ES2915829T3

ES2915829T3 - Método de producción de una dispersión acuosa de pigmento

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Publication number: ES2915829T3
Application number: ES18828747T
Authority: ES
Inventors: Ryo Nakanishi
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2038-06-28
Also published as: US20200216580A1; JP2019014879A; EP3650510A4; CN110832042B; JP6452881B1; US11447578B2; WO2019009170A1; EP3650510A1; EP3650510B1; CN110832042A

Abstract

Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa, que comprende las siguientes etapas 1 a 3: etapa 1: someter un monómero que contiene grupo iónico (a) y un monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener un polímero A que contiene grupo iónico; etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento; y etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de producción de una dispersión acuosa de pigmento

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa y una dispersión de pigmento de base acuosa producida mediante el procedimiento, y a un procedimiento para producir una tinta de base acuosa y una tinta de base acuosa producida mediante el procedimiento.

Antecedentes de la invención

En métodos de impresión por chorro de tinta, se expulsan gotitas de tinta directamente desde boquillas muy finas y se permite que se adhieran a un medio de impresión para obtener un material impreso que tiene caracteres o imágenes impresos sobre el medio de impresión, etc. Los métodos de impresión por chorro de tinta se han extendido rápidamente debido a diversas ventajas tales como facilidad de coloración completa, bajo coste, capacidad de usar un papel normal como medio de impresión, ausencia de contacto con el medio de impresión, etc. En particular, desde el punto de vista de lograr buenas resistencias a la intemperie y al agua del material impreso resultante, los métodos de impresión por chorro de tinta que usan una tinta que contiene un pigmento como colorante se han vuelto predominantes.

El pigmento usado en la tinta se dispersa en un vehículo de tinta usando un dispersante tal como un polímero. Sin embargo, surge el problema de que las moléculas del pigmento son incapaces de disolverse uniformemente en el vehículo de tinta, a diferencia de los colorantes. Por esta razón, se ha requerido mejorar la estabilidad en almacenamiento de la tinta para mantener un buen estado dispersado del pigmento en la tinta, y suprimir el deterioro de las propiedades de expulsión de la tinta debido a la solidificación del polímero o del pigmento en porciones de las boquillas de expulsión de la tinta que tiende a estar provocada por un estado dispersado escaso del pigmento en la tinta después de permitir que la tinta repose durante un largo periodo de tiempo.

Con el fin de mejorar la dispersión acuosa y la tinta de base acuosa para la impresión por chorro de tinta, se han propuesto convencionalmente diversos métodos para la producción de los mismos, etc.

Por ejemplo, el documento JP 2004-210951A (documento de patente 1) divulga un procedimiento para producir una tinta de base acuosa que puede usarse adecuadamente para la impresión por chorro de tinta, cuyo procedimiento incluye las etapas de disolver un polímero insoluble en agua que contiene grupo iónico en un extremo terminal del mismo en un disolvente orgánico, añadir un pigmento, agua y un agente neutralizante a la disolución obtenida, amasar la dispersión resultante, si es necesario, seguido de diluir la dispersión con agua, y eliminar el disolvente orgánico por destilación de la dispersión.

El documento JP 2006-176624A (documento de patente 2) divulga una dispersión acuosa para la impresión por chorro de tinta que contiene un polímero insoluble en agua que tiene un peso molecular promedio en peso de 1000 a 15000, y contiene una unidad constitucional derivada de un monómero hidrófobo en una cantidad de no menos del 90% en peso y otros grupos iónicos en ambos extremos terminales del mismo, y colorante.

El documento JP 2007-314784A (documento de patente 3) divulga una dispersión acuosa para la impresión por chorro de tinta que contiene partículas de polímero reticulado insoluble en agua que contiene colorantes y un compuesto orgánico insoluble en agua, en la que el polímero reticulado insoluble en agua es un polímero obtenido por reticulación de un polímero insoluble en agua con un agente de reticulación, así como un procedimiento para producir la dispersión acuosa.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa que incluye las siguientes etapas 1 a 3, y un procedimiento para producir una tinta de base acuosa que incluye las siguientes etapas 1 a 4:

etapa 1: someter un monómero que contiene grupo iónico (a) y un monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener un polímero A que contiene grupo iónico;

etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento;

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa; y

etapa 4: mezclar la dispersión de pigmento de base acuosa obtenida en la etapa 3 con un disolvente orgánico para obtener la tinta de base acuosa.

Descripción detallada de la invención

En las tecnologías descritas en los documentos de patente 1 a 3, al dispersar de manera estable el pigmento con el polímero, es posible garantizar una buena estabilidad en dispersión de la dispersión acuosa o la fiabilidad de la expulsión con el tiempo de la tinta de base acuosa hasta cierto punto. Sin embargo, en el caso en el que la tinta se seca y se solidifica en su superficie de contacto con el aire circundante que está presente en un puerto de expulsión de las respectivas boquillas de expulsión de tinta, las películas de polímero formadas en las respectivas partículas de pigmento tienden a unirse o adherirse entre sí, de modo que la tinta seca y solidificada apenas puede redispersarse y apenas puede fluir incluso cuando se suministra una tinta fresca a las boquillas de expulsión. Por esta razón, en algunos casos, tiende a producirse un problema tal que las propiedades de expulsión de la tinta se deterioran al reiniciar la operación de impresión debido a la aparición de la obstrucción de las boquillas de expulsión de tinta. La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa que es capaz de garantizar no sólo una excelente capacidad de redispersión sino también una alta fluidez mediante lo cual puede suprimirse la aparición de obstrucciones en las boquillas de expulsión de tinta debido a la solidificación de un pigmento o un polímero en las boquillas de expulsión de tinta, y a una dispersión de pigmento de base acuosa producida mediante el procedimiento, así como a un procedimiento para producir una tinta de base acuosa y a una tinta de base acuosa producida mediante el procedimiento.

Los presentes inventores han pretendido impartir un buen rendimiento a una dispersión de pigmento de base acuosa y a una tinta de base acuosa, de tal manera que la dispersión o la tinta, por un lado, puedan mantenerse en un estado fluido para mostrar excelentes propiedades de expulsión en las condiciones ambientales en las que un vehículo de tinta está todavía presente, tal como en las boquillas de expulsión de tinta, y por otro lado, puedan mostrar una excelente capacidad de redispersión en el caso de que se seca y solidifica la tinta depositada en las boquillas. Como resultado, los presentes inventores han encontrado que los problemas convencionales anteriores pueden resolverse dispersando un pigmento con un polímero A que se obtiene sometiendo un monómero que contiene grupo iónico (a) y un monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) y sometiendo después el polímero A en la dispersión resultante a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional.

Es decir, la presente invención se refiere a los siguientes aspectos [1] a [4].

[1] Un procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa, que incluye las siguientes etapas 1 a 3:

etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento; y

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa.

[2] Una dispersión de pigmento de base acuosa que se produce mediante el procedimiento según el aspecto anterior [1].

[3] Un procedimiento para producir una tinta de base acuosa, que incluye las siguientes etapas 1 a 4:

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener una dispersión de pigmento de base acuosa; y etapa 4: mezclar la dispersión de pigmento de base acuosa obtenida en la etapa 3 con un disolvente orgánico para obtener la tinta de base acuosa.

[4] Una tinta de base acuosa que se produce mediante el procedimiento según el aspecto anterior [3].

Según la presente invención, es posible proporcionar un procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa que es capaz de garantizar una excelente capacidad de redispersión y una alta fluidez de la dispersión o tinta resultante mediante lo cual puede suprimirse la aparición de obstrucciones en las boquillas de expulsión de tinta debido a la solidificación de un pigmento o un polímero en las boquillas de expulsión de tinta, y una dispersión de pigmento de base acuosa producida mediante el procedimiento, así como un procedimiento para producir una tinta de base acuosa y una tinta de base acuosa producida mediante el procedimiento.

[Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa]

El procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según la presente invención incluye las siguientes etapas 1 a 3:

etapa 2: mezclar y dispersar el dispersante de polímero obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento; y

Mientras tanto, el término “grupo iónico”, tal como se usa en la presente memoria descriptiva, significa tanto un grupo funcional que se mantiene actualmente en un estado iónico que presenta una carga eléctrica, como un grupo funcional que actualmente no presenta ninguna carga eléctrica, pero que tiene la capacidad de convertirse en iones cuando se aplica una acción externa al mismo.

Además, el término “de base acuosa”, tal como se usa en la presente memoria descriptiva, significa que el agua tiene un mayor contenido entre los componentes de un medio de dispersión usado para dispersar el pigmento en la dispersión o la tinta. Asimismo, el término “capacidad de redispersión”, tal como se usa en el presente documento, significa una capacidad de redisolver o redispersar componentes sólidos, como partículas de pigmento o de polímero, que se producen al volatilizar componentes volátiles contenidos en un vehículo de tinta, en la dispersión o la tinta.

La dispersión de pigmento de base acuosa según la presente invención sirve para la producción de un buen material impreso que es excelente en cuanto a la estabilidad en almacenamiento, las propiedades de fijación y la resistencia al agua, y por tanto puede usarse adecuadamente como una dispersión de pigmento de base acuosa para obtener una tinta para la impresión flexográfica, una tinta para la impresión por huecograbado o una tinta para la impresión por chorro de tinta, en particular, se usa preferiblemente como una dispersión de pigmento de base acuosa para obtener una tinta para la impresión por chorro de tinta.

Además, la tinta de base acuosa obtenida a partir de la dispersión de pigmento de base acuosa según la presente invención puede mostrar una excelente capacidad de redispersión y fluidez mediante lo cual es posible suprimir la aparición de obstrucciones en las boquillas de expulsión de tinta debido a la solidificación de un pigmento o un polímero en las boquillas de expulsión de tinta cuando se usa en un método de impresión por chorro de tinta, y por tanto se usa preferiblemente como una tinta de base acuosa para la impresión por chorro de tinta.

La dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa obtenidas según los respectivos procedimientos de producción de la presente invención pueden mostrar una excelente capacidad de redispersión y fluidez, y por tanto son capaces de inhibir la aparición de defectos de expulsión debido a la solidificación de un pigmento o un polímero en las boquillas de expulsión de tinta. La razón por la que la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa según la presente invención pueden mostrar una excelente capacidad de redispersión y una alta fluidez (baja viscosidad de las mismas cuando se concentran) se considera tal como sigue, aunque todavía no está claramente determinada.

Es decir, el polímero A usado en la presente invención se produce mediante la reacción de polimerización usando el iniciador de polimerización y el agente de transferencia de cadena que contienen ambos un grupo iónico, y por tanto el polímero resultante contiene el grupo iónico no sólo en al menos un extremo terminal del mismo, sino también en ambos extremos terminales del mismo en una determinada proporción. Los extremos terminales del polímero tienden a estar expuestos a una superficie de las respectivas partículas de pigmento debido a su alto grado de libertad. Por tanto, cuando se usa el polímero A que contiene grupo iónico según la presente invención, la cantidad de los grupos iónicos expuestos a la superficie de las respectivas partículas dispersadas en la dispersión de pigmento de base acuosa aumenta en comparación con el caso de usar un polímero obtenido por reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización o un agente de transferencia de cadena que no contiene ningún grupo iónico. Por esta razón, el polímero A tiene muchos sitios que son reticulables con el compuesto polifuncional, y también puede formarse en una estructura reticulada que es adecuada para dispersarse en agua. Por tanto, las partículas resultantes tienen una alta afinidad con el agua y pueden mostrar de manera eficiente la repulsión eléctrica entre ellas debido a los grupos iónicos del polímero que no contribuyen a la reacción de reticulación. Como resultado, se considera que la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa resultantes son excelentes en cuanto a capacidad de redispersión y tienen una baja viscosidad incluso cuando se concentran.

A continuación se describen el pigmento y el polímero A usados en los respectivos procedimientos de producción de la presente invención, seguidos de las descripciones detalladas de las etapas 1 a 3.

El pigmento usado en la presente invención puede ser o bien un pigmento inorgánico o bien un pigmento orgánico, y también puede usarse un pigmento de laca o un pigmento fluorescente en la presente invención. Además, estos pigmentos también pueden usarse en combinación con un pigmento extendedor, si se requiere.

Los ejemplos específicos del pigmento inorgánico incluyen negros de carbono, óxidos de metal tales como óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de hierro rojo y óxido de cromo, y pigmentos nacarados iridiscentes. En particular, se usan preferiblemente negros de carbono para tintas negras. Los negros de carbono pueden incluir negros al horno, negros de lámparas térmicas, negros de acetileno y negros de canal.

Los ejemplos específicos del pigmento orgánico incluyen pigmentos de azo tales como pigmentos de laca de azo, pigmentos de monoazo insolubles, pigmentos de disazo insolubles y pigmentos de azo de quelato; y pigmentos policíclicos tales como pigmentos de ftalocianina, pigmentos de perileno, pigmentos de perinona, pigmentos de antraquinona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de dioxazina, pigmentos de tioíndigo, pigmentos de isoindolinona, pigmentos de quinoftalona, pigmentos de dicetopirrolopirrol, pigmentos de bencimidazolona y pigmentos de treno.

El tono del pigmento orgánico usado en la presente invención no está particularmente limitado y puede usarse cualquier pigmento cromático que tenga un color amarillo, un color magenta, un color cian, un color azul, un color rojo, un color naranja, un color verde, etc.

Los ejemplos específicos de los pigmentos orgánicos preferidos incluyen uno o más pigmentos seleccionados del grupo que consiste en productos comercialmente disponibles comercializados con los nombres de pigmento amarillo C.I., pigmento rojo C.I., pigmento naranja C.I., pigmento violeta C.I., pigmento azul C.I. y pigmento verde C.I., etc., con diversos números de parte.

Los ejemplos del pigmento extendedor incluyen sílice, carbonato de calcio y talco.

Los pigmentos anteriormente mencionados pueden usarse solos o en forma de una mezcla de dos o más cualesquiera de los mismos.

En la presente invención, se prefiere que el pigmento se disperse en primer lugar con el polímero A, y que luego esté contenido en forma de partículas de polímero que contenga el pigmento (a continuación en el presente documento también denominadas simplemente “partículas de polímero que contiene pigmento”) en la dispersión o tinta resultante.

(Polímero A)

El polímero A usado en la presente invención no sólo tiene una función como dispersante de pigmento que muestra el efecto de dispersar el pigmento, sino también una función como agente de fijación para fijar la tinta resultante en un medio de impresión.

El polímero A puede ser cualquier polímero adecuado siempre que contenga un grupo iónico. Además, el polímero A puede ser o bien un polímero soluble en agua o bien un polímero insoluble en agua, y es preferiblemente un polímero insoluble en agua. Desde el punto de vista de garantizar una excelente capacidad de redispersión y una alta fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa resultantes, los grupos iónicos del polímero A pueden tratarse parcialmente con un compuesto polifuncional para formar una estructura reticulada. Al someter el polímero A al tratamiento de reticulación, el polímero A puede formarse en un “polímero reticulado insoluble en agua” aunque el polímero A esté en forma de polímero soluble en agua.

Los términos “soluble en agua” e “ insoluble en agua”, tal como se usan en el presente documento, tienen el siguiente significado. Es decir, en el caso de que cuando un polímero se seca hasta un peso constante a 105°C durante 2 horas y luego se disuelve en 100 g de agua a 25°C hasta alcanzar una concentración de saturación del mismo, la solubilidad en agua del polímero es de más de 10 g, el polímero se considera soluble en agua, mientras que en el caso de que la solubilidad en agua del polímero es de no más de 10 g, el polímero se considera insoluble en agua. La solubilidad en agua del polímero insoluble en agua es, preferiblemente, de no más de 5 g y, más preferiblemente, no más de 1 g. En el caso de que el polímero insoluble en agua está en forma de polímero aniónico, la solubilidad significa una solubilidad en agua del polímero insoluble en agua cuyos grupos aniónicos se neutralizan completamente (es decir, al 100%) con hidróxido de sodio.

Los ejemplos de la configuración del pigmento y del polímero que están presentes en la dispersión de pigmento de base acuosa y en la tinta de base acuosa de la presente invención incluyen la configuración en la que el polímero reticulado insoluble en agua se adsorbe sobre el pigmento, y la configuración en la que el pigmento está incluido en el polímero reticulado insoluble en agua. Desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión del pigmento, así como desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, el pigmento y el polímero están presentes preferiblemente en forma de partículas de polímero formadas por la incorporación del pigmento en el polímero reticulado insoluble en agua (a continuación en el presente documento también se denominan simplemente “partículas de polímero reticulado que contiene pigmento”), y están presentes más preferiblemente en forma de partículas de polímero reticulado en la que el pigmento está encerrado (es decir, encapsulado) en las respectivas partículas de polímero reticulado insoluble en agua.

El índice de acidez del polímero A se atribuye a los grupos iónicos, preferiblemente grupos carboxilo, contenidos en los mismos. El índice de acidez del polímero A es preferiblemente de no menos de 150 mg de KOH/g, más preferiblemente de no menos de 180 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no menos de 200 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no menos de 210 mg de KOH/g, y es también preferiblemente de no más de 310 mg de KOH/g, más preferiblemente de no más de 300 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no más de 290 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no más de 280 mg de KOH/g. Cuando el índice de acidez del polímero A se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, las cantidades de los grupos iónicos y de los grupos iónicos neutralizados en el polímero A son suficientes, y por tanto es posible asegurar una buena estabilidad en dispersión del pigmento en la dispersión o tinta resultante. Además, se prefiere el índice de acidez del polímero A que se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente desde el punto de vista de lograr un buen equilibrio entre la afinidad del polímero A con un medio acuoso y la interacción del polímero A con el pigmento.

El índice de acidez del polímero (A) puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación, y también puede calcularse a partir de una razón en masa entre los monómeros que constituyen el polímero A.

El polímero A usado en la presente invención contiene al menos una unidad constitucional derivada de un monómero que contiene grupo iónico (a) [a continuación en el presente documento también denominado simplemente “monómero iónico” o “componente (a)”] y una unidad constitucional derivada de un monómero hidrófobo (b) [a continuación en el presente documento también denominado simplemente “componente (b)”] desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión y la estabilidad en almacenamiento de la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa. El polímero A puede producirse mediante la copolimerización de una mezcla de monómeros que contiene el componente (a) y el componente (b) (a continuación en el presente documento también denominado simplemente “monómero de materia prima”). El polímero A puede contener además una unidad constitucional derivada de un macromonómero (c) o una unidad constitucional derivada de un monómero no iónico (d).

[Monómero que contiene grupo iónico (a)]

Los ejemplos del monómero que contiene grupo iónico (a) (monómero iónico (a)) incluyen monómeros aniónicos y monómeros catiónicos. Entre estos monómeros, desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa, se prefieren los monómeros aniónicos, y se prefieren más los monómeros de vinilo aniónicos. Mientras tanto, el monómero iónico puede incluir aquellos monómeros que no tienen ionicidad en condiciones neutras, tal como un ácido, un compuesto de amina y similares, pero que pueden convertirse en iones en condiciones ácidas o alcalinas.

Los ejemplos de los monómeros aniónicos incluyen al menos un monómero seleccionado del grupo que consiste en monómeros de ácido carboxílico insaturado, monómeros de ácido sulfónico insaturado y monómeros de ácido fosfórico insaturado, etc.

Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido carboxílico insaturado incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido citracónico y ácido 2-metacriloiloximetilsuccínico.

Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido sulfónico insaturado incluyen ácido estirenosulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico y (met)acrilato de 3-sulfopropilo.

Los ejemplos específicos de los monómeros de ácido fosfórico insaturado incluyen ácido vinilfosfónico, fosfato de vinilo, fosfato de bis(metacriloxietilo), fosfato de difenil-2-acriloiloxietilo y fosfato de difenil-2-metacriloiloxietilo.

Entre los monómeros aniónicos mencionados anteriormente, desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, se prefieren los monómeros de ácido carboxílico insaturado, siendo más preferidos el ácido acrílico y el ácido metacrílico, e incluso más preferido el ácido acrílico.

Mientras tanto, el término “(met)acrilato”, tal como se usa en el presente documento, significa al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un metacrilato y un acrilato, y se define a continuación en el presente documento de la misma manera.

Los ejemplos de los monómeros catiónicos incluyen al menos un monómero seleccionado del grupo que consiste en monómeros que contienen amina terciaria insaturada y monómeros que contienen sal de amonio insaturada, etc.

Los ejemplos específicos de los monómeros que contienen amina terciaria insaturada incluyen (met)acrilato de N,N- dimetilaminoetilo, (met)acrilato de N,N-dimetilaminopropilo, (met)acrilato de N,N-dietilaminoetilo, (met)acrilamida de N,N-dimetilaminopropilo, N,N-dimetilarilaminas, vinilpirrolidona, 2-vinilpiridina, 4-vinilpiridina, 2-metil-6-vinilpiridina y 5-etil-2-vinilpiridina.

Los ejemplos específicos de los monómeros que contienen sal de amonio insaturada incluyen un producto cuaternarizado de (met)acrilato de N,N-dimetilaminoetilo, un producto cuaternarizado de (met)acrilato de N,N- dietilaminoetilo y un producto cuaternarizado de (met)acrilato de N,N-dimetilaminopropilo.

De estos monómeros catiónicos, se prefieren (met)acrilato de N,N-dimetilaminoetilo, (met)acrilamida de N,N- dimetilaminopropilo y vinilpirrolidona.

[Monómero hidrófobo (b)]

El monómero hidrófobo (b) se usa preferiblemente como componente de monómero del polímero A desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión y la estabilidad en almacenamiento de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa.

El monómero hidrófobo es preferiblemente un monómero de vinilo hidrófobo. Los ejemplos del monómero hidrófobo incluyen un (met)acrilato de alquilo y un monómero que contiene grupo aromático que contienen un grupo alquilo que tiene no menos de 1 y no más de 30 átomos de carbono y un grupo arilo que tiene no menos de 6 y no más de 30 átomos de carbono, respectivamente.

Desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, el (met)acrilato de alquilo incluye aquellos (met)acrilatos de alquilo que contienen un grupo alquilo que tiene preferiblemente de 1 a 22 átomos de carbono y más preferiblemente de 6 a 18 átomos de carbono. Los ejemplos de (met)acrilato de alquilo incluyen (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de propilo, (met)acrilato de butilo, (met)acrilato de amilo, (met)acrilato de ciclohexilo, (met)acrilato de 2-etilhexilo, (met)acrilato de octilo, (met)acrilato de decilo, (met)acrilato de dodecilo, (met)acrilato de estearilo, (met)acrilato de isopropilo, (met)acrilato de isobutilo, (met)acrilato de ferc-butilo, (met)acrilato de isoamilo, (met)acrilato de isooctilo, (met)acrilato de isodecilo, (met)acrilato de isododecilo y (met)acrilato de isoestearilo.

Mientras tanto, el término “(met)acrilato”, tal como se usa en el presente documento, significa al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un acrilato y un metacrilato, y el término “(met)” descrito a continuación en el presente documento tiene el mismo significado que el definido anteriormente.

El monómero que contiene grupo aromático es preferiblemente un monómero de vinilo que contiene grupo aromático que tiene de 6 a 22 átomos de carbono y que también puede contener un grupo sustituyente que contiene un heteroátomo. Desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, el monómero que contiene grupo aromático es más preferiblemente un monómero basado en estireno o un (met)acrilato que contiene grupo aromático.

Los ejemplos específicos del monómero basado en estireno incluyen estireno, 2-metilestireno, viniltolueno, divinilbenceno y cloroestireno. Los ejemplos específicos del (met)acrilato que contiene grupo aromático incluyen (met)acrilato de fenilo, (met)acrilato de bencilo y (met)acrilato de fenoxietilo.

Como monómero hidrófobo (b), pueden usarse dos o más tipos cualesquiera de los monómeros mencionados anteriormente, y el monómero basado en estireno y el (met)acrilato que contiene grupo aromático también pueden usarse en combinación entre sí.

Entre estos monómeros hidrófobos (b), se prefiere el monómero basado en estireno, y se prefieren más el estireno y el 2-metilestireno.

[Macromonómero (c)]

El macromonómero (c) está en forma de un compuesto que contiene un grupo funcional polimerizable en un extremo terminal del mismo y que tiene un peso molecular promedio en número de no menos de 500 y no más de 100.000, y puede usarse como componente de monómero del polímero A.

El grupo funcional polimerizable unido a un extremo terminal del macromonómero es preferiblemente un grupo acriloiloxilo o un grupo metacriloiloxilo y más preferiblemente un grupo metacriloiloxilo.

Como macromonómero (c), se prefieren un macromonómero basado en monómero que contiene grupo aromático y un macromonómero basado en silicona, y se prefiere más un macromonómero basado en monómero que contiene grupo aromático. Los ejemplos de un monómero que contiene grupo aromático que constituye el macromonómero basado en monómero que contiene grupo aromático incluyen los mismos monómeros que contienen grupo aromático descritos anteriormente con respecto al monómero hidrófobo (b). Entre estos monómeros que contienen grupos aromáticos, se prefieren el estireno y el (met)acrilato de bencilo, y se prefiere más el estireno.

Los ejemplos específicos del macromonómero basado en estireno incluyen “AS-6(S)”, “AN-6(S)” y “HS-6(S)” (nombres comerciales), todos ellos disponibles de Toagosei Co., Ltd., etc.

[Monómero no iónico (d)]

Desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, el polímero A puede contener además un monómero no iónico (d) como componente de monómero del mismo.

Los ejemplos del monómero no iónico (d) incluyen (met)acrilato de 2-hidroxietilo, (met)acrilato de 3-hidroxipropilo, un (met)acrilato de polialquilenglicol tal como (met)acrilato de polipropilenglicol (n = de 2 a 30, en el que n representa un número molar promedio de adición de grupos oxialquileno: definidos a continuación en el presente documento de la misma manera) y (met)acrilato de polietilenglicol (n = de 2 a 30), un (met)acrilato de alcoxipolialquilenglicol tal como (met)acrilato de metoxipolietilenglicol (n = de 1 a 30) y (met)acrilato de fenoxilo (copolímero de etilenglicol/propilenglicol) (n = de 1 a 30, en el que n para el etilenglicol es de 1 a 29). Entre estos monómeros no iónicos, se prefieren el (met)acrilato de polipropilenglicol (n = de 2 a 30) y el (met)acrilato de fenoxilo (copolímero de etilenglicol/propilenglicol), siendo más preferido el (met)acrilato de polipropilenglicol (n = de 2 a 30).

Los ejemplos específicos de productos disponibles comercialmente del monómero no iónico (d) incluyen “NK ESTER M-20G”, “NK ESTER M-40G”, “NK ESTER M-90G”, “NK ESTER M-230G” y similares, todos ellos disponibles de Shin-Nakamura Chemical Co, Ltd.; y “BLEMMER PE-90”, “BLEMMER PE-200”, “BLEMMER PE-350” y similares, “BLEMMER PME-100”, “BLEMMER PME-200”, “BLEMMER PME-400” y similares, “BLEMMER PP-500”, “BLEMMER PP-800”, “BLEMMER PP-1000” y similares, “BLEMMER AP-150”, “BLEMMER AP-400”, “BLEMMER AP-550” y similares, y “BLEMMER 50PEP-300”, “BLEMMER 50POEP-800B”, “BLEMMER 43PAPE-600B” y similares, todos ellos disponibles de NOF Corporation.

Los componentes de monómero mencionados anteriormente pueden usarse, respectivamente, solos o en forma de mezcla de dos o más cualesquiera de los mismos.

Tal como se describió anteriormente, el polímero A que contiene grupo iónico usado en la presente invención es preferiblemente un polímero basado en vinilo que contiene una unidad constitucional derivada de al menos un monómero que contiene grupo iónico (a) seleccionado del grupo que consiste en ácido acrílico y ácido metacrílico y una unidad constitucional derivada de al menos un monómero hidrófobo (b) seleccionado del grupo que consiste en un (met)acrilato de alquilo y un monómero que contiene grupo aromático, y más preferiblemente un polímero basado en vinilo que contiene una unidad constitucional derivada de ácido acrílico y una unidad constitucional derivada de un monómero que contiene grupo aromático.

(Contenido de los componentes respectivos en el monómero de materia prima o contenido de las unidades constitucionales respectivas en el polímero A)

El contenido de los componentes (a) y (b) mencionados anteriormente en el monómero de materia prima (contenido de los componentes no neutralizados; a continuación en el presente documento definidos de la misma manera) en la producción del polímero A, o el contenido de las unidades constitucionales derivadas de los componentes (a) y (b) en el polímero A son los siguientes, desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa.

El contenido del componente (a) es preferiblemente de no menos del 10% en masa, más preferiblemente de no menos del 15% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 20% en masa, y también es preferiblemente de no más del 70% en masa, más preferiblemente de no más del 60% en masa, incluso más preferiblemente de no más del 50% en masa e incluso todavía más preferiblemente de no más del 45% en masa.

El contenido del componente (b) es preferiblemente de no menos del 30% en masa, más preferiblemente de no menos del 40% en masa, incluso más preferiblemente de no menos del 50% en masa e incluso todavía más preferiblemente de no menos del 55% en masa, y también es preferiblemente de no más del 90% en masa, más preferiblemente de no más del 85% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 80% en masa.

La razón en masa del componente (a) con respecto al componente (b) [componente (a)/componente (b)] es preferiblemente de no menos de 0,1, más preferiblemente de no menos de 0,15, incluso más preferiblemente de no menos de 0,2 e incluso todavía más preferiblemente de no menos de 0,25, y también es preferiblemente de no más de 2,3, más preferiblemente de no más de 1,8, incluso más preferiblemente de no más de 1,2, incluso todavía más preferiblemente de no más de 1, incluso aún todavía más preferiblemente de no más de 0,8 y además preferiblemente de no más de 0,6.

La etapa 1 consiste en someter el monómero que contiene grupo iónico (a) y el monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener el polímero A que contiene grupo iónico.

El polímero A que contiene grupo iónico puede producirse copolimerizando el monómero de materia prima mencionado anteriormente mediante métodos de polimerización convencionalmente conocidos tales como un método de polimerización en masa, un método de polimerización en disolución, un método de polimerización en suspensión y un método de polimerización en emulsión. Entre estos métodos de polimerización, se prefiere el método de polimerización en disolución.

El disolvente usado en el método de polimerización en disolución no está particularmente limitado, y es preferiblemente un disolvente orgánico polar. El disolvente orgánico polar que es miscible con el agua puede usarse en forma de una mezcla con agua. Los ejemplos de disolventes polares orgánicos incluyen alcoholes alifáticos que tienen de 1 a 3 átomos de carbono; cetonas que tienen de 3 a 8 átomos de carbono; éteres; y ésteres tales como acetato de etilo. Entre estos disolventes polares orgánicos, se prefieren las cetonas que tienen de 4 a 8 átomos de carbono y un disolvente mixto de cualquiera de las cetonas con agua, y se prefieren más la metil etil cetona, la metil isobutil cetona y un disolvente mixto de metil etil cetona o metil isobutil cetona con agua.

La reacción de polimerización se lleva a cabo en presencia del iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y del agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y).

Los ejemplos de grupos iónicos incluyen grupo aniónico, un grupo catiónico y un grupo betaínico. Estos grupos iónicos pueden usarse solos o en combinación de dos o más tipos diferentes de los mismos.

Los ejemplos específicos del grupo aniónico incluyen un grupo -COOM (en el que M es un átomo de hidrógeno o un átomo de metal alcalino; a continuación en el presente documento definidos de la misma manera), un grupo -SO3M, un grupo -PO3M, etc. Estos grupos aniónicos pueden usarse solos o en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos.

Los ejemplos específicos del grupo catiónico incluyen un grupo de sal de amina representado por la fórmula de -NHnR2-n (en la que n es un número entero de 0 a 2, y los grupos R son cada uno independientemente un grupo alquilo o un grupo arilo; a continuación en el presente documento definidos de la misma manera), un grupo de sal de piridinio, un grupo de sal de imidazolinio, un grupo de fosfina representado por la fórmula de -PR2, etc. El grupo alquilo como R en las fórmulas mencionadas anteriormente es preferiblemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono. Además, el grupo arilo como R en las fórmulas mencionadas anteriormente es preferiblemente un grupo arilo que tiene de 6 a 12 átomos de carbono. Estos grupos catiónicos pueden usarse solos o en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos.

Los ejemplos específicos del grupo betaínico incluyen un grupo carbobetaína, un grupo sulfobetaína y un grupo fosfobetaína, por ejemplo, aquellos grupos que contienen un grupo amino y un grupo carboxilo en una molécula de los mismos, tal como los grupos contenidos en un aminoácido. Estos grupos betaínicos pueden usarse solos o en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos.

Entre estos grupos, desde el punto de vista de mejorar la capacidad de redispersión y la fluidez de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa, se prefieren aquellos grupos que contienen un grupo carboxilo en una molécula de los mismos.

Además, el tipo de cadena de polimerización del monómero polimerizado no está particularmente limitado, y puede ser de cualquiera de los tipos aleatorio, de bloque y de injerto, etc.

(Iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x))

Los ejemplos del iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) incluyen los iniciadores de polimerización que contienen un grupo catiónico, tal como un grupo amino, un grupo imidazolina y un grupo piridina, iniciadores de polimerización que contienen un grupo aniónico, tal como un grupo carboxilo, y similares. Entre estos iniciadores de polimerización, desde el punto de vista de la buena reticulación del polímero resultante con el compuesto polifuncional, se prefieren aquellos iniciadores de polimerización que contienen un grupo aniónico.

Los ejemplos específicos del iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) incluyen ácido dibásico 2,2'-azobis(2-amidinopropano), ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico), diclorhidrato de 2,2'-azobis[2-(5-metil-2-imidazolin-2-il)propano], diclorhidrato de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il)propano], disulfato de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il)propano] dihidratado, diclorhidrato de 2,2'-azobis[2-(3,4,5,6-tetrahidropiridin-2-il)propano], diclorhidrato de 2,2'-azobis[2-(1-(2-hidroxietil)-2-il)propano], diclorhidrato de 2,2'-azobis(2-metilpropionamidina), 2,2'-azobis[N-(2-carboxietil)-2-metilpropionamida], etc. Estos iniciadores de polimerización que contienen grupo iónico pueden usarse solos o en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos.

Entre estos iniciadores de polimerización que contienen grupo iónico, se prefiere al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) y 2,2'-azobis[N-(2-carboxietil)-2-metilpropionamida].

La cantidad del iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) usado es preferiblemente de no menos de 0,001 mol, más preferiblemente de no menos de 0,002 mol e incluso más preferiblemente de no menos de 0,003 mol por 1 mol del monómero de materia prima, y también es preferiblemente de no más de 1 mol, más preferiblemente de no más de 0,5 mol e incluso más preferiblemente de no más de 0,1 mol por 1 mol del monómero de materia prima.

(Agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y))

El agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) usado en el presente documento no está particularmente limitado siempre que contenga un grupo iónico que sea capaz de inducir la polimerización por transferencia de cadena. Los ejemplos del agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) incluyen agentes de transferencia de cadena que contienen grupo aniónico tal como un grupo carboxilo, agentes de transferencia de cadena que contienen grupo catiónico tal como un grupo amino, un grupo imidazolina y un grupo piridina, y agentes de transferencia de cadena que contienen grupo anfolítico tal como una betaína. Entre estos agentes de transferencia de cadena que contienen grupo iónico, desde el punto de vista de la buena reticulación del polímero resultante con el compuesto polifuncional, se prefieren los agentes de transferencia de cadena que contienen grupo aniónico.

El número de grupos iónicos en el agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) no está particularmente limitado, y puede ser de no menos de 2.

Los ejemplos específicos de los agentes de transferencia de cadena que contienen grupo aniónico incluyen ácido 2-mercaptopropiónico, ácido 3-mercaptopropiónico, ácido mercaptosuccínico, ácido tioglicólico, ácido tioláctico, ácido 4,4'-ditiobutírico, ácido 3,3'-ditiopropiónico y ácido ditioglicólico. Entre estos agentes de transferencia de cadena que contienen grupo aniónico, se prefiere al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en ácido 2-mercaptopropiónico, ácido 3-mercaptopropiónico, ácido mercaptosuccínico y ácido tioglicólico, y se prefiere más el ácido 3-mercaptopropiónico.

Los ejemplos específicos de los agentes de transferencia de cadena que contienen grupo catiónico incluyen 1-amino-2-metil-2-propanotiol, 2-aminoetanotiol, 2-dietilaminoetanotiol, 2-dimetilaminoetanotiol, 4-aminotiofenol, ditiodianilina, 3,4,5,6-tetrahidro-2-pirimidinatiol y 2-mercaptotiazolina. Además, los ejemplos específicos de los agentes de transferencia de cadena que contienen grupo anfolítico incluyen aminoácidos que contienen grupo tiol o derivados de los mismos, tales como DL-penicilamina, N-(2-mercaptopropionil)glicina, DL-cisteína, DL-homocisteína, cistamina y DL-cistina.

El agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) también puede contener un grupo funcional capaz de provocar la polimerización por transferencia de cadena, tal como un grupo mercapto y un grupo disulfuro. Estos grupos pueden usarse solos o en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos.

La cantidad del agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) usado es preferiblemente de no menos de 0,001 mol, más preferiblemente de no menos de 0,005 mol e incluso más preferiblemente de no menos de 0,01 mol por 1 mol del monómero de materia prima, y también es preferiblemente de no más de 0,5 mol, más preferiblemente de no más de 0,1 mol e incluso más preferiblemente de no más de 0,05 mol por 1 mol del monómero de materia prima.

(Condiciones de polimerización, etc.)

Las condiciones de polimerización preferidas pueden variar dependiendo de los tipos de iniciador de polimerización (x), agente de transferencia de cadena (y), monómero de materia prima y disolvente usados, etc. En general, la temperatura de polimerización es preferiblemente de no menos de 40°C, más preferiblemente de no menos de 50°C e incluso más preferiblemente de no menos de 60°C, y también es preferiblemente de no más de 95°C, más preferiblemente de no más de 90°C e incluso más preferiblemente de no más de 80°C. El tiempo de polimerización está correlacionado con la temperatura de polimerización y no puede determinarse, por tanto, de manera indistinta. Sin embargo, el tiempo de polimerización es preferiblemente de no menos de 1 hora y más preferiblemente de no menos de 2 horas, y también es preferiblemente de no más de 20 horas y más preferiblemente de no más de 10 horas.

Además, la polimerización se lleva a cabo preferiblemente en una atmósfera de gas nitrógeno o en una atmósfera de un gas inerte tal como el argón.

Después de la finalización de la reacción de polimerización, el polímero producido puede aislarse de la disolución de reacción obtenida mediante métodos convencionalmente conocidos, tales como la reprecipitación y la eliminación del disolvente por destilación. Además, el polímero resultante puede purificarse retirando los monómeros sin reaccionar, etc., a partir de la disolución de reacción mediante reprecipitación, separación por membrana, cromatografía, extracción, etc.

El contenido en sólidos de la disolución de polímero resultante es preferiblemente de no menos del 30% en masa y más preferiblemente de no menos del 40% en masa, y también es preferiblemente de no más del 70% en masa y más preferiblemente de no más del 65% en masa, desde el punto de vista de mejorar la productividad de la dispersión acuosa de pigmento que contiene las partículas de polímero que contiene pigmento.

Mientras tanto, el contenido en sólidos de la disolución de polímero puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.

El peso molecular promedio en peso del polímero A usado en la presente invención es preferiblemente de no menos de 6.000, más preferiblemente de no menos de 8.000 e incluso más preferiblemente de no menos de 9.000, y también es preferiblemente de no más de 50.000, más preferiblemente de no más de 30.000 e incluso más preferiblemente de no más de 20.000. Cuando el peso molecular promedio en peso del polímero A se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, el polímero A tiene suficiente adsorción al pigmento, y la dispersión resultante puede mostrar una buena estabilidad en dispersión.

Mientras tanto, el peso molecular promedio en peso puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.

La etapa 2 es la etapa de mezclar el polímero A obtenido en la etapa 1 y el pigmento en un medio acuoso y, a continuación, dispersar la mezcla resultante (a continuación en el presente documento también denominada “mezcla de pigmento”) para obtener una dispersión acuosa de pigmento.

En el etapa 2, se prefiere que el polímero A se disperse en un medio acuoso tal como agua, y luego se añade el pigmento, si es necesario junto con un agente neutralizante, un tensioactivo y similares, a la dispersión resultante, seguido de la mezcla y la dispersión de la mezcla obtenida, obteniendo así la dispersión acuosa de pigmento que contiene las partículas de polímero que contiene pigmento.

Mientras tanto, el término “medio acuoso”, tal como se usa en el presente documento, significa un medio para dispersar el pigmento en el que el agua tiene un contenido mayor entre los componentes contenidos en el medio. El medio acuoso también puede contener un disolvente orgánico.

(Neutralización)

Los grupos iónicos, preferiblemente los grupos carboxilo, contenidos en el polímero A se neutralizan preferiblemente, al menos parcialmente, con un agente neutralizante. Al neutralizar los grupos iónicos contenidos en el polímero A, el valor de pH del polímero A neutralizado se controla preferiblemente a no menos de 7 y no más de 11.

El agente neutralizante es preferiblemente un hidróxido de metal alcalino. El uso del hidróxido de metal alcalino como agente neutralizante es preferible porque el polímero neutralizado puede mostrar una gran fuerza de repulsión eléctrica, de modo que puede evitarse el aumento de la viscosidad y la floculación de la dispersión de pigmento de base acuosa o la tinta de base acuosa resultante durante su almacenamiento, y además pueden mejorarse las propiedades de fijación, etc.

Los ejemplos de hidróxido de metal alcalino incluyen hidróxido de litio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de cesio. De estos hidróxidos de metal alcalino, se prefieren hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Además, el polímero A puede estar previamente neutralizado.

El agente neutralizante se usa preferiblemente en forma de disolución acuosa de agente neutralizante desde el punto de vista de acelerar suficientemente y de manera uniforme la neutralización. Desde el mismo punto de vista descrito anteriormente, la concentración de la disolución acuosa de agente neutralizante es preferiblemente de no menos del 3% en masa, más preferiblemente de no menos del 10% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 15% en masa, y también es preferiblemente de no más del 50% en masa y más preferiblemente de no más del 25% en masa.

El grado de neutralización de los grupos iónicos del polímero A es preferiblemente de no menos del 10% en moles, más preferiblemente de no menos del 15% en moles, incluso más preferiblemente de no menos del 20% en moles e incluso todavía más preferiblemente de no menos del 25% en moles, y también es preferiblemente de no más del 60% en moles, más preferiblemente de no más del 55% en moles, incluso más preferiblemente de no más del 50% en moles e incluso todavía más preferiblemente de no más del 45% en moles, desde el punto de vista de mejorar la resistencia al agua, la estabilidad en almacenamiento, las propiedades de fijación, etc., de la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa resultantes.

El grado de neutralización, tal como se usa en el presente documento, significa el valor calculado dividiendo un número equivalente en moles del agente neutralizante entre un número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero, es decir, el valor de [(número equivalente en moles del agente neutralizante)/(número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero)]. El grado de neutralización básicamente no supera el 100% en moles. Sin embargo, dado que el grado de neutralización tal como se define en la presente invención se calcula a partir del número equivalente en moles del agente neutralizante, el grado de neutralización superará el 100% en moles si el agente neutralizante se usa en una cantidad excesivamente grande.

(Contenido de los respectivos componentes en la mezcla de pigmento)

Desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión, las propiedades de fijación y las propiedades de expulsión de la dispersión de pigmento de base acuosa resultante, el contenido de los respectivos componentes en la mezcla de pigmento durante el tratamiento de dispersión es el siguiente.

El contenido del pigmento en la mezcla de pigmento es preferiblemente de no menos del 5% en masa, más preferiblemente de no menos del 10% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 12,5% en masa, y también es preferiblemente de no más del 35% en masa, más preferiblemente de no más del 30% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 20% en masa.

El contenido del polímero A en la mezcla de pigmento es preferiblemente de no menos del 1% en masa, más preferiblemente de no menos del 2% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 3% en masa, y también es preferiblemente de no más del 9% en masa, más preferiblemente de no más del 8% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 7% en masa.

El contenido del disolvente orgánico en la mezcla de pigmento es preferiblemente de no más del 20% en masa, más preferiblemente de no más del 10% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 5% en masa.

El contenido de agua en la mezcla de pigmento es preferiblemente de no menos del 40% en masa, más preferiblemente de no menos del 45% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 50% en masa, y también es preferiblemente de no más del 85% en masa, más preferiblemente de no más del 80% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 75% en masa.

La razón en masa del pigmento con respecto al polímero A [pigmento/polímero A] en la mezcla de pigmento es preferiblemente de no menos de 40/60, más preferiblemente de no menos de 50/50 e incluso más preferiblemente de no menos de 60/40, y también es preferiblemente de no más de 90/10, más preferiblemente de no más de 85/25 e incluso más preferiblemente de no más de 80/20, desde el punto de vista de mejorar la resistencia al agua, la estabilidad en almacenamiento, las propiedades de fijación, etc., de la dispersión de pigmento de base acuosa resultante.

(Tratamiento de dispersión de la mezcla de pigmento)

En la etapa 2, la mezcla de pigmento se somete a un tratamiento de dispersión para obtener una dispersión acuosa de pigmento que contiene las partículas de polímero que contiene pigmento. El método de dispersión para obtener la dispersión acuosa de pigmento anterior no está particularmente limitado. Las partículas de pigmento pueden atomizarse para dar partículas finas que tienen un tamaño de partícula promedio deseado sólo sometiendo la mezcla de pigmento a un tratamiento de dispersión sustancial. Sin embargo, se prefiere que la mezcla de pigmento se someta primero a un tratamiento de dispersión preliminar y, a continuación, se someta al tratamiento de dispersión sustancial mediante la aplicación de una tensión de corte a la misma, con el fin de controlar el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento a un valor deseado.

La temperatura usada en la etapa 2, en particular, la temperatura usada en el tratamiento de dispersión preliminar en la etapa 2, es preferiblemente no inferior a 0°C, y también preferiblemente no superior a 40°C, más preferiblemente no superior a 30°C e incluso más preferiblemente no superior a 25°C. El tiempo de dispersión es preferiblemente de no menos de 0,5 horas y más preferiblemente de no menos de 0,8 horas, y también es preferiblemente de no más de 30 horas, más preferiblemente de no más de 10 horas e incluso más preferiblemente de no más de 5 horas.

Cuando se somete la mezcla de pigmento al tratamiento de dispersión preliminar, pueden usarse dispositivos de mezclado y agitación habituales tales como paletas de ancla y paletas de dispersión. De estos dispositivos, se prefieren mezcladoras de agitación de alta velocidad.

Como medios para aplicar una tensión de corte a la mezcla de pigmento en el tratamiento de dispersión sustancial, pueden usarse, por ejemplo, máquinas de amasado tales como molinos de rodillos y amasadoras, homogeneizadores de alta presión tales como un dispositivo “MICROFLUIDIZER” disponible de Microfluidics Corporation, y dispersadores de tipo de medios tales como agitadores de pintura y molinos de bolas. Los ejemplos de los dispersadores de tipo de medios comercialmente disponibles incluyen “Ultra Apex Mill” disponible de Kotobuki Industries Co., Ltd., y “Pico Mill” disponible de Asada Iron Works Co., Ltd. Estos dispositivos pueden usarse en combinación de dos o más cualesquiera de los mismos. Entre estos dispositivos, se usan preferiblemente los homogeneizadores de alta presión desde el punto de vista de reducir un tamaño de partícula del pigmento.

En el caso en el que el tratamiento de dispersión sustancial se lleva a cabo usando el homogeneizador de alta presión, el tamaño de partícula del pigmento puede ajustarse a un valor deseado controlando la presión de tratamiento y el número de pases a través del homogeneizador usado en el tratamiento de dispersión sustancial.

La presión de tratamiento usada en el tratamiento de dispersión sustancial es preferiblemente de no menos de 60 MPa, más preferiblemente de no menos de 100 MPa e incluso más preferiblemente de no menos de 130 MPa, y también es preferiblemente de no más de 200 MPa y más preferiblemente de no más de 180 MPa, desde el punto de vista de mejorar la productividad y la rentabilidad.

Además, el número de pases a través del homogeneizador usado en el tratamiento de dispersión sustancial es preferiblemente de no menos de 3 y más preferiblemente de no menos de 7, y también es preferiblemente de no más de 30 y más preferiblemente de no más de 25.

En el caso en el que la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 contenga un disolvente orgánico, eliminando el disolvente orgánico de la dispersión por cualquier método conocido convencionalmente, es posible obtener la dispersión acuosa de pigmento que contiene las partículas de polímero que contiene pigmento. Preferiblemente, el disolvente orgánico se elimina de manera sustancialmente completa de la dispersión acuosa de pigmento así obtenida. Sin embargo, el disolvente orgánico residual puede estar presente en la dispersión acuosa de pigmento, a menos que los objetos y efectos de la presente invención se vean afectados negativamente por el disolvente orgánico residual. El contenido del disolvente orgánico residual en la dispersión acuosa de pigmento es preferiblemente de no más del 0,1% en masa y más preferiblemente de no más del 0,01% en masa.

La concentración de componentes no volátiles en la dispersión acuosa de pigmento resultante (contenido en sólidos de la dispersión acuosa de pigmento) es preferiblemente de no menos del 10% en masa y más preferiblemente de no menos del 15% en masa, y también es preferiblemente de no más del 30% en masa y más preferiblemente de no más del 25% en masa, desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión de la dispersión acuosa de pigmento, así como desde el punto de vista de facilitar la preparación de la tinta de base acuosa.

Mientras tanto, el contenido en sólidos de la dispersión acuosa de pigmento puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento en la dispersión acuosa de pigmento es preferiblemente de no menos de 50 nm, más preferiblemente de no menos de 60 nm e incluso más preferiblemente de no menos de 70 nm, y también es preferiblemente de no más de 200 nm, más preferiblemente de no más de 160 nm e incluso más preferiblemente de no más de 150 nm, desde el punto de vista de suprimir la formación de partículas gruesas y mejorar la estabilidad de expulsión de la tinta de base acuosa resultante.

Mientras tanto, el tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento en la tinta de base acuosa es el mismo que el tamaño de partícula promedio de las partículas en la dispersión acuosa de pigmento, y los intervalos preferidos del tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento en la tinta de base acuosa son también los mismos que los del tamaño de partícula promedio de las partículas en la dispersión acuosa de pigmento.

Tal como se describió anteriormente en el presente documento, la razón en masa del pigmento con respecto al polímero [pigmento/polímero] en las partículas de polímero que contiene pigmento contenidas en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 es preferiblemente de no menos de 40/60, más preferiblemente de no menos de 50/50 e incluso más preferiblemente de no menos de 60/40, y también es preferiblemente de no más de 90/10, más preferiblemente de no más de 85/25 e incluso más preferiblemente de no más de 80/20.

La etapa 3 es la etapa de someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con el compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa.

En la etapa 3, una parte de los grupos iónicos, preferiblemente grupos carboxilo, contenidos en el polímero A que constituye las partículas de polímero que contiene pigmento se somete a una reacción de reticulación para formar una estructura reticulada del polímero en una porción de la capa superficial de las respectivas partículas de polímero que contiene pigmento. En la reacción anterior, el polímero que está contenido en las partículas de polímero que contiene pigmento dispersadas en la dispersión acuosa de pigmento se reticula con el compuesto polifuncional (agente de reticulación) y se forma en el polímero reticulado insoluble en agua, obteniendo así la dispersión de pigmento de base acuosa en la que las partículas de polímero reticulado que contiene pigmento formadas por la incorporación del pigmento en el polímero reticulado insoluble en agua se dispersan en un medio acuoso.

El compuesto polifuncional usado en la presente invención está preferiblemente en forma de un compuesto polifuncional insoluble en agua desde el punto de vista de permitir que el compuesto polifuncional reaccione eficientemente con los grupos carboxilo contenidos en el polímero en el medio que contiene agua como componente principal. El término “ insoluble en agua”, tal como se usa en el presente documento con respecto al compuesto polifuncional, significa que la solubilidad en agua del compuesto polifuncional, medida mediante la disolución del compuesto polifuncional en 100 g de agua sometida a intercambio iónico a 25°C hasta alcanzar una concentración de saturación del mismo, es de menos de 50 g. La solubilidad en agua del compuesto polifuncional es preferiblemente de no más de 40 g y más preferiblemente de no más de 35 g.

Además, desde el punto de vista de mejorar la eficacia de la reticulación del polímero, la tasa de solubilidad en agua (% en masa) del compuesto polifuncional es preferiblemente de no más del 50% en masa, más preferiblemente de no más del 40% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 35% en masa. La “tasa de solubilidad en agua (% en masa)”, tal como se usa en el presente documento, significa una tasa (% en masa) de disolución del compuesto polifuncional medido al disolver 10 partes en masa del compuesto polifuncional en 90 partes en masa de agua a temperatura ambiente (25°C). Más específicamente, la tasa de solubilidad en agua puede medirse mediante el método descrito en los ejemplos a continuación.

El grupo funcional reactivo del compuesto polifuncional es preferiblemente un grupo capaz de reaccionar con un grupo funcional del polímero A para formar un enlace covalente entre ellos. Como enlace covalente entre el grupo funcional reactivo del compuesto polifuncional y el grupo funcional del polímero A, se prefiere al menos un enlace seleccionado del grupo que consiste en un enlace éster, un enlace tioéster, un enlace amida, un enlace amino, un enlace éter, un enlace tioéter, un enlace carbonilo, un enlace tiocarbonilo y un enlace sulfonilo, y se prefiere más al menos un enlace seleccionado del grupo que consiste en un enlace éster, un enlace tioéster y un enlace amida.

Se prefiere que el polímero A contenga un grupo carboxilo, ya que el grupo carboxilo se somete una reacción de adición irreversible con un alto rendimiento mediante una reacción térmica con un grupo epoxi, un grupo isocianato, un grupo aziridino, un grupo amino y un grupo oxazolina para formar así un enlace covalente entre ellos. En el caso de que el compuesto polifuncional contenga una pluralidad de grupos funcionales reactivos, los grupos funcionales reactivos son preferiblemente idénticos entre sí en cuanto a sus tipos desde el punto de vista de la realización de la reacción de reticulación de los mismos con el polímero A en las mismas condiciones.

El grupo funcional reactivo del compuesto polifuncional no está particularmente limitado a los grupos mencionados. Sin embargo, en el caso de que el polímero A contenga un grupo carboxilo, desde el mismo punto de vista descrito anteriormente, el grupo funcional reactivo del compuesto polifuncional es preferiblemente al menos un grupo seleccionado del grupo que consiste en un grupo epoxi, un grupo isocianato, un grupo aziridino, un grupo amino y un grupo oxazolina, y más preferiblemente un grupo epoxi. Mientras tanto, el concepto de grupo epoxi, tal como se usa en el presente documento, incluye también un grupo glicidilo.

El peso molecular del compuesto polifuncional es preferiblemente de no menos de 120, más preferiblemente de no menos de 150 e incluso más preferiblemente de no menos de 200, y también es preferiblemente de no más de 2000, más preferiblemente de no más de 1500, incluso más preferiblemente de no más de 1000 e incluso todavía más preferiblemente de no más de 900, desde el punto de vista de facilitar la reacción de reticulación y mejorar la eficiencia de reticulación del polímero.

El compuesto polifuncional que contiene grupo(s) epoxi, es decir, el compuesto epoxídico polifuncional, es preferiblemente un compuesto que contiene dos o más grupos epoxi en una molécula del mismo, más preferiblemente un compuesto que contiene grupo glicidil éter, e incluso más preferiblemente un compuesto de glicidil éter de un alcohol polihidroxilado que contiene grupo hidrocarbonado que tiene no menos de 3 y no más de 8 átomos de carbono, desde el punto de vista de mejorar la eficacia de la reticulación del polímero.

El peso molecular del compuesto epoxídico polifuncional es preferiblemente de no menos de 120, más preferiblemente de no menos de 150 e incluso más preferiblemente de no menos de 200, y también es preferiblemente de no más de 2000, más preferiblemente de no más de 1500 e incluso más preferiblemente de no más de 1000, desde el punto de vista de facilitar la reacción de reticulación y mejorar la eficiencia de reticulación del polímero.

El número de grupos epoxi contenidos en el compuesto epoxídico polifuncional es de no menos de 2 y preferiblemente de no menos de 3 por una molécula del compuesto, y también es preferiblemente de no más de 6 por una molécula del compuesto, desde el punto de vista de permitir que el compuesto epoxídico polifuncional reaccione eficazmente con los grupos carboxilo del polímero para mejorar la estabilidad en almacenamiento, etc., de las partículas de polímero que contiene pigmento, y más preferiblemente es de no más de 4 por una molécula del compuesto desde el punto de vista de lograr una buena disponibilidad en el mercado.

Desde el mismo punto de vista descrito anteriormente, el equivalente epoxídico del compuesto epoxídico polifuncional es preferiblemente de no menos de 100, más preferiblemente de no menos de 110 e incluso más preferiblemente de no menos de 120, y también es preferiblemente de no más de 300, más preferiblemente de no más de 270 e incluso más preferiblemente de no más de 250.

Los ejemplos específicos del compuesto epoxídico polifuncional incluyen poliglicidil éteres tales como diglicidil éter de polipropilenglicol (tasa de solubilidad en agua: 31% en masa), poliglicidil éter de glicerol, poliglicidil éter de poliglicerol, poliglicidil éter de trimetilolpropano (tasa de solubilidad en agua: 27% en masa), poliglicidil éter de sorbitol, poliglicidil éter de pentaeritritol, diglicidil éter de resorcinol, diglicidil éter de neopentilglicol, y diglicidil éteres de tipo bisfenol A hidrogenado.

De estos compuestos epoxídicos polifuncionales, se prefiere al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en diglicidil éter de polipropilenglicol (tasa de solubilidad en agua: 31% en masa), poliglicidil éter de trimetilolpropano (tasa de solubilidad en agua: 27% en masa) y poliglicidil éter de pentaeritritol (tasa de solubilidad en agua: menos del 20% en masa).

(Tratamiento de reticulación)

En la presente invención, se prefiere que al llevar a cabo la reacción de reticulación, el polímero A esté en forma de polímero que contiene grupo carboxilo, los grupos carboxilo del polímero A estén al menos parcialmente neutralizados y se cumpla al menos una de las siguientes condiciones 1 y 2.

[Condición 1]

La condición 1 es un requisito tal que un valor calculado según la fórmula:

[(grado de neutralización)/100] x [índice de acidez del polímero que contiene grupo carboxilo],

es de no menos de 50 mg de KOH/g y de no más de 200 mg de KOH/g.

El valor de la condición 1 representa una cantidad de los grupos carboxilo neutralizados que están contenidos en el polímero.

El valor de la condición 1 es preferiblemente de no menos de 50 mg de KOH/g, más preferiblemente de no menos de 60 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no menos de 65 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no menos de 70 mg de KOH/g. Cuando el valor de la condición 1 se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, la dispersión de pigmento de base acuosa o la tinta de base acuosa resultante es capaz de garantizar una buena estabilidad en almacenamiento sin provocar ningún daño a la estabilidad en dispersión de la misma debido a la repulsión electrostática. Por otro lado, el valor de la condición 1 es preferiblemente de no más de 200 mg de KOH/g, más preferiblemente de no más de 180 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no más de 160 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no más de 150 mg de KOH/g. Cuando el valor de la condición 1 se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, la dispersión de pigmento de base acuosa o la tinta de base acuosa resultante es capaz de garantizar una buena estabilidad en almacenamiento sin provocar ningún daño a la adsorción del polímero al pigmento.

El grado de neutralización, tal como se usa en el presente documento, significa una razón de un número equivalente en moles del agente neutralizante con respecto a un número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero [(número equivalente en moles del agente neutralizante)/(número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero)].

[Condición 2]

La condición 2 es un requisito tal que un valor calculado según la fórmula:

[(grado de reticulación)/100] x [índice de acidez del polímero que contiene grupo carboxilo],

es de no menos de 40 mg de KOH/g y de no más de 180 mg de KOH/g.

El valor de la condición 2 representa una cantidad de los grupos carboxilo reticulados entre todos los grupos carboxilo contenidos en el polímero.

El grado de reticulación del polímero, tal como se usa en el presente documento, es un grado de reticulación aparente calculado a partir de un índice de acidez del polímero y una cantidad equivalente de los grupos funcionales reactivos del agente de reticulación, es decir, se expresa por la razón de un número equivalente en moles de los grupos funcionales reactivos del compuesto polifuncional con respecto a un número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero [(número equivalente en moles de grupos funcionales reactivos del compuesto polifuncional)/(número equivalente en moles de grupos iónicos del polímero)]. El grado de reticulación se representa en cuanto a un índice de acidez por 1 g del polímero usado para dispersar el pigmento. En el caso de que los grupos funcionales reactivos del compuesto polifuncional sean todos grupos epoxi, un número equivalente en moles de los grupos epoxi es igual a un número equivalente en moles de los grupos funcionales reactivos.

El valor de la condición 2 es preferiblemente de no menos de 40 mg de KOH/g, más preferiblemente de no menos de 50 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no menos de 60 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no menos de 70 mg de KOH/g. Cuando el valor de la condición 2 se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, la dispersión de pigmento de base acuosa o la tinta de base acuosa resultante es capaz de garantizar una buena estabilidad en almacenamiento sin provocar ningún daño a la adsorción del polímero al pigmento. Por otro lado, el valor de la condición 2 es preferiblemente de no más de 180 mg de KOH/g, más preferiblemente de no más de 160 mg de KOH/g, incluso más preferiblemente de no más de 150 mg de KOH/g e incluso todavía más preferiblemente de no más de 140 mg de KOH/g. Cuando el valor de la condición 2 se encuentra dentro del intervalo mencionado anteriormente, la dispersión de pigmento de base acuosa o la tinta de base acuosa resultante es capaz de garantizar una excelente resistencia al agua y propiedades de fijación mediante la supresión de la fragilidad de una película de polímero formada.

(Condiciones de la reacción de reticulación)

La temperatura usada en la reacción entre los grupos iónicos del polímero A y el compuesto polifuncional que están contenidos en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 es preferiblemente no inferior a 50°C, más preferiblemente no inferior a 55°C, incluso más preferiblemente no inferior a 60°C e incluso todavía más preferiblemente no inferior a 65°C, y también es preferiblemente no superior a 95°C y más preferiblemente no superior a 90°C, desde el punto de vista de completar bien la reacción de reticulación y lograr una buena rentabilidad.

Además, el tiempo de reacción es preferiblemente de no menos de 0,5 horas, más preferiblemente de no menos de 1 hora e incluso más preferiblemente de no menos de 2 horas, y también es preferiblemente de no más de 12 horas, más preferiblemente de no más de 10 horas e incluso más preferiblemente de no más de 8 horas, desde el mismo punto de vista descrito anteriormente.

El grado de reticulación del polímero reticulado es preferiblemente de no menos del 5% en moles, más preferiblemente de no menos del 10% en moles e incluso más preferiblemente de no menos del 15% en moles, y también es preferiblemente de no más del 80% en moles, más preferiblemente de no más del 70% en moles e incluso más preferiblemente de no más del 60% en moles. El grado de reticulación del polímero reticulado es un grado de reticulación aparente calculado a partir de un índice de acidez del polímero y una cantidad equivalente de los grupos funcionales reactivos del agente de reticulación, tal como se describió anteriormente.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero reticulado que contiene pigmento obtenidas después de la reacción de reticulación es preferiblemente de no menos de 60 nm, más preferiblemente de no menos de 80 nm, incluso más preferiblemente de no menos de 90 nm e incluso todavía más preferiblemente de no menos de 100 nm, y también es preferiblemente de no más de 200 nm, más preferiblemente de no más de 180 nm, incluso más preferiblemente de no más de 160 nm e incluso todavía más preferiblemente de no más de 140 nm, desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión y la estabilidad en almacenamiento de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa resultantes.

El índice de acidez del polímero reticulado que contiene pigmento obtenido después de la reacción de reticulación es de no menos de 0 mg de KOH/g. Desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en dispersión de la dispersión de pigmento de base acuosa y de la tinta de base acuosa resultantes, el índice de acidez es preferiblemente de no menos de 10 mg de KOH/g y más preferiblemente de no menos de 25 mg de KOH/g, y también es preferiblemente de no más de 100 mg de KOH/g, más preferiblemente de no más de 80 mg de KOH/g e incluso más preferiblemente de no más de 70 mg de KOH/g.

[Dispersión de pigmento de base acuosa]

La dispersión de pigmento de base acuosa según la presente invención puede obtenerse mediante el procedimiento para producir la dispersión de pigmento de base acuosa que incluye las etapas 1 a 3 mencionadas anteriormente. Los detalles de la dispersión de pigmento de base acuosa son los mismos tal como se describieron anteriormente.

[Procedimiento para producir tinta de base acuosa]

El procedimiento para producir la tinta de base acuosa según la presente invención incluye las siguientes etapas 1 a 4:

etapa 1: someter el monómero que contiene grupo iónico (a) y el monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando el iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y el agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener el polímero A que contiene grupo iónico;

etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y el pigmento en el medio acuoso para obtener la dispersión acuosa de pigmento;

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con el compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa; y

etapa 4: mezclar la dispersión de pigmento de base acuosa obtenida en la etapa 3 con el disolvente orgánico para obtener la tinta de base acuosa.

Los detalles de las etapas 1 a 3 son los mismos tal como se describieron anteriormente.

En la etapa 4, la dispersión de pigmento de base acuosa obtenida en la etapa 3 se mezcla con el disolvente orgánico y, si es necesario, se mezcla además con agua y diversos aditivos, tales como un tensioactivo, para producir así de forma eficaz la tinta de base acuosa.

El método para mezclar los componentes respectivos mencionados anteriormente no está particularmente limitado.

El disolvente orgánico se usa desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en almacenamiento, etc., de la tinta de base acuosa. Los ejemplos del disolvente orgánico usado en la etapa 4 incluyen alcoholes polihidroxilados, alquil éteres de alcohol polihidroxilado, aril éteres de alcohol polihidroxilado, carbonatos cíclicos, compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno, amidas, aminas, compuestos que contienen azufre, etc. De estos disolventes orgánicos, se prefiere al menos un disolvente orgánico seleccionado del grupo que consiste en alcoholes polihidroxilados y alquil éteres de alcohol polihidroxilado, y se prefiere más al menos un disolvente orgánico seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol, 1,2-butanodiol, 1,2-hexanodiol, glicerina, trimetilolpropano, monometil éter de dietilenglicol y monometil éter de dipropilenglicol.

Los ejemplos del tensioactivo incluyen un tensioactivo no iónico, un tensioactivo aniónico, un tensioactivo anfolítico, un tensioactivo basado en silicona, un tensioactivo basado en flúor, etc. Entre estos tensioactivos, se prefiere un tensioactivo no iónico.

Los ejemplos de los otros aditivos que pueden usarse en el procedimiento para producir la tinta de base acuosa incluyen un humectante, un agente de humectación, un agente de penetración, un controlador de la viscosidad, un agente desespumante, un agente antiséptico, un agente resistente al moho y un antioxidante.

El contenido de los componentes respectivos en la tinta de base acuosa obtenida mediante el procedimiento de producción de la presente invención, así como las propiedades de la tinta de base acuosa, son tal como sigue.

(Contenido del pigmento)

El contenido del pigmento en la tinta de base acuosa es preferiblemente de no menos del 1% en masa, más preferiblemente de no menos del 2% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 3% en masa desde el punto de vista de mejorar la densidad óptica de la tinta de base acuosa al imprimir. Además, el contenido del pigmento en la tinta de base acuosa es preferiblemente de no más del 15% en masa, más preferiblemente de no más del 10% en masa e incluso más preferiblemente de no más del 7% en masa desde el punto de vista de reducir la viscosidad de la tinta al volatilizar el disolvente de la misma y de mejorar la estabilidad de la expulsión y la estabilidad en almacenamiento de la tinta de base acuosa.

(Contenido total de pigmento y polímero)

El contenido total del pigmento y del polímero en la tinta de base acuosa es preferiblemente de no menos del 2% en masa, más preferiblemente de no menos del 3% en masa e incluso más preferiblemente de no menos del 4% en masa, y también es preferiblemente de no más del 15% en masa, más preferiblemente de no más del 12% en masa, incluso más preferiblemente de no más del 10% en masa e incluso todavía más preferiblemente de no más del 8% en masa.

(Propiedades de la tinta de base acuosa)

La viscosidad de la tinta de base acuosa medida a 32°C es preferiblemente de no menos de 2 mPas, más preferiblemente de no menos de 3 mPas e incluso más preferiblemente de no menos de 5 mPas, y también es preferiblemente de no más de 12 mPas, más preferiblemente de no más de 9 mPas e incluso más preferiblemente de no más de 7 mPa s, desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en almacenamiento de la tinta de base acuosa.

El valor de pH de la tinta de base acuosa es preferiblemente de no menos de 7, más preferiblemente de no menos de 7,2 e incluso más preferiblemente de no menos de 7,5 desde el punto de vista de mejorar la estabilidad en almacenamiento de la tinta de base acuosa, y también es preferiblemente de no más de 11, más preferiblemente de no más de 10 e incluso más preferiblemente de no más de 9,5 desde el punto de vista de mejorar la resistencia de elementos frente a la tinta de base acuosa y de suprimir la irritación de la piel.

[Tinta de base acuosa]

La tinta de base acuosa de la presente invención puede obtenerse mediante el procedimiento para producir la tinta de base acuosa que incluye las etapas 1 a 4 mencionadas anteriormente. Los detalles de la tinta de base acuosa son los mismos tal como se describieron anteriormente.

La tinta de base acuosa de la presente invención es excelente en cuanto a capacidad de redispersión y fluidez mediante lo cual es posible suprimir la obstrucción de las boquillas de expulsión de tinta debido a la solidificación del pigmento o del polímero en las boquillas de expulsión de tinta cuando se usa la tinta de base acuosa en un método de impresión por chorro de tinta. Por tanto, la tinta de base acuosa de la presente invención se usa preferiblemente como una tinta de base acuosa para la impresión por chorro de tinta.

[Método de impresión por chorro de tinta]

La dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa según la presente invención pueden cargarse en un aparato de impresión por chorro de tinta convencionalmente conocido para expulsar gotas de la tinta sobre un medio de impresión, formando así caracteres o imágenes, etc., sobre el medio de impresión.

El aparato de impresión por chorro de tinta puede estar en forma de o bien una impresora de chorro de tinta de tipo térmico o bien una impresora de chorro de tinta de tipo piezoeléctrico. La tinta de base acuosa según la presente invención se usa preferiblemente como tinta de base acuosa para impresión por chorro de tinta usando la impresora de chorro de tinta de tipo piezoeléctrico.

Los ejemplos del medio de impresión que puede usarse en la presente invención incluyen un papel normal de alta absorción de agua, un papel recubierto de baja absorción de agua y una película de resina sintética. Los ejemplos específicos del papel recubierto incluyen un papel recubierto brillante versátil, un papel recubierto brillante de espuma de múltiples colores, etc. Los ejemplos específicos de la película de resina sintética incluyen una película de poliéster, una película de poli(cloruro de vinilo), una película de polipropileno, una película de polietileno, etc.

Ejemplos

En los siguientes ejemplos de preparación, ejemplos de producción, ejemplos y ejemplos comparativos, la(s) “parte(s)” y el “%” indican “parte(s) en masa” y “% en masa”, respectivamente, a menos que se especifique lo contrario.

Mientras tanto, los métodos de medición de las propiedades y características respectivas son tal como sigue.

(1) Medición del peso molecular promedio en peso del polímero A

Se midió el peso molecular promedio en peso del polímero A mediante cromatografía de permeación en gel [aparato GPC: “HLC-8120GPC” disponible de Tosoh Corporation; columnas: “TSK-GEL, a-M” x 2 disponible de Tosoh Corporation; velocidad de flujo: 1 ml/min)] usando una disolución preparada disolviendo ácido fosfórico (reactivo garantizado) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation y bromuro de litio (reactivo) disponible de Tokyo Chemical Industry Co, Ltd., en W,W-dimetilformamida (para cromatografía de líquidos de alto rendimiento) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation de tal manera que las concentraciones de ácido fosfórico y bromuro de litio en la disolución resultante fueron de 60 mmol/l y 50 mmol/l, respectivamente, como eluyente, y usando poliestirenos monodispersados que tenían pesos moleculares conocidos como sustancia de patrón de referencia.

(2) Medición del índice de acidez del polímero A

Se midió el índice de acidez del polímero A mediante el mismo método tal como se recomienda en la norma JIS K 0070, salvo que el disolvente mixto de etanol y éter usado como disolvente de medición en el método se sustituyó por un disolvente mixto que contenía acetona y tolueno en una razón en volumen [acetona: tolueno] de 1:1.

(3) Medición del tamaño de partícula promedio de partículas de polímero que contiene pigmento

Se sometieron las partículas de polímero que contiene pigmento a análisis acumulativo usando un sistema de análisis de partículas por láser “ELS-8000” disponible de Otsuka Electrics Co., Ltd, para medir el tamaño de partícula promedio de las mismas. En el análisis acumulativo, se usó una dispersión preparada mediante la dilución de una muestra con agua, de manera que la concentración de las partículas que van a medirse en la dispersión resultante se ajustó a aproximadamente 5 * 10-3% en masa. La medición se realizó en condiciones que incluían una temperatura de 25°C, un ángulo entre la luz incidente y el detector de 90° y un número acumulativo de 100 veces, y se introdujo en el sistema de análisis un índice de refracción del agua (1,333) como índice de refracción del medio de dispersión. El tamaño de partícula promedio acumulativo así determinado se definió como un tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero insoluble en agua o de las partículas de polímero que contiene pigmento.

(4) Medición del contenido en sólidos de la disolución de polímero y de la dispersión acuosa de pigmento

Se pesó sulfato de sodio secado hasta peso constante en un desecador en una cantidad de 10,0 g y se cargó en un recipiente de polipropileno de 30 ml (9: 40 mm; altura: 30 mm), y se añadió al recipiente 1,0 g de una muestra que iba a medirse. Se mezcló el contenido del recipiente y se pesó con precisión. Se mantuvo la mezcla resultante en el recipiente a 105°C durante 2 horas para eliminar los componentes volátiles a partir de la misma y se dejó reposar adicionalmente en un desecador durante 15 minutos para medir la masa de la misma. Se consideró que la masa de la muestra así medida después de eliminar los componentes volátiles a partir de la misma era la masa de sólidos en la misma. Se calculó el contenido en sólidos de la muestra dividiendo la masa de los sólidos entre la masa de la muestra cargada inicialmente.

(5) Medición de la tasa de solubilidad en agua del compuesto epoxídico polifuncional

Se cargó un tubo de vidrio (25 mm^ de diámetro x 250 mm de altura) con 90 partes en masa de agua sometida a intercambio iónico y 10 partes en masa (W1) de un compuesto epoxídico funcional a temperatura ambiente (25°C). Se dejó reposar el tubo de vidrio así cargado durante 1 hora en un baño termostático controlado hasta una temperatura de agua de 25°C. A continuación, se agitó vigorosamente el contenido del tubo de vidrio durante 1 minuto y se colocó de nuevo el tubo de vidrio en el baño termostático, seguido por dejar reposar el tubo de vidrio en el baño termostático durante 12 horas. Después, se recuperaron del mismo componentes no disueltos que se separaron del agua y precipitaron o flotaron en la dispersión y después se secaron a 40°C en las condiciones ambientales de una presión manométrica de 0,08 MPa durante 6 horas, seguido por medir la masa (W2) del producto así secado. La tasa de solubilidad en agua (% en masa) del compuesto epoxídico polifuncional se calculó la siguiente fórmula.

Tasa de solubilidad en agua (% en masa) = {(W1 - W2)/W1} x 100

<Preparación del polímero A (etapa 1)>

Ejemplo de preparación 1

Se mezclaron entre sí treinta y una (31) partes de ácido acrílico y 69 partes de estireno para preparar una disolución mixta de monómeros. Se cargaron cinco (5) partes de metil etil cetona (MEK) y 0,25 partes de ácido 3-mercaptopropiónico como agente de transferencia de cadena, así como el 10% de la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en un recipiente de reacción y se mezclaron entre sí, y luego se sustituyó totalmente la atmósfera interior del recipiente de reacción con gas nitrógeno.

Por otro lado, se cargaron en un embudo de goteo una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante de la disolución mixta de monómeros, 2,25 partes del agente de transferencia de cadena mencionado anteriormente, 75 partes de MEK y 1,5 partes de ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-501” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en el recipiente de reacción hasta 77°C mientras se agitaba, y luego la disolución mixta en el embudo de goteo se añadió gota a gota en el mismo durante 5 horas. Después de la finalización de la adición gota a gota, se añadió al recipiente de reacción una disolución preparada disolviendo 0,5 partes del iniciador de polimerización mencionado anteriormente en 5 partes de MEK, y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 77°C durante 2 horas para obtener así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 1 (contenido en sólidos: 55%; peso molecular promedio en peso del polímero: 13900).

Ejemplos de preparación 2 a 4

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de preparación 1, salvo que se cambiaron las cantidades de ácido acrílico y estireno usadas tal como se muestra en la tabla 1, obteniéndose así las disoluciones de polímero que contiene grupo carboxilo 2 a 4.

Ejemplo de preparación 5

Se mezclaron entre sí treinta y una (31) partes de ácido acrílico, 57 partes de estireno y 12 partes de a-metilestireno para preparar una disolución mixta de monómeros. Se cargaron en un recipiente de reacción cinco (5) partes de metil etil cetona (MEK) y 0,25 partes de ácido 3-mercaptopropiónico como agente de transferencia de cadena, así como el 10% de la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente y se mezclaron entre sí, y luego se sustituyó totalmente la atmósfera interior del recipiente de reacción con gas nitrógeno.

Por otro lado, se cargaron en un embudo de goteo una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante de la disolución mixta de monómeros, 2,25 partes del agente de transferencia de cadena mencionado anteriormente, 75 partes de MEK y 1,5 partes de ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-501” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en el recipiente de reacción hasta 77°C mientras se agitaba, y luego la disolución mixta en el embudo de goteo se añadió gota a gota en el mismo durante 5 horas. Después de la finalización de la adición gota a gota, se añadió al recipiente de reacción una disolución preparada disolviendo 0,5 partes del iniciador de polimerización mencionado anteriormente en 5 partes de MEK, y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 77°C durante 2 horas para obtener así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 5 (peso molecular promedio en peso del polímero: 12500).

Ejemplos de preparación 6 y 7

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de preparación 5, salvo que se cambiaron los tipos y las cantidades de monómeros usados, tal como se muestra en la tabla 1, obteniéndose así las disoluciones de polímero que contiene grupo carboxilo 6 y 7.

Ejemplo de preparación 8

Se mezclaron entre sí treinta y una (31) partes de ácido acrílico y 69 partes de estireno para preparar una disolución mixta de monómeros. Se cargaron en un recipiente de reacción cinco (5) partes de metil etil cetona (MEK) y 0,22 partes de ácido tioglicólico como agente de transferencia de cadena, así como el 10% de la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente y se mezclaron entre sí, y luego se sustituyó totalmente la atmósfera interior del recipiente de reacción con gas nitrógeno.

Por otro lado, se cargaron en un embudo de goteo una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante de la disolución mixta de monómeros, 1,98 partes del agente de transferencia de cadena mencionado anteriormente, 75 partes de MEK y 1,5 partes de ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-501” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en el recipiente de reacción hasta 77°C mientras se agitaba, y luego la disolución mixta en el embudo de goteo se añadió gota a gota en el mismo durante 5 horas. Después de la finalización de la adición gota a gota, se añadió al recipiente de reacción una disolución preparada disolviendo 0,5 partes del iniciador de polimerización mencionado anteriormente en 5 partes de MEK, y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 77°C durante 2 horas para obtener así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 8 (contenido en sólidos: 55%; peso molecular promedio en peso del polímero: 15800).

Ejemplo de preparación 9

Se mezclaron entre sí treinta y una (31) partes de ácido acrílico y 69 partes de estireno para preparar una disolución mixta de monómeros. Se cargaron en un recipiente de reacción cinco (5) partes de metil etil cetona (MEK) y 0,35 partes de ácido mercaptosuccínico como agente de transferencia de cadena, así como el 10% de la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente y se mezclaron entre sí, y luego se sustituyó totalmente la atmósfera interior del recipiente de reacción con gas nitrógeno.

Por otro lado, se cargaron en un embudo de goteo una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante de la disolución mixta de monómeros, 3,15 partes del agente de transferencia de cadena mencionado anteriormente, 75 partes de MEK y 1,5 partes de ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-501” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en el recipiente de reacción hasta 77°C mientras se agitaba, y luego la disolución mixta en el embudo de goteo se añadió gota a gota en el mismo durante 5 horas. Después de la finalización de la adición gota a gota, se añadió al recipiente de reacción una disolución preparada disolviendo 0,5 partes del iniciador de polimerización mencionado anteriormente en 5 partes de MEK, y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 77°C durante 2 horas para obtener así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 9 (contenido en sólidos: 55%; peso molecular promedio en peso del polímero: 15200).

Ejemplo de preparación comparativo 1

Se mezclaron entre sí treinta y una (31) partes de ácido acrílico y 69 partes de estireno para preparar una disolución mixta de monómeros. Se cargaron en un recipiente de reacción cinco (5) partes de metil etil cetona (MEK) y 0,18 partes de 2-mercaptoetanol como agente de transferencia de cadena, así como el 10% de la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente y se mezclaron entre sí, y luego se sustituyó totalmente la atmósfera interior del recipiente de reacción con gas nitrógeno.

Por otro lado, se cargaron en un embudo de goteo una disolución mixta preparada mezclando el 90% restante de la disolución mixta de monómeros, 1,62 partes del agente de transferencia de cadena mencionado anteriormente, 75 partes de MEK y 1,5 partes de 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-65” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation. En una atmósfera de nitrógeno, se calentó la disolución mixta de monómeros preparada anteriormente en el recipiente de reacción hasta 77°C mientras se agitaba, y luego la disolución mixta en el embudo de goteo se añadió gota a gota luego en el mismo durante 5 horas. Después de la finalización de la adición gota a gota, se añadió al recipiente de reacción una disolución preparada disolviendo 0,5 partes del iniciador de polimerización mencionado anteriormente en 5 partes de MEK, y se hizo reaccionar adicionalmente el contenido del recipiente de reacción a 77°C durante 2 horas para obtener así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 10 (peso molecular promedio en peso del polímero: 12300).

Ejemplo de preparación comparativo 2

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de preparación 1, salvo que el iniciador de polimerización usado en el mismo se sustituyó por 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-65” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, obteniéndose así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 11 (peso molecular promedio en peso del polímero: 12200).

Ejemplo de preparación comparativo 3

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de preparación comparativo 1, excepto que el iniciador de polimerización usado en el mismo se sustituyó por ácido 4,4'-azobis(4-cianovalérico) como iniciador de polimerización por radicales basado en azo “V-501” (nombre comercial) disponible de FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, obteniéndose así una disolución de polímero que contiene grupo carboxilo 12 (peso molecular promedio en peso del polímero: 12000).

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<Producción de la dispersión acuosa de pigmento (etapa 2)>

Ejemplo de producción 1 (producción de la dispersión acuosa de pigmento 1)

(1) Producción de la dispersión de polímero 1

Se mezclaron veinticuatro (24) partes del polímero producido mediante el secado de la disolución de polímero 1 obtenida en el ejemplo de preparación 1 a presión reducida con 200 partes de agua sometida a intercambio iónico y 9,7 partes de una disolución acuosa de hidróxido de sodio 5 N (contenido de hidróxido de sodio como componente sólido: 16,9%) para neutralizar el polímero de manera que la razón del número de moles de hidróxido de sodio con respecto al número de moles de grupos carboxilo del polímero fuera del 40% (grado de neutralización: 40% en moles). Se calentó la disolución acuosa resultante a 90°C durante 5 horas mientras se agitaba a 150 rpm, obteniéndose así una dispersión de polímero 1 (tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero: 15 nm; contenido en sólidos: 11%).

(2) Producción de la dispersión acuosa de pigmento 1

Se mezcló la dispersión de polímero 1 obtenida en el punto anterior (1) con 76 partes de un pigmento magenta “FASTOGEN SUPER MAGENTA JM-02” disponible de DIC Corporation. Se agitó la dispersión resultante a 20°C durante 60 minutos usando un elemento de dispersión “ULTRA DlSPER” (nombre comercial) disponible de Asada Iron Works Co., Ltd., mientras se hacía funcionar la paleta de dispersión del mismo a una velocidad de rotación de 7000 rpm.

Se sometió la mezcla así obtenida a un tratamiento de dispersión a una presión de 200 MPa usando el “Microfluidizer” (nombre comercial) disponible de Microfluidics Corporation, haciendo pasar la mezcla a través del dispositivo 10 veces. Se sometió la dispersión resultante a un tratamiento de filtración usando una jeringa sin aguja de 25 ml de capacidad disponible de Terumo Corporation, equipada con un filtro de malla de 5 |im (membrana de acetilcelulosa; diámetro exterior: 2,5 cm) disponible de FUJIFILM Corporation para eliminar las partículas gruesas a partir de la misma, y a continuación se añadió al filtrado resultante agua sometida a intercambio iónico, de manera que el contenido en sólidos del mismo se ajustó hasta el 22%, obteniéndose así una dispersión acuosa de pigmento 1 (tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero que contiene pigmento: 121 nm) (pigmento: 76%; polímero: 24%).

Ejemplos de producción 2 y 3 (producción de dispersiones acuosas de pigmento 2 y 3)

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de producción 1, excepto que en el punto (1) del ejemplo de producción 1, se cambió la cantidad de la disolución acuosa de hidróxido de sodio 5 N usada (grado de neutralización) tal como se muestra en la tabla 2, obteniendo así las dispersiones acuosas de pigmento 2 y 3.

Ejemplos de producción 4 a 11 (producción de dispersiones acuosas de pigmento 4 a 11)

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de producción 1, excepto que en el punto (1) del ejemplo de producción 1, se usaron las disoluciones de polímero 2 a 9 obtenidas en los ejemplos de preparación 2 a 9, respectivamente, en lugar de la disolución de polímero 1 obtenida en el ejemplo de preparación 1, y se cambió la cantidad de la disolución acuosa de hidróxido de sodio 5 N usada, tal como se muestra en la tabla 2, de manera que el grado de neutralización del polímero se ajustó hasta el 40% en moles, obteniéndose así las dispersiones acuosas de pigmento 4 a 11.

Ejemplos de producción comparativos 1 a 3 (producción de dispersiones acuosas de pigmento 12 a 14)

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo de producción 1, excepto que en el punto (1) del ejemplo de producción 1, se usaron las disoluciones de polímero 10 a 12 obtenidas en los ejemplos de preparación comparativos 1 a 3, respectivamente, en lugar de la disolución de polímero 1 obtenida en el ejemplo de preparación 1, obteniéndose así las dispersiones acuosas de pigmento 12 a 14.

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<Producción de la dispersión de pigmento de base acuosa (etapa 3)>

Ejemplo 1

Se tomaron muestras de cien (100) partes de la dispersión acuosa de pigmento 1 obtenida en el ejemplo de producción 1 (contenido en sólidos: 22%) y se llenaron en una botella de vidrio con cuello de rosca, y se añadieron a la botella de vidrio 127 partes de poliglicidil éter de trimetilolpropano que contiene tres grupos epoxi en una molécula del mismo “DENACOL EX-321” (peso molecular: 302; equivalente de epoxi: 139; tasa de solubilidad en agua: 27%) como agente de reticulación disponible de Nagase ChemteX Corporation de manera que se reticuló el 40% en moles de todos los grupos carboxilo contenidos en el polímero, seguido de sellar herméticamente la botella de vidrio con un tapón de rosca. Se calentó el contenido de la botella de vidrio a 70°C durante 5 horas mientras se agitaba con un agitador. Después del transcurso de 5 horas, se enfrió el contenido de la botella de vidrio hasta temperatura ambiente y luego se sometió a un tratamiento de filtración con una jeringa sin aguja de 25 ml de capacidad, disponible de Terumo Corporation, equipada con un filtro de malla de 5 |im (membrana de acetilcelulosa; diámetro exterior: 2,5 cm) disponible de FUJIFILM Corporation, obteniéndose así una dispersión de pigmento de base acuosa 1 (tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero reticulado que contiene pigmento: 116 nm).

Ejemplos 2 a 12 y ejemplos comparativos 1 a 3

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, salvo que se cambiaron las condiciones respectivas tal como se muestra en la tabla 3, obteniéndose así las dispersiones de pigmento de base acuosa 2 a 15.

Más específicamente, en el ejemplo 2, el poliglicidil éter de trimetilolpropano “DENACOL EX-321” se usó en una cantidad tal que el 55% en moles de todos los grupos carboxilo contenidos en el polímero estaban reticulados, y en los ejemplos 3 a 12 y los ejemplos comparativos 1 a 3, se usó el poliglicidil éter de trimetilolpropano “DENACOL EX-321” en una cantidad tal que el 40% en moles de todos los grupos carboxilo contenidos en el polímero estaban reticulados.

Ejemplo comparativo 4

Se repitió el mismo procedimiento que en el ejemplo 1, salvo que no se usó ningún agente de reticulación, obteniéndose así una dispersión de pigmento de base acuosa 16.

(Preparación de la tinta de base acuosa)

Se usaron las respectivas dispersiones de pigmento de base acuosa obtenidas en los ejemplos y ejemplos comparativos mencionados anteriormente para preparar una mezcla que contenía el pigmento, glicerina, trietilenglicol y “ACETYLENOL E100” (un tensioactivo no iónico; un aducto de 2,4,7,9-tetrametil-5-decina-4,7-diol con 10 moles de óxido de etileno) disponible de Kawaken Fine Chemical Co, Ltd., de manera que las concentraciones de estos componentes fueran del 5%, el 15%, el 10% y el 0,5%, respectivamente, basado una cantidad total de tinta de base acuosa que iba a producirse, y luego se pesó y añadió a la mezcla agua sometida a intercambio iónico para ajustar una cantidad total de la dispersión resultante al 100%. Se mezcló íntimamente la dispersión así obtenida mientras se agitaba con un agitador magnético, y luego se sometió a un tratamiento de filtración usando una jeringa sin aguja de 25 ml de capacidad equipada con un filtro de malla de 1,2 |im (membrana de acetilcelulosa; diámetro exterior: 2,5 cm) disponible de FUJIFILM Corporation, obteniendo así la tinta de base acuosa.

Usando la tinta de base acuosa así obtenida, se realizaron los siguientes experimentos 1 y 2 para evaluar las siguientes propiedades de la tinta de base acuosa. Los resultados se muestran en la tabla 3.

Experimento 1 (evaluación de la capacidad de redispersión)

Se tomaron muestras de las respectivas tintas de base acuosa preparadas anteriormente en una cantidad de 10 |il usando una micropipeta y se dejaron caer sobre un portaobjetos, y luego se dejaron reposar sobre el mismo a una temperatura de 60°C y una humedad relativa del 40% durante 24 horas para someter las respectivas tintas de base acuosa a la evaporación hasta sequedad.

A continuación, se añadieron gota a gota 200 |il de un vehículo para la evaluación de la capacidad de redispersión sobre los sólidos secos que quedaban en el cristal del portaobjetos, y se observaron visualmente los sólidos para evaluar la capacidad de redispersión de los sólidos según las siguientes clasificaciones de evaluación.

Mientras tanto, se preparó el vehículo para la evaluación de la capacidad de redispersión tal como sigue. Es decir, se mezclaron glicerina, trietilenglicol y “ACETYLENOL E100” en cantidades del 15%, el 10% y el 0,5%, respectivamente, y luego se pesó y se añadió a la mezcla resultante agua sometida a intercambio iónico para ajustar una cantidad total de la dispersión resultante hasta el 100%. Se mezcló íntimamente la dispersión así obtenida mientras se agitaba con un agitador magnético para preparar el vehículo para la evaluación de la capacidad de redispersión. (Calificaciones de evaluación)

A: los sólidos se redispersaron uniformemente.

B: los sólidos se redispersaron, pero aún quedaban residuos.

C: no se redispersaron los sólidos.

Experimento 2 (medición de la viscosidad de la tinta concentrada)

Se usaron las respectivas dispersiones de pigmento de base acuosa obtenidas en los ejemplos y ejemplos comparativos mencionados anteriormente para preparar una mezcla que contenía el pigmento y la glicerina de manera que las concentraciones de estos componentes fueron del 13% y del 13%, respectivamente, basado en una cantidad total de una tinta de base acuosa que iba a producirse, y después se pesó y se añadió a la mezcla agua sometida a intercambio iónico para ajustar una cantidad total de la dispersión resultante hasta el 100%. Se mezcló íntimamente la dispersión así obtenida mientras se agitaba con un agitador magnético, y luego se sometió a un tratamiento de filtración usando una jeringa sin aguja de 25 ml de capacidad equipada con un filtro de malla de 1,2 |im (membrana de acetilcelulosa; diámetro exterior: 2,5 cm) disponible de FUJIFILM Corporation, obteniendo así la tinta de base acuosa. Se colocó la tinta de base acuosa resultante en una placa de Petri y se concentró evaporando el disolvente de la misma a 40°C a presión reducida hasta que el contenido en sólidos de la tinta de base acuosa se redujo hasta el 57% en masa en comparación con el contenido en sólidos de la tinta inmediatamente después de prepararse, obteniendo así una tinta de base acuosa concentrada.

Se midió la viscosidad de la tinta de base acuosa concentrada resultante a 25°C y a una velocidad de corte de 1 (1/s) usando un reómetro “MCR301” (equipado con una placa cónica “CP50-1”) disponible de Anton Paar GmbH.

Cuanto menor sea el valor de la viscosidad de la tinta de base acuosa concentrada, más excelente será la fluidez de la tinta de base acuosa y más excelente será la estabilidad de expulsión de la tinta de base acuosa.

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A partir de la tabla 3, se confirmó que las tintas de base acuosa producidas usando las dispersiones de pigmento de base acuosa obtenidas en los ejemplos 1 a 12 eran excelentes en cuanto a capacidad de redispersión y mostraban una alta fluidez (baja viscosidad cuando se concentran) en comparación con las tintas de base acuosa producidas usando las dispersiones de pigmento de base acuosa obtenidas en los ejemplos comparativos 1 a 4.

Aplicabilidad industrial

La dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa que se producen según los respectivos procedimientos de producción de la presente invención pueden garantizar una excelente capacidad de redispersión y una alta fluidez mediante lo cual puede inhibirse la aparición de obstrucción de las boquillas de expulsión de tinta debido a la solidificación de un pigmento o un polímero en las boquillas de expulsión de tinta. Por tanto, la dispersión de pigmento de base acuosa y la tinta de base acuosa según la presente invención pueden usarse eficazmente, en particular, como una dispersión de pigmento de base acuosa y una tinta de base acuosa para la impresión por chorro de tinta.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa, que comprende las siguientes etapas 1 a 3:

etapa 1: someter un monómero que contiene grupo iónico (a) y un monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener un polímero A que contiene grupo iónico; etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento; y

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener la dispersión de pigmento de base acuosa.
2. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según la reivindicación 1, en el que un índice de acidez del polímero A es de no menos de 150 mg de KOH/g y de no más de 310 mg de KOH/g.
3. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según la reivindicación 1 ó 2, en el que un peso molecular promedio en peso del polímero A es de no menos de 6.000 y de no más de 50.000.
4. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el polímero A es un polímero basado en vinilo que comprende una unidad constitucional derivada del al menos un monómero que contiene grupo iónico (a) seleccionado del grupo que consiste en ácido acrílico y ácido metacrílico y una unidad constitucional derivada del al menos un monómero hidrófobo (b) seleccionado del grupo que consiste en un (met)acrilato de alquilo y un monómero que contiene grupo aromático.
5. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que en la etapa 2, el polímero A se dispersa en el medio acuoso, y luego se añade el pigmento a la dispersión resultante para obtener la dispersión acuosa de pigmento.
6. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el compuesto polifuncional comprende un grupo epoxi como grupo funcional reactivo del mismo.
7. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el compuesto polifuncional es un compuesto de glicidil éter de un alcohol polihidroxilado que comprende un grupo hidrocarbonado que tiene no menos de 3 y no más de 8 átomos de carbono.
8. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un grado de reticulación del polímero reticulado es de no menos del 5% en moles y de no más del 80% en moles.
9. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un tamaño de partícula promedio de las partículas de polímero reticulado que contiene pigmento obtenidas después de la reacción de reticulación es de no menos de 60 nm y de no más de 200 nm.
10. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que un índice de acidez del polímero reticulado que contiene el pigmento obtenido después de la reacción de reticulación es de no menos de 10 mg de KOH/g y de no más de 100 mg de KOH/g.
11. Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el polímero A está en forma de un polímero que comprende grupos carboxilo que están al menos parcialmente neutralizados, y se cumple al menos una de las siguientes condiciones 1 y 2:

condición 1: un valor calculado según la fórmula:

[(grado de neutralización)/100] x [índice de acidez del polímero que contiene grupo carboxilo]

que es de no menos de 50 mg de KOH/g y de no más de 200 mg de KOH/g; y

condición 2: un valor calculado según la fórmula:

[(grado de reticulación)/100] x [índice de acidez del polímero que contiene grupo carboxilo]

que es de no menos de 40 mg de KOH/g y de no más de 180 mg de KOH/g,

en el que el grado de neutralización significa una razón de un número equivalente en moles del agente neutralizante con respecto a un número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero [(número equivalente en moles del agente neutralizante)/(número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero)], y el grado de reticulación significa una razón de un número equivalente en moles de los grupos funcionales reactivos del compuesto polifuncional con respecto a un número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero [(número equivalente en moles de los grupos funcionales reactivos del compuesto polifuncional)/(número equivalente en moles de los grupos iónicos del polímero)].

Procedimiento para producir una dispersión de pigmento de base acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la dispersión de pigmento de base acuosa se usa para la impresión por chorro de tinta.

Dispersión de pigmento de base acuosa que se produce mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

Procedimiento para producir una tinta de base acuosa, que comprende las siguientes etapas 1 a 4:

etapa 1: someter un monómero que contiene grupo iónico (a) y un monómero hidrófobo (b) a una reacción de polimerización usando un iniciador de polimerización que contiene grupo iónico (x) y un agente de transferencia de cadena que contiene grupo iónico (y) para obtener un polímero A que contiene grupo iónico;

etapa 2: mezclar y dispersar el polímero A obtenido en la etapa 1 y un pigmento en un medio acuoso para obtener una dispersión acuosa de pigmento;

etapa 3: someter el polímero A en la dispersión acuosa de pigmento obtenida en la etapa 2 a una reacción de reticulación con un compuesto polifuncional para obtener una dispersión de pigmento de base acuosa; y

etapa 4: mezclar la dispersión de pigmento de base acuosa obtenida en la etapa 3 con un disolvente orgánico para obtener la tinta de base acuosa.

Tinta de base acuosa que se produce mediante el procedimiento según la reivindicación 14.