JP2019189852A - 水性顔料分散体及びその製造方法 - Google Patents

水性顔料分散体及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019189852A
JP2019189852A JP2019069849A JP2019069849A JP2019189852A JP 2019189852 A JP2019189852 A JP 2019189852A JP 2019069849 A JP2019069849 A JP 2019069849A JP 2019069849 A JP2019069849 A JP 2019069849A JP 2019189852 A JP2019189852 A JP 2019189852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pigment
delta
pigment dispersion
term
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019069849A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7318278B2 (ja
Inventor
和香奈 内藤
Wakana Naito
和香奈 内藤
兼司 菅生
Kenji Sugao
兼司 菅生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DIC Corp, Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical DIC Corp
Publication of JP2019189852A publication Critical patent/JP2019189852A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7318278B2 publication Critical patent/JP7318278B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/106Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D11/107Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from unsaturated acids or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/033Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/037Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the pigment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/32Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322Pigment inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/32Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/324Inkjet printing inks characterised by colouring agents containing carbon black
    • C09D11/326Inkjet printing inks characterised by colouring agents containing carbon black characterised by the pigment dispersant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/36Inkjet printing inks based on non-aqueous solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、吐出安定性や長期の保存安定性に優れたインクの製造に使用可能な、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくい優れた分散性を備えた水性顔料分散体を提供することである。【解決手段】本発明は、顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水性媒体(D)とを含有する水性顔料分散体であって、前記顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)とが、それぞれ所定のハンセン溶解度パラメータを有するものであることを特徴とする水性顔料分散体に関するものである。【選択図】図1

Description

本発明は、インクジェット記録用インクをはじめとする様々なインクの製造に使用可能な水性顔料分散体に関する。
インクジェット印刷法で使用されるインクには、印刷の際に、顔料等の凝集に起因したインクの不吐出や吐出の異常を引き起こすことなく、長期間にわたり安定してインクを吐出可能な性能(吐出安定性)が求められている。
また、前記インクには、長期間保存した後であっても、顔料等の凝集や沈降を引き起こすことがない保存安定性が求められている。
前記吐出安定性と保存安定性とを備えたインクを得るためには、通常、その製造原料に使用される水性顔料分散体として、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくいものを選択し使用することが好ましい。
前記顔料等の凝集等を引き起こしにくい水性顔料分散体としては、例えば顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤と水とを含有するものが知られている(例えば特許文献1参照。)。
しかし、従来知られた前記顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤との組合せでは、前記顔料の凝集等を十分に抑制できない場合があり、その結果、非常に高いレベルの吐出安定性と保存安定性とを両立したインクを得ることができない場合があった。とりわけ、シアン顔料は、イエロー顔料等と比較して凝集しやすく、また、粗大粒子を多く形成しやすい傾向にあるため、非常に高いレベルの吐出安定性と保存安定性とを両立したインクを得るためには、顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤等との好適な組合せを見出すために相当の試行錯誤を伴う場合があった。
ところで、水性顔料分散体には、前記したとおり、顔料や顔料分散樹脂や有機溶剤や水をはじめとする多数の原料が含まれている。なかでも、顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤の組合せは、水性顔料分散体の良好な吐出安定性等を維持するうえで重要な要素であると考えられる。
しかし、従来の水性顔料分散体の製造場面では、顔料や顔料分散樹脂や有機溶剤等は、膨大な種類のなかから経験的に選択され、相当の試行錯誤が繰り返されることによってはじめて、産業界から求められる水性顔料分散体が見出されているのが実情である。そのため、産業界からは、要求特性に最適な水性顔料分散体の開発効率を向上可能な製造方法の開発が求められていた。
特開2006−152145号公報
本発明が解決しようとする課題は、吐出安定性や長期の保存安定性に優れたインクの製造に使用可能な、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくい優れた分散性を備えた水性顔料分散体を提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は、水性顔料分散体の開発及び開発効率を向上可能な水性顔料分散体の製造方法を提供することである。
本発明者は、水性顔料分散体に含まれる顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤のハンセン溶解度パラメータに基づいて、膨大な数の顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤のなかから最適な組合せを選択することによって、上記課題を解決できることを見出した。
本発明は、顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水性媒体(D)とを含有する水性顔料分散体であって、前記顔料分散樹脂(A)が、ハンセン溶解度パラメータの水素結合項(δH)と分散項(δD)と極性項(δP)とで示される中心座標(δH、δD、δP)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、水素結合項(δH)と分散項(δD)と極性項(δP)とで示される中心座標(δH、δD、δP))及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を有するものであり、前記溶解球(a1)が前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造に由来するものであり、前記溶解球(a2)が前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造に由来するものであり、前記顔料(B)がハンセン溶解度パラメータの水素結合項(δH)と分散項(δD)と極性項(δP)とで示される中心座標(δH、δD、δP)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を有するものであり前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)との組合せが下記式(1)を満たすものであり、
〔4×(δH−δH+(δD−δD+(δP−δP1/2≦〔r1+r3〕 ・・・式(1)
前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの水素結合項(δH)と分散項(δD)と極性項(δP)とで示される中心座標(δH、δD、δP)が、下記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、式(4)とを満たす水性顔料分散体に関するものである。
〔4×(δH−δH+(δD−δD+(δP−δP1/2≦r1 ・・・式(2)
〔4×(δH−δH+(δD−δD+(δP−δP1/2≦r3 ・・・式(3)
〔4×(δH−δH+(δD−δD+(δP−δP1/2≧r2 ・・・式(4)
本発明の水性顔料分散体は、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくい優れた分散性を備えることから、例えば優れた吐出安定性や長期の保存安定性が求められるインクジェット記録用インクをはじめとするインクの製造に使用することができる。
また、本発明によれば、ハンセン溶解度パラメータに基づいて、膨大な数の顔料と顔料分散樹脂と有機溶剤のなかから最適な組合せを効率よく選択できることから、水性顔料分散体の開発及び生産効率を飛躍的に向上させることができる。
式(1)〜(4)のすべてを満たす顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの位置関係を示す概念図である。
本発明の水性顔料分散体は、顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水(D)とを含有する水性顔料分散体であって、前記顔料分散樹脂(A)が、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を有するものであり、前記溶解球(a1)が前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造に由来するものであり、前記溶解球(a2)が前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造に由来するものであり、前記顔料(B)がハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を有するものであり、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)との組合せが下記式(1)を満たすものであり、前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)が、下記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、式(4)とを満たすものであることを特徴とする。
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦〔r1+r3〕 ・・・式(1)
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r1 ・・・式(2)
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r3 ・・・式(3)
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≧r2 ・・・式(4)
前記顔料分散樹脂(A)、顔料(B)及び有機溶剤(C)は、それぞれ固有のハンセン溶解度パラメータを有する。本発明では、前記顔料分散樹脂(A)及び顔料(B)のハンセン溶解度パラメータは、以下に示す方法で求めた値を使用し、前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータは、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値を使用した。
前記顔料分散樹脂(A)のハンセン溶解度パラメータの求め方を説明する。
はじめに、後述する25種類の有機溶剤を用意し、各有機溶剤9.95gと顔料分散樹脂(A)0.05gとを混合し30分間振とうすることで濃度0.5質量%の組成物を25種類調製する。前記顔料分散樹脂(A)がカルボキシ基等の親水性基を有する場合には、前記カルボキシ基等の酸基を水酸化カリウムで100%中和して得た中和物0.05gと、前記した各有機溶剤9.95gとを混合し30分間振とうすることで濃度0.5質量%の組成物を25種類調製する。
次に、前記組成物を、25℃の環境下に24時間静置する。
24時間後、前記組成物を目視で確認した際に、沈殿物がまったく確認できなかった組成物に含まれる有機溶剤を「良溶媒」に分類し、沈殿物が確認できたものを「貧溶媒」に分類する。
前記25種類の有機溶剤と、それに対応する上記分類とを、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力することによって計算される、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)によって構成されるハンセン溶解度パラメータを、前記顔料分散樹脂(A)のハンセン溶解度パラメータとした。
また、前記顔料(B)のハンセン溶解度パラメータは、下記に示す方法で求める。
はじめに、後述する16種類の有機溶剤を用意し、各有機溶剤9.99gと顔料(B)0.01gとを混合し30分間振とうすることで濃度0.1質量%の組成物を16種類調製する。
次に、前記組成物を、25℃の環境下に24時間静置する。
24時間後、前記組成物を目視で確認した際に、顔料(B)の約50質量%以上が沈殿したものを「貧溶媒」に分類し、顔料(B)が沈殿しない、または、約50質量%未満の顔料の沈殿を確認できたものを「良溶媒」に分類する。
前記16種類の有機溶剤と上記の分類とを、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力することによって計算される、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)によって構成されるハンセン溶解度パラメータを、前記顔料(B)のハンセン溶解度パラメータとした。
また、本発明で使用する有機溶剤(C)の、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)によって構成されるハンセン溶解度パラメータは、上記コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値を使用した。
本発明で使用する顔料分散樹脂(A)としては、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を有するものを使用する。
前記溶解球(a1)は、前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造に由来するものであり、前記溶解球(a2)は、前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造に由来するものである。したがって、前記溶解球(a1)及び溶解球(a2)を有する顔料分散樹脂(A)としては、両親媒性の樹脂を使用することができる。
前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造としては、親水性基を有しない構造が挙げられ、例えば芳香族環式構造や複素環式構造を使用することができ、ベンゼン環構造を有するものを使用することがより好ましく、スチレン由来の構造を有するものを使用することがさらに好ましい。
前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性基およびポリエチレンオキサイド等の非イオン性基をはじめとする親水性基を有する構造を使用することができ、アクリル酸またはメタクリル酸に由来する構造を使用することが好ましい。前記顔料分散樹脂(A)としては、前記カルボキシ基等のアニオン性基の全部または一部が水酸化カリウム等の塩基性化合物で中和されたものを使用することが好ましい。
前記顔料分散樹脂(A)としては、例えば親水性基を有する単量体と、親水性基を有しない単量体とを含有する単量体成分の共重合体を使用することができる。
前記共重合体を構成する疎水性基を有する単量体由来の構造単位(z1)と、親水性基を有する単量体由来の構造単位(z2)とは、それらの質量割合〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が1.0〜7.5の範囲であるものを使用することが好ましく、2.0〜5.0の範囲のものを使用することが、より一層優れた吐出安定性を備えた水性顔料分散体及びそれを用いたインクを得るうえでより好ましい。
前記共重合体としては、ランダム共重合体を使用してもブロック共重合体を使用してもよい。
前記共重合体としては、より具体的には親水性基としてアニオン性基を有するアクリル系共重合体を使用することが好ましい。
アニオン性基を有するアクリル系共重合体としては、例えば(メタ)アクリル酸等のアニオン性基を有する単量体に由来する親水性構造と、その他のエチレン性不飽和単量体とに由来する疎水性構造とを有するアクリル系共重合体を使用することができる。
前記アニオン性基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸の他にスルホン酸基やリン酸基等を有する単量体を使用することができる。
前記その他のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−エチルスチレン、α−ブチルスチレン、α−ヘキシルスチレン、4−クロロスチレン、3−クロロスチレン、3−ブロモスチレン、3−ニトロスチレン、4−メトキシスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマーや、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、フェニルプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等のベンゼン環を有する(メタ)アクリル酸エステル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、2−エチルブチルアクリレート、1,3−ジメチルブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、エチルメタアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、2−メチルブチルメタアクリレート、ペンチルメタアクリレート、ヘプチルメタアクリレート、マレイン酸、マレイン酸無水物、ノニルメタアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;3−エトキシプロピルアクリレート、3−エトキシブチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、エチル−α−(ヒドロキシメチル)アクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ビスフェノールA等の多価アルコールのモノ(メタ)アクリル酸エステル;マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルのようなマレイン酸ジアルキルエステル、酢酸ビニル等を挙げることができる。なかでも、前記エチレン性不飽和単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、tert−ブチルスチレンを用いることが特に好ましい。
前記その他のエチレン性不飽和単量体としては、架橋性を有するエチレン性不飽和単量体を使用することもできる。
前記架橋性を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートや、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングルコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリ(オキシエチレンオキシプロピレン)グリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンのアルキレンオキシド付加物のトリ(メタ)アクリレート等の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートを使用することができる。
また、前記顔料分散樹脂(A)として使用可能な親水性基を有する単量体と、親水性基を有しない単量体とを含有する単量体成分とのブロック共重合体としては、1種以上の親水性基を有する単量体と、1種以上の親水性基を有しない単量体との二元共重合体や三元以上の多元共重合体を使用することができる。
前記顔料分散樹脂(A)としては、より具体的には前記スチレン系モノマーと(メタ)アクリル酸との共重合体であるスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体等のスチレン−アクリル酸系共重合体、及び、それらが有する酸基が水酸化カリウム等の塩基性化合物によって中和されたものを使用することができる。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体としては、アクリル酸とメタクリル酸とスチレン系モノマーとを組み合わせ重合して得られたものを使用することが、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくく、より一層優れた分散性を備えた水性顔料分散体を得るうえで好ましい。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体としては、ランダム共重合体やグラフト共重合体を使用することができる。前記グラフト共重合体としては、例えばポリスチレンあるいはスチレンと共重合可能な非イオン性モノマーとスチレンとの共重合体が幹又は枝となり、アクリル酸、メタクリル酸とスチレンを含む他のモノマーとの共重合体を枝又は幹とするグラフト共重合体をその一例として示すことができる。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体としては、その製造に使用する単量体の全量に対して、前記スチレン系モノマーを50〜90質量%使用して得られたものを使用することが好ましく、65〜85質量%使用して得られたものを使用することが、スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体と顔料(B)との親和性が良好となり、水性顔料分散体における顔料の分散性や分散安定性を向上させることができる。更に、インクジェット記録用インク組成物として使用した場合の印字安定性が良好になる。
前記アクリル系共重合体は、前記したアニオン性基を有する単量体等を塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等の方法で反応させることによって製造することができる。前記アクリル系共重合体を製造する際には、必要に応じて公知慣用の重合開始剤、連鎖移動剤(重合度調整剤)、界面活性剤及び消泡剤を使用することができる。
前記重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、ベンゾイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられ、その使用量は、前記顔料分散樹脂(A)の製造に使用可能な前記単量体の全量に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。
前記アニオン性基を有するアクリル系共重合体をはじめとする顔料分散樹脂(A)としては、1000〜20000の範囲内であることが好ましく、5000〜18000の範囲内にあることがより好ましく、5500〜15000範囲であるものを使用することが特に好ましい。ここで重量平均分子量とはGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法で測定される値であり、標準物質として使用するポリスチレンの分子量に換算した値である。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体等のアニオン性基を有するアクリル系共重合体をはじめとする顔料分散樹脂(A)としては、酸価が10〜400(mgKOH/g)のものを使用することが好ましく、50〜300(mgKOH/g)の範囲であるものを使用することがより好ましく、90〜200のものを使用することが、より一層優れた分散性を備えた水性顔料分散体を得るうえで好ましい。とりわけ、前記顔料(B)として、他の顔料と比較して分散性の点で劣ると考えられるシアン顔料を用いる場合には、前記顔料分散樹脂(A)として酸価50〜300(mgKOH/g)の範囲であるものを使用することが好ましく、酸価90〜200(mgKOH/g)の範囲であるものを使用することがより好ましく、酸価120〜200(mgKOH/g)の範囲であるものを使用することが、シアン顔料等の成分の体積平均粒子径を従来より小さく維持でき、かつ、粗大粒子数の増大を効果的に抑制することによって、特に優れた分散性を備えた水性シアン顔料分散体を得ることができるため特に好ましい。
一方、前記顔料(B)としてシアン顔料以外の顔料(例えばマゼンタ顔料、イエロー顔料、ブラック顔料、バイオレット顔料、グリーン顔料、オレンジ顔料、レッド顔料等)を使用する場合には、前記顔料分散樹脂(A)として酸価10〜400(mgKOH/g)のものを使用することが好ましく、50〜300(mgKOH/g)の範囲であるものを使用することがより好ましく、90〜200のものを使用することが、顔料等の成分の体積平均粒子径を従来より小さく維持でき、かつ、粗大粒子数の増大を効果的に抑制することによって、特に優れた分散性を備えた水性顔料分散体を得ることができるため特に好ましい。
前記酸価は、溶剤としてジエチルエーテルの代わりにテトラヒドロフランを用いること以外は日本工業規格「 K 0070:1992. 化学製品の酸価,けん化価,エステル価,よう素価,水酸基価及び不けん化物の試験方法」に従って測定された数値であり、顔料分散樹脂1gを完全に中和するのに必要な水酸化カリウムの量(mg)を指す。
前記アクリル系共重合体をはじめとする顔料分散樹脂(A)としては、前記したとおり、前記カルボキシ基等のアニオン性基をはじめとする親水性基が塩基性化合物で中和されたものを使用することができる。
前記塩基性化合物としては、例えばカリウム、ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物;カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩;カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属等の炭酸塩;水酸化アンモニウム等の無機系塩基性化合物や、トリエタノールアミン、N,N−ジメタノールアミン、N−(アミノエチル)エタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、N,N−ブチルジエタノールアミン等のアミノアルコール類、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等のモルホリン類、N−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ピペラジンヘキサハイドレート等のピペラジン等の有機系塩基性化合物が挙げられる。
前記顔料分散樹脂(A)としては、下記式で示される中和率が80〜120%の範囲のものを使用することが好ましい。
中和率(%)=[(塩基性化合物の質量(g)×56.11×1000)/(顔料分散樹脂(A)の酸価(mgKOH/g)×塩基性化合物の当量×顔料分散樹脂(A)の質量(g))
前記顔料分散樹脂(A)は、後述する顔料(B)の全量に対して質量比率1.0以下の範囲で使用することが好ましく、質量比率0.01〜0.5の範囲で使用することが、より優れた分散性および保存安定性を備え、かつ、普通紙に対する優れた発色性を奏するうえでより好ましい。
本発明で使用する顔料(B)としては、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を有するものを使用する。
本発明の水性顔料分散体は、前記した特定の顔料分散樹脂(A)に対して、下記式(1)を満たす顔料(B)を選択し組み合わせ含有する。
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦〔r1+r3〕 ・・・式(1)
ここで、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)とが前記式(1)を満たすことは、前記顔料分散樹脂(A)が有する溶解球(a1)と、前記顔料(B)が有する溶解球(b1)とが重なるものをそれぞれ選択し組み合わせ使用することを指す。前記溶解球が重なることは、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)との親和性が高いことを指し、前記顔料(B)に対して前記顔料分散樹脂(A)が吸着しやすいことを意味する。
前記顔料(B)としては、従来知られたものを使用することができる。前記顔料(B)としては、具体的には無機顔料や有機顔料を使用することができる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化鉄、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラック、酸化チタン等がある。
前記有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等を含む)、多環式顔料(例えば、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、キノフタロン顔料等)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等を、単独または2種以上組み合わせ使用することができる。前記有機顔料としては、固溶体を使用することもできる。
前記顔料(B)のうちカーボンブラックとしては、例えば三菱化学(株)製の#2300、#2200B、#990、#900、#960、 #980、#33、#40、#45、#45L、#52、HCF88、MA7、MA8、MA100、等が、コロンビア社製のRaven5750、Raven5250、Raven5000、Raven3500、Raven1255、Raven700等が、キャボット社製のRegal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Mogul 700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400等が、オリオン・エンジニアドカーボンズ(株)社製のColor Black FW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、Printex 35、同U、同V、同1400U、Special Black 6、同5、同4、同4A、NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180、NIPEX95、NIPEX90、NIPEX85、NIPEX80、NIPEX75等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちイエロー顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、2、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、109、110、114、120、128、129、138、150、151、154、155、174、180、185等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちマゼンタ顔料としては、C.I.ピグメントレッド5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、146、150、168、176、184、185、202、209、213、269、282等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちシアン顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、63、66等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちオレンジ顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、34、36、43、51、64、71等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちバイオレット顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット1、3、5:1、16、19、23、38等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちグリーン顔料としては、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36等が挙げられる。
前記顔料(B)のうちレッド顔料としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101、104、105、106、108、112、114、122、123、146、149、150、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264等が挙げられる。
前記顔料(B)は、水性顔料分散体の全量に対して1.0〜50.0質量%の範囲で使用することが好ましく、10.0〜20.0質量%の範囲で使用することがより好ましい。
また、前記顔料(B)としては、その一次粒子径が25μm以下のものを使用することが好ましく、1μm以下であるものを使用することが、本発明の水性顔料分散体中で顔料(B)の沈降が発生しにくいため、良好な顔料分散性を付与できる。なお、前記一次粒子径は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)を使用して測定した値を指す。
前記顔料(B)としては、本発明の水性顔料分散体中において体積平均粒子径が1μm以下であるものを使用することが好ましく、10〜250nmであるものを使用することがより好ましく、50〜200nmとなるものを使用することが特に好ましい。
次に、本発明の水性顔料分散体で使用する有機溶剤(C)について説明する。
前記有機溶剤(C)としては、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)が、下記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、式(4)とを満たすものを使用する。
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r1 ・・・式(2)
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r3 ・・・式(3)
〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≧r2 ・・・式(4)
ここで、前記式(2)を満たすことは、前記顔料分散樹脂(A)が有する溶解球(a1)に前記有機溶剤(C)の中心座標(δD、δP、δH)とが含まれるものをそれぞれ選択し組み合わせ使用することを指す。前記中心座標(δD、δP、δH)が前記溶解球(a1)に含まれるような顔料分散樹脂(A)及び有機溶剤(C)の組合せを選択することによって、顔料分散樹脂(A)の顔料(B)への吸着部位が外側を向いた逆ミセル構造をとり、顔料(B)への吸着効率の向上させる効果が奏される。
また、前記式(3)を満たすことは、前記顔料(B)が有する溶解球(b3)に前記有機溶剤(C)の中心座標(δD、δP、δH)とが含まれるものをそれぞれ選択し組み合わせ使用することを指す。前記中心座標(δD、δP、δH)が前記溶解球(b3)に含まれるような顔料(B)及び有機溶剤(C)の組合せを選択することによって、顔料(B)の濡れ性が向上する効果が奏される。また、前記中心座標(δD、δP、δH)が前記溶解球(b3)の中心座標に近い顔料(B)及び有機溶剤(C)の組合せを選択することによって、顔料(B)の濡れ性がより一層向上し、顔料(B)の凝集物が微粒化され、顔料(B)への顔料分散樹脂(A)の吸着量が増加し、その結果、吐出安定性や長期の保存安定性に優れたインクの製造に使用可能な、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくい優れた分散性を備えた水性顔料分散体を得やすくなる。
前記有機溶剤(C)としては、前記式(2)または(3)の少なくとも一方を満たすものを使用し、両方満たすものを使用することが、顔料分散樹脂(A)の顔料(B)表面への吸着を高めるうえで好ましい。
また、前記有機溶剤(C)としては、単に上記式(2)または(3)の少なくとも一方をみたすだけでなく、さらに式(4)を満たすものを使用する。
ここで、前記式(4)を満たすことは、前記顔料分散樹脂(A)が有する溶解球(a2)に前記有機溶剤(C)の中心座標(δD、δP、δH)とが含まれないものをそれぞれ選択し組み合わせ使用することを指す。前記中心座標(δD、δP、δH)が前記溶解球(a2)に含まれることがない顔料分散樹脂(A)及び有機溶剤(C)の組合せを選択することによって、顔料分散樹脂(A)の顔料(B)への吸着部位が外側を向いた逆ミセル構造をとり、顔料(B)への顔料分散樹脂(A)の吸着効率が向上する。
また、前記顔料(B)としてシアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料、ブラック顔料、バイオレット顔料、グリーン顔料、オレンジ顔料及びレッド顔料等からなる群より得られる1種以上を使用する場合には、前記有機溶剤(C)として、そのハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)が、前記式(2)及び式(3)及び式(4)のすべてを満たすものを選択し組み合わせ使用することが、顔料等の凝集や沈降を引き起こしにくい優れた分散性を備えた水性顔料分散体を得るうえで好ましい。
前記有機溶剤(C)としては、具体的にはアセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、2−プロパノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ブタノール、2−メトキシエタノール、等のアルコール類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、等のエーテル類、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、等のアミド類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、およびこれらと同族のジオール等のジオール類;ラウリン酸プロピレングリコール等のグリコールエステル;ジエチレングリコールモノエチル、ジエチレングリコールモノブチル、ジエチレングリコールモノヘキシルの各エーテル、プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコールエーテル、およびトリエチレングリコールエーテルを含むセロソルブ等のグリコールエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、およびこれらと同族のアルコール等のアルコール類;あるいは、スルホラン;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリドンや2−ピロリドン等のラクタム類;グリセリンや、ポリオキシアルキレンを付加したグリセリン等のグリセリン誘導体等;水溶性有機溶剤として知られる他の各種の溶剤等を、1種または2種以上混合して用いることができる。
前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてシアン顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.2〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてジプロピレングリコール、N−メチルピロリドン、2−ピロリドン、テトラヒドロフラン、1,2−ヘキサンジオール、N−メチルピロリドンとメタノールの混合溶剤等を使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコールの混合溶剤を使用することが好ましい。前記N−メチルピロリドンとメタノールとの体積比や、前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
また、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてマゼンタ顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価90〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.1〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてジプロピレングリコールやN−メチルピロリドン、テトラヒドロフランとメタノールの混合溶剤を使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコールの混合溶剤を使用することが好ましい。前記テトラヒドロフランとメタノールとの体積比や、前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
また、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてイエロー顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.1〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてメチルエチルケトン、アセトニトリル、プロピレングリコールやN−メチルピロリドンを使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコールの混合溶剤を使用することが好ましい。前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
また、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてブラック顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.2〜0.7となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)として2−ピロリドンやN−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドを使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンを使用することが好ましい。
前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてオレンジ顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価90〜180のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.1〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてテトラヒドロフラン、2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの混合溶剤、N−メチルピロリドンとジプロピレングリコールとの混合溶剤、または、2−ピロリドンを使用することが好ましく、2−ピロリドンを使用することがより好ましい。
前記N−メチルピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比や、前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9の範囲であることが好ましく、3〜7:7〜3の範囲であることがより好ましく、4〜6:6〜4の範囲であることが特に好ましい。
前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてバイオレット顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.2〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてN−メチルピロリドン、2−ピロリドン、イソプロパノールを使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコールの混合溶剤を使用することが好ましい。前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
また、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてグリーン顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.1〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてジプロピレングリコールやN−メチルピロリドン、イソプロパノール、1,2−ヘキサンジオールを使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコール混合溶剤を使用することが好ましい。前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
また、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)と前記有機溶剤(C)との組合せとしては、例えば前記顔料(B)としてレッド顔料を使用する場合であれば、顔料分散樹脂(A)として酸価120〜200のスチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を前記顔料(B)に対して質量比率0.1〜0.5となる範囲で使用することが好ましく、有機溶剤(C)としてジプロピレングリコールやイソプロパノール、1,2−ヘキサンジオールを使用することが好ましく、さらに2−ピロリドンとジプロピレングリコールの混合溶剤を使用することが好ましい。前記2−ピロリドンとジプロピレングリコールとの体積比は、9〜1:1〜9が好ましく、3〜7:7〜3がより好ましく、4〜6:6〜4が特に好ましい。
前記水性顔料分散体を製造する際には、顔料(B)と顔料分散樹脂(A)との濡れ性や溶解性を高めることが好ましい。前記有機溶剤(C)は、前記顔料(B)と前記顔料分散樹脂(A)への濡れ性及び溶解性を高める。
前記水性顔料分散体に含まれる顔料分散樹脂(A)及び顔料(B)としては、様々な種類が存在する。例えば顔料(B)は、顔料化の方法や表面処理等で物性は大きく変化し、それに伴いHSP値も変化する。
一方、前記顔料分散樹脂(A)は、その製造に使用可能な単量体として多数のものが存在し、選択される単量体等によって得られる顔料分散樹脂のHSP値は変化する。
そのため、選択する顔料(B)及び顔料分散樹脂(A)の濡れ性や溶解性を高めるために好適な有機溶剤(C)を選択するためには、膨大な選択肢のなかから有機溶剤(C)を選択するといった相当の試行錯誤を伴う。
本発明の水性顔料分散体では、前記顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)との組合せをハンセン溶解度パラメータの溶解球に基づいて選択することによって、課題を解決するための最適な水性顔料分散体を効率よく製造することができる。
また、前記有機溶剤(C)としては、前記顔料分散樹脂(A)の溶解球(a1)または前記顔料(B)の溶解球(b3)とに含まれる有機溶剤を使用することが好ましい。一方、前記有機溶剤(C)としては前記顔料分散樹脂(A)の溶解球(a2)に含まれる有機溶剤以外のものを使用することが好ましい。前記顔料分散樹脂(A)の溶解球(a2)に含まれる有機溶剤は、前記顔料分散樹脂(A)の顔料(B)への吸着部位が内側になりやすく、前記顔料(B)への吸着を促進するうえでは好ましくなく、水性顔料分散体に含まれる粗大粒子の増加に繋がる場合がある。
前記有機溶剤(C)は、前記顔料(B)全量に対して合計0.1〜3.0(質量比率)となる範囲で使用することが好ましく、0.4〜2.0の範囲で使用することが、より優れた分散性および保存安定性を備えるうえでより好ましい。
また、本発明の水性顔料分散体で使用する水(D)としては、例えばイオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いることができる。また、紫外線照射、または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いることにより得られた水性顔料分散体やそれを使用したインク等を長期保存する場合にカビまたはバクテリアの発生を防止することができるので好適である。前記水(D)は、前記顔料(B)全量に対して合計1〜100(質量比率)の範囲で調整することが、より優れた分散性および保存安定性を備えるうえでより好ましい。
次に、本発明の水性顔料分散体の製造方法について説明する。
本発明の水性顔料分散体は、顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水(D)とを、例えば湿式分散法や混練分散法等で混合分散することによって製造することができ、湿式分散法によって製造することが、より一層優れた分散性を付与するうえで好ましい。
その際、前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)との組合せとして前記式(1)を満たすものをそれぞれ選択し、前記有機溶剤(C)としてその前記中心座標(δD、δP、δH)が、前記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、前記式(4)とを満たすものを選択する。
前記湿式分散法としては、例えば水性媒体や有機溶剤(C)等の溶媒中に、顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と必要に応じてその他の成分とを供給し、前記顔料(B)等を水性媒体中に分散等させる方法が挙げられる。前記混合の際には、必要に応じてペイントコンディショナなどを用いることができる。
また、前記混練分散法としては、例えば前記顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)や、必要に応じて塩基性化合物等を混合し混練機等を用いることによって混練物を製造する工程、ならびに、前記混練物と水とを混合する工程を有する方法が挙げられる。
はじめに、前記顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)や、必要に応じて塩基性化合物等を容器へ供給し混練物を製造する。
前記混練物を得る工程で、前記顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)や、必要に応じて塩基性化合物等を仕込む順序は、特に限定はなく全量を同時に仕込んで混練を開始してもよいし、各々を少量ずつ仕込んでもよい。
前記混練物を得る工程では、例えば混練機を使用することができ、かかる混練機としては、例えば、ペイントコンディショナ、ビーズミル、サンドミル、ボールミル等のメディアを使用するメディアミル分散法;超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ナノマイザー、アルティマイザー等を使用したメディアレス分散法;ロールミル、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、インテンシブミキサー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、トリミックス等を使用することができる。なかでも、混練機としては、撹拌槽と撹拌羽根を有し撹拌槽を密閉可能な混練装置を用いることが好ましい。
このような装置としては、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、トリミックス等が例示され、特にプラネタリーミキサー等が好適である。
前記方法で得られた混練物を水(D)等に分散させる工程では、例えば前記混練工程で撹拌槽と撹拌羽根を有し撹拌槽を密閉可能な混練装置を使用した場合には、前記混練工程を経た後、続いて水(D)等を供給し混合することによって、前記混練物を水(D)等に分散させるができる。
前記方法で得られた水性顔料分散体は、さらに分散機を用い分散処理しても良い。前記分散機としては、ペイントコンディショナ、ビーズミル、ロールミル、サンドミル、ボールミル、アトライター、バスケットミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、スパイクミル、アジテーターミル、ジュースミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ナノマイザー、デゾルバー、ディスパー、高速インペラー分散機、ニーダー、プラネタリーミキサー、トリミックス等があげられる。
分散工程に用いる分散機は、公知のものを用いることができ、例えば、メディアを用いたものではペイントシェーカー、ボールミル、ナノミル、アトライター、バスケットミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、スパイクミル、アジテーターミル等が挙げられる。またメディアを用いないものとしては、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ナノマイザー、デゾルバー、ディスパー、ロールミル、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、インテンシブミキサー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、トリミックス等が挙げられ、これらのうちの一つを単独で用いてもよく、2種類以上の装置を組み合わせて用いてもよい。これらの中でもメディアを用いた分散機は分散能力が高いため好ましい。
以上の方法で得られた水性顔料分散体に含まれる粒子の体積平均粒子径が、10nmから250nmであることが好ましく、50nmから200nmであることが優れた分散性および保存安定性を備えた水性顔料分散体及びインクと、発色性に優れた印刷物とを得るうえで最も好ましい。
前記水性顔料分散体は、任意の濃度に希釈等することによって、オフセットインキ、グラビアインキ、フレキソインキ、シルクスクリーンインキ等の印刷インキ分野、あるいはインクジェット記録用インク分野等に使用することができる。
前記インクジェット記録用インクは、例えば前記水性顔料分散体と、必要に応じて水溶性溶媒、水、アクリル系樹脂やポリウレタン系樹脂等の樹脂、乾燥抑止剤、浸透剤、界面活性剤等の添加剤を混合することによって製造することができる。
前記乾燥抑止剤としては、水(D)との混和性がありインクジェットプリンターのヘッドの目詰まり防止効果が得られるものを使用することが好ましく、例えば、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、分子量2000以下のポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、等が挙げられる。なかでも、前記乾燥抑止剤としては、グリセリン、トリエチレングリコールを使用することが、安全性が高く、インクの乾燥性、吐出性能に優れた効果を付与できるため好ましい。前記乾燥抑止剤は、前記インクの全量に対して3〜50質量%の範囲で使用することが好ましい。
前記浸透剤としては、例えばエタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール;エチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のアルキルアルコールのグリコールモノエーテルが挙げられる。前記浸透剤は、前記インクの全量に対して0.01〜10質量%の範囲で使用することが、記録媒体へのインクの浸透性の改良や、記録媒体上でのインクのドット径を調整するうえで好ましい。
前記界面活性剤としては、たとえばアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤を使用することが、表面張力等のインク特性を調整するうえで好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられ、これらの具体例として、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等を挙げることができる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、脂肪酸アルキロールアミド、アルキルアルカノールアミド、アセチレングリコール、アセチレングリコールのオキシエチレン付加物、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー等を挙げることができ、これらの中では、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド、アセチレングリコール、アセチレングリコールのオキシエチレン付加物、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマーが好ましい。
その他の界面活性剤として、ポリシロキサンオキシエチレン付加物のようなシリコーン系界面活性剤;パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテルのようなフッ素系界面活性剤;スピクリスポール酸、ラムノリピド、リゾレシチンのようなバイオサーファクタント等も使用することができる。
前記界面活性剤は、前記インクの全質量に対し0.001〜2質量%の範囲で使用することが好ましく、0.001〜1.5質量%で使用することがより好ましく、0.01〜1質量%の範囲で使用することが、印刷画像のにじみ等をより効果的に防止するうえでさらに好ましい。
また、前記その他の添加剤としては、必要に応じて防腐剤、粘度調整剤、pH調整剤、キレート剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を添加することができる。
(記録媒体)
インクジェット記録用水性インクは、各種記録媒体への印刷に使用することができる。前記記録媒体としては、複写機で一般的に使用されているコピー用紙(PPC紙)等の吸収性の記録媒体、インクの吸収層を有する記録媒体、インクの吸収性を有しない非吸水性の記録媒体、インクの吸水性の低い難吸収性の記録媒体等がありうる。
(顔料分散樹脂Aの調製)
スチレン72.0質量部、アクリル酸12.1質量部、メタクリル酸15.8質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部のラジカル重合体である樹脂a[重量平均分子量8200、酸価180mgKOH/g、疎水性基を有する単量体由来の構造単位(z1)と、親水性基を有する単量体由来の構造単位(z2)との質量割合〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が2.6、紛体状(直径1mm以下)]2質量部と水酸化カリウム0.4質量部とイオン交換水10.0質量部とを混合することによって、前記樹脂aが有する酸基の中和率が100%の顔料分散樹脂A水溶液を得た。
(顔料分散樹脂Bの調製)
スチレン83.0質量部、アクリル酸7.4質量部、メタクリル酸9.6質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部のラジカル重合体である樹脂b[重量平均分子量11000、酸価120mgKOH/g、前記〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が4.9、紛体状(直径1mm以下)]2質量部と水酸化カリウム0.2質量部とイオン交換水10.0質量部とを混合することによって、前記樹脂bが有する酸基の中和率が100%の顔料分散樹脂B水溶液を得た。
(顔料分散樹脂Cの調製)
スチレン72.0質量部、アクリル酸12.1質量部、メタクリル酸15.8質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部のラジカル重合体である樹脂c[重量平均分子量11000、酸価180mgKOH/g、前記〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が2.6、紛体状(直径1mm以下)]2質量部と水酸化カリウム0.4質量部とイオン交換水10.0質量部とを混合することによって、前記樹脂cが有する酸基の中和率が100%の顔料分散樹脂C水溶液を得た。
(顔料分散樹脂Dの調製)
スチレン76.9質量部、アクリル酸10.0質量部、メタクリル酸13.0質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部のラジカル重合体である樹脂d[重量平均分子量8800、酸価150mgKOH/g、前記〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が3.4、紛体状(直径1mm以下)]2質量部と水酸化カリウム0.3質量部とイオン交換水10.0質量部とを混合することによって、前記樹脂dが有する酸基の中和率が100%の顔料分散樹脂D水溶液を得た。
(顔料分散樹脂Eの調製)
スチレン76.9質量部、アクリル酸10.0質量部、メタクリル酸13.0質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部のラジカル重合体である樹脂e[重量平均分子量11000、酸価150mgKOH/g、前記〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が3.4、紛体状(直径1mm以下)]2質量部と水酸化カリウム0.3質量部とイオン交換水10.0質量部とを混合することによって、前記樹脂eが有する酸基の中和率が100%の顔料分散樹脂E水溶液を得た。
なお、本発明における重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法で測定される値であり、標準物質として使用するポリスチレンの分子量に換算した値である。なお測定は以下の装置及び条件により実施した。
送液ポンプ:LC−9A
システムコントローラー:SLC−6B
オートインジェクター:S1L−6B
検出器:RID−6A
以上、株式会社島津製作所製
データ処理ソフト:Sic480IIデータステーション(システムインスツルメンツ社製)。
カラム:GL−R400(ガードカラム)+GL−R440+GL−R450+GL−R400M(日立化成工業(株)製)
溶出溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
溶出流量:2mL/min
カラム温度:35℃
前記顔料分散樹脂A〜Eのハンセン溶解度パラメータを、以下に示す方法で求めた。
前記顔料分散樹脂A水溶液を、循環送風式乾燥機を用い、130℃で乾固することによって、カリウム塩である固形分100%の顔料分散樹脂Aを得た。
次に、表1に示す25種類の有機溶剤を用意し、各有機溶剤9.95gと、顔料分散樹脂A0.05gとを混合し30分間振とうすることによって、濃度0.5質量%の組成物を25種類調製した。
前記顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B〜Eの水溶液をそれぞれ用いること以外は、上記と同様の方法で、濃度0.5質量%の組成物を25種類調製した。
Figure 2019189852
なお、表1に示す有機溶剤の分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)の値は、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値である。
次に、前記組成物を、25℃の環境下に24時間静置した。
静置後、前記組成物を目視で確認した際に、沈殿物がまったく確認できなかった前記組成物に含まれる有機溶剤を「良溶媒」に分類し、沈殿物が確認できた組成物に含まれる有機溶剤を「貧溶媒」に分類した。
前記25種類の有機溶剤の化合物名と、それに対応する上記分類(良溶媒または貧溶媒)とを、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力することによって、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)によって構成される顔料分散樹脂A〜Eのハンセン溶解度パラメータを計算した。なお、前記水素結合項(δH)と水素結合項(δH)とを比較した際に、大きい水素結合項を有する溶解球(a2)が親水性構造由来の溶解球であると判断し、小さい水素結合項を有する溶解球(a1)が疎水性構造由来の溶解球であると判断した。
Figure 2019189852
(顔料)
顔料としては、下記に示すものを使用した。
シアン顔料;DIC(株)製のFASTOGEN BLUE TGR−SD
マゼンタ顔料;DIC(株)製のFASTOGEN SUPER MAGENTA RY
イエロー顔料;山陽色素(株)製のFast Yellow 7413
バイオレット顔料;クラリアント(株)製のPV Fast Violet RL
グリーン顔料;DIC(株)製のFASTOGEN GREEN 2YK
レッド顔料;BASF(株)製のPaliogen Red K3580
オレンジ顔料;有本化学(株)製のOrange A−76をソルトミリング処理することによって一次粒子径が150nm以下に微細化したもの
ブラック顔料;三菱ケミカル(株)製の#960
前記顔料のハンセン溶解度パラメータは、下記に示す方法で求めた。
はじめに、後述する16種類の有機溶剤を用意し、各有機溶剤9.99gと顔料(B)0.01gとを混合し30分間振とうすることで濃度0.1質量%の組成物を16種類調製した。
Figure 2019189852
なお、表3に示す有機溶剤の分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)の値は、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に収録された値である。
次に、前記組成物を、25℃の環境下に24時間静置した。
静置後、前記組成物を目視で確認した際に、組成物に含まれる前記顔料の全量に対し50質量%以上の顔料の沈殿が確認された組成物に含まれる有機溶剤を「貧溶媒」に分類し、前記顔料の沈殿が確認できなかった、または、前記顔料の全量の50質量%未満の顔料の沈殿を確認できたものを「良溶媒」に分類した。
前記16種類の有機溶剤の化合物名と、それに対応する上記分類(良溶媒または貧溶媒)とを、コンピュータソフトウェアであるHansen Solubility Parameters in Practice 4th Edition 4.1.07(HSPiP)に入力することによって、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)によって構成される前記顔料のハンセン溶解度パラメータを計算した。
Figure 2019189852
(実施例1)
容量250mLの容器に、表4に記載のシアン顔料10質量部と、2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤10質量部と、前記顔料分散樹脂A水溶液と、イオン交換水と、直径1.25mmのジルコニアビーズ400質量部とを仕込んだ後、ペイントコンディショナ(商品名:ペイントコンディショナ(試験用分散機) 東洋精機製作所)で3時間振とうした。なお、前記顔料分散樹脂A水溶液は、中和前の前記樹脂aを1質量部使用して得られた量の前記顔料分散樹脂Aを含む量の前記顔料分散樹脂A水溶液を使用した。また、前記イオン交換水は、前記顔料分散樹脂A水溶液とイオン交換水との混合物中に含まれる量を10質量部とするために必要な量を使用した。
前記振とう後、さらに前記顔料分散樹脂Aを1質量部含有する量の前記顔料分散樹脂A水溶液を供給した。次に、前記混合物の全体量に対する顔料濃度が16質量%となるようにイオン交換水を加え、1時間振とうした。前記振とう後、ジルコニアビーズを濾別することによって水性顔料分散体を得た。
(実施例2)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例3)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、ジプロピレングリコールを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例4)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンとプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤を使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例5)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例6)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、ジプロピレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例7)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、N−メチルピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例8)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂C水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表3に記載のマゼンタ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例9)
顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のマゼンタ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例10)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、ジプロピレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のマゼンタ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例11)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂C水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のイエロー顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例12)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンとプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤を使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂C水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のイエロー顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例13)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂D水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のブラック顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例14)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のバイオレット顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例15)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、N−メチルピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のグリーン顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例16)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のオレンジ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(実施例17)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、2−ピロリドンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂E水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のレッド顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例1)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例2)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、グリセリンを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例3)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、メタノールを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例4)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、アセトニトリルを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例5)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例6)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、グリセリンを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例7)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、メタノールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例8)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のマゼンタ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例9)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂C水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のイエロー顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例10)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂D水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のブラック顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例11)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のバイオレット顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例12)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のグリーン顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例13)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂B水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のオレンジ顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
(比較例14)
2−ピロリドンとジプロピレングリコールの体積比1:1の混合溶剤の代わりに、トリエチレングリコールを使用し、かつ、顔料分散樹脂A水溶液の代わりに、前記顔料分散樹脂E水溶液を使用し、かつ、シアン顔料の代わりに表4に記載のレッド顔料を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で水性顔料分散体を得た。
実施例1〜18及び比較例1〜14で得られた水性顔料分散体が、前記式(1)〜(4)を満たすか否かを、表5〜8に示す。水性顔料分散体が前記式を満たすものである場合には下記表に「○」と示し、水性顔料分散体が前記式を満たさない場合には、下記表に「×」と示した。
Figure 2019189852
Figure 2019189852
Figure 2019189852
Figure 2019189852
(水性顔料分散体の評価)
[分散性の評価方法]
水性顔料分散体の分散性は、水性顔料分散体に含まれる成分の体積平均粒子径と、粗大粒子の数に基づいて評価した。
〔体積平均粒子径の測定方法〕
はじめに、実施例及び比較例で調製した水性顔料分散体を、すみやかにイオン交換水で2000〜10000倍に希釈した。希釈倍率は、下記表9にしたがって設定した。
次に、希釈後の水性顔料分散体の約4mLをセルにいれ、マイクロトラック・ベル(株)社製ナノトラック粒度分布計「UPA150」を用い、25℃環境下で、レーザー光の散乱光を検出することにより、体積平均粒子径(MV)を測定した。
前記方法で算出された体積平均粒子径の値が、およそ10nmの差を有するものは、分散性能の点で有意差が見られた。
Figure 2019189852
〔粗大粒子数の測定方法〕
はじめに、実施例及び比較例で調製した水性顔料分散体を、すみやかにイオン交換水で500〜1000倍に希釈した。希釈倍率は、直径0.5μm以上の粒子の数を、後述する粒度分布計を用いて測定する際の感度が1000〜4000個/mLの範囲となるよう、それぞれの水性顔料分散体ごとに設定した。
次に、Particle Sizing Systems社製、個数カウント方式 粒度分布計(Accusizer 780 APS)を用い、前記希釈後の水性顔料分散体に含まれる直径1.0μm以上の粒子数を3回測定した。
次に、前記測定値に、それぞれ希釈濃度を乗じることによって、粗大粒子数を算出した。次に、上記方法で算出した3つの粗大粒子数の平均値を、実施例及び比較例で調製した水性顔料分散体の粗大粒子数とした。
Figure 2019189852


























Figure 2019189852
1 顔料分散樹脂(A)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)を表す。
2 顔料分散樹脂(A)の分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を表す。
3 顔料(B)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を表す。
4 有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)を表す。

Claims (5)

  1. 顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水(D)とを含有する水性顔料分散体であって、
    前記顔料分散樹脂(A)が、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を有するものであり、
    前記溶解球(a1)が前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造に由来するものであり、前記溶解球(a2)が前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造に由来するものであり、
    前記顔料(B)がハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を有するものであり、
    前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)との組合せが下記式(1)を満たすものであり、
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦〔r1+r3〕・・・式(1)
    前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)が、下記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、式(4)とを満たすものであることを特徴とする水性顔料分散体。
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r1 ・・・式(2)
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r3 ・・・式(3)
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≧r2 ・・・式(4)
  2. 前記顔料分散樹脂(A)が疎水性基を有する単量体と、親水性基を有する単量体とを含有する単量体成分の共重合体である請求項1に記載の水性顔料分散体。
  3. 前記共重合体を構成する疎水性基を有する単量体由来の構造単位(z1)と、親水性基を有する単量体由来の構造単位(z2)との質量割合〔構造単位(z1)/構造単位(z2)〕が1.0〜7.5の範囲である請求項1または2に記載の水性顔料分散体。
  4. 前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)が、前記式(2)及び式(3)及び式(4)のすべてを満たすものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性顔料分散体。
  5. 顔料分散樹脂(A)と顔料(B)と有機溶剤(C)と水(D)とを含有する水性顔料分散体の製造方法であって、
    前記顔料分散樹脂(A)が、ハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH、)及び相互作用半径(r1)からなる溶解球(a1)、ならびに、分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r2)からなる溶解球(a2)を有するものであり、
    前記溶解球(a1)が前記顔料分散樹脂(A)の疎水性構造に由来するものであり、前記溶解球(a2)が前記顔料分散樹脂(A)の親水性構造に由来するものであり、
    前記顔料(B)がハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)及び相互作用半径(r3)からなる溶解球(b3)を有するものであり
    前記顔料分散樹脂(A)と前記顔料(B)の組合せとして下記式(1)を満たすものをそれぞれ選択し、
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦〔r1+r3〕 ・・・式(1)
    前記有機溶剤(C)のハンセン溶解度パラメータの分散項(δD)と極性項(δP)と水素結合項(δH)とで示される中心座標(δD、δP、δH)として、下記式(2)または式(3)の少なくとも一方と、式(4)とを満たすものを選択することを特徴とする水性顔料分散体の製造方法。
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r1 ・・・式(2)
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≦r3 ・・・式(3)
    〔4×(δD−δD+(δP−δP+(δH−δH1/2≧r2
    ・・・式(4)
JP2019069849A 2018-04-18 2019-04-01 水性顔料分散体及びその製造方法 Active JP7318278B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018079887 2018-04-18
JP2018079887 2018-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019189852A true JP2019189852A (ja) 2019-10-31
JP7318278B2 JP7318278B2 (ja) 2023-08-01

Family

ID=68237035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019069849A Active JP7318278B2 (ja) 2018-04-18 2019-04-01 水性顔料分散体及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11001722B2 (ja)
JP (1) JP7318278B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021102726A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 インクジェット用インク
JP2021134264A (ja) * 2020-02-26 2021-09-13 株式会社リコー インク、インク収容容器、及び記録装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120083552A1 (en) * 2009-06-26 2012-04-05 E.I. Du Pont De Nemours And Company Graft copolymer pigment dispersant
JP2014065872A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Dic Corp 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
JP2014173051A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Dic Corp 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
WO2015046011A1 (ja) * 2013-09-27 2015-04-02 Dic株式会社 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
JP2017082212A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 Dic株式会社 コアシェル型変性顔料及び水性顔料分散体
JP2017110197A (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 Dic株式会社 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
JP2018002798A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 Dic株式会社 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4815791B2 (ja) 2004-11-30 2011-11-16 Dic株式会社 水性顔料分散液及びインクジェット記録用インク組成物

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120083552A1 (en) * 2009-06-26 2012-04-05 E.I. Du Pont De Nemours And Company Graft copolymer pigment dispersant
JP2014065872A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Dic Corp 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
JP2014173051A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Dic Corp 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
WO2015046011A1 (ja) * 2013-09-27 2015-04-02 Dic株式会社 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
JP2017082212A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 Dic株式会社 コアシェル型変性顔料及び水性顔料分散体
JP2017110197A (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 Dic株式会社 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
JP2018002798A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 Dic株式会社 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021102726A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 インクジェット用インク
JP7380194B2 (ja) 2019-12-25 2023-11-15 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 インクジェット用インク
JP2021134264A (ja) * 2020-02-26 2021-09-13 株式会社リコー インク、インク収容容器、及び記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11001722B2 (en) 2021-05-11
US20190322883A1 (en) 2019-10-24
JP7318278B2 (ja) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2692157T3 (es) Método de producción para un pigmento orgánico fino
JP6083489B2 (ja) 水性顔料分散体、インクジェット記録用インク及び印字物
KR101323984B1 (ko) 수성 안료 분산액 및 잉크 젯 기록용 잉크, 및 수성 안료 분산액의 제조 방법
JPWO2014185471A1 (ja) 微細有機顔料の製造方法
JP2017082212A (ja) コアシェル型変性顔料及び水性顔料分散体
JP6256157B2 (ja) インクジェット用顔料インキ
JP7318278B2 (ja) 水性顔料分散体及びその製造方法
JP6443607B1 (ja) 水性顔料分散体
JP2012021120A (ja) インクジェットインク用水性顔料分散液およびインクジェットプリンタ用水性顔料インク
JP5146720B2 (ja) 水性顔料分散液及びインクジェット記録用インク
WO2020105441A1 (ja) 水性顔料分散体の製造方法
JP2007119774A (ja) 水性顔料分散液及びインクジェット記録用インク組成物
JP6402098B2 (ja) 微細有機顔料の製造方法
JP6319642B1 (ja) 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
JP6401434B2 (ja) 水性顔料分散液およびインクジェット記録用水性インクの製造方法
JP7346803B2 (ja) 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
JP6886581B2 (ja) 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
WO2019230415A1 (ja) 顔料混練物及び水性顔料分散体の製造方法
JP2016183234A (ja) インクジェット用顔料インキ
JP7355279B1 (ja) インクジェット印刷インク及び印刷物の製造方法
JP2014028965A (ja) 水性顔料分散液及びインクジェット記録用インク組成物
JP7423175B2 (ja) 水性顔料分散体及び水性顔料分散体の製造方法
JP6769513B2 (ja) 水性顔料分散体の製造方法
JP2016199648A (ja) インクジェットインキ
JP2016183239A (ja) インクジェットインク用水性顔料分散体

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190624

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230307

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230703

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7318278

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151