JP2007137989A

JP2007137989A - 水系インクの製造方法

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Publication number: JP2007137989A
Application number: JP2005332556A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hama; 良典濱; Yoshio Yoshimura; 好生吉村
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】分散粒子の粒径が小さく、印字光沢性に優れた水系インクを効率的に製造する方法、及びその水系インクを提供する。
【解決手段】顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を含有する混合物を、回転翼と撹拌槽を備えた混練装置を用いて、下記式（１）を満たす条件下で混練する工程を含む水系インクの製造方法、及びその方法で得られる水系インクである。
Ｐ／（Ｃ×Ｌ）≧ ３４００（１）
（式中、Ｐは正味所要動力［ｋＷ］、Ｃは回転翼先端と撹拌槽内壁との距離［ｍ］、Ｌは回転翼の長さ［ｍ］を示す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、水系インクの製造方法に関し、詳しくは、インクジェットプリンター等に好適に使用しうる水系インクの製造方法、及びその方法で得られる水系インクに関する。

インクジェットプリンターに使用されるインクには、耐水性や耐光性を向上させるために、近年、顔料インクが使用されている。しかし、顔料インクは、染料インクと比べて光沢に劣るため、染料インクと同様の光沢性が求められている。
そのため、混練機を用いて、顔料を含有する固形分濃度の高い混合物に強い剪断力を与え、顔料粒子の粒径をできるだけ小さくすることが検討されている。

例えば、顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を含有する混合物１ｋｇあたり０．１ｋＷｈ以上の積算動力値をニーダーに印加して混練する水系インクの製造法（特許文献１参照）が提案されている。
また、少なくとも水に溶解又は自己分散可能な樹脂、顔料を含む混合物を混練する際に、混練機の負荷電流を、混練機の剪断速度で除した値が時間と共に増加した後、減少するように混練する水性顔料分散液用混練物の製造方法（特許文献２参照）が提案されている。

しかしながら、これらの方法では、混練物に印加する総エネルギーや動力の付与パターンが規定されているだけで、混練装置の所要動力と装置設備との関係が検討されていないため、結果として得られる水系インクの印字光沢性が満足できるものではなく、その改善が望まれていた。

特開２００４−２１０９５３号公報特開２００４−１４３３１６号公報

本発明は、混練装置の種類、撹拌槽の容量等による影響を最小限に抑制して、印字光沢性に優れた水系インクを効率的に製造する方法、及びその水系インクを提供することを課題とする。

本発明者らは、印字光沢性を向上するためには、あるレベル以上の混練動力が必要であり、一定の関係式を満たす条件下で混練すれば、混練装置の容量にかかわらず、印字光沢性に優れた水系インクを効率的に製造することができることを見出した。
すなわち、本発明は、
〔１〕顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を含有する混合物を、回転翼と撹拌槽を備えた混練装置を用いて、下記式（１）を満たす条件下で混練する工程を含む、水系インクの製造方法。
Ｐ／（Ｃ×Ｌ）≧ ３４００（１）
（式中、Ｐは正味所要動力［ｋＷ］、Ｃは回転翼先端と撹拌槽内壁との距離［ｍ］、Ｌは回転翼の長さ［ｍ］を示す。）、及び
〔２〕前記〔１〕の製造方法で得られる水系インク、
を提供する。

本発明の製造方法によれば、原料混合物の組成、ニーダーの種類、撹拌槽の容量等による影響を最小限に抑制して、インク中の分散粒子の粒径を十分に小さくでき、印字光沢性に優れた水系インクを効率的に製造することができる。

本発明の水系インクの製造方法においては、まず、顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を混合することにより、混合物を調製する。これらの成分を混合するときの温度は、特に限定がなく、通常、１０〜４０℃程度であればよい。
次に、この混合物を、回転翼と撹拌槽を備えた混練装置を用いて、下記式（１）を満たす条件下で混練する。
Ｐ／（Ｃ×Ｌ）≧ ３４００（１）
（式中、Ｐは正味所要動力［ｋＷ］、Ｃは回転翼先端と撹拌槽内壁との距離［ｍ］、Ｌは回転翼の長さ［ｍ］を示す。正味所要動力は実所要動力から空転動力を差し引いた値である。）
以下、本発明の構成要素について、順次説明する。

（顔料）
顔料としては、有機顔料及び無機顔料のいずれも使用できる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
色相は特に限定されるものではなく、赤色有機顔料、黄色有機顔料、青色有機顔料、オレンジ有機顔料、グリーンオレンジ有機顔料等の有彩色顔料を用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、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・バイオレット、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン等の各品番製品が挙げられる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクとしてはカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。

顔料としては、いわゆる自己分散型顔料を用いることもできる。自己分散型顔料とは、カルボキシ基、スルホン酸基等のアニオン性親水基、又は第４級アンモニウム基等のカチオン性親水基の１種以上を直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。
通常の顔料を自己分散型顔料とするには、アニオン性親水基又はカチオン性親水基の必要量を、公知の方法、例えば、酸によってカルボキシル基を導入する方法、過硫酸化合物の熱分解によってスルホン基を導入する方法、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基等を有するジアゾニウム塩化合物によってアニオン性親水基を導入する方法等により顔料表面に化学結合させればよい。
上記の顔料は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。

顔料の量は、印字濃度を高める観点から、塩生成基を有するポリマーの樹脂固形分１００重量部に対して、好ましくは１００〜７００重量部、より好ましくは２００〜６００重量部、更に好ましくは３００〜５００重量部である。

（塩生成基を有するポリマー）
塩生成基を有するポリマー（以下、単に「ポリマー」ということがある）としては、顔料を含有させることができる水不溶性ポリマー、又は顔料を分散させることができる水溶性ポリマーが挙げられる。これらの中では、水不溶性ポリマーが好ましい。水不溶性ポリマーを用いた場合には、顔料含有ポリマー粒子の水分散体が得られる。また、水溶性ポリマーを用いた場合には、顔料粒子の水分散体が得られる。したがって、水分散体としては、顔料含有ポリマー粒子又は顔料粒子（以下、総称して「分散粒子」ということがある）の水分散体を用いることができる。
ポリマーの重量平均分子量は、１０，０００〜３００，０００であることが印刷後のインクの耐久性を高める観点から好ましい。なお、ポリマーの重量平均分子量は、溶媒として６０ミリモル／Ｌのリン酸及び５０ミリモル／Ｌのリチウムブロマイドを溶解したジメチルホルムアミドを用いたゲルクロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定することができる。

（水不溶性ポリマー）
水不溶性ポリマーとしては、塩生成基を有する、水不溶性ビニルポリマー、水不溶性エステル系ポリマー、水不溶性ウレタン系ポリマー等が挙げられる。これらの中では、水系分散体の安定性の観点から、水不溶性ビニルポリマーが好ましい。
ここで、水不溶性ポリマーとは、１０５℃で２時間乾燥させた後、２５℃の水１００ｇに溶解させたときに、その溶解量が１０ｇ以下、好ましくは５ｇ以下、更に好ましくは１ｇ以下であるポリマーをいう。上記溶解量は、該ポリマーが有する塩生成基の種類に応じて、酢酸又は水酸化ナトリウムで１００％中和した時の溶解量をいう。
水不溶性ポリマーは、十分な印字濃度を発現させる観点から、水不溶性グラフトポリマーであって、主鎖が、少なくとも塩生成基含有モノマー（a）由来の構成単位と芳香環含有（メタ）アクリレートモノマー（b）由来の構成単位を含むポリマー鎖であり、側鎖が、少なくともスチレン系マクロマー（c）由来の構成単位を含むポリマー鎖であるものが好ましい。主鎖が、（a）成分由来の構成単位と（b）成分由来の構成単位を含有することで、塩生成基の運動性を高めることができると考えられる。

塩生成基含有モノマー（a）としては、不飽和カルボン酸モノマー（例：アクリル酸、メタクリル酸）等のアニオン性モノマー、不飽和３級アミン含有ビニルモノマー（例：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ビニルピロリドン）等のカチオン性モノマーが挙げられる。これらの中では、インク粘度、吐出性等の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸が特に好ましい。
芳香環含有（メタ）アクリレートモノマー（b）としては、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、２−フェニルエチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ベンジル（メタ）アクリレートが特に好ましい。

主鎖中には、印字濃度、保存安定性向上の観点から、更に、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート由来の構成単位、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマー由来の構成単位を含有することが好ましい。また、光沢性、印字濃度、吐出安定性を向上の観点から、主鎖中に更に、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エチレングリコール・プロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール・プロピレングリコール）モノ（メタ）アクリレート、オクチルポリエチレングリコールポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート等のノニオン性（メタ）アクリレート系モノマー由来の構成単位を含有することが好ましい。

側鎖中に含有されるスチレン系マクロマーとしては、片末端に重合性官能基を有するスチレン単独重合体、又は片末端に重合性官能基を有する、スチレンと他のモノマーとの共重合体が挙げられ、片末端に有する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましい。スチレンと共重合する他のモノマーとしては、（メタ）アクリル酸エステル、芳香環含有（メタ）アクリレート、アクリロニトリル等が挙げられる。
スチレン系マクロマーの数平均分子量は、保存安定性を高めるために共重合比を高めつつ粘度を低く抑える等の観点から、１，０００〜１０，０００が好ましく、２，０００〜８，０００が更に好ましい。商業的に入手しうるスチレン系マクロマーとしては、例えば、東亜合成株式会社の商品名、ＡＳ−６、ＡＳ−６Ｓ、ＡＮ−６、ＡＮ−６Ｓ、ＨＳ−６、ＨＳ−６Ｓ等が挙げられる。

（中和剤）
ポリマーの塩生成基を中和するための中和剤としては、塩生成基の種類に応じて酸又は塩基を使用することができる。酸としては、塩酸、硫酸等の無機酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸、グリセリン酸等の有機酸が挙げられる。塩基としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等のアミン類、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
中和剤の量は、特に限定がなく、通常、得られる顔料の水分散液の液性が中性から弱アルカリ性、例えば、ｐＨが４．５〜９．５、好ましくは７〜９．５となるような量であることが好ましい。なお、顔料等と中和剤とを混合する前には、予めポリマーの塩生成基を中和しておいてもよい。

（有機溶媒）
有機溶媒は、特に限定はないが、アルコール系、ケトン系、エーテル系、芳香族炭化水素系、脂肪族炭化水素系、ハロゲン化脂肪族炭化水素系等の有機溶媒が好ましい。
アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、第３級ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられ、ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒としては、ベンゼン、トルエン等が挙げられ、脂肪族炭化水素系溶媒としては、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられ、ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒としては、塩化メチレン、１，１，１−トリクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等が挙げられる。
これらの中では、ポリマーの溶解性の観点から、アセトン及びメチルエチルケトンが特に好ましい。

有機溶媒の量は、顔料とのなじみやすさの観点から、ポリマーの樹脂固形分１００重量部に対して、２０重量部以上が好ましく、３０重量部以上がより好ましく、５０重量部以上が更に好ましい。また、混合物を混練する際に有効な剪断力を得る観点から、ポリマーの樹脂固形分１００重量部に対して、５００重量部以下が好ましく、３００重量部以下がより好ましく、２００重量部以下が更に好ましい。これらの観点から、有機溶媒の量は、ポリマーの樹脂固形分１００重量部に対して、好ましくは２０〜５００重量部、より好ましくは３０〜３００重量部、更に好ましくは５０〜２００重量部である。

（水）
使用する水は特に限定はなく、イオン交換水、蒸留水、超純水、水道水等を用いることができる。これらの中では、イオン交換水、蒸留水及び超純水が好ましい。
水の量は、顔料とのなじみやすさの観点から、有機溶媒１００重量部に対して、好ましくは１０〜１０００重量部、より好ましくは５０〜５００重量部である。

（混合物）
顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を含有する混合物（以下、「原料混合物」という）を混練装置に投入する際には、各原料成分をそれぞれ別々に混練装置に投入してもよく、各原料成分を予め別容器で混合した後、一括して混練装置に投入してもよく、また、ポリマー、有機溶媒、水及び中和剤を予め回転翼等で混合し、得られた混合物と顔料とを混練装置に投入してもよい。これらの中では、ポリマーの中和及び顔料のなじみやすさの点から、ポリマー、中和剤、有機溶媒及び水を混練装置内で混合するか、又はこれらの原料を予め別容器内で混合した後、混練装置に投入し、次いで顔料を投入することが好ましい。

原料混合物における固形分濃度は、原料混合物を混練する際に、有効な剪断力を得る観点から、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは６５重量％である。また得られる混練物の粘度が高くなりすぎて混練が不均一になるのを防ぐとともに、混練物が崩壊して粒子状となることを回避する観点から、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは８０重量％以下である。これらの観点から、混合物における固形分濃度は、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは５０〜８５重量％、更に好ましくは６５〜８５重量％、特に好ましくは６５〜８０重量％である。なお、原料混合物における固形分は、顔料、ポリマー及び中和剤の固形分の総量を意味する。
原料混合物中には、顔料及びポリマー以外に、中和剤、有機溶媒及び水が存在しているため、混練時に顔料に対するポリマーの吸着力が強くなり、微粒子化を十分に行うことができる。

原料混合物を混練する際には、固形分濃度を変化させながら混練してもよい。
固形分濃度を変化させる方法は、対象とする原料混合物によって適宜選ぶことができるが、例えば、混練前半は低い固形分濃度で顔料、ポリマー、中和剤、有機溶媒及び水を均一に混合し、混練後半は高い固形分濃度で有効な剪断力を原料混合物に与えて顔料の微粒子化を十分に行う方法を好ましく用いることができる。また、ポリマー溶液を使用する場合、仕込み時のポリマー溶液の固形分濃度が低いと、ポリマー溶液の粘度は低くなり、仕込み時のハンドリング性に優れるので、仕込み時のポリマー溶液の固形分濃度が低いことも好ましい。

原料混合物の混練後の固形分濃度は混練前の固形分濃度よりも２〜３０重量％増加させることが好ましく、２〜１０重量％増加させることがより好ましく、３〜５重量％増加させることがさらに好ましい。
原料混合物の固形分濃度を増加させる方法としては、例えば、揮発成分を留出させる方法、混練物に固形分を追加する方法などが挙げられ、必要に応じてこれらの方法を組合せることができる。また原料混合物の固形分濃度を減少させる方法としては、混練物に揮発成分を追加する方法などが挙げられる。必要に応じて固形分濃度を増加させる方法と減少させる方法とを組合せてもよい。

揮発成分を留出させる方法では、揮発成分の留出は常圧でおこなってもよく、また密閉形式の混練装置では減圧でおこなってもよい。留出した揮発成分はコンデンサー（冷却器）で回収することが揮発成分の再使用、環境汚染の防止から好ましい。
また、混練装置に空気や窒素などのキャリアガスを吹き込むと、揮発成分の留出量のコントロールを容易におこなうことができる。キャリアガスとしては、窒素などの不活性ガスが、混合物に反応の影響を与えないので好ましい。キャリアガスの量は揮発成分の留出量から適宜選ぶことができる。
なお揮発成分の留出は連続的におこなってもよいし、間欠的におこなってもよい。

原料混合物を混練する際には、回転翼と撹拌槽を備えた混練装置を用いて、下記式（１）を満たす条件下で混練する。
Ｐ／（Ｃ×Ｌ）≧ ３４００（１）
（式中、Ｐは正味所要動力［ｋＷ］、Ｃは回転翼先端と撹拌槽内壁との距離［ｍ］、Ｌは回転翼の長さ［ｍ］を示す。）
ここで、回転翼先端と撹拌槽内壁との距離（Ｃ）、及び回転翼の長さ（Ｌ）について、図１に双腕型ニーダーの例を示し、図２にプラネタリーミキサーの例を示し、図３に連続式混練機の例を示す。
混練装置の混練機の種類及び撹拌槽の容量が変わった場合でも式（１）の条件下で混練することにより同様の混練動力を付与することができるため、同様の混練物を得ることができる。
顔料とポリマーをなじませて粗大粒子の残存量を低減させる観点から、〔Ｐ／（Ｃ×Ｌ）〕の値は好ましくは３４００以上、より好ましくは３５００以上である。なお、〔Ｐ／（Ｃ×Ｌ）〕の上限値は特に限定されないが、所要動力を低減させる観点から５００，０００以下が好ましく、５０，０００以下がより好ましい。

混練装置として、例えば、ニーダー、プラネタリーミキサー、バンバリーミキサー等のバッチ式混練装置、ＰＣＭ、エクストルーダー等の連続式混練装置を用いることができる。これらの中では、剪断応力が強く、また操作条件の制御が容易という観点から、ニーダーが好ましい。
ニーダーとしては、化学工学協会編「化学工学便覧」改訂五版（丸善株式会社発行）、９１７〜９１９頁に記載されているように、回分式と連続式とがあり、前者としては双腕型ニーダー等、後者としてはセルフクリーニング型ニーダー等が挙げられる。これらの中では、品種切替、槽内洗浄等の点から双腕型ニーダーが好ましい。

双腕型ニーダーは、代表的には、２本の回転軸に固定された回転翼を撹拌槽下半部の双胴部に平行に取り付け、回転翼と撹拌槽、回転翼と回転翼の間隙を小さくし、混練操作を行うものである。回転翼は同速度又は異なった速度で、互いに反対方向の回転をし、剪断・圧縮作用等を与える。双腕型ニーダーには、常圧式（開放型）と加圧式（密閉型）とがあるが、いずれを用いることもできる。
ニーダーの回転翼の種類に特に制限はない。具体的には、バンバリー型、シグマ型、ゼット型、スパイラル型（１３５°スパイラル型、１８０°スパイラル型）、フィッシュテイル型、鋸歯状型等の回転翼を用いることができる。これらの中では、バンバリー型が好ましい。

原料混合物の混練時の温度は、混練に適した剪断応力を得る観点から、好ましくは７０℃以下、より好ましくは１０〜６０℃である。混練時の温度は、例えば、混練装置のジャケットに流す冷却媒体の温度及びその流量で制御することができる。
なお、双腕型ニーダーを用いた場合には、得られた混練物中に、粗大粒子が含まれる場合がある。この場合には、得られた混練物をさらにロールミルで混練することが好ましい。ロールミルとしては、２本ロールミルや３本ロールミルを用いることができる。その混練の際には、混練物の乾燥による凝集を回避するため、水を添加することが好ましい。

混練の終了後、得られた混練物は、そのまま水系インクとして使用することができるが、混練物を水及び／又は有機溶媒で希釈し、希釈物中の固形分を均一に分散させる分散工程を経て、顔料の水分散体を調製し、その水分散体を水系インクとして使用することもできる。
水及び／又は有機溶媒による希釈後の混練物の固形分濃度は、分散工程で処理しうる濃度であればよいが、通常１０〜４０重量％程度である。
希釈の際の媒体としては、通常、後工程で有機溶媒を除去することを考慮すれば、水が好ましい。混練物を希釈する際に使用する装置としては、例えば、ディスパーやバタフライミキサー等が挙げられる。

希釈物中に含まれている混練物に由来する固形分を均一に分散させる際には、分散装置を用いることができる。分散装置としては、例えば、高圧ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、高速撹拌型分散機等が挙げられる。これらの中では、無機不純物の混入が少ないことから、高圧ホモジナイザーが好ましい。
高圧ホモジナイザーとしては、例えば、処理液の流路が固定されたチャンバーを有するもの、処理液の流路の幅を調整しうる均質バルブを有するもの等が挙げられる。
処理液の流路が固定されたチャンバーを有する高圧ホモジナイザーとしては、例えば、マイクロフルイダイザー（マイクロフルイディクス社製、商品名）、ナノマイザー（ナノマイザー社製、商品名）、アルティマイザー（株式会社スギノマシン製、商品名）等が挙げられる。また、均質バルブを有する高圧ホモジナイザーとしては、高圧ホモジナイザー（ラニー社製、商品名）、高圧ホモジナイザー（三丸機械工業株式会社製、商品名）、高圧ホモゲナイザー（イズミフードマシナリ社製、商品名）等が挙げられる。
高圧ホモジナイザーで分散する際の圧力は、所望の粒径を有する分散粒子を短時間で容易に得る観点から、好ましくは５０ＭＰａ以上、より好ましくは８０ＭＰａ以上である。

かくして得られる分散粒子の体積平均粒径は、プリンターのノズルの目詰まり防止、印字光沢性、保存安定性等の観点から、好ましくは０．０１〜０．５μｍ、より好ましくは０．０３〜０．３μｍ、特に好ましくは０．０５〜０．２μｍである。なお、分散粒子の平均粒径は、大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムＥＬＳ-８０００（キュムラント解析）を用いて測定することができる。
この水分散体を用いて水系インクを製造する際には、この水分散体から有機溶媒を除去することが好ましい。有機溶媒は、薄膜式減圧蒸留法、減圧蒸留法等により除去することができる。また、必要に応じて、遠心分離、フィルター濾過等により、この水分散体から粗大粒子を除去してもよい。
水分散体には、必要に応じて、湿潤剤、分散剤、消泡剤、防黴剤、キレート剤等の添加剤を添加することにより、水系インクを得ることができる。
水系インクにおける水分散体中の固形分の含有量は、印字濃度及び吐出安定性の観点から、水系インクに含まれている分散粒子の含有量が１〜３０重量％、好ましくは２〜１５重量％となるように調整することが望ましい。

製造例
反応容器内に、メチルエチルケトン２０重量部、重合連鎖移動剤（２−メルカプトエタノール）０．０３重量部、および表１に示す組成のモノマー混合物２００重量部の１０重量％（すなわち、２０重量部）を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。
一方、滴下漏斗に、表１に示す組成のモノマー混合物の残りの９０重量％（すなわち、１８０重量部）を仕込み、重合連鎖移動剤（２−メルカプトエタノール）０．２７重量部、メチルエチルケトン６０重量部および２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１．２重量部を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。
窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら６５℃まで昇温し、滴下漏斗内の混合溶液を３時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から６５℃で２時間経過後、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．３重量部をメチルエチルケトン５重量部に溶解した溶液を反応容器に入れ、さらに６５℃で２時間、７０℃で２時間熟成させ、ポリマー溶液を得た。
得られたポリマーの重量平均分子量を、溶媒として６０ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸および５０ｍｍｏｌ／Ｌのリチウムブロマイドを含有したジメチルホルムアミドを用いたゲルクロマトグラフィー法により、ポリスチレン換算として求めた。重量平均分子量は１７３，０００であった。
得られたポリマー溶液にさらにメチルエチルケトンを加えて希釈、あるいはロータリーエバポレータでメチルエチルケトンを留出させることにより濃縮して、ポリマー溶液の濃度を調整した（表１参照）。

実施例１
前記ポリマー溶液に５規定の水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水を表１に示す組成となるように１０Ｌニーダー（株式会社モリヤマ製ＳＨ１０−１０、撹拌槽容量１０Ｌ、バンバリー型回転翼、回転翼の長さ０．２６ｍ、回転翼先端と撹拌槽内壁との距離２ｍｍ）に仕込み、１５分間混合した。
次に、キナクリドン顔料（大日本インキ化学工業株式会社、商品名：ファストゲンスーパーマゼンタＲＧ）をこれに加えた。その際の固形分濃度は、７８重量％であった。
このニーダーに蓋をし、密閉状態にして、ジャケットに１℃の冷却水を流し、５３℃で１６０分間混練（回転数４４ｒｐｍ、正味所要動力２．５ｋＷ）して混練物を得た。
得られた混練物に、イオン交換水を加えながら、混練物濃度５０〜６０重量％にて３本ロールミルで混練した後、イオン交換水を加えて希釈し、混練物濃度２５重量％とした後、マイクロフルイダイザー（マイクロフルイディックス社製）で２００ＭＰａの圧力で１０パス分散処理した。
得られた分散処理物にイオン交換水を加えて分散処理物物濃度２０重量％として攪拌した後、減圧下６０℃で有機溶媒と一部の水を除去し、さらに平均孔径５μｍのフィルター（日本ポール株式会社製）で濾過し、粗大粒子を除去し、固形分濃度が２５重量％の顔料含有ポリマー粒子の水分散体を得た。
次に、得られた顔料含有ポリマー粒子の水分散体３２重量部、グリセリン１０重量部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル７重量部、サーフィノール４６５（日信化学工業株式会社製、商品名）１重量部、プロキセルＸＬ２（アビシア株式会社製）及びイオン交換水４９．７重量部を混合し、水系インクを得た。

比較例１及び２
実施例１において、原料の仕込み量および混練時の条件を表１に示すように変更した他は、実施例１と同様にして水系インクを製造した。

実施例２及び比較例３
前記ポリマー溶液、５規定の水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水を表１に示す組成となるように５０Ｌの常圧式ニーダー（株式会社モリヤマ製Ｇ５０−２５）に仕込み、１５分間混合した。
次に、キナクリドン顔料〔大日本インキ化学工業株式会社、商品名：ファストゲンスーパーマゼンタＲＧ〕をこれに加えた。その際の固形分濃度は、７０重量％であった。
このニーダーに蓋をし、ジャケットに１℃の冷却水を流して混練を行いながら蓋に取り付けたガス導入ノズルから空気をキャリアガスとして５０ＮＬ／分の流量でニーダー内に吹き込み、表１に示す固形分濃度になるまで蓋に取り付けたガス排出ノズルから揮発成分を留出させた。留出させながらの混練後、キャリアガスをストップして密閉状態にて表１に示す条件で混練して混練物を得た。
以下実施例１と同様にして水系インクを製造した。

実施例３
実施例２において、ニーダーとして、撹拌槽容量３００Ｌの常圧式ニーダー（株式会社トーシン製、ＴＫ３００−１００Ｍ）を用いて、混練時の条件を表１に示すように変更した他は、実施例２と同様にして水系インクを製造した。

次に、各実施例及び各比較例で得られた水系インクの物性を、以下の方法に基づいて評価した。その結果を表に示す。
（１）顔料含有ポリマー粒子の平均粒径
大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムＥＬＳ-８０００（キュムラント解析）を用いて、温度２５℃、入射光と検出器との角度９０°、積算回数１００回、水の屈折率１．３３３、標準物質としてセラディン(Seradyn) 社製のユニフォーム・マイクロパーティクルズ（平均粒径２０４ｎｍ）を用いて測定した。
（２）印字光沢性
インクジェットプリンター（セイコーエプソン株式会社製、型番:PX-V600）を用いて、専用紙（写真用紙＜光沢＞、セイコーエプソン株式会社製、商品名:KA450PSK）にベタ印字し〔印字条件：用紙種類；フォトプリント紙、モード設定；フォト〕、２５℃で２４時間放置後、２０°の光沢を光沢計（日本電色株式会社製、商品名：HANDY GLOSSMETER 、品番：PG-1）で５回測定（２５℃）し、その平均値を求め、以下の評価基準にしたがって評価した。
○：４０以上
×：４０未満

表１から、実施例１〜３によれば、ニーダーの大きさや種類によらず、インク中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径が十分に小さくなり、印字光沢性に優れた水系インクが得られることが分かる。
一方、比較例１〜３では、印字光沢性に優れた水系インクは得られないことが分かる。

双腕型ニーダーにおける回転翼先端と撹拌槽内壁との距離（Ｃ）、及び回転翼の長さ（Ｌ）の例を示す。プラネタリーミキサーにおける回転翼先端と撹拌槽内壁との距離（Ｃ）、及び回転翼の長さ（Ｌ）の例を示す。連続式混練機における回転翼先端と撹拌槽内壁との距離（Ｃ）、及び回転翼の長さ（Ｌ）の例を示す。

Claims

顔料、塩生成基を有するポリマー、該ポリマーを中和するための中和剤、有機溶媒及び水を含有する混合物を、回転翼と撹拌槽を備えた混練装置を用いて、下記式（１）を満たす条件下で混練する工程を含む、水系インクの製造方法。
Ｐ／（Ｃ×Ｌ）≧ ３４００（１）
（式中、Ｐは正味所要動力［ｋＷ］、Ｃは回転翼先端と撹拌槽内壁との距離［ｍ］、Ｌは回転翼の長さ［ｍ］を示す。）
混合物の固形分濃度が５０〜８０重量％である、請求項１に記載の水系インクの製造方法。
混練をニーダーで行う、請求項１又は２に記載の水系インクの製造方法。
ニーダーが、バンバリー型の回転翼を有する双腕型ニーダーである、請求項３に記載の水系インクの製造方法。
混合物を混練することによって得られた混練物を、水及び／又は有機溶媒で希釈し、希釈物中の固形分を分散させる分散工程を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の水系インクの製造方法。
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法で得られる水系インク。