JP2019056090A - Method for producing pigment water dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、顔料水分散体の製造方法、及び該顔料水分散体を含む水系インクに関する。 The present invention relates to a method for producing a pigment aqueous dispersion, and an aqueous ink containing the pigment aqueous dispersion.
商品包装印刷や広告等に用いられる商業用ラベル印刷等の分野では、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、NY(ナイロン)等の樹脂製印刷媒体に対し、環境負荷の低減、省エネルギー、安全性等の観点から、水系インクを用いる印刷方法として、インクジェット印刷方式やフレキソ印刷方式の活用が求められている。特に、インクジェット印刷方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を印刷媒体に直接吐出し、付着させて、文字や画像が記録された印刷物を得る印刷方式である。インクジェット印刷方式は、フルカラー化が容易で、かつ安価であり、被印刷物に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。そのため、樹脂製印刷媒体に対しても、インクジェット印刷方式の活用が試みられている。しかしながら、樹脂製印刷媒体は非吸水性であるため、従来のインクジェット印刷用インクでは該印刷媒体への密着性が十分でなく、密着性を改善する試みがなされてきた。 In the field of commercial label printing used for product packaging printing and advertisement, etc., resin printing such as PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), PE (polyethylene), PP (polypropylene), NY (nylon) From the viewpoints of reducing environmental load, energy saving, safety, and the like for media, it is required to use an inkjet printing method or a flexographic printing method as a printing method using water-based ink. In particular, the inkjet printing method is a printing method in which ink droplets are directly ejected from a very fine nozzle onto a printing medium and adhered to obtain a printed matter on which characters and images are recorded. The inkjet printing method is remarkably widespread because it is easy to make full color and inexpensive, and has many advantages such as non-contact with the substrate. For this reason, attempts have been made to utilize the ink jet printing method for resin-made print media. However, since resin-made print media are non-water-absorbing, conventional ink jet printing inks do not have sufficient adhesion to the print media, and attempts have been made to improve adhesion.
例えば、特許文献1には、記録媒体に印字した際に耐擦過性等を有する印字物を得ることができる、インクジェット記録用水系インクに用いられる着色微粒子分散体の製造方法として、顔料と、重合性モノマーと、界面活性剤と、重合開始剤と、水とを含む分散体を乳化重合する着色微粒子分散体の製造方法であって、該顔料が、キナクリドン骨格を有する顔料であり、該界面活性剤が、アニオン性又は非イオン性の界面活性剤であり、該重合開始剤が、アニオン性又は非イオン性のアゾ系化合物である、着色微粒子分散体の製造方法が記載されている。
特許文献2には、カルボジイミド化合物にポリアクリル側鎖が導入され、且つ顔料を分散した状態で、良好な分散安定性等を実現するカルボジイミド系化合物を利用したインクジェット用インク等として、酸基非含有(メタ)アクリル系単量体の少なくとも1種を含む酸基非含有ラジカル重合性不飽和単量体を酸基含有連鎖移動剤の存在下で重合して分子の片末端に酸基を含有するポリアクリル化合物を得て、該ポリアクリル化合物の分子の片末端にある酸基と、特定のカルボジイミド当量のカルボジイミド化合物のカルボジイミド基とを反応させることにより、ポリアクリル鎖を導入されたカルボジイミド系化合物が記載されている。
非特許文献1には、酸化チタンをマクロ−RAFT共重合体で水中に分散させた後、モノマーと重合開始剤とを添加し、モノマーを重合させて酸化チタンをカプセル化する技術が記載されている。
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a colored fine particle dispersion used in an aqueous ink for inkjet recording, which can obtain a printed matter having scratch resistance when printed on a recording medium. A method for producing a colored fine particle dispersion comprising emulsion-polymerizing a dispersion containing a functional monomer, a surfactant, a polymerization initiator, and water, wherein the pigment is a pigment having a quinacridone skeleton, and the surfactant A method for producing a colored fine particle dispersion is described in which the agent is an anionic or nonionic surfactant and the polymerization initiator is an anionic or nonionic azo compound.
In Patent Document 2, an acid group-free ink-jet ink or the like using a carbodiimide compound that achieves good dispersion stability in a state where a polyacryl side chain is introduced into a carbodiimide compound and a pigment is dispersed. An acid group-free radical polymerizable unsaturated monomer containing at least one (meth) acrylic monomer is polymerized in the presence of an acid group-containing chain transfer agent to contain an acid group at one end of the molecule. A carbodiimide compound into which a polyacryl chain is introduced is obtained by obtaining a polyacryl compound and reacting an acid group at one end of the molecule of the polyacryl compound with a carbodiimide group of a carbodiimide compound having a specific carbodiimide equivalent. Have been described.
Non-Patent Document 1 describes a technique in which titanium oxide is dispersed in water with a macro-RAFT copolymer, and then a monomer and a polymerization initiator are added to polymerize the monomer to encapsulate titanium oxide. Yes.
しかしながら、特許文献1及び2の方法では、非吸水性印刷媒体に対する密着性、耐折り曲げ性が十分でないことが分かった。また、非特許文献1の技術では、顔料表面の露出が多く、耐光性が十分でない。そのため、非吸水性印刷媒体に対する密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性の更なる向上が求められている。
本発明は、水系インクに含有させることにより、非吸水性印刷媒体に印刷した際においても、印刷物の密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性に優れる顔料水分散体の製造方法及び該顔料水分散体を含む水系インクを提供することを課題とする。
なお、本明細書において、「印刷」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念であり、「印刷物」とは、文字や画像が記録された印刷物、印字物を含む概念である。また、「非吸水性」とは、低吸水性、非吸水性を含む概念であり、印刷媒体と純水との接触時間100m秒における該印刷媒体の吸水量が0g/m2以上10g/m2以下であることを意味する。該吸水量は、自動走査吸液計(例えば、熊谷理機工業株式会社製 KM500win)を用いて、23℃、相対湿度50%の条件下で、純水の接触時間100m秒における転移量として測定される。さらに、「水系」とは、インクに含有される媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
However, it has been found that the methods of Patent Documents 1 and 2 do not have sufficient adhesion and bending resistance to non-water-absorbing print media. Further, in the technique of Non-Patent Document 1, there are many exposures of the pigment surface and the light resistance is not sufficient. For this reason, further improvements in adhesion to non-water-absorbing print media, bending resistance, and light resistance are required.
The present invention provides a method for producing a pigment water dispersion excellent in the adhesion, folding resistance, and light resistance of a printed matter even when printed on a non-water-absorbing print medium by being contained in a water-based ink, and the pigment water dispersion. An object is to provide a water-based ink containing a body.
In this specification, “print” is a concept including printing and printing for recording characters and images, and “printed material” is a concept including printed materials and printed materials on which characters and images are recorded. . “Non-water-absorbing” is a concept including low water-absorbing and non-water-absorbing, and the printing medium has a water absorption of 0 g / m 2 or more and 10 g / m at a contact time of 100 msec between the printing medium and pure water. Means 2 or less. The amount of water absorption is measured as a transition amount at a contact time of 100 msec of pure water using an automatic scanning absorption meter (for example, KM500win manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) at 23 ° C. and a relative humidity of 50%. Is done. Further, “aqueous” means that water accounts for the largest proportion in the medium contained in the ink.
本発明者らは、特定の連鎖移動剤を用いて得られるオリゴマー分散剤で顔料を分散させた後、シード重合により生成するポリマーで顔料を被覆することにより、前記課題を解決しうることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]下記工程1〜3を有する、顔料水分散体の製造方法。
工程1:ラジカル重合性モノマー(a)と、ラジカル重合開始剤(a)と、不可逆的連鎖移動剤とを混合して重合し、オリゴマー分散剤を得る工程
工程2:顔料と、工程1で得られたオリゴマー分散剤と、水とを混合して、顔料水分散液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散液と、ラジカル重合性モノマー(b)とを混合してシード重合し、前記顔料を被覆して、顔料水分散体を得る工程
[2]前記[1]に記載の製造方法で得られる顔料水分散体を含む、水系インク。
The present inventors have found that the above problem can be solved by dispersing the pigment with an oligomer dispersant obtained using a specific chain transfer agent and then coating the pigment with a polymer produced by seed polymerization. It was.
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A method for producing a pigment aqueous dispersion, comprising the following steps 1 to 3.
Step 1: A step of obtaining an oligomer dispersant by mixing a radical polymerizable monomer (a), a radical polymerization initiator (a), and an irreversible chain transfer agent to obtain an oligomer dispersant Step 2: Obtained in Step 1 with a pigment Step of mixing the obtained oligomer dispersant and water to obtain a pigment water dispersion Step 3: Mixing the pigment water dispersion obtained in Step 2 and the radical polymerizable monomer (b) to seed polymerization And a step of obtaining a pigment water dispersion by coating the pigment [2] A water-based ink comprising the pigment water dispersion obtained by the production method according to the above [1].
本発明によれば、水系インクに含有させることにより、非吸水性印刷媒体に印刷した際においても、印刷物の密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性に優れる顔料水分散体の製造方法及び該顔料水分散体を含む水系インクを提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a pigment aqueous dispersion having excellent adhesion, bending resistance, and light resistance of a printed matter even when printed on a non-water-absorbent printing medium by being contained in a water-based ink, and the pigment An aqueous ink containing an aqueous dispersion can be provided.
[顔料水分散体の製造方法]
本発明は、下記工程1〜3を有する、顔料水分散体の製造方法である。
工程1:ラジカル重合性モノマー(a)と、ラジカル重合開始剤(a)と、不可逆的連鎖移動剤とを混合して重合し、オリゴマー分散剤を得る工程
工程2:顔料と、工程1で得られたオリゴマー分散剤(以下、「オリゴマー分散剤」又は「オリゴマー成分」ともいう)と、水とを混合して、顔料水分散液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散液と、ラジカル重合性モノマー(b)とを混合してシード重合し、前記顔料を被覆して、顔料水分散体を得る工程
なお、本発明において「不可逆的連鎖移動剤」とは「可逆的付加開裂連鎖移動(Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer)を起こさない連鎖移動剤」を意味する。
また、本発明において「オリゴマー」とは、数平均分子量が300以上6,000以下で、かつ重量平均分子量が700以上20,000以下であるポリマーを意味する。なお、数平均分子量及び重量平均分子量の測定は、実施例に記載のゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定される。
更に、顔料水分散体における「被覆」とは、本発明の効果を奏する限り、必ずしも顔料粒子の表面全てがポリマーで被覆されていなくてもよいが、密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性を向上させる観点から、顔料粒子の表面全てが被覆されていることが好ましい。
[Method for producing pigment aqueous dispersion]
This invention is a manufacturing method of the pigment water dispersion which has the following processes 1-3.
Step 1: A step of obtaining an oligomer dispersant by mixing a radical polymerizable monomer (a), a radical polymerization initiator (a), and an irreversible chain transfer agent to obtain an oligomer dispersant Step 2: Obtained in Step 1 with a pigment Step of mixing the obtained oligomer dispersant (hereinafter also referred to as “oligomer dispersant” or “oligomer component”) with water to obtain a pigment water dispersion Step 3: Pigment water dispersion obtained in Step 2 And radical polymerization monomer (b) are mixed, and seed polymerization is performed, and the pigment is coated to obtain a pigment aqueous dispersion. In the present invention, “irreversible chain transfer agent” means “reversible addition”. “Chain transfer agent that does not cause Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer”.
In the present invention, “oligomer” means a polymer having a number average molecular weight of 300 to 6,000 and a weight average molecular weight of 700 to 20,000. In addition, the measurement of a number average molecular weight and a weight average molecular weight is measured by the gel permeation chromatography method as described in an Example.
Further, the “coating” in the pigment aqueous dispersion means that the entire surface of the pigment particles may not necessarily be coated with the polymer as long as the effect of the present invention is achieved. However, the adhesion, the bending resistance, and the light resistance are improved. From the viewpoint of improvement, it is preferable that the entire surface of the pigment particle is coated.
本発明に係る顔料水分散体は、顔料と、ラジカル重合性モノマー(a)由来の構成単位を含むオリゴマー成分及びラジカル重合性モノマー(b)由来の構成単位を含むポリマー成分と、を含有する顔料微粒子が水を主媒体とする中に分散しているものである。
顔料微粒子の形態は、ポリマー粒子に顔料が内包された(いわゆるカプセル型)粒子形態、ポリマー粒子中に顔料が均一に分散された粒子形態等が含まれる。これらの中でも、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、ポリマー粒子に顔料が内包された(いわゆるカプセル型)粒子形態が好ましい。
The pigment aqueous dispersion according to the present invention contains a pigment, an oligomer component containing a structural unit derived from the radical polymerizable monomer (a), and a polymer component containing a structural unit derived from the radical polymerizable monomer (b). Fine particles are dispersed in water as a main medium.
The form of the pigment fine particles includes a particle form in which the pigment is encapsulated in the polymer particles (so-called capsule type), a particle form in which the pigment is uniformly dispersed in the polymer particles, and the like. Among these, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, a particle form in which a pigment is included in polymer particles (so-called capsule type) is preferable.
本発明の製造方法で得られる顔料水分散体は、水系インク(以下、単に「インク」ともいう)に含有させることにより、非吸水性印刷媒体に印刷した際においても、印刷物の密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性に優れるという効果を奏する。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
まず、本発明の工程1で得られるオリゴマー分散剤は、不可逆的連鎖移動剤を用いて重合され、分子量が低く分子量分布が比較的広くなる。そのため、顔料に対する分散能に優れ、後続の工程3におけるシード重合に用いられるラジカル重合性モノマーの吸収性にも優れる。そして、工程2により、低分子量で分子量分布の広いオリゴマー分散剤が顔料の表面に吸着した後、工程3により顔料表面上のオリゴマー分散剤が母体となってラジカル重合性モノマーを吸収してシード重合が進行し、比較的分子量の高いポリマーが生成し、該ポリマーで顔料が被覆されると推察される。
印刷物の耐折り曲げ時には、接着強度の低い顔料−ポリマー界面の破壊が通常起こる。本発明では顔料近傍のオリゴマー成分は低分子量かつ分子量分布が比較的広いため、大きな変形にも追従し顔料はオリゴマー成分との密着性を保持する。そのため、耐折り曲げ性が大幅に改善する。
更に、工程1で得られるオリゴマー成分が、工程3で得られる高分子量のポリマー成分を可塑化することで、該ポリマー成分も印刷媒体の表面形態に追従して変形することにより、印刷物の密着性が向上すると考えられる。
更に、本発明では、顔料微粒子は顔料粒子の表面がポリマーで被覆された形態を有しているため、顔料はポリマーとの密着性を保持し、顔料表面の露出が抑制されている。そのため、光による顔料分解をポリマーが抑制し、耐光性も向上すると考えられる。
The pigment aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention is contained in a water-based ink (hereinafter, also simply referred to as “ink”), so that even when printed on a non-water-absorbing print medium, the adhesion and resistance of the printed matter. There exists an effect that it is excellent in bendability and light resistance. The reason is not clear, but it is thought as follows.
First, the oligomer dispersant obtained in Step 1 of the present invention is polymerized using an irreversible chain transfer agent, and has a low molecular weight and a relatively wide molecular weight distribution. Therefore, it is excellent in the dispersibility with respect to a pigment, and is excellent also in the absorptivity of the radically polymerizable monomer used for seed polymerization in the following process 3. Then, after the oligomer dispersing agent having a low molecular weight and a wide molecular weight distribution is adsorbed on the surface of the pigment by the step 2, the oligomer dispersing agent on the pigment surface becomes a base material and absorbs the radical polymerizable monomer by the step 3 to perform seed polymerization. It is assumed that a polymer having a relatively high molecular weight is produced and the pigment is coated with the polymer.
When the printed material is bent, the pigment-polymer interface with low adhesion strength usually breaks down. In the present invention, since the oligomer component in the vicinity of the pigment has a low molecular weight and a relatively wide molecular weight distribution, the pigment follows the large deformation and maintains the adhesion to the oligomer component. Therefore, the bending resistance is greatly improved.
Furthermore, the oligomer component obtained in step 1 plasticizes the high molecular weight polymer component obtained in step 3, so that the polymer component also deforms following the surface form of the print medium, so that the adhesion of the printed matter is increased. Is thought to improve.
Further, in the present invention, since the pigment fine particles have a form in which the surface of the pigment particles is coated with a polymer, the pigment retains the adhesiveness with the polymer and the exposure of the pigment surface is suppressed. For this reason, it is considered that the pigment is inhibited from being decomposed by light and the light resistance is improved.
<工程1>
工程1は、ラジカル重合性モノマー(a)と、ラジカル重合開始剤(a)と、不可逆的連鎖移動剤とを混合して重合し、オリゴマー分散剤を得る工程である。これにより、分子量が低く分子量分布が比較的広いオリゴマー分散剤が得られる。
<Step 1>
Step 1 is a step in which a radical polymerizable monomer (a), a radical polymerization initiator (a), and an irreversible chain transfer agent are mixed and polymerized to obtain an oligomer dispersant. Thereby, an oligomer dispersant having a low molecular weight and a relatively wide molecular weight distribution can be obtained.
〔ラジカル重合性モノマー(a)〕
本発明で用いるラジカル重合性モノマー(a)は、ラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する基であり、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロペニル基、ビニリデン基、及びビニレン基から選ばれる1種以上を有するモノマーが挙げられる。ラジカル重合性モノマー(a)は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、親水性モノマー(a−1)(以下、単に「モノマー(a−1)」ともいう)を含むことが好ましい。モノマー(a−1)としては、イオン性官能基を有するモノマー、イオン性官能基を有しない非イオン性親水性モノマーが挙げられ、好ましくはイオン性官能基を有するモノマーである。
本発明において「親水性」とは、モノマーの25℃におけるイオン交換水100gへの溶解可能な量が10g以上であることをいい、該溶解量は好ましくは50g以上であることをいう。イオン性官能基モノマーの場合における「親水性」とは、イオン性官能基を中和した状態での25℃におけるイオン交換水100gへの溶解量が前記範囲であることをいう。
[Radically polymerizable monomer (a)]
The radical polymerizable monomer (a) used in the present invention is a group having an unsaturated double bond capable of radical polymerization, and includes a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a propenyl group, a vinylidene group, and a vinylene group. Examples include monomers having one or more selected. The radical polymerizable monomer (a) is a hydrophilic monomer (a-1) (hereinafter simply referred to as “monomer (a)” from the viewpoint of improving the dispersibility of the oligomer dispersant, adhesion, folding resistance and light resistance. -1) "). Examples of the monomer (a-1) include a monomer having an ionic functional group and a nonionic hydrophilic monomer having no ionic functional group, preferably a monomer having an ionic functional group.
In the present invention, the term “hydrophilic” means that the monomer can be dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. in an amount of 10 g or more, and the dissolution amount is preferably 50 g or more. “Hydrophilic” in the case of an ionic functional group monomer means that the amount dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. in a state in which the ionic functional group is neutralized is within the above range.
イオン性官能基を有するモノマーとしては、カチオン性基を有するモノマー、アニオン性基を有するモノマーが挙げられ、オリゴマー分散剤の分散性の観点から、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、アニオン性基を有するモノマーが好ましい。該アニオン性基としては、カルボキシ基(−COOM1)、スルホン酸基(−SO3M1)、リン酸基(−OPO3M1 2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(−COO-、−SO3 -、−OPO3 2-、−OPO3 -M1)等が挙げられる。上記化学式中、M1は、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
カルボキシ基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有するモノマーとしては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
リン酸基を有するモノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
これらの中でも、好ましくはカルボキシ基を有するモノマーであり、より好ましくは、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及び2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸から選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。以下における「(メタ)」も同義である。
Examples of the monomer having an ionic functional group include a monomer having a cationic group and a monomer having an anionic group. From the viewpoint of the dispersibility of the oligomer dispersant, the adhesion, bending resistance and light resistance are improved. From the viewpoint, a monomer having an anionic group is preferable. Examples of the anionic group include dissociation of a carboxy group (—COOM 1 ), a sulfonic acid group (—SO 3 M 1 ), a phosphoric acid group (—OPO 3 M 1 2 ), and the like to release hydrogen ions. Examples thereof include groups exhibiting acidity, or dissociated ionic forms thereof (—COO − , —SO 3 − , —OPO 3 2− , —OPO 3 − M 1 ), and the like. In the above chemical formula, M 1 represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium, or organic ammonium.
Examples of the monomer having a carboxy group include (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethyl succinic acid.
Examples of the monomer having a sulfonic acid group include styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, and 3-sulfopropyl (meth) acrylate.
Examples of the monomer having a phosphoric acid group include vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, and the like.
Among these, preferably a monomer having a carboxy group, more preferably at least selected from (meth) acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid and 2-methacryloyloxymethyl succinic acid. It is 1 type, More preferably, it is (meth) acrylic acid.
In this specification, “(meth) acrylic acid” means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid, and “(meth) acrylate” is at least one selected from acrylate and methacrylate. “(Meta)” in the following is also synonymous.
非イオン性親水性モノマーとしては、耐折曲げ性を向上させる観点から、好ましくは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール(n=2〜30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(n=1〜30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(n=1〜30、その中のエチレングリコール:n=1〜29)(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートである。 The nonionic hydrophilic monomer is preferably a hydroxyalkyl (meth) acrylate such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate or 3-hydroxypropyl (meth) acrylate; polyethylene glycol (from the viewpoint of improving bending resistance; n = 2 to 30, n represents the average number of moles added of the oxyalkylene group (the same applies hereinafter) and polyalkylene glycol (meth) acrylates such as (meth) acrylate and polypropylene glycol (n = 2 to 30) (meth) acrylate; Alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylates such as methoxypolyethylene glycol (n = 1-30) (meth) acrylate; phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymer) (n = 1-30, ethylene glycol therein: n = 1 29) (meth) is at least one selected from acrylate, more preferably a polyalkylene glycol (meth) acrylate.
商業的に入手しうる非イオン性親水性モノマーの具体例としては、NKエステルM−20G、同40G、同90G、同230G等(以上、新中村化学工業株式会社の商品名)、ブレンマーPE−90、同200、同350等、ブレンマーPME−100、同200、同400等、ブレンマーPP−500、同800、同1000等、ブレンマーAP−150、同400、同550等、ブレンマー50PEP−300、ブレンマー50POEP−800B、ブレンマー43PAPE−600B等(以上、日油株式会社の商品名)が挙げられる。 Specific examples of commercially available nonionic hydrophilic monomers include NK ester M-20G, 40G, 90G, 230G, etc. (above, trade names of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), BLEMMER PE- 90, 200, 350, etc., Blemmer PME-100, 200, 400, etc., Blemmer PP-500, 800, 1000, etc., Blemmer AP-150, 400, 550, etc., Blemmer 50 PEP-300, Blemmer 50POEP-800B, Blemmer 43PAPE-600B, etc. (above, trade name of NOF Corporation) are mentioned.
ラジカル重合性モノマー(a)は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、更に疎水性モノマー(a−2)(以下、単に「モノマー(a−2)」ともいう)を含むことが好ましい。
本発明において「疎水性」とは、モノマーの25℃におけるイオン交換水100gへの溶解可能な量が10g未満であることをいう。疎水性モノマーの25℃におけるイオン交換水100gへの溶解量は、オリゴマー分散剤の顔料への吸着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
モノマー(a−2)は、その構造中に疎水性基とラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する基とを有するものである。疎水性基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基から選ばれる1種以上が挙げられ、好ましくは脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基から選ばれる1種以上である。ラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する基としては、前述のモノマー(a−1)と同様のものが挙げられ、好ましくはビニル基である。
From the viewpoint of the dispersibility of the oligomer dispersant, and the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, the radical polymerizable monomer (a) is further composed of a hydrophobic monomer (a-2) (hereinafter simply referred to as “ Monomer (a-2) ”) is preferably included.
In the present invention, “hydrophobic” means that the amount of the monomer that can be dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. is less than 10 g. The amount of the hydrophobic monomer dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. is preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less, from the viewpoint of the adsorptivity of the oligomer dispersant to the pigment.
The monomer (a-2) has a hydrophobic group and a group having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in its structure. Examples of the hydrophobic group include one or more selected from an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group, preferably selected from an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. One or more types. Examples of the group having an unsaturated double bond capable of radical polymerization include the same as those described above for the monomer (a-1), and a vinyl group is preferable.
モノマー(a−2)は、好ましくは脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる少なくとも1種である。
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、好ましくは炭素数1以上10以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものであり、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものであり、更に好ましくは炭素数1以上8以下のアルキル基を有するものである。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、オリゴマー分散剤の分散性の観点から、好ましくはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、及び2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上であり、より好ましくはメチル(メタ)アクリレートである。
The monomer (a-2) is preferably at least one selected from (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol and an aromatic group-containing monomer.
The (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl having 1 to 10 carbon atoms. Having an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, (Meth) acrylate having a linear alkyl group such as stearyl (meth) acrylate; isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tertiary butyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, It has a branched chain alkyl group such as isodecyl (meth) acrylate, isododecyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate (meta Acrylate; having an alicyclic alkyl group, such as cyclohexyl (meth) acrylate (meth) acrylate.
Among these, from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, it is preferably at least one selected from methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. More preferably, it is methyl (meth) acrylate.
芳香族基含有モノマーは、好ましくはヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくはスチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、2−メチルスチレン等が挙げられ、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはスチレン及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上であり、より好ましくはスチレンである。
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms which may have a substituent containing a hetero atom, more preferably a styrene monomer and an aromatic group-containing monomer. One or more selected from (meth) acrylates.
Examples of the styrene monomer include styrene and 2-methylstyrene, and examples of the aromatic group-containing (meth) acrylate include benzyl (meth) acrylate and phenoxyethyl (meth) acrylate. Among these, Preferably it is 1 or more types chosen from styrene and benzyl (meth) acrylate, More preferably, it is styrene.
ラジカル重合性モノマー(a)総量中、モノマー(a−1)及び(a−2)の合計含有量は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは100質量%、すなわちモノマー(a−1)及び(a−2)のみからなることが好ましい。 In the total amount of the radical polymerizable monomer (a), the total content of the monomers (a-1) and (a-2) is based on the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, as well as adhesion, bending resistance and light resistance. From the viewpoint of improving, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and still more preferably 100% by mass, that is, only from the monomers (a-1) and (a-2). It is preferable to become.
モノマー(a−1)の含有量は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、ラジカル重合性モノマー(a)総量中、好ましくは15質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは45質量%以上、より更に好ましくは50質量%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下、より更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは65質量%以下、より更に好ましくは60質量%以下である。
モノマー(a−2)の含有量は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、ラジカル重合性モノマー(a)総量中、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上、より更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは35質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは85質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは55質量%以下、より更に好ましくは50質量%以下である。
The content of the monomer (a-1) is preferably within the total amount of the radically polymerizable monomer (a) from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, and from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. 15% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and from the same viewpoint as described above, preferably 90% by mass or less, more preferably Is 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, still more preferably 70% by mass or less, still more preferably 65% by mass or less, and still more preferably 60% by mass or less.
The content of the monomer (a-2) is preferably within the total amount of the radical polymerizable monomer (a) from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, and from the viewpoint of improving adhesion, folding resistance and light resistance. 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, still more preferably 35% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more, And from a viewpoint similar to the above, Preferably it is 85 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 55 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less.
〔ラジカル重合開始剤(a)〕
本発明で用いるラジカル重合開始剤(a)(以下、単に「開始剤(a)」ともいう)としては、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−70)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−65)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(V−40)等のアゾニトリル化合物、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン](VA−061)等のアゾアミジン化合物、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](VA−086)、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)(VAm−110)等のアゾアミド化合物、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ基を含むアゾ重合開始剤;過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素等の無機過酸化物;t−ブチルパーオキシネオへプタノエート、t−ヘキシルパーオキシネオへプタノエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキシド、t−ブチルハイドロパーオキシド等の有機過酸化物;有機過酸化物に亜硫酸ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸等の還元剤を組み合わせたレドックス系の重合開始剤等が挙げられる。
[Radical polymerization initiator (a)]
Examples of the radical polymerization initiator (a) (hereinafter, also simply referred to as “initiator (a)”) used in the present invention include 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN), 2,2′-azobis. (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (V-70), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65), 1,1′-azobis (cyclohexane-1) -Azonitrile compounds such as (carbonitrile) (V-40), azoamidine compounds such as 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] (VA-061), 2,2′-azobis Azoamide compounds such as [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] (VA-086) and 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide) (VAm-110) Azo polymerization initiators containing an azo group such as 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid); persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate; inorganic peroxides such as hydrogen peroxide Organic peroxides such as t-butylperoxyneoheptanoate, t-hexylperoxyneoheptanoate, di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide; organic Examples thereof include a redox polymerization initiator in which a peroxide and a reducing agent such as sodium sulfite, Rongalite, and ascorbic acid are combined.
開始剤(a)は、オリゴマー分散剤の高分子量化を抑制し、密着性を向上させる観点から、好ましくはアゾ重合開始剤であり、より好ましくは油溶性アゾ重合開始剤であり、更に好ましくはアゾニトリル化合物であり、より更に好ましくは2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−70)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−65)、及び1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(V−40)から選ばれる少なくとも1種である。 Initiator (a) is preferably an azo polymerization initiator, more preferably an oil-soluble azo polymerization initiator, more preferably an oil-soluble azo polymerization initiator, from the viewpoint of suppressing high molecular weight of the oligomer dispersant and improving adhesion. An azonitrile compound, more preferably 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (V-70), It is at least one selected from 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65) and 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) (V-40).
開始剤(a)の10時間半減期温度は、副反応を抑制し、分子量分布を調整する観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、適度な温度で反応を制御する観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下、より更に好ましくは70℃以下、より更に好ましくは60℃以下である。
なお、これらの重合開始剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The 10-hour half-life temperature of the initiator (a) is preferably 30 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing side reactions and adjusting the molecular weight distribution, and improving the adhesion, bending resistance and light resistance. More preferably, it is 40 ° C. or more, more preferably 50 ° C. or more, and from the viewpoint of controlling the reaction at an appropriate temperature, preferably 100 ° C. or less, more preferably 90 ° C. or less, still more preferably 80 ° C. or less, more More preferably, it is 70 degrees C or less, More preferably, it is 60 degrees C or less.
In addition, you may use these polymerization initiators individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
〔不可逆的連鎖移動剤〕
不可逆的連鎖移動剤は、前述のとおり、「可逆的付加開裂連鎖移動(Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer)を起こさない連鎖移動剤」を意味し、RAFT剤に含まれるトリチオカーボネート構造(−S−C(=S)−S−)、ジチオカルバメート構造(−N−C(=S)−S−)又はジチオベンゾネート構造を有しない連鎖移動剤である。本発明では、不可逆的連鎖移動剤を用いてオリゴマー分散剤が得られるため、分子量が低く分子量分布が比較的広くなる。そのため、顔料に対する分散能に優れ、後続の工程3におけるシード重合に用いられるラジカル重合性モノマーの吸収性にも優れ、密着性、耐折曲げ性、及び耐侯性を向上することができる。
[Irreversible chain transfer agent]
As described above, the irreversible chain transfer agent means “a chain transfer agent that does not cause reversible addition fragmentation chain transfer”, and includes a trithiocarbonate structure (—S—C) contained in the RAFT agent. It is a chain transfer agent having no (= S) -S-), dithiocarbamate structure (-NC (= S) -S-) or dithiobenzoate structure. In the present invention, since the oligomer dispersant is obtained using an irreversible chain transfer agent, the molecular weight is low and the molecular weight distribution is relatively wide. Therefore, it is excellent in the dispersibility with respect to a pigment, it is excellent also in the absorptivity of the radically polymerizable monomer used for seed polymerization in the following process 3, and adhesiveness, bending resistance, and weather resistance can be improved.
不可逆的連鎖移動剤は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは親水性の連鎖移動剤であり、より好ましくは、チオール基又はハロアルキル基を含む。
チオール基を含むチオール系連鎖移動剤(以下、単に「チオール系連鎖移動剤」ともいう)としては、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール等のヒドロキシ基含有メルカプタン類;メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸等のカルボキシ基含有メルカプタン類;2−メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸基含有メルカプタン類;2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン;ブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、オクタデカンチオール等のアルキルメルカプタン;シクロヘキサンチオール;チオフェノール;メチル−3−メルカプトプロピオネート、2−エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネート、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート等のメルカプトプロピオネート類等が挙げられる。
ハロアルキル基を含む連鎖移動剤としては、四塩化炭素、四臭化炭素、塩化メチレン、トリブロモエタン、ブロモトリクロロエタン等が挙げられる。
The irreversible chain transfer agent is preferably a hydrophilic chain transfer agent from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, and more preferably contains a thiol group or a haloalkyl group.
Examples of the thiol chain transfer agent containing a thiol group (hereinafter also simply referred to as “thiol chain transfer agent”) include hydroxy group-containing mercaptans such as 2-mercaptoethanol and 3-mercapto-1,2-propanediol; Carboxy group-containing mercaptans such as acetic acid, 3-mercaptopropionic acid and mercaptosuccinic acid; sulfonic acid group-containing mercaptans such as sodium 2-mercaptoethanesulfonate; 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene; Alkyl mercaptans such as thiol, octanethiol, decanethiol, dodecanethiol, hexadecanethiol, octadecanethiol; cyclohexanethiol; thiophenol; methyl-3-mercaptopropionate, 2-ethylhexyl-3-mercaptopro Onato, mercaptopropionate such as n- octyl-3-mercaptopropionate and the like.
Examples of the chain transfer agent containing a haloalkyl group include carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, methylene chloride, tribromoethane, bromotrichloroethane, and the like.
これらの中でも、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくはチオール系連鎖移動剤であり、オリゴマー分散剤の分散性の観点から、より好ましくは、更に酸性基を含むチオール系連鎖移動剤である。酸性基としては、カルボキシ基(−COOM2)、スルホン酸基(−SO3M2)等の、解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(−COO-、−SO3 -)等が挙げられる。上記化学式中、M2は、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
酸性基を含むチオール系連鎖移動剤としては、好ましくはカルボキシ基含有メルカプタン及びスルホン酸基含有メルカプタンから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはカルボキシ基含有メルカプタンであり、更に好ましくは3−メルカプトプロピオン酸である。
Among these, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, preferably a thiol chain transfer agent, and more preferably a thiol further containing an acidic group from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant. It is a chain transfer agent. Examples of the acidic group include groups that exhibit acidity by dissociating and releasing hydrogen ions, such as a carboxy group (—COOM 2 ) and a sulfonic acid group (—SO 3 M 2 ), or their dissociated ion forms ( -COO -, -SO 3 -) and the like. In the above chemical formula, M 2 represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium.
The thiol chain transfer agent containing an acidic group is preferably at least one selected from a carboxy group-containing mercaptan and a sulfonic acid group-containing mercaptan, more preferably a carboxy group-containing mercaptan, and still more preferably 3-mercaptopropion. It is an acid.
ラジカル重合性モノマー(a)の量は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、工程1の重合反応の全系に対して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
開始剤(a)の量は、ラジカル重合性モノマー(a)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上であり、そして、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、より更に好ましくは3質量部以下である。
The amount of the radically polymerizable monomer (a) is preferably 10% by mass or more, more preferably 20%, based on the entire polymerization reaction in Step 1, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. More preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 55 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or less.
The amount of the initiator (a) is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, still more preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the radical polymerizable monomer (a). Yes, and preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 3 parts by mass or less.
工程1において、不可逆的連鎖移動剤のモル数の総和に対するラジカル重合性モノマー(a)のモル数の総和のモル比〔ラジカル重合性モノマー(a)/不可逆的連鎖移動剤〕は、オリゴマー分散剤の分子量を調整し、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは3以上、より好ましく5以上、更に好ましくは10以上、より更に好ましくは13以上であり、そして、好ましくは40以下、より好ましくは35以下、更に好ましくは30以下、より更に好ましくは25以下、より更に好ましくは20以下、より更に好ましくは18以下ある。 In step 1, the molar ratio of the total number of moles of the radical polymerizable monomer (a) to the total number of moles of the irreversible chain transfer agent [radical polymerizable monomer (a) / irreversible chain transfer agent] is an oligomer dispersant. Is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, still more preferably 13 or more, and preferably from the viewpoint of adjusting the molecular weight of the resin and improving adhesion, bending resistance and light resistance. Is 40 or less, more preferably 35 or less, still more preferably 30 or less, still more preferably 25 or less, still more preferably 20 or less, and still more preferably 18 or less.
工程1において、不可逆的連鎖移動剤のモル数の総和に対する開始剤(a)のモル数の総和のモル比〔ラジカル重合開始剤(a)/不可逆的連鎖移動剤〕は、オリゴマー分散剤の分子量を調整し、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.07以上であり、そして、好ましくは1以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.5以下、より更に好ましくは0.3以下、より更に好ましくは0.1以下である。 In step 1, the molar ratio of the total number of moles of initiator (a) to the total number of moles of irreversible chain transfer agent [radical polymerization initiator (a) / irreversible chain transfer agent] is the molecular weight of the oligomer dispersant. From the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, it is preferably 0.03 or more, more preferably 0.05 or more, still more preferably 0.07 or more, and preferably 1 Below, more preferably 0.7 or less, still more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.3 or less, and still more preferably 0.1 or less.
工程1における重合方法は、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法を用いることができる。これらの中でも、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる溶媒に特に制限はないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。極性有機溶媒としては、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール、炭素数3以上5以下のケトン類、エーテル類、エステル類等が挙げられる。これらの中でも、脂肪族アルコール、ケトン類、又はこれらと水との混合溶媒が好ましく、メチルエチルケトン又はそれと水との混合溶媒が好ましい。
また、ラジカル重合性モノマー(a)として2種以上のモノマーを用いる場合には、連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。
As the polymerization method in Step 1, a known polymerization method such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method can be used. Among these, the solution polymerization method is preferable.
Although there is no restriction | limiting in particular in the solvent used by a solution polymerization method, A polar organic solvent is preferable. When the polar organic solvent is miscible with water, it can be used by mixing with water. Examples of the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones having 3 to 5 carbon atoms, ethers, and esters. Among these, aliphatic alcohol, ketones, or a mixed solvent of these with water is preferable, and methyl ethyl ketone or a mixed solvent of it with water is preferable.
Moreover, when using 2 or more types of monomers as a radically polymerizable monomer (a), there is no restriction | limiting in the mode of a chain | linkage, Any polymerization modes, such as random, a block, and a graft, may be sufficient.
好ましい重合条件は、開始剤(a)、ラジカル重合性モノマー(a)、溶媒の種類等によって異なるが、重合温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは80℃以下である。重合時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。また、重合雰囲気は、好ましくは窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したオリゴマー分散剤を単離することができる。
The preferred polymerization conditions vary depending on the initiator (a), the radical polymerizable monomer (a), the type of solvent, etc., but the polymerization temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and even more preferably 70 ° C. or higher. And preferably 95 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower. The polymerization time is preferably 1 hour or longer, more preferably 2 hours or longer, and preferably 20 hours or shorter, more preferably 10 hours or shorter. The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
After the completion of the polymerization reaction, the produced oligomer dispersant can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation or solvent distillation.
工程1で得られたオリゴマー分散剤の数平均分子量(Mn)は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、300以上であり、好ましくは400以上、より好ましくは500以上であり、そして、6,000以下であり、好ましくは5,000以下、より好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,000以下、より更に好ましくは2,000以下、より更に好ましくは1,000以下である。
工程1で得られたオリゴマー分散剤の重量平均分子量(Mw)は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、700以上であり、好ましくは1,000以上、より好ましくは1,300以上、更に好ましくは1,500以上であり、そして、20,000以下であり、好ましくは15,000以下、より好ましくは12,000以下、更に好ましくは10,000以下、より更に好ましくは8,000以下、より更に好ましくは5,000以下、より更に好ましくは3,000以下、より更に好ましくは2,000以下である。
工程1で得られたオリゴマー分散剤の分子量分布(Mw/Mn)は、オリゴマー分散剤の分散性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは2以上、より好ましくは2.3以上、更に好ましくは2.5以上であり、そして、好ましくは6以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは4以下、より更に好ましくは3以下である。
なお、重量平均分子量、数平均分子量及び分子量分布の測定は、実施例に記載のゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により行うことができる。
The number average molecular weight (Mn) of the oligomer dispersant obtained in Step 1 is 300 or more from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, and from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, Preferably it is 400 or more, more preferably 500 or more, and 6,000 or less, preferably 5,000 or less, more preferably 4,000 or less, still more preferably 3,000 or less, and even more preferably 2. , 1,000 or less, more preferably 1,000 or less.
The weight average molecular weight (Mw) of the oligomer dispersant obtained in Step 1 is 700 or more from the viewpoint of dispersibility of the oligomer dispersant, and from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. Preferably it is 1,000 or more, More preferably, it is 1,300 or more, More preferably, it is 1,500 or more, And it is 20,000 or less, Preferably it is 15,000 or less, More preferably, it is 12,000 or less, Furthermore, Preferably it is 10,000 or less, More preferably, it is 8,000 or less, More preferably, it is 5,000 or less, More preferably, it is 3,000 or less, More preferably, it is 2,000 or less.
The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the oligomer dispersant obtained in Step 1 is preferably 2 or more from the viewpoint of improving the dispersibility of the oligomer dispersant and improving the adhesion, folding resistance and light resistance. More preferably, it is 2.3 or more, more preferably 2.5 or more, and preferably 6 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 4 or less, and still more preferably 3 or less.
In addition, the measurement of a weight average molecular weight, a number average molecular weight, and molecular weight distribution can be performed by the gel permeation chromatography method as described in an Example.
<工程2>
工程2は、顔料と、工程1で得られたオリゴマー分散剤と、水とを混合して、顔料水分散液を得る工程である。これにより、顔料を均一に分散させることができる。
顔料水分散液を得る方法に特に制限はないが、効率的に顔料水分散液を得る観点から、顔料、オリゴマー分散剤、及び水系媒体を含有する顔料混合物(以下、単に「顔料混合物」ともいう)を分散処理する方法が好ましい。
<Process 2>
Step 2 is a step of mixing the pigment, the oligomer dispersant obtained in Step 1 and water to obtain a pigment water dispersion. Thereby, a pigment can be disperse | distributed uniformly.
The method for obtaining the pigment aqueous dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently obtaining the pigment aqueous dispersion, a pigment mixture containing a pigment, an oligomer dispersant, and an aqueous medium (hereinafter also simply referred to as “pigment mixture”). ) Is preferably distributed.
〔顔料〕
本発明に用いる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよく、レーキ顔料、蛍光顔料を用いることもできる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム等の金属酸化物、真珠光沢顔料等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
有機顔料の具体例としては、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相は特に限定されず、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料;イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
なお、これらの顔料は1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
[Pigment]
The pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and a lake pigment or a fluorescent pigment can also be used. If necessary, they can be used in combination with extender pigments.
Specific examples of the inorganic pigments include metal oxides such as carbon black, titanium oxide, iron oxide, bengara and chromium oxide, and pearlescent pigments. Examples of carbon black include furnace black, thermal lamp black, acetylene black, and channel black.
Specific examples of organic pigments include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments; phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindoindigo pigments And polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and selenium pigments.
The hue is not particularly limited, and any of achromatic pigments such as white, black and gray; and chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green can be used.
Specific examples of preferred organic pigments include C.I. I. Pigment yellow, C.I. I. Pigment Red, C.I. I. Pigment orange, C.I. I. Pigment violet, C.I. I. Pigment blue, and C.I. I. One or more types of products selected from Pigment Green are listed.
Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, and talc.
In addition, these pigments can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
顔料としては、これらの中でも、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは無機顔料を含み、より好ましくは金属酸化物を含み、更に好ましくは酸化チタンを含み、より更に好ましくは酸化チタンである。
酸化チタンの粒子形状は、粒状、針状等があり、特に制限されないが、その平均一次粒子径は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは40nm以上、より好ましくは100nm以上、更に好ましくは150nm以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは400nm以下、より好ましくは350nm以下、更に好ましくは300nm以下、より更に好ましくは250nm以下である。
なお、酸化チタンの平均一次粒子径は、一次粒子の長径の算術平均であり、実施例に記載の方法により測定される。
Among these, the pigment preferably contains an inorganic pigment, more preferably contains a metal oxide, more preferably contains titanium oxide, and more preferably from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. Titanium oxide is preferable.
The particle shape of titanium oxide is granular, acicular, etc., and is not particularly limited, but the average primary particle size is preferably 40 nm or more, more preferably from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. Is 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, and from the same viewpoint as described above, it is preferably 400 nm or less, more preferably 350 nm or less, still more preferably 300 nm or less, and even more preferably 250 nm or less.
In addition, the average primary particle diameter of a titanium oxide is an arithmetic average of the major axis of a primary particle, and is measured by the method as described in an Example.
酸化チタンの結晶構造には、ルチル型(正方晶)、アナターゼ型(正方晶)、ブルッカイト型(斜方晶)があるが、結晶の安定性及び入手性の観点から、ルチル型酸化チタンを用いることが好ましい。
酸化チタンは気相法又は液相法で製造することができるが、結晶性の高いものを得られ易いことから、気相法で製造された酸化チタンがより好ましい。
酸化チタンは、未処理のものを用いることもできるが、良好な分散性を得る観点から、表面処理されたものが好ましい。酸化チタンの表面処理としてはアルミナ(Al2O3)、酸化亜鉛等の無機物による表面処理や、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、シリコーンオイル等の有機物による表面処理等が挙げられる。
ルチル型酸化チタンの市販品例としては、石原産業株式会社製の商品名:タイペークR、CR、PFシリーズ、堺化学工業株式会社製の商品名:Rシリーズ、テイカ株式会社製の商品名:JR、MTシリーズ、チタン工業株式会社製の商品名:KURONOS KRシリーズ、huntsmann社製の商品名:TRシリーズ等が挙げられる。
There are rutile type (tetragonal), anatase type (tetragonal), and brookite type (orthorhombic) in the crystal structure of titanium oxide. From the viewpoint of crystal stability and availability, rutile type titanium oxide is used. It is preferable.
Titanium oxide can be produced by a vapor phase method or a liquid phase method, but titanium oxide produced by a vapor phase method is more preferred because it is easy to obtain a highly crystalline material.
Although an untreated titanium oxide can be used, a surface-treated one is preferable from the viewpoint of obtaining good dispersibility. Examples of the surface treatment of titanium oxide include surface treatment with an inorganic substance such as alumina (Al 2 O 3 ) and zinc oxide, and surface treatment with an organic substance such as a titanium coupling agent, a silane coupling agent, and silicone oil.
Examples of commercial products of rutile titanium oxide include trade names of Ishihara Sangyo Co., Ltd .: Type R, CR, PF series, trade names of Sakai Chemical Industry Co., Ltd .: R series, trade names of Teika Co., Ltd. , MT series, trade names made by Titanium Industry Co., Ltd .: KURONOS KR series, trade names made by huntsmann: TR series, and the like.
(水系媒体)
前記水系媒体は、水を主成分とする媒体をいう。前記水系媒体には、顔料粒子への濡れ性、オリゴマー分散剤の溶解性、及びオリゴマー分散剤の顔料粒子への吸着性の観点から、更に有機溶媒を添加してもよい。該有機溶媒としては、炭素数1以上4以下の脂肪族アルコール、炭素数3以上8以下のケトン類、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中でも、オリゴマー分散剤の溶解性、及びオリゴマー分散剤の顔料粒子への吸着性の観点から、炭素数4以上6以下のケトンが好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンがより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。オリゴマー分散剤を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
前記水系媒体中の水の含有量は、環境性の観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上である。
有機溶媒を添加した場合には、工程3を行う前に、公知の方法で有機溶媒を除去することが好ましい。得られた顔料水分散液中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の効果を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。
また必要に応じて、有機溶媒を留去する前に分散液を加熱撹拌処理することもできる。
(Aqueous medium)
The aqueous medium refers to a medium mainly composed of water. An organic solvent may be further added to the aqueous medium from the viewpoints of wettability to the pigment particles, solubility of the oligomer dispersant, and adsorptivity of the oligomer dispersant to the pigment particles. Examples of the organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms, ketones having 3 to 8 carbon atoms, ethers such as ethyl ether, propyl ether, butyl ether and tetrahydrofuran, and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. Etc. Among these, from the viewpoint of the solubility of the oligomer dispersant and the adsorptivity of the oligomer dispersant to the pigment particles, a ketone having 4 to 6 carbon atoms is preferable, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are more preferable, and methyl ethyl ketone is more preferable. . When the oligomer dispersant is synthesized by a solution polymerization method, the solvent used in the polymerization may be used as it is.
The content of water in the aqueous medium is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more, from the viewpoint of environmental properties. .
When an organic solvent is added, it is preferable to remove the organic solvent by a known method before performing Step 3. The organic solvent in the obtained pigment aqueous dispersion is preferably substantially removed, but may remain as long as the effects of the present invention are not impaired. The amount of the residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
If necessary, the dispersion can be heated and stirred before the organic solvent is distilled off.
(中和剤)
ラジカル重合性モノマー(a)としてイオン性官能基を含むモノマーを用いる場合には、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、更に中和剤を添加し、混合して、イオン性官能基の少なくとも一部を中和することが好ましい。中和剤としては、アルカリ金属水酸化物や有機アミン等の塩基性化合物が挙げられる。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等が挙げられ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。
有機アミンとしては、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはアルカリ金属水酸化物であり、より好ましくは水酸化ナトリウムである。また、オリゴマー分散剤を予め中和しておいてもよい。
(Neutralizer)
When using a monomer containing an ionic functional group as the radical polymerizable monomer (a), from the viewpoint of improving adhesion, folding resistance and light resistance, a neutralizing agent is further added, mixed, and ionized. It is preferable to neutralize at least a part of the functional group. Examples of the neutralizing agent include basic compounds such as alkali metal hydroxides and organic amines.
Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide and the like, and sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable.
Examples of the organic amine include trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, and triethanolamine. Among these, Preferably it is an alkali metal hydroxide, More preferably, it is sodium hydroxide. Further, the oligomer dispersant may be neutralized in advance.
オリゴマー分散剤の中和度は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは100モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは50モル%以下である。
ここで中和度とは、中和剤のモル当量数を中和前のオリゴマー分散剤のイオン性官能基のモル当量数で除した値、即ち「中和剤のモル当量数/オリゴマー分散剤のイオン性官能基のモル当量数」の値である。本来、中和度は100モル%を超えることはないが、本発明では中和剤のモル当量数から計算するため、中和剤を過剰に用いた場合は100モル%を超える。
The degree of neutralization of the oligomer dispersant is preferably 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and still more preferably 20 mol% or more, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. And from a viewpoint similar to the above, Preferably it is 100 mol% or less, More preferably, it is 70 mol% or less, More preferably, it is 50 mol% or less.
Here, the degree of neutralization is a value obtained by dividing the number of molar equivalents of the neutralizing agent by the number of molar equivalents of the ionic functional group of the oligomer dispersant before neutralization, that is, “number of molar equivalents of neutralizing agent / oligomer dispersant”. The number of molar equivalents of the ionic functional group. Originally, the degree of neutralization does not exceed 100 mol%, but in the present invention, it is calculated from the number of molar equivalents of the neutralizing agent. Therefore, when the neutralizing agent is used in excess, it exceeds 100 mol%.
(分散処理)
顔料混合物の分散処理は、特に制限はなく、剪断応力を加える分散だけで顔料粒子の平均粒径を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、好ましくは顔料混合物を予備分散させた後、更に剪断応力を加えて本分散を行い、顔料粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御することが好ましい。
予備分散においては、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置、超音波ホモジナイザー等の超音波分散機等が挙げられる。中でも超音波分散機が好ましい。
(Distributed processing)
The dispersion treatment of the pigment mixture is not particularly limited, and the average particle diameter of the pigment particles can be atomized until a desired particle diameter is obtained only by dispersion applying shear stress. Preferably, however, the pigment mixture is predispersed. Thereafter, it is preferable to control the average particle size of the pigment particles to a desired particle size by applying a shear stress to the dispersion.
In the preliminary dispersion, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade or a disper blade, an ultrasonic disperser such as an ultrasonic homogenizer, or the like can be used. Among these, an ultrasonic disperser is preferable.
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、メディア式分散機を用いることが好ましい。
メディア式分散機を用いる場合、メディアの材質は、ジルコニア、チタニア等のセラミックス、ポリエチレン、ナイロン等の高分子材料、金属等が好ましく、摩耗性の観点からジルコニアが好ましい。また、メディアの直径は、顔料を十分に微細化する観点から、好ましくは0.003mm以上、より好ましくは0.01mm以上、更に好ましくは0.03mm以上であり、そして、好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.3mm以下、更に好ましくは0.1mm以下である。
分散時間は、顔料を十分に微細化する観点から、好ましくは0.3時間以上、より好ましくは1時間以上であり、そして、顔料水分散液の製造効率の観点から、好ましくは200時間以下、より好ましくは50時間以下である。
Examples of means for applying the shear stress of this dispersion include a kneader such as a roll mill and a kneader, a high-pressure homogenizer such as a microfluidizer, a media-type disperser such as a paint shaker and a bead mill. Among these, it is preferable to use a media-type disperser from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
In the case of using a media type disperser, the material of the media is preferably a ceramic material such as zirconia or titania, a polymer material such as polyethylene or nylon, a metal, or the like, and zirconia is preferable from the viewpoint of wear. The diameter of the media is preferably 0.003 mm or more, more preferably 0.01 mm or more, still more preferably 0.03 mm or more, and preferably 0.5 mm or less from the viewpoint of sufficiently miniaturizing the pigment. More preferably, it is 0.3 mm or less, and still more preferably 0.1 mm or less.
The dispersion time is preferably 0.3 hours or more, more preferably 1 hour or more from the viewpoint of sufficiently miniaturizing the pigment, and preferably 200 hours or less from the viewpoint of the production efficiency of the pigment aqueous dispersion. More preferably, it is 50 hours or less.
得られた顔料水分散液は、顔料にオリゴマー分散剤が吸着した粒子を含有し、該粒子は水系媒体中に分散された状態で存在している。
顔料水分散液の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散液の分散安定性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは45質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。
なお、顔料水分散液の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料分散液中の顔料の含有量は、顔料水分散液の分散安定性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
顔料水分散液中のオリゴマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/オリゴマー分散剤)は、顔料表面へのオリゴマー分散剤の吸着を高め、顔料を均一に分散させる観点から、好ましくは70/30以上、より好ましくは75/25以上、更に好ましくは80/20以上、より更に好ましくは85/15以上であり、そして、好ましくは99/1以下、より好ましくは97/3以下、更に好ましくは95/5以下、より更に好ましくは93/7以下である。
The obtained pigment aqueous dispersion contains particles in which the oligomer dispersant is adsorbed on the pigment, and the particles are present in a state of being dispersed in the aqueous medium.
The nonvolatile component concentration (solid content concentration) of the pigment aqueous dispersion is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 45% by mass from the viewpoint of dispersion stability of the pigment aqueous dispersion. % Or less, more preferably 35% by mass or less.
The solid content concentration of the pigment aqueous dispersion is measured by the method described in Examples.
The content of the pigment in the pigment dispersion is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 15% by mass or more, from the viewpoint of dispersion stability of the pigment aqueous dispersion. Preferably it is 40 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less, More preferably, it is 20 mass% or less.
The mass ratio of the pigment to the oligomer dispersant in the pigment aqueous dispersion (pigment / oligomer dispersant) is preferably 70/30 or more from the viewpoint of enhancing adsorption of the oligomer dispersant to the pigment surface and uniformly dispersing the pigment. , More preferably 75/25 or more, still more preferably 80/20 or more, still more preferably 85/15 or more, and preferably 99/1 or less, more preferably 97/3 or less, still more preferably 95 / 5 or less, more preferably 93/7 or less.
<工程3>
工程3は、工程2で得られた顔料水分散液と、ラジカル重合性モノマー(b)とを混合してシード重合し、前記顔料を被覆して、顔料水分散体を得る工程である。
工程3におけるシード重合法は、工程2で得られた顔料にオリゴマー分散剤が吸着した粒子をシードとして、ラジカル重合性モノマー(b)を添加、混合し、該シードにラジカル重合性モノマー(b)が吸収され、シード内でラジカル重合する方法である。
<Step 3>
Step 3 is a step of mixing the pigment aqueous dispersion obtained in Step 2 and the radical polymerizable monomer (b), seed polymerization, and coating the pigment to obtain a pigment aqueous dispersion.
In the seed polymerization method in step 3, the radical polymerizable monomer (b) is added to and mixed with the radical polymerizable monomer (b) using the particles obtained by adsorbing the oligomer dispersant to the pigment obtained in step 2 as a seed. Is absorbed and radical polymerization occurs in the seed.
〔ラジカル重合性モノマー(b)〕
ラジカル重合性モノマー(b)は、顔料水分散体の分散安定性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは疎水性モノマー(b−1)を含み、より好ましくは脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上を含む。脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーの具体例としては、前述のラジカル重合性モノマー(a)と同様のものが挙げられる。それらの中でも、顔料水分散体の分散安定性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートであり、より好ましくは炭素数1以上8以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートであり、更に好ましくは炭素数1以上6以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである。
ラジカル重合性モノマー(b)は、前記のモノマーの1種を単独で又は2種以上を用いることができる。
[Radically polymerizable monomer (b)]
The radical polymerizable monomer (b) preferably contains a hydrophobic monomer (b-1) from the viewpoint of the dispersion stability of the pigment aqueous dispersion, and from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. More preferably, it contains one or more selected from (meth) acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol and an aromatic group-containing monomer. Specific examples of the (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol and the aromatic group-containing monomer include the same as the above-mentioned radical polymerizable monomer (a). Among them, (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol is preferable from the viewpoint of dispersion stability of the pigment aqueous dispersion and from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. Yes, more preferred is a (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and still more preferred is a (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
As the radical polymerizable monomer (b), one of the above monomers may be used alone, or two or more thereof may be used.
ラジカル重合性モノマー(b)は、疎水性モノマー(b−1)以外に、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー、リン酸モノマー等のアニオン性基を有するモノマー、又はカチオン性基を有するモノマーを含むこともできる。これらの中でも、好ましくはアニオン性基を有するモノマーであり、より好ましくはカルボン酸モノマーであり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
また、必要に応じて更に、前記ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、前記アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(n=1〜30、その中のエチレングリコール:n=1〜29)(メタ)アクリレート等を用いることもできる。
疎水性モノマー(b−1)以外の他のモノマーの含有量は、顔料水分散体の分散安定性の観点、並びに、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、ラジカル重合性モノマー(b)総量中、好ましく20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
ラジカル重合性モノマー(b)の添加方法に特に制限はなく、モノマー滴下法、モノマー一括仕込み法、プレエマルション法等の公知の方法で行うことができる。これらの中でも、モノマー滴下法が好ましい。ラジカル重合性モノマー(b)の滴下は、重合制御の観点から、連続滴下が好ましく、その滴下速度は、ラジカル重合体モノマー(b)の全量を滴下する時間として、好ましくは3時間以上、より好ましくは12時間以上であり、そして、好ましくは48時間以下、より好ましくは24時間以下である。
The radical polymerizable monomer (b) contains, in addition to the hydrophobic monomer (b-1), a monomer having an anionic group such as a carboxylic acid monomer, a sulfonic acid monomer, and a phosphoric acid monomer, or a monomer having a cationic group. You can also. Among these, Preferably it is a monomer which has an anionic group, More preferably, it is a carboxylic acid monomer, More preferably, it is (meth) acrylic acid.
Further, if necessary, the polyalkylene glycol (meth) acrylate, the alkoxy polyalkylene glycol (meth) acrylate, phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymer) (n = 1 to 30, ethylene glycol therein: n = 1 to 29) (meth) acrylate or the like can also be used.
The content of monomers other than the hydrophobic monomer (b-1) is radically polymerizable from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment aqueous dispersion and improving the adhesion, bending resistance and light resistance. In the total amount of the monomer (b), it is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.
There is no restriction | limiting in particular in the addition method of a radically polymerizable monomer (b), It can carry out by well-known methods, such as a monomer dripping method, a monomer batch charging method, and a pre-emulsion method. Among these, the monomer dropping method is preferable. The dropping of the radical polymerizable monomer (b) is preferably continuous dropping from the viewpoint of polymerization control, and the dropping rate is preferably 3 hours or more, more preferably as the time for dropping the total amount of the radical polymer monomer (b). Is 12 hours or longer, and preferably 48 hours or shorter, more preferably 24 hours or shorter.
〔ラジカル重合開始剤(b)〕
工程3において、ラジカル重合開始剤(b)(以下、単に「開始剤(b)」ともいう)を用いることが好ましい。開始剤(b)は、通常の乳化重合に用いられるものであればいずれも使用できるが、水溶性の重合開始剤が好ましい。具体的には、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素等の無機過酸化物;t−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジハイドロクロライド等のアゾ重合開始剤;レドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、ラジカル重合性モノマー(b)の重合を促進し、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、アゾ重合開始剤が好ましい。
[Radical polymerization initiator (b)]
In step 3, it is preferable to use a radical polymerization initiator (b) (hereinafter also simply referred to as “initiator (b)”). Any initiator (b) can be used as long as it is used in ordinary emulsion polymerization, but a water-soluble polymerization initiator is preferred. Specifically, persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate; inorganic peroxides such as hydrogen peroxide; organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide; 4,4′-azobis (4-cyano Examples include azo polymerization initiators such as valeric acid) and 2,2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride; redox polymerization initiators and the like. Among these, an azo polymerization initiator is preferable from the viewpoint of promoting polymerization of the radical polymerizable monomer (b) and improving adhesion, bending resistance, and light resistance.
アゾ重合開始剤としては、アニオン性のアゾ重合開始剤、非イオン性のアゾ重合開始剤が挙げられる。アニオン性のアゾ重合開始剤としては、例えば、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン‐1‐カルボン酸)等の炭素数8以上16以下のアゾビスカルボン酸、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、4,4’−アゾビス(2−シアノペンタン酸)等の炭素数8以上16以下のアゾビスシアノカルボン酸、及びこれらの塩等のカルボキシ基含有アゾ化合物が挙げられる。
非イオン性のアゾ重合開始剤としては、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−[1,1’−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド〕、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−[1,1’−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド〕、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]等のヒドロキシ基含有アゾアミド化合物等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはアニオン性のアゾ重合開始剤であり、より好ましくはカルボキシ基含有アゾ化合物であり、更に好ましくは炭素数10以上14以下のアゾビスシアノカルボン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種であり、より更に好ましくは4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)及びその塩から選ばれる少なくとも1種である。
Examples of the azo polymerization initiator include anionic azo polymerization initiators and nonionic azo polymerization initiators. Examples of the anionic azo polymerization initiator include azobiscarboxylic acid having 8 to 16 carbon atoms such as 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carboxylic acid), 4,4′-azobis (4-cyano). Azobiscyanocarboxylic acids having 8 to 16 carbon atoms, such as valeric acid), 2,2′-azobis (4-cyanovaleric acid), 4,4′-azobis (2-cyanopentanoic acid), and salts thereof Carboxy group-containing azo compounds such as
Nonionic azo polymerization initiators include 2,2′-azobis [2-methyl-N- [1,1′-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide], 2,2′-. Hydroxy such as azobis [2-methyl-N- [1,1′-bis (hydroxymethyl) ethyl] propionamide], 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] And group-containing azoamide compounds. Among these, an anionic azo polymerization initiator is preferable, a carboxy group-containing azo compound is more preferable, and at least one selected from azobiscyanocarboxylic acids having 10 to 14 carbon atoms and salts thereof is more preferable. A seed, and more preferably at least one selected from 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) and salts thereof.
工程3においては、本発明の効果を阻害しない範囲で、連鎖移動剤を用いてもよい。例えば、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン等のメルカプタン類;ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソブチルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲン類;ジペンテン、インデン、1、4−シクロヘキサジエン、ジヒドロフラン、キサンテン等が挙げられる。
工程3においては、重合安定性を高めるために、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、乳化重合用のアニオン性又は非イオン性等の公知の界面活性剤を用いることができる。
In step 3, a chain transfer agent may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, mercaptans such as n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-octyl mercaptan; xanthogens such as dimethylxanthogen disulfide and diisobutylxanthogen disulfide; dipentene, indene, 1,4-cyclohexadiene, dihydrofuran, xanthene Can be mentioned.
In step 3, a surfactant may be added to increase the polymerization stability. As the surfactant, a known surfactant such as anionic or nonionic for emulsion polymerization can be used.
工程3において、シード重合の分散媒として水を用いることが好ましい。
分散媒全体における水の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは75質量%以上、より更に好ましくは80質量%以上である。
顔料の分散性を向上させる観点から、水の他に任意の有機溶媒を加えることもできる。
用いることのできる有機溶媒としては、炭素数1以上6以下のアルコール類、ケトン類の他、エーテル類、アミド類、芳香族炭化水素類、炭素数5以上10以下の脂肪族炭化水素類等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは炭素原子数1以上5以下の酸素原子を有する極性溶媒である。具体的にはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトンが挙げられ、メチルエチルケトンが好ましい。
水と、これらの有機溶媒の比率に特に制限はないが、顔料の分散性を向上させる観点から、有機溶媒と水の質量比(有機溶媒/水)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.08以上、更に好ましくは0.10以上、より更に好ましくは0.12以上であり、そして、好ましくは0.40以下、より好ましくは0.35以下、更に好ましくは0.30以下、より更に好ましくは0.25以下である。
In step 3, it is preferable to use water as a dispersion medium for seed polymerization.
The ratio of water in the entire dispersion medium is preferably 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, and still more preferably 80% by mass or more.
From the viewpoint of improving the dispersibility of the pigment, an arbitrary organic solvent can be added in addition to water.
Examples of organic solvents that can be used include alcohols and ketones having 1 to 6 carbon atoms, ethers, amides, aromatic hydrocarbons, and aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms. Can be mentioned. Among these, a polar solvent having an oxygen atom having 1 to 5 carbon atoms is preferable. Specific examples include methanol, ethanol, acetone, and methyl ethyl ketone, with methyl ethyl ketone being preferred.
The ratio of water to these organic solvents is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the dispersibility of the pigment, the mass ratio of organic solvent to water (organic solvent / water) is preferably 0.05 or more, more preferably Is 0.08 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.12 or more, and preferably 0.40 or less, more preferably 0.35 or less, still more preferably 0.30 or less, More preferably, it is 0.25 or less.
シード重合の重合温度は、重合開始剤の分解温度により適宜調整されるが、反応性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、得られるポリマーの分子量分布の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下である。
重合時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは5時間以下である。
重合雰囲気は、反応性の観点から、窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
The polymerization temperature of the seed polymerization is appropriately adjusted depending on the decomposition temperature of the polymerization initiator, but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 50 ° C or higher, more preferably 60 ° C or higher, still more preferably 70 ° C or higher, and From the viewpoint of the molecular weight distribution of the obtained polymer, it is preferably 90 ° C. or lower, more preferably 85 ° C. or lower.
The polymerization time is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and preferably 10 hours or less, more preferably 5 hours or less.
The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon from the viewpoint of reactivity.
ラジカル重合性モノマー(b)の量は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、工程3の重合反応の全系に対して、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
顔料に対するラジカル重合性モノマー(b)の質量比〔ラジカル重合性モノマー(b)/顔料〕は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、シード重合時において、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは1.0以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.7以下、更に好ましくは1.5以下である。
オリゴマー分散剤に対するラジカル重合性モノマー(b)の質量比〔ラジカル重合性モノマー(b)/オリゴマー分散剤〕は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、シード重合時において、好ましくは1以上、より好ましくは5以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは50以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下である。
開始剤(b)の量は、ラジカル重合性モノマー(b)100質量部に対して、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上、更に好ましくは0.1質量部以上、より更に好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下、更に好ましくは1質量部以下である。
The amount of the radically polymerizable monomer (b) is preferably 5% by mass or more, more preferably 10%, based on the entire polymerization reaction in Step 3, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. It is at least mass%, more preferably at least 15 mass%, and preferably at most 40 mass%, more preferably at most 30 mass%, still more preferably at most 25 mass%.
The mass ratio of the radical polymerizable monomer (b) to the pigment [radical polymerizable monomer (b) / pigment] is preferably 0. 0 at the time of seed polymerization from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. It is 3 or more, more preferably 0.7 or more, still more preferably 1.0 or more, and preferably 2.0 or less, more preferably 1.7 or less, still more preferably 1.5 or less.
The mass ratio of the radical polymerizable monomer (b) to the oligomer dispersant (radical polymerizable monomer (b) / oligomer dispersant) is from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, during seed polymerization, Preferably it is 1 or more, More preferably, it is 5 or more, More preferably, it is 10 or more, Preferably it is 50 or less, More preferably, it is 30 or less, More preferably, it is 20 or less.
The amount of the initiator (b) is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance with respect to 100 parts by mass of the radical polymerizable monomer (b). Is 0.05 parts by weight or more, more preferably 0.1 parts by weight or more, still more preferably 0.5 parts by weight or more, and preferably 5 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or less. Is 1 part by mass or less.
本発明においては、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、得られたポリマーを更に架橋処理することもできる。架橋剤としては、分子中に2以上のエポキシ基等の反応性官能基を有する化合物、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等が好ましい。 In the present invention, the obtained polymer can be further subjected to a crosslinking treatment from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. As the crosslinking agent, compounds having a reactive functional group such as two or more epoxy groups in the molecule, such as ethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, and the like are preferable.
本発明の顔料水分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。
なお、顔料水分散体の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明に係る顔料水分散体において、顔料とポリマーの質量比(顔料/ポリマー)は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは15/85以上、より好ましくは20/80以上、更に好ましくは25/75以上、より更に好ましくは30/70以上であり、そして、好ましくは80/20以下、より好ましくは70/30以下、更に好ましくは60/40以下、より更に好ましくは50/50以下である。ここでポリマーの質量は、工程2で用いたオリゴマー分散剤及び工程3でシード重合して得られるポリマーの合計量となる。
前記質量比(顔料/ポリマー)の算出は、顔料とポリマーの質量を製造時の原料の仕込み量や、熱重量測定(TG)等から求めることができる。
The non-volatile component concentration (solid content concentration) of the pigment aqueous dispersion of the present invention is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and preferably from the viewpoint of dispersion stability of the pigment water dispersion. Is 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less.
The solid content concentration of the pigment aqueous dispersion is measured by the method described in the examples.
In the pigment water dispersion according to the present invention, the mass ratio of pigment to polymer (pigment / polymer) is preferably 15/85 or more, more preferably 20 from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. / 80 or more, more preferably 25/75 or more, still more preferably 30/70 or more, and preferably 80/20 or less, more preferably 70/30 or less, still more preferably 60/40 or less, and even more. Preferably it is 50/50 or less. Here, the mass of the polymer is the total amount of the oligomer dispersant used in Step 2 and the polymer obtained by seed polymerization in Step 3.
The calculation of the mass ratio (pigment / polymer) can determine the mass of the pigment and polymer from the amount of raw materials charged during production, thermogravimetry (TG), and the like.
本発明に係る顔料水分散体における顔料微粒子のポリマーによる被覆状態の確認は、該水分散体を電子顕微鏡観察することにより行うことができる。
ポリマーによる顔料の被覆の程度を表すポリマー被覆率は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは93%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは97%以上、より更に好ましくは99%以上であり、そして100%以下である。被覆率が100%の場合は、原料の顔料がポリマーで完全に被覆されたことを表し、0%の場合は被覆されていないことを表す。
被覆率は、例えば顔料が酸化チタンの場合には、原料顔料である酸化チタンと顔料微粒子のX線光電子分光分析法(XPS)による粒子表面のチタン、アルミニウム、亜鉛の原子分率の総和(以下、「チタン等原子分率」ともいう)を測定し、下記式(1)により算出することができる。
ポリマー被覆率(%)={1−(顔料微粒子の表面チタン原子分率)/(酸化チタンの表面チタン原子分率)}×100 (1)
The coating state of the pigment fine particles in the pigment aqueous dispersion according to the present invention with the polymer can be confirmed by observing the water dispersion with an electron microscope.
From the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance, the polymer coverage representing the degree of pigment coating with the polymer is preferably 93% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, Even more preferably, it is 99% or more and 100% or less. When the coverage is 100%, the raw material pigment is completely coated with the polymer, and when it is 0%, it is not coated.
For example, when the pigment is titanium oxide, the coverage is the sum of the atomic fractions of titanium, aluminum, and zinc on the particle surface by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the raw material pigment, titanium oxide and pigment fine particles (hereinafter referred to as the following) , Also referred to as “atomic fraction such as titanium”), and can be calculated by the following formula (1).
Polymer coverage (%) = {1- (surface titanium atom fraction of pigment fine particles) / (surface titanium atom fraction of titanium oxide)} × 100 (1)
黒色顔料及び有彩色顔料を用いる場合は、顔料水分散体中の顔料微粒子の平均粒径は、濃縮時のインク粘度の上昇を抑え、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは30nm以上、更に好ましくは40nm以上、より更に好ましくは50nm以上、より更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは75nm以上、より更に好ましくは80nm以上、より更に好ましくは100nm以上、より更に好ましくは150nm以上、より更に好ましくは200nm以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは600nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは400nm以下、より更に好ましくは300nm以下である。
白色顔料を用いる場合は、顔料水分散体中の顔料微粒子の平均粒径は、隠蔽性の観点、並びに、濃縮時のインク粘度の上昇を抑え、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは100nm以上、より好ましくは150nm以上、更に好ましくは200nm以上であり、そして、好ましくは600nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは400nm以下、より更に好ましくは300nm以下である。
なお、顔料微粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、顔料水分散体中の顔料微粒子は、該粒子の膨潤や収縮、該粒子間の凝集が生じないことが好ましく、後述する水系インク中の顔料微粒子の平均粒径は、顔料水分散体中の平均粒径と同じであることが好ましい。水系インク中の顔料微粒子の好ましい平均粒径の態様は、顔料水分散体中の平均粒径の好ましい態様と同じである。水系インク中の顔料微粒子の平均粒径も、実施例に記載の顔料水分散体中の顔料微粒子の平均粒径と同様の方法により測定される。
When black pigments and chromatic pigments are used, the average particle size of the pigment fine particles in the pigment aqueous dispersion suppresses an increase in ink viscosity during concentration, and improves adhesion, bending resistance and light resistance. , Preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, still more preferably 40 nm or more, still more preferably 50 nm or more, still more preferably 60 nm or more, still more preferably 75 nm or more, still more preferably 80 nm or more, still more preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, still more preferably 200 nm or more, and from the same viewpoint as described above, preferably 600 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm. It is as follows.
When using a white pigment, the average particle size of the pigment fine particles in the pigment aqueous dispersion suppresses an increase in ink viscosity when concentrating, and improves adhesion, folding resistance and light resistance. In view of the above, it is preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, further preferably 200 nm or more, and preferably 600 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 400 nm or less, and still more preferably 300 nm or less. .
The average particle diameter of the pigment fine particles is measured by the method described in the examples.
The pigment fine particles in the pigment water dispersion preferably do not cause swelling or shrinkage of the particles or aggregation between the particles. The average particle diameter of the pigment fine particles in the aqueous ink described later is determined in the pigment water dispersion. It is preferable that the average particle size is the same. The preferable average particle diameter of the pigment fine particles in the water-based ink is the same as the preferable average particle diameter of the aqueous pigment dispersion. The average particle diameter of the pigment fine particles in the water-based ink is also measured by the same method as the average particle diameter of the pigment fine particles in the pigment aqueous dispersion described in the Examples.
[水系インク]
本発明のインクは、前記顔料水分散体を含み、該顔料水分散体をそのまま、あるいは更に水を添加、混合することにより得ることができる。また、インクには、必要に応じて、通常用いられる有機溶媒、界面活性剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤を添加することができる。
[Water-based ink]
The ink of the present invention contains the pigment aqueous dispersion, and can be obtained by adding or mixing the pigment aqueous dispersion as it is or further with water. In addition, various additions such as commonly used organic solvents, surfactants, wetting agents, penetrating agents, viscosity modifiers, antifoaming agents, antifungal agents, rustproofing agents, UV absorbers, etc., may be added to the ink as necessary. An agent can be added.
本発明のインクは、有機溶媒を含有することが好ましい。
有機溶媒としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、多価アルコールアリールエーテル、環状カーボネート、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上であり、より好ましくはジ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、1,2−ブタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、グリセリン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上である。
本発明のインクは、更に界面活性剤を含有することが好ましい。
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは非イオン性界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種である。
The ink of the present invention preferably contains an organic solvent.
Examples of the organic solvent include polyhydric alcohol, polyhydric alcohol alkyl ether, polyhydric alcohol aryl ether, cyclic carbonate, nitrogen-containing heterocyclic compound, amide, amine, and sulfur-containing compound. Among these, Preferably it is 1 or more types chosen from a polyhydric alcohol and a polyhydric alcohol alkyl ether, More preferably, it is diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-butanediol, 1,2-hexanediol, One or more selected from glycerin, diethylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether.
The ink of the present invention preferably further contains a surfactant.
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, and fluorine surfactants. Among these, it is preferably at least one selected from nonionic surfactants and silicone surfactants.
本発明のインク中における各成分の含有量及びインク物性は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、以下のとおりである。
水系インク中の顔料の含有量は、印字濃度の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
水系インク中の顔料とポリマーの質量比(顔料/ポリマー)は、好ましくは15/85以上、より好ましくは20/80以上、更に好ましくは25/75以上、より更に好ましくは30/70以上であり、そして、好ましくは80/20以下、より好ましくは70/30以下、更に好ましくは60/40以下、より更に好ましくは50/50以下である。ここでポリマーの質量は、工程2で用いたオリゴマー分散剤及び工程3でシード重合により生成されるポリマーの合計量となる。
水系インク中の有機溶媒の含有量は、保存安定性の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
水系インク中の水の含有量は、環境負荷低減の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、更に好ましくは40質量%以上であり、そして、保存安定性の観点から、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。
The content of each component and the ink physical properties in the ink of the present invention are as follows from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance.
The pigment content in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, and preferably 20% by mass from the viewpoint of printing density. Hereinafter, it is more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
The mass ratio of pigment to polymer (pigment / polymer) in the water-based ink is preferably 15/85 or more, more preferably 20/80 or more, still more preferably 25/75 or more, and even more preferably 30/70 or more. And, it is preferably 80/20 or less, more preferably 70/30 or less, further preferably 60/40 or less, and still more preferably 50/50 or less. Here, the mass of the polymer is the total amount of the oligomer dispersant used in step 2 and the polymer produced by seed polymerization in step 3.
The content of the organic solvent in the water-based ink is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more from the viewpoint of storage stability, and the same viewpoint as described above. Therefore, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.
The water content in the water-based ink is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more from the viewpoint of reducing environmental burden, and from the viewpoint of storage stability. Preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 60 mass% or less.
(水系インク物性)
20℃における水系インクのpHは、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは5.5以上、より好ましくは6.0以上、更に好ましくは6.5以上であり、そして、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、好ましくは11.0以下、より好ましくは10.0以下、更に好ましくは9.5以下、より更に好ましくは9.0以下である。
なお、20℃における水系インクのpHは、実施例に記載の方法により測定される。
20℃における水系インクの粘度は、密着性、耐折曲げ性及び耐光性を向上させる観点から、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは3.0mPa・s以上、更に好ましくは3.5mPa・s以上、より更に好ましくは4.0mPa・s以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9.0mPa・s以下、更に好ましくは7.0mPa・s以下である。
(Water-based ink properties)
The pH of the water-based ink at 20 ° C. is preferably 5.5 or more, more preferably 6.0 or more, and still more preferably 6.5 or more, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. And from a viewpoint of member tolerance and skin irritation, Preferably it is 11.0 or less, More preferably, it is 10.0 or less, More preferably, it is 9.5 or less, More preferably, it is 9.0 or less.
The pH of the water-based ink at 20 ° C. is measured by the method described in the examples.
The viscosity of the water-based ink at 20 ° C. is preferably 2.0 mPa · s or more, more preferably 3.0 mPa · s or more, and still more preferably 3.5 mPa, from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. S or more, more preferably 4.0 mPa · s or more, and from the same viewpoint as described above, preferably 12 mPa · s or less, more preferably 9.0 mPa · s or less, and even more preferably 7.0 mPa · s. s or less.
(インクジェット印刷方法)
本発明のインクは、フレキソ印刷用、グラビア印刷用、又はインクジェット印刷用の水系インクとして用いることができ、インクジェット印刷においても密着性、耐折曲げ性及び耐光性に優れることから、インクジェット印刷用の水系インクとして用いることが好ましい。普通紙、上質紙等の吸水性印刷媒体やインクジェット専用紙等の印刷媒体に印刷するインクジェット印刷方法に用いることができるが、密着性、耐折曲げ性及び耐光性に優れることから、アート紙、コート紙等の低吸水性印刷媒体や合成樹脂フィルム等の非吸水性印刷媒体に印刷するインクジェット印刷方法にも好適に用いることができる。
印刷媒体としては、密着性、耐折曲げ性及び耐光性の向上の観点から、好ましくは合成樹脂フィルムである。合成樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ナイロンフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは、必要に応じてコロナ処理等の表面処理を行っていてもよい。
(Inkjet printing method)
The ink of the present invention can be used as a water-based ink for flexographic printing, gravure printing, or inkjet printing, and is excellent in adhesion, folding resistance, and light resistance in inkjet printing. It is preferably used as a water-based ink. Although it can be used in an ink jet printing method for printing on a water-absorbing print medium such as plain paper or high-quality paper or a print medium such as ink jet dedicated paper, it has excellent adhesion, folding resistance, and light resistance. The ink jet printing method for printing on a low water-absorbing print medium such as coated paper or a non-water-absorbing print medium such as a synthetic resin film can be suitably used.
The print medium is preferably a synthetic resin film from the viewpoint of improving adhesion, bending resistance and light resistance. Examples of the synthetic resin film include a polyester film, a vinyl chloride film, a polypropylene film, a polyethylene film, and a nylon film. These films may be subjected to surface treatment such as corona treatment as necessary.
一般的に入手できる合成樹脂フィルムとしては、例えば、ルミラーT60(東レ株式会社製、ポリエチレンテレフタレート)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、ポリプロピレン)、ボニールRX(興人フィルム&ケミカルズ株式会社製、ナイロン)等が挙げられる。 Examples of generally available synthetic resin films include Lumirror T60 (manufactured by Toray Industries, Inc., polyethylene terephthalate), PVC80BP (manufactured by Lintec Corporation, vinyl chloride), Kainus KEE70CA (manufactured by Lintec Corporation, polyethylene), YUPO SG90. PAT1 (made by Lintec Co., Ltd., polypropylene), Bonil RX (made by Kojin Film & Chemicals Co., Ltd., nylon), etc. are mentioned.
前記インクジェット印刷方法においては、インク液滴を印刷媒体上に吐出して印刷した後、印刷媒体上に着弾したインク液滴を乾燥する工程を有することが好ましい。
乾燥工程においては、印字品質の向上の観点から、印刷媒体表面温度は、好ましくは25℃以上、より好ましくは30℃以上であり、そして、熱による印刷媒体の変形抑制とエネルギー低減の観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは50℃以下である。
Preferably, the ink jet printing method includes a step of drying ink droplets that have landed on the print medium after the ink droplets have been ejected onto the print medium for printing.
In the drying step, the printing medium surface temperature is preferably 25 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, from the viewpoint of improving print quality, and from the viewpoint of suppressing deformation of the printing medium due to heat and reducing energy, Preferably it is 100 degrees C or less, More preferably, it is 80 degrees C or less, More preferably, it is 50 degrees C or less.
以下の実施例及び比較例において、「%」は特記しない限り「質量%」である。 In the following Examples and Comparative Examples, “%” is “% by mass” unless otherwise specified.
(1)オリゴマー分散剤の数平均分子量、重量平均分子量及び分子量分布の測定
N,N−ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC−8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM−H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn SuperAW−H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F−550、F−80、F−10、F−1、A−1000)、PStQuick C(F−288、F−40、F−4、A−5000、A−500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
なお、実施例2では、オリゴマー分散剤A1とオリゴマー分散剤A2を質量比(1/1)で混合したものを用いて測定を行った。
(1) Measurement of number average molecular weight, weight average molecular weight and molecular weight distribution of oligomer dispersant Liquid obtained by dissolving phosphoric acid and lithium bromide in N, N-dimethylformamide so as to have concentrations of 60 mmol / L and 50 mmol / L, respectively. As an eluent, gel chromatography method (GPC apparatus (HLC-8320GPC) manufactured by Tosoh Corporation, column (TSKgel SuperAWM-3000, TSKgel superAW3000, TSKgel guardcolumn SuperAW-H) manufactured by Tosoh Corporation, flow rate: 0.5 mL / min) ], As a standard substance, monodispersed polystyrene kits [PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F -4, A-5000, A-500), manufactured by Tosoh Corporation].
In Example 2, the measurement was performed using a mixture of oligomer dispersant A1 and oligomer dispersant A2 at a mass ratio (1/1).
(2)酸化チタンの平均一次粒子径の測定
酸化チタンの平均一次粒子径は、透過電子顕微鏡「JEM−2100」(日本電子株式会社製)を用いて、画像解析で500個の酸化チタン一次粒子を無作為に抽出してその粒子径を測定し、その平均を算出して算術平均粒子径とした。なお、酸化チタンに長径と短径がある場合は、長径を用いて算出した。
(2) Measurement of average primary particle diameter of titanium oxide The average primary particle diameter of titanium oxide is 500 titanium oxide primary particles by image analysis using a transmission electron microscope “JEM-2100” (manufactured by JEOL Ltd.). Were randomly extracted to measure the particle diameter, and the average was calculated as the arithmetic average particle diameter. In addition, when the titanium oxide had a major axis and a minor axis, the major axis was used for calculation.
(3)顔料水分散液及び顔料水分散体の固形分濃度の測定
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させた後、測定試料の水分(%)を測定し、下記式により固形分濃度を算出した。
固形分濃度(%)=100−(測定試料の水分(%))
(3) Measurement of Solid Content Concentration of Pigment Water Dispersion and Pigment Water Dispersion Using an infrared moisture meter “FD-230” (manufactured by Kett Scientific Laboratory), 5 g of a measurement sample was dried at a temperature of 150 ° C. and a measurement mode. After drying under the condition of 96 (monitoring time 2.5 minutes / variation width 0.05%), the moisture (%) of the measurement sample was measured, and the solid content concentration was calculated by the following formula.
Solid content concentration (%) = 100- (moisture content of measurement sample (%))
(4)顔料水分散体の平均粒径
株式会社堀場製作所製、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−920」を用いて、測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
(4) Average particle size of pigment aqueous dispersion Using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device “LA-920” manufactured by Horiba, Ltd., distilled water is added to the measurement cell, and the absorbance falls within an appropriate range. The volume median particle size (D 50 ) was measured by concentration.
(5)水系インクの粘度の測定
E型粘度計「TV−25」(東機産業株式会社製、標準コーンロータ1°34’×R24使用、回転数50rpm)を用いて、20℃にて粘度を測定した。
(5) Viscosity measurement of water-based ink Viscosity at 20 ° C. using E-type viscometer “TV-25” (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., standard cone rotor 1 ° 34 ′ × R24, rotation speed 50 rpm) Was measured.
(6)水系インクのpHの測定
pH電極「6337−10D」(株式会社堀場製作所製)を使用した卓上型pH計「F−71」(株式会社堀場製作所製)を用いて、20℃における水系インクのpHを測定した。
(6) Measurement of pH of water-based ink Water system at 20 ° C. using a desktop pH meter “F-71” (manufactured by Horiba, Ltd.) using a pH electrode “6337-10D” (manufactured by Horiba, Ltd.) The pH of the ink was measured.
実施例1
(1)顔料水分散体1の製造
(工程1)
温度計、還流装置を具備した200mL四つ口丸底フラスコに、メチルエチルケトン100g、モノマー(a−1)としてアクリル酸(和光純薬工業株式会社製)33.9g、モノマー(a−2)としてスチレン(和光純薬工業株式会社製)26g、不可逆的連鎖移動剤として3−メルカプトプロピオン酸(和光純薬工業株式会社製、)5.4g、開始剤(a)として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製、商品名:V-65)1.0gを入れ、マグネチックスターラーで10分間混合して、混合物を得た。該混合物を窒素で10分間バブリングした後、水浴にて77℃に加温し、5時間撹拌し、重合反応を完結させた。その後、該反応液を1Lのn−ヘキサン中に投入し、再沈殿させた。その後、80℃、8kPaで、8時間乾燥させ、数平均分子量600、重量平均分子量1,700のオリゴマー分散剤A1を収率99%で得た。
Example 1
(1) Production of pigment aqueous dispersion 1 (step 1)
In a 200 mL four-necked round bottom flask equipped with a thermometer and a reflux apparatus, 100 g of methyl ethyl ketone, 33.9 g of acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as monomer (a-1), and styrene as monomer (a-2) 26 g (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 5.4 g of 3-mercaptopropionic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as the irreversible chain transfer agent, and 2,2′-azobis (2) as the initiator (a) , 4-dimethylvaleronitrile) (trade name: V-65, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.0 g was added and mixed with a magnetic stirrer for 10 minutes to obtain a mixture. The mixture was bubbled with nitrogen for 10 minutes, then warmed to 77 ° C. in a water bath and stirred for 5 hours to complete the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was poured into 1 L of n-hexane and reprecipitated. Then, it was dried at 80 ° C. and 8 kPa for 8 hours to obtain an oligomer dispersant A1 having a number average molecular weight of 600 and a weight average molecular weight of 1,700 in a yield of 99%.
(工程2)
200mLガラスビーカーにイオン交換水90g、工程1で得られたオリゴマー分散剤A1を2g、水酸化ナトリウム0.22g(オリゴマー分散剤A1の中和度:30モル%に相当)、顔料として酸化チタン(テイカ株式会社製、商品名:JR−405、ルチル型、アルミナ(Al)処理、平均一次粒子径210nm)22gをいれ、マグネチックスターラーで撹拌しながら超音波分散機(株式会社日本精機製作所製、型式:US−3001)で20分間分散した。その後、ビーズミル型分散機(寿工業株式会社製、ウルトラ・アペックス・ミル、型式:UAM−05、メディア粒子:ジルコニアビーズ、粒径:50μm)を用いて20℃で8時間混合分散後、200メッシュ金網でジルコニアビーズを取り除き、イオン交換水で濃度調整を行い、顔料水分散液1(固形分濃度20%)を得た。
(Process 2)
In a 200 mL glass beaker, 90 g of ion-exchanged water, 2 g of the oligomer dispersant A1 obtained in Step 1, 0.22 g of sodium hydroxide (corresponding to the degree of neutralization of the oligomer dispersant A1: 30 mol%), titanium oxide (as a pigment) Product name: JR-405, Rutile type, alumina (Al) treatment, average primary particle size 210 nm) 22 g was added, and an ultrasonic disperser (made by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was stirred with a magnetic stirrer. For 20 minutes. Then, after mixing and dispersing at 20 ° C. for 8 hours using a bead mill type disperser (manufactured by Kotobuki Kogyo Co., Ltd., Ultra Apex Mill, model: UAM-05, media particles: zirconia beads, particle size: 50 μm), 200 mesh The zirconia beads were removed with a wire mesh, and the concentration was adjusted with ion-exchanged water to obtain pigment aqueous dispersion 1 (solid content concentration 20%).
(工程3)
次いでセプタムシール及び三方コックを具備した100mLの2口なす型フラスコに、工程2で得られた顔料水分散液1を60g、及び開始剤(b)として4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)(和光純薬工業株式会社製、商品名:V−501、水溶性アゾ重合開始剤)を0.10g入れ、窒素で10分間バブリングした。次いでメチルメタクリレート14gを入れた20mLのハミルトンガスタイトシリンジをマイクロシリンジポンプMSP−3D(アズワン株式会社製)にセットした。前記なす型フラスコを70℃の水浴につけ、ラジカル重合性モノマー(b)としてメチルメタクリレートを1.0mL/hの速度で反応液に滴下した。滴下終了後、80℃で2時間重合反応させた。その後、回転式蒸留装置「ロータリーエバポレーターN−1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、回転数50rpm、温浴を60℃に調整し、圧力0.07MPaで固形分濃度40%になるまで濃縮し、顔料水分散体1〔固形分濃度:40%、質量比(顔料/ポリマー)=42/58〕を得た。
(Process 3)
Next, in a 100 mL two-necked flask equipped with a septum seal and a three-way cock, 60 g of the pigment aqueous dispersion 1 obtained in Step 2 and 4,4′-azobis (4-cyanoyoshin) as an initiator (b) were used. 0.10 g of herbic acid (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-501, water-soluble azo polymerization initiator) was added and bubbled with nitrogen for 10 minutes. Next, a 20 mL Hamilton gas tight syringe containing 14 g of methyl methacrylate was set in a micro syringe pump MSP-3D (manufactured by ASONE Corporation). The eggplant-shaped flask was placed in a 70 ° C. water bath, and methyl methacrylate as a radical polymerizable monomer (b) was added dropwise to the reaction solution at a rate of 1.0 mL / h. After completion of the dropping, a polymerization reaction was carried out at 80 ° C. for 2 hours. Then, using a rotary distillation apparatus “Rotary evaporator N-1000S” (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.), adjusting the number of revolutions to 50 rpm and the warm bath to 60 ° C. until the solid content concentration becomes 40% at a pressure of 0.07 MPa. Concentration gave a pigment aqueous dispersion 1 [solid content concentration: 40%, mass ratio (pigment / polymer) = 42/58].
(2)水系インク1の製造
ガラス製容器に、顔料水分散体1を8g、及びイオン交換水を13g入れ、マグネチックスターラーで10分間撹拌した。次いで、マグネチックスターラーで撹拌を継続しながら、プロピレングリコール12g、サーフィノール104PG−50(エアープロダクツジャパン社製、アセチレン系非イオン性界面活性剤、プロピレングリコール溶液、有効分50%)0.2gを入れ、更にマグネチックスターラーで1時間撹拌した。その後、5μmのディスポーザルメンブレンフィルター(ザルトリウス社製、ミニザルト)を用いてろ過を行い、水系インク1を得た。該インク1のpHは8.2であった。該インク1を下記の方法で印刷し、印刷物の評価を行った。
(2) Production of aqueous ink 1 8 g of pigment aqueous dispersion 1 and 13 g of ion-exchanged water were placed in a glass container, and stirred for 10 minutes with a magnetic stirrer. Next, while continuing stirring with a magnetic stirrer, 0.2 g of propylene glycol, Surfynol 104PG-50 (Air Products Japan, acetylene-based nonionic surfactant, propylene glycol solution, effective content 50%) 0.2 g The mixture was further stirred with a magnetic stirrer for 1 hour. Thereafter, filtration was performed using a 5 μm disposal membrane filter (manufactured by Sartorius Co., Ltd., Mini Sarto) to obtain an aqueous ink 1. The pH of the ink 1 was 8.2. The ink 1 was printed by the following method, and the printed matter was evaluated.
実施例2
表1−1に従い、実施例1の工程1と同様に行い、オリゴマー分散剤A2を得た。オリゴマー分散剤A2の物性値を表1−1に示す。
次いで、実施例1の工程2においてオリゴマー分散剤A1の代わりに、オリゴマー分散剤A1とオリゴマー分散剤A2をそれぞれ1gずつ用いた以外は実施例1の工程2及び工程3と同様に行い、顔料水分散体2及び水系インク2を得た。
Example 2
According to Table 1-1, it carried out similarly to the process 1 of Example 1, and obtained oligomer dispersing agent A2. The physical property values of the oligomer dispersant A2 are shown in Table 1-1.
Next, in the same manner as in Step 2 and Step 3 of Example 1, except that 1 g of each of the oligomer dispersant A1 and the oligomer dispersant A2 was used instead of the oligomer dispersant A1 in Step 2 of Example 1, pigment water Dispersion 2 and aqueous ink 2 were obtained.
実施例3〜16及び比較例1〜3
表1−1〜1−3に従い、実施例1の工程1と同様に行い、オリゴマー分散剤A3〜A16及び分散剤C1〜C3を得た。オリゴマー分散剤A3〜A16及び分散剤C1〜C3の物性値を表1−1〜1−3に示す。
次いで、実施例1の工程2においてオリゴマー分散剤A1の代わりに、実施例3〜16では表2に示すオリゴマー分散剤A3〜A16を、比較例1〜3では表2に示す分散剤C1〜C3を用いた以外は、実施例1の工程2及び工程3と同様に行い、顔料水分散体3〜16及びC1〜C3、及び水系インク3〜16及びC1〜C3を得た。
Examples 3 to 16 and Comparative Examples 1 to 3
According to Table 1-1 to 1-3, it carried out similarly to the process 1 of Example 1, and obtained oligomer dispersing agent A3-A16 and dispersing agent C1-C3. Tables 1-1 to 1-3 show physical property values of the oligomer dispersants A3 to A16 and the dispersants C1 to C3.
Then, instead of the oligomer dispersant A1 in Step 2 of Example 1, the oligomer dispersants A3 to A16 shown in Table 2 in Examples 3 to 16 and the dispersants C1 to C3 shown in Table 2 in Comparative Examples 1 to 3 were used. Except having used, it carried out similarly to the process 2 and the process 3 of Example 1, and obtained the pigment water dispersion 3-16 and C1-C3, and the water-system ink 3-16 and C1-C3.
実施例17
実施例1の工程2において、顔料として酸化チタンJR−405の代わりに、シアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、大日精化工業株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様に行った。
Example 17
Example 1 is the same as Example 1 except that a cyan pigment (CI Pigment Blue 15: 3, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) was used instead of titanium oxide JR-405 as the pigment in Step 2 of Example 1. The same was done.
なお、表1−1〜1−3及び表2の各表記は以下のとおりである。
〔モノマー(a−1)〕
AA:アクリル酸
MAA:メタクリル酸
PEGMA:ポリエチレングリコールメタクリレート(数平均分子量:360)
〔モノマー(a−2)〕
St:スチレン
MMA:メチルメタクリレート
〔ラジカル重合開始剤(a)〕
V−65:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
V−70:2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)
V−40:1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)
〔不可逆的連鎖移動剤〕
3MP:3−メルカプトプロピオン酸
〔可逆的連鎖移動剤〕
RAFT:2-{[(ブチルスルファニル)カルボノチオイル]スルファニル}プロパン酸
〔その他〕
CTA:不可逆的連鎖移動剤又は可逆的連鎖移動剤
In addition, each notation of Table 1-1 to 1-3 and Table 2 is as follows.
[Monomer (a-1)]
AA: acrylic acid MAA: methacrylic acid PEGMA: polyethylene glycol methacrylate (number average molecular weight: 360)
[Monomer (a-2)]
St: Styrene MMA: Methyl methacrylate [Radical polymerization initiator (a)]
V-65: 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
V-70: 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile)
V-40: 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile)
[Irreversible chain transfer agent]
3MP: 3-mercaptopropionic acid [reversible chain transfer agent]
RAFT: 2-{[(butylsulfanyl) carbonothioyl] sulfanyl} propanoic acid [others]
CTA: irreversible chain transfer agent or reversible chain transfer agent
<水系インクの評価>
(印刷方法、インクジェット記録方式)
温度25±1℃、相対湿度30±5%の環境で、インクジェットヘッド(京セラ株式会社製KJ4B−QA06NTB−STDV、ピエゾ式、ノズル数2656個)を装備した印刷評価装置(株式会社トライテック製)に、表2に示す水系インクを充填した。
ヘッド電圧26V、周波数20kHz、吐出液適量18pl、ヘッド温度32℃、解像度600dpi、吐出前フラッシング回数200発、負圧−4.0kPaを設定し、印刷媒体の長手方向と搬送方向が同じになる向きに、印刷媒体を搬送台に減圧で固定した。前記印刷評価装置に印刷命令を転送し、Duty100%の画像を印刷した。
なお、印刷媒体として、ポリエステルフィルム(東レ株式会社製、ルミラーT60#50、厚み50um)を用い、印字終了後、定温乾燥機(ヤマト科学株式会社製 DVS602)にて40℃で20分間加熱乾燥を行い、評価用印刷物を得た。
<Evaluation of water-based ink>
(Printing method, inkjet recording method)
Printing evaluation device (manufactured by Tritech Co., Ltd.) equipped with an inkjet head (Kyocera Corporation KJ4B-QA06NTB-STDV, piezo type, 2656 nozzles) in an environment of temperature 25 ± 1 ° C. and relative humidity 30 ± 5% Then, the water-based ink shown in Table 2 was filled.
Set head voltage 26V, frequency 20kHz, proper amount of discharge liquid 18pl, head temperature 32 ° C, resolution 600dpi, pre-discharge flushing 200 shots, negative pressure -4.0kPa, the direction in which the longitudinal direction of the print medium is the same as the transport direction In addition, the printing medium was fixed to the conveyance platform under reduced pressure. A print command was transferred to the print evaluation apparatus, and a 100% duty image was printed.
As a printing medium, a polyester film (Lumirror T60 # 50, thickness 50um) manufactured by Toray Industries, Inc. is used. After printing, the film is dried by heating at 40 ° C. for 20 minutes with a constant temperature dryer (DVS602 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). The printed matter for evaluation was obtained.
(密着性)
前記評価用印刷物の非印刷面に両面テープ(スリーエムジャパン株式会社製、スコッチ(R)強力両面テープ、PSD−30)を張り、ステンレス板(株式会社アズワン社製、SUS304、300mm×300mm)に50g/cm2で強く張り付けた。次いで印刷面にカッターナイフを用いて素地に達する2mm間隔の縦横11本の切込みを入れて100個の碁盤目を作り、碁盤目部分に粘着テープ(ニチバン社製、品番:CT−12M)を50g/cm2で強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、印刷面の剥がれなかったマス目の数を計測した。結果を表2に示す。
(Adhesion)
Double-sided tape (manufactured by 3M Japan, Scotch (R) strong double-sided tape, PSD-30) is applied to the non-printed surface of the evaluation printed matter, and 50 g on a stainless steel plate (manufactured by ASONE, SUS304, 300 mm × 300 mm). Strongly pasted at / cm 2 . Next, using a cutter knife on the printing surface, make 11 notches at 2 mm intervals to reach the substrate to make 100 grids, and 50 g of adhesive tape (product number: CT-12M, manufactured by Nichiban Co., Ltd.) on the grids. / cm 2 strongly pressure-bonded in a stretch peeling at an angle of the edge of tape 45 °, to count the number of squares that were not peeled off the printing surface. The results are shown in Table 2.
(耐折り曲げ性)
前記評価用印刷物を、50g/cm2で30秒間内側に折り曲げ、再度開き、破損した画像を柔らかい布でふき取った後の、画像欠損の幅(mm)の最大値を印刷物の耐折り曲げ性の指標とした。画像欠損の幅の最大値が小さいほど、印刷物の耐折り曲げ性が良好である。結果を表2に示す。
(Bending resistance)
The evaluation printed material is bent inward at 50 g / cm 2 for 30 seconds, reopened, and the damaged image is wiped off with a soft cloth, and the maximum value of the width (mm) of the image defect is an index of the bending resistance of the printed material. It was. The smaller the maximum image defect width, the better the bending resistance of the printed matter. The results are shown in Table 2.
(耐光性)
前記評価用印刷物をサンシャインウェザーメーター「WEL−SUN−DC−B」(スガ試験機株式会社製、光源:カーボンアーク灯、照射時間48時間)に入れ、耐光性試験を行ない、色相変化量によって耐光性を評価した。
色相変化量は、光学濃度計(グレタグマクベス社製)を用い印刷物の光学反射濃度を測定し、照射前後におけるL*a*b*を色彩色差計(グレタグマクベス社製)で測定し、下記式により、色相変化量ΔEを算出して耐光性を評価した。色相変化量が小さい値ほど、耐光性が良好である。結果を表2に示す。
色相変化量ΔE=[(L* 1−L* 2)2+(a* 1−a* 2)2+(b* 1−b* 2)2]1/2
(照射前のL*a*b*値:L* 1、a* 1、b* 1)
(照射後のL*a*b*値:L* 2、a* 2、b* 2)
(Light resistance)
The printed matter for evaluation is placed in a sunshine weather meter “WEL-SUN-DC-B” (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd., light source: carbon arc lamp, irradiation time 48 hours), and a light resistance test is performed. Sex was evaluated.
The amount of hue change is determined by measuring the optical reflection density of the printed matter using an optical densitometer (Gretag Macbeth), and measuring L * a * b * before and after irradiation with a color difference meter (made by Gretag Macbeth). Thus, the hue change amount ΔE was calculated to evaluate the light resistance. The smaller the hue change amount, the better the light resistance. The results are shown in Table 2.
Hue variation ΔE = [(L * 1 -L * 2) 2 + (a * 1 -a * 2) 2 + (b * 1 -b * 2) 2] 1/2
(L * a * b * values before irradiation: L * 1 , a * 1 , b * 1 )
(L * a * b * values after irradiation: L * 2 , a * 2 , b * 2 )
なお、表2中の注釈は以下のとおりである。
*1:実施例1の工程2において、オリゴマー分散剤A1とオリゴマー分散剤A2を質量比(1/1)で混合したものを用いた。
*2:開始剤(a)の10時間半減期温度(℃)である。
また、前述のとおり、実施例17以外の実施例及び比較例は顔料として酸化チタンを用い、実施例17はシアン顔料を用いたものである。
The annotations in Table 2 are as follows.
* 1: In Step 2 of Example 1, a mixture of oligomer dispersant A1 and oligomer dispersant A2 at a mass ratio (1/1) was used.
* 2: The 10-hour half-life temperature (° C) of the initiator (a).
As described above, Examples and Comparative Examples other than Example 17 use titanium oxide as a pigment, and Example 17 uses a cyan pigment.
表2より、実施例1〜17の水系インクは、比較例1〜3に比べて、密着性、耐折り曲げ性及び耐光性のいずれにも優れていた。
比較例1は、工程1で開始剤(a)を用いずに熱によるラジカル重合であったため、分散剤の収率が低く、分散剤の数平均分子量及び重量平均分子量が高い。そのため、実施例1〜17と比べて密着性、耐折り曲げ性及び耐光性のいずれにも劣る。
比較例2は、連鎖移動剤を用いていないため、分散剤の数平均分子量及び重量平均分子量が高く、実施例1〜17と比べて密着性、耐折り曲げ性及び耐光性のいずれにも劣る。
比較例3は、連鎖移動剤としてRAFT剤を用いているため、分散剤の分子量分布が狭く、実施例1〜17と比べて密着性、耐折り曲げ性及び耐光性のいずれにも劣る。
From Table 2, the water-based inks of Examples 1 to 17 were excellent in adhesion, folding resistance and light resistance as compared with Comparative Examples 1 to 3.
Since Comparative Example 1 was radical polymerization by heat without using the initiator (a) in Step 1, the yield of the dispersant was low, and the number average molecular weight and the weight average molecular weight of the dispersant were high. Therefore, compared with Examples 1-17, it is inferior to all of adhesiveness, bending resistance, and light resistance.
Since the comparative example 2 does not use the chain transfer agent, the number average molecular weight and the weight average molecular weight of the dispersant are high, and it is inferior to any of adhesion, bending resistance and light resistance as compared with Examples 1-17.
In Comparative Example 3, since the RAFT agent is used as the chain transfer agent, the molecular weight distribution of the dispersant is narrow, and the adhesion, bending resistance, and light resistance are inferior to those of Examples 1-17.
本発明の製造方法により得られる顔料水分散体は、水系インクに含有させることにより、非吸水性印刷媒体に印刷した際においても、印刷物の密着性、耐折り曲げ性、及び耐光性に優れる。 The pigment aqueous dispersion obtained by the production method of the present invention is excellent in the adhesion, bending resistance, and light resistance of a printed matter even when printed on a non-water-absorbing print medium by being contained in an aqueous ink.
Claims (10)
工程1:ラジカル重合性モノマー(a)と、ラジカル重合開始剤(a)と、不可逆的連鎖移動剤とを混合して重合し、オリゴマー分散剤を得る工程
工程2:顔料と、工程1で得られたオリゴマー分散剤と、水とを混合して、顔料水分散液を得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散液と、ラジカル重合性モノマー(b)とを混合してシード重合し、前記顔料を被覆して、顔料水分散体を得る工程 The manufacturing method of the pigment water dispersion which has the following processes 1-3.
Step 1: A step of obtaining an oligomer dispersant by mixing a radical polymerizable monomer (a), a radical polymerization initiator (a), and an irreversible chain transfer agent to obtain an oligomer dispersant Step 2: Obtained in Step 1 with a pigment Step of mixing the obtained oligomer dispersant and water to obtain a pigment water dispersion Step 3: Mixing the pigment water dispersion obtained in Step 2 and the radical polymerizable monomer (b) to seed polymerization And coating the pigment to obtain a pigment aqueous dispersion
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