JP2016037521A - 水性顔料分散組成物、記録方法および記録物 - Google Patents

水性顔料分散組成物、記録方法および記録物 Download PDF

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麻美 阿部
田中 重弘
Shigehiro Tanaka
重弘 田中
大志 桐山
Taishi Kiriyama
大志 桐山
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Abstract

【解決課題】優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成し得る水性顔料分散組成物を提供する。【解決手段】水分散性顔料(A)と、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)とを含むことを特徴とする水性顔料分散組成物である。【選択図】なし

Description

本発明は、水性顔料分散組成物、記録方法および記録物に関する。
近年、民生用または産業用の記録方式としてインクジェット記録方式が広く採用されるようになっている。
インクジェット記録方式は、微細なノズルヘッドからインキ液滴を吐出して、文字や画像を紙などの記録媒体の表面に記録する方法であり、普通紙をはじめ多種多様な記録媒体に対して非接触で印刷することにより、印刷版をおこすことなくオンデマンドで容易に画像形成できる利点を有している。
上記インクジェット記録方式に使用されるインクジェットインキ組成物としては、安全性を向上させたり、環境負荷を低減するために、近年、有機溶剤系インキ組成物に取って代わり水性インクジェットインキ組成物や、無溶剤のインクジェットインキ組成物が普及しつつある。
このような水性インクジェットインキ組成物として、出願人は、先に、表面に酸性基を有する顔料と塩基性化合物とを水性媒体中で接触させて、表面に未反応アミノ基を有する顔料を作製した後、さらに末端イソシアネート基を有するポリイソシアネートポリウレタン樹脂を接触させ尿素結合させてなるポリウレタン樹脂付加顔料の水性分散体を用いた顔料分散組成物からなるものを提案しており(特許文献1(特開2011−202004号公報)参照)、特許文献1記載の顔料分散組成物からなるインクジェットインキ組成物によれば、優れた画像濃度、分散性および保存安定性を発揮するとともに、再溶解性が高く、耐マーカー性、耐擦過性に優れたインキ塗膜を形成することができる。
一方、近年においては、インクジェット記録装置の印刷速度の向上に伴い、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷等により行われてきた産業用の印刷をインクジェット記録方式で行うことが検討されるようになっており、特に従来はグラビア印刷やフレキソ印刷等のロール・ツゥ・ロール方式により行われてきたフィルム、コート紙、板紙、金属箔等への印刷をインクジェット記録方式により行うことが検討されるようになっている。
特開2011−202004号公報
しかしながら、従来のインクジェットインキ組成物は、被印刷物(記録メディア)であるPETフィルム、コート紙、板紙、金属箔等に対する十分な濡れ性、密着性、柔軟性、堅牢性を発揮することができず、また、プラスチックフィルムやコート紙の光沢と同等程度の十分な光沢を有するインキ塗膜を必ずしも形成し得なかった。
さらに、被印刷物(記録メディア)であるPETフィルム、コート紙、板紙、金属箔等への印刷は、普通紙等への印刷と異なり、インキ組成物の浸透による固定化が期待できないことから、インクジェットインキ組成物としても、被印刷物表面に対して十分な密着性を有する塗膜を形成し得るものが求められるが、従来のインクジェットインキ組成物は、被印刷物に対して必ずしも十分な密着性を発揮し得る塗膜を形成し得えないばかりか、湿潤剤として使用される高沸点有機溶剤等に対して必ずしも十分な相溶性を発揮し得ず、画像濃度や光沢度が低下してしまう場合があることが判明した。
このような状況下、本発明は、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成し得る水性顔料分散組成物、記録方法および記録物を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明者等が鋭意検討したところ、水分散性顔料(A)と、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび下記一般式(I)
Figure 2016037521
(ただし、mおよびm’は1〜5の整数であり、nおよびn’は2〜6の整数であって、mおよびm’は同一であっても異なっていてもよく、nおよびn’も同一であっても異なっていてもよい)で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)とを含む水性顔料分散組成物により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(1)水分散性顔料(A)と、
ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび下記一般式(I)
Figure 2016037521
(ただし、mおよびm’は1〜5の整数であり、nおよびn’は2〜6の整数であって、mおよびm’は同一であっても異なっていてもよく、nおよびn’も同一であっても異なっていてもよい)
で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)と
を含むことを特徴とする水性顔料分散組成物、
(2)前記水分散性顔料(A)が自己分散型顔料である上記(1)に記載の水性顔料分散組成物、
(3)前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第1級または第2級アミン(b2)により鎖延長反応または反応停止されてなるものである上記(1)または(2)に記載の水性顔料分散組成物、
(4)前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第1級または第2級アミン(b2)により鎖延長反応または反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものである上記(1)または(2)に記載の水性顔料分散組成物、
(5)前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)の酸価が10〜200mgKOH/gである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の水性顔料分散組成物、
(6)前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)の平均粒径が3〜200nmである上記(1)〜(5)のいずれかに記載の水性顔料分散組成物、
(7)固形分換算で、前記水分散性顔料(A)100質量部に対し、前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)を10〜300質量部混合してなる上記(1)〜(6)のいずれかに記載の水性顔料分散組成物、
(8)前記水性顔料分散組成物がインクジェットインキ組成物である上記(1)〜(7)に記載の水性顔料分散組成物、
(9)上記(8)に記載の水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録することを特徴とする記録方法、
(10)上記(8)に記載の水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録されてなることを特徴とする記録物
を提供するものである。
本発明によれば、水性顔料分散組成物が、水分散性顔料(A)と、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)とを含むことにより、顔料の分散性に優れ、特に画像濃度や光沢性等に優れる塗膜を簡便に形成することができるとともに、被印刷物表面上で水分散性顔料(A)と水分散性ポリウレタン樹脂(B)とが相容し、強固に密着し得ることから、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を簡便に形成することができる。
従って、本発明によれば、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成し得る水性顔料分散組成物、記録方法および記録物を提供することができる。
先ず、本発明の水性顔料分散組成物について説明する。
本発明の水性顔料分散組成物は、水分散性顔料(A)と、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび下記一般式(I)
Figure 2016037521
(ただし、mおよびm’は1〜5の整数であり、nおよびn’は2〜6の整数であって、mおよびm’は同一であっても異なっていてもよく、nおよびn’も同一であっても異なっていてもよい)
で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)と
を含むことを特徴とするものである。
本発明の水性顔料分散組成物において、水分散性顔料(A)は表面が酸性の顔料が好ましく、水分散性顔料(A)としては、シナジストにより表面酸性処理した各種顔料や、表面処理により酸性にした顔料をさらに対イオンで中和した顔料を挙げることができる。
表面に酸性基を有する顔料としては、表面に酸性基を有する無機顔料および表面に酸性基を有する有機顔料を挙げることができ、それぞれ単独または複数種混合して用いることができる。
表面に酸性基を有する無機顔料を構成する無機顔料としては、例えば、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、マルスブラック、ビチューム、チタンブラック、カーボンブラック等を挙げることができ、インクジェット記録用黒色顔料としては、漆黒度と着色力に優れることから、カーボンブラックが好適である。
カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックを挙げることができ、これ等のカーボンブラックは、炭素含有量が高く、無定形構造に由来する黒色度が高く、ピーチブラックやランプブラック等に比較して乾燥速度が速く、保存安定性が高く、安価であることから、好ましく使用することができる。
上記カーボンブラックのうち、ファーネスブラックやチャンネルブラック等の超微細カーボンブラックは、水性顔料分散体としてインクジェットプリンター用インク組成物に用いたときに、高解像度で印刷品質に優れるものを得ることができる。
カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積(NSA)が50m/g以上であるものが好ましく、50〜300m/gであるものがより好ましく、80〜250m/gであるものがさらに好ましい。また、カーボンブラックとしては、DBP吸収量が50cm/100g以上であるものが好ましく、50〜200cm/100gであるものがより好ましく、80〜180cm/100gであるものがさらに好ましい。
カーボンブラックのNSAおよびDBP吸収量が上記範囲内にあることにより、得られる水性顔料分散体をインクジェットインク組成物に用いたときに、水性媒体に対して優れた分散性や、インキ性能を発揮することができる。
なお、本出願書類において、カーボンブラックのNSAは、JIS K6217−2に規定される「ゴム用カーボンブラック−基本特性−第2部、比表面積の求め方−窒素吸着法、単点法」に従って測定した値を意味し、DBP吸収量は、JISK6217−4に規定される「ゴム用カーボンブラック−基本特性−第4部、DBP吸収量の求め方」に従って測定した値を意味する。
また、カーボンブラックを構成する一次粒子の平均粒径は、10〜70nmであることが好適であり、15〜43nmであることがより好適であり、18〜30nmであることがさらに好適である。
なお、本出願書類において、カーボンブラックを構成する一次粒子の平均粒径は、15Å以上の分解能を持つ電子顕微鏡により2000〜10000個の一次粒子の粒径を測定したときの算術平均を意味する。
また、カーボンブラックの平均粒径は、30〜300nmであることが好適であり、40〜270nmであることがより好適であり、50〜250nmであることがさらに好適である。
なお、本出願書類において、カーボンブラックの平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定された、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径(体積平均粒径D50)を意味する。
カーボンブラックの具体例としては、トーカブラック#8500、トーカブラック#8500F、トーカブラック#7550SB、トーカブラック#7550F(以上東海カーボン(株)製)、#650、#750、MA600、#44B、#44、#45B、MA7、MA11、#47、#45、#33、#45L、#47、#50、#52、MA77、MA8(以上三菱化学(株)製)、FW200、FW2V、FWI、FW18PS、NIpex180IQ、FW1、Special Black6、S160、S170(以上Degussa社製)、Black Pearls 1000M、Black Pearls 800、Black Pearls 880、Monarch 1300、Monarch 700、Monarch 880、CRX 1444、Regal 330R、Regal 660R、Regal 660、Regal 415R、Regal 415、Black Pearls 4630、Monarch 4630(以上Cabot社製)、Raven 7000、Raven 3500、Raven 5250、Raven 5750、Raven 5000ULTRAII、HV 3396、Raven 1255、Raven1250、Raven 1190、Raven 1000、Raven 1020、Raven 1035、Raven 1100ULTRA、Raven 1170、Raven 1200(以上Columbian社製)、DB1305(以上KOSCO社製)、SUNBLACK700、705、710、715、720、725、300、305、320、325、X25、X45(以上旭カーボン(株)製)、N220、N110、N234、N121(以上Sid Richardson社製)、ニテロン#300(以上新日化カーボン(株)製)、ショウブラックN134、N110、N220、N234、N219(以上昭和キャボット(株)製)などを挙げることができる。
本発明の水性顔料分散組成物において、水分散性顔料(A)は、上記各顔料を、酸化剤で酸化処理する方法、スルホン化する方法、ジアゾニウム塩を反応させる方法等により表面に酸性基を導入することができる。
酸化処理は、液相法および気相法等の公知の方法により行うことができる。液相法により酸化処理する場合は、酸化剤として、過酸化水素水、硝酸、硫酸、塩素酸塩、過硫酸塩、過炭酸塩など種々の酸化剤を用いることができ、例えば、上記酸化剤を含む水溶液中に顔料を投入し、攪拌処理することにより、表面に酸性基を有する顔料を得ることができ、酸化剤の投入量および反応温度を制御することで、顔料表面に酸性基を均一に導入することができる。
また、気相法による酸化処理は、オゾン酸化や空気酸化による方法を挙げることができ、上記気相法によれば、乾燥コストがかからず、液相法に比べて操作が容易である等の利点がある。
水分散性顔料(A)は、表面に酸性基を有する自己分散型顔料であることが適当であり、インク組成物の分散性や吐出安定性等を考慮すると、特に、表面に酸性基を有する自己分散型カーボンブラックや、表面に酸性基を有する自己分散型有機顔料から選ばれる一種以上が好適である。
表面に酸性基を有する自己分散型顔料とは、酸性基を含む少なくとも一種の親水性基が顔料の表面に直接、若しくは他の原子団を介して結合したものであって、水中に懸濁して分散液とした際に界面活性剤や高分子化合物を添加することなく安定した分散状態を保持することができ、その分散液の表面張力がほとんど水と同等の値を示すものを意味し、本出願書類において、自己分散型顔料には、上記酸性基等の親水性基を対イオンで中和したものも含むものとする。
自己分散性顔料における酸性官能基としては、−COOM、−SOM、−POHM、−PO、−CONM、−SONM、−NH−C−COOM、−NH−C−SOM、−NH−C−POHM、−NH−C−PO、−NH−C−CONM、−NH−C−SONMを挙げることができ、−COOM、−SOM、−POHM、−PO、−SONH、−SONHCORが特に好ましい(ただし、Mは、水素原子、アルカリ金属、有機アンモニウム、第四級アンモニウムまたは第三級アミンを表す)。
上記酸性官能基中におけるMがアルカリ金属である場合、Mとしては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等から選ばれる一種以上が挙げられる。
上記酸性官能基中におけるMが有機アンモニウムである場合、Mとしては、例えば、モノ乃至トリメチルアンモニウム、モノ乃至トリエチルアンモニウム、モノ乃至トリメタノールアンモニウムが挙げられる。
上記酸性官能基中におけるMが第四級アンモニウムである場合、Mとしては、例えば、アンモニア、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリエチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウムなどが挙げられる。これらの中でも、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウムが特に好ましい。
上記酸性官能基中におけるMが第三級アミンである場合、Mとしては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、N−メチルモルホリン、トリブチルアミン、N-メチルピラジン、メチルイミダゾール、N‘N−ジエチルエタノールアミン、N‘N−ジメチルエタノールアミン等が挙げられる。これらの中でも、トリエチルアミン、トリメチルアミン、N−メチルモルホリンが特に好ましい。
水分散性顔料(A)が表面に酸性基を有するカーボンブラックである場合、カルボキシル基当量が200〜1200μmol/gであるものが好ましく、400〜1000μmol/gであるものがより好ましく、600〜800μmol/gであるものがさらに好ましい。
なお、本出願書類において、カルボキシル基量は、0.976mol/dmの炭酸水素ナトリウム0.5dmに、水分散性顔料(A)2gを添加して、6時間振騰した後、水分散性顔料(A)を反応液からろ過分離し、濾液を0.05mol/dmの水酸化ナトリウム水溶液にて中和滴定した時の値を意味する。
水分散性顔料(A)としては、市販品を用いることもでき、AquaBlack(登録商標)162、AquaBlack(登録商標)164(いずれも東海カーボン(株)製)、CAB−O−JET(登録商標)200、CAB−O−JET(登録商標)300、CAB−O−JET(登録商標)400(いずれもキャボット・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、BONJET(登録商標)BLACK CW−2およびBONJET(登録商標)BLACK CW−3(いずれもオリエント化学工業(株)製)等を挙げることができる。
また、水分散性顔料(A)は、水分散時における顔料の平均粒径が、30〜300nmであるもの好ましく、40〜270nmであるものがより好ましく、50〜250nmであるものがさらに好ましい。
なお、本出願書類において、水分散性顔料(A)の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定された、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径(体積平均粒径D50)を意味する。
本発明の水性顔料分散組成物は、水分散性顔料(A)とともに、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび下記一般式(I)
Figure 2016037521
(ただし、mおよびm’は1〜5の整数であり、nおよびn’は2〜6の整数であって、mおよびm’は同一であっても異なっていてもよく、nおよびn’も同一であっても異なっていてもよい)で表されるジオールを、
ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)を含む。
ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールとしては、ロジン(ロジン誘導体を含む)で変性した、ビスフェノールA骨格を有するジオールであれば特に制限されない。
ロジン変性されるビスフェノールA骨格を有するジオールとしては、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、ピマール酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、デヒドロアビエチン酸およびレポピマール酸等から選ばれる一種以上を主成分とするロジンと、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの反応物等を挙げることができる
ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールとしては、市販品を挙げることもでき、例えば、パインクリスタルD−6011(荒川化学工業(株)製)を挙げることができる。
本発明の水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールをウレタン反応させてなるものであることにより、ロジン部分によって顔料に対して濡れやすくなり、インク乾燥過程における顔料と樹脂の分離が抑制され、乾燥塗膜中に顔料と樹脂が良分散することで、優れた光沢性と画像濃度を容易に発揮することができる。
また、一般式(I)で表されるジオール化合物において、mは、1〜5の整数であり、1〜4の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがさらに好ましい。
また、一般式(I)で表されるジオール化合物において、m’は、1〜5の整数であり、1〜4の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがさらに好ましい。
一般式(I)で表される化合物において、mおよびm’は同一であってもよいし異なっていてもよい。
一般式(I)で表される化合物において、nは、2〜6の整数であり、2〜5の整数であることが好ましく、2〜4の整数であることがさらに好ましい。
また、一般式(I)で表されるジオール化合物において、n’は、2〜6の整数であり、2〜5の整数であることが好ましく、2〜4の整数であることがさらに好ましい。
一般式(I)で表される化合物において、nおよびn’は同一であってもよいし異なっていてもよい。
一般式(I)で表されるジオールは、アニオン性極性基またはノニオン性極性鎖を有するものであり、一般式(I)で表されるジオールとしては、アニオン性極性基を有するもの、ノニオン性極性鎖を有するもの、アニオン性極性基およびノニオン性極性鎖の両者を有するものが挙げられる。
一般式(I)で表されるジオールにおいて、アニオン性極性基としては、カルボキシル基等を挙げることができ、ノニオン性極性鎖としては、ポリオキシエチレンエーテル鎖あるいはポリオキシエチレンエーテル鎖を含んでなるポリオキシアルキレンエーテル鎖等を挙げることができる。
一般式(I)で表されるジオールが、分子中にアニオン性極性基またはノニオン性極性鎖を有するものであることにより、水分散性ポリウレタン樹脂(B)に好適な水分散性を付与することができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、水性媒体に分散可能なアニオン性極性基またはノニオン性極性鎖を分子中に有し、かつ2以上の水酸基を有するポリオール化合物のモル量に対して過剰モル量のジイソシアネート化合物をウレタン結合させることにより得ることができる。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、一般式(I)で表されるジオールをウレタン反応させてなるものであることにより、被印刷物に対して優れた密着性を発揮するとともに、一般式(I)で表されるジオールに含まれるベンゼン環構造が硬い樹脂構造をなすために、強靭で、堅牢性に優れたインク塗膜を容易に形成することができる。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ジオール化合物として、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールをウレタン反応させてなるものであり、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールとともに、これ等のジオール以外の、水性媒体に分散可能なアニオン性極性基またはノニオン性極性鎖を分子中に有するジオール化合物をウレタン反応させてなるものであってもよい。
上記水性媒体に分散可能なアニオン性極性基またはノニオン性の極性分子鎖を分子中に有するジオール化合物としては、最終段階で水分散性ポリウレタン樹脂(B)を水性媒体中に転相させる塩を形成し得る官能基を有するものが好ましく、具体的には、三級カルボキシル基含有ジオール化合物を挙げることができる。
上記三級カルボキシル基含有ジオール化合物としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等のポリヒドロキシカルボン酸類を挙げることができ、これ等のうち、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のジヒドロキシモノカルボン酸が好ましい。上記ジオール化合物が有する三級カルボキシル基はイソシアネート化合物との反応性が極めて低いことから、ウレタン結合反応を阻害することなく、目的とする水分散性ポリウレタン樹脂(B)を効率よく生成することができる。
また、上記三級カルボキシル基含有ジオール化合物の配合量を制御することにより、得られる水分散性ポリウレタン樹脂(B)の酸価を制御することが可能となり、酸価を調整するためには、三級カルボキシル基含有化合物以外に、更にノニオン性の分子鎖を有するジオール化合物を使用することができる。
上記ノニオン性の極性分子鎖を有するジオール化合物としては、ポリエチレングリコールジオール(PEG)、或いはポリエチレングリコールジオール(PEG)と、ポリプロピレングリコールジオール(PPG)、ポリブチレングリコールジオール(PBG)との共重合ジオールに代表されるポリアルキレングリコールジオールを挙げることができる。
上記三級カルボキシル基含有ジオール化合物やノニオン性の極性分子鎖を有するジオール化合物とともに、分子中に少なくとも2個の水酸基を有するポリオールを任意の割合で用いることもできる。
分子中に少なくとも2個の水酸基を有するポリオールとしては、マイケル付加等の反応により目的に応じた化学修飾を行った側鎖修飾ジオール等を挙げることができ、側鎖に種々の疎水基や親水基を導入することで、得られる水分散性ポリウレタン樹脂(B)における親水性と疎水性のバランス設計を幅広く行うことができる。
上記側鎖修飾ジオールは、ジアルカノールアミンと(メタ)アクリル酸誘導体との付加反応により合成することができる。マイケル付加等の反応は、ジアルカノールアミンとメタクリル酸誘導体との反応よりも低温で反応し反応性の高いアクリル酸誘導体との付加反応が制御しやすいため好ましい。
ジアルカノールアミンとしては、特に限定されないが、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等の二級アミンのジヒドロキシアルキル置換体を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸誘導体としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル、(メタ)アクリル酸置換芳香族エステル、(メタ)アクリル酸ハロゲン化アルキルエステル、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、不飽和二塩基酸またはその誘導体を挙げることができる。
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸芳香族エステルとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸ハロゲン化アルキルエステルとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸フルオロメチル、(メタ)アクリル酸フルオロエチル等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸エチレングリコールエステル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールエステル等が挙げられる。
上記芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン等のα−置換スチレン、フルオロスチレン、メチルスチレン等の核置換スチレン等が挙げられる。
その他、(メタ)アクリル酸誘導体としては、2エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の脂肪族モノアクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の脂環構造を有するモノアクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族モノアクリレート;メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のアルキルエーテルアクリレート;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンサクシネート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンヘキサヒドロフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート等の二塩基酸モノ(メタ)アクリロイルオキシエステル;モノ2−エチルヘキシルエーテルポリオキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、モノノニルフェニルエーテルポリオキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、モノ2−エチルヘキシルエーテルポリオキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、モノノニルフェニルエーテルポリオキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のモノアルキルエーテルポリオキシアルキレングリコール(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)アクリレート等のポリオキシエチレンエーテル結合を有するモノアクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、2ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、2ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクトン付加物等のヒドロキシル基を有するモノ(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の脂環エーテル(メタ)アクリレート;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モルホリノ(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリレート、N−イソプロピルアクリルアミド等の含窒素モノアクリレート、ポリオキシエチレン燐酸エステルモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン燐酸エステルモノ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン燐酸エステルモノ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
上記側鎖修飾ジオールを得るマイケル付加反応に供する原料としては、メタクリル酸誘導体よりもアクリル酸誘導体の方がアミンとの反応性が高く反応温度も低いため好ましい。
また、分子中に少なくとも2個の水酸基を有するポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8 −オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキシルジメタノールなどのジオール類、あるいは高分子ポリオールを挙げることができる。
高分子ポリオールとしては、ポリエステルジオール等のポリエステルポリオールや、ポリラクトンジオール、ポリカーボネートジオール、ポリブタジエンジオールなどの高分子ジオールや、ポリエーテルポリオールを挙げることができる。
高分子ポリオールの分子量は、数平均分子量で200〜5000のものが好ましく、数平均分子量で300〜3000のものがより好ましい。
ポリエステルポリオールとしては、以下のポリオール、ポリオール同効成分のうちの1種または2種以上と、多塩基酸およびそれら無水物等のうちの1種または2種以上とが縮合反応することによって得られるものが挙げられる。
ポリエステルポリオールの原料であるポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8 −オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ひまし油変性ジオール、ひまし油変性ポリオール等を挙げることができる。
ポリエステルポリオールの原料であるポリオール同効成分としては、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテルおよびステアリルグリシジルエーテル等のアルキルモノグリシジルエーテル類、並びにアルキルグリシジルエステル(製品名カージュラE10:シェルジャパン社製)等モノエポキシ化合物のうちの1種または2種以上が挙げられる。
ポリエステルポリオールの原料である多塩基酸およびそれらの無水物としては、琥珀酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸およびダイマー酸等の脂肪族二塩基酸並びにそれらの無水物、ドデセニル無水琥珀酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸および無水トリメリット酸等の芳香族多塩基酸並びにそれらの無水物、無水ヒドロフタル酸およびジメチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族多塩基酸並びにそれらの無水物等が挙げられる。
ポリラクトンジオールとしては、上記ポリオール、上記ポリエステルポリオールなどの水酸基末端化合物を出発物質としてε−カプロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトンなどのラクトン環を持つモノマーの開環付加重合によって得られるポリエステルポリオールもポリエステルポリオールの例として挙げられる。
ポリカーボネートジオールとしては、1,4ブタンジオール、1,6ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオールなどのジオールを原料にしたポリカーボネートジオールが挙げられる。
ポリブタジエンジオールとしては、下記式:
Figure 2016037521
(ただし、k=0.2、l=0.2、m=0.6で、nは正の整数である。)で表されるポリブタジエンジオールPoly bdR−15HT、R−45HT(出光興産社製)や、ポリイソプレンジオールPoly ip(出光興産社製)が挙げられる。
また、ポリブタジエンジオールとしては、下記式
Figure 2016037521
(式中、nは正の整数を示す。)
で表わされるα、ω―ポリブタジエングリコールG−1000、G−2000、G−3000(日本曹達社製)等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコールジオール(PEG)、ポリプロピレングリコールジオール(PPG)、ポリブチレングリコールジオール(PBG) に代表されるポリアルキレングリコール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールFなどを出発物質として、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド、テトラヒドロフラン、ブチレンオキサイドを付加させたポリエーテルポリオールが挙げられる。
ビスフェノールAにアルキレンオキサイドを付加させたポリエーテルジオールとしては、BA−2グリコール(日本乳化剤(株)製)、ニューポールBP―2P、ニューポールBPE−20、ニューポールBPE−20T(いずれも三洋化成工業(株)製)、アデカポエーテルBPX―11が挙げられる。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%反応させてなるものであり、50〜95モル%反応させてなるものであることが好ましく、50〜80モル%反応させてなるものであることがより好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、50〜100質量%反応させてなるものであり、50〜90質量%反応させてなるものであることが好ましく、50〜80質量%反応させてなるものであることがより好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、5〜95モル%反応させてなるものであることが好ましく、5〜90モル%反応させてなるものであることがより好ましく、5〜85モル%反応させてなるものであることがさらに好ましく、10〜80モル%反応させてなるものであることが一層好ましく、15〜70モル%反応させてなるものであることがより一層好ましい。
また、本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、20〜95質量%反応させてなるものであることが好ましく、25〜90質量%反応させてなるものであることが好ましく、30〜85質量%反応させてなるものであることがより好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、一般式(I)で表されるジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、5〜70モル%反応させてなるものであることが好ましく、10〜60モル%反応させてなるものであることが好ましく、15〜50モル%反応させてなるものであることがより好ましい。
また、本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、一般式(I)で表されるジオールを、使用するポリオールの総量に対して、合計で、5〜70質量%反応させてなるものであることが好ましく、10〜60質量%反応させてなるものであることが好ましく、15〜50質量%反応させてなるものであることがより好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールを、上述した範囲で含むものであることにより、顔料の分散性に優れ、特に画像濃度や光沢性等に優れる塗膜を簡便に形成することができるとともに、被印刷物表面上で水分散性顔料(A)と水分散性ポリウレタン樹脂(B)とが相容し、強固に密着し得ることから、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を簡便に形成することができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)を構成するポリオールは、上記ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールを含め、その50〜100モル%がジオールであることが好ましく、その60〜100モル%がジオールであることがより好ましく、その70〜100モル%がジオールであることがさらに好ましい。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)を構成するポリオールは、上記ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールを含め、その50〜100質量%がジオールであることが好ましく、その60〜100質量%がジオールであることがより好ましく、その70〜100質量%がジオールであることがさらに好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオール、上記一般式(I)で表されるジオールおよび必要に応じ上述した分子中に少なくとも2個の水酸基を有するポリオールを、ポリイソシアネート化合物とウレタン反応させることにより、調製することができる。
ポリイソシアネート化合物としては、分子中にイソシアネート基を2以上含有するものであれば特に限定されず、ジイソシアネート化合物が好適であり、脂肪族または脂環族のジイソシアネート化合物がより好適である。ポリイソシアネート化合物は、目的に応じて、イソシアネート基を3以上含有するものであってもよい。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと略記)、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート、トリレンジイソシアネート(以下TDIと略記)、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(以下IPDIと略記)、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと略記)、テトラメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート(水添MDI)、水素添加キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)−シクロヘキサン(水添XDI)等を挙げることができ、また、これらのイソシアネート基を有する化合物のイソシアネート基の一部をビューレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレトンイミン、オキサゾリドン、アミド、イミド、イソシアヌレート、ウレトジオン等に変性したものが挙げられる。これらは必要に応じて、単独または2種以上を併用することができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)としては、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)を挙げることができる。
末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)は、例えば、反応初段に芳香族系ジイソシアネートと過剰の(過剰モル比の)ジオールとを反応させて、次いで脂環族、脂肪族ジイソシアネートを反応させることにより作製することができる。ジオールとの反応性は芳香族系ジイソシアネートの方が高いことから、この反応性差を利用して反応温度などを制御し、末端イソシアネート基を脂環族、脂肪族ジイソシアネート由来のイソシアネートにすることもできる。
より具体的には、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオール、一般式(I)で表されるジオールおよび必要に応じて添加される上記ジオール以外の分子中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物における水酸基の当量数に対してジイソシアネート化合物のイソシアネート基の当量数が2当量以上多い配合比(分子中に少なくとも2個の水酸基を有する化合物としてジオール化合物を用いる場合には、ジイソシアネート化合物のモル数が1モル多い配合比)にすることにより、両末端にイソシアネート基が存在するポリウレタン樹脂を得ることができる。
また、多段階的にイソシアネート末端オリゴマーを合成して分子量を上げていく方法も、精度良くイソシアネート末端のポリマーを得ることができ、分子量分布のばらつきの少ないポリウレタン樹脂が得られるため有用である。
上記ポリウレタン樹脂を得るためには、ジオールとジイソシアネート化合物との反応を例にとると、有機溶媒中で、ジオールの全モル数がnである場合、ジイソシアネートの全モル数がn+1となるように反応させることによって末端イソシアネート基のポリウレタンを合成することができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、水に分散する機能を与えるために、固形分酸価が10〜200mgKOH/gであることが好ましく、15〜150mgKOH/gであることがより好ましく、20〜120mgKOH/gであることがさらに好ましい。
上記固形分酸価は、三級カルボキシル基含有ジオール化合物のモル数を調整すること等によって調整することができる。
なお、本出願書類において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールとともに三級カルボキシル基含有ジオール化合物を用い、ジイソシアネート化合物を用いてウレタン反応を行ったものである場合、水分散性ポリウレタン樹脂(B)の酸価(AN)は、以下の式によって算出される。
Figure 2016037521
(ただし、上式において、a1:ジメチロールプロピオン酸などの三級カルボキシル基含有ジオール化合物のモル数、A1:ジメチロールプロピオン酸などの三級カルボキシル基含有ジオール化合物の分子量、a2、a3・・・an:その他のジオールのモル数、A2、A3・・・An:その他のジオールの分子量、b1,b2,b3・・・bn:ジイソシアネートのモル数、B1,B2,B3・・・Bn: ジイソシアネートの分子量である。)
また、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、ジオールおよびジイソシアネートをウレタン反応させてなるものである場合、水分散性ポリウレタン樹脂(B)の数平均分子量は、次式により算出、調整することができる。
数平均分子量=nA’+(n+1)B’
(ただし、上式において、n:ジオールの全モル数、A’:ジオールの数平均分子量、B’:ジイソシアネートの数平均分子量である。)
水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、上記式によって算出される数平均分子量が、1000〜15000であるものが好ましく、1300〜10000であるものがより好ましく、1600〜8000であるものがさらに好ましい。
上記ポリオール類として、二官能を超えるポリオール、ポリイソシアネート化合物を用いてポリウレタン樹脂を調製するときは、P.J フローリーのゲル化式などを参考にそのモル分率を調整しゲル化を防ぐ様工夫することが望ましい。
本発明の水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、平均粒径が、3〜200nmであるものが好ましく、4〜150nmであるものがより好ましく、5〜100nmであるものがさらに好ましい。
なお、本出願書類において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)の平均粒径は、動的光散乱式粒度分布測定装置により測定された、50%モード径(体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径(体積平均粒径D50))を意味する。
本発明の水性顔料分散組成物において、水分散性ポリウレタン樹脂(B)の平均粒径が、上記範囲内にあることにより、インク化した際の高粘度化及びインクジェットヘッドからインクを吐出した際のヘッドの詰まりを容易に抑制することができる。
末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)を調製する場合、ジオールとジイソシアネート化合物との反応を例にとると、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオール、一般式(I)で表されるジオールおよび必要に応じて添加される分子中に少なくとも2個の水酸基を有する上記以外のジオール化合物と、ジイソシアネート化合物等のポリイソシアネート化合物とを接触させ、ウレタン結合させることにより調製することができ、上記接触時の温度(反応温度)は、副反応を押さえる意味から60〜80℃が望ましく、無溶媒、或いは酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトニトリルなどの通常ウレタン反応に用いられる公知、任意の有機溶媒を用いて反応することができる。
ウレタン反応触媒としては、三級アミン系触媒、ジブチル錫ラウリレート、オクチル酸第一錫などの公知任意の触媒を挙げることができ、無触媒でも反応させることができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止されてなるものであることが好ましく、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものであることがより好ましい。
第一級アミンまたは二級アミン(b2)としては、N−メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−(ヒドロキシメチルアミノ)エタノール、4−メチルアミノブタノール、N−エチルエタノールアミン、N−t−ブチルエタノールアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ピペラジン、ジイソブチルアミン、N−エチル−1,2−ジメチルプロピルアミン、ヘキシルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ピペリジン等が挙げられるが、これ等に限定されない。
ポリイソシアネート化合物(b3)としては、分子中にイソシアネート基を2以上含有するものであれば特に限定されず、ジイソシアネート化合物が好適であり、イソシアネート基を3以上含有するものであってもよく、目的に応じてこれ等のポリイソシアネート化合物から選ばれる一種以上を採用することができる。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと略記)、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート、トリレンジイソシアネート(以下TDIと略記)、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(以下IPDIと略記)、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと略記)、テトラメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート(水添MDI)、水素添加キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)−シクロヘキサン(水添XDI)等を挙げることができ、また、これらのイソシアネート基を有する化合物のイソシアネート基の一部をビューレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレトンイミン、オキサゾリドン、アミド、イミド、イソシアヌレート、ウレトジオン等に変性したものが挙げられる。これらは必要に応じて、単独または2種以上を併用することができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止されてなるものである場合、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)と、第一級または二級アミン(b2)とを、固形分換算で、ポリウレタン樹脂(b1)のイソシアネート基(NCO)1モルに対し、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.50〜1.10モルに相当する量になるように反応させてなるものであることが好ましく、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.70〜1.06モルに相当する量になるように反応させてなるものであることがより好ましく、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.80〜1.03モルに相当する量になるように反応させてなるものであることがさらに好ましい。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものである場合、水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)およびポリイソシアネート化合物(b3)と、第一級または二級アミン(b2)とを、固形分換算で、ポリウレタン樹脂(b1)およびポリイソシアネート化合物(b3)のイソシアネート基(NCO)1モルに対し、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.50〜1.10モルに相当する量になるように反応させてなるものであることが好ましく、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.70〜1.06モルに相当する量になるように反応させてなるものであることがより好ましく、第一級または二級アミン(b2)のアミノ基が0.80〜1.03モルに相当する量になるように反応させてなるものであることがさらに好ましい。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものである場合、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)1モルに対し、ポリイソシアネート化合物(b3)を0.05〜0.8モル使用してなるものが好ましく、0.1〜0.6モル使用してなるものがより好ましく、0.15〜0.4モル使用してなるものがさらに好ましい。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止されてなるものであったり、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものである場合、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)および必要に応じて使用されるポリイソシアネート化合物(b3)と、第一級または二級アミン(b2)とを、各々上述した量関係になるように秤量した上で、公知の有機溶媒中で、10〜75℃の温度条件下でNCO基の反応率が95〜100%となるように反応させることにより、調製することができる。
本出願書類において、NCO基の反応率は、JIS K−7301 6.3 「イソシアネート基含有率」に準じて測定した値を意味する。
例えば、反応槽内に、第一級または二級アミン(b2)とともにイソシアネート基末端ポリウレタン樹脂(b1)および必要に応じてポリイソシアネート化合物(b3)を加えたときの、重量とイソシアネート基(NCO基)の当量から反応時間ゼロ、即ち未反応時のNCO%を算出し、さらにイソシアネート基がすべて反応した時の理論NCO%を算出することにより、NCO基の反応率を求めることができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止されてなるものであったり、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第一級アミンまたは第二級アミン(b2)により鎖延長あるいは反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものであることにより、水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、インク中に湿潤剤として含まれる高沸点有機溶剤等と親和性を有することで安定して分散し、インクの保存安定性を保つことができる。
水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールとともに三級カルボキシル基含有ポリオール化合物等をウレタン反応させてなるものである場合、合成された水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、適宜、トリエチルアミン、トリメチルアミン、N−メチルモルホリン、トリブチルアミン、N-メチルピラジン、メチルイミダゾール等の三級アミンを添加することにより、水性媒体中に容易に転相することができる。
本発明の水性顔料分散組成物は、水分散性顔料(A)および水分散性ポリウレタン樹脂(B)とともに、公知任意の保湿剤、防腐剤、乳化剤、pH調整剤、消泡剤、塗膜表面平滑剤等の添加剤、水に分散したワックス、樹脂エマルションや、水性分散樹脂等を含んでもよい。
上記保湿剤としては、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、などのポリオキシアルキレンエーテルグリコール或いはポリオキシアルキレンエーテルグリコールのモノアルキルエーテル、ジアルキルエーテル等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記水性分散樹脂としては、アクリルエマルション、ラテックス、水性樹脂等の自己乳化、自己分散性を有する重合系水分散樹脂や、これ等の樹脂を構成するモノマーを乳化剤で乳化ないしは分散して粒子を形成し該粒子内で重合して得られるエマルション型の重合系水分散樹脂を挙げることができる。
上記重合系水分散樹脂としては、クロトン酸、イタコン酸.フマル酸、マレイン酸などの不飽和基を持つ酸、およびそのエステル、スチレン、酢酸ビニル、バーサティック酸ビニルエステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、スチレンスルホン酸ソーダなどのビニル重合性モノマーの共重合により得られるものを挙げることができる。
エマルション型の重合系水分散樹脂としては、乳化剤中に上述した重合系水分散樹脂が含有されてなるものを挙げることができる。
また、上記水性分散樹脂としては、エポキシエステル樹脂、ビニル変性エポキシ樹脂、高酸価アルキッド樹脂、ビニル変性水性アルキッド樹脂、水性ポリエステル樹脂、水性ポリウレタン樹脂等の自己分散、自己乳化型の樹脂や、これらの樹脂を乳化剤として用いて粒子を形成し、該粒子内で異種のモノマーを重合して得られるコアシェル型のものを挙げることができる。
上記エポキシエステル樹脂としては、エポキシ樹脂のエポキシ基、水酸基に不飽和二重結合を有する脂肪酸を反応して得られたエポキシエステルに、酸無水物を反応して得られる、分子内にカルボキシル基を有するポリマーを対イオンで中和して得られるものを挙げることができる。
上記ビニル変性エポキシ樹脂としては、エポキシ樹脂のエポキシ基、水酸基に不飽和二重結合を有する脂肪酸を反応して得られたエポキシエステル樹脂の脂肪酸の不飽和二重結合に対して、ビニル重合性モノマーを共重合させて得られるビニル変性エポキシエステル樹脂を挙げることができる。
上記高酸価アルキッド樹脂としては、多塩基酸と油脂のアシドリシスによって得られる多価カルボン酸化合物とモノアルコール、ジオール、ポリオールとの縮合反応物などから得られるものを挙げることができる。
上記ビニル変性水性アルキッド樹脂としては、多価アルコールと油脂のアルコリシスによって得られる化合物と多塩基酸との縮合によって作製されてなるアルキッド樹脂の油脂成分中の不飽和二重結合に対して、上述した重合系水分散樹脂の原料となるビニル重合性モノマーを共重合させて得られるものを挙げることができる。
上記水性ポリエステル樹脂としては、例えば、分子中に水酸基と三級カルボキシル基を有するジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸などのジアルカノールアルカン酸をジオール成分の一部として二塩基酸と反応させてなるものを挙げることができる。
上記水性ポリエステル樹脂は、親水基を導入するポリオキシエチレンエーテルグリコール、三級カルボキシル基含有ポリオール化合物やポリオール、ポリオール同効成分から選ばれる1種以上と、多塩基酸およびそれらの無水物等のうちの1種以上とを縮合反応することによっても得ることができ、酸が分子鎖に導入されたポリエステルは対イオンにより中和することができる。
上記水性ポリエステル樹脂の原料となる三級カルボキシル基含有ポリオール化合物としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等のポリヒドロキシカルボン酸類から選ばれる一種以上を挙げることができ、これ等のうち、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のジヒドロキシモノカルボン酸が好ましい。
上記水性ポリエステル樹脂の原料となるポリオールの例を挙げると、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8 −オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ひまし油変性ジオール、ひまし油変性ポリオール等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記水性ポリエステル樹脂の原料となるポリオール同効成分としては、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテルおよびステアリルグリシジルエーテル等のアルキルモノグリシジルエーテル類、並びにアルキルグリシジルエステル(製品名カージュラE10:シェルジャパン社製)等のモノエポキシ化合物から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記水性ポリエステル樹脂の原料となる多塩基酸およびそれらの無水物としては、琥珀酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸およびダイマー酸等の脂肪族二塩基酸並びにそれらの無水物、ドデセニル無水琥珀酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸および無水トリメリット酸等の芳香族多塩基酸並びにそれらの無水物、無水ヒドロフタル酸およびジメチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族多塩基酸並びにそれらの無水物等が挙げられる。
水性分散樹脂として用いられる乳化剤分散型水性分散樹脂としては、樹脂モノマーを乳化剤で乳化ないしは分散して粒子を形成しその粒子内にて重合して得られるエマルション型の重合系水分散樹脂や、上記自己分散型、自己乳化型と称される樹脂を乳化剤にして粒子内で異種のポリマーを重合、形成するコアシェル型エマルションなどを挙げることができる。上記乳化剤としては、陰イオン乳化剤およびノニオン乳化剤から選ばれる一種以上であることが好ましい。
水性分散樹脂としては、水等の水性媒体に分散したものが好ましく、水性媒体としては上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記水性分散樹脂の平均粒径は、10〜300nmであることが好ましく、20〜250nmであることがより好ましく、30〜200nmであることがさらに好ましい。
なお、本出願書類において、上記水性分散樹脂の平均粒径は、動的光散乱式粒度分布測定装置により測定された、50%モード径(体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径(体積平均粒径D50))を意味する。
本発明の顔料分散組成物は、水性分散樹脂を含むことにより、耐擦過性などの塗膜性能を容易に向上させることもできる。
水性分散樹脂を添加する場合、本発明の水性顔料分散体組成物は、上記水性分散樹脂を、固形分換算で、1〜20質量%含むものであることが好ましく、2〜19質量%含むものであることがより好ましく、3〜18質量%含むものがさらに好ましい。
本発明に係る水性顔料分散組成物は、通常、水性媒体を含む。
上記水性媒体は、水であることが好ましく、水以外の水性媒体としては、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類など水溶性でアミンとの反応、イソシアネートとの反応が起きない溶媒が好ましい。
具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコール系水性溶媒や、ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられ、これらの水性媒体を2種以上混合してなるものであってもよい。
本発明の水性顔料分散組成物は、固形分換算で、水分散性顔料(A)100質量部に対して、水分散性ポリウレタン樹脂(B)を10〜300質量部混合してなるものであることが好ましく、15〜250質量部混合してなるものであることがより好ましく、20〜200質量部混合してなるものであることがさらに好ましい。
水分散性顔料(A)100質量部に対する水分散性ポリウレタン樹脂(B)の混合量が10質量部未満であると、分散安定性、画像濃度、耐擦過性を向上させ難くなる。また、水分散性顔料(A)100質量部に対する水分散性ポリウレタン樹脂(B)の混合量が300質量部を超えると、水分散性顔料(A)の質量分率が下がるため、画像濃度が低下しやすくなる。
本発明に係る水性顔料分散組成物の固形分濃度は、使用する水分散性顔料(A)の種類等に応じて適宜決定することができる。
水分散性顔料(A)がカーボンブラックまたは自己分散性カーボンブラックである場合、本発明に係る水性顔料分散組成物の固形分濃度は、3〜45質量%であるものが適当であり、4〜40質量%であるものがより適当であり、5〜35質量%であるものがさらに適当である。
本発明に係る水性顔料分散組成物を調製する方法は、特に制限されないが、水性媒体を加えたスラリーの状態の水分散性顔料(A)を水分散性ポリウレタン樹脂(B)と混合することにより調製することが好ましい。
水分散性顔料(A)がスラリー状である場合、水性媒体としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。また、スラリー中の水分散性顔料(A)の濃度は、3〜30質量%であることが好ましく、4〜28質量%であることがより好ましく、5〜25質量%であることがさらに好ましい。
水分散性顔料(A)および水分散性ポリウレタン樹脂(B)は、水性媒体中で、15〜60℃の温度下において混合することが好ましく、室温下で混合することがより好ましい。また、両者の混合時間は0.25〜1時間が好ましく、攪拌混合により混合することが好ましい。
また、本発明に係る水性顔料分散組成物は、例えば、水分散性顔料(A)および水分散性ポリウレタン樹脂(B)を撹拌しながら攪拌容器に加えつつ、さらに必要に応じて、水性分散樹脂、保湿剤、防腐剤、乳化剤、pH調整剤、消泡剤、塗膜表面平滑剤等の添加剤、水に分散したワックス、樹脂エマルションなどを添加して、攪拌し、さらに必要に応じて水、水溶性有機溶媒で粘度を調整して、公知任意の濾過方法により濾過することにより製造することができる。
本発明に係る水性顔料組成物は、インクジェットインキ組成物として好適に使用することができる。
本発明によれば、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成し得る水性顔料分散組成物を提供することができる。
次に、本発明に係る記録方法について説明する。
本発明に係る記録方法は、本発明に係る水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録することを特徴とするものである。
本発明に係る水性顔料分散組成物の詳細は、上述したとおりである。また、インクジェット記録方式による記録方法は、公知の方法を適宜採用することができる。
本発明に係る記録方法において、被記録物(記録メディア)としては、フィルム、コート紙、金属箔等から選ばれる一種以上であることが適当である。
本発明に係る記録方法は、本発明に係る水性顔料分散組成物を用いていることから、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成することができる。
次に、本発明に係る記録物について説明する。
本発明に係る記録物は、本発明に係る水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録されてなることを特徴とするものである。
本発明に係る水性顔料分散組成物の詳細は、上述したとおりである。また、インクジェット記録方式による記録方法は、公知の方法を適宜採用することができる。
本発明に係る記録物は、フィルム、コート紙、金属箔等から選ばれる一種以上の基材上に形成されてなるものであることが適当である。
本発明に係る記録物は、本発明に係る水性顔料分散組成物を用いていることから、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成することができる。
(実施例)
以下に本発明の内容を具体的な例を比較例とともに挙げつつ説明する。ただし、本発明はこれら例に限定されるものではない。
(実施例1)
<水分散性ポリウレタン樹脂B−1の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を10.4質量部 [1.2モル比]、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(数平均分子量325、日本乳化剤(株)製、BA−2グリコール)を42.0質量部[2.0モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を49.0質量部 [0.8モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、デスモジュールW)を84.6質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させることにより、末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b1)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合が1.80質量%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物とロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合は、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、70モル%でかつ89.7質量%であった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b1)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中のポリウレタン樹脂(b1)300質量部に対し、さらに中和剤としてトリエチルアミン8.4質量部、1,6−ヘキサンジイソシアネートのポリイソシアネート化合物9.0質量部(旭化成ケミカルズ(株)製、デュラネートTSS−100)を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水873.8質量部、ジ−n−ブチルアミン4.3質量部、ピペラジン・6水和物6.5質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、水分散性ポリウレタン樹脂B−1を得た。
得られた水分散性ポリウレタン樹脂B−1は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が28.5質量%、ガードナー気泡粘度がA−B、GPCによる数平均分子量が5736、質量平均分子量が14727であるものであった。
<分散組成物C−1の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記水分散性ポリウレタン樹脂B−1(不揮発分の含有割合28.5質量%)67.7質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.0質量%である分散組成物C−1を得た。
得られた分散組成物C−1において、水分散性ポリウレタン樹脂B−1に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散性ポリウレタン樹脂B−1の質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−1を、その含有割合が43.5質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(実施例2)
<分散組成物C−2の調製>
実施例1において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する、上記水分散性ポリウレタン樹脂B−1(不揮発分の含有割合28.5質量%)の添加量を47.4質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、固形分濃度が22.3質量%である分散組成物C−2を得た。
得られた分散組成物C−2において、水分散性ポリウレタン樹脂B−1に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散ポリウレタン樹脂B−1の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−2を、その含有割合が35.0質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(実施例3)
<水分散性ポリウレタン樹脂B−2の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を17.5質量部 [2.0モル比]、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(数平均分子量325、日本乳化剤(株)製、BA−2グリコール)を21.2質量部[1.0モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を61.8質量部 [1.0モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を85.5質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させることにより、末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b2)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合は1.85質量%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物とロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合は、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、50モル%でかつ82.6質量%であった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b2)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中のポリウレタン樹脂(b2)300質量部に対し、さらに中和剤としてトリエチルアミン14.1質量部、1,6−ヘキサンジイソシアネートのポリイソシアネート化合物9.0質量部(旭化成ケミカルズ(株)製、デュラネートTSS−100)を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水866.6質量部、ジ−n−ブチルアミン4.4質量部、ピペラジン・6水和物6.6質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、水分散性ポリウレタン樹脂B−2を得た。
得られた水分散性ポリウレタン樹脂B−2は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が30.0質量%、ガードナー気泡粘度がA−B、GPCによる数平均分子量が5583、質量平均分子量が16275であるものであった。
<分散組成物C−3の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記水分散性ポリウレタン樹脂B−2(不揮発分の含有割合30.0質量%)64.3質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.5質量%である水性顔料分散組成物C−3を得た。
得られた水性顔料分散組成物C−3において、水分散性顔料(A)に対する水分散性ポリウレタン樹脂B−2の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散ポリウレタン樹脂B−2の質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−3を、その含有割合が42.7質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(実施例4)
<分散組成物C−4の調製>
実施例3において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記水分散性ポリウレタン樹脂B−2(不揮発分の含有割合30.0質量%)の添加量を45.0質量部に変更した以外は、実施例3と同様にして、固形分濃度が22.6質量%である分散組成物C−4を得た。
得られた分散組成物C−4において、水分散性ポリウレタン樹脂B−2に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散ポリウレタン樹脂B−2の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−4を、その含有割合が34.2質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(実施例5)
<水分散性ポリウレタン樹脂B−3の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を11.9質量部 [1.5モル比]、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(数平均分子量325、日本乳化剤(株)製、BA−2グリコール)を19.2質量部[1.0モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を56.0質量部 [1.0モル比]、ひまし油変性ジオール(数平均分子量726、豊国製油(株)、HS 2G-160R)を21.5質量部[0.5モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を77.5質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させることにより、末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b3)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合は1.65質量%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物とロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合は、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、50モル%でかつ69.3質量%であった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(b3)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中のポリウレタン樹脂(b3)300質量部に対し、さらに中和剤としてトリエチルアミン9.6質量部を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水877.0質量部、ジ-n-ブチルアミン4.0質量部、ピペラジン・6水和物6.0質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、水分散性ポリウレタン樹脂B−3を得た。
得られた水分散性ポリウレタン樹脂B−3は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が31.2質量%、ガードナー気泡粘度がC、GPCによる数平均分子量が4572、質量平均分子量が13270であるものであった。
<分散組成物C−5の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記水分散性ポリウレタン樹脂B−3(不揮発分の含有割合31.2質量%)61.9質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.8質量%である水性顔料分散組成物C−5を得た。
得られた水性顔料分散組成物C−5において、水分散性顔料(A)に対する水分散性ポリウレタン樹脂B−3の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散ポリウレタン樹脂(B−3)の質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−5を、その含有割合が42.0質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(実施例6)
<分散組成物C−6の調製>
実施例5において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記水分散性ポリウレタン樹脂B−3(不揮発分の含有割合31.2質量%)の添加量を43.3質量部に変更した以外は、実施例5と同様にして、固形分濃度が22.9質量%である分散組成物C−6を得た。
得られた分散組成物C−6において、水分散性ポリウレタン樹脂B−3に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/水分散ポリウレタン樹脂B−3の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表1に示すように、上記分散組成物C−6を、その含有割合が33.6質量%になるように秤量しつつ、さらに、表1に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
Figure 2016037521
(比較例1)
<比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を15.5質量部 [2.3モル比]、ひまし油ジオール(数平均分子量730、豊国製油(株)製、HS 2G−160R)を33.0質量部[0.9モル比]、テトラヒドロフラン-ネオペンチルグリコール共重合体(数平均分子量1792、旭化成せんい(株)製、PTXG−1800)を71.9質量部 [0.8モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、デスモジュールW)を65.7質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させることにより、末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d1)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合は1.40質量%であった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d1)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中の比較用ポリウレタン樹脂(d1)300質量部に対し、中和剤としてトリエチルアミン12.4質量部、1,6−ヘキサンジイソシアネートのポリイソシアネート化合物9.0質量部(旭化成ケミカルズ(株)製、デュラネートTSS−100)を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水881.5質量部、ジ-n-ブチルアミン3.6質量部、ピペラジン・6水和物5.4質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1を得た。
得られた比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が29.8質量%、ガードナー気泡粘度がB−C、GPCによる数平均分子量が4995、質量平均分子量が15742であるものであった。
<比較用分散組成物1の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1(不揮発分29.8質量%)64.8質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.4質量%である比較用分散組成物1を得た。
得られた比較用分散組成物1において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1の質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表2に示すように、上記比較用分散組成物1を、その含有割合が42.7質量%になるように秤量しつつ、さらに、表2に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例2)
<比較用分散組成物2の調製>
比較例1において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1の添加量を45.3質量部に変更した以外は、比較例1と同様にして、固形分濃度が22.6質量%である比較用分散組成物2を得た。
得られた比較用分散組成物2において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−1の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表2に示すように、上記比較用分散組成物2を、その含有割合が34.2質量%になるように秤量しつつ、さらに、表2に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例3)
<比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を15.5質量部 [2.0モル比]、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(数平均分子量325、日本乳化剤(株)製、BA−2グリコール)を9.4質量部[0.5モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を27.3質量部 [0.5モル比]、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量1006、保土ヶ谷化学工業(株)、PTG−L1000)を58.1質量部[1.0モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を75.7質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させ、末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d2)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合は1.65質量%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物とロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合は、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、25モル%でかつ33.3質量%であるものであった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d2)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中の比較用ポリウレタン樹脂(d2)300質量部に対し、中和剤としてトリエチルアミン12.4質量部、1,6−ヘキサンジイソシアネートのポリイソシアネート化合物9.0質量部(旭化成ケミカルズ(株)製、デュラネートTSS−100)を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水874.1質量部、ジ−n−ブチルアミン4.0質量部、ピペラジン・6水和物6.0質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2を得た。
得られた比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が29.5質量%、ガードナー気泡粘度がF、GPCによる数平均分子量が6420、質量平均分子量が18925であるものであった。
<比較用分散組成物3の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3(不揮発分29.5質量%)65.4質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.3質量%である比較用分散組成物3を得た。
得られた比較用分散組成物3において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2の質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表2に示すように、上記比較用分散組成物3を、その含有割合が42.7質量%になるように秤量しつつ、さらに、表2に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例4)
<比較用分散組成物4の調製>
比較例3において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2の添加量を45.8質量部に変更した以外は、比較例3と同様にして、固形分濃度が22.5質量%である比較用分散組成物4を得た。
得られた比較用分散組成物4において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−2の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表2に示すように、上記比較用分散組成物3を、その含有割合が34.5質量%になるように秤量しつつ、さらに、表2に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例5)
<比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を14.0質量部 [2.0モル比]、テレフタル酸/3−メチル−1,5−ペンタンジオールからなるポリエステルジオール(数平均分子量1011、(株)クラレ製、クラレポリオールP−1020)を26.4質量部[0.5モル比]、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量1006、保土ヶ谷化学工業(株)、PTG−L1000)を52.5質量部[1.0モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を24.7質量部 [0.5モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を68.4質量部[5.0モル比]加え、75℃にて6時間反応させ、末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(d3)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は4/5で、NCO基の質量割合は1.47質量%、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合が、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、12.5モル%でかつ21.0質量%であるものであった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d3)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中の比較用ポリウレタン樹脂(d3)300質量部に対し、中和剤としてトリエチルアミン11.2質量部を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水845.3質量部、ジ−n−ブチルアミン2.7質量部、ピペラジン・6水和物4.1質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3を得た。
得られた比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3は、不揮発分の含有割合(固形分濃度)が29.7質量%、ガードナー気泡粘度がG、GPCによる数平均分子量が4367、質量平均分子量が13625であるものであった。
<比較用分散組成物5の調製>
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3(不揮発分29.7質量%)65.0質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度が23.4質量%である比較用分散組成物5を得た。得られた分散組成物5において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散ポリウレタン樹脂D−3の固形分質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表3に示すように、上記比較用分散組成物5を、その含有割合が42.7質量%になるように秤量しつつ、さらに、表3に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例6)
<比較用分散組成物6の調製>
比較例5において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3の添加量を45.5質量部に変更した以外は、比較例5と同様にして、固形分濃度が22.6質量%である比較用分散組成物6を得た。
得られた比較用分散組成物6において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表3に示すように、上記比較用分散組成物6を、その含有割合が34.5質量%になるように秤量しつつ、さらに、表3に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例7)
<比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を13.6質量部 [1.7モル比]、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオール(数平均分子量947、荒川化学工業(株)製、パインクリスタルD−6011)を101.9質量部 [1.8モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を70.5質量部[4.5モル比]加え、75℃にて6時間反応させ、末端イソシアネート基(NCO基)を有するポリウレタン樹脂(d4)を310質量部合成した。
このときの反応溶液中NCO基のモル数に対する水酸基(OH基)のモル数の比(OH基のモル数/NCO基のモル数)は3.5/4.5で、NCO基の質量割合は1.65質量%、ロジン変性ビスフェノールA骨格ジオールの含有割合が、使用したポリオールの総量(ジオールの総量)に対して、51.4モル%でかつ88.2質量%であった。
上記方法で得られた末端イソシアネート基(NCO基)を有する比較用ポリウレタン樹脂(d4)を35℃まで冷却した後、上記フラスコ中の比較用ポリウレタン樹脂(d4)300質量部に対し、中和剤としてトリエチルアミン10.9質量部、1,6−ヘキサンジイソシアネートのポリイソシアネート化合物9.0質量部(旭化成ケミカルズ(株)製、デュラネートTSS−100)を加え、15分間撹拌し、次いで、イオン交換水875.6質量部、ジ−n−ブチルアミン4.0質量部、ピペラジン・6水和物6.0質量部(日本乳化剤(株)製、PIZ−H)を加え30分間撹拌した後、エバポレーターにて反応溶媒であるMEKを溜去することにより、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4を得た。
得られた水分散性ポリウレタン樹脂D−4は、不揮発分の含有割合が28.3質量%、ガードナー気泡粘度がB、GPCによる数平均分子量が4892、質量平均分子量が17914であるものであった。
水分散性顔料(A)として、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対して、上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4(不揮発分28.3質量%)68.2質量部を添加し、60分間攪拌することにより、固形分濃度22.9質量%である比較用分散組成物7を得た。
得られた比較用分散組成物7において、水分散性ポリウレタン樹脂D−4に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4の固形分質量)は、固形分換算で100/100であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表3に示すように、上記比較用分散組成物7を、その含有割合が43.5質量%になるように秤量しつつ、さらに、表3に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例8)
比較例7において、自己分散型カーボンブラック顔料であるAquaBlack(登録商標)162(東海カーボン(株)製、固形分濃度19.3質量%、カルボキシル基当量800マイクロモル/g)100質量部に対する上記比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4の添加量を47.7質量部に変更した以外は、比較例7と同様にして、固形分濃度が22.2質量%である比較用分散組成物8を得た。
得られた比較用分散組成物8において、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−3に対する水分散性顔料(A)の質量比(水分散性顔料(A)の質量/比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−4の質量)は、固形分換算で100/70であった。
<インクジェットインキ組成物の調製>
表3に示すように、上記比較用分散組成物8を、その含有割合が35.2質量%になるように秤量しつつ、さらに、表3に示す組成になるように、1,5−ペンタジオール、グリセリン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、シックナー621N(サンノプコ(株)製)、オルフィンE1010(日信化学工業(株)製)をそれぞれ秤量して、常温にて60分間攪拌することにより、顔料濃度が5質量%であるインクジェットインキ組成物を調製した。
(比較例9)
<比較用水分散性ポリウレタン樹脂D-5の合成>
攪拌棒、窒素吹き込み管および玉入れ冷却管付きのフラスコに、メチルエチルケトン(MEK)を124質量部、ジメチロールプロピオン酸を18.4質量部 [1.5モル比]、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(数平均分子量325、日本乳化剤(株)製、BA−2グリコール)を59.6質量部[2.0モル比]加えるとともに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製デスモジュールW)を108.0質量部[4.5モル比]加え、75℃にて4時間反応させ、比較用水分散性ポリウレタン樹脂D−5を合成しようとしたところ、フラスコ底に樹脂成分が固着してしまい、合成することができなかった。
Figure 2016037521
Figure 2016037521
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で得られた各インクジェットインキ組成物において、画像濃度、光沢度、保存安定性、耐擦過性、テープ剥離性を以下の評価基準により評価した。結果を表4および表5に示す。
<画像濃度評価>
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で調製したインクジェットインキ組成物を、各々インクカートリッジに充填し、インクジェットプリンターEM−930C(セイコーエプソン(株)製)でコートボール紙OKボール(王子製紙(株)製)に印字を行い、画像サンプルを反射型光学色濃度計(日本平版機材(株)販売 X-Rite Inc.製 X−Rite 504)で測定したO.D.平均値を下記基準で評価することにより、画像濃度評価を行った。
○ :2.20以上、
△ :1.80以上2.20未満、
× :1.80未満
<光沢度評価>
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で作製したインクジェットインキ組成物を、各々インクカートリッジに充填し、インクジェットプリンターEM−930C(セイコーエプソン(株)製)でコートボール紙OKボール(王子製紙(株)製)にベタ印刷した後、ベタ印字部を光沢度計(BYKガードナー社製 micro-gloss 60°)で測定した平均値を下記基準で評価することにより、光沢度度評価を行った。
○ :50以上、
△ :40以上50未満、
× :40未満
<保存安定性評価>
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で調製した各インクジェットインキ組成物を密閉式ガラス瓶に入れ、インキュベーター中で70℃で4週間保存して、試験前後における粘度(mPa・s)を回転振動式粘度計(東機産業(株)製 TV−20)により測定するとともに、ヘテロダインレーザドップラー方式粒度分布測定装置(マイクロトラック社製、UPAモデル9340型)を用いて、積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒径(nm)をそれぞれ測定し、以下の基準により、保存安定性評価を行った。
○:4週間経過時まで粘度(または粒径)の変化率が−5%〜+5%の範囲内にある。
△:4週間経過時の粘度(または粒径)の変化率が−5%〜+5%の範囲外にあるが、−10%〜+10%の範囲内にある。
× : 4週間経過時の粘度(または粒径)の変化率が−10%〜+10%の範囲外にある。
<耐擦過性>
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で調製した各インクジェットインキ組成物をカートリッジに充填し、インクジェットプリンターEM−930C(セイコーエプソン(株)製)でコートボール紙OKボール(王子製紙(株)製)にベタ印刷した後、ベタ印字部の上を、JIS L 0803に準拠した綿布(JIS染色堅ろう度試験用カナキン3号、財団法人日本規格協会製)を取り付けたSDL ATLAS社製AATCCクロックメーターCM−5にて10回擦過し、以下の基準により耐擦過性を評価した。
○:綿布が汚れない。
△:綿布わずかに汚れる。
×:綿布が汚れる。
<テープ剥離性>
実施例1〜実施例6および比較例1〜比較例8で調製した各インクジェットインキ組成物をカートリッジに充填し、インクジェットプリンターEM−930C(セイコーエプソン(株)製)でコートボール紙OKボール(王子製紙(株)製)にベタ印刷した後、ベタ印字部の上にセロハンテープ(ニチバン製)を貼りつけた後、剥がしたテープに付着した汚れを以下の基準により評価した。
○:テープが汚れない。
△:テープわずかに汚れる。
×:テープが汚れる。
Figure 2016037521
Figure 2016037521
表4より、実施例1〜実施例6で得られたインクジェットインキ組成物は、いずれも、水分散性顔料(A)と、ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)とを含むものであることにより、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性(耐擦過性およびテープ剥離性)に優れたインキ塗膜を形成し得るものであることが分かる。
一方、表4より、比較例1〜比較例8で得られたインクジェットインキ組成物は、水分散性ポリウレタン樹脂が、分子中にロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび上記一般式(I)で表されるジオールをウレタン反応させることなく得られたものであるか(比較例1〜比較例2)、水分散性ポリウレタン樹脂として、分子中にロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび一般式(I)で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、50モル%未満または50質量%未満しかウレタン反応させることなく得られたものであるか(比較例3〜比較例4)、水分散性ポリウレタン樹脂として、上記一般式(I)で表されるジオールの不存在下、分子中にロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールを、ポリオールの総量に対して、50モル%未満または50質量%未満しかウレタン反応させることなく得られたものであるか(比較例5〜比較例6)、上記一般式(I)で表されるジオールの不存在下、分子中にロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールを、ポリオールの総量に対して、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させて得られたものである(比較例7〜比較例8)ことから、画像濃度、光沢度および保存安定性に劣るとともに、堅牢性および密着性(耐擦過性およびテープ剥離性)に劣るインク塗膜しか形成し得ないものであることが分かる。
また、比較例9より、分子中にロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールの不存在下、一般式(I)で表されるジオールをウレタン反応させて水分散性ポリウレタン樹脂を得ようとした場合には、樹脂成分が固着してしまい、目的とする水分散性ポリウレタン樹脂が得られないことが分かる。
本発明によれば、優れた画像濃度、光沢性および保存安定性を発揮するとともに、堅牢性および密着性に優れたインキ塗膜を形成し得る水性顔料分散組成物、記録方法および記録物を提供することができる。

Claims (10)

  1. 水分散性顔料(A)と、
    ロジン変性したビスフェノールA骨格を有するジオールおよび下記一般式(I)
    Figure 2016037521
    (ただし、mおよびm’は1〜5の整数であり、nおよびn’は2〜6の整数であって、mおよびm’は同一であっても異なっていてもよく、nおよびn’も同一であっても異なっていてもよい)
    で表されるジオールを、ポリオールの総量に対して、合計で、50〜100モル%かつ50〜100質量%ウレタン反応させてなる水分散性ポリウレタン樹脂(B)と
    を含むことを特徴とする水性顔料分散組成物。
  2. 前記水分散性顔料(A)が自己分散型顔料である請求項1に記載の水性顔料分散組成物。
  3. 前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第1級または第2級アミン(b2)により鎖延長反応または反応停止されてなるものである請求項1または請求項2に記載の水性顔料分散組成物。
  4. 前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)が、末端イソシアネート基を有するポリウレタン樹脂(b1)に対し、第1級または第2級アミン(b2)により鎖延長反応または反応停止され、ポリイソシアネート化合物(b3)により架橋されてなるものである請求項1または請求項2に記載の水性顔料分散組成物。
  5. 前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)の酸価が10〜200mgKOH/gである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の水性顔料分散組成物。
  6. 前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)の平均粒径が3〜200nmである請求項1〜請求項5のいずれかに記載の水性顔料分散組成物。
  7. 固形分換算で、前記水分散性顔料(A)100質量部に対し、前記水分散性ポリウレタン樹脂(B)を10〜300質量部混合してなる請求項1〜請求項6のいずれかに記載の水性顔料分散組成物。
  8. 前記水性顔料分散組成物がインクジェットインキ組成物である上記請求項1〜請求項7に記載の水性顔料分散組成物。
  9. 請求項8に記載の水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録することを特徴とする記録方法。
  10. 請求項8に記載の水性顔料分散組成物を用い、インクジェット記録方式により記録されてなることを特徴とする記録物。
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