der Struktureinheit, die von dem (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe abgeleitet wird, in dem Makromer auf (Meth)acrylatbasis mit aromatischer Gruppe beträgt vorzugsweise 50 Gew.% oder mehr und besonders bevorzugt 70 Gew.% oder mehr im Hinblick auf die erhöhende Affinität zu Pigmenten.
Das Makromer (b) kann ferner eine Seitenkette umfassen, die aus anderen Struktureinheiten zusammengesetzt ist, die von einem Organopolysiloxan usw. abgeleitet werden. Eine solche Seitenkette kann z. B. durch Copolymerisieren eines Makromers auf Siliconbasis mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe an einer seiner terminalen Endungen, die durch die folgende Formel (1) dargestellt wird: CH₂=C(CH₃)-COOC₃H₆-[Si(CH₃)2-O]_t-Si(CH₃)₃ (1)worin t eine Zahl von 8 bis 40 ist, mit dem Makromer hergestellt werden.
Das Makromer auf Styrolbasis als Komponente (b) ist kommerziell erhältlich, z. B. von Toagosei Co., Ltd. unter Produktbezeichnungen AS-6(S), AN-6(S), HS-6(S) usw.
Das hydrophobe Monomer (c) wird zur Erhöhung der optischen Dichte der resultierenden Tinte verwendet. Beispiele für das hydrophobe Monomer (c) schliessen Alkyl(meth)acrylate und Monomere mit einer aromatischen Gruppe ein.
Die bevorzugten (Meth)acrylate sind solche, die eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 6 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten. Beispiele für die Alkyl(meth)acrylate schliessen Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, (Iso)propyl(meth)acrylat, (Iso- oder tertiär)Butyl(meth)acrylat, (Iso)amyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, (Iso)octyl(meth)acrylat), (Iso)Decyl(meth)acrylat, (Iso)dodecyl(meth)acrylat und (Iso)stearyl(meth)acrylat ein.
Derweil bezeichnen die hierin verwendeten Begriffe ”(Iso- oder Tertiär-)” und ”(Iso)” jeweils die Struktur, in der die durch ”Iso” und ”Tertiär” ausgedrückten Gruppen vorhanden sind, und die Struktur, in der diese Gruppen nicht vorhanden sind (d. h. normal), und ”(Meth)acrylat” bedeutet Acrylat, Methacrylat oder beide.
Das Monomer mit aromatischer Gruppe kann eine Substituentengruppe mit einem Heteroatom enthalten und ist vorzugsweise ein Vinylmonomer, das eine aromatische Gruppe mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 6 bis 18 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, enthält. Beispiele für das Monomer mit aromatischer Gruppe schliessen das obige Monomer auf Styrolbasis (Komponente (c-1)) und das obige (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe (Komponente (c-2)) ein. Beispiele für die Substituentengruppe mit einem Heteroatom schliessen die vorher beispielhaft genannten ein.
Unter diesen Komponenten (c) wird im Hinblick auf die Erhöhung der optischen Dichte das Monomer auf Styrolbasis (Komponente (c-1)) bevorzugt. Unter diesen Monomeren auf Styrolbasis (Komponente (c-1)) werden Styrol und 2-Methylstyrol besonders bevorzugt. Der Gehalt der Komponente (c-1) in der Komponente (c) beträgt vorzugsweise 10 bis 100 Gew.% und besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.%, im Hinblick auf die Erhöhung der optischen Dichte.
Des weiteren schliessen Beispiele für das bevorzugte (Meth)acrylat mit aromatischer Gruppe als Komponente (c-2) Benzyl(meth)acrylat und Phenoxyethyl(meth)acrylat ein. Der Gehalt der Komponente (c-2) in der Komponente (c) beträgt vorzugsweise 10 bis 100 Gew.% und besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.%, im Hinblick auf die Erhöhung der optischen Dichte und des Glanzes.
Ferner werden die Komponenten (c-1) und (c-2) vorzugsweise in Kombination miteinander verwendet.
Die Monomermischung kann ferner (d) ein hydroxylhaltiges Monomer (nachfolgend mitunter lediglich als ”Komponente (d)” bezeichnet) enthalten. Das hydroxylhaltige Monomer (d) wird verwendet, um die ausgezeichnete Wirkung der Erhöhung der Dispersionsstabilität zu verleihen.
Beispiele für die Komponente (d) schliessen 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Polyethylenglykol(n = 2 bis 30, worin n eine durchschnittliche Molzahl der Zugabe von Oxyalkylengruppen darstellt; diese Definition gilt in gleicher Weise für die folgenden Angaben)(meth)acrylat, Propylenglykol(n = 2 bis 30)(meth)acrylat und Poly(ethylenglykol(n = 1 bis 15)/Propylenglykol(n = 1 bis 15)(meth)acrylat ein. Unter diesen hydroxylhaltigen Monomeren werden 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, Polyethylenglykolmonomethacrylat und Polypropylenglykolmethacrylat bevorzugt.
Die Monomermischung kann ferner (e) ein Monomer (nachfolgend mitunter lediglich als ”Komponente (e)” bezeichnet) enthalten, das durch die folgende Formel (2) dargestellt wird: CH₂=C(R¹)COO(R²O)_qR³ (2)worin R¹ ein Wasserstoffatom oder eine Niederalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist; R² eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, die ein Heteroatom enthalten kann; R³ eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, die ein Heteroatom enthalten kann; und q eine durchschnittliche Molzahl der Zugabe von R²O-Gruppen darstellt und eine Zahl von 1 bis 60, vorzugsweise eine Zahl von 1 bis 30, ist.
Die Komponente (e) wird verwendet, um die ausgezeichnete Wirkung der Erhöhung der Ausstosseigenschaft der resultierenden Tinte zu verleihen.
Beispiele für das Heteroatom, das in der Komponente (e) der Formel (2) enthalten ist, schliessen ein Stickstoffatom, ein Sauerstoffatom, ein Halogenatom und ein Schwefelatom ein.
Beispiele für die geeignete R¹-Gruppe schliessen Methyl, Ethyl und (Iso)propyl ein.
Beispiele für die geeignete R²O-Gruppe schliessen Oxyethylen, Oxytrimethylen, Oxypropan-1,2-diyl, Oxytetramethylen, Oxyheptamethylen, Oxyhexamethylen und eine Oxyalkandiyl(oxyalkylen)-Gruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, die aus einer Kombination von mindestens zwei dieser Gruppen aufgebaut ist, ein.
Beispiele für die geeignete R³-Gruppe schliessen eine aliphatische Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Alkylgruppe mit aromatischem Ring mit 7 bis 30 Kohlenstoffatomen und eine Alkylgruppe mit Heteroring mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen ein.
Spezifische Beispiele für die Komponente (e) schliessen Methoxypolyethylenglykol(q in Formel (II): 1 bis 30; diese Definition gilt in gleicher Weise für die folgenden Verbindungen)(meth)acrylat, Methoxypolytetramethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat, Ethoxypolyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat, Octoxypolyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat, Polyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat-2-ethylhexylether, (Iso)propoxypolyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat, Butoxypolyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat, Methoxypolypropylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat und Methoxy(ethylenglykol/Propylenglykol-Copolymer)(q = 1 bis 30; wobei die Zahl der Ethylenglykoleinheiten 1 bis 29 beträgt)(meth)acrylat ein. Unter diesen Verbindungen werden Octoxypolyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat und Polyethylenglykol(q = 1 bis 30)(meth)acrylat-2-ethylhexylether bevorzugt.
Spezifische Beispiele für die kommerziell erhältlichen Komponenten (d) und (e) schliessen polyfunktionelle Acrylatmonomere (NK-Ester), erhältlich von Shin-Nakamura Kagaku Kogyo Co., Ltd., wie z. B. ”M-40G”, ”M-90G” und ”M-230G”, und die BLEMMER-Reihe, erhältlich von NOF Corporation, wie z. B. ”PE-90”, ”PE-200”, ”PE-350”, ”PME-100”, ”PME-200”, ”PME-400”, ”PME-1000”, ”PP-500”, ”PP-800”, ”PP-1000”, ”AP-150”, ”AP-400”, ”AP-550”, ”AP-800”, ”50PEP-300”, ”50POE2-800B” und ”43PAPE-600B”, ein.
Diese Komponenten (a) bis (e) können jeweils alleine oder in Form einer Mischung von je zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Bei der Herstellung des Vinylpolymers sind die Gehalte der obigen Komponenten (a) bis (e) in der Monomermischung (Gehalte der nicht-neutralisierten Komponenten; diese Definition gilt in gleiche Weise für die folgenden Angaben) oder die Gehalte der Struktureinheiten, die von den Komponenten (a) bis (e) abgeleitet werden, in den Komponenten wie folgt.
Der Gehalt der Komponente (a) beträgt vorzugsweise 2 bis 40 Gew.%, besonders bevorzugt 2 bis 30 Gew.% und noch bevorzugter 3 bis 20 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion.
Der Gehalt der Komponente (b) beträgt vorzugsweise 1 bis 25 Gew.% und besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.%, insbesondere im Hinblick auf die Erhöhung der Wechselwirkung mit dem Farbmittel.
Der Gehalt der Komponente (c) beträgt vorzugsweise 5 bis 98 Gew.% und besonders bevorzugt 10 bis 60 Gew.%, im Hinblick auf die Erhöhung der optischen Dichte.
Der Gehalt der Komponente (d) beträgt vorzugsweise 5 bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt 7 bis 20 Gew.% im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion.
Der Gehalt der Komponente (e) beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.% und besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Ausstosseigenschaft der resultierenden Tinte.
Der Gesamtgehalt der Komponenten (a) und (d) in der Monomermischung beträgt vorzugsweise 6 bis 60 Gew.% und besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion. Der Gesamtgehalt der Komponenten (a) und (e) in der Monomermischung beträgt vorzugsweise 6 bis 75 Gew.% und besonders bevorzugt 13 bis 50 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion und einer guten Ausstosseigenschaft der resultierenden Tinte. Der Gesamtgehalt der Komponenten (a), (d) und (e) in der Monomermischung beträgt vorzugsweise 6 bis 60 Gew.% und besonders bevorzugt 7 bis 50 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der resultierenden wässrigen Dispersion und einer guten Ausstosseigenschaft der resultierenden Tinte.
Ausserdem beträgt das Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Summe der Komponenten (b) und (c) [Komponente (a)/(Komponente (b) + Komponente (c))] vorzugsweise 0,01 bis 1, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,67 und noch bevorzugter 0,03 bis 0,50, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität und eine gute optische Dichte der resultierenden wässrigen Dispersion.
Herstellung des Vinylpolymers:
Das Vinylpolymer kann durch Copolymerisieren der Monomermischung mittels bekannter Verfahren, wie z. B. Massepolymerisation, Lösungspolymerisation, Suspensionspolymerisation und Emulsionspolymerisation, hergestellt werden. Unter diesen Polymerisationsverfahren wird die Lösungspolymerisation bevorzugt.
Das in dem Lösungspolymerisationsverfahren ist vorzugsweise ein organisches polares Lösungsmittel, obgleich es nicht darauf beschränkt ist. Das mit Wasser mischbare organische polare Lösungsmittel kann in Form einer Mischung mit Wasser verwendet werden. Beispiele für die organischen polaren Lösungsmittel schliessen aliphatische Alkohole mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Methanol, Ethanol und Propanol, Ketone, wie z. B. Aceton, MEK und Methylisobutylketon (MIBK), und Ester, wie z. B. Ethylacetat, ein. Unter diesen Lösungsmitteln werden Methanol, Ethanol, Aceton, MEK, MIBK und gemischte Lösungsmittel aus mindestens einem davon mit Wasser bevorzugt.
Die Polymerisation kann in Gegenwart eines herkömmlich bekannten, radikalischen Polymerisationsinitiators, z. B. Azoverbindungen, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril und 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), und organischen Peroxiden, wie t-Butylperoxyoctoat und Dibenzoyloxid, durchgeführt werden.
Die Menge des in der Polymerisation zu verwendenden radikalischen Polymerisationsinitiators beträgt vorzugsweise 0,001 bis 5 mol und besonders bevorzugt 0,01 bis 2 mol pro 1 mol der Monomermischung.
Die Polymerisation kann in Gegenwart eines herkömmlich bekannten Kettenübertragungsmittels, z. B. Mercaptanen, wie Octylmercaptan und 2-Mercaptoethanol, und Thiuramdisulfiden durchgeführt werden.
Die Polymerisationsbedingungen der Monomermischung variieren in Abhängigkeit von der Art des radikalischen Polymerisationsinitiators der Monomere, des Lösungsmittels usw., die zu verwenden sind, und sind daher nicht besonders beschränkt. Die Polymerisation wird im allgemeinen bei einer Temperatur von vorzugsweise 30 bis 100°C und besonders bevorzugt 50 bis 80°C für 1 bis 20 Stunden durchgeführt. Ferner wird die Polymerisation vorzugsweise in einer Atmosphäre eines inerten Gases, wie z. B. Stickstoff und Argon, durchgeführt.
Nach Beendigung der Polymerisationsreaktion kann das so hergestellte Polymer aus der Reaktionslösung durch ein bekanntes Verfahren, wie z. B. Umfällung und Entfernung des Lösungsmittels durch Destillation, isoliert werden. Das so erhaltene Polymer kann durch wiederholte Umfällung, Membrantrennung, Chromatografie, Extraktion usw. zur Entfernung nicht-umgesetzter Monomere usw. davon gereinigt werden.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des erfindungsgemäss verwendeten Vinylpolymers beträgt vorzugsweise 5.000 bis 500.000, besonders bevorzugt 10.000 bis 400.000, noch bevorzugter 10.000 bis 300.000 und am meisten bevorzugt 20.000 bis 300.000, im Hinblick auf eine gute optische Dichte, einen guten Glanz und eine gute Dispersionsstabilität des Farbmittels darin. Derweil kann das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Vinylpolymers durch das in den folgenden Beispielen beschriebene Verfahren gemessen werden.
Wenn das erfindungsgemäss verwendete Vinylpolymer eine salzbildende Gruppe enthält, die von dem Monomer mit der salzbildenden Gruppe (a) abgeleitet wird, wird die salzbildende Gruppe mit einem Neutralisationsmittel neutralisiert. Als Neutralisationsmittel können Säuren oder Basen, je nach Art der salzbildenden Gruppe in dem Polymer, verwendet werden. Beispiele für das Neutralisationsmittel schliessen Säure, wie z. B. Salzsäure, Essigsäure, Propionsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Glykolsäure, Gluconsäure und Glycerinsäure, und Basen, wie z. B. Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Triethanolamin und Tributylamin, ein.
Der Neutralisationsgrad der salzbildenden Gruppe beträgt vorzugsweise 10 bis 200%, besonders bevorzugt 20 bis 150% und noch bevorzugter 50 bis 150%.
Der Neutralisationsgrad der anionischen salzbildenden Gruppe wird gemäss der folgenden Formel (3) berechnet: {[Gewicht (g) des Neutralisationsmittels/Äquivalent des Neutralisationsmittels]/[Säurezahl des Polymers (KOH mg/g) × Gewicht (g) des Polymers/(56 × 1.000)]} × 100 (3)
Der Neutralisationsgrad der kationischen salzbildenden Gruppe wird gemäss der folgenden Formel (4) berechnet: {[Gewicht (g) des Neutralisationsmittels/Äquivalent des Neutralisationsmittels]/[Aminzahl des Polymers (HCl mg/g) × Gewicht (g) des Polymers/(36,5 × 1.000)]} × 100 (4)
Die Säurezahl oder Aminzahl kann aus den entsprechenden Struktureinheiten des Polymers berechnet werden oder auch durch das Verfahren bestimmt werden, in dem eine durch Lösen des Polymers in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. MEK, hergestellte Lösung einer Titration unterzogen wird.
Herstellung der wässrigen Dispersion von farbmittelhaltigen Polymerteilchen:
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersion aus den farbmittelhaltigen Polymerteilchen ist nicht besonders beschränkt. Allerdings kann die wässrige Dispersion in effizienter Weise durch das Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte I und II einschliesst:
Schritt I: Dispergieren einer Mischung, die das Kolophonium (A), das Vinylpolymer (B), das Farbmittel, ein organisches Lösungsmittel und Wasser enthält, um eine Dispersion von farbmittelhaltigen Polymerteilchen zu erhalten, und
Schritt II: Entfernen des organischen Lösungsmittels von der in Schritt I erhaltenen Dispersion.
In Schritt I werden vorzugsweise das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) zuerst in dem organischen Lösungsmittel gelöst. Das Kolophonium (A) kann alleine im voraus in dem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Im Hinblick auf die Unterdrückung der Hydrolyse des Kolophoniums bei Verwendung eines Neutralisationsmittels und die Verbesserung der Affinität zu dem Farbmittel wird die so erhaltene Lösung im organischen Lösungsmittel als nächstes vorzugsweise mit dem Farbmittel und dann mit Wasser gemischt, gefolgt von der Zugabe eines Neutralisationsmittels und eines Tensids zu der resultierenden Mischung, falls nötig, wodurch eine Dispersion vom Öl-in-Wasser-Typ erhalten wird.
Im Hinblick auf eine gute optische Dichte und eine geringe Unausgeglichenheit der Farben beträgt der Gehalt an Farbmittel in der Mischung vorzugsweise 5 bis 50 Gew.% und besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.%; der Gehalt an organischem Lösungsmittel in der Mischung beträgt vorzugsweise 10 bis 70 Gew.% und besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.%; der Gesamtgehalt an Kolophonium (A) und Vinylpolymer (B) in der Mischung beträgt vorzugsweise 2 bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt 3 bis 20 Gew.%; und der Wassergehalt in der Mischung beträgt vorzugsweise 10 bis 70 Gew.% und besonders bevorzugt 20 bis 70 Gew.%.
Das Gewichtsverhältnis von Kolophoniums (A) zu Vinylpolymer (B) [Kolophonium (A)/Vinylpolymer (B)] in der Mischung beträgt vorzugsweise 0,02 bis 10, besonders bevorzugt 0,05 bis 5, noch bevorzugter 0,1 bis 3 und am meisten bevorzugt 0,1 bis 1.
Wenn das Vinylpolymer (B) eine salzbildende Gruppe enthält, wird vorzugsweise das Neutralisationsmittel in der Mischung verwendet. Der Neutralisationsgrad der salzbildenden Gruppe in dem Polymer ist nicht besonders beschränkt. Im allgemeinen wird der Neutralisationsgrad vorzugsweise so kontrolliert, dass die letztendlich erhaltene wässrige Dispersion eine neutrale flüssige Eigenschaft aufweist, z. B. einen pH-Wert von 4,5 bis 10. Der pH-Wert der Dispersion kann ausserdem aus dem gewünschten Neutralisationsgrad für das wasserunlösliche Polymer bestimmt werden. Beispiele für das erfindungsgemäss verwendete Neutralisationsmittel schliessen solche ein, die oben beispielhaft genannt wurden. Ausserdem kann das Vinylpolymer (B) im voraus neutralisiert werden.
Beispiele für die organischen Lösungsmittel schliessen alkoholische Lösungsmittel, wie z. B. Ethanol, Isopropanol und Isobutanol, Keton-Lösungsmittel, wie z. B. Aceton, MEK, MIBK und Diethylketon, und Ether-Lösungsmittel, wie z. B. Dibutylether, Tetrahydrofuran und Dioxan, ein. Die Löslichkeit dieser organischen Lösungsmittel in 100 g Wasser ist vorzugsweise 5 g oder höher und besonders bevorzugt 10 g oder höher, insbesondere bevorzugt 5 bis 80 g und besonders bevorzugt 10 bis 50 g, gemessen bei 20°C. Unter diesen organischen Lösungsmitteln werden MEK und MIBK bevorzugt. Die Löslichkeit des Kolophoniums in dem organischen Lösungsmittel beträgt vorzugsweise 20 g/l oder mehr, gemessen bei 25°C, im Hinblick auf ein leichtes Auflösen des Kolophoniums darin.
Das Verfahren zum Dispergieren der Mischung in Schritt I ist nicht besonders beschränkt. Die Polymerteilchen können in feine Teilchen mit einer gewünschten durchschnittlichen Teilchengrösse lediglich durch eine substantielle Dispersionsprozedur fein verteilt werden. Vorzugsweise wird die Mischung einer vorausgehenden Dispersionsprozedur und dann der substantiellen Dispersionsprozedur durch Anlegen einer Scherspannung unterzogen, so dass die durchschnittliche Teilchengrösse der erhaltenen Polymerteilchen auf einen gewünschten Wert eingestellt wird. Bei der Durchführung der substantiellen Dispersionsprozedur können die unten erwähnten Verfahren für die substantielle Dispersion in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Die Dispersionsprozedur in Schritt I wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 5 bis 50°C und besonders bevorzugt 10 bis 35°C durchgeführt.
Bei der vorausgehenden Dispersionsprozedur können gewöhnliche Misch- oder Rührvorrichtungen, wie z. B. Ankerblätter, verwendet werden. Beispiele für die bevorzugten Misch- und Rührvorrichtungen schliessen Hochgeschwindigkeitsmischer oder -rührer, wie z. B. ”Ultra Disper” (Handelsname; erhältlich von Asada Tekko Co., Ltd., ”Ebara Milder” (Handelsname; erhältlich von EBARA Corp.), ”TK Homomixer”, ”TK Pipeline Mixer”, ”TK Homo Jetter”, ”TK Homomic Line Flow” und Filmix” (Handelsnamen; jeweils erhältlich von PRIMIX Corp.), ”Clearmix” (Handelsname; erhältlich von M-Technic Co., Ltd.) und ”K. D. Mill” (Handelsname; erhältlich von Kinetics Dispersion Inc.), ein.
Zum Anlegen der Scherspannung an die Mischung in der substantiellen Dispersionsprozedur können z. B. Knetmaschinen, wie Walzenmühlen, Perlmühlen, Kneter und Extruder, Hochdruck-Homogenisatoren vom Homo-Ventiltyp, wie üblicherweise ”High-Pressure Homogenizer” (Handelsname; erhältlich von Izumi Food Machinery Co., Ltd.) und Mini-Labo 8.3H Model” (Handelsname; erhältlich von Rannie Corp.), und Hochdruck-Homogenisatoren vom Kammertyp, wie z. B. ”Micro Fluidizer” (Handelsname; erhältlich von Microfluidics Inc.), ”Nanomizer” (Handelsname; erhältlich von Nanomizer Co., Ltd.), ”Altimizer” (Handelsname; erhältlich von Sugino Machine Co., Ltd.), ”Genus PY” (Handelsname; erhältlich von Hakusui Kagaku Co., Ltd.) und ”DeBEE 2000” (Handelsname; erhältlich von Nippon BEE Co., Ltd.), verwendet werden. Unter diesen Vorrichtungen werden im Hinblick auf die Reduzierung der Teilchengrösse des Pigments, in Fällen, in denen ein Pigment in der Mischung enthalten ist, Walzenmühlen, Perlmühlen, Kneter und Hochdruck-Homogenisatoren bevorzugt. Diese Vorrichtungen können in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Die in Schritt I gebildete Dispersion ist eine solche Dispersion, in der die Polymermischungsteilchen, die einen Aufbau aufweisen, in dem das Farbmittel in eine Mischung aufgenommen ist, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) usw. enthält, in Wasser und dem organischen Lösungsmittel dispergiert sind.
In Schritt II wird das organische Lösungsmittel von der so erhaltenen Dispersion durch bekannte Verfahren entfernt, um die Dispersion wässrig zu machen, wodurch eine wässrige Dispersion der farbmittelhaltigen Polymer(mischungs)teilchen erhalten wird. Das organische Lösungsmittel wird vorzugsweise im wesentlichen Vollständig von der so erhaltenen wässrigen Dispersion, die die Polymerteilchen enthält, entfernt. Der Gehalt an zurückbleibendem organischen Lösungsmittel in der resultierenden wässrigen Dispersion ist vorzugsweise 0,1 Gew.% oder niedriger und besonders bevorzugt 0,01 Gew.% oder niedriger.
In der so erhaltenen wässrigen Dispersion der farbmittelhaltigen Polymerteilchen ist der aus dem farbmittelhaltigen Polymer bestehende feste Bestandteil in Wasser als Hauptmedium dispergiert. Der Aufbau der Polymerteilchen ist nicht besonders beschränkt, solange die Teilchen aus mindestens dem Farbmittel und der Mischung gebildet sind, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) enthält. Beispiele für den Aufbau der Polymerteilchen schliessen den Teilchenaufbau, in dem das Farbmittel in den entsprechenden Teilchen der Mischung eingeschlossen ist, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) enthält, den Teilchenaufbau, in dem das Farbmittel gleichmässig in den entsprechenden Teilchen der Mischung dispergiert ist, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) enthält, und den Teilchenaufbau ein, in dem das Farbmittel auf einer Oberfläche der entsprechenden Teilchen der Mischung vorliegt, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) enthält. Die Mischung, die das Kolophonium (A) und das Vinylpolymer (B) enthält, liegt nicht notwendigerweise in Form einer gleichmässigen Mischung vor, solange beide Komponenten miteinander integriert sind, und diese Komponenten können ungleichmässig über die Mischung verteilt sein. Zum Beispiel kann eine grössere Menge des Kolophoniums (A) an der Oberfläche der farbmittelhaltigen Polymerteilchen vorhanden sein. Ausserdem können weitere Polymere in der Mischung enthalten sein, solange die erfindungsgemässen Wirkungen nicht nachteilig durch ihre Aufnahme beeinträchtigt werden.
Das Gewichtsverhältnis von Kolophonium (A) zu Vinylpolymer (B) [Kolophonium (A)/Vinylpolymer (B)] in dem Polymer zur Bildung der farbmittelhaltigen Polymerteilchen beträgt vorzugsweise 0,02 bis 10, besonders bevorzugt 0,05 bis 5, noch bevorzugter 0,1 bis 3 und am meisten bevorzugt 0,1 bis 1.
Das Gewichtsverhältnis der Summe aus Kolophonium (A) und Vinylpolymer (B) zu dem Farbmittel [(Kolophonium (A) + Vinylpolymer (B)/Farbmittel] beträgt vorzugsweise 5/95 bis 90/10, besonders bevorzugt 10/90 bis 75/25 und noch bevorzugter 15/85 bis 50/50, im Hinblick auf eine gute Dispersionsstabilität der Polymerteilchen.
Das Gewichtsverhältnis von Kolophonium (A) zu Farbmittel [Kolophonium (A)/Farbmittel] beträgt vorzugsweise 1/40 bis 1/1 und besonders bevorzugt 1/30 bis 1/3, und das Gewichtsverhältnis von Vinylpolymer (B) zu Farbmittel [Vinylpolymer (B)/Farbmittel] beträgt vorzugsweise 1/20 bis 2/1 und besonders bevorzugt 1/10 bis 1/1.
Wässrige Dispersion und Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken:
Die erfindungsgemässe Tinte auf Wasserbasis enthält die erfindungsgemässe wässrige Dispersion und kann nötigenfalls des weiteren verschiedene Additive, wie z. B. Benetzungsmittel, Dispergiermittel, Entschäumungsmittel, Antischimmelmittel und Chelatbildner, enthalten. Das Verfahren zum Mischen dieser Additive in die Tinte auf Wasserbasis ist nicht besonders beschränkt.
Im Hinblick auf eine gute optische Dichte und eine geringe Unausgeglichenheit der Farben sind die Gehalte der entsprechenden Komponenten in der wässrigen Dispersion zum Tintenstrahldrucken wie folgt.
Der Farbmittelgehalt in der wässrigen Dispersion beträgt vorzugsweise 3 bis 40 Gew.% und besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.%, im Hinblick auf eine gute Stabilität. Der Gehalt (in bezug auf das blosse Gewicht) des Kolophoniums (A) in der wässrigen Dispersion beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.% und noch bevorzugter 0,1 bis 10 Gew.%. Der Gehalt (Feststoffgehalt) des Vinylpolymers (B) in der wässrigen Dispersion beträgt vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.% und noch bevorzugter 1 bis 10 Gew.%.
Im Hinblick auf eine gute optische Dichte und eine geringe Unausgeglichenheit der Farbe sind die Gehalte der entsprechenden Komponenten in der Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken wie folgt.
Der Farbmittelgehalt in der Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.% und besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.%. Der Gehalt (in bezug auf das blosse Gewicht) des Kolophoniums (A) in der Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 0,05 bis 15 Gew.%, besonders bevorzugt 0,08 bis 10 Gew.% und noch bevorzugter 0,1 bis 10 Gew.%. Der Gehalt (Feststoffgehalt) des Vinylpolymers (B) in der Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 0,3 bis 20 Gew.%, besonders bevorzugt 0,5 bis 15 Gew.% und noch bevorzugter 0,8 bis 10 Gew.%.
Das Gewichtsverhältnis von Kolophonium (A) zu Vinylpolymer (B) [Kolophonium (A)/Vinylpolymer (B)] in der wässrigen Dispersion und in der Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken beträgt vorzugsweise 0,02 bis 10, besonders bevorzugt 0,05 bis 5, noch bevorzugter 0,1 bis 3 und an meisten bevorzugt 0,1 bis 1. Der Wassergehalt in der wässrigen Dispersion und in der Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 30 bis 90 Gew.% und besonders bevorzugt 40 bis 80 Gew.%.
Die durchschnittliche Teilchengrösse der in der wässrigen Dispersion und der Tinte auf Wasserbasis enthaltenen farbmittelhaltigen Polymerteilchen beträgt vorzugsweise 40 bis 400 nm, besonders bevorzugt 50 bis 300 nm und noch bevorzugt 60 bis 200 nm, im Hinblick auf eine geringe Unausgeglichenheit der Farben und eine gute Dispersionsstabilität. Derweil kann die durchschnittliche Teilchengrösse der farbmittelhaltigen Polymerteilchen durch das in den folgenden Beispielen beschriebene Verfahren gemessen werden.
Die Viskosität der wässrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 20 Gew.% beträgt vorzugsweise 2 bis 6 mPa·s und besonders bevorzugt 2 bis 5 mPa·s, gemessen bei 20°C, um eine Tinte auf Wasserbasis mit einer geeigneten Viskosität zu erzeugen. Die Viskosität der Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 2 bis 12 mPa·s und besonders bevorzugt 2,5 bis 10 mPa·s, gemessen bei 20°C, im Hinblick auf das Aufrechterhalten einer guten Ausstosszuverlässigkeit davon. Derweil kann die Viskosität der wässrigen Dispersion oder der Tinte auf Wasserbasis durch das in den folgenden Beispielen beschriebene Verfahren gemessen werden.
Die Oberflächenspannung der erfindungsgemässen wässrigen Dispersion beträgt vorzugsweise 30 bis 70 mN/m und besonders bevorzugt 35 bis 68 mN/m, gemessen bei 20°C, und die Oberflächenspannung der erfindungsgemässen Tinte auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 25 bis 50 mN/m und besonders bevorzugt 25 bis 45 mN/m, gemessen bei 20°C, im Hinblick auf eine gute optische Dichte. Ausserdem ist der pH-Wert der Tinte auf Wasserbasis vorzugsweise 4 bis 10.
Das Tintenstrahlverfahren unter Verwendung der erfindungsgemässen Tinte auf Wasserbasis ist nicht besonders beschränkt und ist entsprechend auf Tintenstrahldrucker vom piezoelektrischen Typ anzuwenden.
BEISPIELE
In den folgenden Herstellungsbeispiel, Beispielen und Vergleichsbeispielen geben ”Teil(e)” und ”%” ”Gew.- Teil(e)” bzw. ”Gew.%” an, soweit nicht anderweitig spezifiziert. Derweil werden das gewichtsgemittelte Molekulargewicht, die Viskosität und die durchschnittliche Teilchengrösse jeweils durch die folgenden Verfahren gemessen.
(1) Messung des gewichtsgemittelten Molekulargewichts des Polymers:
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht wurde durch Gelchromatografie unter Verwendung von N,N-Dimethylformamid, das 60 mmol/l Phosphorsäure und 50 mmol/l Lithiumbromid enthält, als Lösungsmittel und Polystyrol als Standardsubstanz gemessen. Des weiteren wurde als Säule für die Gelchromatografie HPLC-8120GPC, erhältlich von Tosoh Corporation, verwendet.
(2) Messung der Viskosität:
Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Viskosimeters vom E-Typ mit einem standarisierten Rotor (1°34' × R24) bei einer Temperatur von 20°C für 1 Minute durch Einstellung seiner Rotationsgeschwindigkeit auf 100 U/min gemessen.
(3) Messung der durchschnittlichen Teilchengrösse der farbmittelhaltigen Polymerteilchen:
Die durchschnittliche Teilchengrösse wurde unter Verwendung eines Laser-Teilchenanalysierungssystems ”ELS-8000” (Kumulantenanalyse), erhältlich von Otsuka Denshi Co., Ltd., gemessen. Die Messung wurde bei einer Temperatur von 25°C, einem Winkel zwischen einfallendem Licht und Detektor von 90° und einer Summenhäufigkeit von 100 mal durchgeführt, und ein Brechungsindex des Wassers (1,333) wurde für das Analysesystem als Brechungsindex des dispergierenden Mediums genommen. Die Konzentration der zu messenden wässrigen Dispersion oder Tinte auf Wasserbasis betrug gewöhnlich 5 × 10^–3 Gew.%.
HERSTELLUNGSBEISPIEL 1
20 Teile MEK und 0,03 Teile eines Kettenübertragungsmittels (2-Mercaptoethanol), zusammen mit 10% von 200 Teilen einer Monomermischung, dargestellt in Tabelle 1, wurden in ein Reaktionsgefäss gegeben und miteinander gemischt, und dann wurde das Reaktionsgefäss vollständig mit Stickstoffgas gespült, um eine gemischte Lösung zu erhalten.
Getrennt wurden die verbleibenden 90% der in Tabelle 1 dargestellten Monomermischung in einen Tropftrichter gegeben und ferner 0,27 Teile eines Kettenübertragungsmittels, 60 Teile MEK und 1,2 Teile eines Radikalpolymerisationsinitiators (2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril)) wurden hinzugefügt und miteinander gemischt, und der Tropftrichter wurde vollständig mit einem Stickstoffgas gespült, um eine gemischte Lösung zu erhalten.
Die gemischte Lösung in dem Reaktionsgefäss wurde auf 65°C unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre erwärmt, und dann wurde die gemischte Lösung allmählich über 3 Stunden in den Tropftrichter hineingetropft. Nach Ablauf von 2 Stunden nach Beendigung des Hinzutropfens, während die Temperatur bei 65°C gehalten wurde, wurde eine Lösung, die durch Lösen von 0,3 Gew.-Teilen eines Radikalpolymerisationsinitiators in 5 Teilen MEK hergestellt worden war, zu der gemischten Lösung hinzugefügt, und die resultierende Reaktionslösung wurde weiterhin bei 65°C für 2 Stunden und dann bei 70°C für 2 Stunden gealtert, um eine Lösung aus einem Polymer zu erhalten. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass das so erhaltene Polymer ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 200.000 aufwies.
Derweil waren die Details der in Tabelle 1 dargestellten Monomere die folgenden.

– Styrolmonomer: ”AS-6S” (Handelsname), erhältlich von Toagosei Corp.; zahlengemitteltes Molekulargewicht: 6.000; polymerisierbare funktionelle Gruppe: Methacryloyloxygruppe.
– Polyethylenglykolmonomethacrylat (durchschnittliche Molzahl der Zugabe von Ethylenoxid: 9); ”NK-ESTER M-90G” (Handelsname), erhältlich von Shin-Nakamura Kagaku Kogyo Co., Ltd..
– Polypropylenglykolmonomethacrylat (durchschnittliche Molzahl der Zugabe an Propylenoxid: 9); ”BLEMMER PP-500” (Handelsname), erhältlich von NOF Corporation.

		Herstellungsbeispiel 1
Art des Monomers (Gew.-Teile der festen Komponente)
(a) Methacrylsäure		10
(b) Styrolmakromer		15
(c) Benzylmethacrylat		40
(c) Styrolmonomer		10
(d) Polyethylenglykolmonomethacrylat		5
(d) Polypropylenglykolmonomethacrylat		20
gewichtsgemitteltes Molekulargewicht		200.000

BEISPIEL 1
Eine Mischung, zusammengesetzt aus 10,6 Teilen eines Kolophoniums ”DS816” (polymerer (dimerisierter) Kolophoniumglycerinester; Mn: 1.000; Mw: 2.000; Hydroxylzahl: 29; Säurezahl: 11,5; erhältlich von Harima Chemicals, Inc.) (50%-ige MEK-Lösung; 5,3 Teile, in beug auf das blosse Gewicht (sheer weight)) und 2 Teile des Polymers, das durch Trocknen der in Herstellungsbeispiel 1 erhaltenen Polymerlösung unter reduziertem Druck hergestellt worden war, wurden mit 50 Teilen MEK gemischt. Als nächstes wurden 100 Teile eines Chinacridonpigments (C. I. Pigment Violet 19 ”Hostaperm Red E5B02” (Handelsname), erhältlich von Clariant Japan Co., Ltd.) in die resultierende Mischung gegeben und vollständig miteinander vermischt. Ferner wurden 4,6 Teile einer wässrigen 5 N-Natriumhydroxidlösung und 2,2 Teile einer 25%-igen wässrigen Ammoniaklösung zu der Mischung hinzugegeben (Neutralisationsgrad: 75%) und dann zusammen bei 20°C für 30 Minuten unter Verwendung einer Walzenmühle geknetet. Das resultierende geknetete Material wurde mit ionenausgetauschtem Wasser verdünnt, um eine 20%-ige wässrige Lösung zu erhalten, und dann wurde die erhaltene wässrige Lösung unter einem Druck von 200 MPa dispergiert, indem eine Dispersionsvorrichtung ”MICROFLUIDIZER” (Handelsname), erhältlich von Microfluidics Corp., 10 mal durchlaufen wurde.
Die resultierende Dispersion wurde mit 250 Teilen ionenausgetauschtem Wasser unter Rühren gemischt, und dann wurde das MEK vollständig aus der resultierenden Mischung unter reduziertem Druck bei 60°C entfernt, gefolgt von der Entfernung eines Teils des Wassers davon. Die erhaltene Mischung wurde durch ein 5 µm-Mesh-Filter (Acetylcellulosemembran; äusserer Durchmesser: 2,5 cm; erhältlich von Fujifilm Corp.) filtriert, der an einer 25 ml-Spritze ohne Nadel, erhältlich von TERUMO Corp., angebracht war, um die groben Teilchen zu entfernen, wodurch eine wässrige Dispersion von pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen mit einem Feststoffgehalt von 20 erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Teilchengrösse der so erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen 115 nm, gemessen mittels des oben erwähnten Messverfahrens, betrug.
40 Teile der so erhaltenen wässrigen Dispersion der pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen wurden mit 7 Teilen Triethylenglykolmonobutylether, 1 Teil ”SURFYNOL 465”, erhältlich von Nissin Chemical Industry Co., Ltd., 0,3 Teilen ”Ploxel XL2”, erhältlich von Avecia KK, und 36 Teilen ionenausgetauschtem Wasser gemischt, und dann wurde die resultierende Mischung ferner mit Glycerin und Wasser gemischt, um das Gesamtvolumen der Lösung auf 100 Teile einzustellen und ihre Viskosität auf 4 mPa·s, gemessen bei 20°C, einzuregulieren. Die resultierende gemischte Lösung wurde durch einen 1,2 µm-Mesh-Filter (Acetylcellulosemembran; äusserer Durchmesser: 2,5 cm; erhältlich von Fujifilm Corp.) filtriert, der an einer 25 ml-Spritze ohne Nadel angebracht war, um die groben Teilchen zu entfernen, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 1 verwendete Kolophonium nicht verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 110 nm aufwiesen.
BEISPIEL 2
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass 10,6 Teile eines Kolophoniums ”DS822” (polymerer (dimerisierter) Kolophonium-Pentaerythritolester; Mn: 974; Mw: 4.201; Hydroxylzahl: 29; Säurezahl: 11,5, erhältlich von Harima Chemicals, Inc.) (50%-ige MEK-Lösung; 5,3 Teile in bezug auf das blosse Gewicht) anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Kolophoniums ”DS816” verwendet wurden, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 119 nm aufwiesen.
BEISPIEL 3
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass 10,6 Teile eines Kolophoniums ”KSU005” (vernetztes Produkt eines polymeren (dimerisierten) Kolophonium-Pentaerythritolesters, hergestellt unter Verwendung eines Vernetzungsmittels mit einer Isocyanatgruppe; Mn: 1.314; Mw: 13.611; Hydroxylzahl: 11,5; Säurezahl: 13,2; erhältlich von Harima Chemicals, Inc.) (50%-ige MIBK-Lösung; 5,3 Teile in bezug auf das blosse Gewicht) anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Kolophoniums ”DS816” verwendet wurden, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 127 nm aufwiesen.
BEISPIEL 4
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass 18,9 Teile des Polymers, das durch Trocknen der in Herstellungsbeispiel 1 erhaltenen Polymerlösung unter reduziertem Druck hergestellt worden war, in 50 Teile MEK gelöst wurden, und 2,3 Teile einer wässrigen 5 N-Natriumhydroxidlösung und 1,1 Teile 25%-ige wässrige Ammoniaklösung zu der erhaltenen Lösung hinzugefügt wurden (Neutralisationsgrad: 75%), und ferner wurden 10,6 Teile des Kolophoniums ”DS816” zu der neutralisierten Lösung hinzugefügt, wodurch eine Dispersion der pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen mit einem Feststoffgehalt von 20 erhalten wurde.
35 Teile der so erhaltenen wässrigen Dispersion aus den pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen wurden mit 7 Teilen Triethylenglykolmonobutylether, 1 Teil ”SURFYNOL 465”, erhältlich von Nissin Chemical Industry Co., Ltd., 0,3 Teilen ”Ploxel XL2”, erhältlich von Avecia KK, und 36 Teilen ionenausgetauschtem Wasser gemischt, und dann wurde die resultierende Mischung ferner mit Glycerin und Wasser gemischt, um das Gesamtvolumen der Lösung auf 100 Teile einzustellen und ihre Viskosität auf 4 mPa·s, gemessen bei 20°C, einzuregulieren. Die resultierende gemischte Lösung wurde durch einen 1,2 µm-Mesh-Filter (Acetylcellulosemembran; äusserer Durchmesser: 2,5 cm; erhältlich von Fujifilm Corp.) filtriert, der an einer 25 ml-Spritze ohne Nadel angebracht war, um grobe Teilchen zu entfernen, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 120 nm aufwiesen.
BEISPIEL 5
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine feste Chinacridonpigmentlösung (feste Lösung, zusammengesetzt aus C. I. Pigment Violet 19 und C. I. Pigment Red 202; ”CROMOPHTHAL Jet Magenta 2BC” (Handelsname), erhältlich von Ciba Specialty Chemicals Corp.) anstelle des in Beispiel 3 verwendeten Chinacridonpigments verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 120 nm aufwiesen.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 5 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 5 verwendete Kolophonium nicht verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die erhaltenen pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 117 nm aufwiesen.
BEISPIEL 6
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass 50,1 Teile eines Kolophoniums ”KSU009P” (polymerer (dimerisierter) Kolophonium-pentaerythritolester; Mn: 724; Mw: 2.188; Hydroxylzahl: 3; Säurezahl: 14,5; erhältlich von Harima Chemicals, Inc.) (50%-ige MIBK-Lösung; 25 Teile in bezug auf das blosse Gewicht) anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Kolophoniums ”DS816” verwendet wurden, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 126 nm aufwiesen.
BEISPIEL 7
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass ein blaugrünes Pigment (C. I. Pigment Blue 15:4, erhältlich von Dai-Nichi Seika Kogyo Co., Ltd.) anstelle des in Beispiel 3 verwendeten Chinacridonpigments verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 104 nm aufwiesen.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 7 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 7 verwendete Kolophonium nicht verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 115 nm aufwiesen.
BEISPIEL 8
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass ein gelbes Pigment (C. I. Pigment Yellow 74, erhältlich von Sanyo Pigment Co., Ltd.) anstelle des in Beispiel 3 verwendeten Chinacridonpigments verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 120 nm aufwiesen.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Dieselbe Vorgehensweise wie in Beispiel 8 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 8 verwendete Kolophonium nicht verwendet wurde, wodurch eine Tinte auf Wasserbasis erhalten wurde. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die pigmenthaltigen Vinylpolymerteilchen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 110 nm aufwiesen.
Als nächstes wurden die optische Dichte und die Unausgeglichenheit der Farben der entsprechenden in den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Tinten durch die folgenden Verfahren bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 dargestellt.
(1) Optische Dichte:
Ein Vollbilddruck wurde auf einem hochwertigen Normalpapier ”XEROX 4024” (Handelsname), kommerziell erhältlich von Xerox Corp., unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers ”Modell EM-930C” (piezoelektrischer Typ), erhältlich von Seiko Epson Co., Ltd., unter den folgenden Druckbedingungen durchgeführt:
Art des Papiers: Normalpapier
Moduseinstellung: Fein
Nachdem das bedruckte Papier bei 25°C für 24 Stunden liegen gelassen worden war, wurde die optische Dichte an insgesamt 5 Positionen des bedruckten Papiers (5,1 cm × 8,0 cm), einschliesslich eines Zentrums und 4 Ecken davon, unter Verwendung eines Macbeth-Densitometers ”SPECTRO-EYE” (Produktbezeichnung), erhältlich von Gretag-Macbeth Corp., zur Berechnung eines Durchschnitts der gemessenen Werte gemessen.
Da der Druckmodus auf ”fein” ohne Überdrucken der Tinte eingestellt wurde, beträgt die optische Dichte vorzugsweise 0,92 oder mehr für das Purpurpigment und 0,95 oder mehr für das blaugrüne Pigment und das gelbe Pigment.
(2) Unausgeglichenheit der Farben:
Die Unausgeglichenheit der Farben bezeichnet eine Unausgeglichenheit (Ungleichmässigkeit) der optischen Dichte und wurde durch Beobachten der Farbungleichmässigkeit auf Vollbilddruckanteilen das obigen bedruckten Papiers durch das blosse Auge gemäss den folgenden Bewertungskriterien bewertet.

O:: es trat keine Unausgeglichenheit der Farben auf
Δ:: es trat keine beachtliche Unausgeglichenheit der Farben auf
x: es trat eine beachtliche Unausgeglichenheit der Farben wahrnehmbar auf.

	Art des Pigments	Kolophonium (A)
	Art des Pigments	Art	Erweichungspunkt (K)	Mw
Beispiel 1	PV19*	DS816	418	2.000
Vergleichsbeispiel 1	PV19	-	-	-
Beispiel 2	PV19	DS822	443	4.201
Beispiel 3	PV19	KSU005	453	13.611
Beispiel 4	PV19	DS816	418	2.000
Beispiel 5	PV19/PR202**	KSU005	453	13.611
Vergleichsbeispiel 2	PV19/PR202	-	-	-
Beispiel 6	PV19	KSU009P	433	2.188
Beispiel 7	PB15:4***	KSU005	453	13.611
Vergleichsbeispiel 3	PB15:4	-	-	-
Beispiel 8	PY74****	KSU005	453	13.611
Vergleichsbeispiel 4	PY74	-	-	-

Bemerkung:

PV19*: C. I. Pigment Violet 19
PV19/PR202**: feste Lösung, zusammengesetzt aus C. I. Pigment Violet 19 und C. I. Pigment Red 202
PB15:4***: C. I. Pigment Blue 15:4
PY74****: C. I. Pigment Yellow 74

	Gewichtsverhältnis (A)/(B)	Bewertungsergebnisse
	Gewichtsverhältnis (A)/(B)	Optische Dichte	Unausgeglichenheit der Farben
Beispiel 1	5,3/25	0,96	O
Vergleichsbeispiel 1	0/25	0,92	O
Beispiel 2	5,3/25	0,97	O
Beispiel 3	5,3/25	0,98	O
Beispiel 4	5,3/18,9	1,04	O
Beispiel 5	5,3/25	0,95	O
Vergleichsbeispiel 2	0/25	0,92	O
Beispiel 6	25/25	0,99	O
Beispiel 7	5,3/25	0,96	O
Vergleichsbeispiel 3	0/25	0,94	O
Beispiel 8	5,3/25	0,96	O
Vergleichsbeispiel 4	0/25	0,94	O

Aus den in Tabelle 2 dargestellten Ergebnissen wurde festgestellt, dass die in den Beispielen 1 bis 8 erhaltenen Tinten auf Wasserbasis hinsichtlich der optischen Dichte erhöht waren, sowie keine beachtliche Unausgeglichenheit der Farben im Vergleich mit den in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhaltenen aufwiesen, obwohl die Tinten durch Einstellung des Druckmodus auf ”fein”, unter dem eine Eindringung der Pigmente in das Normalpapier leicht auftritt, verwendet wurden, und die optische Dichte ist kaum verbessert. Ferner wurde festgestellt, dass die Differenz in der optischen Dichte zwischen den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 0,01 oder mehr betrug, was mit dem blossen Auge vollständig erkennbar war.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT:
Die erfindungsgemässe Tinte auf Wasserbasis, die die Polymerteilchen enthält, und die wässrige Dispersion zum Tintenstrahldrucken können eine geringere Unausgeglichenheit der Farben aufweisen und gedruckte Bilder oder Zeichen mit einer hohen optischen Dichte erzeugen.
Ausserdem kann die wässrige Dispersion zum Tintenstrahldrucken gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren in effizienter Weise hergestellt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft (1) Teilchen aus einem Polymer zum Tintenstrahldrucken, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält; (2) eine wässrige Dispersion und eine Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, die eine geringere Unausgeglichenheit der Farben und eine hohe optische Dichte aufweisen; und (3) ein Verfahren zur Herstellung der wässrigen Dispersion.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 9-217032 A [0004, 0004]
- JP 10-140060 A [0005]
- JP 2004-204103 A [0006]
- JP 2003-138170 A [0007]
- JP 2004-277448 A [0008]
- JP 9-286939 A [0043]

Claims

Teilchen aus einem Polymer zum Tintenstrahldrucken, die ein Farbmittel enthalten, worin das Polymer in Form einer Mischung vorliegt, die ein Kolophonium (A) und ein Vinylpolymer (B) enthält.
Teilchen gemäss Anspruch 1, worin das Gewichtsverhältnis von Kolophonium (A) zu Vinylpolymer (B) [Kolophonium (A)/Vinylpolymer (B)] 0,02 bis 10 beträgt.
Teilchen gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Kolophonium (A) ein modifiziertes Kolophonium oder ein polymeres Kolophonium ist.
Teilchen gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Kolophonium (A) einen Erweichungspunkt, gemessen gemäss JIS K-5902-1969, von 300 bis 600 K aufweist.
Teilchen gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Kolophonium (A) ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 20.000 aufweist.
Teilchen gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Farbmittel ein Pigment ist.
Teilchen gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Vinylpolymer (B) ein Pfropfpolymer ist, das eine von (a) einem Monomer mit einer salzbildenden Gruppe abgeleitete Struktureinheit und eine von (c) einem hydrophoben Monomer abgeleitete Struktureinheit in einer Hauptkette und eine von (b) einem Makromer abgeleitete Struktureinheit in einer Seitenkette davon enthält.
Wässrige Dispersion zum Tintenstrahldrucken, umfassend die in einem der Ansprüche 1 bis 7 definierten Teilchen aus dem Polymer.
Tinte auf Wasserbasis zum Tintenstrahldrucken, umfassend die in Anspruch 8 definierte wässrige Dispersion.
Verfahren zur Herstellung der in Anspruch 8 definierten wässrigen Dispersion zum Tintenstrahldrucken, umfassend die folgenden Schritte I und II: Schritt I: Dispergieren einer Mischung, die das Kolophonium (A), das Vinylpolymer (B), das Farbmittel, ein organisches Lösungsmittel und Wasser enthält, um eine Dispersion von farbmittelhaltigen Polymerteilchen zu erhalten; und Schritt II: Entfernen des organischen Lösungsmittels von der in Schritt I erhaltenen Dispersion.
Verwendung der in einem der Ansprüche 1 bis 7 definierten Teilchen aus dem Polymer zum Tintenstrahldrucken.