JP2005000762A - Cationic resin-modified silica-dispersed liquid and manufacturing method therefor - Google Patents

Cationic resin-modified silica-dispersed liquid and manufacturing method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cationic resin-modified silica-dispersed liquid which is manufactured by using wet silica as a raw material, the silica concentration of which exceeds 22 wt.%, from which a coating liquid having stable viscosity can be obtained when this silica-dispersed liquid is used as a raw material of the coating liquid for inkjet recording paper and from which a coating film layer having excellent gloss, ink absorptivity and water resistance can be obtained, and to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The cationic resin-modified silica-dispersed liquid is manufactured by dispersing wet silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin (for example, a polymer of diaryl dimethyl ammonium salt) having ≤10,000 average molecular weight in a polar solvent such as water so that the silica concentration exceeds 22 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット用記録紙をはじめ、フィルム・樹脂・ガラス・金属等にガスバリア性、耐食性、親水性、光沢性、吸液性、絶縁性等を付与するための各種コーティング剤や半導体ウェハーやIC研磨剤、エマルジョンの安定化剤等の調製に有用な新規の湿式シリカ分散液に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット用記録紙は基紙の片面又は両面にインク吸収を目的としたインク吸収層である塗工層が形成されており、その塗工層を形成するための塗工液原料として、湿式シリカ及び乾式シリカなどが使用されている(例えば特許文献1、2、3参照)。
【0003】
一方、インクジェット用のインクとしては、一般に、アニオン性の化合物が使われることが多く、上記の塗工層はカチオン性を有している方が、インクジェット用記録紙の画像濃度及び耐水性向上のために有利である。
【0004】
ところが、塗工液原料として用いるシリカは、粒子がアニオン性を呈するため、画像濃度や耐水性に問題があった。そのため、改善策としてシリカと第4級アンモニウム塩基等のカチオン性基を含むカチオン性樹脂を含む塗工液を塗布する塗工層が提案されている(例えば特許文献4、5参照)。
【0005】
しかし、近年、市場から写真並みの画質が得られるインクジェット用記録紙が求められていることから、前述の耐水性、インク吸収性に加え、光沢性にも優れた塗工層を得ることができる塗工液が望まれている。
【0006】
塗工液原料として使用されているシリカの中で、四塩化珪素などのシラン系ガスを酸水素炎中で燃焼して得られる乾式シリカは、極性溶媒中において分散性に優れているため、塗工液中でも乾式シリカの平均粒子径をサブミクロンオーダーまで微粒化しやすい。シリカを含む塗工液を塗布した塗工層表面は、塗工液中のシリカ粒子の平均粒子径が小さいほど、平滑性に優れ光沢性が高くなる。したがって、乾式シリカを含む塗工液は、光沢性が高くなるという利点がある。なお、平均粒子径とは、シリカの一次粒子が集まって形成されるシリカ凝集粒子の平均凝集粒子径を指している。
【0007】
しかしながら、乾式シリカはインク吸収性が湿式シリカと比較して低く、写真並みの画質を高速で印刷できないという問題がある。
【0008】
また、シリカを含む塗工液は、シリカを極性溶媒中に分散したシリカスラリーとポリビニルアルコール水溶液等のバインダーを混合して得られるが(例えば、特許文献6参照)、乾式シリカを含む塗工液おいては、乾式シリカを極性溶媒中に分散した直後のシリカスラリーとバインダーとを混合して得られた塗工液の粘度と、乾式シリカを極性溶媒中に分散してから数日後のシリカスラリーとバインダーとを混合して得られた塗工液の粘度が著しく異なるという現象を生じる(例えば、特許文献7参照)。このように塗工液粘度が極端に異なる場合、塗工機により基紙上に塗工する条件、即ち塗工条件が一定にできないことから、製造工程管理において大きな問題が生じている。
【0009】
これに対し、珪酸ソーダと鉱酸の反応で析出させて得られる湿式シリカを極性溶媒中に分散したシリカスラリーは、バインダーといつ混合しても得られる塗工液の粘度が低く、且つ、安定であるという利点を有している。
【0010】
また、前述したように、湿式シリカは乾式シリカと比較してインク吸収性が高いという利点も有している。
【0011】
しかしながら、湿式シリカ粒子は一次粒子同士の凝集性が強いため、塗工液中において、大きな凝集粒子を形成しやすく、平均粒子径が大きくなり、光沢性が低いという問題を有している。
【0012】
上記問題の改善策として、湿式シリカを極性溶媒中に分散したシリカスラリーとカチオン性樹脂とを混合し、シリカ粒子表面をカチオン性樹脂によりカチオン化したのち、分散液中の湿式シリカの凝集粒子をサブミクロンオーダーまで機械的に微粒化し、平均粒子径の小さなカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造する方法が提案されている(例えば特許文献8、9、10参照)。
【0013】
しかし、従来技術により得られた湿式シリカを原料とした前記のカチオン性樹脂変性シリカ分散液中のシリカ濃度は、いずれも22重量%を越えることができず、一回の塗工で十分な厚みの塗工層が得られないこと、塗工後乾燥するのに多大なエネルギーを消費すること、また、物流コストが高くなるなどの問題を生じることから、シリカ分散液中の湿式シリカ濃度を高くすることが切望されていた。
【0014】
しかしながら、従来技術を用いて、湿式シリカを原料として、シリカ濃度が22重量%超であり、且つ、分散液中のシリカの平均粒子径がサブミクロンオーダーであるカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造しようとしても、製造途中で凝集・ゲル化などの現象が発生し、満足するカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得ることができなかった。
【0015】
【特許文献1】
特開昭55−51583号公報
【特許文献2】
特開昭56−148583号公報
【特許文献3】
特開昭60−204390号公報
【特許文献4】
特開昭61−43593号公報
【特許文献5】
特開昭62−268682号公報
【特許文献6】
特開昭59−185690号公報
【特許文献7】
特開2003−94796号公報
【特許文献8】
特開平10−181190号公報
【特許文献9】
特開2000−239536号公報
【特許文献10】
特開2002−47454号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、湿式シリカを原料として、シリカ濃度が22重量%超であり、且つ、インクジェット用記録紙の塗工液の原料として使用した場合、いつ塗工液を調製しても粘度が安定した塗工液が得られ、且つ、耐水性、インク吸収性、光沢性がいずれも優れた塗工層を得ることができるカチオン性樹脂変性シリカ分散液及びその製造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、平均分子量1万以下で、且つ、環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂と湿式シリカを極性溶媒中で混合及び分散することにより、シリカ濃度が22重量%超であっても、製造途中にゲル化などの現象を起こさず、いつバインダーを混合しても粘度が安定した塗工液が得られ、且つ、該塗工液を塗工して得られた塗工層は、耐水性、インク吸収性、光沢性がいずれも優れているカチオン性樹脂変性シリカ分散液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0018】
即ち、本発明は、極性溶媒中に湿式シリカ及びカチオン性樹脂を分散せしめた分散液であって、該分散液中のシリカ濃度が22重量%超であり、且つ、該分散液中のシリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満であって、該カチオン性樹脂が平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂であることを特徴とするカチオン性樹脂変性シリカ分散液及び、極性溶媒、湿式シリカ及び平均分子量が1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を混合・分散・微粒化して得ること特徴とするシリカ濃度22重量%超、且つ、シリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満であるカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法である。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる湿式シリカは、珪酸ソーダを鉱酸で中和することによって溶液中でシリカを析出させて得られる、「ホワイトカーボン」とも称されている湿式シリカ粉である。また、中和反応後に濾過や洗浄を行った後の乾燥工程を施さない湿式シリカケークも乾燥工程を施した湿式シリカ粉と比較して凝集粒子が軟らかいため、分散性が良く、湿式シリカとして好ましく使用される。しかし、湿式シリカケークは比表面積が高くなるほど湿式シリカケークの水分含有率も高くなるので、シリカ分散液中のシリカ濃度を高め、且つ、分散性を良くするために、湿式シリカ粉と湿式シリカケークとを混合して湿式シリカとして使用しても良い。
【0020】
本発明において、カチオン性樹脂変性シリカ分散液のシリカの平均粒子径は、0.5μm未満であることが必要である。シリカの平均粒径が0.5μm以上であると、インクジェット用記録紙の塗工液の原料とした場合、塗工層の表面の平滑性が得られず、光沢が不足するといった問題が生じる。シリカの平均粒子径が0.5μm未満のカチオン性樹脂変性シリカ分散液をインクジェット用記録紙の塗工液の原料とした場合、塗工層表面の平滑性が得られ、光沢性が高くなる。カチオン性樹脂変性シリカ分散液のシリカの平均粒子径は、光沢性とインク吸収性を高いレベルで両立させるために、好ましくは0.05μm〜0.4μm、より好ましくは0.05μm〜0.2μmである。
【0021】
本発明において、平均粒子径とは、カチオン性樹脂変性シリカ分散液中のシリカ凝集粒子の平均粒子径を指しており、光散乱回折式の粒度分布計で測定した時の体積基準算術平均径D50のことである。
【0022】
本発明に用いられるカチオン性樹脂は、平均分子量が1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂である。平均分子量が1万を超える環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を用いて、分散液中のシリカ濃度が22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造すると、製造の途中でシリカ粒子が凝集し、シリカ分散液全体が凝集する。また、環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂でない場合、例えば、メタクリル酸エステルメチルクロライド重合物やアリルアミン塩酸塩重合物、アリルアミン重合物等の1〜4級アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を用いた場合、平均分子量が1万以下であっても、分散液中のシリカ濃度が22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造すると、製造の途中でシリカ粒子が凝集し、シリカ分散液全体が凝集する。
【0023】
即ち、平均分子量が1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を使用することにより、製造途中でゲル化などの現象をおこすことなく、シリカ濃度が22重量%超であるカチオン性樹脂変性シリカ分散液を安定的に製造することが可能となる。環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂の平均分子量は、好ましくは1,000〜8,000である。
【0024】
本発明において、平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーから求めたポリエチレン換算値である。
【0025】
本発明に用いられる環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂は、ジアリルアンモニウム塩及びその誘導体を重合して得られる環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂であり、具体例としては、下記の式(1)又は式(2)で示される繰り返し単位を有するジアリルアンモニウム塩及びその誘導体の重合体、式(1)又は式(2)で示される繰り返し単位10〜90モル%とジアリルアンモニウム塩及びその誘導体と共重合可能なモノマーに基づく繰り返し単位90〜10モル%とを有する共重合体を挙げることができる。
【0026】
【化1】

Figure 2005000762
【0027】
式(1)、式(2)において、R及びRは、水素原子又はメチル基を表す。
【0028】
ジアリルアンモニウム塩及びその誘導体と共重合可能なモノマーに基づく繰り返し単位としては、好ましくは、アクリルアミド、モノアリルアミン塩酸塩に基づく繰り返し単位が挙げられる。
【0029】
本発明において、特に好適なカチオン性樹脂は、平均分子量1,000〜8,000である、上記の式(1)又は式(2)で示される繰り返し単位を有するジアリルアンモニウム塩及びその誘導体の重合体、式(1)又は式(2)で示される繰り返し単位10〜90モル%とジアリルアンモニウム塩及びその誘導体と共重合可能なモノマーに基づく繰り返し単位90〜10モル%とを有する共重合体から選定した1種類のカチオン性樹脂、或いは2種類以上を混合したカチオン性樹脂である。
【0030】
本発明において、カチオン性樹脂の使用量は、カチオン性樹脂変性シリカ分散液が製造途中でゲル化することなく安定に製造でき、且つ、得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の粘度を低くするために、シリカ100重量部に対して、2〜50重量部、特に2〜15重量部とすることが好ましい。カチオン性樹脂変性シリカ分散液の粘度が低いと、塗工液を製造するための以降に続く製造工程においてハンドリング性が良くなるので非常に好ましい。
【0031】
カチオン性樹脂の添加量に対するカチオン性樹脂変性シリカ分散液の粘度は、シリカの比表面積及び添加するカチオン性樹脂の種類により異なるため、予め実験により、該分散液の粘度が一番低くなる最適な添加量を前記添加量より選択することが好ましい。
【0032】
本発明において用いられる極性溶媒は、湿式シリカ及びカチオン性樹脂が分散し易い極性溶媒であれば特に制限はない。かかる極性溶媒としては、水が最も好ましい。勿論、水以外にもメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、エーテル類、ケトン類などの極性溶媒が使用でき、また、水と上記極性溶媒との混合溶媒も好適に使用できる。
【0033】
尚、シリカ粒子の保存安定性や分散性を向上させるために、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤や防黴剤等を少量添加しても良い。
【0034】
本発明において、カチオン性樹脂変性シリカ分散液中のシリカ濃度は22重量%超である。
【0035】
該シリカ分散液中のシリカ濃度が低くなると、前述したように、塗工液調製後の塗工工程において一回の塗工で十分な厚みの塗工層が形成することが難しくなる場合があり、また、塗工後乾燥する際のエレルギー効率の悪化や物流コストの面からも問題がある。
【0036】
本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液は、極性溶媒、湿式シリカ及び平均分子量が1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を混合・分散・微粒化することにより製造することができる。
【0037】
カチオン性樹脂として平均分子量が1万を超える環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を用いて、分散液中のシリカ濃度が22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造すると、製造の途中でシリカ粒子が凝集し、シリカ分散液全体が凝集する。また、環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂でない場合、例えば、メタクリル酸エステルメチルクロライド重合物やアリルアミン塩酸塩重合物、アリルアミン重合物等の1〜4級アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を用いた場合、平均分子量が1万以下であっても、分散液中のシリカ濃度が22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造すると、製造の途中でシリカ粒子が凝集し、シリカ分散液全体が凝集する。
【0038】
極性溶媒中に湿式シリカ及びカチオン性樹脂を混合・分散・微粒化してカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造する好ましい方法としては、(1)極性溶媒中に湿式シリカを分散したシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機によりシリカスラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化したシリカ分散液を調製した後、カチオン性樹脂と混合して、予備混合液を調製し、更に、高圧ホモジナイザーを用いて、予備混合液中のシリカ粒子を平均粒子径0.5μm未満になるまで微粒化する方法、(2)極性溶媒、湿式シリカ及びカチオン性樹脂を混合・分散したシリカスラリーを、湿式メディア型分散機を用いて、該シリカスラリー中のシリカ粒子を平均粒子径0.5μm未満に微粒化する方法を挙げることができる。
【0039】
尚、本発明において、シリカスラリーとは、極性溶媒中に湿式シリカを分散したもので、シリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化する前のものを指し、カチオン性樹脂を含んだ状態であっても、微粒化する前のものはシリカスラリーと表現する。シリカ分散液とは、該シリカスラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満になるまで微粒化したものを指すが、カチオン性樹脂を含有するものは含まない。予備混合液とは、シリカ分散液とカチオン性樹脂とを混合したものを指す。また、カチオン性樹脂変性シリカ分散液とは、カチオン性樹脂を含んだシリカスラリー又は予備混合液を微粒化した後のものを指し、平均粒子径0.5μm未満のシリカ粒子とカチオン性樹脂とを含有している。
【0040】
シリカスラリーを得る際の湿式シリカとしては、前述の湿式シリカ粉や、中和反応後に濾過や洗浄を行った後の乾燥工程を施さない湿式シリカケークを使用することができる。湿式シリカケークは乾燥工程を施した湿式シリカ粉と比較して凝集粒子が軟らかいため、分散性が良く、湿式シリカとして好ましく使用できる。しかし、湿式シリカケークは比表面積が高くなるほど湿式シリカケークの水分含有率も高くなるので、湿式シリカとして湿式シリカケークを用いる場合は、シリカ分散液中のシリカ濃度を22重量%超に高め、且つ、分散性を良くするために、湿式シリカ粉と湿式シリカケークとを混合して湿式シリカとして使用することが好ましい。またその際は、極性溶媒に湿式シリカケークを添加した後に湿式シリカ粉を添加し、混合してシリカスラリーとすることが、高シリカ濃度のシリカスラリーを効率よく得ることができるので好ましい。
【0041】
上記(1)の、極性溶媒中に湿式シリカを分散したシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機によりシリカスラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化したシリカ分散液を調製した後、カチオン性樹脂と混合して、予備混合液を調製し、更に、高圧ホモジナイザーを用いて、予備混合液中のシリカ粒子を平均粒子径0.5μm未満になるまで微粒化することにより、シリカ濃度22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得る方法においては、まず、極性溶媒中に湿式シリカを分散して、シリカ濃度が22重量%超のシリカスラリーを得る。
【0042】
シリカスラリーの製造途中及びその後のシリカスラリーの微粒化途中でゲル化することなく安定してシリカ濃度が22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造するためには、得られるシリカスラリーのpHを5未満になるように調整することが好ましい。
【0043】
シリカスラリーのpHを5未満に調整する方法としては、極性溶媒に予め硫酸等の鉱酸を添加してpH調整を行った後、該極性溶媒に湿式シリカを分散する方法、又は湿式シリカと硫酸等の鉱酸を同時に添加して、pH調整を行いながら、極性溶媒に湿式シリカを分散してシリカスラリーを調製する方法が好ましい。
【0044】
極性溶媒中に湿式シリカを分散して、pH5未満のシリカスラリーを調製する際に使用する分散機は特に制限されないが、プロペラ羽根、タービン羽根、パドル翼等を有する一般攪拌機、ディスパーミキサー等の高速回転遠心放射型攪拌機、ホモジナイザー、ホモミキサー、ウルトラミキサー等の高速回転せん断型攪拌機、コロイドミル、プラネタリーミキサー、吸引式分散機などの分散機、更に上記の高速回転せん断型撹拌機とプロペラ羽根及びパドル翼を組み合わせた複合型分散機、プラネタリーミキサーと高速回転遠心放射型撹拌機又は高速せん断型撹拌機を組み合わせた複合分散機等が挙げられる。
【0045】
上記(1)の方法においては、次いで、得られたpH5未満のシリカスラリーを、該スラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化することにより、シリカ分散液を得る。
【0046】
シリカスラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化し、シリカ分散液を調製する際に使用する微粒化装置としては、湿式メディア型粉砕機を用いることが好ましい。
【0047】
湿式メディア型粉砕機とは、平均粒径0.05〜3mmφ程度のビーズを粉砕メディアとして用いる粉砕機であり、代表例を具体的に例示すると、ニッカトー製の商品名;ポットミル、井上製作所製の商品名;マイティーミル、アイメックス製の商品名;ビスコミル、アシザワ製の商品名;アジテータミル、コトブキ技研工業製の商品名;スーパーアペックスミル、ウルトラアペックスミル及びウィリー・エ・バッコーフェン製の商品名;ダイノーミルなどを挙げることができる。
【0048】
極性溶媒中の湿式シリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化するのに使用できる微粒化装置としては、湿式メディア型粉砕機の他にも、超音波分散機や高圧ホモジナイザーなどがあるが、超音波分散機は大量製造には向いておらず、また、高圧ホモジナイザーは目的の粒子径になるまで微粒化処理するのに処理時間がかかり、生産性が悪くなるので好ましくない。
【0049】
湿式シリカのように凝集粒子の硬い無機酸化物を微粒化する場合には、粉砕メディア相互と被粉砕物との衝撃作用で微粒化粉砕する原理を採用している湿式メディア型粉砕機が適している。
【0050】
湿式メディア型粉砕機の接液部には、ジルコニア又はアルミナを主成分とするセラミック、或いはポリウレタン系又はポリエチレン系の樹脂などシリカに対して磨耗性の高い素材が好ましい。また、使用される粉砕メディアは、公知の粉砕用メディアを用いることができるが、中でも硬度の観点からジルコニアビーズが好ましい。
【0051】
上記(1)の方法においては、次いで、上記の方法で得られたシリカ分散液を、平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂と混合・分散することにより、予備混合液を得る。
【0052】
シリカ分散液とカチオン性樹脂との混合方法は、特に限定されないが、カチオン性樹脂の水溶液にシリカ分散液を加えて混合する方法が好ましい。シリカ分散液とカチオン性樹脂とを混合・分散して予備混合液を調製する際に使用する混合機は特に制限されないが、前述の一般撹拌機、高速回転遠心放射型撹拌機、高速回転せん断型撹拌機、コロイドミル、プラネタリーミキサー、吸引式分散機などの分散機、更に上記の分散機を組み合わせた複合型分散機が挙げられる。
【0053】
上記方法で得られた予備混合液中のシリカ粒子はカチオン性樹脂により再凝集し、平均粒子径が0.5μm以上となっている。そこで、予備混合液を更に微粒化して本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得る。
【0054】
予備混合液を更に微粒化して、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を調製するのに使用する分散機としては、高圧ホモジナイザーを用いる。
【0055】
高圧ホモジナイザーの代表例を具体的に例示すると、ナノマイザー製の商品名;ナノマイザー、マイクロフルイディクス製の商品名;マイクロフルイダイザー、及びスギノマシン製のアルティマイザーなどを挙げることができる。
【0056】
予備混合液を、上記の高圧ホモジナイザーを用いて処理圧力30MPa以上で対向衝突させるか、或いはオリフィスの入口側と出口側の差圧が30MPa以上の条件でオリフィスを通過させることによって、生産性良く、平均粒子径が0.5μm未満のシリカ粒子を22重量%超含有するカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得ることができる。
【0057】
シリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満のシリカ分散液とカチオン性樹脂とを混合・分散した予備混合液中では、前述したようにシリカ粒子の再凝集が起こっており、これを更に微粒化させようとすると急激に粘度が上昇した後に、粘度が下降する傾向がある。このように急激に粘性が変化する予備混合液、特に途中で一度粘度が急激に上昇するような予備混合液を湿式メディア式粉砕機などで更に微粒化させようとすると、運転条件の設定が非常に難しくなるので好ましくない。高圧ホモジナイザーは、このような粘性が急激に変化する予備混合液の微粒化に対して非常に適している。
【0058】
本発明において、極性溶媒中に湿式シリカを分散してシリカスラリーを得るときの温度、該シリカスラリーを微粒化してシリカ分散液を得るときの温度、該シリカ分散液とカチオン性樹脂とを混合・分散して予備混合液を得るときの温度、予備混合液を微粒化するときの温度(以下、いずれも分散液製造温度ともいう)は、製造途中で増粘・ゲル化などを起こすことなく安定的に製造するために、いずれの場合も40℃以下の温度範囲で制御することが好ましい。
【0059】
分散液製造温度を40℃以下の温度範囲に制御する方式は特に制限されないが、40℃以下の温度範囲において任意の一定温度となるように制御することが好ましい。
【0060】
上記(2)の、極性溶媒、湿式シリカ及びカチオン性樹脂を混合・分散したシリカスラリーを、湿式メディア型分散機を用いて、該シリカスラリー中のシリカ粒子を平均粒子径0.5μm未満になるまで微粒化することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得る方法においては、まず極性溶媒、湿式シリカ及び平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を混合・分散してシリカ濃度が22重量%超のシリカスラリーを得る。
【0061】
シリカスラリーを得る方法としては、(i)極性溶媒、湿式シリカ及び平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を混合・分散して一度で平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を含んだシリカスラリーとする方法、(ii)湿式シリカを極性溶媒に混合・分散して一度シリカスラリーとした後、更に平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂と混合・分散して、平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を含んだシリカスラリーとする方法を挙げることができる。
【0062】
上記(i)及び(ii)の両方法において、カチオン性樹脂の有無に関わらず、シリカの平均粒子径を0.5μm未満まで微粒化する前のシリカスラリーのpHは5未満になるように調整するのが好ましい。シリカスラリーのpHを5未満に調整することにより、シリカスラリーの製造途中及びその後のシリカスラリーの微粒化途中でゲル化などの現象を起こすことなく、シリカ濃度22重量%超のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を安定的に製造することが可能となる。
【0063】
シリカスラリーを得る方法(i)においては、シリカスラリーのpHを5未満に調整するための方法として、予め極性溶媒にカチオン性樹脂を添加してpHを5未満に調整した後、該極性溶媒に湿式シリカを分散する方法、極性溶媒に湿式シリカとカチオン性樹脂とを同時に添加して、pH調整を行いながら、極性溶媒に湿式シリカを分散する方法を挙げることができる。
【0064】
また、シリカスラリーを得る方法(ii)においては、上記(1)のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造する方法においてカチオン性樹脂を混合する前のシリカスラリーのpHを5未満に調整する方法として前述したように、極性溶媒に予め硫酸等の鉱酸を添加してpH調整を行った後、該極性溶媒に湿式シリカを分散する方法、湿式シリカと硫酸等の鉱酸とを同時に添加して、pH調整を行いながら、極性溶媒に湿式シリカを分散する方法を挙げることができる。
【0065】
更に、pHを5未満に調整したカチオン性樹脂を含んでいないシリカスラリーとカチオン性樹脂とを混合・分散してカチオン性樹脂を含んでいるシリカスラリーを得る方法は、特に制限されないが、シリカスラリーをカチオン性樹脂水溶液に添加し、混合・分散する方法、シリカスラリーとカチオン性樹脂水溶液とを同時に添加して、混合・分散する方法などを挙げることができる。
【0066】
シリカスラリーを調製するために使用する分散機は、カチオン性樹脂の有無に関わらず、特に制限されないが、前述の一般攪拌機、高速回転遠心放射型攪拌機、高速回転せん断型攪拌機、コロイドミル、プラネタリーミキサー、吸引式分散機などの分散機、更に上記の分散機を組み合わせた複合型分散機が挙げられる。
【0067】
上記(2)のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を製造する方法においては、次いで、上記の方法で得られたカチオン性樹脂を含むシリカスラリーを、該シリカスラリー中のシリカ粒子の平均粒子径を0.5μm未満に微粒化することにより、本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得る。
【0068】
カチオン性樹脂を含むシリカスラリーを微粒化して、カチオン性樹脂シリカ分散液を調製するために使用する微粒化装置としては、前述の湿式メディア型粉砕機を用いることができる。
【0069】
本発明において、極性溶媒、湿式シリカ及びカチオン性樹脂を混合・分散してシリカスラリーを得るときの温度、シリカスラリー中の湿式シリカ粒子を平均粒子径0.5μm未満に微粒化してカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得るときの温度(以下、この温度も分散液製造温度ともいう)は、製造途中で増粘・ゲル化などを起こすことなく安定的に製造するために、いずれの場合も40℃以下の温度範囲で制御することが好ましい。
【0070】
分散液製造温度を40℃以下の温度範囲に制御する方式は特に制限されないが、40℃以下の温度範囲において任意の一定温度となるように制御することが好ましい。
【0071】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。
【0072】
なお、以下の方法によって湿式シリカケークの調製、及びカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性測定及びカチオン性樹脂変性シリカ分散液を原料にして調製した塗工液の性能評価を行った。
【0073】
(1)シリカケークの調製
(1−1)シリカケークAの調製
市販の珪酸ソーダと純水を反応槽中に珪酸ソーダの濃度が5重量%となるように投入した。反応槽の温度を40℃として、22重量%硫酸を用いて中和反応(中和率50%まで)を行った後、反応液の温度を95℃とした。この反応液に中和率が100%になるまで上記硫酸を加えた。生成したシリカに濾過、洗浄操作を繰り返し、シリカケークA(シリカ含有量15重量%)を得た。このシリカケークAを乾燥させたシリカの比表面積は280m/gである。
【0074】
(1−2)シリカケークBの調製
市販の珪酸ソーダと純水を反応槽中に珪酸ソーダの濃度が5重量%となるように投入した。反応槽の温度を40℃として、22重量%硫酸を用いて中和反応(中和率25%まで)を行った後、反応液の温度を95℃とした。この反応液に中和率が100%になるまで上記硫酸を加えた。生成したシリカに濾過、洗浄操作を繰り返し、シリカケークB(シリカ含有量18重量%)を得た。このシリカケークBを乾燥させたシリカの比表面積は200m/gである。
【0075】
(2)カチオン性樹脂シリカ分散液の物性測定
(2−1)粘度測定
カチオン性樹脂変性シリカ分散液300gを500ml容器に採取し、ホモジナイザー(イカ製、ウルトラタラックスT−25)を用いて、20,000rpmで5分間攪拌した。次に30℃の恒温槽に10分間つけた後、B型粘度計(トキメック製、BL)を用いて60rpmの条件でカチオン性樹脂変性シリカ分散液の粘度を測定した。
【0076】
(2−2)pH測定
シリカスラリー又はカチオン性樹脂変性シリカ分散液300gを500ml容器に採取し、ホモジナイザー(イカ製、ウルトラタラックスT−25)を用いて、20,000rpmで5分間攪拌した。次に30℃の恒温槽に10分間つけた後、pHメーター(堀場製作所、F−22)を用いて、シリカスラリー及びカチオン性樹脂変性シリカ分散液のpHを測定した。
【0077】
(2−3)平均粒子径の測定
カチオン性樹脂変性シリカ分散液のシリカ濃度が10重量%となるように、該分散液をイオン交換水で希釈した後、光散乱回折式の粒度分布測定装置(コールター製、コールターLS−230)を用いて、体積基準算術平均径D50を測定し、この値を平均粒子径として採用した。
なお、測定に際しては、水(分散媒)の屈折率1.332及びシリカの屈折率1.458をパラメーターとして入力した。
【0078】
(3)塗工液の性能評価
(3−1)塗工液の調製方法
カチオン性樹脂変性シリカ分散液をシリカ濃度が20重量%となるようにイオン交換水で希釈した後、希釈したカチオン性樹脂変性シリカ分散液と10重量%のポリビニルアルコール水溶液(クラレ製、PVA120)をシリカ:ポリビニルアルコール固形分比=2:1になるようにプロペラミキサーで撹拌、混合し、塗工液を得た。
【0079】
(3−2)塗工液の粘度測定
調製直後のカチオン性樹脂変性シリカ分散液、及び該カチオン性樹脂変性シリカ分散液を保存温度25℃の条件で7日間保存した調製7日後のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を用いて、(3−1)の方法により塗工液を調製し、それぞれの塗工液90gを100ml容器に採取し、30℃の恒温槽に10分間つけた後、B型粘度計(トキメック製、BL)を用いて60rpmの条件で塗工液の粘度を測定した。
【0080】
(3−3)インクジェット記録用シート(塗工層)の作成方法
(3−1)で得られた塗工液をフィルムコーター(テスター産業製、PI−1210 Film Coater)を用いて、塗工量が20g/mとなるようにPETシート(アイ・シー・アイ・ジャパン製、メリネックス705)の表面に塗工した後、乾燥してPETシート上に塗工層を作成し、インクジェット記録用シートとした。
【0081】
(3−4)塗工層の光沢性
インクジェット記録用シートの塗工層表面の85°鏡面光沢を変角光度計(スガ試験社製、UGV−5D)を用いて、JIS Z 8741の測定方法に準じて測定を行い、塗工層の光沢性を下記の基準で評価した。
◎:85°鏡面光沢 80以上
○:85°鏡面光沢 75〜80
△:85°鏡面光沢 70〜75
×:85°鏡面光沢 70以下
【0082】
(3−5)塗工層のインク吸収性
インクジェットプリンタ(エプソン製、PM700C)を用いてマゼンダインクでベタ印刷を行い、印字直後から5秒毎に印刷した印字面に市販の上質紙を貼り合わせ、上質紙にインクが転写しなくなるまでの時間の測定を行い、塗工層の吸液性を下記の基準で評価した。
◎:10秒以内
○:15〜20秒
△:25〜30秒
×:35秒以上
【0083】
(3−6)塗工層の耐水性
インクジェットプリンタ(エプソン製、PM700C)を用いてマゼンダインクで文字印刷を行い、印字面のインクが充分に乾燥したことを確認した後、印字後のインクジェット記録用シートを水中に浸漬し、30秒後インクが流れ出すことにより発生する印刷した文字の滲んだ状態を肉眼で観察した。
○:文字の滲みがほとんど観察されない。
△:文字の滲みが観察される。
×:数10ヶ所以上文字の滲みが観察される。
【0084】
実施例1
イオン交換水80gに、シリカスラリーのpHが4.5となるようにpH調整剤として2N硫酸を添加した後、液温度を30℃に維持して、シリカケークA1,670gを徐々に添加し、続いて比表面積が280g/mの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールX−37B)を250g徐々に添加しながら、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で分散することにより、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、平均粒子径が0.25μmのシリカ分散液を得た。
【0085】
このシリカ分散液2,000gを平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより予備混合液を得た。この予備混合液を高圧ホモジナイザー(ナノマイザー製、ナノマイザーLA−31)を用いて処理圧力80MPa、液温度30℃の条件で再分散処理を行うことにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0086】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0087】
実施例2
イオン交換水360gに、シリカスラリーのpHが4.5となるようにpH調整剤として2N硫酸を添加した後、液温度を30℃に維持して、シリカケークB1,390gを徐々に添加し、続いて比表面積が200g/mの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールT−32)を250g徐々に添加しながら、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で分散することにより、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、平均粒子径が0.23μmのシリカ分散液を得た。
【0088】
このシリカ分散液2,000gを平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより予備混合液を得た。この予備混合液を高圧ホモジナイザー(ナノマイザー製、ナノマイザーLA−31)を用いて処理圧力80MPa、液温度30℃の条件で再分散処理を行うことにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0089】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0090】
実施例3
イオン交換水1,500gに、シリカスラリーのpHが4.5になるようにpH調整剤として2N硫酸を添加した後、比表面積が280m/gの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールX−37B)500gを徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で分散することにより、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、平均粒子径が0.32μmのシリカ分散液を得た。
【0091】
このシリカ分散液2,000gを平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより予備混合液を得た。この予備混合液を高圧ホモジナイザー(ナノマイザー製、ナノマイザーLA−31)を用いて処理圧力80MPa、液温度30℃で再分散処理を行うことにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0092】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0093】
実施例4
湿式シリカ粉として、比表面積が200m/gの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールT−32)を用いる以外は実施例3と同様にしてカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0094】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0095】
実施例5
カチオン性樹脂として、平均分子量7,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)とする以外は、実施例1と同様にして、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0096】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0097】
実施例6
カチオン性樹脂として、平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド−アクリルアミド共重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)とする以外は、実施例1と同様にして、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0098】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0099】
実施例7
シリカスラリーのpHが4.5で一定になるように、イオン交換水に湿式シリカ粉と2N硫酸を同時に徐々に添加する以外は、実施例3と同様にしてカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0100】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0101】
実施例8
平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度3重量%)1,500gに比表面積が280cm/gの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールX−37B)500gを徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で分散することにより、pHが4.2のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0102】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0103】
実施例9
平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度28重量%)180gに、シリカケークA1,670gを徐々に添加し、続いて比表面積が280g/mの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールX−37B)を250g徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合・分散することにより、pHが4.2のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0104】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0105】
実施例10
実施例1と同様にして、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが3.6のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0106】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0107】
実施例11
実施例3と同様にして、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが3.5のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0108】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0109】
実施例12
イオン交換水1,500gに、比表面積280g/mの湿式シリカ粉(トクヤマ製、ファインシールX−37B)500gと平均分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gを同時に徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pH4.3のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0110】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0111】
実施例13
シリカスラリーのpHが4.5で一定になるように、イオン交換水に湿式シリカ粉と2N硫酸を同時に徐々に添加する以外は、実施例3と同様にしてpHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが3.5のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0112】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0113】
比較例1
実施例1と同様にして、pH4.5のシリカ分散液を得た。
【0114】
このシリカ分散液2,000gを平均分子量20,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合を試みたが、混合途中に強固にゲル化し、再分散が不可能となった。
【0115】
比較例2
実施例1と同様にして、pH4.5のシリカ分散液を得た。
【0116】
このシリカ分散液2,000gを平均分子量5,000のアリルアミン塩酸塩重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合を試みたが、混合途中に強固にゲル化し、再分散が不可能となった。
【0117】
比較例3
実施例1と同様にして、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量20,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが3.5のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理を試みたが、滞留時間2分の時点で分散液が強固にゲル化し、微粒化処理が不可能となった。
【0118】
比較例4
実施例1と同様にして、pHが4.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量5,000のアリルアミン塩酸塩重合物水溶液(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが3.5のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得ることを試みたが、混合途中にシリカスラリーが強固にゲル化し、再分散が不可能となった。
【0119】
比較例5
pH調整剤を添加しない以外は、実施例1と同様にして、シリカスラリーを得た。シリカスラリーのpHは5.8であった。このシリカスラリーを実施例1と同じ条件で微粒化処理することを試みたが、滞留時間4分の段階で分散液が強固にゲル化し、引き続き微粒化処理を行うことが不可能となった。
【0120】
比較例6
イオン交換水1,500gに、比表面積が300m/gの乾式シリカ粉(トクヤマ製、レオロシールQS30)500gを徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で分散することにより、pHが3.5のシリカスラリーを得た。このシリカスラリー2,000gを分子量4,000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物(カチオン性樹脂濃度50重量%)100gに徐々に添加しながら、液温度を30℃に維持して、ウルトラミキサー(みづほ工業製、ウルトラミキサーLR−2)で混合することにより、pHが2.3のカチオン性樹脂を含有するシリカスラリーを得た。このシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機(コトブキ技研工業製、スーパーアペックスミルSAM−1)を用いて、ビーズ径0.3mmφ、ビーズ充填率80%、ローター周速10m/sec、液温度30℃の条件で微粒化処理することにより、カチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
【0121】
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0122】
比較例7
乾式シリカとして、比表面積が200m/gの乾式シリカ粉(トクヤマ製、レオロシールQS102)を用いる以外は比較例6と同様にしてカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得た。
得られたカチオン性樹脂変性シリカ分散液の物性を表1に、塗工液の評価を表2に示した。
【0123】
【表1】
Figure 2005000762
【0124】
【表2】
Figure 2005000762
【0125】
実施例1〜13で得られた本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を用いて調製した塗工液は、いつ塗工液を調製しても塗工液粘度が低い値で安定しており、且つ、該塗工液を塗工した塗工層は、いずれも光沢性、インク吸収性、耐水性に優れていた。
【0126】
また、本発明の製造方法によれば、カチオン性樹脂として平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を用いることで、カチオン性樹脂変性シリカ分散液中のシリカ濃度が22重量%超であっても、製造途中にゲル化することなく、本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液を得ることができ、得られた該分散液中のシリカの平均粒子径も0.5μm未満であることが確認された。
【0127】
一方、比較例1〜5では、製造途中に分散液全体がゲル化してしまい、分散液中のシリカ濃度が22重量%超であり、シリカの平均粒子径が0.5μm未満であるカチオン性樹脂シリカ分散液を得ることができなかった。
【0128】
また、比較例6〜7で得られた乾式シリカを原料としたカチオン性樹脂変性シリカ分散液を用いて調製した塗工液は、バインダーを混合する時期によって塗工液粘度が不安定であり、且つ、該塗工液を塗工した塗工層は、湿式シリカを原料とした本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液と比較して、若干インク吸収性が低かった。
【0129】
【発明の効果】
以上の説明からも理解されるように、本発明のカチオン性樹脂変性シリカ分散液は、カチオン性樹脂を平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂にすることにより、該分散液中のシリカ濃度が22重量%超であり、湿式シリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満でありながら、製造途中にゲル化せずに安定して得られるため、光沢性、インク吸収性、耐水性に優れたインクジェット用記録紙の塗工液の原料などに好適に使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes various coating agents, semiconductor wafers, and the like for imparting gas barrier properties, corrosion resistance, hydrophilicity, glossiness, liquid absorption, insulation, etc. to recording paper for ink jet, film, resin, glass, metal, etc. The present invention relates to a novel wet silica dispersion useful for the preparation of IC abrasives, emulsion stabilizers and the like.
[0002]
[Prior art]
Inkjet recording paper has a coating layer that is an ink absorption layer for absorbing ink on one or both sides of a base paper. As a coating liquid raw material for forming the coating layer, wet silica and Dry silica or the like is used (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
[0003]
On the other hand, in general, anionic compounds are often used as inks for ink jets, and the above-mentioned coating layer has a cationic property to improve image density and water resistance of ink jet recording paper. Is advantageous.
[0004]
However, silica used as a coating liquid raw material has a problem in image density and water resistance because particles exhibit anionic properties. Therefore, as an improvement measure, a coating layer for applying a coating liquid containing silica and a cationic resin containing a cationic group such as a quaternary ammonium base has been proposed (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
[0005]
However, in recent years, since there is a demand for inkjet recording paper that can obtain image quality similar to photographs, it is possible to obtain a coating layer that is excellent in glossiness in addition to the aforementioned water resistance and ink absorbability. A coating solution is desired.
[0006]
Among the silicas used as coating liquid raw materials, dry silica obtained by burning a silane-based gas such as silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame is excellent in dispersibility in a polar solvent. It is easy to atomize the average particle size of dry silica to submicron order even in the working fluid. The surface of the coating layer to which the coating liquid containing silica is applied has excellent smoothness and glossiness as the average particle diameter of the silica particles in the coating liquid is smaller. Therefore, the coating liquid containing dry silica has the advantage of high gloss. The average particle size refers to the average aggregated particle size of silica aggregated particles formed by collecting primary silica particles.
[0007]
However, dry silica has a problem that ink absorbency is lower than that of wet silica and image quality similar to that of photographs cannot be printed at high speed.
[0008]
Moreover, although the coating liquid containing a silica is obtained by mixing the silica slurry which disperse | distributed the silica in the polar solvent, and binders, such as polyvinyl alcohol aqueous solution (for example, refer patent document 6), the coating liquid containing dry-type silica is obtained. In this case, the viscosity of the coating liquid obtained by mixing the silica slurry immediately after the dry silica is dispersed in the polar solvent and the binder, and the silica slurry several days after the dry silica is dispersed in the polar solvent. This causes a phenomenon that the viscosities of the coating liquids obtained by mixing the binder and the binder are remarkably different (for example, see Patent Document 7). When the coating solution viscosities are extremely different as described above, the conditions for coating on the base paper by the coating machine, that is, the coating conditions cannot be made constant, causing a big problem in manufacturing process management.
[0009]
On the other hand, silica slurry in which wet silica obtained by precipitation by reaction of sodium silicate and mineral acid is dispersed in a polar solvent has a low viscosity of the coating solution obtained whenever it is mixed with a binder and is stable. It has the advantage of being.
[0010]
Further, as described above, wet silica has an advantage that ink absorbency is higher than that of dry silica.
[0011]
However, since wet silica particles have a strong cohesiveness between primary particles, there is a problem that large aggregated particles are easily formed in the coating liquid, the average particle diameter is large, and gloss is low.
[0012]
As a measure to solve the above problem, a silica slurry in which wet silica is dispersed in a polar solvent and a cationic resin are mixed, and the silica particle surface is cationized with a cationic resin, and then the wet silica agglomerated particles in the dispersion are mixed. There has been proposed a method of producing a cationic resin-modified silica dispersion having a small average particle diameter by mechanically atomizing to submicron order (see, for example, Patent Documents 8, 9, and 10).
[0013]
However, the silica concentration in the above-mentioned cationic resin-modified silica dispersion using wet silica obtained by the prior art as a raw material cannot exceed 22% by weight, and a sufficient thickness can be obtained by one coating. The coating layer is not obtained, a great amount of energy is consumed to dry after coating, and the distribution cost is increased. Therefore, the wet silica concentration in the silica dispersion is increased. It was anxious to do.
[0014]
However, using conventional technology, a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration of more than 22% by weight and an average particle size of silica in the dispersion of the order of submicron is manufactured using wet silica as a raw material. Even when trying to do so, phenomena such as aggregation and gelation occurred during the production, and a satisfactory cationic resin-modified silica dispersion could not be obtained.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-55-51583
[Patent Document 2]
JP 56-144853 A
[Patent Document 3]
JP 60-204390 A
[Patent Document 4]
JP-A 61-43593
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-268682
[Patent Document 6]
JP 59-185690 A
[Patent Document 7]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-94796
[Patent Document 8]
JP-A-10-181190
[Patent Document 9]
JP 2000-239536 A
[Patent Document 10]
JP 2002-47454 A
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to prepare wet coating silica as a raw material, when the silica concentration is more than 22% by weight, and when used as a raw material for an inkjet recording paper coating liquid, any time a coating liquid is prepared. To provide a cationic resin-modified silica dispersion capable of obtaining a coating liquid having a stable viscosity and capable of obtaining a coating layer having excellent water resistance, ink absorbability, and gloss, and a method for producing the same. It is in.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have mixed and dispersed an average molecular weight of 10,000 or less and a cyclic ammonium salt type cationic resin and wet silica in a polar solvent. Even when the silica concentration is more than 22% by weight, a coating solution having a stable viscosity can be obtained even when a binder is mixed without causing a phenomenon such as gelation during the production. The coating layer obtained by coating has found that a cationic resin-modified silica dispersion having excellent water resistance, ink absorbability, and glossiness can be obtained, and the present invention has been completed.
[0018]
That is, the present invention is a dispersion in which wet silica and a cationic resin are dispersed in a polar solvent, the silica concentration in the dispersion is more than 22% by weight, and the silica particles in the dispersion A cationic resin-modified silica dispersion, wherein the cationic resin is a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less, and a polar solvent In addition, a silica concentration exceeding 22% by weight obtained by mixing, dispersing, and atomizing a wet type silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less, and the average particle size of the silica particles is 0.00. This is a method for producing a cationic resin-modified silica dispersion having a size of less than 5 μm.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The wet silica used in the present invention is a wet silica powder also called “white carbon” obtained by precipitating silica in a solution by neutralizing sodium silicate with a mineral acid. In addition, wet silica cake that does not undergo a drying step after filtration or washing after the neutralization reaction is softer than the wet silica powder that has undergone the drying step, and therefore has good dispersibility and is preferably used as wet silica. Is done. However, since the wet silica cake has a higher moisture content as the specific surface area increases, the wet silica powder and wet silica cake are mixed to increase the silica concentration in the silica dispersion and to improve the dispersibility. Then, it may be used as wet silica.
[0020]
In the present invention, the average particle diameter of silica in the cationic resin-modified silica dispersion is required to be less than 0.5 μm. When the average particle diameter of silica is 0.5 μm or more, there is a problem that when the raw material of the coating liquid for inkjet recording paper is used, the smoothness of the surface of the coating layer cannot be obtained and the gloss is insufficient. When a cationic resin-modified silica dispersion having an average particle diameter of silica of less than 0.5 μm is used as a raw material for a coating liquid for inkjet recording paper, smoothness of the coating layer surface is obtained and glossiness is increased. The average particle size of silica in the cationic resin-modified silica dispersion is preferably 0.05 μm to 0.4 μm, more preferably 0.05 μm to 0.2 μm, in order to achieve both glossiness and ink absorbability at a high level. It is.
[0021]
In the present invention, the average particle diameter refers to the average particle diameter of the silica aggregate particles in the cationic resin-modified silica dispersion, and is a volume-based arithmetic average diameter D as measured by a light scattering diffraction type particle size distribution meter. 50 That is.
[0022]
The cationic resin used in the present invention is a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less. Using a cyclic ammonium salt type cationic resin with an average molecular weight exceeding 10,000, when a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration in the dispersion of more than 22% by weight is produced, silica particles are aggregated during the production. Then, the entire silica dispersion is agglomerated. In addition, when it is not a cyclic ammonium salt type cationic resin, for example, when using a quaternary ammonium salt type cationic resin such as a methacrylic acid ester methyl chloride polymer, an allylamine hydrochloride polymer, an allylamine polymer, Even if the average molecular weight is 10,000 or less, when a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration of more than 22% by weight in the dispersion is produced, the silica particles are aggregated during the production, and the entire silica dispersion is aggregated. To do.
[0023]
That is, by using a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less, a cationic resin-modified silica having a silica concentration of more than 22% by weight without causing a phenomenon such as gelation during the production. It becomes possible to produce the dispersion stably. The average molecular weight of the cyclic ammonium salt type cationic resin is preferably 1,000 to 8,000.
[0024]
In the present invention, the average molecular weight is a polyethylene conversion value determined from gel permeation chromatography.
[0025]
The cyclic ammonium salt type cationic resin used in the present invention is a cyclic ammonium salt type cationic resin obtained by polymerizing a diallylammonium salt and a derivative thereof, and specific examples thereof include the following formula (1) or Polymer of diallylammonium salt having a repeating unit represented by formula (2) and a derivative thereof, copolymer of 10 to 90 mol% of a repeating unit represented by formula (1) or formula (2), and diallylammonium salt and a derivative thereof Mention may be made of copolymers having 90 to 10 mol% of repeating units based on possible monomers.
[0026]
[Chemical 1]
Figure 2005000762
[0027]
In Formula (1) and Formula (2), R 1 And R 2 Represents a hydrogen atom or a methyl group.
[0028]
As the repeating unit based on a monomer copolymerizable with a diallylammonium salt and a derivative thereof, a repeating unit based on acrylamide or monoallylamine hydrochloride is preferable.
[0029]
In the present invention, a particularly preferred cationic resin is a compound having an average molecular weight of 1,000 to 8,000 and having a repeating unit represented by the above formula (1) or (2) and a derivative thereof. From a copolymer, a copolymer having 10 to 90 mol% of repeating units represented by formula (1) or formula (2) and 90 to 10 mol% of repeating units based on a monomer copolymerizable with diallylammonium salt and derivatives thereof One kind of selected cationic resin or a mixture of two or more kinds of cationic resins.
[0030]
In the present invention, the amount of the cationic resin used is such that the cationic resin-modified silica dispersion can be stably produced without gelation during the production, and the viscosity of the obtained cationic resin-modified silica dispersion is lowered. Therefore, it is preferable to set it as 2-50 weight part with respect to 100 weight part of silica, especially 2-15 weight part. When the viscosity of the cationic resin-modified silica dispersion is low, it is very preferable because the handling property is improved in the subsequent production process for producing the coating liquid.
[0031]
The viscosity of the cationic resin-modified silica dispersion with respect to the addition amount of the cationic resin varies depending on the specific surface area of the silica and the type of the cationic resin to be added. It is preferable to select the addition amount from the addition amount.
[0032]
The polar solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polar solvent in which wet silica and a cationic resin are easily dispersed. As such a polar solvent, water is most preferable. Of course, in addition to water, polar solvents such as alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, ethers and ketones can be used, and a mixed solvent of water and the above-mentioned polar solvent can also be suitably used.
[0033]
In order to improve the storage stability and dispersibility of the silica particles, a small amount of a surfactant, an antifungal agent or the like may be added within a range not impairing the effects of the present invention.
[0034]
In the present invention, the silica concentration in the cationic resin-modified silica dispersion is more than 22% by weight.
[0035]
When the silica concentration in the silica dispersion is lowered, as described above, it may be difficult to form a coating layer having a sufficient thickness by a single coating in the coating process after the coating liquid is prepared. Also, there are problems in terms of deterioration of energy efficiency and distribution cost when drying after coating.
[0036]
The cationic resin-modified silica dispersion of the present invention can be produced by mixing, dispersing and atomizing a polar solvent, wet silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less.
[0037]
Using a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight exceeding 10,000 as the cationic resin, and producing a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration of more than 22% by weight, Silica particles agglomerate and the entire silica dispersion agglomerates. In addition, when it is not a cyclic ammonium salt type cationic resin, for example, when using a quaternary ammonium salt type cationic resin such as a methacrylic acid ester methyl chloride polymer, an allylamine hydrochloride polymer, an allylamine polymer, Even if the average molecular weight is 10,000 or less, when a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration of more than 22% by weight in the dispersion is produced, the silica particles are aggregated during the production, and the entire silica dispersion is aggregated. To do.
[0038]
As a preferred method for producing a cationic resin-modified silica dispersion by mixing, dispersing, and atomizing wet silica and a cationic resin in a polar solvent, (1) a silica slurry in which wet silica is dispersed in a polar solvent is used as a wet medium. After preparing a silica dispersion in which the average particle size of the silica particles in the silica slurry is atomized to less than 0.5 μm using a mold grinder, the mixture is mixed with a cationic resin to prepare a premixed solution, and a high-pressure homogenizer A method of atomizing silica particles in a premixed liquid until the average particle size is less than 0.5 μm, (2) silica slurry in which polar solvent, wet silica and cationic resin are mixed and dispersed, A method of atomizing the silica particles in the silica slurry to an average particle size of less than 0.5 μm using a mold disperser can be mentioned.
[0039]
In the present invention, the silica slurry is a dispersion of wet silica in a polar solvent, and refers to the one before the average particle size of the silica particles is atomized to less than 0.5 μm, including a cationic resin. Even in the state, the material before atomization is expressed as silica slurry. The silica dispersion refers to those obtained by atomization until the average particle size of the silica particles in the silica slurry is less than 0.5 μm, but does not include those containing a cationic resin. The premixed liquid refers to a mixture of a silica dispersion and a cationic resin. Further, the cationic resin-modified silica dispersion refers to a silica slurry containing a cationic resin or a premixed liquid after atomization, and silica particles having an average particle diameter of less than 0.5 μm and a cationic resin. Contains.
[0040]
As the wet silica for obtaining the silica slurry, the above-mentioned wet silica powder or a wet silica cake that is not subjected to a drying step after filtration or washing after the neutralization reaction can be used. Since the wet silica cake has softer aggregated particles than the wet silica powder subjected to the drying step, it has good dispersibility and can be preferably used as wet silica. However, since the wet silica cake has a higher moisture content as the specific surface area becomes higher, when the wet silica cake is used as the wet silica, the silica concentration in the silica dispersion is increased to more than 22% by weight, and the dispersibility is increased. In order to improve the quality, it is preferable to mix wet silica powder and wet silica cake and use them as wet silica. Moreover, in that case, it is preferable to add wet silica powder to a polar solvent and then add wet silica powder and mix to obtain a silica slurry, because a silica slurry with a high silica concentration can be obtained efficiently.
[0041]
After preparing the silica dispersion in which the silica slurry in which the wet silica is dispersed in the polar solvent of (1) above is atomized to less than 0.5 μm in average particle diameter of the silica particles in the silica slurry by a wet media type pulverizer By mixing with a cationic resin to prepare a premixed liquid, and further using a high-pressure homogenizer, the silica concentration in the premixed liquid is atomized until the average particle diameter is less than 0.5 μm, thereby obtaining a silica concentration. In the method of obtaining a cationic resin-modified silica dispersion of more than 22% by weight, first, wet silica is dispersed in a polar solvent to obtain a silica slurry having a silica concentration of more than 22% by weight.
[0042]
In order to stably produce a cationic resin-modified silica dispersion having a silica concentration of more than 22% by weight without gelation during the production of the silica slurry and during the subsequent atomization of the silica slurry, It is preferable to adjust the pH to be less than 5.
[0043]
As a method for adjusting the pH of the silica slurry to less than 5, after adjusting the pH by previously adding a mineral acid such as sulfuric acid to a polar solvent, wet silica is dispersed in the polar solvent, or wet silica and sulfuric acid. A method of preparing a silica slurry by dispersing wet silica in a polar solvent while simultaneously adjusting pH by adding a mineral acid such as the above.
[0044]
A disperser used when preparing a silica slurry having a pH of less than 5 by dispersing wet silica in a polar solvent is not particularly limited, but a high speed such as a general stirrer having a propeller blade, a turbine blade, a paddle blade, a disper mixer, etc. High-speed rotary shear type stirrers such as rotary centrifugal radiation type stirrers, homogenizers, homomixers, ultra mixers, dispersers such as colloid mills, planetary mixers, suction type dispersers, and the above high-speed rotary shear type stirrers and propeller blades Examples thereof include a composite disperser combining paddle blades, a composite disperser combining a planetary mixer and a high-speed rotating centrifugal radiation stirrer, or a high-speed shear stirrer.
[0045]
In the above method (1), the silica slurry having a pH of less than 5 is then atomized to an average particle size of silica particles of less than 0.5 μm to obtain a silica dispersion.
[0046]
It is preferable to use a wet media type pulverizer as the atomizer used when preparing the silica dispersion by atomizing the average particle diameter of the silica particles in the silica slurry to less than 0.5 μm.
[0047]
The wet media type pulverizer is a pulverizer using beads having an average particle diameter of about 0.05 to 3 mmφ as a pulverization medium. Specifically, a representative example is a product name manufactured by Nikkato; Pot Mill, manufactured by Inoue Seisakusho. Product name: Product name made by Mighty Mill, Aimex; Product name made by Viscomil, Ashizawa; Product name made by Agitator Mill, Kotobuki Giken Kogyo; Product name made by Super Apex Mill, Ultra Apex Mill and Willie et Bacchofen; And so on.
[0048]
As the atomization apparatus that can be used for atomizing the average particle diameter of wet silica particles in a polar solvent to less than 0.5 μm, there are an ultrasonic disperser and a high-pressure homogenizer in addition to a wet media type pulverizer. However, an ultrasonic disperser is not suitable for mass production, and a high-pressure homogenizer is not preferable because it takes a long time to atomize until the target particle size is reached, resulting in poor productivity.
[0049]
When atomizing hard oxides with hard agglomerated particles such as wet silica, a wet media type pulverizer that employs the principle of pulverization and pulverization by the impact action between the pulverization media and the object to be crushed is suitable. Yes.
[0050]
For the wetted part of the wet media type pulverizer, a material having high wear resistance with respect to silica such as a ceramic mainly composed of zirconia or alumina, or a polyurethane or polyethylene resin is preferable. The pulverization media used may be known pulverization media. Among them, zirconia beads are preferable from the viewpoint of hardness.
[0051]
In the method (1), the silica dispersion obtained by the above method is then mixed and dispersed with a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less to obtain a premixed solution. .
[0052]
The method of mixing the silica dispersion and the cationic resin is not particularly limited, but a method of adding the silica dispersion to the aqueous solution of the cationic resin and mixing is preferable. The mixer used to prepare the pre-mixed liquid by mixing and dispersing the silica dispersion and the cationic resin is not particularly limited, but the above-mentioned general stirrer, high-speed centrifugal centrifugal type stirrer, high-speed rotary shear type Examples thereof include a disperser such as a stirrer, a colloid mill, a planetary mixer, and a suction disperser, and a composite disperser in which the above dispersers are combined.
[0053]
The silica particles in the premixed solution obtained by the above method are re-agglomerated by the cationic resin, and the average particle size is 0.5 μm or more. Therefore, the premixed liquid is further atomized to obtain the cationic resin-modified silica dispersion of the present invention.
[0054]
A high-pressure homogenizer is used as a disperser used for preparing a cationic resin-modified silica dispersion by further atomizing the premixed solution.
[0055]
Specific examples of high-pressure homogenizers include nanomizer product names; nanomizer, microfluidics product names; microfluidizers, and Sugino Machine optimizers.
[0056]
By making the preliminary mixed solution collide with each other at a processing pressure of 30 MPa or more using the above-described high-pressure homogenizer, or by passing the orifice under a condition where the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the orifice is 30 MPa or more, the productivity is improved. A cationic resin-modified silica dispersion containing more than 22% by weight of silica particles having an average particle size of less than 0.5 μm can be obtained.
[0057]
In the premixed liquid obtained by mixing and dispersing the silica dispersion having an average particle diameter of less than 0.5 μm and a cationic resin, reaggregation of the silica particles occurs as described above, and this is further atomized. When trying to make it, there exists a tendency for a viscosity to fall, after a viscosity rises rapidly. If you try to further atomize a premixed liquid whose viscosity changes suddenly in this way, especially a premixed liquid whose viscosity suddenly rises once in the middle with a wet media type pulverizer, the operating conditions are very It is not preferable because it becomes difficult. The high-pressure homogenizer is very suitable for atomization of the premixed liquid whose viscosity changes rapidly.
[0058]
In the present invention, a temperature at which wet silica is dispersed in a polar solvent to obtain a silica slurry, a temperature at which the silica slurry is atomized to obtain a silica dispersion, the silica dispersion and the cationic resin are mixed. The temperature at which the premixed liquid is obtained by dispersion and the temperature at which the premixed liquid is atomized (hereinafter also referred to as the dispersion manufacturing temperature) are stable without causing thickening or gelation during the manufacturing process. Therefore, in any case, it is preferable to control in a temperature range of 40 ° C. or lower.
[0059]
The method for controlling the dispersion production temperature within the temperature range of 40 ° C. or lower is not particularly limited, but it is preferable to control the dispersion liquid production temperature to be an arbitrary constant temperature within the temperature range of 40 ° C. or lower.
[0060]
The silica slurry obtained by mixing and dispersing the polar solvent, wet silica and cationic resin in (2) above is used with a wet media type disperser so that the silica particles in the silica slurry have an average particle size of less than 0.5 μm. In the method of obtaining a cationic resin-modified silica dispersion by atomizing to a low molecular weight, first, a polar solvent, wet silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less are mixed and dispersed to obtain a silica concentration. A silica slurry of more than 22% by weight is obtained.
[0061]
As a method of obtaining a silica slurry, (i) a cyclic ammonium salt type having an average molecular weight of 10,000 or less by mixing and dispersing a polar solvent, wet silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less at a time. A method of preparing a silica slurry containing a cationic resin, (ii) mixing and dispersing wet silica in a polar solvent to form a silica slurry, and then mixing with a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less A method of dispersing and preparing a silica slurry containing a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less can be mentioned.
[0062]
In both methods (i) and (ii), the pH of the silica slurry before the atomization of the silica to an average particle size of less than 0.5 μm is adjusted to less than 5 regardless of the presence or absence of a cationic resin. It is preferable to do this. By adjusting the pH of the silica slurry to less than 5, the cationic resin-modified silica having a silica concentration of more than 22% by weight without causing a phenomenon such as gelation during the production of the silica slurry and during the subsequent atomization of the silica slurry. It becomes possible to produce the dispersion stably.
[0063]
In the method (i) for obtaining the silica slurry, as a method for adjusting the pH of the silica slurry to less than 5, after adding a cationic resin to the polar solvent in advance to adjust the pH to less than 5, Examples thereof include a method of dispersing wet silica and a method of simultaneously adding wet silica and a cationic resin to a polar solvent and adjusting the pH while dispersing the wet silica in the polar solvent.
[0064]
In the method (ii) for obtaining a silica slurry, as a method for adjusting the pH of the silica slurry before mixing the cationic resin to less than 5 in the method for producing the cationic resin-modified silica dispersion of (1) above. As described above, after adjusting the pH by adding a mineral acid such as sulfuric acid to a polar solvent in advance, a method of dispersing wet silica in the polar solvent, adding wet silica and a mineral acid such as sulfuric acid simultaneously. A method of dispersing wet silica in a polar solvent while adjusting the pH can be mentioned.
[0065]
Furthermore, the method of obtaining a silica slurry containing a cationic resin by mixing and dispersing a silica slurry not containing a cationic resin having a pH adjusted to less than 5 and a cationic resin is not particularly limited. Can be added to the cationic resin aqueous solution and mixed / dispersed, and the silica slurry and the cationic resin aqueous solution can be added simultaneously and mixed / dispersed.
[0066]
The disperser used for preparing the silica slurry is not particularly limited regardless of the presence or absence of the cationic resin. However, the above-mentioned general stirrer, high-speed rotating centrifugal radiation stirrer, high-speed rotating shear stirrer, colloid mill, planetary Examples thereof include a disperser such as a mixer and a suction disperser, and a composite disperser in which the above dispersers are combined.
[0067]
In the method for producing the cationic resin-modified silica dispersion of (2) above, the silica slurry containing the cationic resin obtained by the above method is then treated with an average particle size of 0 in the silica slurry. The cationic resin-modified silica dispersion of the present invention is obtained by atomizing to less than 5 μm.
[0068]
As the atomizing device used for atomizing the silica slurry containing the cationic resin to prepare the cationic resin silica dispersion, the above-mentioned wet media type pulverizer can be used.
[0069]
In the present invention, the temperature at which a polar solvent, wet silica and a cationic resin are mixed and dispersed to obtain a silica slurry, and the wet silica particles in the silica slurry are atomized to an average particle size of less than 0.5 μm to modify the cationic resin. The temperature at which the silica dispersion is obtained (hereinafter also referred to as the dispersion production temperature) is 40 ° C. in any case in order to produce it stably without causing thickening or gelation during the production. It is preferable to control in the following temperature range.
[0070]
The method for controlling the dispersion production temperature within the temperature range of 40 ° C. or lower is not particularly limited, but it is preferable to control the dispersion liquid production temperature to be an arbitrary constant temperature within the temperature range of 40 ° C. or lower.
[0071]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0072]
The wet silica cake was prepared by the following method, the physical properties of the cationic resin-modified silica dispersion were measured, and the performance of the coating solution prepared from the cationic resin-modified silica dispersion was evaluated.
[0073]
(1) Preparation of silica cake
(1-1) Preparation of silica cake A
Commercially available sodium silicate and pure water were charged into the reaction vessel so that the concentration of sodium silicate was 5% by weight. The temperature of the reaction vessel was set to 40 ° C., neutralization reaction (up to a neutralization rate of 50%) was performed using 22 wt% sulfuric acid, and then the temperature of the reaction solution was set to 95 ° C. The sulfuric acid was added to the reaction solution until the neutralization rate reached 100%. Filtration and washing operations were repeated on the produced silica to obtain silica cake A (silica content 15% by weight). The specific surface area of the silica obtained by drying the silica cake A is 280 m. 2 / G.
[0074]
(1-2) Preparation of silica cake B
Commercially available sodium silicate and pure water were charged into the reaction vessel so that the concentration of sodium silicate was 5% by weight. The temperature of the reaction vessel was set to 40 ° C., neutralization reaction (up to a neutralization rate of 25%) was performed using 22% by weight sulfuric acid, and then the temperature of the reaction solution was set to 95 ° C. The sulfuric acid was added to the reaction solution until the neutralization rate reached 100%. Filtration and washing operations were repeated on the produced silica to obtain silica cake B (silica content 18% by weight). The specific surface area of the silica obtained by drying the silica cake B is 200 m. 2 / G.
[0075]
(2) Physical property measurement of cationic resin silica dispersion
(2-1) Viscosity measurement
300 g of the cationic resin-modified silica dispersion was collected in a 500 ml container, and stirred at 20,000 rpm for 5 minutes using a homogenizer (manufactured by Squid, Ultra Tarrax T-25). Next, after putting in a 30 degreeC thermostat for 10 minutes, the viscosity of the cationic resin modified silica dispersion liquid was measured on condition of 60 rpm using the B-type viscosity meter (made by Tokimec, BL).
[0076]
(2-2) pH measurement
A silica slurry or 300 g of a cationic resin-modified silica dispersion was collected in a 500 ml container, and stirred at 20,000 rpm for 5 minutes using a homogenizer (manufactured by Squid, Ultra Turrax T-25). Next, after putting in a 30 degreeC thermostat for 10 minutes, the pH of a silica slurry and a cationic resin modified silica dispersion was measured using the pH meter (Horiba, F-22).
[0077]
(2-3) Measurement of average particle diameter
After the dispersion was diluted with ion-exchanged water so that the silica concentration of the cationic resin-modified silica dispersion was 10% by weight, a light scattering diffraction type particle size distribution analyzer (Coulter, Coulter LS-230) was used. Use volume-based arithmetic mean diameter D 50 And this value was adopted as the average particle size.
In the measurement, the refractive index of water (dispersion medium) 1.332 and the refractive index of silica 1.458 were input as parameters.
[0078]
(3) Performance evaluation of coating liquid
(3-1) Preparation method of coating liquid
After diluting the cationic resin-modified silica dispersion with ion-exchanged water so that the silica concentration is 20% by weight, the diluted cationic resin-modified silica dispersion and a 10% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution (manufactured by Kuraray, PVA120) The mixture was stirred and mixed with a propeller mixer so that the silica: polyvinyl alcohol solid content ratio = 2: 1 was obtained.
[0079]
(3-2) Viscosity measurement of coating liquid
Using the cationic resin-modified silica dispersion immediately after the preparation, and the cationic resin-modified silica dispersion 7 days after the preparation in which the cationic resin-modified silica dispersion was stored for 7 days at a storage temperature of 25 ° C., (3- Prepare coating solutions by the method of 1), collect 90 g of each coating solution in a 100 ml container, put it in a thermostatic bath at 30 ° C. for 10 minutes, and then use a B-type viscometer (manufactured by Tokimec, BL). The viscosity of the coating solution was measured under the condition of 60 rpm.
[0080]
(3-3) Method for creating inkjet recording sheet (coating layer)
Using the film coater (PI-1210 Film Coater made by Tester Sangyo), the coating amount obtained in (3-1) was 20 g / m. 2 After coating on the surface of a PET sheet (MELINEX 705, manufactured by ICI Japan), a coating layer was formed on the PET sheet to obtain an inkjet recording sheet.
[0081]
(3-4) Gloss of coating layer
The 85 ° specular gloss of the coating layer surface of the inkjet recording sheet is measured using a goniophotometer (UGV-5D, manufactured by Suga Test Co., Ltd.) according to the measurement method of JIS Z 8741. The gloss was evaluated according to the following criteria.
A: 85 ° specular gloss 80 or more
○: 85 ° specular gloss 75-80
Δ: 85 ° specular gloss 70-75
×: 85 ° specular gloss 70 or less
[0082]
(3-5) Ink absorbability of coating layer
Time required to perform solid printing with magenta ink using an ink jet printer (manufactured by Epson, PM700C), paste a commercially available high quality paper on the printed surface every 5 seconds immediately after printing, and the ink does not transfer to the high quality paper The liquid absorption of the coating layer was evaluated according to the following criteria.
: Within 10 seconds
○: 15-20 seconds
Δ: 25-30 seconds
×: 35 seconds or more
[0083]
(3-6) Water resistance of coating layer
After printing characters with magenta ink using an inkjet printer (manufactured by Epson, PM700C) and confirming that the ink on the printing surface was sufficiently dried, the inkjet recording sheet after printing was immersed in water, and after 30 seconds The blurred state of the printed characters generated by the ink flowing out was observed with the naked eye.
○: Almost no bleeding of characters is observed.
Δ: Character bleeding is observed.
X: Bleeding of characters is observed in several tens of places.
[0084]
Example 1
After adding 2N sulfuric acid as a pH adjuster to 80 g of ion-exchanged water so that the pH of the silica slurry is 4.5, the solution temperature is maintained at 30 ° C., and 1,670 g of silica cake A is gradually added. Specific surface area of 280 g / m 2 The silica slurry having a pH of 4.5 was dispersed by gradually adding 250 g of the wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal X-37B) with an ultra mixer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Ultra Mixer LR-2). Obtained. This silica slurry was subjected to a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken, Super Apex Mill SAM-1) with a bead diameter of 0.3 mmφ, a bead filling rate of 80%, a rotor peripheral speed of 10 m / sec, and a liquid temperature of 30 ° C. By carrying out atomization treatment under conditions, a silica dispersion having an average particle diameter of 0.25 μm was obtained.
[0085]
While gradually adding 2,000 g of this silica dispersion to 100 g of an aqueous diallyldimethylammonium chloride polymer solution having an average molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. (Preliminary liquid mixture was obtained by mixing with (Mizuho Kogyo make, Ultramixer LR-2). A cationic resin-modified silica dispersion was obtained by redispersing the premixed liquid using a high pressure homogenizer (manufactured by Nanomizer, Nanomizer LA-31) under the conditions of a treatment pressure of 80 MPa and a liquid temperature of 30 ° C.
[0086]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0087]
Example 2
After adding 2N sulfuric acid as a pH adjusting agent to 360 g of ion-exchanged water so that the pH of the silica slurry becomes 4.5, the liquid temperature is maintained at 30 ° C., and 1,390 g of silica cake B is gradually added. Specific surface area of 200 g / m 2 The silica slurry having a pH of 4.5 was dispersed by gradually adding 250 g of wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal T-32) with an ultra mixer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Ultra Mixer LR-2). Obtained. This silica slurry was subjected to a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) with a bead diameter of 0.3 mmφ, a bead filling rate of 80%, a rotor peripheral speed of 10 m / sec, and a liquid temperature of 30 ° C. By carrying out atomization treatment under conditions, a silica dispersion having an average particle size of 0.23 μm was obtained.
[0088]
While gradually adding 2,000 g of this silica dispersion to 100 g of an aqueous diallyldimethylammonium chloride polymer solution having an average molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. (Preliminary liquid mixture was obtained by mixing with (Mizuho Kogyo make, Ultramixer LR-2). A cationic resin-modified silica dispersion was obtained by redispersing the premixed liquid using a high pressure homogenizer (manufactured by Nanomizer, Nanomizer LA-31) under the conditions of a treatment pressure of 80 MPa and a liquid temperature of 30 ° C.
[0089]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0090]
Example 3
After adding 2N sulfuric acid as a pH adjusting agent to 1,500 g of ion-exchanged water so that the pH of the silica slurry is 4.5, the specific surface area is 280 m. 2 / G wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal X-37B) is gradually added while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. and dispersed with an ultramixer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Ultramixer LR-2). As a result, a silica slurry having a pH of 4.5 was obtained. This silica slurry was subjected to a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) with a bead diameter of 0.3 mmφ, a bead filling rate of 80%, a rotor peripheral speed of 10 m / sec, and a liquid temperature of 30 ° C. By carrying out atomization treatment under conditions, a silica dispersion having an average particle size of 0.32 μm was obtained.
[0091]
While gradually adding 2,000 g of this silica dispersion to 100 g of an aqueous diallyldimethylammonium chloride polymer solution having an average molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. (Preliminary liquid mixture was obtained by mixing with (Mizuho Kogyo make, Ultramixer LR-2). A cationic resin-modified silica dispersion was obtained by redispersing the premixed liquid using a high-pressure homogenizer (Nanomizer LA-31, manufactured by Nanomizer) at a treatment pressure of 80 MPa and a liquid temperature of 30 ° C.
[0092]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0093]
Example 4
Specific surface area of 200m as wet silica powder 2 / G wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal T-32) was used in the same manner as in Example 3 to obtain a cationic resin-modified silica dispersion.
[0094]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0095]
Example 5
A cationic resin-modified silica dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution of diallyldimethylammonium chloride polymer having an average molecular weight of 7,000 (cationic resin concentration: 50% by weight) was used as the cationic resin. .
[0096]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0097]
Example 6
Cationic resin-modified silica dispersion as in Example 1 except that the cationic resin is a diallyldimethylammonium chloride-acrylamide copolymer aqueous solution having an average molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration: 50% by weight). Got.
[0098]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0099]
Example 7
A cationic resin-modified silica dispersion is obtained in the same manner as in Example 3 except that wet silica powder and 2N sulfuric acid are gradually added simultaneously to ion-exchanged water so that the pH of the silica slurry is constant at 4.5. It was.
[0100]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0101]
Example 8
The specific surface area is 280 cm on 1,500 g of diallyldimethylammonium chloride polymer aqueous solution (cationic resin concentration 3% by weight) having an average molecular weight of 4,000. 2 / G wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal X-37B) is gradually added while maintaining the liquid temperature at 30 ° C., and dispersed with an ultramixer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Ultramixer LR-2). As a result, a silica slurry containing a cationic resin having a pH of 4.2 was obtained. This silica slurry was subjected to a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken, Super Apex Mill SAM-1) with a bead diameter of 0.3 mmφ, a bead filling rate of 80%, a rotor peripheral speed of 10 m / sec, and a liquid temperature of 30 ° C. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0102]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0103]
Example 9
Silica cake A 1,670 g was gradually added to 180 g of diallyldimethylammonium chloride polymer aqueous solution (cationic resin concentration 28% by weight) having an average molecular weight of 4,000, followed by a specific surface area of 280 g / m. 2 While gradually adding 250 g of wet silica powder (manufactured by Tokuyama, Fine Seal X-37B), the liquid temperature is maintained at 30 ° C., and mixing and dispersing is performed with an ultra mixer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Ultra Mixer LR-2). As a result, a silica slurry containing a cationic resin having a pH of 4.2 was obtained. Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0104]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0105]
Example 10
In the same manner as in Example 1, a silica slurry having a pH of 4.5 was obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer having a molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. A silica slurry containing a cationic resin having a pH of 3.6 was obtained by mixing with an ultra mixer LR-2). Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0106]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0107]
Example 11
In the same manner as in Example 3, a silica slurry having a pH of 4.5 was obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer having a molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. A silica slurry containing a cationic resin having a pH of 3.5 was obtained by mixing with an ultra mixer LR-2). Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0108]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0109]
Example 12
Specific surface area of 280 g / m for 1,500 g of ion-exchanged water 2 While gradually adding 500 g of wet silica powder (Fukuseal X-37B, manufactured by Tokuyama) and 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer aqueous solution (cationic resin concentration 50% by weight) having an average molecular weight of 4,000, the liquid temperature was adjusted. By maintaining at 30 ° C. and mixing with an ultra mixer (manufactured by Mizuho Kogyo, Ultra Mixer LR-2), a silica slurry containing a cationic resin having a pH of 4.3 was obtained. Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0110]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0111]
Example 13
A silica slurry having a pH of 4.5 was prepared in the same manner as in Example 3 except that wet silica powder and 2N sulfuric acid were gradually added simultaneously to ion-exchanged water so that the pH of the silica slurry was constant at 4.5. Obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer having a molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. A silica slurry containing a cationic resin having a pH of 3.5 was obtained by mixing with an ultra mixer LR-2). Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0112]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0113]
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, a silica dispersion having a pH of 4.5 was obtained.
[0114]
While gradually adding 2,000 g of this silica dispersion to 100 g of an aqueous solution of diallyldimethylammonium chloride polymer having an average molecular weight of 20,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature is maintained at 30 ° C. Mixing was attempted with (Mizuho Kogyo's Ultramixer LR-2), but gelation occurred strongly during mixing, making redispersion impossible.
[0115]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, a silica dispersion having a pH of 4.5 was obtained.
[0116]
While gradually adding 2,000 g of this silica dispersion to 100 g of an allylamine hydrochloride polymer having an average molecular weight of 5,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. Mixing was attempted with an ultra mixer LR-2) manufactured by Kogyo, but it gelled strongly during mixing, making it impossible to redisperse.
[0117]
Comparative Example 3
In the same manner as in Example 1, a silica slurry having a pH of 4.5 was obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer having a molecular weight of 20,000 (cationic resin concentration 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. A silica slurry containing a cationic resin having a pH of 3.5 was obtained by mixing with an ultra mixer LR-2). This silica slurry was subjected to a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken, Super Apex Mill SAM-1) with a bead diameter of 0.3 mmφ, a bead filling rate of 80%, a rotor peripheral speed of 10 m / sec, and a liquid temperature of 30 ° C. Although the atomization treatment was tried under the conditions, the dispersion liquid gelled strongly at the point of residence time of 2 minutes, and the atomization treatment became impossible.
[0118]
Comparative Example 4
In the same manner as in Example 1, a silica slurry having a pH of 4.5 was obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of an allylamine hydrochloride polymer aqueous solution having a molecular weight of 5,000 (cationic resin concentration of 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. Manufactured by Ultramixer LR-2), and attempted to obtain a silica slurry containing a cationic resin having a pH of 3.5. It became impossible.
[0119]
Comparative Example 5
A silica slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that no pH adjuster was added. The pH of the silica slurry was 5.8. Attempts were made to atomize this silica slurry under the same conditions as in Example 1, but the dispersion gelled strongly at a stage where the residence time was 4 minutes, making it impossible to carry out atomization.
[0120]
Comparative Example 6
The specific surface area is 300m to 1,500g of ion-exchanged water. 2 / G of dry silica powder (manufactured by Tokuyama, Leoroseal QS30) is gradually added while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. and dispersed with an ultramixer (manufactured by Mizuho Kogyo, Ultramixer LR-2). A silica slurry with a pH of 3.5 was obtained. While gradually adding 2,000 g of this silica slurry to 100 g of diallyldimethylammonium chloride polymer having a molecular weight of 4,000 (cationic resin concentration 50% by weight), the liquid temperature was maintained at 30 ° C. A silica slurry containing a cationic resin having a pH of 2.3 was obtained by mixing with an ultra mixer LR-2). Using this silica slurry, a wet media type pulverizer (manufactured by Kotobuki Giken Co., Ltd., Super Apex Mill SAM-1) was used. By carrying out atomization treatment under conditions, a cationic resin-modified silica dispersion was obtained.
[0121]
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0122]
Comparative Example 7
Specific surface area of 200m as dry silica 2 / G dry silica powder (manufactured by Tokuyama, Leolosil QS102) was used in the same manner as in Comparative Example 6 to obtain a cationic resin-modified silica dispersion.
Table 1 shows the physical properties of the obtained cationic resin-modified silica dispersion, and Table 2 shows the evaluation of the coating solution.
[0123]
[Table 1]
Figure 2005000762
[0124]
[Table 2]
Figure 2005000762
[0125]
The coating liquid prepared by using the cationic resin-modified silica dispersion of the present invention obtained in Examples 1 to 13 is stable at a low viscosity of the coating liquid whenever the coating liquid is prepared. And all the coating layers which apply | coated this coating liquid were excellent in glossiness, ink absorptivity, and water resistance.
[0126]
Further, according to the production method of the present invention, by using a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less as the cationic resin, the silica concentration in the cationic resin-modified silica dispersion exceeds 22% by weight. Even so, the cationic resin-modified silica dispersion of the present invention can be obtained without gelation during the production, and the average particle size of silica in the obtained dispersion is also less than 0.5 μm. It was confirmed.
[0127]
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, the entire dispersion was gelated during production, the silica concentration in the dispersion was more than 22% by weight, and the average particle diameter of silica was less than 0.5 μm. A silica dispersion could not be obtained.
[0128]
Moreover, the coating liquid prepared using the cationic resin-modified silica dispersion using dry silica obtained in Comparative Examples 6 to 7 as a raw material has an unstable coating liquid viscosity depending on the timing of mixing the binder, In addition, the coating layer coated with the coating solution had a slightly lower ink absorbability than the cationic resin-modified silica dispersion of the present invention using wet silica as a raw material.
[0129]
【The invention's effect】
As understood from the above description, the cationic resin-modified silica dispersion of the present invention is obtained by making the cationic resin into a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less. The silica concentration is over 22% by weight, and the average particle size of the wet silica particles is less than 0.5 μm, and can be stably obtained without gelation during production, so that the glossiness, ink absorbability, water resistance It can be suitably used as a raw material for a coating liquid for ink jet recording paper having excellent properties.

Claims (11)

極性溶媒中に湿式シリカ及びカチオン性樹脂を分散せしめた分散液であって、該分散液中のシリカ濃度が22重量%超であり、且つ、該分散液中のシリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満であって、該カチオン性樹脂が平均分子量1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂であることを特徴とするカチオン性樹脂変性シリカ分散液。A dispersion in which wet silica and a cationic resin are dispersed in a polar solvent, the silica concentration in the dispersion is more than 22% by weight, and the average particle size of the silica particles in the dispersion is 0 Cationic resin-modified silica dispersion, wherein the cationic resin is a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less. 極性溶媒、湿式シリカ及び平均分子量が1万以下の環状アンモニウム塩型のカチオン性樹脂を混合・分散・微粒化して得ること特徴とするシリカ濃度22重量%超、且つ、シリカ粒子の平均粒子径が0.5μm未満であるカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。A silica concentration exceeding 22% by weight obtained by mixing, dispersing, and atomizing a polar solvent, wet silica and a cyclic ammonium salt type cationic resin having an average molecular weight of 10,000 or less, and the average particle size of the silica particles A method for producing a cationic resin-modified silica dispersion having a size of less than 0.5 μm. 極性溶媒中に湿式シリカを分散したシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機で微粒化した後に、カチオン性樹脂と混合・分散し、更に高圧ホモジナイザーにより微粒化処理を行うことを特徴とする請求項2記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。3. The silica slurry in which wet silica is dispersed in a polar solvent is atomized by a wet media type pulverizer, then mixed and dispersed with a cationic resin, and further atomized by a high-pressure homogenizer. A method for producing a cationic resin-modified silica dispersion. シリカスラリーのpHが5未満になるように、予め鉱酸でpHを調整した後、極性溶媒中に湿式シリカを分散してシリカスラリーとすることを特徴とする請求項3記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。The cationic resin modification according to claim 3, wherein the pH of the silica slurry is adjusted beforehand with a mineral acid so that the pH of the silica slurry is less than 5, and then wet silica is dispersed in a polar solvent to form a silica slurry. A method for producing a silica dispersion. シリカスラリーのpHが5未満になるように、極性溶媒に湿式シリカと鉱酸を同時に添加して、pH調整を行いながら、該極性溶媒に湿式シリカを分散してシリカスラリーとすることを特徴とする請求項3記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。It is characterized in that wet silica and mineral acid are simultaneously added to a polar solvent so that the pH of the silica slurry is less than 5 and the wet silica is dispersed in the polar solvent while adjusting the pH to obtain a silica slurry. The method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 3. 極性溶媒、湿式シリカ及びカチオン性樹脂を混合・分散したシリカスラリーを湿式メディア型粉砕機により微粒化処理を行うことを特徴とする請求項2記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。The method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 2, wherein the silica slurry obtained by mixing and dispersing the polar solvent, the wet silica and the cationic resin is subjected to atomization using a wet media type pulverizer. シリカスラリーのpHが5未満になるように、予め極性溶媒にカチオン性樹脂を添加してpHを調整した後、極性溶媒中に湿式シリカを分散してシリカスラリーとすることを特徴とする請求項6記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。A cationic slurry is added in advance to a polar solvent to adjust the pH so that the silica slurry has a pH of less than 5, and then wet silica is dispersed in the polar solvent to form a silica slurry. 6. A process for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to 6. シリカスラリーのpHが5未満になるように、極性溶媒に湿式シリカとカチオン性樹脂を同時に添加して、pH調整を行いながら、該極性溶媒に湿式シリカを分散してシリカスラリーとすることを特徴とする請求項6記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。The wet slurry and the cationic resin are simultaneously added to the polar solvent so that the pH of the silica slurry is less than 5, and while adjusting the pH, the wet silica is dispersed in the polar solvent to form a silica slurry. A method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 6. シリカスラリーのpHが5未満になるように、予め鉱酸でpHを調整した後、極性溶媒中に湿式シリカを分散し、シリカスラリーを得た後、該シリカスラリーとカチオン性樹脂とを混合・分散して、カチオン性樹脂を含んだシリカスラリーとすることを特徴とする請求項6記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。After adjusting the pH with a mineral acid in advance so that the silica slurry has a pH of less than 5, wet silica is dispersed in a polar solvent to obtain a silica slurry, and then the silica slurry and the cationic resin are mixed. The method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 6, wherein the slurry is dispersed to obtain a silica slurry containing a cationic resin. シリカスラリーのpHが5未満になるように、極性溶媒に湿式シリカと鉱酸を同時に添加して、pH調整を行いながら、該極性溶媒に湿式シリカを分散し、シリカスラリーを得た後、該シリカスラリーとカチオン性樹脂とを混合・分散して、カチオン性樹脂を含んだシリカスラリーとすることを特徴とする請求項6記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。The wet silica and the mineral acid are simultaneously added to the polar solvent so that the pH of the silica slurry is less than 5, and while adjusting the pH, the wet silica is dispersed in the polar solvent to obtain a silica slurry. The method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 6, wherein the silica slurry and the cationic resin are mixed and dispersed to form a silica slurry containing the cationic resin. 極性溶媒に湿式シリカケークを添加した後に、湿式シリカ粉を添加し、混合してシリカスラリーとすることを特徴とする請求項3又は6記載のカチオン性樹脂変性シリカ分散液の製造方法。The method for producing a cationic resin-modified silica dispersion according to claim 3 or 6, wherein a wet silica cake is added to a polar solvent, and then wet silica powder is added and mixed to form a silica slurry.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007186807A (en) * 2006-01-12 2007-07-26 Hokuetsu Paper Mills Ltd Releasable pressure-recording paper
JP2007217228A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Tokuyama Corp Cationic resin-modified silica dispersion
NO20161448A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-14 Elkem As Microsilica slurry and method for producing such slurry
CN114585693A (en) * 2019-10-16 2022-06-03 富士胶片株式会社 Dispersion, composition, cured film, color filter, optical element, solid-state imaging element, and headlamp unit

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007186807A (en) * 2006-01-12 2007-07-26 Hokuetsu Paper Mills Ltd Releasable pressure-recording paper
JP2007217228A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Tokuyama Corp Cationic resin-modified silica dispersion
NO20161448A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-14 Elkem As Microsilica slurry and method for producing such slurry
NO342672B1 (en) * 2016-09-13 2018-06-25 Elkem As Microsilica slurry and method for producing such slurry
CN114585693A (en) * 2019-10-16 2022-06-03 富士胶片株式会社 Dispersion, composition, cured film, color filter, optical element, solid-state imaging element, and headlamp unit
CN114585693B (en) * 2019-10-16 2023-05-23 富士胶片株式会社 Dispersion, composition, cured film, color filter, optical element, solid imaging element, and head lamp unit

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