JP2023079771A - 水系顔料分散体 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【課題】顔料を含有するポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができる、顔料分散剤、該顔料分散剤を用いた水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクを提供する。【解決手段】〔1〕顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を含有する水系顔料分散体であり、該樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布が3.0以上であり、該樹脂Aの酸価AVが25~40mgKOH/gであり、該樹脂Aのゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、異なる分子量領域で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1、ポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2、及びポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と、該酸価AVとの差の絶対値がそれぞれ15以下である、水系顔料分散体、〔2〕前記〔1〕に記載の水系顔料分散体を含有する水系インク、及び〔3〕ポリエステル樹脂Aを含有する顔料分散剤である。【選択図】なし
Description
本発明は、顔料分散剤、該顔料分散剤を用いた水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクに関する。
水系インクにおいて、印刷物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いることが有用であることが知られている。また、印刷物の耐久性の観点で、ポリエステル樹脂を用いることで物理的な衝撃に対して高強度の印刷面が得られることが報告されている。
特許文献1には、画像定着性等に優れる水系インクとして、着色剤粒子及びポリエステル樹脂粒子を含有する水系インクであって、着色剤粒子及びポリエステル樹脂粒子が、それぞれ同一又は異なる、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を70モル%以上含有するアルコール成分と芳香族ジカルボン酸を50モル%以上含有するカルボン酸成分との重縮合物であるポリエステル樹脂を含み、かつ、該ポリエステル樹脂の軟化点が125℃以上160℃以下である、水系インクが開示されている。
特許文献2には、インクの保存安定性等に優れ、耐水性及び耐候性を備えた画像を提供できるインクジェット記録液として、アルキル基および/またはアルケニル基とカルボキシル基とを含有し、かつ、酸価が101~300mgKOH/gであるポリエステル樹脂のカルボキシル基の一部乃至全部を塩基性化合物で中和してなるポリエステル樹脂と顔料とを必須の成分とする着色樹脂が、水性媒体中に粒子状で分散されている、インクジェット記録液用水性着色粒子分散体、及び該インクジェット記録液用水性着色粒子分散体を含有してなるインクジェット記録液が開示されている。
特許文献2には、インクの保存安定性等に優れ、耐水性及び耐候性を備えた画像を提供できるインクジェット記録液として、アルキル基および/またはアルケニル基とカルボキシル基とを含有し、かつ、酸価が101~300mgKOH/gであるポリエステル樹脂のカルボキシル基の一部乃至全部を塩基性化合物で中和してなるポリエステル樹脂と顔料とを必須の成分とする着色樹脂が、水性媒体中に粒子状で分散されている、インクジェット記録液用水性着色粒子分散体、及び該インクジェット記録液用水性着色粒子分散体を含有してなるインクジェット記録液が開示されている。
特許文献1及び2の技術では、印刷物の画像定着性や耐水性及び耐候性の改善がみられる水系インクが開示されているが、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を利用した水系インクにおいて、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性の向上を図ることについては改善の余地があることが判明した。そのため、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクが求められる。
本発明は、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができる、顔料分散剤、該顔料分散剤を用いた水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクを提供することを課題とする。
本発明は、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができる、顔料分散剤、該顔料分散剤を用いた水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクを提供することを課題とする。
本発明者らは、顔料分散剤としてポリエステル樹脂を用いた、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を含有する水系顔料分散体において、該ポリエステル樹脂の分子量分布(Mw/Mn)が所定の値以上であり、該ポリエステル樹脂全体の酸価が所定の範囲であり、該ポリエステル樹脂のポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、異なる複数の分子量領域で分取したポリエステル樹脂成分の各酸価と該ポリエステル樹脂全体の酸価との差の絶対値が所定の値以下であることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]~[3]を提供する。
[1]顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を含有する水系顔料分散体であり、
該ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、水系顔料分散体。
[2]前記[1]に記載の水系顔料分散体を含有する、水系インク。
[3]ポリエステル樹脂Aを含有する顔料分散剤であって、
該ポポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、顔料分散剤。
[1]顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を含有する水系顔料分散体であり、
該ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、水系顔料分散体。
[2]前記[1]に記載の水系顔料分散体を含有する、水系インク。
[3]ポリエステル樹脂Aを含有する顔料分散剤であって、
該ポポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、顔料分散剤。
本発明によれば、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができる、顔料分散剤、該顔料分散剤を用いた水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクを提供することができる。
[水系顔料分散体]
本発明の水系顔料分散体(以下、単に「顔料分散体」ともいう)は、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子(以下、単に「顔料含有ポリエステル樹脂粒子」ともいう)を含有する水系顔料分散体であり、該ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である。
本発明の顔料分散体は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子が水系媒体に分散されてなるものである。
本発明の水系顔料分散体(以下、単に「顔料分散体」ともいう)は、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子(以下、単に「顔料含有ポリエステル樹脂粒子」ともいう)を含有する水系顔料分散体であり、該ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である。
本発明の顔料分散体は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子が水系媒体に分散されてなるものである。
本発明において「水系」とは、媒体中で水が最大割合を占めていることを意味する。
水系媒体の水としては、脱イオン水、イオン交換水又は蒸留水が好ましく用いられる。
水系媒体は、更に有機溶媒を含有してもよい。該有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等の炭素数1以上4以下の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上8以下のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類等の水に溶解する水溶性有機溶媒が挙げられる。
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。
水系媒体の水としては、脱イオン水、イオン交換水又は蒸留水が好ましく用いられる。
水系媒体は、更に有機溶媒を含有してもよい。該有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等の炭素数1以上4以下の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等の炭素数3以上8以下のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類等の水に溶解する水溶性有機溶媒が挙げられる。
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。
本発明によれば、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができる。その理由は、必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
本発明者らの研究によれば、顔料分散剤として用いるポリエステル樹脂の低分子量成分は、顔料の分散初期の分散状態を向上させて分散される顔料粒子の粒径の低減化に寄与し、該ポリエステル樹脂の高分子量成分は顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与することが判明した。一方で、ポリエステル樹脂を用いて顔料を水系媒体中で安定に分散させるには、ポリエステル樹脂が顔料に吸着して電荷反発を生じさせなければならず、ポリエステル樹脂が一定の酸基を有する必要がある。しかしながら、従来のポリエステル樹脂はその末端数に酸価が依存するため、低分子量成分においては単位質量当たりの酸基が多く高い酸価を有するのに対して、高分子量成分においては単位質量あたりの酸基が少なく低い酸価を有することとなる。また、一般に、ポリエステル樹脂は疎水的であるため、単位質量あたりの酸基が少ない高分子量成分は水系媒体中での溶解性が低く、中には不溶化するものもあり、顔料の分散に寄与しない場合もあると考えられる。
そこで、本発明においては、顔料分散剤として用いるポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)を3.0以上とし、さらに、該ポリエステル樹脂A全体の酸価を25mgKOH/g以上とすることにより、顔料の分散初期の分散状態を向上させる十分な量の低分子量成分を含むものとし、かつ、該ポリエステル樹脂A全体の酸価を40mgKOH/g以下とすることにより、顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与する十分な量の高分子量成分を含むものとすることができる。そして、ポリエステル樹脂Aの異なる複数の分子量領域で分取した樹脂成分の各酸価と該ポリエステル樹脂A全体の酸価との差の絶対値を15以下とすることにより、異なる複数の分子量領域で分取したポリエステル樹脂成分毎の酸価の偏りを低減することができる。その結果、ポリエステル樹脂Aの低分子量成分による分散初期の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散状態を向上させて該ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減化する作用と、高分子量成分による長期保存時の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させる作用とが相乗的に発揮され、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができると考えられる。
本発明者らの研究によれば、顔料分散剤として用いるポリエステル樹脂の低分子量成分は、顔料の分散初期の分散状態を向上させて分散される顔料粒子の粒径の低減化に寄与し、該ポリエステル樹脂の高分子量成分は顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与することが判明した。一方で、ポリエステル樹脂を用いて顔料を水系媒体中で安定に分散させるには、ポリエステル樹脂が顔料に吸着して電荷反発を生じさせなければならず、ポリエステル樹脂が一定の酸基を有する必要がある。しかしながら、従来のポリエステル樹脂はその末端数に酸価が依存するため、低分子量成分においては単位質量当たりの酸基が多く高い酸価を有するのに対して、高分子量成分においては単位質量あたりの酸基が少なく低い酸価を有することとなる。また、一般に、ポリエステル樹脂は疎水的であるため、単位質量あたりの酸基が少ない高分子量成分は水系媒体中での溶解性が低く、中には不溶化するものもあり、顔料の分散に寄与しない場合もあると考えられる。
そこで、本発明においては、顔料分散剤として用いるポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)を3.0以上とし、さらに、該ポリエステル樹脂A全体の酸価を25mgKOH/g以上とすることにより、顔料の分散初期の分散状態を向上させる十分な量の低分子量成分を含むものとし、かつ、該ポリエステル樹脂A全体の酸価を40mgKOH/g以下とすることにより、顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与する十分な量の高分子量成分を含むものとすることができる。そして、ポリエステル樹脂Aの異なる複数の分子量領域で分取した樹脂成分の各酸価と該ポリエステル樹脂A全体の酸価との差の絶対値を15以下とすることにより、異なる複数の分子量領域で分取したポリエステル樹脂成分毎の酸価の偏りを低減することができる。その結果、ポリエステル樹脂Aの低分子量成分による分散初期の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散状態を向上させて該ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減化する作用と、高分子量成分による長期保存時の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させる作用とが相乗的に発揮され、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減しつつ、長期保存時の保存安定性に優れる水系インクを得ることができると考えられる。
<顔料>
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料は、カーボンブラック、アルミナ、二酸化チタン等の金属酸化物が挙げられる。これらの無機顔料は、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、高級脂肪酸金属塩等の公知の疎水化処理剤で処理されたものであってもよい。
有機顔料は、アントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、フタロシアニン系顔料、キノフタロン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料等の縮合多環系顔料;ジスアゾ系顔料、縮合アゾ系顔料等のアゾ系顔料などが挙げられる。
有機顔料には、顔料誘導体が含まれる。該顔料誘導体は、水酸基、カルボキシ基、カルバモイル基、スルホ基、スルホンアミド基、フタルイミドメチル基等の官能基を有機顔料表面に結合する処理を行うことにより調製することができる。
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。
上記顔料は、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。
これらの中でも、顔料は、好ましくはカーボンブラックである。本発明においては、特に顔料としてカーボンブラックを用いる場合に、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性が向上し、インクの保存安定性を大きく改善することができる。
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料は、カーボンブラック、アルミナ、二酸化チタン等の金属酸化物が挙げられる。これらの無機顔料は、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、高級脂肪酸金属塩等の公知の疎水化処理剤で処理されたものであってもよい。
有機顔料は、アントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、フタロシアニン系顔料、キノフタロン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料等の縮合多環系顔料;ジスアゾ系顔料、縮合アゾ系顔料等のアゾ系顔料などが挙げられる。
有機顔料には、顔料誘導体が含まれる。該顔料誘導体は、水酸基、カルボキシ基、カルバモイル基、スルホ基、スルホンアミド基、フタルイミドメチル基等の官能基を有機顔料表面に結合する処理を行うことにより調製することができる。
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。
上記顔料は、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。
これらの中でも、顔料は、好ましくはカーボンブラックである。本発明においては、特に顔料としてカーボンブラックを用いる場合に、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性が向上し、インクの保存安定性を大きく改善することができる。
カーボンブラックのDBP吸油量は、顔料表面へのポリエステル樹脂の吸着性を向上させ、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは40mL/100g以上、より好ましくは50mL/100g以上、更に好ましくは60mL/100g以上であり、そして、好ましくは200mL/100g以下、より好ましくは180mL/100g以下、更に好ましくは150mL/100g以下である。
DBP吸油量とは、DBP法により測定された吸油量をいい、具体的には、ASTM D2414に基づいた値である。
商業的に入手しうるカーボンブラックの具体例としては、キャボット社製のMONARCHシリーズ、REGALシリーズ、MOGUL L;オリオンエンジニアドカーボンズ社製のNIPexシリーズ;三菱ケミカル株式会社製の三菱カーボンブラックシリーズ等が挙げられる。
DBP吸油量とは、DBP法により測定された吸油量をいい、具体的には、ASTM D2414に基づいた値である。
商業的に入手しうるカーボンブラックの具体例としては、キャボット社製のMONARCHシリーズ、REGALシリーズ、MOGUL L;オリオンエンジニアドカーボンズ社製のNIPexシリーズ;三菱ケミカル株式会社製の三菱カーボンブラックシリーズ等が挙げられる。
<ポリエステル樹脂A>
ポリエステル樹脂Aの数平均分子量(Mn)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、更に好ましくは1,000以上であり、そして、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2,500以下、より更に好ましくは2,000以下、より更に好ましくは1,500以下である。
ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは6,000以上、より更に好ましくは7,000以上であり、そして、好ましくは30,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは17,000以下、より更に好ましくは13,000以下、より更に好ましくは10,000以下である。
ポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)は、顔料の分散初期の分散状態を向上させる低分子量成分及び顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与する高分子量成分を含むものとし、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、3.0以上であり、好ましくは3.5以上、より好ましくは4.0以上、更に好ましくは4.5以上、より更に好ましくは5.0以上、より更に好ましくは5.5以上、より更に好ましくは6.0以上、より更に好ましくは6.5以上であり、そして、好ましくは9.0以下、より好ましくは8.5以下、更に好ましくは8.0以下、より更に好ましくは7.5以下、より更に好ましくは7.0以下である。
ポリエステル樹脂Aの数平均分子量(Mn)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、更に好ましくは1,000以上であり、そして、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2,500以下、より更に好ましくは2,000以下、より更に好ましくは1,500以下である。
ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは3,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは6,000以上、より更に好ましくは7,000以上であり、そして、好ましくは30,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは17,000以下、より更に好ましくは13,000以下、より更に好ましくは10,000以下である。
ポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)は、顔料の分散初期の分散状態を向上させる低分子量成分及び顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与する高分子量成分を含むものとし、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、3.0以上であり、好ましくは3.5以上、より好ましくは4.0以上、更に好ましくは4.5以上、より更に好ましくは5.0以上、より更に好ましくは5.5以上、より更に好ましくは6.0以上、より更に好ましくは6.5以上であり、そして、好ましくは9.0以下、より好ましくは8.5以下、更に好ましくは8.0以下、より更に好ましくは7.5以下、より更に好ましくは7.0以下である。
ポリエステル樹脂A全体の酸価AV(以下、「全体酸価AV」ともいう)は、顔料の分散初期の分散状態を向上させる低分子量成分を含むものとし、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点から、25mgKOH/g以上であり、好ましくは27mgKOH/g以上、より好ましくは29mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、そして、顔料粒子の長期的な分散安定性の向上に寄与する高分子量樹脂成分を含むものとし、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、40mgKOH/g以下であり、好ましくは37mgKOH/g以下、より好ましくは35mgKOH/g以下、更に好ましくは33mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂A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。
ポリエステル樹脂Aの数平均分子量、重量平均分子量、及び全体酸価AVは、いずれも実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、数平均分子量、重量平均分子量、及び酸価AVは、それぞれ2種以上の混合物として、実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂Aの数平均分子量、重量平均分子量、及び全体酸価AVは、いずれも実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、数平均分子量、重量平均分子量、及び酸価AVは、それぞれ2種以上の混合物として、実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)(以下、単に「樹脂(a-1)」ともいう)の酸価AV1は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは45mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下、より更に好ましくは35mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下、より更に好ましくは27mgKOH/g以下、より更に好ましくは25mgKOH/g以下であり、そして、好ましくは15mgKOH/g以上、より好ましくは17mgKOH/g以上、更に好ましくは20mgKOH/g以上である。
ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)(以下、単に「樹脂(a-2)」ともいう)の酸価AV2は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは25mgKOH/g以上、より更に好ましくは27mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは45mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下、より更に好ましくは37mgKOH/g以下、より更に好ましくは35mgKOH/g以下、より更に好ましくは33mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)(以下、単に「樹脂(a-3)」ともいう)の酸価AV3は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは23mgKOH/g以上、より更に好ましくは27mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは45mgKOH/g以下、より好ましくは40mgKOH/g以下、更に好ましくは35mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価は、ポリエステル樹脂Aの分子量をポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定する際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取し、得られる樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価を実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。
ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、ポリエステル樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価は、それぞれ2種以上の混合物として、該混合物の分子量をポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定する際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取し、得られる樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価を実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)(以下、単に「樹脂(a-2)」ともいう)の酸価AV2は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは25mgKOH/g以上、より更に好ましくは27mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは45mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下、より更に好ましくは37mgKOH/g以下、より更に好ましくは35mgKOH/g以下、より更に好ましくは33mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)(以下、単に「樹脂(a-3)」ともいう)の酸価AV3は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは23mgKOH/g以上、より更に好ましくは27mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは45mgKOH/g以下、より好ましくは40mgKOH/g以下、更に好ましくは35mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価は、ポリエステル樹脂Aの分子量をポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定する際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取し、得られる樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価を実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。
ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、ポリエステル樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価は、それぞれ2種以上の混合物として、該混合物の分子量をポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定する際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取し、得られる樹脂(a-1)~(a-3)の各酸価を実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と全体酸価AVとの差の絶対値X1は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、15以下であり、好ましくは13以下、より好ましくは11以下、更に好ましくは9以下、より更に好ましくは8以下であり、そして、下限は特に制限はないが、ポリエステル樹脂Aの製造容易性の観点から、好ましくは1以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは5以上である。
ポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と全体酸価AVとの差の絶対値X2は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、15以下であり、好ましくは10以下、より好ましくは7以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは4.5以下、より更に好ましくは3.5以下、より更に好ましくは2以下、より更に好ましくは1以下であり、そして、下限は特に制限はないが、ポリエステル樹脂Aの製造容易性の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上である。
ポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と全体酸価AVとの差の絶対値X3は、異なる分子量領域ごとの酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、15以下であり、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下であり、そして、下限は特に制限はないが、ポリエステル樹脂Aの製造容易性の観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上である。
ポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と全体酸価AVとの差の絶対値X2は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、15以下であり、好ましくは10以下、より好ましくは7以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは4.5以下、より更に好ましくは3.5以下、より更に好ましくは2以下、より更に好ましくは1以下であり、そして、下限は特に制限はないが、ポリエステル樹脂Aの製造容易性の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上である。
ポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と全体酸価AVとの差の絶対値X3は、異なる分子量領域ごとの酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、15以下であり、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下であり、そして、下限は特に制限はないが、ポリエステル樹脂Aの製造容易性の観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上である。
ポリエステル樹脂Aは、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、原料モノマーとして、好ましくは2価以上の多価カルボン酸を含むカルボン酸成分(A-ac)及び2価以上の多価アルコールを含むアルコール成分(A-al)を重縮合してなるものである。すなわち、ポリエステル樹脂Aは、好ましくはカルボン酸成分(A-ac)由来の構成単位とアルコール成分(A-al)由来の構成単位とを含む。
なお、本明細書において「カルボン酸成分」には、カルボン酸のみならず、該カルボン酸の無水物及び該カルボン酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等も含まれる。すなわち、本明細書中では、単にカルボン酸の名称のみを記載している場合、該カルボン酸の無水物及び該カルボン酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステルも含めて記載されているものとする。
なお、本明細書において「カルボン酸成分」には、カルボン酸のみならず、該カルボン酸の無水物及び該カルボン酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等も含まれる。すなわち、本明細書中では、単にカルボン酸の名称のみを記載している場合、該カルボン酸の無水物及び該カルボン酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステルも含めて記載されているものとする。
〔カルボン酸成分(A-ac)〕
ポリエステル樹脂Aを構成するカルボン酸成分(A-ac)(以下、単に「カルボン酸成分(A-ac)」ともいう)は、2価以上の多価カルボン酸を含む。
2価以上の多価カルボン酸としては、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
ポリエステル樹脂Aを構成するカルボン酸成分(A-ac)(以下、単に「カルボン酸成分(A-ac)」ともいう)は、2価以上の多価カルボン酸を含む。
2価以上の多価カルボン酸としては、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。
ジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸、脂環式の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸から選ばれる1種以上であり、より好ましくはテレフタル酸である。
直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸としては、不飽和脂肪族ジカルボン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
不飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくはフマル酸である。
飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸(炭素数1以上20以下の炭化水素基で置換されていてもよい)が挙げられる。炭素数1以上20以下の炭化水素基で置換されたコハク酸の具体例としては、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等が挙げられる。
脂環式の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸が挙げられる。
これらの中でも、脂肪族ジカルボン酸は、カルボン酸成分とアルコール成分との反応性の観点、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは不飽和脂肪族ジカルボン酸であり、より好ましくはフマル酸及びマレイン酸から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはフマル酸である。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく挙げられる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸から選ばれる1種以上であり、より好ましくはテレフタル酸である。
直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸としては、不飽和脂肪族ジカルボン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
不飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸が挙げられる。これらの中でも、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくはフマル酸である。
飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸(炭素数1以上20以下の炭化水素基で置換されていてもよい)が挙げられる。炭素数1以上20以下の炭化水素基で置換されたコハク酸の具体例としては、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、オクテニルコハク酸等が挙げられる。
脂環式の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸が挙げられる。
これらの中でも、脂肪族ジカルボン酸は、カルボン酸成分とアルコール成分との反応性の観点、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは不飽和脂肪族ジカルボン酸であり、より好ましくはフマル酸及びマレイン酸から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはフマル酸である。
3価以上の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。
上記の2価以上の多価カルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記の2価以上の多価カルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、カルボン酸成分(A-ac)は、好ましくは3価以上の多価カルボン酸を含む。
カルボン酸成分(A-ac)が、3価以上の多価カルボン酸を含むことにより、顔料含有ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aに多価カルボン酸由来の構成単位を導入することでき、ポリエステル樹脂Aの特に高分子量側の成分の主鎖骨格中にも酸基が存在する構造となり、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減することができ、これにより、顔料含有ポリエステル樹脂粒子個々の分散安定性を向上させることができ、水系インクの保存安定性が向上すると考えられる。当該観点から、3価以上の多価カルボン酸は、好ましくは3価のカルボン酸、より好ましくはトリメリット酸である。
カルボン酸成分(A-ac)が、3価以上の多価カルボン酸を含むことにより、顔料含有ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aに多価カルボン酸由来の構成単位を導入することでき、ポリエステル樹脂Aの特に高分子量側の成分の主鎖骨格中にも酸基が存在する構造となり、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減することができ、これにより、顔料含有ポリエステル樹脂粒子個々の分散安定性を向上させることができ、水系インクの保存安定性が向上すると考えられる。当該観点から、3価以上の多価カルボン酸は、好ましくは3価のカルボン酸、より好ましくはトリメリット酸である。
カルボン酸成分(A-ac)が3価以上の多価カルボン酸を含む場合、該カルボン酸成分(A-ac)中の3価以上の多価カルボン酸の含有量は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは17モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは25モル%以上、より更に好ましくは30モル%以上、より更に好ましくは35モル%以上、より更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、より更に好ましくは47モル%以下である。
ポリエステル樹脂Aを構成するカルボン酸成分(A-ac)は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、2価以上の多価カルボン酸に加えて、好ましくは1価カルボン酸を含む。1価カルボン酸としては、芳香族1価カルボン酸、脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
芳香族1価カルボン酸の炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは6以上12以下である。
芳香族1価カルボン酸としては、例えば、安息香酸;トルイル酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ターシャリーブチル安息香酸等の炭素数1以上4以下のアルキル基で置換された安息香酸;1-ナフタレンカルボン酸(ナフトエ酸)が挙げられる。
脂肪族1価カルボン酸の炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上、より更に好ましくは8以上、より更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは26以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは18以下である。
脂肪族1価カルボン酸としては、飽和脂肪族1価カルボン酸、不飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
飽和脂肪族1価カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ピバリン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
不飽和脂肪族1価カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、アビエチン酸やパラストリン酸やイソピマル酸らを含むロジン酸等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の不飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
上記1価カルボン酸は、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。
芳香族1価カルボン酸の炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは6以上12以下である。
芳香族1価カルボン酸としては、例えば、安息香酸;トルイル酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ターシャリーブチル安息香酸等の炭素数1以上4以下のアルキル基で置換された安息香酸;1-ナフタレンカルボン酸(ナフトエ酸)が挙げられる。
脂肪族1価カルボン酸の炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上、より更に好ましくは8以上、より更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは26以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは18以下である。
脂肪族1価カルボン酸としては、飽和脂肪族1価カルボン酸、不飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
飽和脂肪族1価カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ピバリン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
不飽和脂肪族1価カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、アビエチン酸やパラストリン酸やイソピマル酸らを含むロジン酸等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の不飽和脂肪族1価カルボン酸が挙げられる。
上記1価カルボン酸は、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。
これらの中でも、1価カルボン酸は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは炭素数4以上26以下の脂肪族1価カルボン酸及び炭素数6以上12以下の芳香族1価カルボン酸から選ばれる1種以上、より好ましくは炭素数6以上22以下の脂肪族1価カルボン酸及び炭素数6以上12以下の芳香族1価カルボン酸から選ばれる1種以上、更に好ましくは炭素数8以上22以下の脂肪族1価カルボン酸及び炭素数6以上12以下の芳香族1価カルボン酸から選ばれる1種以上であり、より更に好ましくは炭素数8以上22以下の飽和脂肪族1価カルボン酸、安息香酸、及び炭素数1以上4以下のアルキル基で置換された安息香酸から選ばれる1種以上であり、より更に好ましくは炭素数10以上18以下の飽和脂肪族1価カルボン酸及び安息香酸から選ばれる1種以上であり、より更に好ましくはカプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及び安息香酸から選ばれる1種以上である。
カルボン酸成分(A-ac)中の1価カルボン酸の含有量は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定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20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上、より更に好ましくは40モル%以上、より更に好ましくは50モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは65モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
カルボン酸成分(A-ac)が3価以上の多価カルボン酸及び1価カルボン酸から選ばれる1種以上を含む場合、該カルボン酸成分(A-ac)中の3価以上の多価カルボン酸及び1価カルボン酸の合計の含有量は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは40モル%以上、より更に好ましくは50モル%以上、より更に好ましくは60モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上、より更に好ましくは90モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下である。
カルボン酸成分(A-ac)が3価以上の多価カルボン酸及び1価カルボン酸から選ばれる1種以上を含む場合、前述のジカルボン酸を含んでもよい。この場合のカルボン酸成分(AI-ac)中のジカルボン酸の含有量は、異なる複数の分子量領域毎の酸価の偏りを低減し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは85モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは60モル%以下、より更に好ましくは50モル%以下、より更に好ましくは40モル%以下、より更に好ましくは20モル%以下、より更に好ましくは10モル%以下である。
〔アルコール成分(A-al)〕
ポリエステル樹脂Aを構成するアルコール成分(A-al)(以下、単に「アルコール成分(A-al)」ともいう)は、2価以上の多価アルコールを含む。
2価以上の多価アルコールとしては、ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
ジオールとしては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール、脂環式ジオールが挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。
本発明において「ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物」とは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンにオキシアルキレン基を付加した構造全体を意味する。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくは下記一般式(I)で表される化合物である。
ポリエステル樹脂Aを構成するアルコール成分(A-al)(以下、単に「アルコール成分(A-al)」ともいう)は、2価以上の多価アルコールを含む。
2価以上の多価アルコールとしては、ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
ジオールとしては、芳香族ジオール、脂肪族ジオール、脂環式ジオールが挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。
本発明において「ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物」とは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンにオキシアルキレン基を付加した構造全体を意味する。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくは下記一般式(I)で表される化合物である。
一般式(I)において、OR1、及びR2Oは、いずれもアルキレンオキシ基であり、好ましくは、それぞれ独立に炭素数1以上4以下のアルキレンオキシ基であり、より好ましくはエチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基であり、更に好ましくはプロピレンオキシ基である。
x及びyは、アルキレンオキシドの付加モル数に相当する。xとyの和の平均値は、カルボン酸成分との反応性の観点から、好ましくは2以上である。また、xとyの和の平均値は、前記と同様の観点から、好ましくは7以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下である。
x個のOR1とy個のR2Oは、各々同一であっても異なっていてもよいが、インクの保存安定性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、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。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物である。
x及びyは、アルキレンオキシドの付加モル数に相当する。xとyの和の平均値は、カルボン酸成分との反応性の観点から、好ましくは2以上である。また、xとyの和の平均値は、前記と同様の観点から、好ましくは7以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下である。
x個のOR1とy個のR2Oは、各々同一であっても異なっていてもよいが、インクの保存安定性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、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。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物から選ばれる1種以上であり、より好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物である。
脂肪族ジオールとしては、例えば、主鎖炭素数2以上12以下の脂肪族ジオール、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、3,3-ジメチル-1,2-ブタンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ソルビタンが挙げられる。
上記のアルコールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、アルコール成分(A-al)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは芳香族ジオールを含み、より好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
脂環式ジオールとしては、例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ソルビタンが挙げられる。
上記のアルコールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、アルコール成分(A-al)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは芳香族ジオールを含み、より好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
アルコール成分(A-al)中のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、より更に好ましくは95モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下である。
ポリエステル樹脂Aを構成するアルコール成分(A-al)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、1価アルコールを含んでもよい。
1価アルコールとしては、脂肪族1価アルコール、芳香族1価アルコールが挙げられる。
脂肪族1価アルコールの炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは6以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは24以下、更に好ましくは22以下、より更に好ましくは20以下である。
脂肪族1価アルコールは、飽和脂肪族1価アルコール及び不飽和脂肪族1価アルコールのいずれであってもよい。
脂肪族1価アルコールとしては、例えば、カプリルアルコール、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、シクロヘキサノール、シクロヘキサンメタノール等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の脂肪族1価アルコールが挙げられる。
芳香族1価アルコールとしては、例えば、ベンジルアルコールが挙げられる。
1価アルコールとしては、脂肪族1価アルコール、芳香族1価アルコールが挙げられる。
脂肪族1価アルコールの炭素数は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは6以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、そして、好ましくは24以下、更に好ましくは22以下、より更に好ましくは20以下である。
脂肪族1価アルコールは、飽和脂肪族1価アルコール及び不飽和脂肪族1価アルコールのいずれであってもよい。
脂肪族1価アルコールとしては、例えば、カプリルアルコール、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、シクロヘキサノール、シクロヘキサンメタノール等の直鎖、分岐鎖、又は脂環式の脂肪族1価アルコールが挙げられる。
芳香族1価アルコールとしては、例えば、ベンジルアルコールが挙げられる。
アルコール成分(A-al)中の1価アルコールの含有量は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50モル%以下、より好ましくは30モル%以下、更に好ましくは10モル%以下、より更に好ましくは5モル%以下である。
ポリエステル樹脂Aのアルコール成分(A-al)のヒドロキシ基(OH基)に対するカルボン酸成分(A-ac)のカルボキシ基(COOH基)の当量比(COOH基/OH基)は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下である。
ポリエステル樹脂Aは、カルボン酸成分(A-ac)とアルコール成分(A-al)とを重縮合して得ることができる。例えば、カルボン酸成分(A-ac)とアルコール成分(A-al)とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じてエステル化触媒を用いて、120℃以上250℃以下の温度で重縮合することにより製造することができる。
前記エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチル錫、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)等の錫化合物;チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物が挙げられる。更に必要に応じて3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸(没食子酸)等のエステル化助触媒;4-tert-ブチルカテコール等のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。
前記エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチル錫、ジ(2-エチルヘキサン酸)錫(II)等の錫化合物;チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物が挙げられる。更に必要に応じて3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸(没食子酸)等のエステル化助触媒;4-tert-ブチルカテコール等のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。
ポリエステル樹脂Aの軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは90℃以上であり、そして、好ましくは130℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは110℃以下、より更に好ましくは100℃以下、より更に好ましくは95℃以下である。
ポリエステル樹脂Aのガラス転移温度は、好ましくは35℃以上、より好ましくは37℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは75℃以下、より好ましくは65℃以下、更に好ましくは55℃以下、より更に好ましくは50℃以下、より更に好ましくは45℃以下である。
ポリエステル樹脂Aの軟化点及びガラス転移温度は、いずれも実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、その軟化点及びガラス転移温度は、それぞれ2種以上の混合物として、実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂Aのガラス転移温度は、好ましくは35℃以上、より好ましくは37℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは75℃以下、より好ましくは65℃以下、更に好ましくは55℃以下、より更に好ましくは50℃以下、より更に好ましくは45℃以下である。
ポリエステル樹脂Aの軟化点及びガラス転移温度は、いずれも実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。ポリエステル樹脂Aを2種以上混合して用いる場合は、その軟化点及びガラス転移温度は、それぞれ2種以上の混合物として、実施例に記載の方法により測定することができる。
ポリエステル樹脂Aの酸基は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、中和剤で中和されてなることが好ましい。
中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物;アンモニア;各種有機アミンなどが挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びアンモニアから選ばれる1種以上、より好ましくは水酸化ナトリウムである。
中和剤の使用当量は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは95モル%以下、更に好ましくは90モル%以下である。
ここで、中和剤の使用当量は、次式によって求めることができる。中和剤の使用当量が100モル%以下の場合、中和度と同義であり、次式で中和剤の使用当量が100モル%を超える場合には、中和剤がポリエステル樹脂Aの酸基に対して過剰であることを意味し、この時のポリエステル樹脂Aの中和度は100モル%とみなす。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量(g/mol)}/[{ポリエステル樹脂Aの酸価(mgKOH/g)×ポリエステル樹脂Aの質量(g)}/(56.1×1,000)]〕×100
中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物;アンモニア;各種有機アミンなどが挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びアンモニアから選ばれる1種以上、より好ましくは水酸化ナトリウムである。
中和剤の使用当量は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の粒径を低減させる観点、及び、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは95モル%以下、更に好ましくは90モル%以下である。
ここで、中和剤の使用当量は、次式によって求めることができる。中和剤の使用当量が100モル%以下の場合、中和度と同義であり、次式で中和剤の使用当量が100モル%を超える場合には、中和剤がポリエステル樹脂Aの酸基に対して過剰であることを意味し、この時のポリエステル樹脂Aの中和度は100モル%とみなす。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量(g/mol)}/[{ポリエステル樹脂Aの酸価(mgKOH/g)×ポリエステル樹脂Aの質量(g)}/(56.1×1,000)]〕×100
(水系顔料分散体の製造)
本発明の水系顔料分散体は、例えば、顔料分散剤としてポリエステル樹脂A、有機溶媒、顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を含有する顔料混合物を分散処理し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液を得た後、該分散液から有機溶媒を除去して得ることができる。
前記有機溶媒は、ポリエステル樹脂Aを溶解し得るものであれば特に制限はなく、例えば、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコールが挙げられる。また、前記中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、水溶液として用いることが好ましい。
顔料混合物の分散処理は、公知の混練機、分散機等を用いて、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径が所望の粒径となるように制御して行うことが好ましい。分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料含有ポリエステル樹脂粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な水系顔料分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、更に本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、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を用いることができる。
本分散に用いる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。これらの中でも、顔料を小粒径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができ、後述する顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径も調整することができる。
得られた分散液から公知の方法で有機溶媒を除去することで、水系顔料分散体を得ることができる。また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した分散体を遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してくる分散体を水系顔料分散体として得ることが好ましい。
なお、後述の水系インク中に任意に添加される、防腐剤、防黴剤等の各種添加剤を、水系顔料分散体に添加してもよい。
本発明の水系顔料分散体は、例えば、顔料分散剤としてポリエステル樹脂A、有機溶媒、顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を含有する顔料混合物を分散処理し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液を得た後、該分散液から有機溶媒を除去して得ることができる。
前記有機溶媒は、ポリエステル樹脂Aを溶解し得るものであれば特に制限はなく、例えば、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコールが挙げられる。また、前記中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、水溶液として用いることが好ましい。
顔料混合物の分散処理は、公知の混練機、分散機等を用いて、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径が所望の粒径となるように制御して行うことが好ましい。分散処理は、剪断応力による本分散だけで顔料含有ポリエステル樹脂粒子を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、均一な水系顔料分散体を得る観点から、顔料混合物を予備分散した後、更に本分散することが好ましい。
予備分散に用いる分散機としては、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を用いることができる。
本分散に用いる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。これらの中でも、顔料を小粒径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができ、後述する顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径も調整することができる。
得られた分散液から公知の方法で有機溶媒を除去することで、水系顔料分散体を得ることができる。また、粗大粒子等を除去する目的で、有機溶媒を除去した分散体を遠心分離した後、液層部分をフィルター等で濾過し、該フィルター等を通過してくる分散体を水系顔料分散体として得ることが好ましい。
なお、後述の水系インク中に任意に添加される、防腐剤、防黴剤等の各種添加剤を、水系顔料分散体に添加してもよい。
本発明の水系顔料分散体の固形分濃度は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点、及びインクの製造を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20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35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。前記固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の水系顔料分散体は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子が水系媒体中に分散されてなるものである。
ここで、本発明の水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料とポリエステル樹脂Aにより粒子が形成されていればよい。例えば、ポリエステル樹脂Aに顔料の少なくとも一部が内包された粒子形態、ポリエステル樹脂A中に顔料が分散された粒子形態、ポリエステル樹脂Aからなるポリエステル樹脂粒子の表面に顔料の一部が露出した粒子形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。これらの中でも、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の形態は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、ポリエステル樹脂Aに顔料の少なくとも一部が内包された粒子形態、すなわち、ポリエステル樹脂Aによって顔料の少なくとも一部が被覆された粒子形態であることが好ましい。
ここで、本発明の水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料とポリエステル樹脂Aにより粒子が形成されていればよい。例えば、ポリエステル樹脂Aに顔料の少なくとも一部が内包された粒子形態、ポリエステル樹脂A中に顔料が分散された粒子形態、ポリエステル樹脂Aからなるポリエステル樹脂粒子の表面に顔料の一部が露出した粒子形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。これらの中でも、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の形態は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、ポリエステル樹脂Aに顔料の少なくとも一部が内包された粒子形態、すなわち、ポリエステル樹脂Aによって顔料の少なくとも一部が被覆された粒子形態であることが好ましい。
本発明の水系顔料分散体中の顔料の含有量は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10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、より更に好ましくは17質量%以下である。
本発明の水系顔料分散体中のポリエステル樹脂Aの含有量に対する顔料の含有量の質量比[顔料/ポリエステル樹脂A]は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1以上、より更に好ましくは1.3以上であり、そして、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下である。
本発明の水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定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50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは450nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは90nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の水系顔料分散体中のポリエステル樹脂Aの含有量に対する顔料の含有量の質量比[顔料/ポリエステル樹脂A]は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1以上、より更に好ましくは1.3以上であり、そして、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下である。
本発明の水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定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50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは450nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは90nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子のゼータ電位は、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を向上させ、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは-50mV以下、より好ましくは-55mV以下、更に好ましくは-60mV以下、より更に好ましくは-70mV以下、より更に好ましくは-85mV以下、より更に好ましくは-100mV以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは-150mV以上、より好ましくは-130mV以上である。
前記ゼータ電位は、実施例に記載の方法により測定することができる。
前記ゼータ電位は、実施例に記載の方法により測定することができる。
[水系インク]
本発明の水系インク(以下、「水系インク」又は「インク」ともいう)は、前記水系顔料分散体を含有する。これにより、インクの保存安定性を高めることができる。
本発明の水系インク(以下、「水系インク」又は「インク」ともいう)は、前記水系顔料分散体を含有する。これにより、インクの保存安定性を高めることができる。
(有機溶媒)
本発明の水系インクは、保存安定性を向上させる観点から、有機溶媒を更に含有することが好ましい。前記有機溶媒は、沸点90℃以上の有機溶媒を1種以上含むことが好ましい。前記有機溶媒の沸点は、好ましくは150℃以上、より好ましくは170℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
前記有機溶媒は、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。2種以上の有機溶媒を用いる場合には、前記有機溶媒の沸点は、各有機溶媒の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値である。
前記有機溶媒としては、例えば、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物が挙げられる。これらの中でも、前記有機溶媒は、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、より好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、及びジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上であり、更に好ましくはプロピレングリコール及びジエチレングリコールモノイソブチルエーテルから選ばれる1種以上である。
本発明の水系インクは、保存安定性を向上させる観点から、有機溶媒を更に含有することが好ましい。前記有機溶媒は、沸点90℃以上の有機溶媒を1種以上含むことが好ましい。前記有機溶媒の沸点は、好ましくは150℃以上、より好ましくは170℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
前記有機溶媒は、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。2種以上の有機溶媒を用いる場合には、前記有機溶媒の沸点は、各有機溶媒の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値である。
前記有機溶媒としては、例えば、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物が挙げられる。これらの中でも、前記有機溶媒は、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、より好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、及びジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上であり、更に好ましくはプロピレングリコール及びジエチレングリコールモノイソブチルエーテルから選ばれる1種以上である。
(界面活性剤)
本発明の水系インクは、保存安定性を向上させる観点から、界面活性剤を更に含有することが好ましい。
前記界面活性剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミド、ノニオン性シリコーン系界面活性剤、ノニオン性フッ素系界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、前記界面活性剤は、好ましくはアセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、及びノニオン性シリコーン系界面活性剤から選ばれる1種以上であり、より好ましくはノニオン性シリコーン系界面活性剤であり、更に好ましくはポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤である。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の具体例としては、信越化学工業株式会社製のKFシリーズ、日信化学工業株式会社製のシルフェイスSAG、ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYKシリーズ等が挙げられる。
前記界面活性剤は、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。
本発明の水系インクは、保存安定性を向上させる観点から、界面活性剤を更に含有することが好ましい。
前記界面活性剤としては、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミド、ノニオン性シリコーン系界面活性剤、ノニオン性フッ素系界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、前記界面活性剤は、好ましくはアセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型界面活性剤、及びノニオン性シリコーン系界面活性剤から選ばれる1種以上であり、より好ましくはノニオン性シリコーン系界面活性剤であり、更に好ましくはポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤である。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤の具体例としては、信越化学工業株式会社製のKFシリーズ、日信化学工業株式会社製のシルフェイスSAG、ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYKシリーズ等が挙げられる。
前記界面活性剤は、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。
(顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体)
本発明の水系インクは、印刷物の耐溶剤性、画像密着性等のインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体を更に含有してもよい。顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は定着助剤として機能することができる。
顔料含有ポリエステル樹脂粒子は分散安定性に優れているため、水系インクが顔料を含有しない樹脂粒子を更に含有する場合においても、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を良好に維持することができ、水系インクの保存安定性を向上させることができると考えられる。
本発明の水系インクは、印刷物の耐溶剤性、画像密着性等のインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体を更に含有してもよい。顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は定着助剤として機能することができる。
顔料含有ポリエステル樹脂粒子は分散安定性に優れているため、水系インクが顔料を含有しない樹脂粒子を更に含有する場合においても、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性を良好に維持することができ、水系インクの保存安定性を向上させることができると考えられる。
顔料を含有しない樹脂粒子を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の縮合系樹脂;アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等の付加重合系樹脂;ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
これらの中でも、顔料を含有しない樹脂粒子を構成する樹脂は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくはポリエステル樹脂及びビニル系樹脂から選ばれる1種以上であり、より好ましくはポリエステル樹脂である。すなわち、顔料を含有しない樹脂粒子は、好ましくは顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子である。
顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂は、前述のポリエステル樹脂Aを用いてもよいが、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、ポリエステル樹脂Aとは異なる他のポリエステル樹脂(以下、「ポリエステル樹脂B」ともいう)を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂Bとしては、例えば、ポリエステル樹脂Bのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取した樹脂の各酸価がポリエステル樹脂Aとは異なる樹脂が挙げられる。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
これらの中でも、顔料を含有しない樹脂粒子を構成する樹脂は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくはポリエステル樹脂及びビニル系樹脂から選ばれる1種以上であり、より好ましくはポリエステル樹脂である。すなわち、顔料を含有しない樹脂粒子は、好ましくは顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子である。
顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂は、前述のポリエステル樹脂Aを用いてもよいが、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、ポリエステル樹脂Aとは異なる他のポリエステル樹脂(以下、「ポリエステル樹脂B」ともいう)を用いることが好ましい。ポリエステル樹脂Bとしては、例えば、ポリエステル樹脂Bのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域で分取した樹脂の各酸価がポリエステル樹脂Aとは異なる樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂Bは、カルボン酸成分(B-ac)とアルコール成分(B-al)とを重縮合して得られる。すなわち、ポリエステル樹脂Bは、カルボン酸成分(B-ac)とアルコール成分(B-al)との重縮合物である。
ポリエステル樹脂Bを構成するカルボン酸成分(B-ac)(以下、単に「カルボン酸成分(B-ac)」ともいう)としては、前述のポリエステル樹脂Aで例示した、ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が挙げられる。これらの中でも、カルボン酸成分(B-ac)は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくはジカルボン酸を含み、より好ましくは芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸から選ばれる1種以上を含み、更に好ましくはテレフタル酸及びフマル酸を含む。
カルボン酸成分(B-ac)中の芳香族ジカルボン酸の含有量は、好ましくは30モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、より更に好ましくは55モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは75モル%以下、更に好ましくは70モル%以下、より更に好ましくは65モル%以下である。
カルボン酸成分(B-ac)中の脂肪族ジカルボン酸の含有量は、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、より更に好ましくは25モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、より更に好ましくは35モル%以下である。
カルボン酸成分(B-ac)中の芳香族ジカルボン酸の含有量は、好ましくは30モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、より更に好ましくは55モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは75モル%以下、更に好ましくは70モル%以下、より更に好ましくは65モル%以下である。
カルボン酸成分(B-ac)中の脂肪族ジカルボン酸の含有量は、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、より更に好ましくは25モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、より更に好ましくは35モル%以下である。
カルボン酸成分(B-ac)は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは3価以上の多価カルボン酸を含む。
3価以上の多価カルボン酸は、前述のポリエステル樹脂Aで例示したものが挙げられ、好ましくはトリメリット酸である。
カルボン酸成分(B-ac)中の3価以上の多価カルボン酸の含有量は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは7モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは17モル%以下、更に好ましくは15モル%以下である。
上記のカルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
3価以上の多価カルボン酸は、前述のポリエステル樹脂Aで例示したものが挙げられ、好ましくはトリメリット酸である。
カルボン酸成分(B-ac)中の3価以上の多価カルボン酸の含有量は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは7モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは17モル%以下、更に好ましくは15モル%以下である。
上記のカルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエステル樹脂Bを構成するアルコール成分(B-al)(以下、単に「アルコール成分(B-al)」ともいう)は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくは前記一般式(I)で表される化合物であり、より好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物である。
アルコール成分(B-al)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物以外の他のアルコール成分を含んでいてもよい。
他のアルコール成分としては、前述のポリエステル樹脂Aで例示した、主鎖炭素数2以上12以下の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
上記のアルコールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アルコール成分(B-al)中のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下であり、より更に好ましくは100モル%である。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物は、好ましくは前記一般式(I)で表される化合物であり、より好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物から選ばれる1種以上であり、更に好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物である。
アルコール成分(B-al)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物以外の他のアルコール成分を含んでいてもよい。
他のアルコール成分としては、前述のポリエステル樹脂Aで例示した、主鎖炭素数2以上12以下の脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
上記のアルコールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アルコール成分(B-al)中のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物の含有量は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下であり、より更に好ましくは100モル%である。
ポリエステル樹脂Bのアルコール成分(B-al)のヒドロキシ基(OH基)に対するカルボン酸成分(B-ac)のカルボキシ基(COOH基)の当量比(COOH基/OH基)は、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは1.0以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下である。
ポリエステル樹脂Bは、ポリエステル樹脂Aと同様にカルボン酸成分(B-ac)とアルコール成分(B-al)とを重縮合して得ることができる。例えば、カルボン酸成分(B-ac)とアルコール成分(B-al)とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じて前述のエステル化触媒、エステル化助触媒、及び重合禁止剤を用いて、120℃以上250℃以下の温度で重縮合することにより製造することができる。
ポリエステル樹脂Bの軟化点は、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上、より更に好ましくは120℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
ポリエステル樹脂Bのガラス転移温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは70℃以上であり、そして、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℃以下である。
ポリエステル樹脂Bのガラス転移温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは70℃以上であり、そして、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℃以下である。
ポリエステル樹脂Bの数平均分子量(Mn)は、インクの保存安定性及びインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは700以上、より好ましくは1,000以上、更に好ましくは2,000以上、より更に好ましくは3,000以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下である。
ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量(Mw)は、インクの保存安定性及びインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは7,000以上、更に好ましくは10,000以上であり、そして、好ましくは50,000以下、より好ましくは30,000以下、更に好ましくは20,000以下である。
ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量(Mw)は、インクの保存安定性及びインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは7,000以上、更に好ましくは10,000以上であり、そして、好ましくは50,000以下、より好ましくは30,000以下、更に好ましくは20,000以下である。
ポリエステル樹脂Bの酸価は、インクの保存安定性及びインク塗膜の耐久性を向上させる観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは37mgKOH/g以下、更に好ましくは35mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂Bの軟化点、ガラス転移温度、数平均分子量、重量平均分子量、及び酸価は、いずれも実施例に記載の方法で測定することができ、用いる原料モノマーの種類、配合比率、重縮合の温度、反応時間を適宜調節することにより所望のものを得ることができる。ポリエステル樹脂Bを2種以上混合して用いる場合は、その軟化点、ガラス転移温度、数平均分子量、重量平均分子量、及び酸価は、それぞれ2種以上の混合物として、実施例に記載の方法により測定することができる。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は、顔料を含有しない樹脂粒子が水系媒体に分散されてなる。該水系分散体においては、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有していてもよい。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は、例えば、該樹脂粒子を構成する樹脂がポリエステル樹脂Bの場合には、ポリエステル樹脂Bを水系媒体に添加して分散機等によって分散処理を行う方法、ポリエステル樹脂Bの有機溶媒溶液に水系媒体を徐々に添加して転相乳化させる方法により得ることできる。これらの中でも、インクの保存安定性を向上させる観点から、転相乳化による方法が好ましい。転相乳化は、ポリエステル樹脂Bを有機溶媒に溶解させ、次いで、この溶液に水系媒体を添加して転相し、その後、有機溶媒を除去する方法が好ましい。より具体的には、例えば、特開2016-222896号公報に記載の方法が挙げられる。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体は、例えば、該樹脂粒子を構成する樹脂がポリエステル樹脂Bの場合には、ポリエステル樹脂Bを水系媒体に添加して分散機等によって分散処理を行う方法、ポリエステル樹脂Bの有機溶媒溶液に水系媒体を徐々に添加して転相乳化させる方法により得ることできる。これらの中でも、インクの保存安定性を向上させる観点から、転相乳化による方法が好ましい。転相乳化は、ポリエステル樹脂Bを有機溶媒に溶解させ、次いで、この溶液に水系媒体を添加して転相し、その後、有機溶媒を除去する方法が好ましい。より具体的には、例えば、特開2016-222896号公報に記載の方法が挙げられる。
顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体の固形分濃度は、顔料を含有しない樹脂粒子の分散安定性の観点、インクの保存安定性の観点、及びインク塗膜の耐久性の観点から、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、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。前記固形分濃度は、実施例に記載した方法により測定することができる。
水系分散体中の顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径は、インクの保存安定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50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは120nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは80nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載した方法により測定することができる。
水系分散体中の顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径は、インクの保存安定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50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは120nm以下、より更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは80nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載した方法により測定することができる。
本発明の水系インクは、前記水系顔料分散体、及び必要に応じて、前述の有機溶媒、界面活性剤、及び顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体等を混合して製造することが好ましい。
本発明の水系インクは、更に必要に応じて、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤、pH調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等による濾過処理を行うことにより得ることができる。
本発明の水系インク中の各成分の含有量及びインク物性は以下のとおりである。
本発明の水系インクは、更に必要に応じて、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤、pH調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等による濾過処理を行うことにより得ることができる。
本発明の水系インク中の各成分の含有量及びインク物性は以下のとおりである。
本発明の水系インク中の前記水系顔料分散体の含有量は、印字濃度の観点から、固形分換算で、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7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30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは15質量%以下である。
本発明の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2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
本発明の水系インク中のポリエステル樹脂Aに対する顔料の含有量の質量比[顔料/ポリエステル樹脂A]は、印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1以上、より更に好ましくは1.3以上であり、そして、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下である。
本発明の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2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
本発明の水系インク中のポリエステル樹脂Aに対する顔料の含有量の質量比[顔料/ポリエステル樹脂A]は、印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1以上、より更に好ましくは1.3以上であり、そして、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下である。
本発明の水系インク中の顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体の含有量は、インク塗膜の耐久性を向上させる観点から、固形分換算で、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3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、より更に好ましくは7質量%以下である。
水系インク中の顔料を含有しない樹脂粒子に対する顔料の含有量の質量比[顔料/顔料を含有しない樹脂粒子]は、保存安定性及び印字濃度の観点から、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以上であり、そして、インク塗膜の耐久性の観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下、より更に好ましくは1.3以下である。
水系インク中の顔料を含有しない樹脂粒子に対する顔料の含有量の質量比[顔料/顔料を含有しない樹脂粒子]は、保存安定性及び印字濃度の観点から、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以上であり、そして、インク塗膜の耐久性の観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下、より更に好ましくは1.3以下である。
本発明の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3質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、より更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは47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。
本発明の水系インク中の水の含有量は、保存安定性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、そして、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。
本発明の水系インクにおける全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系インクの全固形分)]は、保存安定性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上、より更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。
本発明の水系インク中の水の含有量は、保存安定性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、そして、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。
本発明の水系インクにおける全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系インクの全固形分)]は、保存安定性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上、より更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。
水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径、又は、水系インクが更に顔料を含有しない樹脂粒子を含有する場合には、水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径及び顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径は、インクの保存安定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50nm以上、更に好ましくは60nm以上、より更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは450nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下、より更に好ましくは110nm以下、より更に好ましくは100nm以下である。水系インクの平均粒径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径、及び、水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径及び顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径を総称して、「水系インクの平均粒径」ともいう。
なお、水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径、及び、水系インク中に含まれる顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径及び顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径を総称して、「水系インクの平均粒径」ともいう。
水系インクの20℃の粘度は、保存安定性の観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。水系インクの粘度は、E型粘度計を用いて測定できる。
水系インクの20℃のpHは、保存安定性の観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、更に好ましくは7.5以上である。また、水系インクのpHは、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクの20℃のpHは、常法により測定できる。
水系インクの20℃のpHは、保存安定性の観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、更に好ましくは7.5以上である。また、水系インクのpHは、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクの20℃のpHは、常法により測定できる。
本発明の水系インクは、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、インクジェット記録用等の各種印刷用として好適に用いることができる。
用いる印刷媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙、非吸水性の樹脂フィルム等の樹脂製印刷媒体が挙げられる。コート紙としては、例えば、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙が挙げられる。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリ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が挙げられる。当該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
用いる印刷媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙、非吸水性の樹脂フィルム等の樹脂製印刷媒体が挙げられる。コート紙としては、例えば、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙が挙げられる。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリ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が挙げられる。当該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
ポリエステル樹脂、水系顔料分散体、及びインク等の物性は、以下の方法により測定した。
[ポリエステル樹脂の軟化点]
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
[ポリエステル樹脂のガラス転移温度]
示差走査熱量計「Pyris 6 DSC」(Perkin Elmer社製)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
示差走査熱量計「Pyris 6 DSC」(Perkin Elmer社製)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
[ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)]
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、ポリエステル樹脂をテトラヒドロフランに溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター「FP-200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
溶離液としてテトラヒドロフランを1mL/minの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の数平均分子量及び重量平均分子量は、あらかじめ作製した検量線に基づき算出した。検量線は、数種類の単分散ポリスチレン〔東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン;2.63×103、2.06×104、1.02×105(重量平均分子量(Mw))、ジーエルサイエンス株式会社製の単分散ポリスチレン;2.10×103、7.00×103、5.04×104(重量平均分子量(Mw))〕を標準試料として用いて作成した。
また、分子量測定の際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域でポリエステル樹脂を分取し、樹脂(a-1)~(a-3)を得た。
測定装置:「CO-8010」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、ポリエステル樹脂をテトラヒドロフランに溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター「FP-200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
溶離液としてテトラヒドロフランを1mL/minの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の数平均分子量及び重量平均分子量は、あらかじめ作製した検量線に基づき算出した。検量線は、数種類の単分散ポリスチレン〔東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン;2.63×103、2.06×104、1.02×105(重量平均分子量(Mw))、ジーエルサイエンス株式会社製の単分散ポリスチレン;2.10×103、7.00×103、5.04×104(重量平均分子量(Mw))〕を標準試料として用いて作成した。
また、分子量測定の際に、分子量が5,000以下、5,000超10,000以下、10,000超の3つの分子量領域でポリエステル樹脂を分取し、樹脂(a-1)~(a-3)を得た。
測定装置:「CO-8010」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
[ポリエステル樹脂の酸価]
JIS K0070-1992に記載の中和滴定法において、測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕に変更したこと以外は、該中和滴定法に従って測定した。
JIS K0070-1992に記載の中和滴定法において、測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、アセトンとトルエンとの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕に変更したこと以外は、該中和滴定法に従って測定した。
[固形分濃度]
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、測定試料の水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
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、測定試料の水分(質量%)を測定した。固形分濃度は次の式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100-水分(質量%)
[顔料を含有するポリエステル樹脂粒子及び顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径]
大塚電子株式会社製のレーザー粒子解析システム「ELS-8000」(キュムラント解析)を用いて測定されるキュムラント平均粒径を、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子又は顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径とした。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数30回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定する粒子の濃度は、5×10-3質量%で行った。
大塚電子株式会社製のレーザー粒子解析システム「ELS-8000」(キュムラント解析)を用いて測定されるキュムラント平均粒径を、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子又は顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径とした。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数30回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定する粒子の濃度は、5×10-3質量%で行った。
[顔料を含有するポリエステル樹脂粒子のゼータ電位]
大塚電子株式会社製のレーザー粒子解析システム「ELS-8000」を用いて測定されるゼータ電位を、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子のゼータ電位とした。測定の際、サンプルの固形分濃度を0.006質量%となるようにイオン交換水で調整した。
大塚電子株式会社製のレーザー粒子解析システム「ELS-8000」を用いて測定されるゼータ電位を、顔料を含有するポリエステル樹脂粒子のゼータ電位とした。測定の際、サンプルの固形分濃度を0.006質量%となるようにイオン交換水で調整した。
以下の製造例、実施例及び比較例において用いた顔料、有機溶媒、界面活性剤、及びpH調整剤は、以下のとおりである。
[顔料]
・ブラック顔料;ピグメントブラック7(以下、「PBk7」ともいう)(キャボット社製「MONARCH800」、DBP吸油量:74mL/100g)
[有機溶媒]
・PG:プロピレングリコール、沸点187℃(富士フイルム和光純薬株式会社製)
・BDG-S:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、沸点220℃(富士フイルム和光純薬株式会社製)
[界面活性剤]
・KF6011:アルキレングリコール変性ポリジメチルシロキサン(信越化学工業株式会社製「KF-6011」、ノニオン性シリコーン系界面活性剤)
[pH調整剤]
・MDEA:N-メチルジエタノールアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)
[顔料]
・ブラック顔料;ピグメントブラック7(以下、「PBk7」ともいう)(キャボット社製「MONARCH800」、DBP吸油量:74mL/100g)
[有機溶媒]
・PG:プロピレングリコール、沸点187℃(富士フイルム和光純薬株式会社製)
・BDG-S:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、沸点220℃(富士フイルム和光純薬株式会社製)
[界面活性剤]
・KF6011:アルキレングリコール変性ポリジメチルシロキサン(信越化学工業株式会社製「KF-6011」、ノニオン性シリコーン系界面活性剤)
[pH調整剤]
・MDEA:N-メチルジエタノールアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)
(ポリエステル樹脂の製造)
製造例1-1~1-7
表1に示す各原料モノマー(カルボン酸成分及びアルコール成分)、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、表1に示す配合量で配合し、温度計、撹拌装置、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した内容積10Lの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃で10時間反応を行った後、更に8.3kPaで軟化点が表1に示す温度に到達するまで反応させて、各ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性等を表1に示す。
製造例1-1~1-7
表1に示す各原料モノマー(カルボン酸成分及びアルコール成分)、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、表1に示す配合量で配合し、温度計、撹拌装置、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した内容積10Lの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃で10時間反応を行った後、更に8.3kPaで軟化点が表1に示す温度に到達するまで反応させて、各ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性等を表1に示す。
(水系顔料分散体の製造)
実施例1-1~1-5及び比較例1-1~1-2
内容積2Lの容器内で、顔料分散剤であるポリエステル樹脂Aとして表2に示す種類の各ポリエステル樹脂66.7gをメチルエチルケトン(MEK)222.7gに溶解し、その中に、表2に示す配合量の5N水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水363.1gを加えて、ポリエステル樹脂Aの酸価に対して水酸化ナトリウムの使用当量(中和度)が85モル%となるように調整し、10℃以上15℃以下でディスパー翼を用いて2,000r/minで15分間撹拌混合を行なった。次いでブラック顔料100gを加え、10℃以上15℃以下でディスパー翼を用いて7,000r/minで2時間撹拌混合した。得られた予備分散体を150メッシュ濾過し、イオン交換水を36.1g添加して希釈した後に、マイクロフルイダイザー「M-110EH-30XP」(Microfluidics社製、高圧ホモジナイザー)を用いて、150MPaの圧力で15パス分散処理し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液を得た。
得られた顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液全量を2Lナスフラスコに入れ、固形分濃度16質量%になるようにイオン交換水を添加し、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50r/minで、32℃に調整した温浴中、0.09MPa(abs)の圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPa(abs)に下げて固形分濃度25質量%になるまで濃縮して濃縮物を得た。
得られた濃縮物を500mLアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて3,660r/minで20分間遠心分離した後、液層部分を孔径5μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過した。次いで、固形分濃度が22質量%になるようにイオン交換水を添加し、更に「プロキセル(登録商標)LV(S)」(ロンザジャパン株式会社製:防腐剤、有効分20質量%)0.76gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記孔径5μmフィルターで濾過し、必要に応じてイオン交換水により固形分濃度を調整して、顔料含有ポリエステル樹脂粒子を含む水系顔料分散体(固形分濃度22質量%)を得た。水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径及びゼータ電位を表2に示す。
実施例1-1~1-5及び比較例1-1~1-2
内容積2Lの容器内で、顔料分散剤であるポリエステル樹脂Aとして表2に示す種類の各ポリエステル樹脂66.7gをメチルエチルケトン(MEK)222.7gに溶解し、その中に、表2に示す配合量の5N水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水363.1gを加えて、ポリエステル樹脂Aの酸価に対して水酸化ナトリウムの使用当量(中和度)が85モル%となるように調整し、10℃以上15℃以下でディスパー翼を用いて2,000r/minで15分間撹拌混合を行なった。次いでブラック顔料100gを加え、10℃以上15℃以下でディスパー翼を用いて7,000r/minで2時間撹拌混合した。得られた予備分散体を150メッシュ濾過し、イオン交換水を36.1g添加して希釈した後に、マイクロフルイダイザー「M-110EH-30XP」(Microfluidics社製、高圧ホモジナイザー)を用いて、150MPaの圧力で15パス分散処理し、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液を得た。
得られた顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散液全量を2Lナスフラスコに入れ、固形分濃度16質量%になるようにイオン交換水を添加し、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50r/minで、32℃に調整した温浴中、0.09MPa(abs)の圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPa(abs)に下げて固形分濃度25質量%になるまで濃縮して濃縮物を得た。
得られた濃縮物を500mLアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて3,660r/minで20分間遠心分離した後、液層部分を孔径5μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過した。次いで、固形分濃度が22質量%になるようにイオン交換水を添加し、更に「プロキセル(登録商標)LV(S)」(ロンザジャパン株式会社製:防腐剤、有効分20質量%)0.76gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記孔径5μmフィルターで濾過し、必要に応じてイオン交換水により固形分濃度を調整して、顔料含有ポリエステル樹脂粒子を含む水系顔料分散体(固形分濃度22質量%)を得た。水系顔料分散体中の顔料含有ポリエステル樹脂粒子の平均粒径及びゼータ電位を表2に示す。
表2から、実施例の水系顔料分散体は、比較例のものと比べて、ゼータ電位の絶対値が大きく、顔料含有ポリエステル樹脂粒子の分散安定性が向上していることが期待できる。
製造例2-1
(顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体E-1の製造)
窒素導入管、還流冷却管、撹拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、表3に示す配合で、定着助剤であるポリエステル樹脂Bとしてポリエステル樹脂C-2と有機溶媒としてメチルエチルケトン(MEK)とを入れ、25℃でMEKに溶解させた。次いで、中和剤として5N水酸化ナトリウム水溶液を添加して、撹拌下で脱イオン水を加え、顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子の分散液を得た。得られた分散液を、四つ口フラスコに入れたまま撹拌しながら60℃に保ちつつ減圧し、MEKを留去した。室温まで冷却後、イオン交換水を加えて、200メッシュの金網で濾過し、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体E-1(固形分濃度40質量%)を得た。得られた水系分散体E-1中の顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径を表3に示す。
(顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体E-1の製造)
窒素導入管、還流冷却管、撹拌器及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、表3に示す配合で、定着助剤であるポリエステル樹脂Bとしてポリエステル樹脂C-2と有機溶媒としてメチルエチルケトン(MEK)とを入れ、25℃でMEKに溶解させた。次いで、中和剤として5N水酸化ナトリウム水溶液を添加して、撹拌下で脱イオン水を加え、顔料を含有しないポリエステル樹脂粒子の分散液を得た。得られた分散液を、四つ口フラスコに入れたまま撹拌しながら60℃に保ちつつ減圧し、MEKを留去した。室温まで冷却後、イオン交換水を加えて、200メッシュの金網で濾過し、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体E-1(固形分濃度40質量%)を得た。得られた水系分散体E-1中の顔料を含有しない樹脂粒子の平均粒径を表3に示す。
実施例2-1~2-5及び比較例2-1~2-2
表4に示す水系インクの組成となるように、水系顔料分散体、有機溶媒、界面活性剤、pH調整剤、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体、及びイオン交換水を混合し、得られた混合液を孔径1.2μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過し、各水系インクを得た。得られた水系インクの平均粒径(以下、「保存前の平均粒径」とも称する)を測定し、保存安定性を以下の方法により評価した。結果を表4に示す。
表4に示す水系インクの組成となるように、水系顔料分散体、有機溶媒、界面活性剤、pH調整剤、顔料を含有しない樹脂粒子の水系分散体、及びイオン交換水を混合し、得られた混合液を孔径1.2μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過し、各水系インクを得た。得られた水系インクの平均粒径(以下、「保存前の平均粒径」とも称する)を測定し、保存安定性を以下の方法により評価した。結果を表4に示す。
(保存安定性の評価)
得られた水系インクを70℃恒温環境下で保存し、保存後の水系インクの平均粒径を前述の方法により測定し、平均粒径の変化を経時で測定した。保存前後の水系インクの粒径変化率〔=100×(保存後の水系インクの平均粒径)/(保存前の水系インクの平均粒径)〕を評価した。粒径変化率の値が小さいほど保存安定性に優れる。なお、表4中の保存安定性の欄に記載の「-」は、水系インクが固化し測定不能になったことを示す。
得られた水系インクを70℃恒温環境下で保存し、保存後の水系インクの平均粒径を前述の方法により測定し、平均粒径の変化を経時で測定した。保存前後の水系インクの粒径変化率〔=100×(保存後の水系インクの平均粒径)/(保存前の水系インクの平均粒径)〕を評価した。粒径変化率の値が小さいほど保存安定性に優れる。なお、表4中の保存安定性の欄に記載の「-」は、水系インクが固化し測定不能になったことを示す。
表4から、実施例の水系インクは、比較例の水系インクと比べて、長期保存時の保存安定性に優れていることがわかる。
本発明によれば、水系インクに用いた際に長期保存時の保存安定性に優れる水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体を含有する水系インクを得ることができ、該水系インクは各種印刷用インクとして好適に用いることができる。
Claims (7)
- 顔料を含有するポリエステル樹脂粒子を含有する水系顔料分散体であり、
該ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、水系顔料分散体。 - 前記ポリエステル樹脂Aを構成するカルボン酸成分(A-ac)が、3価以上の多価カルボン酸を20モル%以上70モル%以下含む、請求項1に記載の水系顔料分散体。
- 前記ポリエステル樹脂Aを構成するカルボン酸成分(A-ac)が、1価カルボン酸を10モル%以上70モル%以下含む、請求項1又は2に記載の水系顔料分散体。
- 前記ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量(Mw)が3,000以上30,000以下である、請求項1~3のいずれかに記載の水系顔料分散体。
- 水系顔料分散体中のポリエステル樹脂Aの含有量に対する顔料の含有量の質量比[顔料/ポリエステル樹脂A]が、0.1以上9以下である、請求項1~4のいずれかに記載の水系顔料分散体。
- 請求項1~5のいずれかに記載の水系顔料分散体を含有する、水系インク。
- ポリエステル樹脂Aを含有する顔料分散剤であって、
該ポリエステル樹脂Aの分子量分布(Mw/Mn)が3.0以上であり、
該ポリエステル樹脂Aの酸価AVが25mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、
該ポリエステル樹脂Aのポリスチレンを標準物質とするゲルパーミションクロマトグラフィーにより測定される分子量のクロマトグラムにおいて、分子量5,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-1)の酸価AV1と該酸価AVとの差の絶対値X1、分子量5,000超10,000以下の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-2)の酸価AV2と該酸価AVとの差の絶対値X2、及び分子量10,000超の範囲で分取したポリエステル樹脂(a-3)の酸価AV3と該酸価AVとの差の絶対値X3がそれぞれ15以下である、顔料分散剤。
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