JP2018104561A - Aqueous ink, ink cartridge and inkjet recording method - Google Patents

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康介 山▲崎▼
Kosuke Yamazaki
康介 山▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous ink excellent in storage stability as well as capable of recording an image excellent in scratch resistance.SOLUTION: An aqueous ink is a water-based inkjet ink containing a pigment and a urethane resin. The urethane resin has a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure with an addition of a hydroxy acid.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水性インク、インクカートリッジ、及びインクジェット記録方法に関する。   The present invention relates to an aqueous ink, an ink cartridge, and an ink jet recording method.

近年、記録媒体として普通紙などを用い、文字や図表などを含むビジネス文章などの印刷にもインクジェット記録方法が利用されており、このような用途への利用頻度が格段に増えてきている。このような用途では、高いレベルの画像の発色性や堅牢性(光、オゾンガス、水などへの耐性)が要求されるため、色材として顔料を用いたインク(顔料インク)が利用されることが多い。   In recent years, plain paper or the like is used as a recording medium, and the ink jet recording method is also used for printing business texts including characters and charts, and the frequency of use for such applications has increased remarkably. In such applications, a high level of color developability and fastness (resistance to light, ozone gas, water, etc.) is required, so inks using pigments as pigments (pigment inks) must be used. There are many.

色材として染料を用いたインクと比して、顔料インクで記録される画像の発色性が高い要因は、記録媒体の表面上に存在する色材量が多いためである。これは、染料は記録媒体の内部にまで浸透するのに対し、顔料はインクが記録媒体に付与される過程や付与された後に起こる液体成分の蒸発により、急速に凝集するという特性を有するためである。しかし、顔料インクは、色材である顔料が記録媒体の表面上に存在しやすいため、画像の耐擦過性が低いという課題を抱えている。   The reason why the color developability of the image recorded with the pigment ink is higher than the ink using the dye as the color material is that the amount of the color material present on the surface of the recording medium is large. This is because the dye penetrates into the inside of the recording medium, while the pigment has the property of rapidly agglomerating due to the process in which the ink is applied to the recording medium and the evaporation of the liquid component that occurs after the ink is applied. is there. However, the pigment ink has a problem that the scratch resistance of the image is low because the pigment as the color material is likely to be present on the surface of the recording medium.

顔料インクで記録される画像特性などを向上するために、インクにウレタン樹脂を添加することが検討されている(特許文献1〜3参照)。特許文献1及び2に記載されたインクは、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルが付加したアロファネートで変性されたウレタン樹脂を含有する。また、特許文献3に記載されたインクは、炭素数1乃至5の1価アルコールが付加したアロファネートで変性されたウレタン樹脂を含有する。   In order to improve image characteristics and the like recorded with pigment ink, it has been studied to add a urethane resin to the ink (see Patent Documents 1 to 3). The inks described in Patent Documents 1 and 2 contain a urethane resin modified with allophanate added with polyethylene glycol monomethyl ether. The ink described in Patent Document 3 contains a urethane resin modified with allophanate added with a monohydric alcohol having 1 to 5 carbon atoms.

特開2006−022132号公報JP 2006-022132 A 特開2012−140602号公報JP 2012-140602 A 特開2015−025122号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-025122

本発明者は、上記顔料インクについて改めて検討を行った。その結果、特許文献1〜3に記載されたインクを長期間保存すると、顔料の粒子径が増大したり、ウレタン樹脂の析出によりインクの粘度が上昇したりして、保存安定性が不十分であることがわかった。また、特許文献1及び2に記載されたインクは、記録される画像の耐擦過性も不十分であった。   The inventor conducted a new study on the pigment ink. As a result, when the inks described in Patent Documents 1 to 3 are stored for a long period of time, the particle diameter of the pigment increases or the viscosity of the ink increases due to precipitation of the urethane resin, resulting in insufficient storage stability. I found out. Further, the inks described in Patent Documents 1 and 2 have insufficient scratch resistance of recorded images.

したがって、本発明の目的は、保存安定性に優れるとともに、耐擦過性に優れる画像を記録することができる水性インクを提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a water-based ink capable of recording an image having excellent storage stability and excellent scratch resistance. Another object of the present invention is to provide an ink cartridge and an ink jet recording method using the water-based ink.

上記の目的は、以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明のインクは、顔料、及び、ウレタン樹脂を含有するインクジェット用の水性のインクであって、前記ウレタン樹脂が、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットを有することを特徴とする。   The above object is achieved by the present invention described below. That is, the ink of the present invention is a water-based ink jet ink containing a pigment and a urethane resin, and the urethane resin has a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added. It is characterized by.

本発明によれば、保存安定性に優れるとともに、耐擦過性に優れる画像を記録することができる水性インクを提供することができる。また、本発明によれば、前記水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in storage stability, the water-based ink which can record the image excellent in abrasion resistance can be provided. In addition, according to the present invention, an ink cartridge using the water-based ink and an ink jet recording method can be provided.

本発明のインクカートリッジの一実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically one Embodiment of the ink cartridge of this invention. 本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of an ink jet recording apparatus used in the ink jet recording method of the present invention, in which (a) is a perspective view of a main part of the ink jet recording apparatus, and (b) is a perspective view of a head cartridge.

以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在し得るが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. In the present invention, when the compound is a salt, the salt may be dissociated into ions in the ink, but for convenience, it is expressed as “contains a salt”. In addition, water-based ink for inkjet may be simply referred to as “ink”. The physical property values are values at normal temperature (25 ° C.) unless otherwise specified.

ウレタン樹脂とは、広義には、(ポリ)イソシアネートを用いて合成される樹脂である。インクジェット用の水性インクに一般的に用いられるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートと、それと反応する成分(ポリオールやポリアミン)を用いて合成され、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤も用いられる。このような成分を用いて合成されたウレタン樹脂は、ハードセグメントとソフトセグメントという主に2つのセグメントで構成される。   A urethane resin is a resin synthesized using (poly) isocyanate in a broad sense. A urethane resin generally used for water-based inks for inkjet is synthesized using a polyisocyanate and a component (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate, and a crosslinking agent or a chain extender is also used as necessary. Urethane resins synthesized using such components are mainly composed of two segments, a hard segment and a soft segment.

ハードセグメントは、ポリイソシアネート、ポリアミンや酸基を有するポリオール、及び架橋剤や鎖延長剤などの、分子量が相対的に小さい化合物に由来するユニットで構成される。ハードセグメントにはウレタン結合が多く存在し、ウレタン結合間の水素結合によりハードセグメント部分が密集して存在しやすいため、ハードセグメントは主にウレタン樹脂の強度に寄与する。一方、ソフトセグメントは、酸基を有しないポリオールなどの、分子量が相対的に大きい化合物に由来するユニットで構成される。ソフトセグメントは、ハードセグメントと比較すると密集して存在しづらいため、ソフトセグメントは主にウレタン樹脂の柔軟性に寄与する。ウレタン樹脂で形成される膜(以下、ウレタン樹脂膜と呼ぶことがある)は、ハードセグメント及びソフトセグメントによってミクロ相分離構造を形成しているため、強度と柔軟性を兼ね備え、高い弾性を発現する。このようなウレタン樹脂膜の特性が、画像の耐擦過性の発現に密接に関連している。   The hard segment is composed of units derived from a compound having a relatively low molecular weight, such as polyisocyanate, polyamine or polyol having an acid group, and a crosslinking agent or chain extender. Since the hard segment has many urethane bonds, and the hard segment portion tends to be dense due to hydrogen bonds between the urethane bonds, the hard segment mainly contributes to the strength of the urethane resin. On the other hand, the soft segment is composed of units derived from a compound having a relatively large molecular weight, such as a polyol having no acid group. Since the soft segment is less dense than the hard segment, the soft segment mainly contributes to the flexibility of the urethane resin. A film formed of a urethane resin (hereinafter sometimes referred to as a urethane resin film) has a microphase separation structure formed by a hard segment and a soft segment, and thus has both strength and flexibility and exhibits high elasticity. . Such characteristics of the urethane resin film are closely related to the development of the scratch resistance of the image.

先ず、本発明者は、顔料インクにより記録される画像の耐擦過性を高めるために、種々のウレタン樹脂について検討を行った。その結果、ウレタン樹脂をインクに添加することで、記録される画像の耐擦過性が向上することがわかった。さらなる耐擦過性の向上を企図して、アロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットをウレタン樹脂に組み込む検討を行った。その結果、インクの保存安定性が低下することがわかった。そこで、本発明者は、保存安定性の低下を抑制するために、酸価を上げることによってウレタン樹脂の親水性を高める検討を行った。その結果、ウレタン樹脂の酸価を上げると、インクの保存安定性は向上するものの、画像の耐擦過性が低下することがわかった。   First, the present inventor studied various urethane resins in order to improve the scratch resistance of images recorded with pigment ink. As a result, it was found that the scratch resistance of the recorded image is improved by adding urethane resin to the ink. In order to further improve the scratch resistance, an investigation was made to incorporate a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure into a urethane resin. As a result, it was found that the storage stability of the ink was lowered. Therefore, the present inventor has studied to increase the hydrophilicity of the urethane resin by increasing the acid value in order to suppress a decrease in storage stability. As a result, it was found that when the acid value of the urethane resin is increased, the storage stability of the ink is improved, but the scratch resistance of the image is lowered.

先に述べた通り、ウレタン樹脂は、主に、ポリイソシアネートと、それと反応する成分を用いて合成される。水性インクに用いるウレタン樹脂の酸価を上げる場合、通常は酸基を有するポリオールなどの分子量が比較的小さい化合物の使用量を多くすることになる。すると、酸基を有しないポリオールの使用量は必然的に少なくなる。これにより、ウレタン樹脂中のウレタン結合が増加するとともに、ソフトセグメントが減少して、ウレタン樹脂膜の柔軟性が低下する傾向となる。このように、酸価を上げることによってウレタン樹脂の親水性を高めると、インクの保存安定性は向上するが、画像の耐擦過性が低下することになる。   As described above, the urethane resin is mainly synthesized using a polyisocyanate and a component that reacts with the polyisocyanate. When raising the acid value of the urethane resin used in the water-based ink, the amount of a compound having a relatively small molecular weight such as a polyol having an acid group is usually increased. Then, the usage-amount of the polyol which does not have an acid group inevitably decreases. Thereby, while the urethane bond in a urethane resin increases, a soft segment will reduce and it will become the tendency for the softness | flexibility of a urethane resin film to fall. As described above, when the hydrophilicity of the urethane resin is increased by increasing the acid value, the storage stability of the ink is improved, but the scratch resistance of the image is decreased.

本発明者は、酸基を有するポリオールの使用量を多くすることによってウレタン樹脂の親水性を高めるという手法ではなく、酸基を有するポリイソシアネートを用いることについての検討を行った。その結果、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートを用いるのが有効であることを見出した。ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットを有するウレタン樹脂を含有するインクにより、保存安定性及び耐擦過性を両立することができるメカニズムは以下のように推測される。   This inventor examined not using the technique of improving the hydrophilic property of a urethane resin by increasing the usage-amount of the polyol which has an acid group, but using polyisocyanate which has an acid group. As a result, it was found that it is effective to use a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added. A mechanism that can achieve both storage stability and scratch resistance with an ink containing a urethane resin having a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added is presumed as follows.

インクの保存安定性は、インク中での存在状態が不安定となったウレタン樹脂が、顔料を巻き込みながら凝集することで低下する。したがって、保存安定性の低下を抑制するためには、インク中でのウレタン樹脂の凝集を抑制して、その存在状態を安定に維持することが重要である。本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートに由来するユニットの位置にヒドロキシ酸の酸基が存在する。つまり、ウレタン結合の水素結合により密集して存在しやすいという特性を有するハードセグメントに、その密集を緩和する作用を持つ酸基が存在する。インク中ではこの酸基が水和することによってウレタン樹脂の凝集が抑制されるため、その存在状態が安定に維持されやすくなり、インクの保存安定性を向上することができる。   The storage stability of the ink decreases when the urethane resin, which is unstable in the ink, aggregates while entraining the pigment. Therefore, in order to suppress a decrease in storage stability, it is important to suppress the aggregation of the urethane resin in the ink and to maintain its existence state stably. The urethane resin used in the ink of the present invention has a hydroxy acid acid group at the position of a unit derived from polyisocyanate. That is, there is an acid group having an action of relaxing the denseness in the hard segment having the characteristic that it is likely to be densely present due to hydrogen bonds of urethane bonds. Since this acid group hydrates in the ink, the aggregation of the urethane resin is suppressed, so that the presence state is easily maintained stably, and the storage stability of the ink can be improved.

一方、記録媒体にインクが付与されると、蒸発や浸透により水が減少する。すると、酸基に水和していた水が消失するため、ウレタン樹脂は急激に凝集し始める。この際、アロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットは強い疎水性相互作用を示し、顔料を巻き込みながら凝集する。これにより、顔料の近傍にウレタン樹脂が存在する状態となりやすく、画像の耐擦過性を向上することができる。   On the other hand, when ink is applied to the recording medium, water decreases due to evaporation and penetration. Then, since the water hydrated to the acid group disappears, the urethane resin starts to aggregate abruptly. At this time, the unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure exhibits a strong hydrophobic interaction and aggregates while involving the pigment. As a result, the urethane resin tends to be present in the vicinity of the pigment, and the scratch resistance of the image can be improved.

<インク>
以下、本発明のインクジェット用の水性インクを構成する各成分について詳細に説明する。
<Ink>
Hereafter, each component which comprises the aqueous ink for inkjets of this invention is demonstrated in detail.

(ウレタン樹脂)
上述の通り、インクジェット用の水性インクに一般的に用いられるウレタン樹脂は、少なくとも、ポリイソシアネートと、それと反応する成分(ポリオールやポリアミン)を用いて合成され、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤も用いられる。本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとして、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートを用いて合成することができる。本発明においては、ウレタン樹脂についての「ユニット」とは、1の単量体に由来する繰り返し単位のことを指すものとする。以下、合成によりウレタン樹脂の構成ユニットとなる各単量体について説明する。
(Urethane resin)
As described above, the urethane resin generally used for inkjet ink is synthesized using at least a polyisocyanate and a component (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate, and if necessary, a crosslinking agent or a chain extender. Is also used. The urethane resin used in the ink of the present invention can be synthesized using a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added as a polyisocyanate. In the present invention, the “unit” for the urethane resin refers to a repeating unit derived from one monomer. Hereinafter, each monomer which becomes a constituent unit of the urethane resin by synthesis will be described.

なお、ウレタン樹脂が有する特定のポリイソシアネートに由来するユニットによる作用を効率よく発揮させるためには、アクリル樹脂鎖が組み込まれているようなウレタン樹脂(いわゆるウレタン−アクリル複合樹脂)とすることはあまり好ましくない。また、活性エネルギー線硬化型のウレタン樹脂、すなわち重合性基を有するウレタン樹脂とすることもあまり好ましくない。   In addition, in order to efficiently exhibit the action of the unit derived from the specific polyisocyanate possessed by the urethane resin, it is not easy to use a urethane resin (so-called urethane-acrylic composite resin) in which an acrylic resin chain is incorporated. It is not preferable. Moreover, it is not so preferable to use an active energy ray-curable urethane resin, that is, a urethane resin having a polymerizable group.

[ポリイソシアネート]
本発明のインクに用いるウレタン樹脂は、ポリイソシアネートに由来するユニットとして、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットを有する。ウレタン樹脂が有する、ポリイソシアネートに由来するユニットの割合(モル%)は、10.0モル%以上80.0モル%以下であることが好ましい。
[Polyisocyanate]
The urethane resin used in the ink of the present invention has a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added as a unit derived from a polyisocyanate. The proportion (mol%) of units derived from polyisocyanate in the urethane resin is preferably 10.0 mol% or more and 80.0 mol% or less.

〔ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネート〕
本発明における「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネート」とは、以下の化合物である。すなわち、2分子以上のポリイソシアネートに由来する構造と、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造と、を有し、ポリオールやポリアミンなどと反応するために、分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
[Polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added]
The “polyisocyanate having an allophanate structure added with a hydroxy acid” in the present invention is the following compound. That is, it means a compound having a structure derived from two or more molecules of polyisocyanate and an allophanate structure to which a hydroxy acid is added, and having two or more isocyanate groups in the molecule in order to react with a polyol or polyamine. To do.

ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートは、ウレタン結合にイソシアネートが付加して形成される。アロファネート構造とは、下記式(1)中の破線で囲った部分の構造である。Rはポリイソシアネートの残基、すなわちNCO以外の構造を表し、1つの分子中に存在する複数のRは互いに同じであっても、また、異なっていてもよい。Rはウレタン結合を形成する際に用いたヒドロキシ酸の残基であり、ここに酸基が存在する。 The polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added is formed by adding an isocyanate to a urethane bond. The allophanate structure is a structure of a portion surrounded by a broken line in the following formula (1). R 1 represents a polyisocyanate residue, that is, a structure other than NCO, and a plurality of R 1 present in one molecule may be the same as or different from each other. R 2 is a residue of a hydroxy acid used for forming a urethane bond, and an acid group is present here.

ヒドロキシ酸の酸基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、及びホスホン酸基などが挙げられる。なかでも、カルボン酸基、スルホン酸基が好ましい。ヒドロキシ酸としては、グリコール酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、2−ヒドロキシ酪酸などの脂肪族モノヒドロキシカルボン酸;ヒドロキシ安息香酸などの芳香族モノヒドロキシカルボン酸;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脂肪族ジヒドロキシカルボン酸;ヒドロキシエタンスルホン酸などの脂肪族モノヒドロキシスルホン酸;ヒドロキシベンゼンスルホン酸などの芳香族モノヒドロキシスルホン酸;などが挙げられる。記録される画像の耐擦過性をさらに向上することができるため、ヒドロキシ酸の酸基はカルボン酸基であることが特に好ましい。これは以下の理由による。カルボン酸基が分子間水素結合により二量体を形成しやすい性質を持つ。したがって、蒸発や浸透によりインク中の水が減少した際に、ヒドロキシ酸の酸基がカルボン酸基である場合、他の酸基の場合と比べてインクの粘度が上昇しやすいため、記録媒体の表面上に存在するウレタン樹脂が多くなりやすいからである。   Examples of the acid group of the hydroxy acid include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. Of these, a carboxylic acid group and a sulfonic acid group are preferable. Examples of the hydroxy acid include aliphatic monohydroxycarboxylic acids such as glycolic acid, 3-hydroxypropionic acid and 2-hydroxybutyric acid; aromatic monohydroxycarboxylic acids such as hydroxybenzoic acid; dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid. Aliphatic dihydroxycarboxylic acid; aliphatic monohydroxysulfonic acid such as hydroxyethanesulfonic acid; aromatic monohydroxysulfonic acid such as hydroxybenzenesulfonic acid; and the like. Since the scratch resistance of the recorded image can be further improved, it is particularly preferable that the acid group of the hydroxy acid is a carboxylic acid group. This is due to the following reason. Carboxylic acid groups tend to form dimers due to intermolecular hydrogen bonding. Therefore, when the water content in the ink is reduced by evaporation or penetration, the viscosity of the ink is likely to increase when the acid group of the hydroxy acid is a carboxylic acid group compared to other acid groups. This is because the urethane resin present on the surface tends to increase.

また、ヒドロキシ酸の酸基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、及びホスホン酸基などが挙げられる。ヒドロキシ酸の酸基は塩型であってもよく、塩を形成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のイオン、アンモニウムイオン、ジメチルアミンなどの有機アミンのカチオンなどが挙げられる。   In addition, examples of the acid group of the hydroxy acid include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. The acid group of the hydroxy acid may be in a salt form, and examples of the cation forming the salt include alkali metal ions such as lithium, sodium and potassium, ammonium ions, and organic amine cations such as dimethylamine.

ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートの一部となるポリイソシアネートとしては、脂肪族や芳香族のポリイソシアネートなどが挙げられる。   Examples of the polyisocyanate that becomes a part of the polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added include aliphatic and aromatic polyisocyanates.

脂肪族ポリイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサ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、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネートなどの鎖状構造を有するポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンなどの環状構造を有するポリイソシアネート;などが挙げられる。   Aliphatic polyisocyanates include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2-methylpentane-1 , 5-diisocyanate, polyisocyanate having a chain structure such as 3-methylpentane-1,5-diisocyanate; isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, Polypropylene having a cyclic structure such as methylcyclohexylene diisocyanate and 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane Cyanate; and the like.

芳香族ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。   Aromatic polyisocyanates include tolylene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate. Examples include isocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate.

上記のなかでも、脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、そのなかでもヘキサメチレンジイソシアネートがさらに好ましい。これは以下の理由による。原料となるポリイソシアネートにヒドロキシ酸を付加することで、ヒドロキシ基とイソシアネート基との間でウレタン結合が形成される。したがって、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するヘキサメチレンジイソシアネートは、その構造内に予めウレタン結合を有することになる。このイソシアネートをさらに他の成分と反応させて合成されたウレタン樹脂は、ヒドロキシ酸を付加していないポリイソシアネートを用いて合成されたウレタン樹脂に比して、分子鎖中により多くのウレタン結合を有することになる。このため、かかるウレタン樹脂を含有するインクが記録媒体に付与されると、強度に優れるウレタン樹脂膜が形成されるが、ヘキサメチレンジイソシアネートは直鎖構造であるので、柔軟性にも富む。つまり、ウレタン樹脂膜の強度と柔軟性をバランスよく高めることができるので、記録される画像の耐擦過性をさらに向上することができる。   Among these, aliphatic polyisocyanates are preferable, and hexamethylene diisocyanate is more preferable among them. This is due to the following reason. By adding a hydroxy acid to the polyisocyanate used as a raw material, a urethane bond is formed between the hydroxy group and the isocyanate group. Therefore, hexamethylene diisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added has a urethane bond in the structure in advance. The urethane resin synthesized by further reacting this isocyanate with other components has more urethane bonds in the molecular chain than the urethane resin synthesized using polyisocyanate to which no hydroxy acid is added. It will be. For this reason, when an ink containing such a urethane resin is applied to a recording medium, a urethane resin film having excellent strength is formed. However, since hexamethylene diisocyanate has a linear structure, it is rich in flexibility. That is, since the strength and flexibility of the urethane resin film can be improved in a balanced manner, the scratch resistance of the recorded image can be further improved.

ウレタン樹脂が有する、ポリイソシアネートに由来するユニットの合計量に占める、「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」の割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、70.0モル%以上であることが好ましく、90.0モル%以上であることがさらに好ましく、95.0モル%以上であることが特に好ましい。前記割合は、100.0モル%であってもよい。この場合、ウレタン樹脂が有するポリイソシアネートに由来するユニットは「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」のみであることになる。   The ratio (mol%) of “units derived from polyisocyanate having an allophanate structure added with hydroxy acid” in the total amount of units derived from polyisocyanate in the urethane resin is preferably as follows. . That is, it is preferably 70.0 mol% or more, more preferably 90.0 mol% or more, and particularly preferably 95.0 mol% or more. The said ratio may be 100.0 mol%. In this case, the unit derived from the polyisocyanate contained in the urethane resin is only “a unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added”.

また、ウレタン樹脂が有する、酸基を有するユニットの合計量に占める、「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」の割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、70.0モル%以上であることが好ましく、90.0モル%以上であることがさらに好ましく、95.0モル%以上であることが特に好ましい。前記割合は、100.0モル%であってもよい。この場合、ウレタン樹脂が有する、酸基を有するユニットは「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」のみであることになる。酸基を有するユニットとしては、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットの他に、酸基を有するポリオールに由来するユニットが挙げられる。   Moreover, the ratio (mol%) of "the unit derived from the polyisocyanate which has the allophanate structure which the hydroxy acid added" which occupies the total amount of the unit which has an acid group which a urethane resin has should be as follows. preferable. That is, it is preferably 70.0 mol% or more, more preferably 90.0 mol% or more, and particularly preferably 95.0 mol% or more. The said ratio may be 100.0 mol%. In this case, the unit having an acid group that the urethane resin has is only “a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added”. Examples of the unit having an acid group include a unit derived from a polyol having an acid group in addition to a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added.

〔その他のポリイソシアネート〕
ウレタン樹脂は、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット以外にも、「その他のポリイソシアネート」に由来するユニットを有してもよい。その他のポリイソシアネートとしては、上述の脂肪族や芳香族のポリイソシアネートなどが挙げられる。
[Other polyisocyanates]
The urethane resin may have a unit derived from “another polyisocyanate” in addition to a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added. Examples of other polyisocyanates include the above-described aliphatic and aromatic polyisocyanates.

ウレタン樹脂が有する、ポリイソシアネートに由来するユニットの合計量に占める、「その他のポリイソシアネートに由来するユニット」の割合(モル%)は、5.0モル%以下であることが好ましい。前記割合は、0.0モル%であってもよい。この場合、ウレタン樹脂が有するポリイソシアネートに由来するユニットは「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」のみであることになる。   The ratio (mol%) of “units derived from other polyisocyanates” in the total amount of units derived from polyisocyanate in the urethane resin is preferably 5.0 mol% or less. The ratio may be 0.0 mol%. In this case, the unit derived from the polyisocyanate contained in the urethane resin is only “a unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added”.

[ポリオール、ポリアミン]
上記のポリイソシアネートとの反応によってウレタン樹脂を構成するユニットとなる成分としては、ポリオールやポリアミンを用いることができる。本発明における「ポリオール」とは、分子中に2以上のヒドロキシ基を有する化合物を意味し、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどの酸基を有しないポリオール;酸基を有するポリオール;などが挙げられる。また、本発明における「ポリアミン」とは、分子中に2以上の「アミノ基、イミノ基」を有する化合物を意味する。ポリオールやポリアミンは、1種、又は必要に応じて2種以上を用いることができる。ウレタン樹脂が有する、ポリオール、及びポリアミンに由来するユニットの割合(モル%)は、1.0モル%以上50.0モル%以下であることが好ましい。
[Polyol, polyamine]
Polyols and polyamines can be used as the component that becomes a unit constituting the urethane resin by the reaction with the polyisocyanate. “Polyol” in the present invention means a compound having two or more hydroxy groups in the molecule, such as polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol and the like having no acid group; Can be mentioned. The “polyamine” in the present invention means a compound having two or more “amino groups and imino groups” in the molecule. One or two or more polyols and polyamines can be used as necessary. The proportion (mol%) of units derived from polyol and polyamine in the urethane resin is preferably 1.0 mol% or more and 50.0 mol% or less.

〔酸基を有しないポリオール〕
ポリエーテルポリオールとしては、アルキレンオキサイド及びポリオール類の付加重合物;(ポリ)アルキレングリコールなどのグリコール類;などが挙げられる。アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイドなどが挙げられる。また、アルキレンオキサイドと付加重合するポリオール類としては、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、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−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4−ジヒドロキシフェニルプロパン、4,4−ジヒドロキシフェニルメタン、水素添加ビスフェノールA、ジメチロール尿素及びその誘導体などのジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,5−ヘキサントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、トリメチロールメラミン及びその誘導体、ポリオキシプロピレントリオールなどのトリオール;などが挙げられる。グリコール類としては、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、(ポリ)テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの(ポリ)アルキレングリコール;エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体;などが挙げられる。
[Polyol having no acid group]
Examples of polyether polyols include addition polymers of alkylene oxides and polyols; glycols such as (poly) alkylene glycols; and the like. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, α-olefin oxide and the like. Examples of polyols that undergo addition polymerization with alkylene oxide include 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3- Methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 4,4-dihydroxyphenylpropane, 4,4 Diols such as dihydroxyphenylmethane, hydrogenated bisphenol A, dimethylolurea and derivatives thereof; glycerin, trimethylolpropane, 1,2,5-hexanetriol, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, trimethylolmelamine and Its derivatives, polyoxypropy Triols such as Ntorioru; and the like. Examples of glycols include tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, (poly) tetramethylene glycol, (Poly) alkylene glycol such as neopentyl glycol; ethylene glycol-propylene glycol copolymer; and the like.

ポリエステルポリオールとしては、酸エステルなどが挙げられる。酸エステルを構成する酸成分としては、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;前記芳香族ジカルボン酸の水素添加物などの脂環族ジカルボン酸;マロン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、アルキルコハク酸、リノレイン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの脂肪族ジカルボン酸;などが挙げられる。これらの無水物、塩、誘導体(アルキルエステル、酸ハライド)なども酸成分として用いることができる。また、酸成分とエステルを形成する成分としては、ジオール、トリオールなどのポリオール類;(ポリ)アルキレングリコールなどのグリコール類;などが挙げられる。ポリオール類やグリコール類としては、上記のポリエーテルポリオールを構成する成分として例示したものが挙げられる。   Examples of the polyester polyol include acid esters. Examples of the acid component constituting the acid ester include aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid and tetrahydrophthalic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as hydrogenated aromatic dicarboxylic acids; malonic acid Succinic acid, tartaric acid, oxalic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, alkyl succinic acid, linolenic acid, maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, etc. Aliphatic dicarboxylic acid; and the like. These anhydrides, salts, derivatives (alkyl esters, acid halides) and the like can also be used as the acid component. Examples of the component that forms an ester with an acid component include polyols such as diol and triol; glycols such as (poly) alkylene glycol; Examples of the polyols and glycols include those exemplified as the components constituting the above polyether polyol.

ポリカーボネートポリオールとしては、公知の方法で製造されるポリカーボネートポリオールを用いることができる。具体的には、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのアルカンジオール系ポリカーボネートジオールなどが挙げられる。また、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート、ジアルキルカーボネートなどのカーボネート成分やホスゲンと、脂肪族ジオール成分と、を反応させて得られるポリカーボネートジオールなどが挙げられる。   As the polycarbonate polyol, a polycarbonate polyol produced by a known method can be used. Specific examples include alkanediol-based polycarbonate diols such as polyhexamethylene carbonate diol. Moreover, the polycarbonate diol etc. which are obtained by making carbonate components, such as alkylene carbonate, diaryl carbonate, and dialkyl carbonate, and phosgene, and an aliphatic diol component react are mentioned.

酸基を有しないポリオールの数平均分子量は、450以上4,000以下であることが好ましい。なかでも、数平均分子量が450以上4,000以下のポリエーテルポリオールを用いることが特に好ましい。数平均分子量が小さくなると、ウレタン樹脂中のウレタン結合の数が多くなることと、ポリオールの硬直性が増すことによって、ウレタン樹脂膜の強度が高まる傾向となる。また、数平均分子量が大きくなると、ポリイソシアネートの反応相手であるポリオールが少なくなるため、ウレタン樹脂中のウレタン結合の数が少なくなることと、ポリオールの伸張性が増すことによって、ウレタン樹脂膜の柔軟性が高まる傾向となる。したがって、酸基を有しないポリオールの数平均分子量を450以上4,000以下の範囲内とすることで、ウレタン樹脂膜の強度と柔軟性のバランスが良くなるため、記録される画像の耐擦過性をさらに向上することができる。一方、酸基を有しないポリオールの数平均分子量が450未満であると、ウレタン樹脂膜が硬くて脆くなるため、耐擦過性が十分に得られない場合がある。また、数平均分子量が4,000超であると、ウレタン樹脂膜の柔軟性が高くなりすぎるため、やはり、耐擦過性が十分に得られない場合がある。   The number average molecular weight of the polyol having no acid group is preferably from 450 to 4,000. Among these, it is particularly preferable to use a polyether polyol having a number average molecular weight of 450 to 4,000. When the number average molecular weight decreases, the number of urethane bonds in the urethane resin increases and the rigidity of the polyol increases, whereby the strength of the urethane resin film tends to increase. In addition, when the number average molecular weight increases, the number of polyols that are reaction partners of polyisocyanate decreases, so the number of urethane bonds in the urethane resin decreases, and the extensibility of the polyol increases, thereby increasing the flexibility of the urethane resin film. Tend to increase. Therefore, by setting the number average molecular weight of the polyol having no acid group within the range of 450 or more and 4,000 or less, the balance between strength and flexibility of the urethane resin film is improved. Can be further improved. On the other hand, if the number average molecular weight of the polyol having no acid group is less than 450, the urethane resin film is hard and brittle, and thus the scratch resistance may not be sufficiently obtained. Further, if the number average molecular weight is more than 4,000, the flexibility of the urethane resin film becomes too high, so that the scratch resistance may not be sufficiently obtained.

ウレタン樹脂が有する、ポリオールに由来するユニットの合計量に占める、酸基を有しないポリオールに由来するユニットの割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、70.0モル%以上であることが好ましく、90.0モル%以上であることがさらに好ましく、95.0モル%以上であることが特に好ましい。前記割合は、100.0モル%であってもよい。   The proportion (mol%) of the unit derived from the polyol having no acid group in the total amount of the units derived from the polyol of the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferably 70.0 mol% or more, more preferably 90.0 mol% or more, and particularly preferably 95.0 mol% or more. The said ratio may be 100.0 mol%.

〔酸基を有するポリオール〕
酸基を有するポリオールとしては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基などの酸基を有するポリオールが挙げられる。酸基はカルボン酸基であることが好ましい。カルボン酸基を有するポリオールとしては、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酪酸などが挙げられる。なかでも、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸が好ましい。酸基を有するポリオールの酸基は塩型であってもよく、塩を形成するカチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のイオン、アンモニウムイオン、ジメチルアミンなどの有機アミンのカチオンなどが挙げられる。なお、汎用の酸基を有するポリオールの分子量は高くても400程度であるので、酸基を有するポリオールに由来するユニットは、基本的にはウレタン樹脂のハードセグメントとなる。
[Polyol having an acid group]
Examples of the polyol having an acid group include polyols having an acid group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. The acid group is preferably a carboxylic acid group. Examples of the polyol having a carboxylic acid group include dimethylolacetic acid, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, and dimethylolbutyric acid. Of these, dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid are preferable. The acid group of the polyol having an acid group may be in a salt form. Examples of cations forming the salt include ions of alkali metals such as lithium, sodium and potassium, ammonium ions, and cations of organic amines such as dimethylamine. Can be mentioned. In addition, since the molecular weight of the polyol which has a general purpose acid group is about 400 at the highest, the unit derived from the polyol which has an acid group becomes a hard segment of a urethane resin fundamentally.

ウレタン樹脂が有する、ポリオールに由来するユニットの合計量に占める、酸基を有するポリオールに由来するユニットの割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、30.0モル%以下であることが好ましく、10.0モル%以下であることがさらに好ましく、5.0モル%以下であることが特に好ましい。前記割合は、0.0モル%であってもよい。   The ratio (mol%) of the unit derived from the polyol having an acid group in the total amount of the unit derived from the polyol in the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferably 30.0 mol% or less, more preferably 10.0 mol% or less, and particularly preferably 5.0 mol% or less. The ratio may be 0.0 mol%.

〔ポリアミン〕
ポリアミンとしては、ジメチロールエチルアミン、ジエタノールメチルアミン、ジプロパノールエチルアミン、ジブタノールメチルアミンなどの複数のヒドロキシ基を有するモノアミン;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキシレンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、水素添加ジフェニルメタンジアミン、ヒドラジンなどの2官能ポリアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリアミドポリアミン、ポリエチレンポリイミンなどの3官能以上のポリアミン;などが挙げられる。なお、便宜上、複数のヒドロキシ基と、1つの「アミノ基、イミノ基」を有する化合物も「ポリアミン」として列挙した。なお、汎用の酸基を有するポリオールと同様に汎用のポリアミンの分子量は高くても400程度であるので、ポリアミンに由来するユニットは、基本的にはウレタン樹脂のハードセグメントとなる。
[Polyamine]
Polyamines include monoamines having multiple hydroxy groups such as dimethylolethylamine, diethanolmethylamine, dipropanolethylamine, dibutanolmethylamine; ethylenediamine, propylenediamine, hexylenediamine, isophoronediamine, xylylenediamine, diphenylmethanediamine, hydrogen And bifunctional polyamines such as added diphenylmethanediamine and hydrazine; trifunctional or higher functional polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyamide polyamine, and polyethylenepolyimine. For convenience, compounds having a plurality of hydroxy groups and one “amino group, imino group” are also listed as “polyamines”. In addition, since the molecular weight of general-purpose polyamine is about 400 at most as well as the polyol having general-purpose acid groups, the unit derived from polyamine is basically a hard segment of urethane resin.

ウレタン樹脂に占める、ポリアミンに由来するユニットの割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、30.0モル%以下であることが好ましく、10.0モル%以下であることがさらに好ましく、5.0モル%以下であることが特に好ましい。前記割合は、0.0モル%であってもよい。   The proportion (mol%) of units derived from polyamine in the urethane resin is preferably as follows. That is, it is preferably 30.0 mol% or less, more preferably 10.0 mol% or less, and particularly preferably 5.0 mol% or less. The ratio may be 0.0 mol%.

上記のポリオール、及びポリアミンなかでも、ウレタン樹脂膜の強度と柔軟性のバランスに優れるため、酸基を有しないポリオールを用いることが好ましく、なかでもポリエーテルポリオールを用いることがさらに好ましい。ポリエーテルポリオールのなかでも特に、ポリプロピレングリコールを用いることが好ましい。この理由は以下のように考えられる。ポリプロピレングリコールは、その単位ユニットが、ポリエチレングリコールとポリテトラメチレングリコールの中間の炭素数を有することから、ウレタン樹脂膜がそれらを用いた場合のほぼ中間的な特性を持つ。そのため、ポリプロピレングリコールを用いたウレタン樹脂膜の特性は、強度と柔軟性のバランスが良く、かつ、その程度もより高くなる。また、ポリプロピレングリコールはメチル基が分岐した構造を有するため、顔料と相互作用しやすいと考えられる。したがって、インクが記録媒体に付与された後に、顔料の近傍にウレタン樹脂が存在しやすくなる。これらの理由から、記録される画像の耐擦過性がさらに向上したと考えられる。   Among the above polyols and polyamines, a polyol having no acid group is preferably used because of excellent balance between strength and flexibility of the urethane resin film, and polyether polyol is more preferably used. Among the polyether polyols, it is particularly preferable to use polypropylene glycol. The reason is considered as follows. Polypropylene glycol has an intermediate number of carbon atoms between polyethylene glycol and polytetramethylene glycol, so that the urethane resin film has almost intermediate characteristics when using them. Therefore, the characteristics of the urethane resin film using polypropylene glycol have a good balance between strength and flexibility, and the degree thereof becomes higher. In addition, since polypropylene glycol has a structure in which methyl groups are branched, it is considered that polypropylene glycol easily interacts with the pigment. Therefore, the urethane resin tends to exist in the vicinity of the pigment after the ink is applied to the recording medium. For these reasons, it is considered that the scratch resistance of the recorded image is further improved.

[架橋剤、鎖延長剤]
ウレタン樹脂には、架橋剤や鎖延長剤が用いられていてもよい。通常、架橋剤はプレポリマーの合成の際に用いられ、鎖延長剤は予め合成されたプレポリマーに対して鎖延長反応を行う際に用いられる。基本的には、架橋剤や鎖延長剤としては、架橋や鎖延長など目的に応じて、水や、上記で挙げたポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなどから適宜に選択して用いることができる。鎖延長剤として、ウレタン樹脂を架橋させることができるものを用いることもできる。
[Crosslinking agent, chain extender]
A crosslinking agent or a chain extender may be used for the urethane resin. Usually, the crosslinking agent is used in the synthesis of the prepolymer, and the chain extender is used in performing the chain extension reaction on the prepolymer synthesized in advance. Basically, the crosslinking agent or chain extender can be appropriately selected from water, the above-mentioned polyisocyanate, polyol, polyamine and the like according to the purpose such as crosslinking and chain extension. As the chain extender, those capable of crosslinking the urethane resin can also be used.

[中和剤]
ウレタン樹脂が有する酸基は、カチオンで中和されていることが好ましい。酸基の中和剤としては、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの有機塩基;水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの無機塩基;などが挙げられる。なかでも、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が好ましい。中和剤は、プレポリマーが有する酸性基1モル当たり、好ましくは0.5〜1.0モル、さらに好ましくは0.8〜1.0モル用いる。この範囲外であると、ウレタン樹脂を含む液体の不安定化や粘度上昇が生じ、インク調製の作業性が若干低下する場合がある。
[Neutralizer]
The acid group of the urethane resin is preferably neutralized with a cation. Examples of acid group neutralizers include organic bases such as N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, trimethylamine, and triethylamine; lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide And inorganic bases such as ammonia. Of these, alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferred. The neutralizing agent is preferably used in an amount of 0.5 to 1.0 mol, more preferably 0.8 to 1.0 mol, per mol of the acidic group contained in the prepolymer. Outside this range, the liquid containing the urethane resin may become unstable and increase in viscosity, and the workability of ink preparation may be slightly reduced.

[ウレタン樹脂の物性、特性]
〔酸価〕
ウレタン樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であることが好ましい。さらには、40mgKOH/g以上140mgKOH/g以下であることが好ましい。なかでも、30mgKOH/g以上90mgKOH/g以下であることが好ましい。酸価が低いと、ウレタン樹脂の親水性が低いため、インクの保存安定性が十分に得られなくなる傾向があるとともに、ウレタン樹脂膜の柔軟性が高くなりすぎるため、画像の耐擦過性が十分に得られなくなる傾向にある。一方、酸価が高いと、ウレタン樹脂膜が硬くて脆くなるため、画像の耐擦過性が十分に得られなくなる傾向にある。ウレタン樹脂の酸価は、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットや酸基を有するポリオールに由来するユニットのウレタン樹脂に占める割合によって調整することができる。
[Physical properties and properties of urethane resin]
[Acid value]
The acid value of the urethane resin is preferably 5 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less. Furthermore, it is preferable that they are 40 mgKOH / g or more and 140 mgKOH / g or less. Especially, it is preferable that they are 30 mgKOH / g or more and 90 mgKOH / g or less. If the acid value is low, the hydrophilicity of the urethane resin is low, so there is a tendency that the storage stability of the ink cannot be sufficiently obtained, and the flexibility of the urethane resin film becomes too high, so the scratch resistance of the image is sufficient. It tends to be impossible to obtain. On the other hand, if the acid value is high, the urethane resin film becomes hard and brittle, and thus there is a tendency that sufficient scratch resistance of the image cannot be obtained. The acid value of the urethane resin can be adjusted by the ratio of units derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added or units derived from a polyol having an acid group to the urethane resin.

ウレタン樹脂の酸価は滴定法により測定することができる。後述する実施例では、流動電位滴定ユニット(PCD−500)を搭載した電位差自動滴定装置(商品名:AT−510;京都電子工業製)を用い、電位差を利用したコロイド滴定により、テトラヒドロフランに溶解させたウレタン樹脂について、酸価を測定した。この際、滴定試薬としては、水酸化カリウムのエタノール溶液を用いた。   The acid value of the urethane resin can be measured by a titration method. In Examples described later, an automatic potentiometric titrator (trade name: AT-510; manufactured by Kyoto Electronics Industry) equipped with a streaming potential titration unit (PCD-500) is used, and dissolved in tetrahydrofuran by colloid titration using the potential difference. The acid value of the urethane resin was measured. At this time, an ethanol solution of potassium hydroxide was used as a titration reagent.

上述の通り、ウレタン樹脂が有する、酸基を有するユニットの合計量に占める、「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニット」の割合(モル%)は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、70.0モル%以上であることが好ましく、90.0モル%以上であることがさらに好ましく、95.0モル%以上であることが特に好ましい。この割合は、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットに基づく酸価の、ウレタン樹脂の酸価を基準とした割合で表すこともできる。この割合は、70%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、95%以上であることが特に好ましい。前記割合が70%未満であると、インク中でのウレタン樹脂の凝集が抑制されづらくなるため、保存安定性が十分に得られない場合がある。前記割合は、100%であってもよい。   As described above, the ratio (mol%) of “units derived from polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added” in the total amount of units having acid groups in the urethane resin is as follows. It is preferable. That is, it is preferably 70.0 mol% or more, more preferably 90.0 mol% or more, and particularly preferably 95.0 mol% or more. This ratio can also be expressed as a ratio of an acid value based on a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure added with a hydroxy acid, based on the acid value of the urethane resin. This ratio is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. When the proportion is less than 70%, it is difficult to suppress aggregation of the urethane resin in the ink, and thus storage stability may not be sufficiently obtained. The ratio may be 100%.

ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットに基づく酸価の、前記ウレタン樹脂の酸価を基準とした割合は、以下のようにして確認することができる。後述する方法で分析したウレタン樹脂の組成から、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットに基づく酸価を求める。また上述の方法でウレタン樹脂の酸価を測定する。このようにして求めた2つの酸価から、前記割合を算出する。   The ratio of the acid value based on the unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added, based on the acid value of the urethane resin, can be confirmed as follows. An acid value based on a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure added with a hydroxy acid is determined from the composition of the urethane resin analyzed by the method described later. Moreover, the acid value of a urethane resin is measured by the above-mentioned method. The ratio is calculated from the two acid values thus determined.

〔重量平均分子量〕
ウレタン樹脂の重量平均分子量は、3,000以上100,000以下であることが好ましく、5,000以上50,000以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により得られるポリスチレン換算の値である。
(Weight average molecular weight)
The weight average molecular weight of the urethane resin is preferably 3,000 or more and 100,000 or less, and more preferably 5,000 or more and 50,000 or less. The weight average molecular weight is a value in terms of polystyrene obtained by gel permeation chromatography (GPC).

〔ウレタン結合/ウレア結合のモル比率〕
本発明における、ウレタン結合/ウレア結合のモル比率とは、ウレタン樹脂における、ウレタン結合の占める割合(モル%)及びウレア結合が占める割合(モル%)の合計を100.0モル%として、これらの割合を分数の形式で表すものである。そして、上記モル比率が85.0/15.0以上であることとは、ウレタン結合が占める割合が85.0モル%以上であることを意味する。したがって、ウレア結合が占める割合は15.0モル%以下(合計の100.0モル%から、ウレタン結合の85.0モル%を引いた値以下)となる。なお、「ウレタン樹脂における、ウレタン結合が占める割合(モル%)の、ウレア結合が占める割合(モル%)に対するモル比率」を、簡単のために「ウレタン結合/ウレア結合のモル比率」と記載することがある。
[Mole ratio of urethane bond / urea bond]
In the present invention, the molar ratio of urethane bond / urea bond means that the total of the ratio of the urethane bond (mol%) and the ratio of the urea bond (mol%) in the urethane resin is 100.0 mol%. The ratio is expressed in the form of a fraction. And that the said molar ratio is 85.0 / 15.0 or more means that the ratio for which a urethane bond accounts is 85.0 mol% or more. Therefore, the ratio occupied by urea bonds is 15.0 mol% or less (100.0 mol% of the total minus 85.0 mol% of urethane bonds or less). In addition, for the sake of simplicity, “the molar ratio of the urethane bond occupying ratio (mol%) to the ratio of the urea bond occupying (mol%) in the urethane resin” is described as “urethane bond / urea bond molar ratio”. Sometimes.

ウレタン樹脂における、ウレタン結合が占める割合(モル%)は、ウレア結合が占める割合(モル%)に対するモル比率で、85.0/15.0以上であることが好ましい。ウレタン結合/ウレア結合のモル比率をこの範囲内とすることで、保存安定性をさらに向上することができる。これは、ウレア結合間の強い水素結合が生じにくくなり、ウレタン樹脂鎖の絡み合いが低減されて、ウレタン樹脂の近傍に水分子が存在しやすくなるためである。モル比率の上限は、100.0/0.0以下であることが好ましい。   In the urethane resin, the ratio (mol%) occupied by the urethane bond is a molar ratio with respect to the ratio (mol%) occupied by the urea bond, and is preferably 85.0 / 15.0 or more. Storage stability can be further improved by making the molar ratio of urethane bond / urea bond within this range. This is because strong hydrogen bonds between urea bonds are less likely to occur, the entanglement of urethane resin chains is reduced, and water molecules are likely to be present in the vicinity of the urethane resin. The upper limit of the molar ratio is preferably 100.0 / 0.0 or less.

ウレタン樹脂におけるウレタン結合/ウレア結合のモル比率を調整する方法としては、例えば、以下の2つの方法が挙げられる。第1の方法としては、ウレタン樹脂を合成する際のアミン化合物の使用量を調整する方法が挙げられる。この方法では、アミン化合物とイソシアネート基の反応により生じるウレア結合の量をコントロールする。具体的には、以下の方法でウレタン樹脂の合成を行う。先ず、アミン化合物の使用量を異ならせて複数種のウレタン樹脂を合成し、後述する方法によって、ウレタン結合/ウレア結合のモル比率を算出する。得られたモル比率から、アミン化合物の使用量とモル比率との関係を調べて検量線を作成し、この検量線を利用して、所望のモル比率を有するウレタン樹脂を合成するために必要となるアミン化合物の使用量を決定する。なお、予め検量線を作成するのは、同種のアミン化合物を使用したとしても、その他の成分が異なると反応率などが変わる場合もあるため、同じモル比率とはならないからである。   Examples of the method for adjusting the molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin include the following two methods. As a 1st method, the method of adjusting the usage-amount of the amine compound at the time of synthesize | combining a urethane resin is mentioned. In this method, the amount of urea bonds generated by the reaction between an amine compound and an isocyanate group is controlled. Specifically, the urethane resin is synthesized by the following method. First, a plurality of types of urethane resins are synthesized by using different amounts of amine compounds, and the molar ratio of urethane bond / urea bond is calculated by the method described later. From the obtained molar ratio, the relationship between the amount of amine compound used and the molar ratio was examined to create a calibration curve, and this calibration curve was used to synthesize a urethane resin having a desired molar ratio. The amount of the amine compound used is determined. The reason why the calibration curve is prepared in advance is that even if the same kind of amine compound is used, the reaction rate may change if the other components are different, so the molar ratio is not the same.

第2の方法としては、ウレタン樹脂を水に転相する際に、未反応のイソシアネート基の残存率を調整する方法が挙げられる。この方法では、水とイソシアネート基との反応により生じるウレア結合の量をコントロールする。具体的には、以下の方法でウレタン樹脂の合成を行う。ウレタン樹脂の合成反応の途中で、フーリエ変換型赤外分光光度計(FT−IR)によって、ポリイソシアネートの使用量に対するイソシアネート基の残存率を確認する。イソシアネート基の残存率は、反応時間やポリイソシアネートの使用量などを変えることで調整することができる。そして、イソシアネート基の残存率が、所望のウレタン結合/ウレア結合のモル比率と同じ値になった時点で反応系にイオン交換水を添加する。例えば、ウレタン結合/ウレア結合のモル比率が95.0/5.0であるウレタン樹脂を合成する場合には、仕込んだポリイソシアネート由来のイソシアネート基の残存率が5.0モル%になった時点でイオン交換水を添加する。後述する実施例では、この第2の方法によって、ウレタン樹脂におけるウレタン結合/ウレア結合のモル比率を調整した。   The second method includes a method of adjusting the residual ratio of unreacted isocyanate groups when the urethane resin is phase-shifted into water. In this method, the amount of urea bonds generated by the reaction between water and isocyanate groups is controlled. Specifically, the urethane resin is synthesized by the following method. In the middle of the synthesis reaction of the urethane resin, the residual ratio of the isocyanate group relative to the amount of polyisocyanate used is confirmed by a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR). The residual ratio of isocyanate groups can be adjusted by changing the reaction time and the amount of polyisocyanate used. Then, ion-exchanged water is added to the reaction system when the residual ratio of isocyanate groups reaches the same value as the desired molar ratio of urethane bond / urea bond. For example, when synthesizing a urethane resin having a urethane bond / urea bond molar ratio of 95.0 / 5.0, when the residual ratio of the isocyanate group derived from the charged polyisocyanate is 5.0 mol%. Add ion exchange water at In the examples described later, the molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin was adjusted by the second method.

イソシアネート基とアミンが反応するとウレア結合が形成される。したがって、ポリアミンを用いる場合には、ウレタン樹脂における、ウレタン結合/ウレア結合のモル比率が所望の比率になるようにその使用量を決定することが好ましい。   When an isocyanate group reacts with an amine, a urea bond is formed. Therefore, when polyamine is used, it is preferable to determine the amount of use so that the molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin becomes a desired ratio.

ウレタン樹脂におけるウレタン結合/ウレア結合のモル比率は以下のようにして確認することができる。具体的には、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させたウレタン樹脂について、カーボン核磁気共鳴法(13C−NMR)による分析を行って算出した、ウレタン結合とウレア結合のピークの積算値の比から求める。ただし、ウレタン結合とウレア結合のピークの位置は、ウレタン樹脂の合成に使用した化合物の種類によって異なる。したがって、ウレタン樹脂の合成に使用した化合物についてのウレタン結合とウレア結合のピークの位置を調べる必要がある。その方法を以下に示す。 The molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin can be confirmed as follows. Specifically, the urethane resin dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide was calculated by analyzing the carbon nuclear magnetic resonance method ( 13 C-NMR) and calculated from the ratio of the integrated values of the peaks of the urethane bond and the urea bond. Ask. However, the positions of the peaks of the urethane bond and the urea bond vary depending on the type of compound used for the synthesis of the urethane resin. Therefore, it is necessary to examine the positions of the urethane bond and urea bond peaks of the compounds used in the synthesis of the urethane resin. The method is shown below.

先ず、ウレタン樹脂の組成、具体的には、ポリイソシアネートと、それと反応する成分(ポリオールやポリアミンなど)を分析する。なお、ウレタン樹脂の組成の分析方法については、後述する手法を利用することができる。次いで、当該ポリイソシアネートに対応するウレタン結合及びウレア結合の化学シフトを確認するため、以下の操作を行う。ポリイソシアネート、及び、それと反応する成分(ポリオール、ポリアミン、水)を1種ずつ用いて、反応物を調製する。例えば、酸基を有しないポリオールとポリアミンが併用されていれば、(i)ポリイソシアネートと酸基を有しないポリオールの反応物、(ii)ポリイソシアネートとポリアミンの反応物、(iii)ポリイソシアネートと水の反応物、をそれぞれ調製する。このようにして調製した反応物を重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させ、カーボン核磁気共鳴法(13C−NMR)により分析を行って、各反応物についてのウレタン結合及びウレア結合の化学シフトを確認する。 First, the composition of the urethane resin, specifically, the polyisocyanate and the components (polyol, polyamine, etc.) that react with the polyisocyanate are analyzed. In addition, about the analysis method of a composition of a urethane resin, the method mentioned later can be utilized. Subsequently, in order to confirm the chemical shift of the urethane bond and urea bond corresponding to the said polyisocyanate, the following operation is performed. A reaction product is prepared using a polyisocyanate and components (polyol, polyamine, water) that react with the polyisocyanate one by one. For example, when a polyol having no acid group and a polyamine are used in combination, (i) a reaction product of a polyisocyanate and a polyol not having an acid group, (ii) a reaction product of a polyisocyanate and a polyamine, (iii) a polyisocyanate Water reactants are prepared respectively. The reactants thus prepared were dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide and analyzed by carbon nuclear magnetic resonance ( 13 C-NMR) to confirm the chemical shift of urethane bonds and urea bonds for each reactant. To do.

上記の例であれば、(i)の反応物からウレタン結合の化学シフトを、また、(ii)と(iii)の反応物からウレア結合の化学シフトを、それぞれ確認する。そして、得られたそれぞれの化学シフトから、ウレタン結合とウレア結合のピークを特定し、それらのピークの積算値の比からウレタン樹脂におけるウレタン結合/ウレア結合のモル比率を算出する。例えば、イソシアネートとして後述する化合物1を用いたウレタン樹脂の化学シフトは、測定条件やウレタン樹脂の組成により多少のずれは生じるが、ウレタン結合は155ppm付近、ウレア結合は158ppm付近にピークが検出される。   In the above example, the chemical shift of the urethane bond is confirmed from the reactant (i), and the chemical shift of the urea bond is confirmed from the reactants (ii) and (iii). Then, from the obtained chemical shifts, the peak of urethane bond and urea bond is specified, and the molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin is calculated from the ratio of the integrated values of these peaks. For example, the chemical shift of the urethane resin using Compound 1 described later as the isocyanate is slightly different depending on the measurement conditions and the composition of the urethane resin, but peaks are detected at around 155 ppm for the urethane bond and around 158 ppm for the urea bond. .

後述する実施例では、以下のようにしてウレタン樹脂におけるウレタン結合/ウレア結合のモル比率を求めた。合成したウレタン樹脂を含む液体に過剰の酸(塩酸)を添加し、析出したウレタン樹脂を分取し、乾燥させた。これを重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させたものを試料とした。そして、この試料について、カーボン核磁気共鳴法(13C−NMR)による核磁気共鳴装置(商品名「Avance500」、BRUKER Bio Spin製)により、ウレタン結合及びウレア結合の化学シフトのピーク積算値を求めた。そして、これらのピーク積算値の比率から、ウレタン結合/ウレア結合のモル比率を求めた。 In Examples described later, the molar ratio of urethane bond / urea bond in the urethane resin was determined as follows. Excess acid (hydrochloric acid) was added to the liquid containing the synthesized urethane resin, and the precipitated urethane resin was collected and dried. A sample dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide was used as a sample. And about this sample, the peak integrated value of the chemical shift of a urethane bond and a urea bond is calculated | required with the nuclear magnetic resonance apparatus (Brand name "Avance500", the product made from BRUKER BioSpin) by carbon nuclear magnetic resonance method ( 13C -NMR). It was. The molar ratio of urethane bond / urea bond was determined from the ratio of these peak integrated values.

〔ゲル分率〕
ウレタン樹脂のゲル分率は、5質量%以下であることが好ましい。「ゲル分率」は、樹脂を溶解しやすい溶剤であるテトラヒドロフランへのウレタン樹脂の溶解性を示し、ウレタン樹脂における架橋の程度を示す指標となる。ゲル分率が低いほど架橋度は低く、ウレタン樹脂の立体的な自由度が高い傾向にあり、ゲル分率が高いほど架橋度は高く、ウレタン樹脂の立体的な自由度が低い傾向にある。ウレタン樹脂のゲル分率が5質量%以下であると、保存安定性をさらに向上することができる。これは、ウレタン樹脂鎖の絡み合いが低減されて、ウレタン樹脂の近傍に水分子が存在しやすくなるためである。
[Gel fraction]
The gel fraction of the urethane resin is preferably 5% by mass or less. The “gel fraction” indicates the solubility of the urethane resin in tetrahydrofuran, which is a solvent that easily dissolves the resin, and is an index indicating the degree of crosslinking in the urethane resin. The lower the gel fraction, the lower the degree of crosslinking and the higher the steric freedom of the urethane resin. The higher the gel fraction, the higher the degree of crosslinking and the lower the steric freedom of the urethane resin. When the gel fraction of the urethane resin is 5% by mass or less, the storage stability can be further improved. This is because the entanglement of the urethane resin chain is reduced and water molecules are likely to be present in the vicinity of the urethane resin.

ウレタン樹脂のゲル分率とは、ウレタン樹脂をテトラヒドロフランに溶解させたときに、溶解せずに残存している成分を「ゲル」として、このゲルの質量が、試料として用いたウレタン樹脂の質量に占める割合(質量%)を算出することで求められる。ゲル分率は以下のようにして算出する。ウレタン樹脂及び水を混合して、ウレタン樹脂を含む液体を調製する。この液体を用いて、均一な厚さを有するウレタン樹脂の皮膜(質量B)を作成し、乾固させる。この皮膜をテトラヒドロフランに浸漬させた状態で、温度23℃の環境に24時間載置する。その後、溶解せずに残存しているウレタン樹脂(ゲル、質量A)から、A/B×100(%)の式に基づいてゲル分率(質量%)を算出する。ゲル分率の下限は0質量%であり、上限は100質量%である。   The gel fraction of the urethane resin means that when the urethane resin is dissolved in tetrahydrofuran, the component that remains without being dissolved is referred to as “gel”, and the mass of this gel is equal to the mass of the urethane resin used as a sample. It is obtained by calculating the proportion (mass%). The gel fraction is calculated as follows. A liquid containing urethane resin is prepared by mixing urethane resin and water. Using this liquid, a film (mass B) of urethane resin having a uniform thickness is prepared and dried. This film is immersed in tetrahydrofuran and placed in an environment at a temperature of 23 ° C. for 24 hours. Thereafter, the gel fraction (mass%) is calculated from the urethane resin (gel, mass A) remaining without being dissolved based on the formula of A / B × 100 (%). The lower limit of the gel fraction is 0% by mass, and the upper limit is 100% by mass.

〔ウレタン樹脂の状態〕
ウレタン樹脂は、インクを構成する水性媒体に溶解し、粒径を有しない状態で存在するもの(水溶性のウレタン樹脂)であっても、また、インクを構成する水性媒体に分散し、粒径を有する状態で存在するもの(水分散性のウレタン樹脂)であってもよい。水不溶性のウレタン樹脂は、樹脂粒子の状態でインク中に存在する。
[State of urethane resin]
Even if the urethane resin is dissolved in the aqueous medium constituting the ink and does not have a particle size (water-soluble urethane resin), the urethane resin is dispersed in the aqueous medium constituting the ink and has a particle size. (Water dispersible urethane resin) existing in a state having The water-insoluble urethane resin is present in the ink in the form of resin particles.

ウレタン樹脂が「水溶性」であるか「水分散性」であるかについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。先ず、酸価相当のアルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)により中和されたウレタン樹脂を含む液体(樹脂固形分:10質量%)を用意する。次いで、用意した液体を純水で10倍(体積基準)に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒径を動的光散乱法により測定した場合に、粒径を有する粒子が測定された場合に、その樹脂は「樹脂粒子」であると判断することができる。この際の測定条件は、例えば、SetZero:30秒、測定回数:3回、測定時間:180秒、形状:真球形、屈折率:1.59、とすることができる。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計(例えば、商品名「UPA−EX150」、日機装製)などを使用することができる。勿論、使用する粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。   Whether the urethane resin is “water-soluble” or “water-dispersible” can be determined according to the following method. First, a liquid (resin solid content: 10% by mass) containing a urethane resin neutralized with an alkali corresponding to an acid value (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is prepared. Next, the prepared liquid is diluted 10 times (volume basis) with pure water to prepare a sample solution. Then, when the particle diameter of the resin in the sample solution is measured by the dynamic light scattering method, when the particles having the particle diameter are measured, it can be determined that the resin is “resin particles”. The measurement conditions at this time can be, for example, SetZero: 30 seconds, number of measurements: 3, measurement time: 180 seconds, shape: true sphere, refractive index: 1.59. As the particle size distribution measuring device, a particle size analyzer (for example, trade name “UPA-EX150”, manufactured by Nikkiso) using a dynamic light scattering method can be used. Of course, the particle size distribution measuring apparatus and measurement conditions to be used are not limited to the above.

[ウレタン樹脂の合成方法]
ウレタン樹脂の合成方法としては、従来、ウレタン樹脂の合成方法として一般的に利用されているもののいずれも利用することができる。例えば、以下の方法が挙げられる。ポリイソシアネート、及び、それと反応する化合物(ポリオールやポリアミン)を、イソシアネート基が多くなるような使用量として反応させ、分子の末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを合成する。この際、必要に応じて沸点100℃以下の有機溶剤を使用してもよく、また、中和剤を用いてプレポリマーの酸基を中和する。その後、鎖延長剤や架橋剤を含む液体中にプレポリマーを添加し、鎖延長反応や架橋反応を行う。次いで、有機溶剤を使用した場合には除去して、ウレタン樹脂を得る。
[Method of synthesizing urethane resin]
As a method for synthesizing the urethane resin, any of those conventionally conventionally used as a method for synthesizing the urethane resin can be used. For example, the following method is mentioned. A polyisocyanate and a compound (polyol or polyamine) that reacts with the polyisocyanate are reacted in such an amount that the isocyanate groups increase, thereby synthesizing a prepolymer having an isocyanate group at the end of the molecule. At this time, if necessary, an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or less may be used, and the acid group of the prepolymer is neutralized using a neutralizing agent. Thereafter, a prepolymer is added to a liquid containing a chain extender or a crosslinking agent to carry out a chain extension reaction or a crosslinking reaction. Next, when an organic solvent is used, it is removed to obtain a urethane resin.

ウレタン樹脂の合成に用いる化合物(ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなど)の1分子当たりの反応基(イソシアネート基、ヒドロキシ基、アミノ基、イミノ基など)の数は、所望とするウレタン樹脂の特性に合わせて決定する。例えば、1分子当たり1つの反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂の末端に存在するユニットとなる。また、1分子当たり2つ以上の反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂を構成する他のユニットに挟まれる位置に存在するユニットとなり、なかでも、1分子当たり3つ以上の反応基を持つ化合物は、ウレタン樹脂を架橋させるためのユニットとなる。ウレタン樹脂を架橋させたい場合には、所望の架橋度に応じて、構成ユニットとして1分子当たり3つ以上の反応基を持つ化合物に由来するユニットを用いればよい。逆に、ウレタン樹脂を架橋させたくない場合には、構成するユニットとして1分子当たり2つの反応基を持つ化合物に由来するユニットのみを用いればよい。   The number of reactive groups (isocyanate group, hydroxy group, amino group, imino group, etc.) per molecule of the compound (polyisocyanate, polyol, polyamine, etc.) used for the synthesis of the urethane resin matches the desired characteristics of the urethane resin. To decide. For example, a compound having one reactive group per molecule becomes a unit present at the end of the urethane resin. In addition, a compound having two or more reactive groups per molecule becomes a unit existing at a position sandwiched between other units constituting the urethane resin. Among them, a compound having three or more reactive groups per molecule is It becomes a unit for crosslinking urethane resin. When it is desired to crosslink the urethane resin, a unit derived from a compound having three or more reactive groups per molecule may be used as a constituent unit depending on the desired degree of crosslinking. On the contrary, when it is not desired to crosslink the urethane resin, only a unit derived from a compound having two reactive groups per molecule may be used as a constituting unit.

〔分析方法〕
ウレタン樹脂の組成は、以下の方法によって分析することができる。先ず、ウレタン樹脂を含有するインクから、ウレタン樹脂を抽出する方法について説明する。具体的には、インクを80,000rpmで遠心分離して分取した上澄み液に、過剰の酸(塩酸など)を添加して析出したウレタン樹脂を抽出することができる。また、前記上澄み液を乾固させることによってウレタン樹脂を分取することもできる。また、顔料を溶解しないが、ウレタン樹脂は溶解するような有機溶剤(ヘキサンなど)を用いて、インクからウレタン樹脂を抽出することもできる。なお、インクからも分析を行うことはできるが、上述の方法によって抽出したウレタン樹脂(固形分)を用いることで、より精度が高い分析を行うことができる。
[Analysis method]
The composition of the urethane resin can be analyzed by the following method. First, a method for extracting the urethane resin from the ink containing the urethane resin will be described. Specifically, an excess acid (such as hydrochloric acid) is added to the supernatant obtained by centrifuging the ink at 80,000 rpm to extract the precipitated urethane resin. Moreover, urethane resin can also be fractionated by drying the said supernatant liquid. In addition, the urethane resin can be extracted from the ink using an organic solvent (such as hexane) that does not dissolve the pigment but dissolves the urethane resin. In addition, although analysis can also be performed from ink, more accurate analysis can be performed by using the urethane resin (solid content) extracted by the above-described method.

上記のようにして分取したウレタン樹脂を乾燥させた後、重水素化ジメチルスルホキシドに溶解させて測定対象の試料を調製する。この試料について、プロトン核磁気共鳴法(H−NMR)により分析を行って得られたピークの位置から、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するものを含むポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなどの種類を確認することができる。さらに、各成分の化学シフトのピークの積算値の比から、組成比を算出することもできる。さらに、カーボン核磁気共鳴分光法(13C−NMR)により分析を行って、酸基を有しないポリオールの単位ユニットの繰り返し数を求め、数平均分子量を算出することができる。なお、熱分解ガスクロマトグラフィーにより分析を行っても、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するものを含むポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミンなどの種類を確認することができる。 The urethane resin collected as described above is dried and then dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide to prepare a sample to be measured. About this sample, from the position of the peak obtained by analyzing by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR), the types of polyisocyanate, polyol, polyamine and the like including those having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added are selected. Can be confirmed. Furthermore, the composition ratio can also be calculated from the ratio of the integrated values of the chemical shift peaks of the respective components. Furthermore, it can analyze by carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (< 13 > C-NMR), calculates | requires the repeating number of the unit unit of the polyol which does not have an acid group, and can calculate a number average molecular weight. In addition, even if it analyzes by pyrolysis gas chromatography, types, such as a polyisocyanate, a polyol, a polyamine containing what has an allophanate structure which the hydroxy acid added, can be confirmed.

ウレタン樹脂について、赤外分光分析(IR)により分析を行って得られた赤外吸収スペクトルから、ポリイソシアネートの構造を確認することができる。アロファネート構造には、主に、3300cm−1にNH伸縮振動吸収、1750〜1710cm−1、及び1708〜1653cm−1に2本のC=O伸縮振動吸収が存在する。 About the urethane resin, the structure of polyisocyanate can be confirmed from the infrared absorption spectrum obtained by analyzing by infrared spectroscopic analysis (IR). The allophanate structure, mainly, NH stretching vibration absorption at 3300cm -1, 1750~1710cm -1, and two C = O stretching vibration absorption is present in 1708~1653cm -1.

〔含有量〕
インク中のウレタン樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上3.0質量%以下であることがさらに好ましい。また、インク全質量を基準とした、ウレタン樹脂の含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.05倍以上10.0倍以下であることが好ましい。前記質量比率が0.05倍未満であると、画像の耐擦過性が十分に得られない場合がある。一方、前記質量比率が10.0倍超であると、吐出安定性が十分に得られない場合がある。
〔Content〕
The content (% by mass) of the urethane resin in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 3.0% by mass based on the total mass of the ink. More preferably, it is as follows. Further, the content (% by mass) of the urethane resin based on the total mass of the ink is preferably 0.05 times or more and 10.0 times or less as a mass ratio with respect to the content (% by mass) of the pigment. If the mass ratio is less than 0.05 times, the scratch resistance of the image may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the mass ratio is more than 10.0 times, there may be a case where the ejection stability cannot be sufficiently obtained.

(顔料)
本発明のインクに用いる色材は、無機顔料や有機顔料などの顔料である。顔料種としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクドリンなどの有機顔料などが挙げられる。また、調色などの目的のために、顔料に加えてさらに染料などを併用してもよい。インク中の顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.5質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。
(Pigment)
The color material used in the ink of the present invention is a pigment such as an inorganic pigment or an organic pigment. Examples of the pigment species include inorganic pigments such as carbon black, calcium carbonate, and titanium oxide; organic pigments such as azo, phthalocyanine, and quinacdrine. In addition to pigments, dyes may be used in combination for purposes such as toning. The content (% by mass) of the pigment in the ink is preferably 0.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less based on the total mass of the ink. More preferably.

顔料の分散方式としては、樹脂分散剤を用いる樹脂分散顔料、樹脂分散剤を必要としない自己分散顔料などのいずれの方式を採用してもよい。ウレタン樹脂の膜特性を効率よく発揮させて画像の耐擦過性を高めるためには、ウレタン樹脂と顔料との相互作用をある程度抑制することが好ましい。したがって、アクリル樹脂などの、ウレタン樹脂とは異なる樹脂を分散剤として用いた樹脂分散顔料、分散剤を必要としない自己分散顔料を使用することが好ましい。   As a pigment dispersion method, any method such as a resin dispersion pigment using a resin dispersant or a self-dispersion pigment which does not require a resin dispersant may be adopted. In order to efficiently exhibit the film properties of the urethane resin and increase the scratch resistance of the image, it is preferable to suppress the interaction between the urethane resin and the pigment to some extent. Therefore, it is preferable to use a resin-dispersed pigment using a resin different from the urethane resin, such as an acrylic resin, as a dispersant, or a self-dispersed pigment that does not require a dispersant.

樹脂分散顔料に用いる樹脂分散剤としては、インクジェット用のインクに使用可能な公知の(共)重合体をいずれも用いることができる。好適な樹脂分散剤としては、以下に挙げるような親水性ユニット及び疎水性ユニットを有する共重合体(アクリル樹脂など)が挙げられる。親水性ユニットとしては、(メタ)アクリル酸やその塩などの親水性単量体に由来するユニットが挙げられる。また、疎水性ユニットとしては、スチレンやその誘導体、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有する単量体;(メタ)アクリル酸エステルなどの脂肪族基を有する単量体などの疎水性単量体に由来するユニットが挙げられる。   As the resin dispersant used for the resin-dispersed pigment, any known (co) polymer that can be used for ink-jet ink can be used. Suitable resin dispersants include copolymers (such as acrylic resins) having hydrophilic units and hydrophobic units as described below. Examples of the hydrophilic unit include units derived from hydrophilic monomers such as (meth) acrylic acid and salts thereof. Hydrophobic units include monomers having an aromatic ring such as styrene and its derivatives, benzyl (meth) acrylate; monomers having an aliphatic group such as (meth) acrylic acid ester Examples include units derived from the body.

自己分散顔料としては、顔料の粒子表面に直接又は他の原子団(−R−)を介してアニオン性基が結合したものを用いることができる。アニオン性基としては、−COOM、−SOM、−POなどが挙げられる。Mとしては、それぞれ独立に、水素原子;アルカリ金属;アンモニウム(NH);有機アンモニウムが挙げられる。他の原子団(−R−)としては、アルキレン基;アリーレン基;アミド基;スルホニル基;イミノ基;カルボニル基;エステル基;エーテル基;これらの基を組み合わせた基などが挙げられる。 As the self-dispersing pigment, one having an anionic group bonded to the particle surface of the pigment directly or via another atomic group (-R-) can be used. Examples of the anionic group, -COOM, -SO 3 M, and the like -PO 3 M 2. Examples of M include a hydrogen atom; an alkali metal; ammonium (NH 4 ); and an organic ammonium. Examples of the other atomic group (—R—) include an alkylene group; an arylene group; an amide group; a sulfonyl group; an imino group; a carbonyl group; an ester group; an ether group;

(水性媒体)
本発明のインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、10.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以上90.0質量%以下であることがさらに好ましい。
(Aqueous medium)
The ink of the present invention is an aqueous ink containing at least water as an aqueous medium. As water, it is preferable to use deionized water (ion exchange water). The content (% by mass) of water in the ink is preferably 10.0% by mass or more and 90.0% by mass or less, preferably 50.0% by mass or more and 90.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. More preferably.

水性媒体はさらに水溶性有機溶剤を含有してもよい。水溶性有機溶剤は、水溶性であれば特に制限はなく、1価ないしは多価のアルコール、(ポリ)アルキレングリコール、グリコールエーテル、含窒素極性溶媒、含硫黄極性溶媒などを用いることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。   The aqueous medium may further contain a water-soluble organic solvent. The water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it is water-soluble, and monohydric or polyhydric alcohol, (poly) alkylene glycol, glycol ether, nitrogen-containing polar solvent, sulfur-containing polar solvent and the like can be used. The content (% by mass) of the water-soluble organic solvent in the ink is preferably 3.0% by mass or more and 50.0% by mass or less based on the total mass of the ink.

(その他の添加剤)
本発明のインクは、上記した成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体などの、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。さらに、本発明のインクは、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び水溶性樹脂など、種々の添加剤を含有してもよい。
(Other additives)
In addition to the components described above, the ink of the present invention is a water-soluble organic substance that is solid at room temperature, such as polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane, and urea derivatives such as urea and ethyleneurea, if necessary. A compound may be contained. Furthermore, the ink of the present invention contains a surfactant, a pH adjuster, a rust inhibitor, an antiseptic, an antifungal agent, an antioxidant, an anti-reduction agent, an evaporation accelerator, a chelating agent, and a water-soluble agent as necessary. Various additives such as a functional resin may be contained.

(インクの物性)
本発明においては、25℃における、インクのpH、静的表面張力、粘度が以下の範囲内であることが好ましい。pHは5.0以上10.0以下であることが好ましく、7.0以上9.5以下であることがさらに好ましい。静的表面張力は30mN/m以上45mN/m以下であることが好ましく、35mN/m以上40mN/m以下であることがさらに好ましい。また、粘度は1.0mPa・s以上5.0mPa・s以下であることが好ましい。
(Ink physical properties)
In the present invention, the pH, static surface tension, and viscosity of the ink at 25 ° C. are preferably in the following ranges. The pH is preferably 5.0 or more and 10.0 or less, and more preferably 7.0 or more and 9.5 or less. The static surface tension is preferably 30 mN / m or more and 45 mN / m or less, and more preferably 35 mN / m or more and 40 mN / m or less. The viscosity is preferably 1.0 mPa · s or more and 5.0 mPa · s or less.

<インクカートリッジ>
本発明のインクカートリッジは、インクと、このインクを収容するインク収容部とを備える。そして、このインク収容部に収容されているインクが、上記で説明した本発明のインクである。図1は、本発明のインクカートリッジの一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示すように、インクカートリッジの底面には、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口12が設けられている。インクカートリッジの内部はインクを収容するためのインク収容部となっている。インク収容部は、インク収容室14と、吸収体収容室16とで構成されており、これらは連通口18を介して連通している。また、吸収体収容室16はインク供給口12に連通している。インク収容室14には液体のインク20が収容されており、吸収体収容室16には、インクを含浸状態で保持する吸収体22及び24が収容されている。インク収容部は、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容されるインク全量を吸収体により保持する形態であってもよい。また、インク収容部は、吸収体を持たず、インクの全量を液体の状態で収容する形態であってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
<Ink cartridge>
The ink cartridge of the present invention includes ink and an ink storage unit that stores the ink. And the ink accommodated in this ink accommodating part is the ink of this invention demonstrated above. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the ink cartridge of the present invention. As shown in FIG. 1, an ink supply port 12 for supplying ink to the recording head is provided on the bottom surface of the ink cartridge. The inside of the ink cartridge is an ink storage portion for storing ink. The ink storage portion is composed of an ink storage chamber 14 and an absorber storage chamber 16, which communicate with each other via a communication port 18. The absorber housing chamber 16 communicates with the ink supply port 12. The ink storage chamber 14 stores liquid ink 20, and the absorber storage chamber 16 stores absorbers 22 and 24 that hold the ink in an impregnated state. The ink storage unit may have a form in which the entire amount of ink stored is held by an absorber without having an ink storage chamber for storing liquid ink. Further, the ink storage portion may have a form that does not have an absorber and stores the entire amount of ink in a liquid state. Further, the ink cartridge may be configured to have an ink storage portion and a recording head.

<インクジェット記録方法>
本発明のインクジェット記録方法は、上記で説明した本発明のインクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録する方法である。インクを吐出する方式としては、インクに力学的エネルギーを付与する方式や、インクに熱エネルギーを付与する方式が挙げられる。本発明においては、インクに熱エネルギーを付与してインクを吐出する方式を採用することが特に好ましい。本発明のインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程は公知のものとすればよい。
<Inkjet recording method>
The ink jet recording method of the present invention is a method of recording an image on a recording medium by discharging the ink of the present invention described above from an ink jet recording head. Examples of the method for ejecting ink include a method for imparting mechanical energy to the ink and a method for imparting thermal energy to the ink. In the present invention, it is particularly preferable to employ a method in which thermal energy is applied to the ink and the ink is ejected. Other than using the ink of the present invention, the steps of the ink jet recording method may be known.

図2は、本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。インクジェット記録装置には、記録媒体32を搬送する搬送手段(不図示)、及びキャリッジシャフト34が設けられている。キャリッジシャフト34にはヘッドカートリッジ36が搭載可能となっている。ヘッドカートリッジ36は記録ヘッド38及び40を具備しており、インクカートリッジ42がセットされるように構成されている。ヘッドカートリッジ36がキャリッジシャフト34に沿って主走査方向に搬送される間に、記録ヘッド38及び40から記録媒体32に向かってインク(不図示)が吐出される。そして、記録媒体32が搬送手段(不図示)により副走査方向に搬送されることによって、記録媒体32に画像が記録される。   2A and 2B are diagrams schematically showing an example of an ink jet recording apparatus used in the ink jet recording method of the present invention. FIG. 2A is a perspective view of a main part of the ink jet recording apparatus, and FIG. 2B is a perspective view of a head cartridge. It is. The ink jet recording apparatus is provided with a conveying means (not shown) for conveying the recording medium 32 and a carriage shaft 34. A head cartridge 36 can be mounted on the carriage shaft 34. The head cartridge 36 includes recording heads 38 and 40, and is configured such that an ink cartridge 42 is set. While the head cartridge 36 is conveyed along the carriage shaft 34 in the main scanning direction, ink (not shown) is ejected from the recording heads 38 and 40 toward the recording medium 32. Then, the recording medium 32 is conveyed in the sub-scanning direction by a conveying unit (not shown), whereby an image is recorded on the recording medium 32.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、成分量に関して「部」及び「%」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by the following Example, unless the summary is exceeded. In addition, what is described as “parts” and “%” with respect to the component amounts is based on mass unless otherwise specified.

略称は以下の通りである。HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート、IPDI:イソホロンジイソシアネート、TDI:トリレンジイソシアネート、MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート、PPG:ポリプロピレングリコール、PEG:ポリエチレングリコール、PTMG:ポリテトラメチレングリコール、PC:ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、NPG:ネオペンチルグリコール、EDA:エチレンジアミン、DETA:ジエチレントリアミン、DMPA:ジメチロールプロピオン酸、TMP:トリメチロールプロパン。なお、PPG、PEG、PTMG、PCに付した数値は数平均分子量である。   Abbreviations are as follows. HDI: hexamethylene diisocyanate, IPDI: isophorone diisocyanate, TDI: tolylene diisocyanate, MDI: diphenylmethane diisocyanate, PPG: polypropylene glycol, PEG: polyethylene glycol, PTMG: polytetramethylene glycol, PC: polyhexamethylene carbonate diol, NPG: neo Pentyl glycol, EDA: ethylenediamine, DETA: diethylenetriamine, DMPA: dimethylolpropionic acid, TMP: trimethylolpropane. In addition, the numerical value attached | subjected to PPG, PEG, PTMG, and PC is a number average molecular weight.

<ポリイソシアネートの合成>
(化合物1〜11)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた反応器に、窒素雰囲気下で、表1に示す使用量(部)のポリイソシアネート、ヒドロキシ酸(又はNPG)、及び0.1部のスズ系触媒を入れ、温度80℃で2時間反応させた。次いで、0.01部の2−エチルヘキサン酸ジルコニウムを添加して、温度130℃で反応を行い、反応物を得た。この反応物を、で薄膜蒸留装置により蒸留することで未反応のポリイソシアネートを除去して、化合物1〜11を得た。得られた化合物1〜11はいずれも、アロファネート構造を有するポリイソシアネートであった。
<Synthesis of polyisocyanate>
(Compounds 1-11)
In a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas introduction tube, the amount (parts) of polyisocyanate, hydroxy acid (or NPG), and 0.1 shown in Table 1 under a nitrogen atmosphere Part of the tin-based catalyst was added and reacted at a temperature of 80 ° C. for 2 hours. Subsequently, 0.01 part of zirconium 2-ethylhexanoate was added, and the reaction was performed at a temperature of 130 ° C. to obtain a reaction product. This reaction product was distilled with a thin film distillation apparatus to remove unreacted polyisocyanate, and thus compounds 1 to 11 were obtained. The obtained compounds 1 to 11 were all polyisocyanates having an allophanate structure.

(化合物12)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた反応器に、窒素雰囲気下で、863.0部のHDI、137.0部のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量400)、及び0.2部の2−エチルヘキサン酸ジルコニウムを入れた、そして、温度90℃で2時間反応させた。次いで、0.1部部のリン酸を添加して、温度50℃で1時間、停止反応を行い、反応物を得た。この反応物を、温度130℃、圧力0.04kPaの条件で薄膜蒸留装置により蒸留することで未反応のHDIを除去して、化合物12を得た。得られた化合物12はアロファネート構造を有するHDIであった。
(Compound 12)
In a reactor equipped with a stirrer, thermometer, cooler, and nitrogen gas inlet tube, under a nitrogen atmosphere, 863.0 parts HDI, 137.0 parts polyethylene glycol monomethyl ether (number average molecular weight 400), and 0.2 part of zirconium 2-ethylhexanoate was charged and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Next, 0.1 part of phosphoric acid was added and a stop reaction was performed at a temperature of 50 ° C. for 1 hour to obtain a reaction product. This reaction product was distilled with a thin film distillation apparatus under the conditions of a temperature of 130 ° C. and a pressure of 0.04 kPa to remove unreacted HDI, and thus Compound 12 was obtained. The resulting compound 12 was HDI having an allophanate structure.

(化合物13)
化合物12の合成において、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルを数平均分子量600のものに変更した以外は同様の手順で、化合物13を得た。得られた化合物13はアロファネート構造を有するHDIであった。
(Compound 13)
Compound 13 was obtained by the same procedure except that polyethylene glycol monomethyl ether was changed to one having a number average molecular weight of 600 in the synthesis of compound 12. The obtained compound 13 was HDI having an allophanate structure.

(化合物14)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた反応器に、窒素雰囲気下で、186.0部のHDI、14.0部のイソプロパノール、及び0.1部のスズ系触媒を入れ、温度80℃で2時間反応させた。次いで、0.01部の2−エチルヘキサン酸ジルコニウムを添加して、温度100℃で反応を行い、反応物を得た。この反応物を、温度130℃、圧力0.04kPaの条件で薄膜蒸留装置により蒸留することで未反応のHDIを除去して、化合物14を得た。得られた化合物14はアロファネート構造を有するHDIであった。
(Compound 14)
In a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas inlet tube, 186.0 parts of HDI, 14.0 parts of isopropanol, and 0.1 part of a tin-based catalyst are added under a nitrogen atmosphere. The mixture was allowed to react at a temperature of 80 ° C. for 2 hours. Next, 0.01 part of zirconium 2-ethylhexanoate was added, and the reaction was performed at a temperature of 100 ° C. to obtain a reaction product. This reaction product was distilled with a thin-film distillation apparatus under conditions of a temperature of 130 ° C. and a pressure of 0.04 kPa to remove unreacted HDI, and thus compound 14 was obtained. The resulting compound 14 was HDI having an allophanate structure.

<ウレタン樹脂の合成>
(ウレタン樹脂1〜29)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、表2に示す使用量のポリイソシアネート、酸基を有しないポリオール、0.1部のスズ系触媒、及び300.0部のメチルエチルケトンを入れた。そして、窒素ガス雰囲気下、温度80℃で3時間反応させた。次いで、表2に示す使用量のその他の成分を添加し、FT−IRによりイソシアネート基の残存率を確認し、所望の残存率になるまで温度80℃で反応させ、反応液を得た。得られた反応液を温度40℃まで冷却した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、水酸化カリウム水溶液を添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下でメチルエチルケトンを留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、水溶性のウレタン樹脂1〜29を含む液体をそれぞれ得た。
<Synthesis of urethane resin>
(Urethane resin 1-29)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas introduction tube, the amount of polyisocyanate used in Table 2, a polyol having no acid group, 0.1 part of a tin-based catalyst, and 300.0 parts of methyl ethyl ketone were added. And it was made to react at the temperature of 80 degreeC under nitrogen gas atmosphere for 3 hours. Next, other components in the amounts used shown in Table 2 were added, the residual ratio of isocyanate groups was confirmed by FT-IR, and the reaction was performed at a temperature of 80 ° C. until the desired residual ratio was obtained, thereby obtaining a reaction solution. After cooling the obtained reaction liquid to a temperature of 40 ° C., ion exchange water was added, and an aqueous potassium hydroxide solution was added while stirring at high speed with a homomixer to obtain a liquid containing a resin. From the obtained liquid, methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure by heating to obtain liquids containing water-soluble urethane resins 1 to 29 each having a urethane resin (solid content) content of 42.9%. .

(ウレタン樹脂30)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、128.6部のPTMG2,000、8.0部のNPGを入れ、温度100℃で、均一になるまで混合した。さらに、165.6部の化合物12、及び0.05部のジブチルスズジラウレートを添加し、温度80℃で3時間反応させて、プレポリマーを含む溶液を得た。得られた溶液に702.0部の水を添加して乳化させた後、プレポリマー末端に存在するイソシアネート基の水による鎖延長反応を温度40℃で行った。FT−IRによりイソシアネート基が存在しなくなったことが確認できた時点で反応を終了させ、濃度を調整して、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂30を含む液体を得た。
(Urethane resin 30)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and nitrogen gas inlet tube, 128.6 parts of PTMG 2,000, 8.0 parts of NPG are put, and the temperature is 100 ° C. until uniform. Mixed. Further, 165.6 parts of Compound 12 and 0.05 parts of dibutyltin dilaurate were added and reacted at a temperature of 80 ° C. for 3 hours to obtain a solution containing a prepolymer. After 702.0 parts of water was added to the resulting solution to emulsify, a chain extension reaction of the isocyanate group present at the end of the prepolymer with water was performed at a temperature of 40 ° C. When it was confirmed by FT-IR that the isocyanate group was no longer present, the reaction was terminated, the concentration was adjusted, and the urethane resin (solid content) content was 42.9%. A liquid containing was obtained.

(ウレタン樹脂31)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、303.6部のPPG2,000を入れ、溶解させた。さらに、485.6部の化合物13、115.3部のIPDI、及び95.5部のDMPAを添加し、温度75℃で1時間反応させて、プレポリマーを含む溶液を得た。得られた溶液を温度60℃まで冷却した後、水酸化カリウム水溶液を添加し、ホモミキサーで高速撹拌して乳化させた。その後、10.4部のEDAを添加して鎖延長反応を温度30℃で12時間行った。FT−IRによりイソシアネート基が存在しなくなったことが確認できた時点で反応を終了させ、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下でメチルエチルケトンを留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂31を含む液体を得た。
(Urethane resin 31)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooler, and a nitrogen gas introduction tube, 303.6 parts of PPG 2,000 was placed and dissolved. Further, 485.6 parts of Compound 13, 115.3 parts of IPDI, and 95.5 parts of DMPA were added and reacted at a temperature of 75 ° C. for 1 hour to obtain a solution containing a prepolymer. After cooling the obtained solution to a temperature of 60 ° C., an aqueous potassium hydroxide solution was added and emulsified by stirring at high speed with a homomixer. Thereafter, 10.4 parts of EDA was added and the chain extension reaction was carried out at a temperature of 30 ° C. for 12 hours. The reaction was terminated when it was confirmed by FT-IR that the isocyanate group no longer existed, and a liquid containing a resin was obtained. From the obtained liquid, methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure by heating to obtain a liquid containing the urethane resin 31 having a urethane resin (solid content) content of 42.9%.

(ウレタン樹脂32)
撹拌機、温度計、冷却器、及び窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、57.1部の化合物14、136.3部のPPG2,000、及び300.0部のメチルエチルケトンを入れ、窒素ガス雰囲気下、温度80℃で7時間反応させた。次いで、2.4部のDMPA、3.8部のTMP、及び0.4部のEDAを添加し、FT−IRによりイソシアネート基の残存率を確認し、所望の残存率になるまで温度80℃で反応させ、反応液を得た。得られた反応液を温度40℃まで冷却した後、イオン交換水を添加して、ホモミキサーで高速撹拌しながら、水酸化カリウム水溶液を添加し、樹脂を含む液体を得た。得られた液体から、加熱減圧下でメチルエチルケトンを留去することで、ウレタン樹脂(固形分)の含有量が42.9%である、ウレタン樹脂32を含む液体を得た。
(Urethane resin 32)
In a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and nitrogen gas inlet tube, 57.1 parts of Compound 14, 136.3 parts of PPG 2,000, and 300.0 parts of methyl ethyl ketone were placed. The reaction was carried out at a temperature of 80 ° C. for 7 hours in a nitrogen gas atmosphere. Next, 2.4 parts of DMPA, 3.8 parts of TMP, and 0.4 parts of EDA were added, and the residual ratio of isocyanate groups was confirmed by FT-IR. To obtain a reaction solution. After cooling the obtained reaction liquid to a temperature of 40 ° C., ion exchange water was added, and an aqueous potassium hydroxide solution was added while stirring at high speed with a homomixer to obtain a liquid containing a resin. From the obtained liquid, methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure by heating to obtain a liquid containing urethane resin 32 having a urethane resin (solid content) content of 42.9%.

(ウレタン樹脂の合成条件、特性)
表2に、上記したウレタン樹脂の合成条件、及び特性を示す。「ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットに基づく酸価の、ウレタン樹脂の酸価を基準とした割合」を「アロファネートに基づく酸価の割合」と表記する。
(Synthesis conditions and characteristics of urethane resin)
Table 2 shows the synthesis conditions and characteristics of the urethane resin described above. “The ratio of the acid value based on the unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added, based on the acid value of the urethane resin” is referred to as “the ratio of the acid value based on the allophanate”.

<顔料分散液の調製>
(顔料分散液1)
20.0gのカーボンブラック、7.0mmolの((4−アミノベンゾイルアミノ)−メタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸の一ナトリウム塩、20.0mmolの硝酸、及び200.0mLの純水を混合した。そして、シルヴァーソン混合機を用いて、室温にて6,000rpmで混合した。30分後、この混合物に少量の水に溶解させた20.0mmolの亜硝酸ナトリウムをゆっくり添加した。この混合によって混合物の温度は60℃に達し、この状態で1時間反応させた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて、混合物のpHを10に調整した。30分後、20.0mLの純水を加え、スペクトラムメンブランを用いてダイアフィルトレーションを行った。イオン交換処理を行い、自己分散顔料のアニオン性基のカウンターイオンをナトリウムイオンからカリウムイオンに置換した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液1を得た。顔料分散液1には、粒子表面に−C−CONH−CH(PO(OK)基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
<Preparation of pigment dispersion>
(Pigment dispersion 1)
Mix 20.0 g carbon black, 7.0 mmol ((4-aminobenzoylamino) -methane-1,1-diyl) bisphosphonic acid monosodium salt, 20.0 mmol nitric acid, and 200.0 mL pure water. did. And it mixed at 6,000 rpm at room temperature using the Silverson mixer. After 30 minutes, 20.0 mmol of sodium nitrite dissolved in a small amount of water was slowly added to the mixture. By this mixing, the temperature of the mixture reached 60 ° C., and the reaction was performed in this state for 1 hour. Thereafter, the pH of the mixture was adjusted to 10 using an aqueous sodium hydroxide solution. After 30 minutes, 20.0 mL of pure water was added, and diafiltration was performed using a spectrum membrane. After performing ion exchange treatment and replacing the counter ion of the anionic group of the self-dispersing pigment from sodium ion to potassium ion, the pigment solid concentration was adjusted to obtain Pigment Dispersion Liquid 1. The pigment dispersion 1 contains a self-dispersing pigment in which —C 6 H 4 —CONH—CH (PO (OK) 2 ) 2 groups are bonded to the particle surface, and the pigment content is 30.0%. there were.

(顔料分散液2)
5.5gの水に5.0gの濃塩酸を溶かした溶液に、温度5℃に冷却した状態で4−アミノ−1,2−ベンゼンジカルボン酸1.5gを加えた。次いで、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態にし、これに5℃の水9.0gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えた。この溶液をさらに15分間撹拌後、6.0gのカーボンブラックを撹拌下で加えた。その後、さらに15分間撹拌し、スラリーを得た。得られたスラリーをろ紙(商品名「標準用濾紙No.2」、アドバンテック製)でろ過した後、顔料粒子を十分に水洗し、温度110℃のオーブンで乾燥させ、自己分散顔料を調製した。イオン交換処理を行い、自己分散顔料のアニオン性基のカウンターイオンをナトリウムイオンからカリウムイオンに置換した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液2を得た。顔料分散液2には、粒子表面に−C−(COOK)基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
(Pigment dispersion 2)
To a solution prepared by dissolving 5.0 g of concentrated hydrochloric acid in 5.5 g of water, 1.5 g of 4-amino-1,2-benzenedicarboxylic acid was added while being cooled to a temperature of 5 ° C. Next, the container containing the solution is placed in an ice bath and the solution is stirred to keep the solution constantly at 10 ° C. or lower, and 1.8 g of sodium nitrite is dissolved in 9.0 g of water at 5 ° C. Solution was added. After stirring the solution for an additional 15 minutes, 6.0 g of carbon black was added with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 15 minutes to obtain a slurry. The obtained slurry was filtered with a filter paper (trade name “standard filter paper No. 2”, manufactured by Advantech), and then the pigment particles were sufficiently washed with water and dried in an oven at 110 ° C. to prepare a self-dispersing pigment. After performing ion exchange treatment and replacing the counter ion of the anionic group of the self-dispersing pigment from sodium ion to potassium ion, the pigment solid concentration was adjusted to obtain Pigment Dispersion Liquid 2. The pigment dispersion 2 contained a self-dispersing pigment having —C 6 H 3 — (COOK) 2 groups bonded to the particle surface, and the pigment content was 30.0%.

(顔料分散液3)
500.0gのカーボンブラック、45.0gのアミノフェニル(2−スルホエチル)スルホン(APSES)、900.0gの蒸留水を反応器に入れた。そして、温度55℃、回転数300rpmで20分間撹拌した。ここに、40.0gの25.0%の亜硝酸ナトリウム水溶液を15分間かけて滴下した後、さらに50.0gの蒸留水を加えた。そして、温度60℃で2時間反応させ、反応物を得た。得られた反応物を蒸留水で希釈しながら取り出し、顔料固形分の濃度を調整して、顔料の含有量が15.0%である分散液を得た。その後、遠心分離により不純物を除去し、分散液Aを得た。この分散液Aには、顔料の粒子表面にAPSESが結合した顔料が含まれていた。
(Pigment dispersion 3)
500.0 g of carbon black, 45.0 g of aminophenyl (2-sulfoethyl) sulfone (APSES), 900.0 g of distilled water were placed in the reactor. And it stirred for 20 minutes at the temperature of 55 degreeC, and rotation speed 300rpm. Here, 40.0 g of a 25.0% sodium nitrite aqueous solution was dropped over 15 minutes, and then 50.0 g of distilled water was further added. And it was made to react at the temperature of 60 degreeC for 2 hours, and the reaction material was obtained. The obtained reaction product was taken out while being diluted with distilled water, and the concentration of pigment solids was adjusted to obtain a dispersion having a pigment content of 15.0%. Thereafter, impurities were removed by centrifugation to obtain dispersion A. This dispersion A contained a pigment in which APSES was bonded to the pigment particle surface.

この分散液A中の顔料に結合した官能基のモル数を求めるために、以下の操作を行った。ナトリウムイオン電極(1512A−10C;堀場製作所製)を用いて、分散液A中のナトリウムイオン濃度を測定し、顔料の固形分あたりのモル数(モル/g)に換算した。次いで、室温で、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)溶液に、顔料の含有量が15.0%である分散液Aを強力に撹拌しながら1時間かけて滴下し、混合物を得た。このときのPEHA溶液中のPEHAの濃度は、上記で測定したナトリウムイオンのモル数の1〜10倍量とし、溶液量は分散液Aと同量とした。この混合物を18〜48時間撹拌した後、不純物を除去し、分散液Bを得た。分散液B中には、粒子表面にAPSESを介してPEHAが結合した顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%であった。   In order to determine the number of moles of the functional group bonded to the pigment in the dispersion A, the following operation was performed. Using a sodium ion electrode (1512A-10C; manufactured by HORIBA, Ltd.), the sodium ion concentration in dispersion A was measured and converted to the number of moles (mol / g) per solid content of the pigment. Next, dispersion A having a pigment content of 15.0% was added dropwise to the pentaethylenehexamine (PEHA) solution at room temperature over 1 hour with vigorous stirring to obtain a mixture. The concentration of PEHA in the PEHA solution at this time was 1 to 10 times the number of moles of sodium ions measured above, and the amount of solution was the same as that of dispersion A. After stirring this mixture for 18 to 48 hours, impurities were removed to obtain dispersion B. Dispersion B contained a pigment having PEHA bound to the particle surface via APSES, and the pigment content was 10.0%.

水溶性樹脂であるスチレン−アクリル酸共重合体(重量平均分子量8,000、酸価140mgKOH/g、分散度Mw/Mn1.5〔Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量〕)を準備した。この水溶性樹脂190.0gを1,800gの蒸留水中に添加し、樹脂を中和するのに必要な水酸化カリウムを加え、撹拌により溶解させて、樹脂水溶液を得た。得られた樹脂水溶液に、顔料の含有量が10.0%である分散液Bの500.0gを撹拌しながら滴下し、混合物を得た。そして、上記の混合物を蒸発皿に移し、温度150℃で15時間加熱し、液体成分を蒸発させ、その後乾燥物を室温まで冷却した。次いで、水酸化カリウムでpHを9.0に調整した蒸留水中に、この乾燥物を添加し、分散機を用いて分散させた。さらに、撹拌下で1.0mol/Lの水酸化カリウム水溶液を添加して、液体のpHを10〜11に調整した。その後、脱塩及び精製により不純物と粗大粒子を除去し、顔料分散液3を得た。顔料分散液3には、高分子(水溶性樹脂であるスチレン−アクリル酸共重合体)を含む有機基が粒子表面に結合している樹脂結合型顔料が含まれており、顔料分の含有量は30.0%、樹脂分の含有量は15.0%であった。   A styrene-acrylic acid copolymer (weight average molecular weight 8,000, acid value 140 mg KOH / g, dispersity Mw / Mn 1.5 [Mw: weight average molecular weight, Mn: number average molecular weight]), which is a water-soluble resin, was prepared. . 190.0 g of this water-soluble resin was added to 1,800 g of distilled water, potassium hydroxide required to neutralize the resin was added, and dissolved by stirring to obtain an aqueous resin solution. To the obtained aqueous resin solution, 500.0 g of Dispersion B having a pigment content of 10.0% was added dropwise with stirring to obtain a mixture. Then, the above mixture was transferred to an evaporating dish and heated at a temperature of 150 ° C. for 15 hours to evaporate the liquid component, and then the dried product was cooled to room temperature. Next, the dried product was added to distilled water whose pH was adjusted to 9.0 with potassium hydroxide and dispersed using a disperser. Furthermore, 1.0 mol / L potassium hydroxide aqueous solution was added under stirring to adjust the pH of the liquid to 10-11. Thereafter, impurities and coarse particles were removed by desalting and purification to obtain pigment dispersion 3. The pigment dispersion 3 contains a resin-bound pigment in which an organic group containing a polymer (a styrene-acrylic acid copolymer that is a water-soluble resin) is bonded to the particle surface. Was 30.0%, and the resin content was 15.0%.

(顔料分散液4)
500.0gのイオン交換水、及び、15.0gのカーボンブラックを混合し、15,000rpmで30分間撹拌して、顔料を予備湿潤させた。ここに4,485gのイオン交換水を加え、高圧ホモジナイザーで分散させて、分散液Cを得た。この分散液C中の顔料の平均粒子径は110nmであった。得られた分散液Cを高圧容器に移し、圧力3.0MPaで加圧した後、オゾン濃度が100ppmであるオゾン水を導入することによって顔料のオゾン酸化処理を行い、分散液Dを得た。水酸化カリウムを用いて分散液DのpHを10.0に調整した後、顔料固形分の濃度を調整して、顔料分散液4を得た。顔料分散液4には、粒子表面に−COOK基が結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%であった。
(Pigment dispersion 4)
500.0 g of ion exchange water and 15.0 g of carbon black were mixed and stirred at 15,000 rpm for 30 minutes to pre-wet the pigment. To this, 4,485 g of ion-exchanged water was added and dispersed with a high-pressure homogenizer to obtain dispersion C. The average particle size of the pigment in dispersion C was 110 nm. The obtained dispersion C was transferred to a high-pressure vessel and pressurized at a pressure of 3.0 MPa, and then ozone ozone treatment of the pigment was performed by introducing ozone water having an ozone concentration of 100 ppm to obtain dispersion D. After adjusting the pH of the dispersion D to 10.0 using potassium hydroxide, the pigment solid content was adjusted to obtain the pigment dispersion 4. The pigment dispersion 4 contained a self-dispersing pigment having —COOK groups bonded to the particle surface, and the pigment content was 30.0%.

(顔料分散液5)
10.0gのカーボンブラック、20.0gの水溶性樹脂、70.0gの水を混合し、混合物を得た。水溶性樹脂としては、酸価200mgKOH/g、重量平均分子量10,000のスチレン−アクリル酸共重合体を10.0%水酸化ナトリウム水溶液で中和したものを用いた。サンドグラインダーを用いてこの混合物を1時間分散した後、遠心分離により不純物を除去し、さらにポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行った。次いで、顔料固形分の濃度を調整して、pHが10.0である顔料分散液5を得た。顔料分散液5には、水溶性樹脂(樹脂分散剤)により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%、樹脂の含有量は15.0%であった。
(Pigment dispersion 5)
10.0 g of carbon black, 20.0 g of a water-soluble resin, and 70.0 g of water were mixed to obtain a mixture. As the water-soluble resin, a styrene-acrylic acid copolymer having an acid value of 200 mgKOH / g and a weight average molecular weight of 10,000 neutralized with a 10.0% aqueous sodium hydroxide solution was used. This mixture was dispersed for 1 hour using a sand grinder, and then impurities were removed by centrifugation, followed by pressure filtration with a microfilter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm. Next, the pigment solid content was adjusted to obtain a pigment dispersion 5 having a pH of 10.0. The pigment dispersion 5 contained a pigment dispersed with a water-soluble resin (resin dispersant), and the pigment content was 30.0% and the resin content was 15.0%.

(顔料分散液6)
10.0gのカーボンブラック、46.6gのウレタン樹脂1を含む液体、43.4gの水を混合し、混合物を得た。サンドグラインダーを用いてこの混合物を1時間分散した後、遠心分離により不純物を除去し、さらにポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行った。次いで、顔料固形分の濃度を調整して、pHが10.0である顔料分散液6を得た。顔料分散液6には、ウレタン樹脂1により分散された顔料が含まれており、顔料の含有量は30.0%、樹脂の含有量は15.0%であった。
(Pigment dispersion 6)
10.0 g of carbon black, a liquid containing 46.6 g of urethane resin 1 and 43.4 g of water were mixed to obtain a mixture. This mixture was dispersed for 1 hour using a sand grinder, and then impurities were removed by centrifugation, followed by pressure filtration with a microfilter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm. Subsequently, the pigment solid content was adjusted to obtain a pigment dispersion 6 having a pH of 10.0. The pigment dispersion 6 contained the pigment dispersed by the urethane resin 1, and the pigment content was 30.0% and the resin content was 15.0%.

<インクの調製>
下記に示す各成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行い、各インクを調製した。なお、アセチレノールE100は川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤(アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物)であり、イオン交換水の残部とは、インクの全成分の合計量が100.0%となる量のことである。
・顔料分散液(表3に示す種類):10.0%
・ウレタン樹脂を含む液体(表3に示す種類):表3に示す使用量(%)
・グリセリン:9.0%
・トリエチレングリコール:5.0%
・アセチレノールE100:0.1%
・イオン交換水:残部。
<Preparation of ink>
Each component shown below was mixed and stirred sufficiently, followed by pressure filtration with a micro filter (manufactured by Fuji Film) having a pore size of 3.0 μm to prepare each ink. Acetylenol E100 is a nonionic surfactant (acetylene glycol ethylene oxide adduct) manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., and the balance of ion-exchanged water is such that the total amount of all components of the ink is 100.0%. That is.
Pigment dispersion (type shown in Table 3): 10.0%
-Liquid containing urethane resin (types shown in Table 3): Amount used (%) shown in Table 3
・ Glycerin: 9.0%
・ Triethylene glycol: 5.0%
-Acetylenol E100: 0.1%
-Ion exchange water: the balance.

<評価>
上記で得られた各インクをそれぞれインクカートリッジに充填し、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(商品名「PIXUS iP3100」、キヤノン製)に搭載した。本実施例においては、1/600インチ×1/600インチの単位領域に、1滴当たりの質量が28ng±10%であるインク滴を1滴付与する条件で記録したベタ画像の記録デューティを100%と定義する。記録条件は、温度:23℃、相対湿度:55%とした。本発明においては以下の各評価項目の評価基準において、AA〜Bを許容できるレベル、Cを許容できないレベルとした。評価結果を表3に示す。なお、表3には、各インクの特性も合わせて示した。
<Evaluation>
Each ink obtained above was filled in an ink cartridge and mounted on an ink jet recording apparatus (trade name “PIXUS iP3100”, manufactured by Canon Inc.) that discharges ink from the recording head by the action of thermal energy. In this embodiment, the recording duty of a solid image recorded under the condition that one ink droplet having a mass per droplet of 28 ng ± 10% is applied to a unit area of 1/600 inch × 1/600 inch is 100. It is defined as%. The recording conditions were temperature: 23 ° C. and relative humidity: 55%. In the present invention, in the evaluation criteria of the following evaluation items, levels AA to B are acceptable and C is an unacceptable level. The evaluation results are shown in Table 3. Table 3 also shows the characteristics of each ink.

(耐擦過性)
上記のインクジェット記録装置を用いて、普通紙(商品名「PPC用紙GF−500」、キヤノン製)に、記録デューティが100%である、1.0インチ×0.5インチのベタ画像を記録した記録物を得た。記録の10分後及び1日後にそれぞれ、記録物のベタ画像の上にシルボン紙及び面圧40g/cmの分銅を置き、ベタ画像とシルボン紙を擦り合わせた。その後、シルボン紙及び分銅を取り除き、非記録部の汚れの状態を目視で確認して、以下に示す評価基準にしたがって耐擦過性の評価を行った。
AA:10分後に白地部の汚れがなかった。
A:10分後に白地部の汚れがほとんどなく、かつ、1日後に白地部の汚れがなかった
B:10分後に白地部の汚れがほとんどなく、かつ、1日後に白地部の汚れがほとんどなかった
C:10分後に白地部の汚れがあったが、目立たないレベルであり、かつ、1日後に白地部の汚れがほとんどなかった。
(Abrasion resistance)
Using the inkjet recording apparatus, a solid image of 1.0 inch × 0.5 inch having a recording duty of 100% was recorded on plain paper (trade name “PPC paper GF-500”, manufactured by Canon). A record was obtained. After 10 minutes and 1 day of recording, respectively, a sillbon paper and a weight with a surface pressure of 40 g / cm 2 were placed on the solid image of the recorded material, and the solid image and the sylbon paper were rubbed together. Thereafter, the sylbon paper and the weight were removed, the state of the non-recorded portion was visually checked, and the scratch resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
AA: There was no stain on the white background portion after 10 minutes.
A: There was almost no stain on the white background after 10 minutes, and there was no stain on the white background after 1 day. B: There was almost no stain on the white background after 10 minutes, and there was almost no stain on the white background after 1 day. C: The white background was stained after 10 minutes, but it was inconspicuous, and the white background was hardly stained after 1 day.

(保存安定性)
上記で得られたインクについて、顔料の体積平均粒子径(D50)、及びインクの粘度を測定した。その後、容量180mLのポリテトラフルオロエチレン製の密閉容器にインク100gを入れ、密閉して、温度60℃のオーブンに入れて1ヶ月間保存した。その後、インクを取り出して25℃に戻した後、顔料の体積平均粒子径(D50)、及びインクの粘度を再び測定した。顔料の体積平均粒子径は、動的光散乱法による粒度分析計(商品名「UPA−EX150」、日機装製)を用いて、Set zero:60秒、測定時間:120秒、測定回数:3回、屈折率:1.8の条件で測定した。また、インクの粘度は、E型粘度計(商品名「RE80L」、東機産業製)を用いて、回転数:20rpm、測定回数:3回の条件で測定した。そして、保存前後での、体積平均粒子径、及びインクの粘度の変化率を求め、以下に示す評価基準にしたがって保存安定性の評価を行った。
A:体積平均粒子径、及び粘度の変化率がいずれも15%未満であった
B:体積平均粒子径、及び粘度の変化率の一方のみが15%以上であった
C:体積平均粒子径、及び粘度の変化率がいずれも15%以上であった。
(Storage stability)
The inks obtained above, the volume average particle diameter (D 50) of the pigment, and to measure the viscosity of the ink. Thereafter, 100 g of ink was put into a 180 mL capacity polytetrafluoroethylene sealed container, sealed, and placed in an oven at a temperature of 60 ° C. and stored for one month. Thereafter, the ink was taken out and returned to 25 ° C., and then the volume average particle diameter (D 50 ) of the pigment and the viscosity of the ink were measured again. The volume average particle size of the pigment was determined using a particle size analyzer (trade name “UPA-EX150”, manufactured by Nikkiso) by a dynamic light scattering method, Set zero: 60 seconds, measurement time: 120 seconds, measurement frequency: 3 times The refractive index was measured under the condition of 1.8. Further, the viscosity of the ink was measured using an E-type viscometer (trade name “RE80L”, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) under the conditions of the number of rotations: 20 rpm and the number of measurements: 3. Then, the volume average particle diameter and the ink viscosity change rate before and after storage were determined, and storage stability was evaluated according to the evaluation criteria shown below.
A: Volume average particle size and change rate of viscosity were both less than 15% B: Only one of volume average particle size and change rate of viscosity was 15% or more C: Volume average particle size, The viscosity change rate was 15% or more.

実施例1〜5の保存安定性は、実施例6よりも相対的に優れていた。   The storage stability of Examples 1 to 5 was relatively better than that of Example 6.

Claims (12)

顔料、及び、ウレタン樹脂を含有するインクジェット用の水性のインクであって、
前記ウレタン樹脂が、ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットを有することを特徴とする水性インク。
A water-based ink jet ink containing a pigment and a urethane resin,
The water-based ink, wherein the urethane resin has a unit derived from a polyisocyanate having an allophanate structure to which a hydroxy acid is added.
前記ヒドロキシ酸が、ヒドロキシカルボン酸である請求項1に記載の水性インク。   The aqueous ink according to claim 1, wherein the hydroxy acid is a hydroxycarboxylic acid. 前記ウレタン樹脂が、ポリオールに由来するユニットを有する請求項1又は2に記載の水性インク。   The water-based ink according to claim 1, wherein the urethane resin has a unit derived from a polyol. 前記ポリオールが、ポリエーテルポリオールを含む請求項3に記載の水性インク。   The water-based ink according to claim 3, wherein the polyol includes a polyether polyol. 前記ポリエーテルポリオールが、ポリプロピレングリコールを含む請求項4に記載の水性インク。   The water-based ink according to claim 4, wherein the polyether polyol contains polypropylene glycol. 前記ウレタン樹脂の酸価が、30mgKOH/g以上90mgKOH/g以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の水性インク。   6. The water-based ink according to claim 1, wherein the urethane resin has an acid value of 30 mgKOH / g or more and 90 mgKOH / g or less. 前記ヒドロキシ酸が付加したアロファネート構造を有するポリイソシアネートに由来するユニットに基づく酸価の、前記ウレタン樹脂の酸価を基準とした割合(%)が、70%以上である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性インク。   The ratio (%) of the acid value based on the unit derived from the polyisocyanate having an allophanate structure added with the hydroxy acid, based on the acid value of the urethane resin, is 70% or more. The water-based ink according to item 1. 前記ウレタン樹脂における、ウレタン結合が占める割合(モル%)が、ウレア結合が占める割合(モル%)に対するモル比率で、85.0/15.0以上である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の水性インク。   The ratio (mol%) which a urethane bond accounts in the said urethane resin is a molar ratio with respect to the ratio (mol%) which a urea bond occupies, and is 85.0 / 15.0 or more, Any one of Claim 1 thru | or 7 The water-based ink described in 1. 前記ウレタン樹脂のゲル分率が、5質量%以下である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の水性インク。   The water-based ink according to any one of claims 1 to 8, wherein a gel fraction of the urethane resin is 5% by mass or less. インク全質量を基準とした、前記ウレタン樹脂の含有量(質量%)が、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.05倍以上10.0倍以下である請求項1乃至9のいずれか1項に記載の水性インク。   The content (% by mass) of the urethane resin based on the total mass of the ink is 0.05 to 10.0 times by mass ratio with respect to the content (% by mass) of the pigment. 10. The water-based ink according to any one of 9 above. インクと、前記インクを収容するインク収容部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクが、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
An ink cartridge comprising ink and an ink containing portion for containing the ink,
An ink cartridge, wherein the ink is the water-based ink according to any one of claims 1 to 10.
インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクが、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
An inkjet recording method for recording an image on a recording medium by discharging ink from an inkjet recording head,
An inkjet recording method, wherein the ink is the water-based ink according to any one of claims 1 to 10.
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