JP2000204309A - 顔料分散剤およびこれを含有する顔料インキ - Google Patents

顔料分散剤およびこれを含有する顔料インキ

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順一 池田
Yuka Hatanaka
由佳 畠中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水とアルコールとの混合溶媒中で顔料が安定し
て分散するための顔料分散剤、およびこの顔料分散剤を
含み耐光性、耐水性、耐候性が優れた水系顔料インキを
提供する。 【解決手段】顔料分散剤は、不飽和基を有するカルボン
酸のアルキレンオキサイドエステルと、塩生成基を有す
るアクリル酸エステルと、不飽和基を有する共重合性モ
ノマーとの共重合体、およびポリシロキサン基を有する
重合体をブロック重合した共重合物を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水とアルコールと
の混合溶媒に顔料を分散させるための分散剤、およびこ
の分散剤を含有する水系顔料インキに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】インクジェットプリンタや筆記用具に用
いられる水系インキには、顔料インキや染料インキがあ
る。顔料インキは、染料インキに比べ印刷等の解像度が
優れており、水とアルコール等の混合溶媒に微細粒の顔
料を分散させて、流動性と乾燥性とを付与したものであ
る。これを長期間保存すると、分散作用が弱まり顔料が
沈降してしまう。そのためプリンタのノズルや筆記用具
のペン先で目詰まりを起こしていた。また、このインキ
は、この水溶性の混合溶媒のために、耐水性が低くなっ
ているという問題があった。さらに、このインキは、耐
光性、耐候性が十分ではないため、屋外の建材等に塗布
することができなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためなされたもので、水とアルコールとの混合
溶媒中で顔料が安定して分散するための顔料分散剤、お
よびこの顔料分散剤を含み耐水性、耐光性、耐候性の優
れた水系顔料インキを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の顔料分散剤は、不飽和基を有する
カルボン酸のアルキレンオキサイドエステルと、塩生成
基を有するアクリル酸エステルと、不飽和基を有する共
重合性モノマーとの共重合体、およびポリシロキサン基
を有する重合体をブロック重合した共重合物を含有して
いる。
【0005】不飽和基を有するカルボン酸のアルキレン
オキサイドエステルと、塩生成基を有するアクリル酸エ
ステルと、不飽和基を有する共重合性モノマーとの共重
合体は、親水性が高い。そのため、この顔料分散剤は親
水性であり、水とアルコールとの混合溶媒に、安定して
長期間均質に分散することができる。
【0006】この顔料分散剤は、塩生成基を有している
ので、顔料と静電相互作用をしている。顔料分散剤は、
水とアルコールとの混合溶媒に均質に分散するので、同
時に顔料を分散させることができる。
【0007】この顔料分散剤は、熱や光によって変化せ
ず疎水性であるポリシロキサン基を有しているので、耐
水性、耐候性、耐光性が優れている。このポリシロキサ
ン基がシロキサン骨格の繰り返し構造であるので、共重
合した顔料分散剤はロック共重合物を形成している。ブ
ロックポリマーは、グラフトポリマーやランダムポリマ
ーより立体安定化効果が高く、そのため長期間、顔料を
安定して分散させることができる。
【0008】ポリシロキサン基を有する重合体が、共重
合を開始するポリシロキサン基含有ポリアゾ化合物の残
基であることが好ましい。
【0009】ポリシロキサン基含有ポリアゾ化合物が、
下記式
【0010】
【化4】
【0011】(式中、aは10〜150の整数、bは3
〜20の整数)で示される化合物であるであることが好
ましい。このポリシロキサン基含有ポリアゾ化合物は、
例えばラジカル共重合開始剤 VPS−0501(和光
純薬工業社製の商品名)が挙げられる。ポリシロキサン
基含有ポリアゾ化合物の残基であるポリシロキサン基を
有する重合体の数平均分子量が、1,000〜10,0
00であることが好ましい。
【0012】不飽和基を有するカルボン酸のアルキレン
オキサイドエステルが、下記式
【0013】
【化5】
【0014】(式中、R1は水素原子、低級アルキル基、
または-COOR4(R4は水素原子または低級アルキル基)、
R2は水素原子または低級アルキル基を示し、lは0〜2
の整数、(CH2)m-O-はmが2〜4の整数であるアルキレン
オキサイド基、nは1〜300の整数、R3は水素原子ま
たは低級アルキル基である)で示される化合物であるこ
とが好ましい。具体的には、メトキシジエチレングリコ
ールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール
メタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタ
クリレート、n−ブトキシエチルメタクリレート、ブト
キシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコー
ルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアク
リレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレー
トが挙げられる。また、アルキルエーテルアルキレング
リコールが付加した(メタ)アクリレート、例えば、ニ
ューポール50HB−400(日本油脂社製の商品名)
が付加した(メタ)アクリレート、ユニループ25MI
−19B(日本油脂社製の商品名)(メタ)アクリレー
ト、炭素数12〜13、15の合成アルコールであるド
バノール23やオキソコール1213やオキソコール
のEO−POが付加した(メタ)アクリレートであって
もよい。
【0015】塩生成基を有するアクリル酸エステルが、
下記式
【0016】
【化6】
【0017】(式中、R5、R6およびR7は同一または異な
って、水素原子、低級アルキル基、または-(CH2)r-COOM
2(rは0〜20の整数、M2は水素原子、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたはアミンを示
す)であり、pは2〜4の整数、qは1〜300の整
数、R8は炭素数2〜6のアルキレン基またはアリール
基、M1は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、
アンモニウムまたはアミンである)で示される化合物で
あることが好ましい。具体的には、(メタ)アクリル酸
ヒドロキシエチルのコハク酸無水物付加物、(メタ)ア
クリル酸ヒドロキシエチルのフタル酸無水物付加物、R5
がカルボキシル基であるフマル酸ヒドロキシエチルのコ
ハク酸無水物付加物やマレイン酸ヒドロキシエチルのコ
ハク酸無水物付加物が挙げられる。
【0018】共重合性モノマーが、アクリル酸類、フマ
ル酸類、マレイン酸類、ケイヒ酸類、クロトン酸類、N
−ビニルアセトアミド、スチレンから選ばれる少なくと
も一種類であることが好ましい。
【0019】アクリル酸類には、具体的には、アクリル
酸、メタクリル酸、および炭素数が1〜18のアルキル
基のアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルが挙げ
られる。また、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、
2−ヒドロキシブチルメタクリレートであってもよい。
フマル酸類、マレイン酸類、ケイヒ酸類、クロトン酸類
は遊離のカルボン酸であってもよくエステルであっても
よい。
【0020】顔料分散剤の重量平均分子量が3,000
〜200,000であることが好ましい。
【0021】なお、顔料分散剤は、カルボン酸のアルキ
レンオキサイドエステルと、塩生成基を有するアクリル
酸エステルと、不飽和基を有する共重合性モノマーとの
共重合体に、両末端に反応性官能基を有するシリコンオ
イルを付加させたものであってもよい。この共重合の際
の重合開始剤には、コハク酸の過酸化物であるパーロイ
ルSA(日本油脂社製の商品名)が挙げられる。両末端
に反応性官能基を有するシリコンオイルには、官能基が
カルビノール基、アミノアルキル基、エポキシ基である
シリコーンオイル、例えば、信越化学工業社製で商品名
シリコーンオイルX−22−160AS、同FK−60
01〜6003、同KF−8010、同X−22−16
1A、同X−22−161B、同KF−8012、同K
F−105、同X−22−163、同X−22−163
B、同X−22−163Cが挙げられる。
【0022】本発明の水系顔料インキは、前記の顔料分
散剤、顔料、アルコール、および水を含有している。顔
料は無機顔料、有機顔料のいずれであってもよい。具体
的には、カーボンブラック、C.I.ピグメント・イエ
ロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメン
ト・ブルー、C.I.ピグメント・ブラックが挙げられ
る。アルコールはメタノール、エタノール等、炭素数6
以下の低級アルキル基のアルコールが好ましい。
【0023】顔料分散剤が親水性の共重合体と塩生成基
とを有しているので、このインキは、水とアルコールと
の混合溶媒中で長期間、安定して顔料が分散していると
いう特性を有している。そのためプリンタや筆記用具の
目詰まりを起こさない。また、顔料分散剤がポリシロキ
サン基を有しているので、このインキは耐水性、耐光
性、耐候性に優れている。そのため屋外の建材等へ塗布
することができる。
【0024】
【実施例】本発明を適用する顔料分散剤および水系顔料
インキは、具体的には以下のようにして製造される。
【0025】不飽和基を有するカルボン酸のアルキレン
オキサイドエステル、塩生成基を有するアクリル酸エス
テル、不飽和基を有する共重合性モノマー、およびラジ
カル共重合開始剤であるポリシロキサン基含有ポリアゾ
化合物を混合して撹拌すると、顔料分散剤が得られる。
この顔料分散剤と顔料とを、水とアルコールとの混合溶
媒に添加し撹拌すると、水系顔料インキが得られる。
【0026】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例1および2は本発明を適用する顔料分散剤の合成
例を示す。比較例1および2は、本発明を適用外の顔料
分散剤の合成例を示す。
【0027】(実施例1)撹拌機、温度計、コンデンサ
ー、および窒素導入管をつけたフラスコにエタノールを
加えた。これに、表1に示すとおり、モル比で、ポリジ
メチルシロキサン基含有ポリアゾ化合物(VPS−05
01:和光純薬工業社製)1部、メトキシノナエチレン
グリコールメタクリレート(130MA:共栄社化学社
製)33部、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸
(HO−MS:共栄社化学社製)33部、2−ヒドロキ
シプロピルメタクリレート(HOP:共栄社化学社製)
33部を加えて溶解し、78℃に昇温した。窒素気流
下、78℃で6時間還流し、共重合反応を行った。ブロ
ック共重合体である顔料分散剤の30%エタノール溶液
を得た。
【0028】(実施例2)表1に示すとおり、ポリアゾ
化合物VPS−0501を0.5部にしたことと、ポリ
ジメチルシロキサン基を有さないアゾ化合物(V−5
9:和光純薬工業社製)0.5部を加えたこと以外は、
実施例1と同様にして、ブロック共重合体である顔料分
散剤を得た。
【0029】(比較例1)表1に示すとおり、ポリアゾ
化合物VPS−0501に代えて、主成分がブチルアク
リレートであるマクロモノマー(AB−6:東亜合成社
製)0.5部にしたことと、アゾ化合物(V−59:和
光純薬工業社製)1部を加えたこと以外は、実施例1と
同様にして、グラフト共重合体である顔料分散剤を得
た。
【0030】(比較例2)表1に示すとおり、ポリアゾ
化合物VPS−0501に代えて、片末端に反応性官能
基を有するシリコン(FM−0711:チッソ社製)
0.5部にしたことと、アゾ化合物(V−59:和光純
薬工業社製)1部を加えたこと以外は、実施例1と同様
にして、グラフト共重合体である顔料分散剤を得た。
【0031】
【表1】
【0032】実施例1および2、比較例1および2で得
られた顔料分散剤の安定性を以下のようにして測定し
た。
【0033】実施例および比較例で得られたエタノール
溶液の顔料分散剤10重量部に、顔料である酸化チタン
40重量部とエタノール50重量部とガラスビーズ16
0部とを加え、スキャンデックスディスパーザーで1.
5時間分散した後、ガラスビーズを濾過してミルベース
を得た。それぞれのミルベースを50℃で2週間保存し
た。
【0034】分散直後、1週間保存後、2週間保存後
に、ミルベースの粘度測定と状態の観察とを行った。そ
の結果を表2に示す。なお、粘度測定は、25℃でE型
粘度計(コーンアンドプレート型8段変速式:東機産業
社製)を用いて行ったものである。状態を観察したと
き、顔料が分散しているものを○、顔料が沈降している
ものを×として示す。
【0035】
【表2】
【0036】表2から明らかなように、ポリジメチルシ
ロキサン基を有するブロック共重合体である実施例1お
よび2の顔料分散剤からなるミルベースは、保存後の安
定性が良好であった。一方、ポリジメチルシロキサン基
を有さないグラフト共重合体である比較例1の顔料分散
剤や、ポリジメチルシロキサン基を有するがグラフト共
重合体である比較例2の顔料分散剤からなるミルベース
は、いずれも保存後に顔料が沈降した。
【0037】次に、前述の実施例で得られた顔料分散剤
を含む、水系顔料インキを試作した例を示す。
【0038】実施例1で得られた顔料分散剤20重量
部、カーボンブラック(MA−100、三菱化学社製)
10重量部、エタノール70重量部、ガラスビーズ16
0重量部を加え、スキャンデックスディスパーザーで2
時間分散した。この分散液に、カーボンブラックの濃度
が5重量部となるように、精製水を加え、ディゾルバー
で希釈した。次いで1.2μmのフィルタで濾過し、イ
ンクジェット記録用の水系顔料インキを得た。
【0039】このインキを、熱エネルギーによってイン
キ液滴を吐出させ記録をおこなうインクジェットプリン
タにより印刷したところ、鮮明な画像が得られた。
【0040】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の顔
料分散剤は、水とアルコールとの混合溶媒中で顔料を長
期間、安定して分散させることができる。そのため、顔
料分散剤を含む水系顔料インキは、プリンタや筆記用具
の目詰まりを起こさない。このインキは、耐水性、耐光
性、耐候性が優れているため、屋外の建材等への塗布が
可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J035 BA02 CA01N GA02 GA06 GB03 LB20 4J037 AA00 AA02 AA30 CB04 CB18 CC13 CC16 CC17 CC18 CC28 DD19 DD24 EE43 FF05 FF15 FF22 FF25 4J039 AD03 AD09 AD10 AD13 AD14 AD17 AD23 AE11 BC07 BE01 BE12 BE22 CA06 EA34 EA35 EA38 EA41 EA44 GA24 GA26 GA27

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不飽和基を有するカルボン酸のアルキ
    レンオキサイドエステルと、塩生成基を有するアクリル
    酸エステルと、不飽和基を有する共重合性モノマーとの
    共重合体、およびポリシロキサン基を有する重合体をブ
    ロック重合した共重合物を含有していることを特徴とす
    る顔料分散剤。
  2. 【請求項2】 前記ポリシロキサン基を有する重合体
    が、前記共重合を開始するポリシロキサン基含有ポリア
    ゾ化合物の残基であることを特徴とする請求項1に記載
    の顔料分散剤。
  3. 【請求項3】 前記ポリシロキサン基含有ポリアゾ化
    合物が、下記式 【化1】 (式中、aは10〜150の整数、bは3〜20の整
    数)で示される化合物であることを特徴とする請求項2
    に記載の顔料分散剤。
  4. 【請求項4】 前記不飽和基を有するカルボン酸のア
    ルキレンオキサイドエステルが、下記式 【化2】 (式中、R1は水素原子、低級アルキル基、または-COOR4
    (R4は水素原子または低級アルキル基)、R2は水素原子
    または低級アルキル基を示し、lは0〜2の整数、(C
    H2)m-O-はmが2〜4の整数であるアルキレンオキサイド
    基、nは1〜300の整数、R3は水素原子または低級ア
    ルキル基である)で示される化合物であることを特徴と
    する請求項1に記載の顔料分散剤。
  5. 【請求項5】 前記塩生成基を有するアクリル酸エス
    テルが、下記式 【化3】 (式中、R5、R6およびR7は同一または異なって、水素原
    子、低級アルキル基、または-(CH2)r-COOM2(rは0〜
    20の整数、M2は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土
    類金属、アンモニウムまたはアミンを示す)であり、p
    は2〜4の整数、qは1〜300の整数、R8は炭素数2
    〜6のアルキレン基またはアリール基、M1は水素原子、
    アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムまたは
    アミンである)で示される化合物であることを特徴とす
    る請求項1に記載の顔料分散剤。
  6. 【請求項6】 前記不飽和基を有する共重合性モノマ
    ーが、アクリル酸類、フマル酸類、マレイン酸類、ケイ
    ヒ酸類、クロトン酸類、N−ビニルアセトアミド、スチ
    レンから選ばれる少なくとも一種類であることを特徴と
    する請求項1に記載の顔料分散剤。
  7. 【請求項7】 顔料分散剤の重量平均分子量が3,0
    00〜200,000であることを特徴とする請求項1
    〜6のいずれかに記載の顔料分散剤。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の顔料分散剤、顔料、
    アルコール、および水を含有することを特徴とする水系
    顔料インキ。
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