JP3541976B2 - Colored water dispersion - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ペイント、水性塗料、紙塗工剤、フィルム用コ−ティング材、等から記録材料にまで広く用いられている樹脂の水分散体に関する物であり、特に、筆記具、マーカー、マーキングペン、等から、各種印刷機、強誘電体プリンタ等に用いられるインク記録材料として好適に用いることができる着色された樹脂の水分散体に関する物である。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題対策があらゆる分野で求められており、プリンタ、印刷機、マーカー、筆記具等に用いられる記録材料、インキング材料にも脱溶剤化、水性化が求められてきている。水性の記録材料としては水溶性染料の水溶液を主体としたもの、顔料の微分散体を主体としたものが広く用いられている。
【0003】
水溶性染料を用いた記録材料としては主として酸性染料、直接染料、一部の食品用染料等に分類される水溶性染料の水溶液に、保湿剤としてグリコール類、アルカノールアミン類、表面張力等の調製のための界面活性剤、アルコール類、バインダー成分としての樹脂成分等を添加したものが用いられている。
これら水溶性染料を用いた記録材料は筆先、あるいは記録系での目詰まりに対する高い信頼性から、最も一般的に用いられている。しかしながらかかる水溶性染料を用いた記録材料は、染料の水溶液であるが故に記録紙上でにじみやすい。また、見掛けの乾燥速度を早める必要から記録紙に素早く浸透するように調製されるが故にインクのニジミによる記録品位の低下を余儀なくされている。また水溶性の染料であるがゆえに耐水性に劣ることは自明である。さらに記録紙に単に浸透し、乾燥固着しているだけの水溶性染料は「染着」しているとはいい難く耐光堅牢度は非常に低い。
【0004】
以上述べてような水溶性染料を用いた記録材料の問題点を解決する方策として、エマルジョン、ラテックス等の樹脂微粒子を添加することが古くから検討されている。
特開昭55−18418には、「ゴム、樹脂等の成分を乳化剤により微細粒子(粒径約0.01〜数μm)の形で水中に分散せしめた一種のコロイド溶液」であるラテックスを添加したインクジェット記録用の記録剤に関する提案がある。好ましく用いられるラテックスとしては
スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、
アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックス、
ポリクロロプレンラテックス、
ビニルピリジン−スチレン−ブタジエンラテックス、
ブチルゴムラテックス、
ポリブタジエンラテックス、
ポリイソプレンラテックス、
多硫化ゴムラテックス、
等の合成ゴム系ラテックス、あるいは、
アクリルエステル系ラテックス、
スチレン−ブタジエンレジンラテックス、
酢酸ビニル系ラテックス、
塩化ビニル系ラテックス、
塩化ビニリデン系ラテックス、
等の合成樹脂系ラテックスが例示されている。
【0005】
該提案において、添加できるラテックス粒子の粒子径は約0.01〜数μmの範囲であるとされている。しかしながら、0.2μm未満の粒子径では記録紙上でのてインクのニジミ防止効果が不十分であり、高い記録品位を得ることはできない。また粒子径が1.0μm以上になるとノズルの目詰まりが頻繁になり信頼性の面から使用することは困難となる。したがって現実的に使用できる範囲は概0.2〜1.0μmの範囲であると考えられる。
かかる樹脂微粒子をインク中に添加した場合、粒子の比重と媒体の比重差による沈降あるいは浮上に関する注意が必要となる。水系インクの場合、媒体の比重はは1.0から大きく離れることは難しい。およそ0.2μm以上の大きさの微粒子においてはブラウン運動による粒子の拡散力に比較して重力の効果が大きいため、かかる領域では粒子比重と媒体比重の差を0.1以下、好ましくは0.07以下程度に抑える必要がある。
【0006】
該特許提案に例示された合成ゴム系ラテックスの比重は概0.9〜1.0の範囲にあり、かかる条件をある程度満たすものの、合成ゴムの多くは分子内に不飽和二重結合を有し、耐光性、耐候性の面で問題がある。また加硫を行い不飽和結合を減じた場合には粒子の記録紙上への定着が阻害され、記録品位に問題がでる。さらに過度に加硫を行なうと比重が1.1以上となるため沈降の問題が生じる。さらにかかる合成ゴム系のラテックスはガラス転移温度が低いために室温で造膜しやすく、インクジェットノズル先端部にて乾燥された場合ノズルの目詰まりを生じやすく、しかも乾燥物が柔軟でやや粘着性を持つためその除去が非常に困難である。
該特許に例示された合成樹脂ラテックスに関しては比重が1.1以上、特にハロゲン元素を含む合成樹脂の場合には比重1.3〜1.5近くに達するため、ニジミ防止効果が発現する粒径範囲においてはすべて沈降が生じてしまう。
さらにこれらのラテックス全般にいえることであるが、ラテックスを製造する際に用いられる乳化剤の多くはインクの泡立ちを促進しやすく、表面張力を必要以上に低下せしめるために問題が多い。
【0007】
特開昭54−146109には溶剤にて膨潤され、かつ油性染料にて着色されたビニル重合体微粒子を添加した水溶性染料を用いた記録材料に関する提案がなされている。好適に用いられる重合体としては主に(メタ)アクリル酸エステル系共重合体微粒子が例示され、さらにガラス転移温度が30℃以下であることが好適な条件であると記されている。該提案においては粒子径に関する記述は一切ない。かかる低ガラス転移温度でさらに溶剤にて膨潤した微粒子が室温乾燥した場合に造膜性を有することは自明であり、かかるインクを使用した場合にはノズル目詰まりが頻繁に生じるであろうことが容易に類推される。
【0008】
(顔料分散体を用いた記録材料)
水溶性染料を用いた記録材料の欠点を改良するために、記録材としてカーボンブラック、あるいは有機顔料を用いる提案がなされている。このような顔料分散を用いた記録材料においてはインクの耐水性は大幅に改良される。しかしながらこれら顔料は比重が1.5〜2.0と高く、分散粒子の沈降に対する注意が必要である。かかる高比重の顔料を安定的に分散させるためには平均粒子径を概0.1μm以下にまで微分散することが必要であり、分散コストが高く非常に高価なインクとなる。さらに0.1μm以下の粒子径ではニジミ防止効果は不十分であり高品位な記録文字・画像を得ることはできない。さらに分散に際して用いられる分散剤により表面張力、起泡性等のインク物性が制限される等の問題がある。
【0009】
(着色樹脂粒子を用いた記録材料)
油溶性染料ないし疎水性染料により水分散性樹脂を着色する提案がインクジェット記録用インクとしてなされている。これらは「着色されたポリマー微粒子を記録剤として用いたインク」に関する提案である。例えば特開昭54−58504においては、疎水性染料溶液とビニル重合体微粒子の混合物を水中油型分散させたインクが提案されている。ビニル重合体微粒子は疎水性染料溶液と混合されることにより染料溶液の溶媒にて膨潤し、さらに染料により着色されることが本文にて開示されている。疎水性染料を記録剤とするため、得られる画像は耐水性を有するものとなるとある。該提案では、連続相として水を用い、分散相として溶剤にて膨潤した着色ビニル重合体粒子を用いることにより、インク粘度の支配を水に持たせ、溶剤としてある程度高粘度(低揮発性)のものを用いることを許容させている。
【0010】
特開昭55−139471、特開平3−250069には染料によって染色された乳化重合または分散重合粒子を用いたインクが提案されている。提案の主旨は特開昭54−58504と同様、着色した粒子を分散質、水(透明)を媒体とすることによるニジミ防止であるが、この提案の場合には溶剤を含まないため、粒子が造膜することにより記録紙に定着されることが必要となる。造膜の必要、分散安定性の確保の観点より、望ましい粒子径はサブミクロン領域であることが示唆されている。
いずれの提案においても水分散性樹脂はビニル重合体である。これらビニル重合体においては樹脂に対する染料の溶解度が低いために高濃度の着色を行うことは難しい。特開昭54−58504では重合体微粒子を溶剤にて膨潤させることにより染着性を稼ぐことが容認されているが、この場合にはノズル先端部での乾燥造膜によりノズル目詰まりの問題が生じる。
特開平4−185672には着色された樹脂粒子と水性媒体からなるインクにおいて水溶性化合物を水性媒体に溶解させることにより着色樹脂粒子と水性媒体との比重差を0.04以下とし、粒子の沈降を防止することが提案されている。ここに水溶性化合物としては無機塩類が好ましく用いられるとされている。しかしながら、かかる無機塩類を水性媒体に溶解したした場合、系内のイオン強度が増し、分散系の安定性が低下するために着色樹脂粒子は凝集しインクジェットインクとしての流体特性を保てない。
【0011】
特開平4−185673、特開平4−185674には着色された樹脂粒子と水性媒体からなるインクにおいて着色樹脂粒子を溶剤にて膨潤させることにより実効的な比重を下げ、着色樹脂粒子と水性媒体との比重差を0.04以下にすることが提案されている。かかる場合には前述したようにノズル目詰まりを避けることが困難である。
以上、主としてインクジェット記録用に用いられる記録材料を主としてレビューしてきたが、粒子の沈降、および乾燥造膜に伴う目詰まりは、筆記具、マーカー、マーキングペン、他の方式のプリンタ、印刷機においてかかる水性記録材料を用いた場合においても生じるものである。
【0012】
本発明者等はかかる状況に鑑み鋭意研究を続けた結果、ポリエステル樹脂の水分散体が油性ないし疎水性染料により極めて高濃度に着色できることを見出し、かかる着色ポリエステル樹脂微粒子の水分散体を筆記具用インク、あるいは各種プリンタ用記録剤として用いることを提案した。かかる着色ポリエステル微粒子を用いた記録材料は記録紙上での記録品位が良好であり、かつ乾燥造膜物の耐水性に優れるなどの特徴を有するものであるが、不織布、ウエス、布地、ニット、等のテキスタイルに記録を行う場合においての記録品位は十分なものではなかった。かかる繊維構造物の繊維密度が記録紙に比較して粗であるためである。また、紙質の悪いダンボール、再生紙等においても記録品位において不満足な場合があった。粒子径を大きくする事により記録品位が向上するであろうことは容易に類推される。が、その場合には顔料分散型記録剤と同様、粒子の沈降による不具合を生じることが、これもまた容易に類推される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べてきたように、顔料、着色樹脂粒子等を用いた微粒子分散型記録材料は、水溶性染料型の記録材料の問題点を克服し、高い記録品位を実現する可能性を秘めたものではあるが、粒子の沈降、ならびに乾燥造膜に伴う目詰まり等の信頼性の面で問題を残したものが多く、水溶性染料型記録剤の全てを代替するには至っていない。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはかかる状況に鑑み、鋭意研究を続けた結果、次なる発明に到達した。すなわち本発明は、
a)水に不溶ないしは難溶性でかつ有機溶剤に可溶である染料にて着色されたポリエステル樹脂を主成分とする微粒子0.1〜40wt%
b)比重0.9〜1.1、平均粒子径0.1〜3.0μmの合成樹脂微粒子0.5〜15重量%
を必須成分とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子の比重が0.93〜1.00の範囲であり、平均粒子径が0.3〜0.8μmの範囲であることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子が低級アルコールおよびまたはアルキレングリコールおよびまたはアルカノールアミン類に対して非膨潤性であることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子がエチレンおよびまたはプロピレンを50重量%以上含有する(共)重合体からなることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子がメチルスチレン50重量%以上からなる(共)重合体からなることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子がエチレン/(メタ)アクリル酸共重合体からなることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子がエチレン/(メタ)アクリル酸共重合体からなるアイオノマー樹脂からなり、ビカット軟化点が40〜100℃の範囲であることを特徴とする着色水分散体であり、
前記合成樹脂微粒子が乳化剤を用いない乳化手段により得られるものであることを特長とする着色水分散体であり、
前記ポリエステル樹脂がイオン性基を20〜2000eq./ton の範囲にて含有することを特徴とする着色水分散体であり、
前記ポリエステル樹脂に含有されるイオン性基がカルボン酸基の有機アミン塩であることを特徴とする着色水分散体であり、
前記ポリエステル樹脂微粒子の平均粒子径が0.01〜0.2μmの範囲にあることを特徴とする着色水分散体である。
【0015】
先ず、
a)水に不溶ないしは難溶性でかつ有機溶剤に可溶である染料にて
着色されたポリエステル樹脂を主成分とする微粒子
について説明する
本発明におけるポリエステル樹脂は多価カルボン酸類と多価アルコ−ル類との縮合により得られる。
ポリエステル樹脂に用いられる多価カルボン酸類としては、ジカルボン酸として、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、1,5−ナフタルレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸等の芳香族ジカルボン酸、p−オキシ安息香酸、p−(ヒドロキシエトキシ)安息香酸などの芳香族オキシカルボン酸、フェニレンジアクリル酸等の芳香族不飽和多価カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、脂肪族不飽和多価カルボン酸、および、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等を、また多価カルボン酸としては他にトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の三価以上の多価カルボン酸等を例示できる。
【0016】
ポリエステル樹脂に用いられる多価アルコ−ル類としては脂肪族多価アルコ−ル類、脂環族多価アルコ−ル類、芳香族多価アルコ−ル類等を例示できる。
脂肪族多価アルコ−ル類としては、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、1,3−プロパンジオ−ル、2,3−ブタンジオ−ル、1,4−ブタンジオ−ル、1,5−ペンタンジオ−ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、ジメチロ−ルヘプタン、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポリテトラメチレングリコ−ル等の脂肪族ジオ−ル類、トリメチロ−ルエタン、トリメチロ−ルプロパン、グリセリン、ペンタエルスリト−ル等のトリオ−ルおよびテトラオ−ル類等を例示できる。
脂環族多価アルコ−ル類としては1,4−シクロヘキサンジオ−ル、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、スピログリコ−ル、水素化ビスフェノ−ルA、水素化ビスフェノ−ルAのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物、トリシクロデカンジオ−ル、トリシクロデカンジメタノ−ル等を例示できる。
【0017】
芳香族多価アルコ−ル類としてはパラキシレングリコ−ル、メタキシレングリコ−ル、オルトキシレングリコ−ル、1,4−フェニレングリコ−ル、1,4−フェニレングリコ−ルのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノ−ルA、ビスフェノ−ルAのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物等を例示できる。さらにポリエステルポリオ−ルとして、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られる、ラクトン系ポリエステルポリオ−ル類等を例示することができる。
これらの他、ポリエステル高分子末端の極性基の一部を封鎖する目的にて単官能単量体がポリエステルに導入される場合がある。
単官能単量体としては、安息香酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸、スルホ安息香酸モノアンモニウム塩、スルホ安息香酸モノナトリウム塩、シクロヘキシルアミノカルボニル安息香酸、n-ドデシルアミノカルボニル安息香酸、タ−シャルブチル安息香酸、ナフタレンカルボン酸、4−メチル安息香酸、3メチル安息香酸、サリチル酸、チオサリチル酸、フェニル酢酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、オクタンカルボン酸、ラウリル酸、ステアリル酸、およびこれらの低級アルキルエステル、等のモノカルボン酸類、あるいは脂肪族アルコ−ル、芳香族アルコ−ル、脂環族アルコ−ル等のモノアルコ−ルを用いることができる。
【0018】
本発明において好ましく用いられるポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分に芳香族ジカルボン酸、およびまたは脂環族ジカルボン酸、多価アルコ−ル成分に脂肪族ジオ−ル、およびまたは、脂環族ジオ−ルを用いたものである。本発明では、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールから得られるポリエステル樹脂、あるいは脂環族ジカルボン酸と脂肪族ジオールおよび脂環族ジオールから得られるポリエステル樹脂を用いる事が好ましい。
【0019】
ポリエステル樹脂は、真空重合法、あるいは減圧重合法等の常法により得ることができる。前者は繊維、フィルム、ポリボトル等に用いられポリエチレンテレフタレ−ト等を重合する際に用いられる方法であり比較的高分子量のポリエステルを得ることができる。後者はアルキッド樹脂等の不飽和ポリエステル樹脂を重合する際に用いられる方法であり、比較的低分子量のポリエステルが得られる。またこれらの常法の他、酸クロライド法などによりポリエステル樹脂を得ることができる。
本発明におけるポリエステル樹脂の数平均分子量は1000〜20000であることが好ましく、さらに好ましくは1500〜10000、またさらに好ましくは2000〜5000である。分子量が低いと得られる塗膜の物性が不十分となる場合がある。また分子量が高すぎると乾燥造膜が阻害される場合がある。
本発明におけるポリエステル樹脂のガラス転移温度は、20℃以上であることが好ましく、さらに40℃以上、なおさらに好ましくは50℃以上、そのうえさらに好ましくは60〜80℃の範囲である。ガラス転移温度が低すぎると乾燥塗膜に粘着性が生じ、用途によって不都合となる場合がある。またガラス転移温度が高すぎると乾燥造膜が阻害される場合がある。
【0020】
本発明における「水に不溶ないしは難溶性でかつ有機溶剤に可溶である染料」としては油溶性染料、分散染料、および一部の建浴染料を例示することができる。これらはカラ−インデックスにおいて「Solvent Dye」、「Disperse Dye」、「Vat Dye」に分類されるものである。
化学構造的には、アントラキノン系染料、アゾ系染料、ジスアゾ系染料、トリアゾ系染料、フタロシアニン系染料、インジゴ系染料、メチン系染料、ニトロ系染料、キノフタロン系染料、キノリン系染料、シアノメチン系染料、トリフェニルメタン系染料、キサンテン系染料などを使用できる。
【0021】
より具体的には、油溶性染料として
・C.I.Solvent Yellow 96
・C.I.Solvent Yellow 162
・C.I.Solvent Red 49
・C.I.Solvent Blue 25
・C.I.Solvent Blue 35
・C.I.Solvent Blue 38
・C.I.Solvent Blue 64
・C.I.Solvent Blue 70
・C.I.Solvent Black 3
等を例示できる。また分散染料として
・C.I.Disperse Yellow 33
・C.I.Disperse Yellow 42
・C.I.Disperse Yellow 54
・C.I.Disperse Yellow 64
・C.I.Disperse Yellow 198
・C.I.Disperse Red 60
・C.I.Disperse Red 92
・C.I.Disperse Violet 26
・C.I.Disperse Violet 35
・C.I.Disperse Violet 38
・C.I.Disperse Blue 56
・C.I.Disperse Blue 60
・C.I.Disperse Blue 87
から選択される少なくとも1種の染料が好ましく用いられる。これらは特に耐光堅牢度、昇華堅牢度、色相、彩度に優れるものであり、プロセスカラ−用三原色として好ましいものである。他に色相の微調整のために公知の染顔料を併用してもよい。かかる染料は、ポリエステル樹脂に対して0.2〜30重量%の範囲にて配合され、さらに好ましくは2〜25重量%、なおさらに好ましくは5〜20重量%、なおまたさらに好ましくは10〜20重量%の範囲に配合される。配合量が少ないと十分なる着色濃度が得られない。また逆に配合量が多すぎると水分散体の安定性が損なわれる。
【0022】
かかるポリエステル樹脂は、イオン性基を20〜2000eq. /ton の範囲にて含有することが好ましい。
ポリエステルに導入してもよいイオン性基としては、スルホン酸アルカリ金属塩基あるいはスルホン酸アンモニウム塩基、カルボン酸アルカリ金属塩基あるいはカルボン酸アンモニウム塩基、硫酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基もしくはそれらのアンモニウム塩、アルカリ金属塩等のアニオン性基、または第1級ないし第3級アミン基等のカチオン性基などを用いることができる。イオン性基はイオン性基含有単量体を用いる事により導入できる。
カチオン性基を導入するためには、2−アミノプロパン1,3ジオ−ル、ニトリルモノアルカノール、ニトリルジアルカノール、ニトリルトリアルカノールを好ましく用いることができる。
スルホン酸アルカリ金属塩基あるいはスルホン酸アンモニウム塩基、をポリエステルに導入するためには、スルホテレフタル酸、5−スルホイソフタル酸、4−スルホフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7ジカルボン酸、5〔4−スルホフェノキシ〕イソフタル酸、メタスルホ安息香酸等、スルホン酸基を有するモノないし多価カルボン酸類のアルカリ金属塩、アンモニウム塩などをポリエステルに共重合すればよい。Li、Na、K、等のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、1級ないし4級アルキルアンモニウムイオン、アルカノールアミン等との塩があげられる。
【0023】
これらイオン性基の含有量は、該ポリエステル樹脂に対し、20〜2000m当量/1000gが必要とされ、好ましくは20〜1000m当量/1000g、なお好ましくは50〜500m当量/1000g、なおさらに好ましくは50〜200m当量/1000gである。
イオン性基はポリエステル樹脂微粒子に分散安定性を付与する働きを有し、イオン性基の含有量が所定の量より少ない場合には十分なる水分散性が得られない場合があり、またイオン性基の含有良が多すぎる場合にはポリエステル樹脂が水溶化し目的とする水分散体が得られない場合がある。
【0024】
本発明に用いられるポリエステル樹脂に含有されるイオン性基は、カルボン酸基の有機アミン塩であることが特に好ましい。かかるイオン性基は、ポリエステル樹脂にカルボキシル基を導入し、その後に塩基により中和することによって得ることができる。塩基としてはアルカリ金属、アンモニア、その他有機アミン類を用いる事ができ、本発明では特に有機アミン類を用いる事が好ましい。ポリエステル樹脂にカルボキシル基を導入する方法としては、真空重合法においてはポリエステルの重合末期に無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の多価カルボン酸無水物を系内に導入する方法を例示することができる。また減圧重合法においてはポリエステル末端に残るカルボキシル基をそのまま利用できる。
有機アミンとしてはアルキルアミン、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン、芳香族アミン、環状アミン、アルキレンジアミン等を用いる事ができ、特にアルカノールアミンの使用が好ましい。アルカノールアミンとしては、モノアルカノールアミン、ジアルキルモノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、モノアルキルジアルカノールアミン、トリアルカノールアミン、を例示することができ、好ましくはトリアルカノールアミンであり、さらに好ましくは2,2',2''−ニトリルトリエタノール、トリプロパノールアミン、トリブタノールアミン、トリヘキサノールアミンを用いることができる。
【0025】
本発明におけるポリエステル樹脂微粒子の平均粒子径は、0.01〜0.2μmの範囲にあることが好ましく、0.03〜0.2μmの範囲がさらに好ましく、0.05〜0.16の範囲がなお好ましく0.05〜0.1μmの範囲がなおさらに好ましい。
本発明におけるポリエステル樹脂微粒子の製法は特に限定されず、機械的あるいは、界面化学的な公知の分散手法を用いて得ることができる。すなわちポリエステル樹脂の溶液を界面活性剤等の乳化補助剤の存在下にホモジナイザーの如き高速の撹拌機により機械的に乳化し、脱溶剤する等の方法を用いることができる。あるいはジェットミル、フリーザーミル、ボールミル、アトライター、サンドミル等により樹脂を直接粉砕微分散する方法を用いることもできる。
本発明においてポリエステル樹脂がイオン性基含有ポリエステル樹脂である場合には、ポリエステル樹脂が自己乳化性を有するため転送自己乳化法により微粒子を作製することができる。
【0026】
ポリエステル樹脂の微粒子分散体は、イオン性基含有ポリエステル樹脂と水溶性有機化合物とをあらかじめ混合後に水を加える方法、イオン性基含有ポリエステル樹脂と水溶性有機化合物と水とを一括して混合加熱する方法等により得ることができる。またその際に界面活性剤等を併用することもできる。
水溶性有機化合物としてはエタノ−ル、イソプロパノ−ル、ブタノ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、タ−シャルブチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等を用いることができる。水溶性有機化合物はイオン性基含有ポリエステル樹脂を水分散化した後に共沸等により除去することができるものが好ましい。
本発明における好ましい着色ポリエステル樹脂の水分散体を得る好ましい方法として、所定量のカルボキシル基を有するポリエステル樹脂をまず重合し、該ポリエステル樹脂、染料、水溶性有機化合物、塩基を十分に混合溶解し、その後水を添加し水分散化し、必要に応じ水溶性有機化合物を共沸等により除去する方法を例示できる。またポリエステル樹脂の水分散体を得たる後に染料を系内に添加し高温にて処理することによっても同様に着色水分散体を得る事ができる。
【0027】
水分散体とは一般にエマルジョンあるいはコロイダルディスパ−ジョンと称される状態を意味するものである。イオン性基は水系媒体中において解離し、ポリエステル樹脂と水との界面に電気二重層を形成する。ポリエステル樹脂が微細なミクロ粒子として水系内に存在する場合には電気二重層の働きによりミクロ粒子間には静電的な反発力が生じ、ミクロ粒子が水系媒体内にて安定的に分散する。ポリエステル樹脂微粒子の粒子径はイオン性基含有量、乳化の際のポリエステル樹脂と水溶性有機化合物との比、その外回転数、温度等の乳化条件により制御することが可能である。
本発明の着色ポリエステル微粒子のゼ−タ電位は特にこれを限定するものではないが、20〜70mV、好ましくは30〜60mVの範囲である。
また本発明ではポリエステルに不飽和単量体を導入し、水分散した後にスチレン、ジビニルベンゼン、アクリル酸ないしメタクリル酸、またはそれらのエステル等により分散微粒子を膨潤させ、後架橋させることもできる。
【0028】
次に
b)比重0.9〜1.1、平均粒子径0.1〜3.0μmの
合成樹脂微粒子0.5〜15重量%
について説明する。
本発明における第二の必須成分である合成樹脂微粒子は比重が0.9〜1.1の範囲にあり、平均粒子径が0.1〜3.0μmの範囲にあることが必須である。
前記合成樹脂微粒子の比重は好ましくは0.93〜1.00の範囲でありさらに好ましくは0.94〜0.98の範囲である。また平均粒子径は好ましくは0.1〜1.0μmの範囲であり、さらに好ましくは0.2〜0.8μmの範囲であり、なお好ましくは0.3〜0.8μmの範囲である。比重がこの範囲を下回ると着色水分散体を長期保存した際に粒子の浮上による相分離する可能性がある。比重がこの範囲を大きく越えた場合には沈降が生じる可能性がある。また平均粒子径がこの範囲を下回る場合には記録品位の向上が不十分であり、特に再生紙のような紙質の悪い紙においてニジミが生じやすくなる。
【0029】
平均粒子径がこの範囲を越える場合においては沈降、あるいは浮上による相分離の危険性が大きくなるばかりか、ペン先目詰まり等に対する危険度が増す。さらに興味深いことであるが、この範囲を越える粒子径のものを添加した場合においてはニジミ防止効果が次第に低下してしまう。これは粒子の径が大きすぎるために、かえって記録紙の繊維間隙を粒子が閉塞させる効果が薄れるためであると考察される。なお本発明においては粒子径分布の下限は、着色水分散体の粘度上昇等の問題が生じない限りにおいて制限はなく概0.01μm程度までの範囲が許容される。しかしなが粒子径分布の上限は5.0μm程度、好ましく3.0μm、さらに好ましくは2.0μm以下に制御される必要がある。すなわち本発明における好ましい粒度分布は必ずしも正規分布ではなく、小径粒子側にやや尾を引いた形状が好ましい。単分散性の高い粒子は必ずしも好ましいとは言えない。
【0030】
さらにかかる合成樹脂微粒子には着色水分散体添加剤である水溶性有機化合物である低級アルコールおよびまたはアルキレングリコールおよびまたはアルカノールアミン類に対して非膨潤性であることが必要とされる。ここに非膨潤性とは、樹脂のバルクとしての物性として該有機化合物に対して溶解しないことはもちろん、該有機化合物を10wt%、好ましくは5wt%以上吸収しない樹脂であることを意味するものとし、また別の観点より、かかる樹脂粒子の水分散体において10℃以上、好ましくは5℃以上の造膜温度の低下を生じないことを意味するものとする。着色水分散体に補助的に添加されるこれらの水溶性有機化合物に膨潤する場合にはペン先端部にて樹脂粒子の乾燥造膜が生じ、ペン目詰まりの原因となる。
【0031】
本発明に用いられる樹脂微粒子においては最低造膜温度が40℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがさらに好ましく、なおさらには70〜100℃の範囲であることが好ましく、そのうえさらに80〜100℃の範囲であることが好ましい。かかる最低造膜温度を実現するためにはASTM D1525−70にて定義されるビカット軟化点が40〜100であることが好ましく、さらに45〜80℃であることが好ましく、なおさらに50〜70℃であることが好ましい。
【0032】
本発明における合成樹脂微粒子の素材は特に限定されず、以上のべてきたような特性を有する公知のビニル系ポリマー、縮合系ポリマー等を用いることができる。
かかる性質を有する樹脂微粒子としては、エチレンおよびまたはプロピレンを50重量%以上含有する(共)重合体、メチルスチレン50重量%以上からなる(共)重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体の樹脂微粒子を例示することができる。メチルスチレンとしてはα、オルト、メタ、パラ位の何れの異性体を用いてもよいが特にメタ位、パラ位にメチル基を有するものが好ましい。かかる樹脂微粒子は所謂乳化重合法等の任意の方法により得ることができるが、本発明において特に乳化重合法により得られる樹脂微粒子を用いる場合ソープフリー乳化重合等の乳化剤を用いない手法により得られるものを使用することが好ましい。
【0033】
本発明において特に好ましく用いられる樹脂粒子はエチレン/(メタ)アクリル酸共重合体を主成分とし、アルカリ金属イオン、あるいはアルカリ土類金属イオン、あるいはアンモニウム系イオン等により部分的にイオン架橋された所謂アイオノマー樹脂からなる水分散体を用いることが好ましい。またかかるアイオノマー樹脂は、ビカット軟化点が40〜100℃の範囲であることが好ましい。かかる樹脂の水分散体は加熱と機械的撹拌を併用する強制機械乳化等、乳化重合以外の方法により得ることが可能であり、乳化剤を用いずに樹脂粒子の微分散体を得る方法の自由度が高い。かかる樹脂の水分散体としては商品名ケミパールS−100、同S−200、同S−300、同SA−100タイプ[三井石油化学社製]等を例示することができる。
【0034】
本発明に用いられる合成樹脂微粒子は非球形形状を有するものであることが好ましい。非球形形状は平均非球形度にて1.2以上が好ましく、1.5以上がさらに好ましく、2.0以上がなおさらに好ましく2.5以上がその上好ましい。
ここに非球形度は、
(1) 粒子を平面に投影した投影図形における
面積換算円の円周長に対する投影図形の外周長の比
(2) 平面投影図形において短径に対する長径の比
(3) 体積換算粒子径から計算的に求められる比表面積に対する
実測された比表面積の比
(4) 平面投影図形において円相当径に対する外接円の径の比
で定義され、好ましくは、これらの方法で求められた数値のうちの最も小さい値をもって非球形度とする。非球形度は好ましくは画像処理装置等を用いて測定される。実際の測定においては測定上の誤差がかなり生じることが予想されるため、予め真球度の高い粒子、たとえば顕微鏡校正用ラテックス粒子などを用いて校正した上で測定を行なう必要がある。
【0035】
重量換算粒子径は体積換算粒子径と同義であり、非球形形状をしている粒子と同一の重量、ないしは体積を有する中実球の粒子径を示す。重量換算粒子径は好ましくはコールターカウンター法により求めることができる。遠心沈降式粒度分布計においては粒子形状が沈降速度に影響を与えるため正確な測定が困難である。また光散乱式の粒度分布計においても、粒子形状が散乱光強度分布に影響するため正確な評価が困難となる。なお、代替手段として画像処理装置を用いて得られる球換算径を使用することができる。
【0036】
本発明では着色ポリエステル微粒子と合成樹脂微粒子の両者を必須成分とするが、その含有量は、着色ポリエステル微粒子0.1〜40wt%、合成樹脂微粒子合成樹脂微粒子0.5〜15重量%が必須であり、着色ポリエステル微粒子2〜40wt%、合成樹脂微粒子合成樹脂微粒子1〜10重量%が好ましく、着色ポリエステル微粒子5〜40wt%、合成樹脂微粒子合成樹脂微粒子2〜8重量%がさらに好ましく、着色ポリエステル微粒子10〜30wt%、合成樹脂微粒子合成樹脂微粒子2〜8重量%がなお好ましい。なお残部は水系媒体が好ましい。なお本発明においては着色ポリエステル樹脂微粒子の粒子径≦合成樹脂微粒子の粒子径なる関係を満たすことが好ましい。ここに粒子径は平均粒子径ないしは最大粒子径である。
【0037】
本発明の着色水分散体にはフッ素系、ないしはシリコ−ン系の消泡剤などを添加することができる。さらに各種殺菌剤や防カビ剤、また必要に応じて、透明性を損なわない程度に無機、有機系の顔料類を添加することもできる。
また5〜50ppm 程度の微量のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの添加は水分散体の粘度を低下させるために好ましい場合がある。
本発明の着色水分散体のpHは4以上が好ましく、6以上がさらに好ましく、7.5以上がまたさらに好ましく、7.5〜9.5の範囲がなおさらに好ましい。
本発明の着色水分散体の粘度は1.5〜30センチポイズの範囲が好ましく、1.8〜15センチポイズがさらに好ましく、2.0〜10センチポイズの範囲がなおさらに好ましく、3.0〜6.0センチポイズの範囲がその上好ましい。本発明の着色水分散体の表面張力は特にこれを限定するものではないが、25℃において、好ましくは10〜72、さらに好ましくは20〜70、またさらに好ましくは30〜60dyn/cmである。
【0038】
本発明の着色水分散体の粘度は特にこれを限定するものではないが、25℃において0.9〜100、好ましくは1.0〜20さらに好ましくは1.2〜5.0、なおさらに好ましくは1.3〜2.8センチポイズの範囲である。
水系媒体には水溶性の各種添加剤を含むことができる。添加剤としては水溶性有機化合物を例示することができる。水溶性有機化合物としてはメタノール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノ−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ブチルセロソルブ、タ−シャルブチルセルソルブ、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、チオジグリコール、グリセリン、2,2' ,2''- ニトリルトリエタノール、エチレンジアミン、アルキレングリコールモノエーテル等を例示できる。かかる水溶性有機化合物は水系媒体の50%を越えない範囲にて適宜添加することができる。
本発明の水系媒体にはフッ素系、ないしはシリコ−ン系の消泡剤などを添加することができる。さらに各種殺菌剤や防カビ剤、また必要に応じて、透明性を損なわない程度に無機、有機系の顔料類を添加することもできる。
【0039】
また5〜50ppm 程度の微量のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの添加は水分散体の粘度を低下させるために好ましい。
本発明の水分散体のpHは4以上が好ましく、6以上がさらに好ましく、7.5以上がまたさらに好ましく、7.5〜9.5の範囲がなおさらに好ましい。
本発明では、耐光性、耐熱性向上を目的として紫外線吸収剤、酸化防止剤等を添加することができる。
紫外線吸収剤、光安定剤としてはサリチレ−ト系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾ−ル系化合物等を用いることができる。
金属不活性剤としてはN−サリシロイル−N'-アルデヒドヒドラジン、N−サリシロイル−N'-アセチルヒドラジン、N,N'-ジフェニル−オキサミド、N、N'-ジ(2−ヒドロキシフェニル)オキサミド等を用いることができる。
オゾン劣化防止剤としては6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2ジヒドロキノリン、N−フェニル−N'-イソプロピル−p−フェニレンジアミン等を用いることができる。
ラジカル連鎖禁止剤(一次酸化防止剤)としてはフェノ−ル系化合物、アミン系化合物、アスコルビン酸系化合物等を用いることができる。
過酸化物分解剤(二次酸化防止剤)としては硫黄系化合物、相乗剤としてはクエン酸、りん酸等を用いることができる。
本発明ではベンゾトリアゾ−ル系、ベンゾフェノン系、ベンゾサリシレ−ト系から選択される少なくとも1種の紫外線吸収剤を用いることが好ましい。これら酸化防止剤の配合量はポリエステル樹脂に対し0.01〜5.0重量%、好ましくは0.02〜1.0重量%、さらに好ましくは0.05〜0.5重量%程度である。
【0040】
本発明の着色水分散体における第1成分である着色ポリエステル樹脂の微粒子は高濃度かつ透明性の高い良好な着色性に関する機能を担う物である。かかる特性は本発明のポリエステル樹脂が染料の溶解に対し非常に大きな許容力を有するためであり、スチレン、アクリル、塩化ビニル等々のビニル系乳化重合により得られる水分散体では得ることができない。
一方、本発明の着色水分散体における第2成分である合成樹脂微粒子は記録品位、特にニジミの生じやすい被記録媒体におけるニジミ防止機能を担うものである。前述したとおり、記録剤にに樹脂微粒子を添加した場合に記録品位が向上することは広く知られており、特許提案も多数なされている。しかしながらそれらは記録品位のみを問題とし、記録剤自身の保存安定性、ペン先目詰まりに対する信頼性に対して何等配慮したものではない。本発明の目的とするところは保存安定性、目詰まりに対する信頼性を満足した上で高い記録品位を実現するインクを提供することにあり、数ある合成樹脂微粒子の中でも特定の物のみがこの目的を満足することを見出した結果なされたものである。本発明においては樹脂の比重と分散粒子径が同時に規定されるがこれらを両立することによって初めて保存安定性と記録品位の両立がなされるものである。さらにこの条件を満たした上で特定の軟化温度を有し、他の添加成分によりその物性が大きく影響されない特性を実現することによりペン先目詰まりに対する信頼性が確保されるのである。
【0041】
さらに本発明ではかかる特性を有する合成樹脂微粒子を、着色ポリエステル微粒子とともに配合することがより好ましい結果を実現する。特筆すべきことはかかる構成において記録濃度が向上することである。この事実は、記録紙の繊維に沿って媒体(水)とともに浸透拡散していく着色ポリエステル微粒子成分が、添加された合成樹脂微粒子によりせき止られることによりニジミが抑制されるとともに、記録紙の表面近傍に比較的多く残るためであると理解することができる。本発明の限定条件を満足する合成樹脂微粒子において特にこの効果が際立って観察されることから、逆にニジミ防止効果の高さを評価できる。着色ポリエステル樹脂微粒子自体にもニジミ防止機能は備わっているが、本発明によりより高いニジミ防止機能が発現する物である。
【0042】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが本発明はここに示す実施例に限定されるものではない。。
【実施例】
[ポリエステル樹脂の重合]
温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、

Figure 0003541976
を仕込み150〜220℃で180分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで、240℃に昇温した後、系の圧力を徐々に減じて30分後に10mmHgとし、90分間反応を続けた。共重合ポリエステル樹脂(A1)を得た。得られた共重合ポリエステル樹脂は平均分子量は3100、酸価5eq./ton 、ガラス転移温度は58℃、スルホン酸ナトリウム基当量98eq.ton、であった。
【0043】
温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、
シクロヘキサンジカルボン酸ジメチルエステル 196重量部、
エチレングリコ−ル 102重量部、
トリシクロデカンジメタノール 99重量部、
テトラブトキシチタネ−ト 0.1重量部、
を仕込み150〜220℃で180分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで、240℃に昇温した後、系の圧力を徐々に減じて30分後に10mmHgとし、120分間反応を続けた。その後オ−トクレ−ブ中を窒素ガスで置換し、大気圧とした。温度を200℃に保ち、
無水トリメリット酸 4重量部を加え、
60分間反応を行い、共重合ポリエステル樹脂(A2)を得た。得られた共重合ポリエステル樹脂は平均分子量は3500、酸価214eq./ton 、ガラス転移温度は70℃であった。
【0044】
[着色水分散体の製造]
温度計、コンデンサ−、撹拌羽根を備えた四つ口の10リットルセパラブルフラスコにポリエステル樹脂(A1)200重量部、メチルエチルケトン100重量部、テトラハイドロフラン50重量部、染料としてサ−マルトランスファーSE0780(油性染料ケーキ)[BASF社製]20重量部を仕込み70℃にて溶解した。次いで70℃のイオン交換水500重量部を加え、水分散化した後、蒸留用フラスコにて留分温度が103℃に達するまで蒸留し、着色ポリエステル水分散体(B1)とした。得られたポリエステル水分散体に存在する微分散粒子の平均粒子径は0.12μm、ゼ−タ電位は−46mVであった。
温度計、コンデンサ−、撹拌羽根を備えた四つ口の10リットルセパラブルフラスコにポリエステル樹脂(A2)200重量部、メチルエチルケトン200重量部、テトラハイドロフラン100重量部、染料としてC.I.DisperseRed60(AmesNega)[三井東圧染料製]コンクケーキ10重量部、マクロレックスイエロー3G[BAYER社製]10重量部を仕込み70℃にて溶解した。
【0045】
次いで塩基として2,2',2''−ニトリルトリエタノール6重量部を加えた後、70℃のイオン交換水500重量部を加え、水分散化した後、蒸留用フラスコにて留分温度が103℃に達するまで蒸留し、冷却後に水を加え固形分濃度を25%の着色ポリエステル水分散体(B2)とした。得られたポリエステル水分散体に存在する微分散粒子の平均粒子径は0.22μm、ゼ−タ電位は−55mVであった。
【0046】
【実施例1】
下記構成となるように試料を混合調製し、1.0μmのメンブレンフィルタ−にて濾過し記録剤(1)を得た。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)15.0wt%
エチレングリコール 4.0wt%
エチルアルコール 1.0wt%
エチレン−プロピレン共重合体微粒子 (不揮発分換算)5.0wt%
水 残
ここにエチレン−プロピレン共重合体微粒子はエチレン90wt%、プロピレン10wt%からなるソープフリー乳化重合により得られた共重合体樹脂粒子水分散体であり、
平均粒子径 0.38μm
樹脂比重 0.92
最低造膜温度 95℃
ビカット軟化点 76℃
である。
【0047】
本樹脂はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解せず、膨潤している様子も観察されなかった。さらに不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においても最低造膜には変化がなく、粒子径にも変化がないため低級アルコールによる膨潤性は事実上ないと判断された。
記録剤の粘度は3.2センチポイズ、表面張力は52dyn/cmに調整された。また以下に示す実施例、比較例においても一定条件下にて比較するべき観点より記録剤粘度は2.5〜4.0センチポイズの範囲内に、表面張力は48〜54dyn/cmの範囲に入るように調整された。
なお平均粒子径は光散乱式粒度分布計、樹脂比重は浮沈法、最低造膜温度は常法、ビカット軟化点はASTMD1525−70準拠の方法で測定した。
【0048】
得られた試作記録剤(1)を用いて烏口にて、再生紙に幅0.3mmの線を罫がき、記録品位を目視評価した。また書道用半紙にも同様に0.3mmの線を罫がき、本来の線幅と実際に罫かれた線幅より線の太りを求め、ニジミ幅とした。罫書を行なった紙をイオン交換水に5分間浸し、色材のニジミだしの有無をもって耐水性を評価した。絵筆により記録紙上に乾燥平均膜厚(重量換算)1.0μmとなるようにベタ画像を形成しマクベス光学濃度計にて記録濃度を計測した。さらに試作記録剤を深さ10cmの試験管に満たし、密封して3ヶ月間静置し、三ヶ月後に試験管の最下部における沈殿物の有無、液面下5mmからサンプリングした記録剤と、底から1cm上の部分からサンプリングした記録剤との固形分濃度比をもって保存安定性の評価を行なった。結果を表1.に示す。
【0049】
【表1】
Figure 0003541976
なお表1.中
MFT:最低造膜温度
SP :ビカット軟化点
記録品位(目視):1線長1cmあたりのヒゲ状ノイズ(フェザリング)
1本未満 ◎
1〜2本 ○
2〜4本 △
4本以上 ×
である。
【0050】
【実施例2】
下記組成の記録剤(2)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
Figure 0003541976
ここにパラメチルスチレン−メタクリル酸ブチル共重合体微粒子はパラメチルスチレン75wt%、メタクリル酸ブチル20wt%、ジビニルベンゼン5wt%からなるソープフリー乳化重合により得られた共重合体樹脂粒子水分散体であり、
平均粒子径 0.45μm
樹脂比重 1.02
最低造膜温度 102℃
ビカット軟化点 95℃
である。本樹脂は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解しなかった、ただしメタノールに対し若干膨潤が観察された。不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においては最低造膜が約4℃低下したが、粒子径には検出できる程の変化がないため低級アルコールによる膨潤性は低いと判断された。
【0051】
【実施例3】
下記組成の記録剤(3)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)15.0wt%
エチレングリコール 5.0wt%
イソプロピルアルコール 1.0wt%
アイオノマー樹脂微粒子S−200 (不揮発分換算)5.0wt%
水 残
ここにアイオノマー樹脂微粒子はアルカリ金属イオンにより部分的イオン架橋されたエチレン−メタクリル酸共重合体(エチレン80〜90wt%、メタクリル酸10〜20wt%)からなりソープフリー乳化手法により得られた水分散体であり、ケミパールS−200として三井石油化学社より上市されているものであり、
平均粒子径 0.43μm
樹脂比重 0.95
最低造膜温度 85℃
ビカット軟化点 57℃
である。本樹脂はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解せず、膨潤している様子も観察されなかった。さらに不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においても最低造膜には変化がなく、粒子径にも変化がないため低級アルコールによる膨潤性は事実上ないと判断された。
【0052】
【実施例4】
下記組成の記録剤(4)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)15.0wt%
プロピレングリコール 5.0wt%
ブタノール 0.8wt%
ニトリルトリエタノール 0.2wt%
クエン酸 0.1wt%
アイオノマー樹脂微粒子S−300 (不揮発分換算)2.0wt%
水 残
ここにアイオノマー樹脂微粒子はアルカリ金属イオンにより部分的イオン架橋されたエチレン−メタクリル酸共重合体(エチレン80〜90wt%、メタクリル酸10〜20wt%)からなりソープフリー乳化手法により得られた水分散体であり、ケミパールS−300として三井石油化学社より上市されているものであり、
平均粒子径 0.53μm
樹脂比重 0.95
最低造膜温度 94℃
ビカット軟化点 67℃
である。本樹脂は実施例3に用いられたアイオノマー樹脂と同様、低級アルコールによる膨潤性は事実上ないと判断された。
【0053】
【実施例5】
下記組成の記録剤(5)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)15.0wt%
エチレングリコール 5.0wt%
変性アイオノマー樹脂微粒子SA−100(不揮発分換算)2.0wt%
水 残
ここに変性アイオノマー樹脂微粒子はアルカリ金属イオンにより部分的イオン架橋されたエチレン−メタクリル酸共重合体(エチレン80〜90wt%、メタクリル酸10〜20wt%)にさらにスチレンをグラフトしたグラフト共重合体からなるソープフリー乳化手法により得られた水分散体であり、ケミパールSA−100として三井石油化学社より上市されているものであり、
平均粒子径 0.75μm
樹脂比重 1.00
最低造膜温度 70℃
ビカット軟化点 55℃
である。本樹脂は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解しなかった、ただしメタノールに対し若干膨潤が観察された。不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においては最低造膜が約2℃低下したが、粒子径には検出できる程の変化がないため低級アルコールによる膨潤性は低いと判断された。
【0054】
【実施例6】
下記組成の記録剤(6)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)30.0wt%
スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(不揮発分換算)2.0wt%
水 残
ここにスチレン−ブタジエン共重合体ラテックスはスチレン25wt%を含む共重合体の乳化重合により得られたラテックスである。
平均粒子径 0.38μm
樹脂比重 0.97
最低造膜温度 24℃
ビカット軟化点 10℃
である。本樹脂は、メタノール、エタノール、イソプロパノールに溶解した。エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解しなかった。不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においては最低造膜は24℃以上低下、すなわち氷点以下にならない場合には自然乾燥により造膜した。
【0055】
【実施例7】
下記組成の記録剤(7)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)25.0wt%
エタノール 5.0wt%
ポリメチルメタクリレートラテックス (不揮発分換算)1.0wt%
水 残
ここにポリメチルメタクリレートラテックスはマイクロジェルP−5002[日本ペイント]として市販されているものである。
平均粒子径 0.52μm
樹脂比重 1.19
最低造膜温度 120℃
ビカット軟化点 110℃
である。本樹脂は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解はしなかったが、メタノール、イソプロパノールに対して若干表面が軟化膨潤のきざしを示した。不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においては最低造膜は12℃低下した。膨潤性はそれほど高くないが若干は認められるものとされた。
【0056】
【実施例8】
下記組成の記録剤(8)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)25.0wt%
ジエチレングリコール 1.0wt%
エチレングリコール 3.0wt%
ネオペンチルグリコール 1.0wt%
イソプロピルアルコール 0.8wt%
ニトリルトリエタノール 0.2wt%
アクリル系共重合体ラテックス (不揮発分換算)5.0wt%
水 残
ここにアクリル系共重合体ラテックスはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートからなる乳化重合により得られた共重合体ラテックス粒子である。
平均粒子径 0.45μm
樹脂比重 1.04
最低造膜温度 84℃
ビカット軟化点 80℃
である。本樹脂は、エタノール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解はしなかったが、メタノール、イソプロパノールに対して若干溶解性が観察された。不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においては最低造膜は30℃近く低下した。
【0057】
【実施例9】
下記組成の記録剤(9)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。ただし1.0μmメンブレンフィルターによる濾過工程は省略した。結果を表1.に示す。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)25.0wt%
ジエチレングリコール 1.0wt%
エチレングリコール 3.0wt%
ニトリルトリエタノール 0.5wt%
クエン酸 0.2wt%
ポリオレフィン微粒子W−500 (不揮発分換算)5.0wt%
水 残
ここにポリオレフィン微粒子は低分子量ポリオレフィン(主にポリエチレン)からなりソープフリー乳化手法により得られた水分散体であり、ケミパールW−500として三井石油化学社より上市されているものであり、
平均粒子径 2.50μm
樹脂比重 0.92
最低造膜温度 90℃
ビカット軟化点 38℃
である。本樹脂はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ニトリルトリエタノールに対して溶解せず、膨潤している様子も観察されなかった。さらに不揮発分濃度を20wt%に調製した水分散体100wt部にイソプロピルアルコール10wt部を添加した場合においても最低造膜には変化がなく、粒子径にも変化がないため低級アルコールによる膨潤性は事実上ないと判断された。
【0058】
【実施例10】
実施例3において着色ポリエステル微粒子(B1)を(B2)に代え、記録剤(10)とした。
【0059】
【実施例11】
実施例4において着色ポリエステル微粒子(B1)を(B2)に代え、記録剤(11)とした。
【0060】
【実施例12】
実施例5において着色ポリエステル微粒子(B1)を(B2)に代え、記録剤(12)とした。以下同様に評価した。結果を表1.に示す。
【0062】
【比較例1】
下記組成の記録剤(14)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。結果を表1.に示す。
Figure 0003541976
染料の精製操作は主に無機不純物である硫酸ナトリウムの除去を意味する。本試作インクは樹脂粒子を含まない所謂典型的な水溶性染料型インクである。
【0063】
【比較例2】
下記組成の記録剤(15)を実施例1と同様の手順にて調製し、同様の評価を行なった。
着色ポリエステル微粒子(B1) (不揮発分換算)15.0wt%
エチレングリコール 5.0wt%
水 残
【0064】
【比較例3】
マゼンタ顔料C.I.PigmentRed122 25重量部、スチレン−マレイン酸共重合体部分エステル樹脂(水溶液)不揮発分換算5重量部、水70重量部をボールミルポットに仕込み、24時間分散処理し、1μmメンブレンフィルターにて濾過し記録剤16とした。
【0065】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の着色水分散体は高記録品位を有する記録剤として優れた特性を有する物であり、筆記具から印刷機等に広く用いることができるものである。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an aqueous dispersion of a resin widely used from paints, water-based paints, paper coating agents, coating materials for films, etc. to recording materials, and particularly to writing instruments, markers, and marking pens. The present invention relates to an aqueous dispersion of a colored resin that can be suitably used as an ink recording material for various printing machines, ferroelectric printers, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, measures against environmental problems have been demanded in all fields, and recording materials and inking materials used for printers, printing machines, markers, writing instruments, and the like have also been required to be desolvated and made water-soluble. As the aqueous recording material, those mainly comprising an aqueous solution of a water-soluble dye and those mainly comprising a fine dispersion of a pigment are widely used.
[0003]
As recording materials using water-soluble dyes, there are mainly water-soluble dyes classified as acid dyes, direct dyes and some food dyes, and humectants such as glycols, alkanolamines, and surface tension. To which a surfactant, an alcohol, a resin component as a binder component and the like are added.
Recording materials using these water-soluble dyes are most commonly used because of their high reliability against clogging at the brush tip or recording system. However, a recording material using such a water-soluble dye tends to bleed on recording paper because it is an aqueous solution of the dye. In addition, since it is necessary to increase the apparent drying speed, the ink is prepared so as to quickly penetrate the recording paper, so that the recording quality is inevitably degraded due to ink bleeding. It is obvious that the dye is inferior in water resistance because it is a water-soluble dye. Furthermore, water-soluble dyes which merely permeate into recording paper and are fixed by drying are not said to be "dyed" and have very low light fastness.
[0004]
As a measure for solving the problems of the recording material using a water-soluble dye as described above, the addition of resin fine particles such as an emulsion and a latex has been studied for a long time.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-18418 discloses a latex which is a kind of a colloid solution in which components such as rubber and resin are dispersed in water in the form of fine particles (particle diameter: about 0.01 to several μm) by an emulsifier. There is a proposal regarding a recording agent for ink jet recording. As the latex preferably used,
Styrene-butadiene copolymer latex,
Acrylonitrile-butadiene copolymer latex,
Polychloroprene latex,
Vinylpyridine-styrene-butadiene latex,
Butyl rubber latex,
Polybutadiene latex,
Polyisoprene latex,
Polysulfide rubber latex,
Such as synthetic rubber-based latex, or
Acrylic ester latex,
Styrene-butadiene resin latex,
Vinyl acetate latex,
PVC latex,
Vinylidene chloride-based latex,
And the like.
[0005]
According to the proposal, the particle diameter of latex particles that can be added is in the range of about 0.01 to several μm. However, if the particle diameter is less than 0.2 μm, the effect of preventing ink bleeding on recording paper is insufficient, and high recording quality cannot be obtained. When the particle diameter is 1.0 μm or more, clogging of the nozzle frequently occurs, and it becomes difficult to use the nozzle from the viewpoint of reliability. Therefore, it is considered that a practically usable range is approximately 0.2 to 1.0 μm.
When such resin fine particles are added to the ink, attention must be paid to the sedimentation or floating due to the difference between the specific gravity of the particles and the specific gravity of the medium. In the case of the water-based ink, it is difficult for the specific gravity of the medium to largely deviate from 1.0. Since the effect of gravity is greater in the fine particles having a size of about 0.2 μm or more than the diffusion force of the particles due to the Brownian motion, the difference between the specific gravity of the particles and the specific gravity of the medium in such a region is 0.1 or less, preferably 0.1 to 0.1. 07 or less.
[0006]
The specific gravity of the synthetic rubber-based latex exemplified in the patent proposal is approximately in the range of 0.9 to 1.0, and although these conditions are satisfied to some extent, many of the synthetic rubbers have an unsaturated double bond in the molecule. There is a problem in light resistance and weather resistance. If the unsaturated bonds are reduced by vulcanization, fixation of the particles on the recording paper is hindered, which causes a problem in recording quality. Furthermore, if the vulcanization is excessive, the specific gravity becomes 1.1 or more, and a problem of sedimentation occurs. Furthermore, such a synthetic rubber-based latex has a low glass transition temperature, so that it is easy to form a film at room temperature, and when dried at the tip of an inkjet nozzle, the nozzle is easily clogged, and the dried product is soft and slightly tacky. It is very difficult to remove it.
The specific gravity of the synthetic resin latex exemplified in this patent reaches 1.1 or more, and particularly, in the case of a synthetic resin containing a halogen element, the specific gravity approaches 1.3 to 1.5. Sedimentation occurs in all areas.
Further, as can be said for these latexes in general, many emulsifiers used in the production of the latex tend to promote the bubbling of the ink and lower the surface tension more than necessary, which is problematic.
[0007]
JP-A-54-146109 proposes a recording material using a water-soluble dye to which vinyl polymer fine particles which are swollen with a solvent and colored with an oil dye are added. As the polymer preferably used, (meth) acrylate-based copolymer fine particles are mainly exemplified, and it is further described that a glass transition temperature of 30 ° C. or lower is a preferable condition. There is no description about the particle size in the proposal. It is obvious that the fine particles swollen with a solvent at such a low glass transition temperature have a film forming property when dried at room temperature, and when such an ink is used, nozzle clogging will frequently occur. It is easily analogized.
[0008]
(Recording material using pigment dispersion)
In order to improve the drawbacks of recording materials using water-soluble dyes, it has been proposed to use carbon black or an organic pigment as a recording material. In a recording material using such a pigment dispersion, the water resistance of the ink is greatly improved. However, these pigments have a high specific gravity of 1.5 to 2.0, so that attention must be paid to sedimentation of dispersed particles. In order to stably disperse such a pigment having a high specific gravity, it is necessary to finely disperse the pigment to an average particle diameter of about 0.1 μm or less, which results in a high dispersion cost and an extremely expensive ink. Further, when the particle diameter is 0.1 μm or less, the effect of preventing bleeding is insufficient, and high-quality recorded characters and images cannot be obtained. Further, there is a problem that the physical properties of the ink, such as surface tension and foaming properties, are restricted by the dispersant used for dispersion.
[0009]
(Recording material using colored resin particles)
A proposal for coloring a water-dispersible resin with an oil-soluble dye or a hydrophobic dye has been made as an ink for inkjet recording. These are proposals regarding “ink using colored polymer fine particles as a recording agent”. For example, JP-A-54-58504 proposes an ink in which a mixture of a hydrophobic dye solution and vinyl polymer fine particles is oil-in-water dispersed. It is disclosed in the text that the vinyl polymer fine particles swell in the solvent of the dye solution by being mixed with the hydrophobic dye solution, and are further colored by the dye. Since a hydrophobic dye is used as a recording agent, the resulting image may have water resistance. In this proposal, water is used as a continuous phase, and colored vinyl polymer particles swollen with a solvent are used as a dispersed phase, so that water has control of ink viscosity, and has a somewhat high viscosity (low volatility) as a solvent. It is allowed to use something.
[0010]
JP-A-55-139471 and JP-A-3-2500069 propose inks using emulsion-polymerized or dispersed-polymer particles dyed with a dye. The gist of the proposal is to prevent bleeding by using colored particles as a dispersoid and water (transparent) as a medium, as in JP-A-54-58504. It needs to be fixed on recording paper by forming a film. From the viewpoint of necessity of film formation and securing of dispersion stability, it has been suggested that a desirable particle size is in a submicron region.
In each proposal, the water-dispersible resin is a vinyl polymer. In these vinyl polymers, it is difficult to perform high-concentration coloring because the solubility of the dye in the resin is low. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-58504, it is accepted that dyeing properties can be obtained by swelling polymer fine particles with a solvent, but in this case, there is a problem of nozzle clogging due to dry film formation at the nozzle tip. Occurs.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-185672 discloses a method of dissolving a water-soluble compound in an aqueous medium in an ink composed of colored resin particles and an aqueous medium to reduce the specific gravity difference between the colored resin particles and the aqueous medium to 0.04 or less, and to settle the particles. It has been proposed to prevent Here, inorganic salts are preferably used as the water-soluble compound. However, when such inorganic salts are dissolved in an aqueous medium, the ionic strength in the system increases, and the stability of the dispersion system decreases, so that the colored resin particles aggregate and the fluid properties as an inkjet ink cannot be maintained.
[0011]
JP-A-4-185673 and JP-A-4-185674 disclose that an effective specific gravity is lowered by swelling a colored resin particle with a solvent in an ink composed of a colored resin particle and an aqueous medium. It has been proposed that the specific gravity difference be 0.04 or less. In such a case, it is difficult to avoid nozzle clogging as described above.
As mentioned above, the recording material mainly used for ink jet recording has been mainly reviewed, but the sedimentation of the particles, and the clogging due to dry film formation, are caused by writing instruments, markers, marking pens, other types of printers, and such aqueous printers. This also occurs when a recording material is used.
[0012]
The present inventors have conducted intensive studies in view of such a situation, and found that an aqueous dispersion of a polyester resin can be colored at an extremely high concentration with an oily or hydrophobic dye. It was proposed to use it as ink or as a recording agent for various printers. A recording material using such colored polyester fine particles has characteristics such as good recording quality on recording paper and excellent water resistance of a dry film-formed product, but non-woven fabric, waste, cloth, knit, etc. The recording quality when recording on textiles was not sufficient. This is because the fiber density of such a fiber structure is coarser than that of the recording paper. Further, there were cases where the recording quality was unsatisfactory even for cardboard with low paper quality, recycled paper, and the like. It is easily presumed that the recording quality will be improved by increasing the particle diameter. However, in this case, similarly to the pigment-dispersed recording agent, it is easily analogized that a problem due to sedimentation of particles occurs.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the fine particle-dispersed recording material using pigments, colored resin particles, etc. overcomes the problems of the water-soluble dye-type recording material and has no possibility of realizing high recording quality. However, many of them have problems in terms of reliability such as sedimentation of particles and clogging due to dry film formation, and have not been able to replace all of the water-soluble dye-type recording agents.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In view of such a situation, the present inventors have continued intensive research and, as a result, have arrived at the next invention. That is, the present invention
a) 0.1 to 40% by weight of fine particles mainly composed of a polyester resin colored with a dye that is insoluble or hardly soluble in water and soluble in an organic solvent.
b) 0.5 to 15% by weight of synthetic resin fine particles having a specific gravity of 0.9 to 1.1 and an average particle diameter of 0.1 to 3.0 μm
Is a colored water dispersion containing an essential component,
A colored water dispersion, wherein the specific gravity of the synthetic resin fine particles is in a range of 0.93 to 1.00, and the average particle size is in a range of 0.3 to 0.8 μm.
A colored water dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are non-swellable with respect to lower alcohols and / or alkylene glycols and / or alkanolamines,
A colored water dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are composed of a (co) polymer containing 50% by weight or more of ethylene and / or propylene,
A colored water dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are composed of a (co) polymer comprising 50% by weight or more of methylstyrene,
A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin particles are made of an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer,
A colored water dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are composed of an ionomer resin composed of an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer, and have a Vicat softening point in a range of 40 to 100 ° C;
A colored water dispersion, characterized in that the synthetic resin particles are obtained by an emulsifying means without using an emulsifier,
The polyester resin has an ionic group of 20 to 2000 eq. / Ton is a colored water dispersion characterized by containing in the range of
A colored water dispersion, wherein the ionic group contained in the polyester resin is an organic amine salt of a carboxylic acid group,
A colored water dispersion, wherein the average particle diameter of the polyester resin fine particles is in the range of 0.01 to 0.2 μm.
[0015]
First,
a) With a dye that is insoluble or hardly soluble in water and soluble in an organic solvent
Fine particles mainly composed of colored polyester resin
To explain
The polyester resin in the present invention is obtained by condensation of a polyvalent carboxylic acid and a polyvalent alcohol.
Examples of the polycarboxylic acids used in the polyester resin include dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and aromatic compounds such as diphenic acid. Aromatic dicarboxylic acids, aromatic carboxylic acids such as p-oxybenzoic acid, p- (hydroxyethoxy) benzoic acid, aromatic unsaturated polycarboxylic acids such as phenylenediacrylic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, Sebacic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as dodecanedicarboxylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, aliphatic unsaturated polycarboxylic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid An alicyclic dicarboxylic acid such as an acid; Other trimellitic acid, trimesic acid, can be exemplified such as trivalent or higher polyvalent carboxylic acids such as pyromellitic acid.
[0016]
Examples of the polyvalent alcohols used for the polyester resin include aliphatic polyvalent alcohols, alicyclic polyvalent alcohols, and aromatic polyvalent alcohols.
Examples of the aliphatic polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-butanediol. Pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentylglycol, dimethylolheptane, diethyleneglycol, dipropyleneglycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentaneddiol, polyethyleneglycol Diols, such as aliphatic diols such as phenol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol, and triols and tetraols such as trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerin and pentaerthritol. Can be illustrated.
Examples of the alicyclic polyhydric alcohols include 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, spiroglycol, hydrogenated bisphenol A, and hydrogenated bisphenol A ethylene oxide. Examples thereof include adducts and propylene oxide adducts, tricyclodecanediol, and tricyclodecanedimethanol.
[0017]
Examples of aromatic polyvalent alcohols include para-xylene glycol, meta-xylene glycol, ortho-xylene glycol, 1,4-phenylene glycol, and ethylene oxide adduct of 1,4-phenylene glycol. , Bisphenol A, an ethylene oxide adduct of bisphenol A and a propylene oxide adduct. Further, examples of the polyester polyol include lactone-based polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of lactones such as ε-caprolactone.
In addition, a monofunctional monomer may be introduced into the polyester for the purpose of blocking a part of the polar group at the terminal of the polyester polymer.
Monofunctional monomers include benzoic acid, chlorobenzoic acid, bromobenzoic acid, parahydroxybenzoic acid, monoammonium sulfobenzoate, monosodium sulfobenzoate, cyclohexylaminocarbonylbenzoic acid, n-dodecylaminocarbonylbenzoic acid Acid, tert-butylbenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, 4-methylbenzoic acid, 3-methylbenzoic acid, salicylic acid, thiosalicylic acid, phenylacetic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, octanecarboxylic acid, lauric acid, stearyl acid And monocarboxylic acids such as lower alkyl esters thereof, and monoalcohols such as aliphatic alcohols, aromatic alcohols and alicyclic alcohols.
[0018]
The polyester resin preferably used in the present invention is an aromatic dicarboxylic acid and / or an alicyclic dicarboxylic acid as a polyvalent carboxylic acid component, and an aliphatic diol and / or an alicyclic diol as a polyvalent alcohol component. Is used. In the present invention, it is preferable to use a polyester resin obtained from an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol, or a polyester resin obtained from an alicyclic dicarboxylic acid and an aliphatic diol and an alicyclic diol.
[0019]
The polyester resin can be obtained by a conventional method such as a vacuum polymerization method or a reduced pressure polymerization method. The former is a method used for polymerizing polyethylene terephthalate and the like, which is used for fibers, films, poly bottles and the like, and can obtain a relatively high molecular weight polyester. The latter is a method used when polymerizing an unsaturated polyester resin such as an alkyd resin, and a polyester having a relatively low molecular weight can be obtained. In addition to these conventional methods, a polyester resin can be obtained by an acid chloride method or the like.
The number average molecular weight of the polyester resin in the invention is preferably from 1,000 to 20,000, more preferably from 1500 to 10,000, and even more preferably from 2,000 to 5,000. If the molecular weight is low, the physical properties of the obtained coating film may be insufficient. On the other hand, if the molecular weight is too high, dry film formation may be inhibited.
The glass transition temperature of the polyester resin in the present invention is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, still more preferably 50 ° C. or higher, and even more preferably 60 to 80 ° C. If the glass transition temperature is too low, the dried coating film becomes tacky, which may be inconvenient depending on the use. If the glass transition temperature is too high, dry film formation may be hindered.
[0020]
Examples of the “dye that is insoluble or hardly soluble in water and soluble in an organic solvent” in the present invention include oil-soluble dyes, disperse dyes, and some building bath dyes. These are classified into “Solvent Dye”, “Disperse Dye”, and “Vat Dye” in the color index.
Chemical structure, anthraquinone dye, azo dye, disazo dye, triazo dye, phthalocyanine dye, indigo dye, methine dye, nitro dye, quinophthalone dye, quinoline dye, cyanomethine dye, Triphenylmethane dyes, xanthene dyes and the like can be used.
[0021]
More specifically, as an oil-soluble dye
・ C. I. Solvent Yellow 96
・ C. I. Solvent Yellow 162
・ C. I. Solvent Red 49
・ C. I. Solvent Blue 25
・ C. I. Solvent Blue 35
・ C. I. Solvent Blue 38
・ C. I. Solvent Blue 64
・ C. I. Solvent Blue 70
・ C. I. Solvent Black 3
Etc. can be exemplified. Also as a disperse dye
・ C. I. Disperse Yellow 33
・ C. I. Disperse Yellow 42
・ C. I. Disperse Yellow 54
・ C. I. Disperse Yellow 64
・ C. I. Disperse Yellow 198
・ C. I. Disperse Red 60
・ C. I. Disperse Red 92
・ C. I. Disperse Violet 26
・ C. I. Disperse Violet 35
・ C. I. Disperse Violet 38
・ C. I. Disperse Blue 56
・ C. I. Disperse Blue 60
・ C. I. Disperse Blue 87
At least one dye selected from the following is preferably used. These are particularly excellent in light fastness, sublimation fastness, hue and saturation, and are preferable as three primary colors for process colors. In addition, known dyes and pigments may be used in combination for fine adjustment of hue. Such a dye is blended in a range of 0.2 to 30% by weight with respect to the polyester resin, more preferably 2 to 25% by weight, still more preferably 5 to 20% by weight, and still more preferably 10 to 20% by weight. It is blended in the range of weight%. If the amount is too small, a sufficient coloring density cannot be obtained. Conversely, if the amount is too large, the stability of the aqueous dispersion is impaired.
[0022]
Such a polyester resin preferably contains an ionic group in the range of 20 to 2000 eq./ton.
Examples of the ionic group which may be introduced into the polyester include an alkali metal sulfonate or ammonium sulfonate, an alkali metal carboxylate or ammonium carboxylate, a sulfate group, a phosphate group, a phosphonate group, a phosphinate group or Anionic groups such as ammonium salts and alkali metal salts thereof, and cationic groups such as primary to tertiary amine groups can be used. The ionic group can be introduced by using an ionic group-containing monomer.
In order to introduce a cationic group, 2-aminopropane 1,3-diol, nitrile monoalkanol, nitrile dialkanol, and nitrile trialkanol can be preferably used.
In order to introduce an alkali metal sulfonic acid base or an ammonium sulfonate base into a polyester, sulfoterephthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, 4-sulfophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, 5 [4- Sulfophenoxy] An alkali metal salt or an ammonium salt of a mono- or polyvalent carboxylic acid having a sulfonic acid group such as isophthalic acid and metasulfobenzoic acid may be copolymerized with the polyester. Examples thereof include salts with alkali metal ions such as Li, Na, and K, alkaline earth metal ions, ammonium ions, primary to quaternary alkyl ammonium ions, and alkanolamines.
[0023]
The content of these ionic groups is required to be 20 to 2000 meq / 1000 g, preferably 20 to 1000 meq / 1000 g, more preferably 50 to 500 meq / 1000 g, and still more preferably 50 to 500 meq / 1000 g of the polyester resin. 200200 meq / 1000 g.
The ionic group has a function of imparting dispersion stability to the polyester resin fine particles, and if the content of the ionic group is less than a predetermined amount, sufficient water dispersibility may not be obtained. If the content of the group is too large, the polyester resin may be solubilized and the desired aqueous dispersion may not be obtained.
[0024]
The ionic group contained in the polyester resin used in the present invention is particularly preferably an organic amine salt of a carboxylic acid group. Such an ionic group can be obtained by introducing a carboxyl group into the polyester resin and then neutralizing with a base. As the base, an alkali metal, ammonia, or other organic amines can be used. In the present invention, it is particularly preferable to use organic amines. As a method of introducing a carboxyl group into a polyester resin, in a vacuum polymerization method, a method of introducing a polycarboxylic anhydride such as trimellitic anhydride, phthalic anhydride, or pyromellitic anhydride into the system at the final stage of polyester polymerization. Can be exemplified. In the vacuum polymerization method, a carboxyl group remaining at the polyester terminal can be used as it is.
As the organic amine, an alkylamine, an alkanolamine, an alkylalkanolamine, an aromatic amine, a cyclic amine, an alkylenediamine and the like can be used, and the use of an alkanolamine is particularly preferable. Examples of the alkanolamine include a monoalkanolamine, a dialkylmonoalkanolamine, a dialkanolamine, a monoalkyldialkanolamine, and a trialkanolamine, preferably a trialkanolamine, and more preferably 2,2 ′. , 2 ″ -nitrile triethanol, tripropanolamine, tributanolamine and trihexanolamine can be used.
[0025]
The average particle diameter of the polyester resin fine particles in the present invention is preferably in the range of 0.01 to 0.2 μm, more preferably in the range of 0.03 to 0.2 μm, and more preferably in the range of 0.05 to 0.16. Still more preferably, the range of 0.05 to 0.1 μm is still more preferable.
The method for producing the polyester resin fine particles in the present invention is not particularly limited, and can be obtained by using a known mechanical or surface chemistry dispersion method. That is, a method of mechanically emulsifying the solution of the polyester resin in the presence of an emulsifying aid such as a surfactant with a high-speed stirrer such as a homogenizer and removing the solvent can be used. Alternatively, a method in which the resin is directly pulverized and finely dispersed by a jet mill, a freezer mill, a ball mill, an attritor, a sand mill, or the like can be used.
In the present invention, when the polyester resin is an ionic group-containing polyester resin, fine particles can be produced by a transfer self-emulsification method since the polyester resin has self-emulsifying properties.
[0026]
A method of adding water after previously mixing the ionic group-containing polyester resin and the water-soluble organic compound with the fine particle dispersion of the polyester resin, and mixing and heating the ionic group-containing polyester resin, the water-soluble organic compound, and water all at once It can be obtained by a method or the like. At that time, a surfactant or the like may be used in combination.
Examples of water-soluble organic compounds include ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, tert-butyl cellosolve, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, and dioxane. Etc. can be used. The water-soluble organic compound is preferably one which can be removed by azeotropic distillation after dispersing the ionic group-containing polyester resin in water.
As a preferred method for obtaining a preferred aqueous dispersion of the colored polyester resin in the present invention, a polyester resin having a predetermined amount of a carboxyl group is first polymerized, and the polyester resin, dye, water-soluble organic compound, and base are sufficiently mixed and dissolved. Thereafter, a method of adding water, dispersing in water, and optionally removing the water-soluble organic compound by azeotropic distillation or the like can be exemplified. Alternatively, a colored water dispersion can be similarly obtained by adding a dye into the system after obtaining the water dispersion of the polyester resin and treating at a high temperature.
[0027]
The aqueous dispersion means a state generally called an emulsion or a colloidal dispersion. The ionic group dissociates in the aqueous medium to form an electric double layer at the interface between the polyester resin and water. When the polyester resin is present in the aqueous system as fine microparticles, the action of the electric double layer causes electrostatic repulsion between the microparticles, and the microparticles are stably dispersed in the aqueous medium. The particle size of the polyester resin fine particles can be controlled by the emulsification conditions such as the ionic group content, the ratio of the polyester resin to the water-soluble organic compound at the time of emulsification, the number of rotations, and the temperature.
The zeta potential of the colored polyester fine particles of the present invention is not particularly limited, but is in the range of 20 to 70 mV, preferably 30 to 60 mV.
In the present invention, after the unsaturated monomer is introduced into the polyester and dispersed in water, the dispersed fine particles can be swollen with styrene, divinylbenzene, acrylic acid or methacrylic acid, or an ester thereof, and then post-crosslinked.
[0028]
next
b) having a specific gravity of 0.9 to 1.1 and an average particle diameter of 0.1 to 3.0 μm
0.5-15% by weight of synthetic resin fine particles
Will be described.
It is essential that the synthetic resin fine particles, which are the second essential component in the present invention, have a specific gravity in the range of 0.9 to 1.1 and an average particle diameter in the range of 0.1 to 3.0 μm.
The specific gravity of the synthetic resin fine particles is preferably in the range of 0.93 to 1.00, and more preferably in the range of 0.94 to 0.98. The average particle size is preferably in the range of 0.1 to 1.0 μm, more preferably in the range of 0.2 to 0.8 μm, and still more preferably in the range of 0.3 to 0.8 μm. If the specific gravity is below this range, there is a possibility that phase separation will occur due to floating of particles when the colored aqueous dispersion is stored for a long period of time. If the specific gravity greatly exceeds this range, sedimentation may occur. If the average particle diameter is below this range, the recording quality is not sufficiently improved, and bleeding is likely to occur particularly on poor-quality paper such as recycled paper.
[0029]
If the average particle size exceeds this range, the risk of phase separation due to sedimentation or floating increases, and the risk of clogging of the pen tip increases. More interestingly, when particles having a particle size exceeding this range are added, the bleeding preventing effect gradually decreases. This is considered to be because the effect of the particles closing the fiber gap of the recording paper is rather weakened because the diameter of the particles is too large. In the present invention, the lower limit of the particle size distribution is not limited as long as a problem such as an increase in the viscosity of the colored aqueous dispersion does not occur, and a range up to about 0.01 μm is allowable. However, the upper limit of the particle size distribution needs to be controlled to about 5.0 μm, preferably 3.0 μm, more preferably 2.0 μm or less. That is, the preferred particle size distribution in the present invention is not necessarily a normal distribution, and a shape with a slight tail on the small-diameter particle side is preferable. Highly monodisperse particles are not always preferred.
[0030]
Further, such synthetic resin fine particles are required to be non-swellable with respect to a lower alcohol and / or an alkylene glycol and / or an alkanolamine which is a water-soluble organic compound which is a colored water dispersion additive. Here, the term "non-swellable" means that the resin does not dissolve in the organic compound as a physical property as a bulk of the resin, but means that the resin does not absorb the organic compound in an amount of 10 wt%, preferably 5 wt% or more. From another viewpoint, it means that such a water dispersion of resin particles does not cause a decrease in film forming temperature of 10 ° C. or more, preferably 5 ° C. or more. When these water-soluble organic compounds added to the colored water dispersion are swelled, dry film formation of resin particles occurs at the tip of the pen, causing clogging of the pen.
[0031]
In the resin fine particles used in the present invention, the minimum film-forming temperature is preferably 40 ° C or higher, more preferably 60 ° C or higher, still more preferably in the range of 70 to 100 ° C, and furthermore The temperature is preferably in the range of 80 to 100 ° C. In order to realize such a minimum film forming temperature, the Vicat softening point defined by ASTM D1525-70 is preferably from 40 to 100, more preferably from 45 to 80 ° C, and still more preferably from 50 to 70 ° C. It is preferable that
[0032]
The material of the synthetic resin fine particles in the present invention is not particularly limited, and a known vinyl polymer, condensation polymer, or the like having the above-mentioned characteristics can be used.
As resin fine particles having such properties, a (co) polymer containing 50% by weight or more of ethylene and / or propylene, a (co) polymer composed of 50% by weight or more of methylstyrene, and an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer Can be exemplified. As methylstyrene, any of isomers at the α, ortho, meta and para positions may be used, but those having a methyl group at the meta and para positions are particularly preferred. Such resin fine particles can be obtained by any method such as a so-called emulsion polymerization method, and in the present invention, when resin fine particles obtained by an emulsion polymerization method are particularly used, those obtained by a method using no emulsifier such as soap-free emulsion polymerization. It is preferred to use
[0033]
The so-called resin particles particularly preferably used in the present invention are mainly composed of an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer and partially ion-crosslinked by an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, or an ammonium ion. It is preferable to use an aqueous dispersion composed of an ionomer resin. Further, such an ionomer resin preferably has a Vicat softening point in the range of 40 to 100 ° C. An aqueous dispersion of such a resin can be obtained by a method other than emulsion polymerization, such as forced mechanical emulsification using both heating and mechanical stirring, and the degree of freedom of a method for obtaining a fine dispersion of resin particles without using an emulsifier. Is high. Examples of aqueous dispersions of such resins include Chemipearl S-100, S-200, S-300, and SA-100 types (trade names, manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.).
[0034]
The synthetic resin fine particles used in the present invention preferably have a non-spherical shape. The non-spherical shape preferably has an average degree of non-sphericity of 1.2 or more, more preferably 1.5 or more, still more preferably 2.0 or more, and even more preferably 2.5 or more.
Where the non-sphericity is
(1) In the projected figure which projected the particle on the plane
The ratio of the circumference of the projected figure to the circumference of the area-converted circle
(2) Ratio of major axis to minor axis in planar projection figure
(3) For specific surface area calculated from volume-converted particle diameter
Ratio of measured specific surface area
(4) The ratio of the diameter of the circumscribed circle to the equivalent circle diameter in a planar projection figure
Preferably, the smallest value among the numerical values obtained by these methods is defined as the non-sphericity. The non-sphericity is preferably measured using an image processing device or the like. Since it is expected that a considerable measurement error will occur in actual measurement, it is necessary to calibrate in advance using particles having a high sphericity, for example, latex particles for microscope calibration.
[0035]
The weight-converted particle diameter has the same meaning as the volume-converted particle diameter, and indicates the particle diameter of a solid sphere having the same weight or volume as the non-spherical particles. The weight-converted particle diameter can be preferably determined by the Coulter counter method. In a centrifugal sedimentation type particle size distribution meter, accurate measurement is difficult because the particle shape affects the sedimentation velocity. Also in a light scattering type particle size distribution meter, accurate evaluation is difficult because the particle shape affects the scattered light intensity distribution. As an alternative, a sphere-converted diameter obtained by using an image processing device can be used.
[0036]
In the present invention, both the colored polyester fine particles and the synthetic resin fine particles are essential components, but the content is 0.1 to 40% by weight of the colored polyester fine particles and 0.5 to 15% by weight of the synthetic resin fine particles. Yes, colored polyester fine particles 2 to 40 wt%, synthetic resin fine particles 1 to 10 wt% of synthetic resin fine particles are preferable, colored polyester fine particles 5 to 40 wt%, synthetic resin fine particles 2 to 8 wt% of synthetic resin fine particles are more preferable, and colored polyester fine particles More preferably, the content is 10 to 30% by weight and the fine synthetic resin particles are 2 to 8% by weight. The remainder is preferably an aqueous medium. In the present invention, it is preferable that the relationship of the particle diameter of the colored polyester resin particles ≦ the particle diameter of the synthetic resin particles be satisfied. Here, the particle size is an average particle size or a maximum particle size.
[0037]
A fluorine-based or silicone-based antifoaming agent can be added to the colored water dispersion of the present invention. Further, various fungicides and fungicides, and if necessary, inorganic and organic pigments can be added to such an extent that transparency is not impaired.
Addition of a trace amount of an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion of about 5 to 50 ppm may be preferable in order to lower the viscosity of the aqueous dispersion.
The pH of the colored water dispersion of the invention is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 7.5 or more, and still more preferably the range of 7.5 to 9.5.
The viscosity of the colored aqueous dispersion of the present invention is preferably in the range of 1.5 to 30 centipoise, more preferably 1.8 to 15 centipoise, still more preferably 2.0 to 10 centipoise. A range of 0 centipoise is additionally preferred. The surface tension of the colored aqueous dispersion of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 72, more preferably 20 to 70, and still more preferably 30 to 60 dyn / cm at 25 ° C.
[0038]
Although the viscosity of the colored aqueous dispersion of the present invention is not particularly limited, it is 0.9 to 100 at 25C, preferably 1.0 to 20, more preferably 1.2 to 5.0, and still more preferably. Ranges from 1.3 to 2.8 centipoise.
The aqueous medium can contain various water-soluble additives. Examples of the additive include a water-soluble organic compound. Examples of the water-soluble organic compound include methanol, ethyl alcohol, propanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butyl cellosolve, tert-butyl cellosolve, and diethylene glycol. , Triethylene glycol, polyethylene glycol, thiodiglycol, glycerin, 2,2 ′, 2 ″ -nitrile triethanol, ethylenediamine, alkylene glycol monoether and the like. Such a water-soluble organic compound can be appropriately added in a range not exceeding 50% of the aqueous medium.
A fluorine-based or silicone-based antifoaming agent can be added to the aqueous medium of the present invention. Further, various fungicides and fungicides, and if necessary, inorganic and organic pigments can be added to such an extent that transparency is not impaired.
[0039]
Also, addition of a small amount of an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion of about 5 to 50 ppm is preferable for decreasing the viscosity of the aqueous dispersion.
The pH of the aqueous dispersion of the present invention is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 7.5 or more, and still more preferably the range of 7.5 to 9.5.
In the present invention, an ultraviolet absorber, an antioxidant and the like can be added for the purpose of improving light resistance and heat resistance.
Salicylate compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds and the like can be used as the ultraviolet absorber and light stabilizer.
Examples of the metal deactivator include N-salicyloyl-N'-aldehyde hydrazine, N-salicyloyl-N'-acetylhydrazine, N, N'-diphenyl-oxamide, N, N'-di (2-hydroxyphenyl) oxamide and the like. Can be used.
As the ozone deterioration inhibitor, 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2 dihydroquinoline, N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine and the like can be used.
As the radical chain inhibitor (primary antioxidant), a phenolic compound, an amine compound, an ascorbic acid compound or the like can be used.
As a peroxide decomposing agent (secondary antioxidant), a sulfur compound can be used, and as a synergist, citric acid, phosphoric acid, or the like can be used.
In the present invention, it is preferable to use at least one ultraviolet absorber selected from benzotriazole, benzophenone, and benzosalicylate. The compounding amount of these antioxidants is about 0.01 to 5.0% by weight, preferably about 0.02 to 1.0% by weight, and more preferably about 0.05 to 0.5% by weight, based on the polyester resin.
[0040]
The fine particles of the colored polyester resin, which is the first component in the colored aqueous dispersion of the present invention, have a high concentration, high transparency, and a function relating to good coloring properties. Such a property is because the polyester resin of the present invention has a very large tolerance for dissolving the dye, and cannot be obtained with an aqueous dispersion obtained by vinyl-based emulsion polymerization of styrene, acrylic, vinyl chloride and the like.
On the other hand, the synthetic resin fine particles as the second component in the colored aqueous dispersion of the present invention have a recording quality, and in particular, have a function of preventing bleeding in a recording medium in which bleeding easily occurs. As described above, it is widely known that the recording quality is improved when resin fine particles are added to a recording agent, and many patent proposals have been made. However, they are concerned only with the recording quality, and do not give any consideration to the storage stability of the recording agent itself and the reliability against pen tip clogging. An object of the present invention is to provide an ink that achieves high recording quality while satisfying storage stability and reliability against clogging, and among specific synthetic resin fine particles, only a specific substance is used for this purpose. Was found to be satisfied. In the present invention, the specific gravity of the resin and the particle size of the resin are simultaneously defined, but it is only when these are compatible that the storage stability and the recording quality are compatible. Furthermore, by satisfying this condition and having a specific softening temperature and realizing characteristics in which the physical properties are not greatly affected by other added components, reliability against pen tip clogging is ensured.
[0041]
Further, in the present invention, it is more preferable to blend the synthetic resin fine particles having such properties together with the colored polyester fine particles to achieve a more preferable result. It should be noted that the recording density is improved in such a configuration. This fact is based on the fact that the colored polyester fine particle component, which permeates and diffuses along with the medium (water) along the recording paper fibers, is blocked by the added synthetic resin fine particles, thereby suppressing bleeding and the surface of the recording paper. It can be understood that this is because a relatively large amount remains in the vicinity. This effect is particularly noticeable in synthetic resin fine particles satisfying the limiting conditions of the present invention, and conversely, the degree of the bleeding prevention effect can be evaluated. Although the colored polyester resin fine particles themselves also have a bleeding prevention function, the present invention exhibits a higher bleeding prevention function.
[0042]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the Examples shown here. .
【Example】
[Polymerization of polyester resin]
In an autoclave equipped with a thermometer and a stirrer,
Figure 0003541976
Was heated at 150 to 220 ° C. for 180 minutes to perform a transesterification reaction. Next, after the temperature was raised to 240 ° C., the pressure of the system was gradually reduced to 10 mmHg 30 minutes later, and the reaction was continued for 90 minutes. A copolymerized polyester resin (A1) was obtained. The resulting copolymerized polyester resin had an average molecular weight of 3,100, an acid value of 5 eq./ton, a glass transition temperature of 58 ° C., and a sodium sulfonate group equivalent of 98 eq. Ton.
[0043]
In an autoclave equipped with a thermometer and a stirrer,
196 parts by weight of cyclohexanedicarboxylic acid dimethyl ester,
102 parts by weight of ethylene glycol,
99 parts by weight of tricyclodecane dimethanol,
0.1 parts by weight of tetrabutoxy titanate,
Was heated at 150 to 220 ° C. for 180 minutes to perform a transesterification reaction. Next, after the temperature was raised to 240 ° C., the pressure of the system was gradually reduced to 10 mmHg after 30 minutes, and the reaction was continued for 120 minutes. Thereafter, the autoclave was replaced with nitrogen gas, and the pressure was adjusted to atmospheric pressure. Keep the temperature at 200 ° C,
Add 4 parts by weight of trimellitic anhydride,
The reaction was carried out for 60 minutes to obtain a copolymerized polyester resin (A2). The resulting copolymerized polyester resin had an average molecular weight of 3,500, an acid value of 214 eq./ton, and a glass transition temperature of 70 ° C.
[0044]
[Production of colored aqueous dispersion]
200 parts by weight of a polyester resin (A1), 100 parts by weight of methyl ethyl ketone, 50 parts by weight of tetrahydrofuran, thermal transfer SE0780 as a dye were placed in a four-necked 10-liter separable flask equipped with a thermometer, a condenser, and a stirring blade. 20 parts by weight of an oil-based dye cake (manufactured by BASF) were charged and dissolved at 70 ° C. Next, 500 parts by weight of ion-exchanged water at 70 ° C. was added and the mixture was dispersed in water, and then distilled in a distillation flask until the fraction temperature reached 103 ° C. to obtain a colored polyester aqueous dispersion (B1). The finely dispersed particles present in the obtained aqueous polyester dispersion had an average particle size of 0.12 μm and a zeta potential of −46 mV.
200 parts by weight of a polyester resin (A2), 200 parts by weight of methyl ethyl ketone, 100 parts by weight of tetrahydrofuran, and C.I. as a dye were placed in a four-necked 10-liter separable flask equipped with a thermometer, a condenser, and a stirring blade. I. Disperse Red 60 (AmesNega) [manufactured by Mitsui Toatsu Dye] 10 parts by weight of a conc cake and Macrolex Yellow 3G [manufactured by BAYER] 10 parts by weight were charged and dissolved at 70 ° C.
[0045]
Next, after adding 6 parts by weight of 2,2 ′, 2 ″ -nitrile triethanol as a base, 500 parts by weight of ion-exchanged water at 70 ° C. was added and dispersed in water. Distillation was performed until the temperature reached 103 ° C, and after cooling, water was added to obtain a colored polyester aqueous dispersion (B2) having a solid content concentration of 25%. The average particle size of the finely dispersed particles present in the obtained aqueous polyester dispersion was 0.22 μm, and the zeta potential was −55 mV.
[0046]
Embodiment 1
Samples were mixed and prepared so as to have the following composition, and filtered with a 1.0 μm membrane filter to obtain a recording agent (1).
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 15.0 wt%
Ethylene glycol 4.0wt%
Ethyl alcohol 1.0wt%
Ethylene-propylene copolymer fine particles (non-volatile content) 5.0 wt%
Remaining water
Here, the ethylene-propylene copolymer fine particles are an aqueous dispersion of copolymer resin particles obtained by soap-free emulsion polymerization composed of 90 wt% of ethylene and 10 wt% of propylene,
Average particle size 0.38μm
Resin specific gravity 0.92
Minimum film formation temperature 95 ℃
Vicat softening point 76 ℃
It is.
[0047]
The resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, or nitrile triethanol, and no swelling was observed. Furthermore, even when 10 wt parts of isopropyl alcohol are added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile concentration of 20 wt%, the minimum film formation does not change and the particle diameter does not change, so that the swelling property by the lower alcohol is not changed. It was determined not to go up.
The viscosity of the recording agent was adjusted to 3.2 centipoise, and the surface tension was adjusted to 52 dyn / cm. Further, in the following Examples and Comparative Examples, from the viewpoint of comparison under certain conditions, the viscosity of the recording agent falls within the range of 2.5 to 4.0 centipoise, and the surface tension falls within the range of 48 to 54 dyn / cm. Was adjusted as follows.
The average particle diameter was measured by a light scattering particle size distribution meter, the resin specific gravity was measured by a floating / sedimentation method, the minimum film forming temperature was measured by a conventional method, and the Vicat softening point was measured by a method according to ASTM D1525-70.
[0048]
Using the obtained prototype recording agent (1), a line having a width of 0.3 mm was scored on recycled paper in Karasuguchi, and the recording quality was visually evaluated. Similarly, a line of 0.3 mm was also ruled on the calligraphy half-paper, and the thickness of the line was determined from the original line width and the actually ruled line width, and the width was determined as the bleed width. The scribed paper was immersed in ion-exchanged water for 5 minutes, and the water resistance was evaluated based on the presence or absence of bleeding of the coloring material. A solid image was formed on a recording paper with a paint brush so as to have a dry average film thickness (in terms of weight) of 1.0 μm, and the recording density was measured with a Macbeth optical densitometer. Further, the test recording agent was filled in a test tube having a depth of 10 cm, sealed, and allowed to stand for 3 months. The storage stability was evaluated based on the solid content ratio of the recording agent sampled from a portion 1 cm above the recording material. Table 1 shows the results. Shown in
[0049]
[Table 1]
Figure 0003541976
Table 1. During ~
MFT: Minimum film formation temperature
SP: Vicat softening point
Recording quality (visual): Whisker noise per 1 cm line length (feathering)
Less than one ◎
1 or 2 ○
2 to 4 △
4 or more ×
It is.
[0050]
Embodiment 2
A recording agent (2) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Figure 0003541976
Here, the paramethylstyrene-butyl methacrylate copolymer fine particles are an aqueous dispersion of copolymer resin particles obtained by soap-free emulsion polymerization comprising 75% by weight of paramethylstyrene, 20% by weight of butyl methacrylate, and 5% by weight of divinylbenzene. ,
Average particle size 0.45μm
Resin specific gravity 1.02
Minimum film formation temperature 102 ℃
Vicat softening point 95 ℃
It is. This resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and nitrile triethanol, but slightly swelled in methanol. When 10 wt parts of isopropyl alcohol were added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile concentration of 20 wt%, the minimum film formation decreased by about 4 ° C. Was determined to be low.
[0051]
Embodiment 3
A recording agent (3) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 15.0 wt%
Ethylene glycol 5.0 wt%
Isopropyl alcohol 1.0wt%
Ionomer resin fine particles S-200 (non-volatile content conversion) 5.0 wt%
Remaining water
Here, the ionomer resin fine particles are composed of an ethylene-methacrylic acid copolymer (80 to 90% by weight of ethylene, 10 to 20% by weight of methacrylic acid) partially ion-crosslinked with an alkali metal ion, and an aqueous dispersion obtained by a soap-free emulsification method. And is marketed by Mitsui Petrochemical Company as Chemipearl S-200,
Average particle size 0.43μm
Resin specific gravity 0.95
Minimum film formation temperature 85 ℃
Vicat softening point 57 ℃
It is. The resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, or nitrile triethanol, and no swelling was observed. Furthermore, even when 10 wt parts of isopropyl alcohol are added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile concentration of 20 wt%, the minimum film formation does not change and the particle diameter does not change, so that the swelling property by the lower alcohol is not changed. It was determined not to go up.
[0052]
Embodiment 4
A recording agent (4) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 15.0 wt%
Propylene glycol 5.0 wt%
Butanol 0.8wt%
Nitrile triethanol 0.2wt%
Citric acid 0.1wt%
Ionomer resin fine particles S-300 (nonvolatile content conversion) 2.0 wt%
Remaining water
Here, the ionomer resin fine particles are composed of an ethylene-methacrylic acid copolymer (80 to 90% by weight of ethylene, 10 to 20% by weight of methacrylic acid) partially ion-crosslinked with an alkali metal ion, and an aqueous dispersion obtained by a soap-free emulsification method. Which is marketed by Mitsui Petrochemical Company as Chemipearl S-300,
Average particle size 0.53μm
Resin specific gravity 0.95
Minimum film formation temperature 94 ℃
Vicat softening point 67 ℃
It is. This resin was judged to have practically no swellability with a lower alcohol, similarly to the ionomer resin used in Example 3.
[0053]
Embodiment 5
A recording agent (5) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 15.0 wt%
Ethylene glycol 5.0 wt%
Modified ionomer resin fine particles SA-100 (non-volatile content conversion) 2.0 wt%
Remaining water
Here, the modified ionomer resin fine particles comprise a graft copolymer obtained by further grafting styrene to an ethylene-methacrylic acid copolymer (ethylene: 80 to 90 wt%, methacrylic acid: 10 to 20 wt%) partially ion-crosslinked with an alkali metal ion. An aqueous dispersion obtained by a soap-free emulsification method, which is marketed by Mitsui Petrochemical Company as Chemipearl SA-100,
Average particle size 0.75μm
Resin specific gravity 1.00
Minimum film formation temperature 70 ℃
Vicat softening point 55 ℃
It is. This resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and nitrile triethanol, but slightly swelled in methanol. When 10 wt. Parts of isopropyl alcohol were added to 100 wt. Parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile concentration of 20 wt.%, The minimum film formation decreased by about 2 ° C. Was determined to be low.
[0054]
Embodiment 6
A recording agent (6) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 30.0wt%
Styrene-butadiene copolymer latex (non-volatile content conversion) 2.0 wt%
Remaining water
Here, the styrene-butadiene copolymer latex is a latex obtained by emulsion polymerization of a copolymer containing 25% by weight of styrene.
Average particle size 0.38μm
Resin specific gravity 0.97
Minimum film formation temperature 24 ℃
Vicat softening point 10 ℃
It is. This resin was dissolved in methanol, ethanol, and isopropanol. It did not dissolve in ethylene glycol and nitrile triethanol. When 10 wt parts of isopropyl alcohol were added to 100 wt parts of the aqueous dispersion having a nonvolatile concentration adjusted to 20 wt%, the minimum film formation was lowered by 24 ° C. or more.
[0055]
Embodiment 7
A recording agent (7) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 25.0 wt%
Ethanol 5.0wt%
Polymethyl methacrylate latex (non-volatile content) 1.0wt%
Remaining water
Here, the polymethyl methacrylate latex is commercially available as Microgel P-5002 [Nippon Paint].
Average particle size 0.52μm
Resin specific gravity 1.19
Minimum film formation temperature 120 ° C
Vicat softening point 110 ℃
It is. This resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and nitrile triethanol, but showed a slight softening and swelling surface on methanol and isopropanol. When 10 wt parts of isopropyl alcohol were added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile content of 20 wt%, the minimum film formation decreased by 12 ° C. The swellability was not very high, but was slightly recognized.
[0056]
Embodiment 8
A recording agent (8) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 25.0 wt%
Diethylene glycol 1.0wt%
Ethylene glycol 3.0wt%
Neopentyl glycol 1.0wt%
Isopropyl alcohol 0.8wt%
Nitrile triethanol 0.2wt%
Acrylic copolymer latex (non-volatile content) 5.0 wt%
Remaining water
Here, the acrylic copolymer latex is a copolymer latex particle obtained by emulsion polymerization comprising methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and butyl methacrylate.
Average particle size 0.45μm
Resin specific gravity 1.04
Minimum film formation temperature 84 ℃
Vicat softening point 80 ℃
It is. This resin did not dissolve in ethanol, ethylene glycol and nitrile triethanol, but slightly soluble in methanol and isopropanol. When 10 wt parts of isopropyl alcohol was added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile content of 20 wt%, the minimum film formation decreased by about 30 ° C.
[0057]
Embodiment 9
A recording agent (9) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. However, a filtration step using a 1.0 μm membrane filter was omitted. Table 1 shows the results. Shown in
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 25.0 wt%
Diethylene glycol 1.0wt%
Ethylene glycol 3.0wt%
Nitrile triethanol 0.5wt%
Citric acid 0.2wt%
Polyolefin fine particles W-500 (non-volatile content conversion) 5.0 wt%
Remaining water
Here, the polyolefin fine particles are a low molecular weight polyolefin (mainly polyethylene), an aqueous dispersion obtained by a soap-free emulsification method, which is marketed by Mitsui Petrochemical Company as Chemipearl W-500,
Average particle size 2.50 μm
Resin specific gravity 0.92
Minimum film formation temperature 90 ℃
Vicat softening point 38 ℃
It is. The resin did not dissolve in methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, or nitrile triethanol, and no swelling was observed. Furthermore, even when 10 wt parts of isopropyl alcohol are added to 100 wt parts of the aqueous dispersion prepared to have a nonvolatile concentration of 20 wt%, the minimum film formation does not change and the particle diameter does not change, so that the swelling property by the lower alcohol is not changed. It was determined not to go up.
[0058]
Embodiment 10
In Example 3, the coloring agent fine particles (B1) were replaced with (B2), and a recording agent (10) was used.
[0059]
Embodiment 11
In Example 4, the recording agent (11) was used in place of the colored polyester fine particles (B1) in place of (B2).
[0060]
Embodiment 12
In Example 5, a coloring agent (12) was used instead of the colored polyester fine particles (B1) in place of (B2). Hereinafter, the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
[0062]
[Comparative Example 1]
A recording agent (14) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed. Table 1 shows the results. Shown in
Figure 0003541976
The operation of purifying the dye mainly means removal of sodium sulfate which is an inorganic impurity. This prototype ink is a so-called typical water-soluble dye ink containing no resin particles.
[0063]
[Comparative Example 2]
A recording agent (15) having the following composition was prepared in the same procedure as in Example 1, and the same evaluation was performed.
Colored polyester fine particles (B1) (in terms of nonvolatile content) 15.0 wt%
Ethylene glycol 5.0 wt%
Remaining water
[0064]
[Comparative Example 3]
Magenta pigment C.I. I. Pigment Red 122, 25 parts by weight of styrene-maleic acid copolymer partial ester resin (aqueous solution), 5 parts by weight in terms of non-volatile content, and 70 parts by weight of water are charged in a ball mill pot, dispersed for 24 hours, filtered through a 1 μm membrane filter, and filtered. 16 was set.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the colored aqueous dispersion of the present invention has excellent properties as a recording agent having high recording quality, and can be widely used for writing instruments to printing machines and the like.

Claims (11)

a)水に不溶ないしは難溶性でかつ有機溶剤に可溶である染料にて着色され
たポリエステル樹脂を主成分とする微粒子0.1〜40wt%
b)比重0.9〜1.1、平均粒子径0.1〜3.0μmの合成樹脂微粒子
0.5〜15重量%
を必須成分とする着色水分散体。
a) 0.1 to 40% by weight of fine particles mainly composed of a polyester resin colored with a dye that is insoluble or hardly soluble in water and soluble in an organic solvent.
b) 0.5 to 15% by weight of synthetic resin fine particles having a specific gravity of 0.9 to 1.1 and an average particle diameter of 0.1 to 3.0 μm
A colored aqueous dispersion containing, as an essential component.
前記合成樹脂微粒子の比重が0.93〜1.00の範囲であり、平均粒子径が0.3〜0.8μmの範囲であることを特徴とする着色水分散体。A colored water dispersion, wherein the specific gravity of the synthetic resin fine particles is in the range of 0.93 to 1.00 and the average particle size is in the range of 0.3 to 0.8 μm. 前記合成樹脂微粒子が低級アルコールおよびまたはアルキレングリコールおよびまたはアルカノールアミン類に対して非膨潤性であることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are non-swellable with respect to a lower alcohol and / or an alkylene glycol and / or an alkanolamine. 前記合成樹脂微粒子がエチレンおよびまたはプロピレンを50重量%以上含有する(共)重合体(共重合体又は単独重合体)からなることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles comprise a (co) polymer (copolymer or homopolymer) containing 50% by weight or more of ethylene and / or propylene. 前記合成樹脂微粒子がメチルスチレン50重量%以上からなる(共)重合体からなることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles comprise a (co) polymer comprising 50% by weight or more of methylstyrene. 前記合成樹脂微粒子がエチレン/(メタ)アクリル酸共重合体からなることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles comprise an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer. 前記合成樹脂微粒子がエチレン/(メタ)アクリル酸共重合体からなるアイオノマー樹脂からなり、ビカット軟化点が40〜100℃の範囲であることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are made of an ionomer resin made of an ethylene / (meth) acrylic acid copolymer, and have a Vicat softening point in the range of 40 to 100 ° C. 前記合成樹脂微粒子が乳化剤を用いない乳化手段により得られるものであることを特長とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the synthetic resin fine particles are obtained by an emulsifying means without using an emulsifier. 前記ポリエステル樹脂がイオン性基を20〜2000eq./ton の範囲にて含有することを特徴とする着色水分散体。The polyester resin has an ionic group of 20 to 2000 eq. / Colored water dispersion characterized by containing in the range of / ton. 前記ポリエステル樹脂に含有されるイオン性基がカルボン酸基の有機アミン塩であることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the ionic group contained in the polyester resin is an organic amine salt of a carboxylic acid group. 前記ポリエステル樹脂微粒子の平均粒子径が0.01〜0.2μmの範囲にあることを特徴とする着色水分散体。A colored aqueous dispersion, wherein the average particle diameter of the polyester resin fine particles is in the range of 0.01 to 0.2 µm.
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