JP3617302B2

JP3617302B2 - 水性顔料分散体、その製造方法およびその利用

Info

Publication number: JP3617302B2
Application number: JP9421298A
Authority: JP
Inventors: 久嗣浦木; 慎也藤松; 保春飯田; 順佐武
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JPH11293165A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性顔料分散体とその製造方法および該水性顔料分散体を着色剤として含むインクジェットインキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットインキは、着色剤として水溶性染料を含有するものが多く、染料の溶解液を含有するインキが広く用いられている。しかし、水溶性染料を含有するインキは、安定性は高いものの、水に対する溶解性が高いので、記録物の耐水性が悪く、水などで容易ににじむ問題があった。このような耐水性の不良を改善するため、染料の一部構造を変えたり、記録紙とインキとの反応を利用して耐水性向上する試みもなされている。これらの方法は、特定の記録紙では効果をあげているものの汎用性に欠け、やはり十分な耐水性が得られていないことが多い。
最近では、さまざまな記録基材への記録物に対して耐水性や耐光性が望まれてきており、着色剤として有機顔料やカーボンブラックのような水に不溶で耐光性の良好な着色剤を用いた水性顔料分散体が注目されている。
【０００３】
インクジェットインキの着色剤として水性顔料分散体を用いるためには、低粘度で安定かつ微粒子化して顔料を水性媒体中に分散させなければならない。しかし、顔料粒子が微細になるほど比表面積が増大し、貯蔵中に粘度増加や顔料凝集が発生しやすくなる。
水性顔料分散体の分散剤として、一般的には界面活性剤や水溶性樹脂が用いられている。界面活性剤は疎水性基と親水性基を併せ持ち、疎水性基の顔料表面に対する吸着と、末端にカルボキシル基、スルホン基、リン酸基等の陰イオン解離性の親水性基の電荷反発によって安定化している場合が多い。
界面活性剤は分子量が低く、低粘度であるが、泡立ちやすい傾向がある。
【０００４】
一方、水溶性樹脂は界面活性剤に比べ分子量が高いので、高分子分散剤とも呼ばれ、基本的には界面活性剤と構造上類似し、顔料に吸着する疎水性基と分散安定化を担う親水性基から構成され、やはりイオン解離性基で電荷反発によって安定化している場合が多い。水溶性樹脂は、界面活性剤に比べ分子量が高いので粘度が高く、水溶性樹脂を分散剤として用いた水性顔料分散体を含有するインキは記録物の耐水性が良好である。これらの分散剤はいずれも、顔料に対する吸着が物理的な相互作用によるので、いかに安定な分散状態を保持するかが課題となる。また、顔料に未吸着の分散剤は、インクジェットインキを製造する上で、粘性ならびに表面張力や泡立ち、その他記録物の画像品質に影響を及ぼすことこともあり、未だ十分な性能を得られるまでには至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐光性が優れた顔料を水性媒体中に分散してなり、その保存安定性と耐水性が優れ、インクジェットインキの着色剤としても十分使用可能な水性顔料分散体、およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、保存安定性と耐水性が優れるインクジェットインキを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、顔料表面に、顔料に吸着する疎水性基と陰イオン解離性で電荷反発によって分散を安定化させる酸性官能基を有する水溶性樹脂を吸着させたのち、カップリング剤で処理することにより、酸性官能基を有する水溶性樹脂との間での酸塩基相互作用が生じると共に、カップリング剤からシラノール基が生成し、引き続きシラノール基の脱水縮合反応によって網目状に水溶性樹脂が顔料表面を被覆し固定化されることを見いだし、本発明に至った。水溶性樹脂が表面に固定化された表面処理顔料は、水性媒体中に安定に分散できる。さらに、この水性顔料分散体を着色剤として含むインクジェットインキの記録物は、固定化した水溶性樹脂が定着剤としても働くため、耐水性が良好である。
【０００７】
すなわち、本発明は、有機顔料もしくはカーボンブラック表面に、芳香族ビニルモノマーを構成成分とし酸価が１５０〜４９５である酸性官能基を有する水溶性樹脂を吸着させたのちカップリング剤で処理してなる表面処理顔料を水性媒体中に分散してなる水性顔料分散体に関する。また、本発明は、有機顔料もしくはカーボンブラックと、芳香族ビニルモノマーを構成成分とし酸価が１５０〜４９５である酸性官能基を有する水溶性樹脂を水性媒体中で分散し、顔料表面に水溶性樹脂を吸着させたのち、カップリング剤で架橋することを特徴とする水性顔料分散体の製造方法に関する。さらに、本発明は、上記水性顔料分散体を着色剤として含むインクジェットインキに関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をさらに詳しく説明する。顔料としては、有機顔料およびカーボンブラックを用いることができる。有機顔料として具体的には、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザエロー、ベンジジンエロー、ピラゾロンレッドなどの不溶性アゾ顔料、リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド２Ｂなどの溶性アゾ顔料、アリザリン、インダンスレン、チオインジゴマルーンなどの建染染料から誘導される顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどのフタロシアニン系顔料、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタなどのキナクリドン系顔料、ペリレンレッド、ペリレンスカーレットなどのペリレン系顔料、イソインドリノンエロー、イソインドリノンオレンジなどのイソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、ジアンスラキノニルレッドなどの系顔料が挙げられる。
【０００９】
また、顔料をカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで示すと、Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１２、１３、１４、１７、２０、２４、７４、８３、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１２８、１３７、１３８、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ１３、１６、３６、４３、５１、５５、５９、６１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド９、４８、４９、５２、５３、５７、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２３８、２４０、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、２３、２９、３０、３７、４０、５０、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：１、１５：４、１５：６、２２、６０、６４、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２３、２５、２６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７、Ｃ．Ｉ．ピグメントホワイト６、Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１０１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２８等が例示できる。
【００１０】
なかでも、耐光性の観点から、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料およびカーボンブラックが好適に用いられる。
顔料は、場合によっては異なる二種類以上を併用してもよい。
顔料の平均一次粒子径は、電子顕微鏡による測定において１０〜７０ｎｍ、さらには１０〜４０ｎｍであることが好ましい。顔料の平均一次粒子径が１０ｎｍより小さいと顔料粒子の凝集が起こりやすく、保存安定性が良くない。また、７０ｎｍを越えると、得られる水性顔料分散体の保存により顔料粒子が沈降しやすくなる。顔料の平均一次粒子が７０ｎｍ超える場合には、顔料をソルトミリング処理することにより、機械的に微細化することが好ましい。
【００１１】
ソルトミルング処理は、顔料と水溶性の無機塩の混合物に、潤滑剤として水溶性の溶剤を加え、ニーダー等で強く機械的に混練して顔料を微小化したのち、水溶性の無機塩および水溶性の溶剤を除去する処理である。顔料と水溶性の無機塩と水溶性の溶剤とを機械的に混練する際の、顔料に対する水溶性の無機塩の量は２〜２０重量倍、さらには３〜１０重量倍が好ましい。また、顔料に対する水溶性の溶剤の量は０．５〜３重量倍、さらには０．７〜２重量倍が好ましい。
水溶性の無機塩および水溶性の溶剤の除去は、顔料と水溶性の無機塩と水溶性の溶剤との混練物を水中に投入して攪拌し、スラリー状としたのち、濾過および水洗を繰り返して行う。
【００１２】
水溶性の無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどが用いられる。
水溶性の溶剤としては、２−（メトキシメトキシ）エタノール、２−ブトキシエタノール、２−（イソペンチルオキシ）エタノール、２−（ヘキシルオキシ）エタノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、液体ポリエチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、液体ポリプロピレングリコール等が用いられる。
【００１３】
酸性官能基を有する水溶性樹脂は、顔料に吸着する疎水性基を有するモノマーと分散安定化を担う酸性官能基を有するモノマーとから構成され、これらのモノマーの種類、組み合わせと組成比を変えることにより共重合される種々の水溶性樹脂が好適に用いられる。
酸性官能基を有する水溶性樹脂の重量平均分子量は、１０００〜１５０００、さらには４０００〜１２０００であることが好ましい。樹脂の重量平均分子量が１５０００を越えると、得られる水性顔料分散体の粘性、分散粒径が大きくなって、インクジェットインキに着色剤として使用したときに吐出安定性が得られない。一方、１０００未満であると、水性顔料分散体の保存安定性が良くない。
【００１４】
また、水溶性樹脂の酸価は１００〜４９５、さらには１５０〜４８０であることが好ましい。酸価が１００未満では水溶性樹脂の可溶性が悪くなり、４９５を越えると耐水性が低下するため、好ましくない。
また、水溶性樹脂は、予め水性媒体中に塩基性化合物を用いて溶解されている方が好ましい。
さらに、水溶性樹脂のガラス転移点は２０〜１６０℃、さらには３０〜１５０℃であることが好ましい。ガラス転移点が２０℃未満では塗膜が乾燥し難く、１６０℃を超えると塗膜が脆くを擦過定着性が好ましくない。
【００１５】
顔料表面に水溶性樹脂を吸着させる働きをする疎水性基を有するモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニルモノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸２−エチルヘキシ、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジベンジル、メタクリル酸２−ヒドロキシル、メタクリル酸エチル２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロキフリル、メタクリル酸ジエチレングリコールモノ（メタ）エステル、メタクリル酸ジプロピレングリコールモノ（メタ）エステル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸１，３−ブチレングリコール、等の（メタ）アクリル酸エステルが挙げられる。
【００１６】
酸性官能基を有するモノマーは、水性媒体中に表面処理顔料を安定に分散させる働きをすると共にカップリング剤との相互作用を発生させる働きをする。酸性官能基を有するモノマーとしては、電荷反発によって安定化するようなイオン解離性基を有するモノマーが好ましく、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸などの不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステル、モノアリールエステル、モノアリールアルキルエステル等のカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。
酸性官能基を有する水溶性樹脂として具体的には、スチレン−アクリル酸系、スチレン−メタクリル酸系、スチレン−マレイン酸系等の樹脂が挙げられる。
【００１７】
酸性官能基を有する水溶性樹脂は、顔料１００重量部に対して、１〜３０重量部を吸着させることが好ましい。顔料１００重量部に対する吸着量が１重量部未満であると、表面処理顔料を水性媒体中に安定に分散させることが困難となる。一方、吸着量が３０重量部を超えると、得られる水性顔料分散体が凝集しやすく、保存時に粘度上昇が起こりやすくなる。
【００１８】
水溶性樹脂を水性媒体中に溶解するためには、塩基性化合物を用いることができる。塩基性化合物としては、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン及びアルキルアルカノールアミン等が挙げられる。
これらの塩基性化合物は、水溶性樹脂の中和剤としても、水性顔料分散体に適宜調整して加えることができ、この場合はｐＨ６〜１０の所望のｐＨに調整することが好ましい。
水性媒体は、水、または水溶性有機溶剤と水との混合物からなる。水としては、金属イオン等を除去したイオン交換水または蒸留水を用いることが好ましい。水溶性有機溶剤の量は特に限定されないが、０〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００１９】
水溶性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、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、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、アセトン、ジアセトンアルコール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、２−ピロリドン、２−メチルピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，２−ヘキサンジオール、２，４，６−ヘキサントリオール、テトラフルフリルアルコール、４−メトキシ−４メチルペンタノン等が挙げられる。
【００２０】
カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤が挙げられる。なかでも、末端にアミノ基を有するシランカップリング剤は、水性媒体に溶解でき、酸性官能基を有する水溶性樹脂との間での酸塩基の相互作用を利用して、近傍に分子存在させることができるため好適に用いられる。
【００２１】
末端にアミノ基を有するカップリング剤としては、３−［Ｎ−アリル−Ｎ（２−アミノエチル）］アミノプロピルトリメトキシシラン、ｐ−［（２−アミノエチル）アミノメチル］フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、１−（３−アミノプロピル）−１，１，３，３，３−ペンタメチルジシロキサン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シランなどが挙げられる。
【００２２】
カップリング剤は、顔料１００重量部に対して１〜５重量部で処理されることが好ましい。顔料１００重量部に対する処理量が１重量部未満であると、架橋剤としての機能に欠け、水性顔料分散体の樹脂の固定化に支障をきたし、分散安定性が不十分となる。一方、処理量が重量部を超えると、カップリング剤同士の反応が進行し易くなり、水性顔料分散体が凝集しやすく保存時に粘度上昇が起こり易くなる。
【００２３】
本発明の水性顔料分散体は、顔料と酸性官能基を有する水溶性樹脂とを分散機で水性媒体中に混合分散し、顔料表面に水溶性樹脂を吸着させたのち、カップリング剤を徐々に添加、攪拌して水溶性樹脂を架橋することによって製造する。
使用する分散機は、サンドミル、ダイノミル、ホモジナイザー、アトライター、ボールミル、ペイントシェーカー、フルイダイザー、高速ミキサー、超音波分散機等であり、ミル媒体として、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ、ステンレスビーズなどを使用してもよいし、しなくてもよい。分散時間は５分〜２４時間、好ましくは３０分〜８時間である。
【００２４】
粗大粒子を除去するため、遠心分離機にかける工程を、顔料表面に水溶性樹脂を吸着させたのち、カップリング剤で架橋する前に実施することができる。また、未吸着の水溶性樹脂を限外ろ過等によって除去してもよい。
カップリング剤の添加後、分散体は２０〜９０℃に保ち、反応を十分進めることが好ましい。なお、この反応は分散体１００ｍｌ当たり２〜４時間がよい。
カップリング剤は、水性媒体中で顔料に吸着した酸性官能基を有する水溶性樹脂との間で酸塩基相互作用を生じ、顔料表面に吸着した水溶性樹脂間に介在すると共に、カップリング剤のアルコキシ基の加水分解反応によってシラノール基を生成する。次いで、シラノール基が脱水縮合し、結果的に網目状に顔料表面を被覆した水溶性樹脂が固定化される。
カップリング剤と顔料または樹脂との反応で生じた副生成物は、遠心分離機にかけ分別され、未吸着のカップリング剤は限外ろ過等によって除去してもよい。
【００２５】
本発明の水性顔料分散体の平均分散粒径は、１０〜１５０ｎｍであることが好ましい。平均分散粒径が１０ｎｍ未満であると、表面処理顔料の凝集が起こり易く、保存安定性が良くない。また、平均分散粒径が１５０ｎｍを超えると、保存時に沈降が起こりやすく表面処理顔料の安定した分散状態が得られない。
また、本発明の水性顔料分散体の顔料の含有量は、０．１〜５０重量％であることが好ましい。顔料の含有量が０．１重量％未満であると、着色剤としての機能に欠け、インキに使用した場合に印字濃度が不十分となる。一方、顔料の含有量が５０重量％を超えると、分散体が凝集しやすく、保存時に沈降が起こりやすくなる。
【００２６】
本発明の水性顔料分散体は、経時安定性に優れ、耐水性や耐光性が良好であるので、着色剤として、インクジェット、情報端末のプロターや水性ボールペン、水性サインペン、フェルトペン、万年筆、毛筆、製図用ドローイングペンの筆記具などに使用できる。特に、インクジェットインキの着色剤として好適に用いられる。
インキは、本発明の水性顔料分散体に、水、必要に応じて水溶性有機溶剤、添加剤等を加えて製造することができる。
【００２７】
インキ中の顔料の量は特に限定されないが、一般的にはインキの全重量に対して１〜１５重量％、さらには１〜１０重量％の範囲が好ましい。また、インキ中の水の量は、インキの全重量に対して４０〜９０重量％の範囲が好ましい。
水溶性有機溶剤は、ノズル部分やフェルト部分などのインキの乾燥、インキの固化を防止し、安定なインキの噴射や筆記およびノズルやフェルトの保存時の乾燥を防止するために添加される。水溶性有機溶剤としては、水性顔料分散体の媒体として例示したものと同様の水溶性有機溶剤を単独または混合して、インキの全重量に対して１〜５０重量％の範囲で含有させることができる。
【００２８】
また、インキの紙での乾燥を速める目的で、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類も用いることができる。
インキの被印刷体が紙のような浸透性のある材料のときには、紙へのインキの浸透を早め、見掛けの乾燥性を早くするため浸透剤を加えることができる。
浸透剤としては、表面張力を低下させるような界面活性剤、例えばラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等を用いることができる。これらは、インキの全重量に対して５重量％以下の含有量で十分な効果があり、これよりも多いと印字の滲み、紙抜け（プリントスルー）を起こし好ましくなくなる。
【００２９】
本発明のインキには、アンモニア、アミン、無機アルカリ等の水性樹脂の中和剤を適宜調整して加えることができ、この場合においてもｐＨ６〜１０内の所望のｐＨに調整しておくのが好ましい。
また、本発明のインキには、黴の発生を防止するために、防黴剤をインキの０．０５〜１．０重量％の範囲で添加することができる。防黴剤としては、ジヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソジウムピリジンチオン−１−オキサイド、ジンクピリジンチオン−１−オキサイド、１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、１−ベンズイソチアゾリン−３−オンのアミン塩等が用いられる。
【００３０】
また、ノズル部での金属の析出やインキ中で不溶解性物の析出等を防止するために、キレート剤をインキの０．００５〜０．５重量％の範囲で添加することができる。キレート剤はインキ中の金属イオンを封鎖するものであり、具体的には、エチレンジアミンテトラアセティックアシド、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのナトリウム塩、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのジアンモニウム塩、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのテトラアンモニウム塩等が挙げられる。
【００３１】
また、インキの循環、移動、あるいはインキの製造時の泡の発生を防止するため、消泡剤を添加することもできる。さらに、その他の添加剤として、尿素、ジメチル尿素、チオ尿素等を加えることもできる。
本発明のインキは、孔径３μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．４５μｍ以下のフィルターで濾過することが好ましい。
フィルター濾過に先立って、遠心分離によって大きな粒径のものを除くこともでき、これによりフィルター濾過における目詰まりを少なくし、フィルターの使用期間を長くすることができる。
また、インキは、記録装置の方式にもよるが、粘度０．８〜１５ｃｐｓ（２５℃）、表面張力２５〜５０ｍＮ／ｍの液体として調整することが好ましく、インキの平均分散粒径は、インキの保存安定性の点から、１０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。例中、部および％とあるは、重量部および重量％を示す。なお、実施例および比較例で用いた顔料の平均一次粒子径は、電子顕微鏡により測定した。
【００３３】
（実施例１）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン３部をスポイトで徐々に添加した。その後、８０℃で１０時間攪拌を続けた。室温に冷却後、ろ紙Ｎｏ．２でろ過し、次いで限外ろ過膜で等量の精製水を加えて等量の溶液を排出し、顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。
なお、スチレンマレイン酸樹脂水溶液は、２リッターのフラスコ中で、スチレンマレイン酸樹脂（ｅｌｆａｔｏｃｈｅｍ社製「ＳＭＡ１０００」、酸価４８０、重量平均分子量５７００、ガラス転移点１５４ ℃）２００部と、中和率５０％になる量のジメチルアミノエタノールを溶解させた水８００部とを混合攪拌し、８０℃で加熱溶解させて調製した。樹脂水溶液の粘度は、２０〜４０ｃｐｓ（２５℃）であった。

【００３４】
（実施例２）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン３部をスポイトで徐々に添加し、実施例１と同様にして顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００３５】
（実施例３）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン３部をスポイトで徐々に添加し、実施例１と同様にして顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００３６】
（実施例４）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン０．５部をスポイトで徐々に添加し、実施例１と同様にして顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００３７】
（実施例５）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン６部をスポイトで徐々に添加し、実施例１と同様にして顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００３８】
（実施例６）
［微細化処理］
ステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に、キナクリドン系赤色顔料（ヘキスト社製「ＨｏｓｔａｐｅｒｍＰｉｎｋＥ」、平均一次粒子径１１０ｎｍ）２５０部、塩化ナトリウム２５００部およびジエチレングリコール２００部を仕込み、３時間混練した。つぎに、この混合物を２．５リットルの温水に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗を５回くりかえして塩化ナトリウムおよび溶剤を除き、微細化処理顔料の乾燥品を得た。微細化処理顔料の平均一次粒子径は２０ｎｍであった。
【００３９】
［水性顔料分散体の作成］
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン３部をスポイトで徐々に添加した。次いで、７０℃で１０時間攪拌を続けたのち、実施例１と同様にしてろ過し、顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００４０】
（実施例７）
［微細化処理］
ステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に、フタロシアニン系青色顔料（東洋インキ製造社製「リオノールブルーＫＬＨ−Ｔ」、平均一次粒子径９３ｎｍ）２５０部、塩化ナトリウム１０００部およびジエチレングリコール１８０部を仕込み、３時間混練した。つぎに、この混合物を２．５リットルの温水に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗を５回くりかえして塩化ナトリウムおよび溶剤を除き、微細化処理顔料の乾燥品を得た。微細化処理顔料の平均一次粒子径は６０ｎｍであった。
【００４１】
［水性顔料分散体の作成］
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン５部をスポイトで徐々に添加した。次いで、７０℃で１０時間攪拌を続けたのち、実施例１と同様にしてろ過し、顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂水溶液は、２リッターのフラスコ中で、スチレンアクリル樹脂（ジョンソンポリマー社製「ジョンクリルＪ６８３」、重量平均分子量７３００、酸価１５０、ガラス転移点６９℃）２００部と、中和率１００％になる量のトリエタノールアミンを溶解させた水８００部とを混合攪拌し、８０℃で加熱溶解させて調製した。樹脂水溶液の粘度は、２０〜４０ｃｐｓ（２５℃）であった。

【００４２】
（実施例８）
［微細化処理］
ステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に、キノフタロン系黄色顔料（ＢＡＳＦ社製「ＰａｌｉｏｔｏｌＹｅｌｌｏｗＫ０９６１ＨＤ」、平均一次粒子径２００ｎｍ）２５０部、塩化ナトリウム２５００部およびジエチレングリコール２００部を仕込み、３時間混練した。つぎに、この混合物を２．５リットルの温水に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗を５回くりかえして塩化ナトリウムおよび溶剤を除き、微細化処理顔料の乾燥品を得た。微細化処理顔料の平均一次粒子径は４０ｎｍであった。
【００４３】
［水性顔料分散体の作成］
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、攪拌しながら、３−アミノプロピルトリエトキシシラン４部をスポイトで徐々に添加した。次いで、７０℃で１０時間攪拌を続けたのち、実施例１と同様にしてろ過し、顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂水溶液は、２リッターのフラスコ中で、スチレンアクリル樹脂（ジョンソンポリマー社製「ジョンクリルＪ６９０」、重量平均分子量１５５００、酸価２４０、ガラス転移点１０２℃）２００部と、中和率１００％になる量のジエチルアミノエタノールを溶解させた水８００部とを混合攪拌し、８０℃で加熱溶解させて調製した。樹脂水溶液の粘度は、２０〜４０ｃｐｓ（２５℃）であった。

【００４４】
（比較例１）
精製水３７２部を３７５部に変え、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン３部を除いた以外は、実施例１と同様にして顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。
【００４５】
（比較例２）
サンドミルに下記原料を入れて２時間分散したのち、ろ紙Ｎｏ．２でろ過し、顔料濃度２０重量％の水性顔料分散体を得た。

【００４６】
（比較例３）
黒色染料の水溶液（オリエント社製「ＷＡＴＥＲＢＬＡＣＫ１００−Ｌ」、染料濃度２０重量％）をそのまま用いた。
【００４７】
実施例１〜８、比較例１〜２の水性顔料分散体および比較例３の染料水溶液の初期物性として平均分散粒径、粘度および表面張力を測定し、保存安定性の評価を行った。以下に物性測定方法および評価基準を記し、表１に結果を示す。
［粘度］Ｂ型粘度計を用いて２５℃にて測定した。
［平均分散粒径］レーザー回折方式の粒度分布計（島津製作所社製「ＳＡＬＤ−１１００」）で測定した。
［表面張力］ＦＡＣＥ−ＣＢＶＰ式の表面張力計（協和界面科学社製）を用いて２５℃にて測定した。
【００４８】
［保存安定性］水性顔料分散体および染料水溶液３０ｃｃをねじ口瓶に入れ、６０℃で１ヶ月放置したのち、その状態を目視で評価した。
◎：沈殿物が見られない。
○：沈殿物が見られないが、平均分散粒径と粘度の変化がわずかにある。
△：沈殿物が見られ、平均分散粒径と粘度の変化がある。
×：沈殿物が見られ、平均分散粒径の変化および粘度変化が大きい。
【００４９】
次に、実施例１〜８、比較例１〜２の水性顔料分散体および比較例３の染料水溶液を着色剤として含むインクジェットインキを製造し、得られたインクジェットインキの初期物性として平均分散粒径、粘度および表面張力を上記方法で測定し、印字安定性、耐水性、耐光性および保存安定性の評価を行った。下記に評価方法および評価基準を記し、表２に結果を示す。
インキの製造は、下記に示す原料を混合したのち、孔径１μｍ、９０ｍｍφのメンブランフィルターを用いて濾過し、続いて孔径０．４５μｍ、９０ｍｍφのメンブランフィルターを用いて濾過して行った。
【００５０】

【００５１】
［印字安定性］インキをインクジェットプリンター（ＨＰ社製「Ｄｅｓｋｔｏｐ５６０」）のカートリッジに入れて、普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に室温で印字を行い、印字の乱れ、欠け、不吐出の有無を目視で評価した。また、印字１時間放置後に同様に評価した。
○：連続印字中にインキの不吐出、印字の乱れ、欠けが認められない。
△：連続印字中にベタ印字部分で数カ所のインキの不吐出が僅かに認められる。
×：連続印字中にベタ印字部分で数カ所のインキの不吐出が認められる。
【００５２】
［耐水性］普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に記録した記録物を乾燥後、１分間水に浸漬した時のインキのにじみ、流れだしの有無を目視にて評価した。また、浸浸部にろ紙を押し当て、インキ移りを目視にて評価した。
◎：インキのにじみ、流れだし無く、インキ移りもない。
○：インキのにじみ、流れだし無いが、僅かにインキ移りが見られた。
△：インキのにじみ、流れだしが少し有り、インキ移りが見られた。
×：インキのにじみ、流れだし有り、インキ移りが見られた。
【００５３】
［耐光性］普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に記録した記録物をキセノンランプに１週間曝した後、記録直後の記録物と比較し、色相の変化を目視で評価した。
○：色あせが確認できない。
×：色あせが確認できる。
［保存安定性］インキ３０ｃｃをねじ口瓶に入れ、６０℃で１ヶ月放置したのち、インキの状態を目視で評価した。
◎：沈殿物が見られない。
○：沈殿物が見られないが、平均分散粒径と粘度の変化がわずかにある。
△：沈殿物が見られ、平均分散粒径と粘度の変化がある。
×：沈殿物が見られ、平均分散粒径の変化および粘度変化が大きい。
【００５４】
次に、実施例１〜８、比較例１〜２の水性顔料分散体および比較例３の染料水溶液を着色剤として含むフェルトペンインキを製造し、得られたフェルトペンインキの初期物性として粘度を上記方法で測定し、保存安定性を下記方法で評価した。また、得られたフェルトペンインキをフェルトペンに詰め、筆記特性、耐水性、耐光性を下記方法で評価した。表３に結果を示す。
インキの製造は、下記に示す原料を混合して行った。
【００５５】

【００５６】
［筆記特性］フェルトペンを用いて普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に筆記を行い、筆記状態を目視で評価した。
○：かすれが認められない。
△：かすれが僅かに認められる。
×：かすれが認められる。
【００５７】
［耐水性］普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に筆記した記録物を乾燥後、１分間水に浸漬した時のインキのにじみ、流れだしの有無を目視にて評価した。
○：インキのにじみ、流れだし無い。
△：インキのにじみ、流れだしが少し有る。
×：インキのにじみ、流れだし有る。
［耐光性］普通紙（ゼロックス社製「Ｋ」）に筆記した記録物をキセノンランプに１週間曝した後、記録直後の記録物と比較し、色相の変化を目視で評価した。
○：色あせが確認できない。
×：色あせが確認できる。
【００５８】
［保存安定性］インキ３０ｃｃをねじ口瓶に入れ、６０℃で１ヶ月放置したのち、インキを評価した。
◎：粘度の変化がない。
○：粘度の変化がほとんどない。
△：粘度の変化がある。
×：粘度変化が大きい。
【００５９】
【表１】

【００６０】
【発明の効果】
本発明の水性顔料分散体は、耐水性と耐光性が良好で初期および保存安定性に優れるので、インクジェットインキやフェルトペンインキの着色剤として好適に用いることができる。

Claims

有機顔料もしくはカーボンブラック表面に、芳香族ビニルモノマーを構成成分とし酸価が１５０〜４９５である酸性官能基を有する水溶性樹脂を吸着させたのちカップリング剤で処理してなる表面処理顔料を水性媒体中に分散してなる水性顔料分散体。
有機顔料もしくはカーボンブラック１００重量部に対して、１〜３０重量部の酸性官能基を有する水溶性樹脂を吸着させることを特徴とする請求項１記載の水性顔料分散体。
有機顔料もしくはカーボンブラック１００重量部に対して、１〜５重量部のカップリング剤で処理することを特徴とする請求項１または２項記載の水性顔料分散体。
カップリング剤が、末端にアミノ基を有するシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の水性顔料分散体。
有機顔料もしくはカーボンブラックの平均一次粒子径が１０〜７０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の水性顔料分散体。
有機顔料もしくはカーボンブラックの含有量が０．１〜５０重量％であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項に記載の水性顔料分散体。
有機顔料もしくはカーボンブラックと、芳香族ビニルモノマーを構成成分とし酸価が１５０〜４９５である酸性官能基を有する水溶性樹脂を水性媒体中で分散し、顔料表面に上記水溶性樹脂を吸着させたのち、カップリング剤で架橋することを特徴とする水性顔料分散体の製造方法。
請求項１ないし６いずれか１項に記載の水性顔料分散体を着色剤として含むインクジェットインキ。