JP4672549B2 - Method for producing aqueous carbon black dispersion - Google Patents

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Description

本発明は、水系カーボンブラック分散体、より詳しくは、インクジェット記録用の水系カーボンブラック分散体の製造方法に関する。   The present invention relates to an aqueous carbon black dispersion, and more particularly to a method for producing an aqueous carbon black dispersion for inkjet recording.

分散系インクジェット記録用インクは、主として、水及び/又は有機溶媒にカーボンブラックや顔料を分散させた後に水及び/又は有機溶媒を蒸発除去することによって製造される。   Dispersion ink jet recording inks are produced mainly by dispersing carbon black and pigments in water and / or organic solvents and then evaporating and removing the water and / or organic solvents.

そして、水及び/又は有機溶媒を蒸発除去するに際しては、非蒸発成分が蒸発装置内壁面に付着して伝熱効率を低下させ、それによって蒸発に長時間を要するという問題や、その付着物が成長して剥離することによって粗大粒子が混入するという問題がある。   When evaporating and removing water and / or organic solvents, non-evaporated components adhere to the inner wall surface of the evaporation device, reducing the heat transfer efficiency, and the evaporation takes a long time. Then, there is a problem that coarse particles are mixed by peeling.

これに対して、特許文献1には、蒸発装置として薄膜蒸発装置を用いることが開示されている。特許文献2には、蒸発を始める液位が加熱部の上端よりも上部の位置で蒸発操作を行う等の改善方法が開示されている。
特開2001−152053号公報 特開2005−263864号公報
On the other hand, Patent Document 1 discloses using a thin film evaporation apparatus as an evaporation apparatus. Patent Document 2 discloses an improvement method such as performing an evaporation operation at a position where the liquid level at which evaporation starts is higher than the upper end of the heating unit.
JP 2001-152053 A JP 2005-263864 A

また、水及び/又は有機溶媒を蒸発除去するに際し、泡立ちの激しい分散体の場合には、安定して蒸発操作ができないという問題もある。   Further, when the water and / or the organic solvent is removed by evaporation, there is a problem that the evaporation operation cannot be stably performed in the case of a dispersion having severe foaming.

特に、顔料として比表面積が大きく且つ吸油性能の高いカーボンブラックを用いた分散体の場合には、泡立ちが激しく有機溶媒の蒸発除去に長時間を要してしまう。   In particular, in the case of a dispersion using carbon black having a large specific surface area and high oil absorption performance as a pigment, foaming is severe and it takes a long time to evaporate and remove the organic solvent.

本発明は、有機溶媒の蒸発除去の際の泡立ちを抑制する水系カーボンブラック分散体の製造方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the water-system carbon black dispersion which suppresses foaming at the time of evaporation removal of an organic solvent.

上記の課題を解決する本発明は、カーボンブラック、分散剤、中和剤、有機溶媒及び水を含有する分散体を、前記分散体の沸点未満特定の温度に加熱した後、その温度が前記分散体の沸点となるまで減圧して前記有機溶媒を蒸発除去する水系カーボンブラック分散体の製造方法である。   The present invention that solves the above-mentioned problems is the following: after heating a dispersion containing carbon black, a dispersant, a neutralizing agent, an organic solvent, and water to a specific temperature below the boiling point of the dispersion, the temperature This is a method for producing an aqueous carbon black dispersion in which the organic solvent is removed by evaporation under reduced pressure until reaching the boiling point of the body.

本発明によれば、分散体を沸点未満の特定の温度に加熱した後、その温度が沸点となるまで減圧することにより、有機溶媒の蒸発除去の際の泡立ちを抑制することができる。   According to the present invention, foaming at the time of evaporating and removing the organic solvent can be suppressed by heating the dispersion to a specific temperature below the boiling point and then reducing the pressure until the temperature reaches the boiling point.

以下、実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail.

本実施形態の水系カーボンブラック分散体の製造方法では、カーボンブラック、分散剤、中和剤、有機溶媒及び水を含有する分散体を、前記分散体の沸点未満特定の温度に加熱した後、その温度が沸点となるまで減圧して前記有機溶媒を蒸発除去する。   In the method for producing an aqueous carbon black dispersion according to the present embodiment, a dispersion containing carbon black, a dispersant, a neutralizing agent, an organic solvent and water is heated to a specific temperature below the boiling point of the dispersion, The organic solvent is removed by evaporation under reduced pressure until the temperature reaches the boiling point.

この方法によれば、有機溶媒の蒸発除去の際の泡立ちを抑制することができる。   According to this method, foaming at the time of evaporative removal of the organic solvent can be suppressed.

(分散体の構成要素)
<カーボンブラック>
本実施形態のカーボンブラックとして、例えば、インクジェット用インク向けのカーボンブラックの他、一般塗料用、樹脂着色用、補強用、紫外線防止用、導電用等のものを使用することができる。また、カーボンブラックの製法による分類であるファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック等のいずれも使用することができる。カーボンブラックとして、これらのうち1種又は2種以上を混合したものを用いる。
(Components of dispersion)
<Carbon black>
As the carbon black of the present embodiment, for example, carbon black for inkjet inks, general paints, resin coloring, reinforcing, UV prevention, conductive and the like can be used. Also, any of furnace black, thermal black, lamp black, acetylene black, channel black, ketjen black, etc., which are classified according to the production method of carbon black, can be used. As carbon black, a mixture of one or more of these is used.

カーボンブラックの一次平均粒径は、分散安定性の観点から、10〜100nmであることが好ましく、11〜50nmであることがより好ましく、12〜40nmであることがさらに好ましい。   From the viewpoint of dispersion stability, the primary average particle diameter of carbon black is preferably 10 to 100 nm, more preferably 11 to 50 nm, and further preferably 12 to 40 nm.

本実施形態のカーボンブラックとして、高ストラクチャー構造(多孔質構造)のものであって、比表面積が大きく、DBP(ジブチルフタレート)吸油量の多いものが好適に使用される。   As the carbon black of the present embodiment, a carbon black having a high structure (porous structure) having a large specific surface area and a large DBP (dibutyl phthalate) oil absorption is preferably used.

カーボンブラックの比表面積は、インクジェット記録に用いた場合の保存安定性、吐出性、印字濃度の観点から、100m2/g以上であることが好ましく、150m2/g以上であることがより好ましい。カーボンブラックの比表面積は、1500m2/g以下であることが好ましく、500m2/g以下であることがより好ましい。 The specific surface area of carbon black is preferably 100 m 2 / g or more, and more preferably 150 m 2 / g or more, from the viewpoints of storage stability, ejection properties, and print density when used for inkjet recording. The specific surface area of carbon black is preferably 1500 m 2 / g or less, and more preferably 500 m 2 / g or less.

カーボンブラックのDBP吸油量は、インクジェット記録に用いた場合の保存安定性、吐出性、印字濃度の観点から、100cm3/100g以上であることが好ましく、120cm3/100g以上であることがより好ましい。カーボンブラックのDBP吸油量は、1000cm3/100g以下であることが好ましく、400cm3/100g以下であることがより好ましい。 DBP oil absorption of the carbon black, storage stability when used in ink-jet recording, discharge properties, from the viewpoint of print density, is preferably 100 cm 3/100 g or more, more preferably 120 cm 3/100 g or more . DBP oil absorption of carbon black is preferably not more than 1000 cm 3/100 g, more preferably not more than 400 cm 3/100 g.

カーボンブラックの一次粒子径、比表面積及びDBP吸油量は、JIS K6217に基づく方法により測定されるものである。   The primary particle diameter, specific surface area, and DBP oil absorption of carbon black are measured by a method based on JIS K6217.

<分散剤>
本実施形態の分散剤として、例えば、酸性基を有する水不溶性ポリマーを使用することができる。
<Dispersant>
As the dispersant of this embodiment, for example, a water-insoluble polymer having an acidic group can be used.

ここで、「酸性基を有する水不溶性ポリマー」とは、その酸性基を水酸化リチウムで中和度100%まで中和した水分散体を、105℃で2時間乾燥させた後、25℃の水100gに溶解させたとき、その溶解度が2g以下であるポリマーをいう。   Here, the “water-insoluble polymer having an acidic group” means that an aqueous dispersion obtained by neutralizing the acidic group with lithium hydroxide to a neutralization degree of 100% is dried at 105 ° C. for 2 hours, A polymer having a solubility of 2 g or less when dissolved in 100 g of water.

この酸性基を有する水不溶性ポリマーとしては、(A)酸性基含有モノマー(以下、「(A)成分」ということがある。)、(B)マクロマー(以下、「(B)成分」ということがある。)及び(C)疎水性モノマー(以下、「(C)成分」ということがある。)を含むモノマー混合物を共重合させた水不溶性ビニルポリマーが好ましい。   Examples of the water-insoluble polymer having an acidic group include (A) an acidic group-containing monomer (hereinafter sometimes referred to as “(A) component”), (B) a macromer (hereinafter referred to as “(B) component”). And a water-insoluble vinyl polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing a hydrophobic monomer (hereinafter also referred to as “component (C)”).

(A)成分である酸性基含有モノマーとしては、例えば、特開平9−286939号公報の段落0022に記載されているアニオン性モノマー等が挙げられる。その代表例としては、例えば、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等が挙げられる。   Examples of the acidic group-containing monomer as component (A) include anionic monomers described in paragraph 0022 of JP-A-9-286939. Typical examples include unsaturated carboxylic acid monomers, unsaturated sulfonic acid monomers, and unsaturated phosphoric acid monomers.

不飽和カルボン酸モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。   Examples of the unsaturated carboxylic acid monomer include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethyl succinic acid.

不飽和スルホン酸モノマーとしては、例えば、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリル酸エステル、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコン酸エステル等が挙げられる。   Examples of unsaturated sulfonic acid monomers include styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylic acid ester, bis- (3-sulfopropyl) -itaconic acid ester, and the like. Can be mentioned.

不飽和リン酸モノマーとしては、例えば、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。   Examples of unsaturated phosphoric acid monomers include vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2-acrylic acid. And leuoxyethyl phosphate.

これらのアニオン性モノマーの中では、分散安定性、インクジェット記録に用いた場合の吐出安定性の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。   Among these anionic monomers, unsaturated carboxylic acid monomers are preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable from the viewpoints of dispersion stability and ejection stability when used in ink jet recording.

カチオン性モノマーは、本発明の目的を損なわない範囲で含有していてもよく、例えば、不飽和アミン含有モノマー、不飽和アンモニウム塩含有モノマー等が挙げられる。これらの中では、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−(N’,N’−ジメチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド及びビニルピロリドンが好ましい。   The cationic monomer may be contained within a range not impairing the object of the present invention, and examples thereof include an unsaturated amine-containing monomer and an unsaturated ammonium salt-containing monomer. Among these, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N- (N ′, N′-dimethylaminopropyl) (meth) acrylamide and vinylpyrrolidone are preferable.

(A)成分は、これらのうち1種又は2種以上である。   (A) A component is 1 type (s) or 2 or more types among these.

(B)成分であるマクロマーとしては、例えば、数平均分子量500〜100000(好ましくは1000〜10000)の重合可能な不飽和基を有するモノマーであるマクロマーが挙げられる。なお、(B)成分の数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミン含有クロロホルムを用いたゲルクロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定されるものである。   Examples of the macromer as the component (B) include a macromer which is a monomer having a polymerizable unsaturated group having a number average molecular weight of 500 to 100,000 (preferably 1000 to 10,000). The number average molecular weight of the component (B) is measured using polystyrene as a standard substance by gel chromatography using 1 mmol / L dodecyldimethylamine-containing chloroform as a solvent.

具体的には、(B)成分としては、例えば、片末端に重合性官能基を有するスチレン系マクロマー、片末端に重合性官能基を有するシリコーン系マクロマー、片末端に重合性官能基を有するマクロマーであって、好ましくは炭素数1〜4のアクリル(メタ)アクリレート系マクロマー(片末端に重合性官能基を有するメチルメタクリレート系マクロマー、片末端に重合性官能基を有するブチルアクリレート系マクロマー、片末端に重合性官能基を有するイソブチルメタクリレート系マクロマーなど)等が挙げられる。これらの中では、得られる水不溶性ポリマーに顔料を十分に含有させる観点から、片末端に重合性官能基を有するスチレン系マクロマーが好ましい。   Specifically, the component (B) includes, for example, a styrenic macromer having a polymerizable functional group at one end, a silicone macromer having a polymerizable functional group at one end, and a macromer having a polymerizable functional group at one end. And preferably an acrylic (meth) acrylate macromer having 1 to 4 carbon atoms (methyl methacrylate macromer having a polymerizable functional group at one end, butyl acrylate macromer having a polymerizable functional group at one end, one end And isobutyl methacrylate-based macromers having a polymerizable functional group. Among these, a styrenic macromer having a polymerizable functional group at one end is preferable from the viewpoint of sufficiently containing a pigment in the obtained water-insoluble polymer.

片末端に重合性官能基を有するスチレン系マクロマーとしては、例えば、片末端に重合性官能基を有するスチレン単独重合体、片末端に重合性官能基を有するスチレンと他のモノマーとの共重合体等が挙げられる。これらの中では、片末端に重合性官能基としてアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有するものが好ましい。マクロマー中におけるスチレン含有量は、着色剤との親和性を高くさせる観点から、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。   Examples of the styrenic macromer having a polymerizable functional group at one end include, for example, a styrene homopolymer having a polymerizable functional group at one end, and a copolymer of styrene having a polymerizable functional group at one end and another monomer. Etc. Among these, those having an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group as a polymerizable functional group at one end are preferable. The styrene content in the macromer is preferably 50% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more from the viewpoint of increasing the affinity with the colorant.

片末端に重合性官能基を有するスチレンと他のモノマーとの共重合体において、他のモノマーとしては、例えば、(1)アクリロニトリル、(2)メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレートなどのエステル部分が炭素数1〜18のアルキル基である(メタ)アクリル酸エステル(ヒドロキシ基を有していてもよい。)、(3)α―メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、4−ビニルビフェニル、1,1−ジフェニルエチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−メタクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−アクリロイロキシエチルフタル酸などのスチレン以外の炭素数6〜22の芳香族炭化水素基を有するビニルモノマー等が挙げられる。   In the copolymer of styrene having a polymerizable functional group at one end and another monomer, examples of the other monomer include (1) acrylonitrile, (2) methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, ( Iso) propyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (iso or tertiary) butyl (meth) acrylate, (iso) Amyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (iso) octyl (meth) acrylate, (iso) decyl (meth) acrylate, (iso) dodecyl (meth) acrylate, (iso) Stearyl (meth) acrelan (Meth) acrylic acid ester (which may have a hydroxy group) whose ester moiety is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, (3) α-methylstyrene, vinylnaphthalene, vinyltoluene, ethylvinyl Benzene, 4-vinylbiphenyl, 1,1-diphenylethylene, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, Examples thereof include vinyl monomers having an aromatic hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms other than styrene such as 2-acryloyloxyethylphthalic acid.

商業的に入手しうるスチレン系マクロマーとしては、例えば、東亜合成株式会社の商品名、AS−6、AS−6S、AN−6、AN−6S、HS−6、HS−6S等が挙げられる。   Examples of commercially available styrenic macromers include trade names of Toa Gosei Co., Ltd., AS-6, AS-6S, AN-6, AN-6S, HS-6, HS-6S, and the like.

片末端に重合性官能基を有するシリコーン系マクロマーとしては、例えば、下記式(I)で表されるシリコーンマクロマーが挙げられる。シリコーンマクロマーは、インクジェットプリンターのヘッドの焦げ付き防止に有効である。   Examples of the silicone macromer having a polymerizable functional group at one terminal include a silicone macromer represented by the following formula (I). Silicone macromers are effective in preventing scorching of the heads of inkjet printers.

X(Y)qSi(R43-r(Z)r (II)
(式中、Xは重合可能な不飽和基、Yは2価の結合基、R4はそれぞれ独立に、水素原子、低級アルキル基、アリール基又はアルコキシ基、Zは500以上の数平均分子量を有する1価のシロキサンポリマーの残基、qは0又は1、rは1〜3の整数を示す)。
X (Y) q Si (R 4 ) 3-r (Z) r (II)
(Wherein X is a polymerizable unsaturated group, Y is a divalent linking group, R 4 is independently a hydrogen atom, a lower alkyl group, an aryl group or an alkoxy group, and Z is a number average molecular weight of 500 or more. A monovalent siloxane polymer residue, q is 0 or 1, and r is an integer of 1 to 3).

(B)成分は、これらのうち1種又は2種以上である。   (B) A component is 1 type, or 2 or more types among these.

(C)成分である疎水性モノマーとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレート、芳香環含有モノマー等が挙げられる。これらの中では、耐水性の観点からは、芳香環含有モノマーが好ましい。   Examples of the hydrophobic monomer (C) include alkyl (meth) acrylates and aromatic ring-containing monomers. Among these, an aromatic ring-containing monomer is preferable from the viewpoint of water resistance.

アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。   Examples of the alkyl (meth) acrylate include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (iso) propyl (meth) acrylate, (iso or tertiary) butyl (meth) acrylate, and (iso) amyl (meth). Acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (iso) octyl (meth) acrylate, (iso) decyl (meth) acrylate, (iso) dodecyl (meth) acrylate, (iso) stearyl (meth) (Meth) acrylic acid ester etc. which have C1-C22 alkyl groups, such as an acrylate, are mentioned.

芳香環含有モノマーとしては、例えば、スチレン、ビニルナフタレン、α―メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、4−ビニルビフェニル、1,1−ジフェニルエチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−メタクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル等が挙げられる。これらの中では、炭素数6〜22の芳香族炭化水素基を有するビニルモノマーが好ましく、インクジェット記録に用いた場合の印字濃度及び耐マーカー性向上の観点からは、スチレン系モノマーが好ましい。スチレン系モノマーでは、スチレン及び2−メチルスチレンが好ましい。(C)成分におけるスチレン系モノマーの含有量は、インクジェット記録に用いた場合の印字濃度及び耐マーカー性向上の観点から、10〜100質量%であることが好ましく、40〜100質量%であることがより好ましい。   Examples of aromatic ring-containing monomers include styrene, vinyl naphthalene, α-methyl styrene, vinyl toluene, ethyl vinyl benzene, 4-vinyl biphenyl, 1,1-diphenyl ethylene, benzyl (meth) acrylate, and phenoxyethyl (meth) acrylate. 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, neopentyl glycol acrylic acid benzoate, and the like. In these, the vinyl monomer which has a C6-C22 aromatic hydrocarbon group is preferable, and a styrene-type monomer is preferable from a viewpoint of the printing density at the time of using for inkjet recording, and marker-proof improvement. Of the styrenic monomers, styrene and 2-methylstyrene are preferred. The content of the styrene monomer in the component (C) is preferably 10 to 100% by mass, and 40 to 100% by mass from the viewpoint of improving the printing density and marker resistance when used for inkjet recording. Is more preferable.

(C)成分は、これらのうち1種又は2種以上である。   (C) A component is 1 type (s) or 2 or more types among these.

なお、以上において、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」との表記は、これらの基が存在している場合とそうでない場合との両方を含むことを意味し、これらの基が存在していない場合には「ノルマル」である。また、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」又は「メタクリレート」である。   In the above, the expressions “(iso or tertiary)” and “(iso)” mean that these groups are present both in the presence and in the absence of these groups. When is not present, it is “normal”. Further, “(meth) acrylate” is “acrylate” or “methacrylate”.

モノマー混合物は、必要に応じてさらに、(A)、(B)、(C)成分以外の他成分のモノマーを1種以上含有していてもよい。   The monomer mixture may further contain one or more types of monomers other than the components (A), (B), and (C) as necessary.

水不溶性ビニルポリマー中の(A)成分の含有量は、得られる分散体の高温安定性及び長期保存安定性の観点から、1〜50質量%であることが好ましく、2〜40質量%であることがより好ましい。   The content of the component (A) in the water-insoluble vinyl polymer is preferably 1 to 50% by mass, and 2 to 40% by mass from the viewpoint of high-temperature stability and long-term storage stability of the resulting dispersion. It is more preferable.

水不溶性ビニルポリマー中の(B)成分の含有量は、水不溶性ビニルポリマーの着色剤への親和性を高め、インクジェット記録に用いた場合の印字濃度を向上させる観点から、1〜25質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。   The content of the component (B) in the water-insoluble vinyl polymer is 1 to 25% by mass from the viewpoint of increasing the affinity of the water-insoluble vinyl polymer for the colorant and improving the printing density when used for inkjet recording. It is preferable that it is 5 to 20% by mass.

水不溶性ビニルポリマー中の(C)成分の含有量は、耐水性、耐擦過性、耐マーカー性及び耐ブリード性の観点から、5〜98質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましい。   The content of the component (C) in the water-insoluble vinyl polymer is preferably 5 to 98% by mass from the viewpoint of water resistance, scratch resistance, marker resistance and bleed resistance, and is 10 to 60% by mass. More preferably.

水不溶性ビニルポリマー中の(A)成分の含有量の(B)成分と(C)成分との合計含有量に対する質量比((A)/[(B)+(C)])は、得られる分散体の高温安定性、長期保存安定性、インクジェット記録に用いた場合の印字濃度等の観点から、0.01〜1であることが好ましく、0.02〜0.67であることがより好ましい。   The mass ratio ((A) / [(B) + (C)]) of the content of the component (A) in the water-insoluble vinyl polymer to the total content of the components (B) and (C) is obtained. From the viewpoint of high-temperature stability of the dispersion, long-term storage stability, printing density when used for inkjet recording, etc., 0.01 to 1 is preferable, and 0.02 to 0.67 is more preferable. .

水不溶性ビニルポリマーは、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により、モノマー混合物を共重合させることによって製造することができる。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。   The water-insoluble vinyl polymer can be produced by copolymerizing the monomer mixture by a known polymerization method such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method. Among these polymerization methods, the solution polymerization method is preferable.

溶液重合法における溶媒としては、特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましい。また、極性有機溶媒を水と混合したものであってもよい。極性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜3の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中では、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン又はこれらと水との混合液が好ましい。   The solvent in the solution polymerization method is not particularly limited, but a polar organic solvent is preferable. Moreover, what mixed the polar organic solvent with water may be sufficient. Examples of the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as methanol, ethanol and propanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate and the like. Among these, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, or a mixed solution of these with water is preferable.

なお、重合の際のラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスブチレート、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)などのアゾ化合物、t−ブチルペルオキシオクトエート、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジベンゾイルオキシドなどの有機過酸化物等が挙げられる。ラジカル重合開始剤の量は、モノマー混合物に対して、0.001〜5モル%であるのが好ましく、0.01〜2モル%であるのがより好ましい。   In addition, as a radical polymerization initiator in the polymerization, for example, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2′- Azo compounds such as azobisbutyrate, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), t-butylperoxyoctoate, di-t-butyl Examples thereof include organic peroxides such as peroxide and dibenzoyl oxide. The amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.001 to 5 mol%, more preferably 0.01 to 2 mol%, based on the monomer mixture.

モノマー混合物の重合条件は、ラジカル重合開始剤やモノマーや溶媒の種類等によって異なるが、通常、重合温度が30〜100℃(好ましくは50〜80℃)であり、重合時間が1〜20時間である。また、重合雰囲気は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。   The polymerization conditions of the monomer mixture vary depending on the radical polymerization initiator, the type of monomer and solvent, etc., but usually the polymerization temperature is 30 to 100 ° C. (preferably 50 to 80 ° C.), and the polymerization time is 1 to 20 hours. is there. The polymerization atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.

重合反応の終了後、再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、反応溶液から水不溶性ビニルポリマーを単離することができる。また、得られた水不溶性ビニルポリマーは、再沈澱を繰り返したり、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。   After completion of the polymerization reaction, the water-insoluble vinyl polymer can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation or solvent distillation. The obtained water-insoluble vinyl polymer can be purified by repeating reprecipitation or removing unreacted monomers by membrane separation, chromatographic methods, extraction methods, and the like.

水不溶性ビニルポリマーの重量平均分子量は、印刷後の耐水性、耐擦過性、耐マーカー性及び分散安定性の点から、3000〜100000であることが好ましい。   The weight average molecular weight of the water-insoluble vinyl polymer is preferably 3000 to 100,000 from the viewpoints of water resistance, scratch resistance, marker resistance and dispersion stability after printing.

<中和剤>
本実施形態の中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。中和剤として、これらのうち1種又は2種以上を混合したものを用いる。
<Neutralizing agent>
Examples of the neutralizing agent in the present embodiment include trimethylamine, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like. As the neutralizing agent, a mixture of one or more of these is used.

<有機溶媒>
本実施形態の有機溶媒としては、例えば、エタノール、第3級ブタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、エーテル系溶媒が挙げられる。有機溶媒として、これらのうち1種又は2種以上を混合したものを用いる。これらの有機溶媒の中では、メチルエチルケトンが好ましく、単独で用いても、また、他のものと混合して用いてもよい。有機溶媒は、20℃において、水に対する溶解度が50質量%以下のものが好ましい。また、有機溶媒は、大気圧下(101.3kPa)での沸点が水以下の50℃以上100℃未満のものが好ましい。
<Organic solvent>
Examples of the organic solvent of the present embodiment include alcohol solvents such as ethanol and tertiary butanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and ether solvents. As the organic solvent, a mixture of one or more of these is used. Among these organic solvents, methyl ethyl ketone is preferable and may be used alone or in combination with other solvents. The organic solvent preferably has a solubility in water of 50% by mass or less at 20 ° C. The organic solvent preferably has a boiling point at atmospheric pressure (101.3 kPa) of 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C. below water.

<その他の構成要素>
本実施形態では、分散体に、カーボンブラック、分散剤、中和剤、有機溶媒及び水の他、界面活性剤、防黴剤等を含有させてもよい。
<Other components>
In this embodiment, in addition to carbon black, a dispersing agent, a neutralizing agent, an organic solvent, and water, the dispersion may contain a surfactant, an antifungal agent, and the like.

(分散体の調製)
本実施形態では、カーボンブラック、分散剤、中和剤、有機溶媒及び水から分散体を調製する。
(Preparation of dispersion)
In this embodiment, a dispersion is prepared from carbon black, a dispersant, a neutralizing agent, an organic solvent, and water.

分散体は、具体的には、まず、分散剤を有機溶媒に溶解させ、次に、カーボンブラック、中和剤及び水を前記有機溶媒に加えて混合し、分散処理を施すことによって調製できる。   Specifically, the dispersion can be prepared by first dissolving the dispersant in an organic solvent, then adding carbon black, a neutralizing agent and water to the organic solvent, mixing them, and subjecting them to a dispersion treatment.

分散処理に用いる分散機としては、例えば、ウルトラディスパー(浅田鉄工株式会社、商品名)、エバラマイルダー(株式会社荏原製作所、商品名)、TKホモミクサー、TKパイプラインミクサー、TKホモジェッター、TKホモミックラインフロー、フィルミックス(以上、プライミクス社)などの高速撹拌装置、超音波ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所、商品名)などの超音波分散機、高圧ホモゲナイザー(株式会社イズミフードマシナリ、商品名)、ミニラボ8.3H型(Rannie社、商品名)に代表されるホモバルブ式の高圧ホモジナイザー、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社、商品名)、ナノマイザー(吉田機械興業株式会社、商品名)、アルティマイザー(スギノマシン株式会社、商品名)、ジーナスPY(白水化学株式会社、商品名)、DeBEE2000(日本ビーイーイー株式会社、商品名)などのチャンバー式の高圧ホモジナイザー、スターミル(アシザワ・ファインテック株式会社、商品名)、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社、商品名)、ピコミル(浅田鉄工株式会社、商品名)、DCPスーパーフロー、コスモ(日本アイリッヒ株式会社、商品名)、MSCミル(三井鉱山株式会社、商品名)などのメディア式分散機、2本ロールや3本ロールのロールミル、ニーダーなどの混練機等が挙げられる。また、これらのうち複数の分散機を組み合わせて分散処理を行ってもよい。   Examples of the disperser used in the dispersion process include Ultra Disper (Asada Iron Works Co., Ltd., trade name), Ebara Milder (Ebara Manufacturing Co., Ltd., trade name), TK Homomixer, TK Pipeline Mixer, TK Homojetter, and TK Homo. High-speed stirrers such as Mickline Flow and Fillmix (Primix), Ultrasonic Dispersers such as Ultrasonic Homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd., trade name), High Pressure Homogenizer (Izumi Food Machinery Co., Ltd., trade name) , Homovalve type high pressure homogenizer represented by minilab 8.3H type (Rannie, trade name), Microfluidizer (Microfluidics, trade name), Nanomizer (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., trade name), Ultimateizer (Sugino) Machine Co., Ltd., trade name), Genus PY (Hakusui Chemical) Co., Ltd., trade name), DeBEE2000 (Nippon BEE Co., Ltd., trade name) and other chamber type high-pressure homogenizers, Star Mill (Ashizawa Finetech Co., Ltd., trade name), Ultra Apex Mill (Koto Kogyo Co., Ltd., Commodity) Name), Picomill (Asada Tekko Co., Ltd., trade name), DCP Super Flow, Cosmo (Nihon Eirich Co., Ltd., trade name), MSC Mill (Mitsui Mining Co., Ltd., trade name), etc. And kneaders such as a roll mill of 3 rolls and a kneader. Moreover, you may perform a dispersion | distribution process combining a some disperser among these.

分散体中の水を除いた質量比率として、カーボンブラックは5〜50質量%とすることが好ましく、分散剤は2〜40質量%とすることが好ましく、有機溶媒は20〜70質量%とすることが好ましい。なお、中和剤は、分散体の液性が中性から弱アリカリ性、例えば、pHが6.5〜9.5の範囲となる量が含まれていればよい。   As a mass ratio excluding water in the dispersion, the carbon black is preferably 5 to 50% by mass, the dispersant is preferably 2 to 40% by mass, and the organic solvent is 20 to 70% by mass. It is preferable. In addition, the neutralizing agent should just contain the quantity from which the liquid property of a dispersion is neutral to weak antariness, for example, pH becomes the range of 6.5-9.5.

水の添加量は、高濃度で分散処理を行う混練機等を用いる場合には、有機溶媒の5〜100質量%とするのが好ましく、低濃度で分散処理を行う高圧分散機等を用いる場合には、有機溶媒の100〜1000質量%とするのが好ましい。   The amount of water added is preferably 5 to 100% by mass of the organic solvent when using a kneader or the like that performs dispersion treatment at a high concentration, and when a high-pressure disperser or the like that performs dispersion treatment at a low concentration is used. Is preferably 100 to 1000% by mass of the organic solvent.

(有機溶媒の蒸発除去)
本実施形態では、分散体の沸点未満の特定の温度に加熱した後、その温度が沸点となるまで減圧して有機溶媒を蒸発除去する。
(Evaporation removal of organic solvent)
In this embodiment, after heating to a specific temperature below the boiling point of the dispersion, the organic solvent is removed by evaporation under reduced pressure until the temperature reaches the boiling point.

<蒸発装置>
この有機溶媒の蒸発除去には、例えば、回分式蒸発装置を用いる。回分式蒸発装置の中でも、撹拌槽回分式蒸発装置を用いることが好ましく、その中でも、撹拌槽薄膜式蒸発装置を用いることがより好ましい。
<Evaporation device>
For removing the organic solvent by evaporation, for example, a batch evaporator is used. Among the batch type evaporators, it is preferable to use a stirred tank batch type evaporator, and among them, it is more preferable to use a stirred tank thin film type evaporator.

ここで、「回分式蒸発装置」とは、温水やスチームなどの熱媒体を通水又は通気することができるジャケット部や伝熱ヒーターなどの加熱部等が槽の外壁面に配設され、或いは、温水やスチームなどの熱媒体を通水又は通気させることができるコイルが槽内部に配設され、加熱によって溶媒を蒸発除去することができる蒸発装置をいう。   Here, the “batch evaporator” means that a heating part such as a jacket part or a heat transfer heater that can pass or vent a heat medium such as hot water or steam is disposed on the outer wall surface of the tank, or It means an evaporation apparatus in which a coil capable of passing or venting a heat medium such as hot water or steam is disposed inside the tank and the solvent can be removed by heating.

「撹拌槽回分式蒸発装置」とは、回分式蒸発装置に撹拌装置が配設され、槽内を撹拌しながら溶媒を蒸発除去することができる蒸発装置をいう。   The “stirred tank batch type evaporator” refers to an evaporator in which a batch type evaporator is provided with a stirrer and can evaporate and remove the solvent while stirring in the tank.

「撹拌槽薄膜式蒸発装置」とは、撹拌槽回分式蒸発装置において、加熱内壁面を利用して溶液等の薄膜を形成させ、その薄膜面より溶媒を蒸発除去することができる蒸発装置をいう。この撹拌槽薄膜式蒸発装置の具体例としては、例えば、関西化学機械社製、商品名:ウォールウェッターを挙げることができる。   The “stirred tank thin film evaporator” refers to an evaporator capable of forming a thin film such as a solution using a heating inner wall surface and evaporating and removing the solvent from the thin film surface in the stirred tank batch evaporator. . As a specific example of this stirring tank thin film type evaporator, for example, trade name: Wall Wetter manufactured by Kansai Chemical Machinery Co., Ltd. can be mentioned.

また、「蒸発除去」とは、有機溶媒を蒸発留去し、非蒸発成分の濃度を高める濃縮操作を意味し、有機溶媒と共に水も同時に蒸発除去される。   Further, “evaporation removal” means a concentration operation for evaporating and distilling the organic solvent to increase the concentration of the non-evaporated component, and water is also removed by evaporation together with the organic solvent.

<蒸発除去操作>
分散体から有機溶媒を蒸発除去する操作として、大気圧下(101.3kPa)、室温(通常:5〜30℃)状態を開始点として、まず、分散体をその沸点未満のある任意の温度(例えば、20〜80℃)にまで昇温する。
<Evaporation removal operation>
As an operation for evaporating and removing the organic solvent from the dispersion, starting from a state at room temperature (usually 5 to 30 ° C.) under atmospheric pressure (101.3 kPa), first, the dispersion is subjected to any temperature below its boiling point ( For example, the temperature is raised to 20 to 80 ° C.

次に、その任意の温度が分散体の沸点となるまで圧力を大気圧下から減圧していく。このとき、有機溶媒が蒸発除去される。この有機溶媒の蒸発除去により分散体の溶媒組成は逐次変化するので、分散体の沸点も変化することとなるが、任意の温度がその時々刻々変化する組成における分散体の沸点となるようにさらに継続して減圧を行う。減圧時の圧力は、有機溶媒の種類や前記した任意の温度にもよるが、装置に対する負荷が少なく、しかも、操作性が良好であるという観点から、1〜50kPaの範囲とすることが好ましい。   Next, the pressure is reduced from the atmospheric pressure until the arbitrary temperature reaches the boiling point of the dispersion. At this time, the organic solvent is removed by evaporation. Since the solvent composition of the dispersion is sequentially changed by the evaporation removal of the organic solvent, the boiling point of the dispersion also changes, but further, the arbitrary temperature is changed so that the boiling point of the dispersion in the composition that changes from moment to moment. Continue depressurization. Although the pressure at the time of depressurization depends on the kind of the organic solvent and the above-mentioned arbitrary temperature, it is preferably in the range of 1 to 50 kPa from the viewpoint that the load on the apparatus is small and the operability is good.

以上のような操作を行うことにより、分散体の泡立ちを抑制しながら、効率的に有機溶媒の除去を行うことができる。なお、有機溶媒が蒸発除去されると共に、上記したように、水も同時に蒸発除去される。   By performing the operation as described above, the organic solvent can be efficiently removed while suppressing foaming of the dispersion. The organic solvent is removed by evaporation, and water is also removed by evaporation at the same time as described above.

なお、逆の操作として、まず、任意の圧力まで減圧した後、次に、昇温操作を行った場合、分散体の沸点付近で一気に泡立ちが起こり、即座に圧力条件の変更を余儀なくされる。これは、昇温操作において、回分式蒸発装置に配設されたジャケット部やコイルヒーターからの伝熱では、所定の温度を検出するまでに温度分布による時間遅れが生じたり、制御応答の悪さからオーバーシュートしてしまい所定の温度に制御できないためである。その結果、泡立ちにより濃縮終点までの所要時間が長くなってしまったり、突沸してしまうこともある。また、別の方法として温度及び圧力をそれぞれ段階的に変化させていく操作を行っても、やはり煩雑な操作となり蒸発に要する所要時間は長くなってしまう。   As the reverse operation, when the pressure is first reduced to an arbitrary pressure and then the temperature raising operation is performed, foaming occurs at a stretch near the boiling point of the dispersion, and the pressure condition must be changed immediately. This is because, in the temperature raising operation, in the heat transfer from the jacket part or coil heater provided in the batch evaporator, a time delay due to the temperature distribution occurs until the predetermined temperature is detected, or the control response is poor. This is because overshoot occurs and control to a predetermined temperature is not possible. As a result, the required time to the concentration end point may become longer due to foaming, or may suddenly boil. Moreover, even if the operation of changing the temperature and the pressure stepwise is performed as another method, the operation is still complicated and the time required for evaporation is increased.

泡立ちを抑制しながら有機溶媒を蒸発させる操作は、緻密な温度制御及び圧力制御を必要とし、操作としては圧力の方が時間遅れが少なく、応答性が速いことから本実施形態の操作が好適となる。   The operation of evaporating the organic solvent while suppressing bubbling requires precise temperature control and pressure control, and as the operation, the pressure is less time lag and the responsiveness is fast, so the operation of this embodiment is preferable. Become.

<蒸発させる有機溶媒量>
有機溶媒の蒸発除去は、分散体中の有機溶媒が実質的に除去されて0.1質量%以下となるように行うことが好ましく、0.01質量%以下となるように行うことがより好ましい。
<Amount of organic solvent to be evaporated>
The evaporation removal of the organic solvent is preferably performed so that the organic solvent in the dispersion is substantially removed to 0.1% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or less. .

また、上記した撹拌槽薄膜式蒸発装置を用いた場合には、粗大粒子を生成させず、効率的に蒸発操作を行う観点から、下記式(1)
30≦(B/A)×100≦100・・・式(1)
(式中、Aは蒸発除去される全有機溶媒量(kg)、Bは回分式蒸発装置の加熱部の上端よりも上部の領域で蒸発除去される有機溶媒量(kg)である。)
で示される条件を満たす範囲内で前記有機溶媒を蒸発除去することが好ましい。
In addition, when the above-described stirred tank thin film type evaporator is used, from the viewpoint of efficiently performing the evaporation operation without generating coarse particles, the following formula (1)
30 ≦ (B / A) × 100 ≦ 100 (1)
(In the formula, A is the total amount of organic solvent to be removed by evaporation (kg), and B is the amount of organic solvent to be removed by evaporation in the region above the upper end of the heating unit of the batch evaporator).
It is preferable to evaporate and remove the organic solvent within a range satisfying the condition represented by.

また、蒸発気液界面が加熱部上端よりも下にある場合、つまり、30≦(B/A)×100<100の条件を満たす場合において、蒸発除去した有機溶媒の留分と同量の水を適宜加えて、分散体における非蒸発成分の濃度を一定として前記気液界面を変動させないように蒸発操作を行ってもよい。   Further, when the vapor-liquid interface is below the upper end of the heating section, that is, when the condition of 30 ≦ (B / A) × 100 <100 is satisfied, the same amount of water as the fraction of the organic solvent removed by evaporation The evaporation operation may be performed so that the concentration of the non-evaporating component in the dispersion is constant and the gas-liquid interface is not changed.

有機溶媒を蒸発除去する前の分散体の非蒸発成分の濃度は、生産性の観点から、1〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましい。   From the viewpoint of productivity, the concentration of the non-evaporated component in the dispersion before evaporating and removing the organic solvent is preferably 1 to 40% by mass, and more preferably 10 to 30% by mass.

また、有機溶媒を蒸発除去した後の分散液の非蒸発成分の濃度は、インクジェット記録に用いた場合のインクの分散安定性等の観点から、1〜60質量%であることが好ましく、5〜40質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。なお、非蒸発成分は、カーボンブラック、分散剤及び中和剤の合計の濃度である。   The concentration of the non-evaporated component in the dispersion after evaporating and removing the organic solvent is preferably 1 to 60% by mass from the viewpoint of the dispersion stability of the ink when used in inkjet recording, More preferably, it is 40 mass%, and it is further more preferable that it is 10-30 mass%. The non-evaporating component is a total concentration of carbon black, a dispersant, and a neutralizing agent.

以上のような操作を経て製造される水系カーボンブラック分散体は、カーボンブラックを含有する分散剤の固体分が水を主溶媒とする中に分散しているものである。ここで、カーボンブラックを含有する分散剤の形態は特に制限がなく、少なくともカーボンブラックと分散剤とにより粒子が形成されていればよい。例えば、分散剤にカーボンブラックが内包された粒子形態、分散剤中にカーボンブラックが均一に分散された粒子形態、分散剤表面にカーボンブラックが露出された粒子形態等が挙げられる。   The aqueous carbon black dispersion produced through the above operation is a dispersion in which the solid content of a dispersant containing carbon black is dispersed in water as a main solvent. Here, the form of the dispersant containing carbon black is not particularly limited as long as the particles are formed of at least carbon black and the dispersant. Examples thereof include a particle form in which carbon black is encapsulated in a dispersant, a particle form in which carbon black is uniformly dispersed in the dispersant, and a particle form in which carbon black is exposed on the surface of the dispersant.

また、カーボンブラックを含有した分散剤の水分散体は、そのまま水系インクとしてもよいが、必要により更に遠心分離処理を行い、粗大粒子、凝集粒子を除去した後、湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加してインクジェット記録用水系インクとしてもよい。   The aqueous dispersion of the dispersant containing carbon black may be used as an aqueous ink as it is. However, if necessary, the dispersion is further centrifuged to remove coarse particles and aggregated particles, and then a wetting agent, a penetrating agent, and a dispersing agent. In addition, a water-based ink for inkjet recording may be added by adding a viscosity modifier, an antifoaming agent, a mildewproofing agent, a rustproofing agent, or the like.

インクジェット記録用水系インクとして用いる場合、分散体中のカーボンブラックを含有する分散剤の平均粒径は、プリンターのノズルの目詰まり防止及び分散安定性の観点から、0.01〜0.50μmであることが好ましく、0.03〜0.30μmであることがより好ましく、0.05〜0.20μmであることがさらに好ましい。なお、この平均粒径は、大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムELS−8000で測定することができる。   When used as a water-based ink for inkjet recording, the average particle size of the dispersant containing carbon black in the dispersion is 0.01 to 0.50 μm from the viewpoint of prevention of clogging of the nozzles of the printer and dispersion stability. It is preferably 0.03 to 0.30 μm, more preferably 0.05 to 0.20 μm. The average particle diameter can be measured with a laser particle analysis system ELS-8000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.

また、分散体中のカーボンブラックを含有する分散剤の含有量(固形分)は、通常、印字濃度及び吐出安定性の観点から、0.5〜30質量%とすることが好ましく、1〜15質量%とすることがより好ましい。   Further, the content (solid content) of the dispersant containing carbon black in the dispersion is usually preferably 0.5 to 30% by mass from the viewpoint of printing density and ejection stability, and preferably 1 to 15%. It is more preferable to set it as the mass%.

(分散剤<水不溶性ビニルポリマー>の合成)
まず、反応容器に滴下ロート、コンデンサー及び撹拌機を取り付け、反応容器内を十分に窒素ガスで置換すると共に湯浴を70℃に加熱した。
(Synthesis of dispersant <water-insoluble vinyl polymer>)
First, a dropping funnel, a condenser and a stirrer were attached to the reaction vessel, the inside of the reaction vessel was sufficiently replaced with nitrogen gas, and the hot water bath was heated to 70 ° C.

次に(A)成分としてメタクリル酸を18質量部、(B)成分としてスチレンマクロマーを10質量部、(C)成分としてスチレンを53.3質量部、その他のモノマー成分として2−ヒドロキシエチルメタクリレートを7質量部及びモノフェノキシポリエチレングリコール(n=6)メタクリレートを10質量部、連鎖移動剤として3−メルカプト−1,2−プロパンジオールを0.7質量部、重合開始剤として2.2’―アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.2質量部、そして、溶媒としてメチルエチルケトン35質量部からなる原料混合物の10質量%分を反応容器内に入れる一方、残りの90質量%分を滴下ロートに入れ、それを5時間かけて反応容器内に滴下して70℃で重合させた。   Next, 18 parts by weight of methacrylic acid as component (A), 10 parts by weight of styrene macromer as component (B), 53.3 parts by weight of styrene as component (C), and 2-hydroxyethyl methacrylate as the other monomer component 7 parts by mass and 10 parts by mass of monophenoxypolyethylene glycol (n = 6) methacrylate, 0.7 parts by mass of 3-mercapto-1,2-propanediol as a chain transfer agent, and 2.2′-azobis as a polymerization initiator (2,4-dimethylvaleronitrile) 1.2 parts by mass and 10% by mass of a raw material mixture consisting of 35 parts by mass of methyl ethyl ketone as a solvent are placed in a reaction vessel, while the remaining 90% by mass is added to a dropping funnel. Then, it was dropped into the reaction vessel over 5 hours and polymerized at 70 ° C.

その後、75℃で10時間熟成させて水不溶性ビニルポリマー溶液を得た。得られた水不溶性ビニルポリマー溶液の一部を、減圧下、105℃で2時間加熱して溶媒を除去することにより水不溶性ビニルポリマーを単離した。   Thereafter, it was aged at 75 ° C. for 10 hours to obtain a water-insoluble vinyl polymer solution. A part of the obtained water-insoluble vinyl polymer solution was heated at 105 ° C. for 2 hours under reduced pressure to remove the solvent, thereby isolating the water-insoluble vinyl polymer.

標準物質としてポリスチレン、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミン含有クロロホルムを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により、単離した水不溶性ビニルポリマーの重量平均分子量を測定したところ25000であった。   The weight average molecular weight of the isolated water-insoluble vinyl polymer measured by gel permeation chromatography using polystyrene as a standard substance and chloroform containing 1 mmol / L dodecyldimethylamine as a solvent was 25,000.

なお、上記合成に用いた化合物の詳細は以下の通りである。
(1)スチレンマクロマー:東亜合成株式会社製、商品名AS−6(スチレン単独重合マクロマー、片末端重合性官能基:メタクリロイルオキシ基、数平均分子量:6000)
(2)モノフェノキシポリエチレングリコール(n=6)メタクリレート:新中村化学株式会社製、商品名:NKエステルPHG−6G)
(3)2−ヒドロキシエチルメタクリレート:キシダ化学株式会社製試薬1級
(4)スチレンモノマー:和光純薬工業株式会社製試薬特級
(5)3−メルカプト−1,2−プロパンジオール:和光純薬工業株式会社製試薬特級
(6)2.2’―アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル):和光純薬工業株式会社製V−65
(7)メチルエチルケトン:和光純薬工業株式会社製試薬一級
(実施例1)
上記の合成で得られた分散剤としての水不溶性ビニルポリマー2.9kg に、中和剤として7質量%の水酸化リチウム水溶液0.6kg、有機溶媒としてのメチルエチルケトン1.4kg、及び、イオン交換水6.7kgを添加し、ディスパー翼で20℃の温度下で30分間混合した。
The details of the compounds used in the synthesis are as follows.
(1) Styrene macromer: manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., trade name AS-6 (styrene homopolymerized macromer, one terminal polymerizable functional group: methacryloyloxy group, number average molecular weight: 6000)
(2) Monophenoxypolyethylene glycol (n = 6) methacrylate: Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK ester PHG-6G)
(3) 2-hydroxyethyl methacrylate: Reagent grade 1 manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. (4) Styrene monomer: Reagent special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (5) 3-Mercapto-1,2-propanediol: Wako Pure Chemical Industries Reagent special grade (6) 2.2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. V-65
(7) Methyl ethyl ketone: First grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Example 1)
2.9 kg of a water-insoluble vinyl polymer as a dispersant obtained by the above synthesis, 0.6 kg of a 7 mass% lithium hydroxide aqueous solution as a neutralizer, 1.4 kg of methyl ethyl ketone as an organic solvent, and ion-exchanged water 6.7 kg was added and mixed with a disper blade at a temperature of 20 ° C. for 30 minutes.

次に、カーボンブラック顔料〔デグサ社製 商品名:FW18、DBP吸油量が160cm3/100g〕3.4kgをこれに加え、さらに2時間混合した。 Next, carbon black pigment [manufactured by Degussa trade name: FW18, DBP oil absorption amount added 160cm 3 /100G〕3.4Kg thereto, and mixed for an additional 2 hours.

次いで、得られた分散体15.0kg に、非蒸発成分濃度が20質量%となるようイオン交換水7.5kgを加えて希釈し、高圧分散機〔スギノマシン社製、商品名:アルティマイザー〕 で180MPaの圧力で15パス分散処理を行った。   Next, 15.0 kg of the obtained dispersion was diluted by adding 7.5 kg of ion-exchanged water so that the concentration of non-evaporated components was 20% by mass, and a high-pressure disperser (trade name: Ultimateizer manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). The 15-pass dispersion process was performed at a pressure of 180 MPa.

続いて、その分散液22.5kgにさらにイオン交換水7.5kgを添加し、非蒸発成分濃度を15質量%に調製した。   Subsequently, 7.5 kg of ion-exchanged water was further added to 22.5 kg of the dispersion to adjust the non-evaporable component concentration to 15% by mass.

そして、この分散液30.0kgを攪拌槽薄膜式蒸発装置〔関西化学機械社製、商品名:ウォールウェッター(45L容器)〕に仕込み、撹拌により液膜を形成させながらジャケット温水温度を60℃一定として、先に昇温操作を行った。昇温完了後の槽内温度は58℃を指示していた。   Then, 30.0 kg of this dispersion was charged into a stirring tank thin film evaporator (trade name: Wall Wetter (45 L container) manufactured by Kansai Chemical Machinery Co., Ltd.), and the jacket warm water temperature was set to 60 ° C. while forming a liquid film by stirring. As a constant, the temperature raising operation was performed first. The temperature in the tank after the completion of the temperature increase indicated 58 ° C.

引き続いて、大気圧下から58℃がその液組成の分散液の沸点となるまで徐々に減圧操作を行い、非蒸発成分濃度が25%となるまで有機溶媒及び水を蒸発除去して水系カーボンブラック分散体を製造した。   Subsequently, the pressure is gradually reduced from atmospheric pressure until 58 ° C. reaches the boiling point of the dispersion liquid composition, and the organic solvent and water are removed by evaporation until the non-evaporated component concentration reaches 25%. A dispersion was produced.

このとき、泡立ちはほとんどなく、非蒸発成分濃度を15質量%から25質量%まで濃縮するのに要した時間は6.0時間であった。   At this time, there was almost no foaming, and the time required to concentrate the non-evaporated component concentration from 15% by mass to 25% by mass was 6.0 hours.

(比較例1)
分散液26.3kgを攪拌槽薄膜式蒸発装置〔関西化学機械社製、商品名:ウォールウェッター(45L容器)〕に仕込み、撹拌により液膜を形成させながら槽内圧力を13.0kPaまで先に減圧した。
(Comparative Example 1)
26.3 kg of the dispersion was charged into a stirred tank thin film evaporator (trade name: Wall Wetter (45 L container) manufactured by Kansai Chemical Machinery Co., Ltd.), and the pressure in the tank was increased to 13.0 kPa while forming a liquid film by stirring. The pressure was reduced.

引き続いて、槽内温度25℃からその液組成の沸点となる温度までジャケット部の温水加熱により徐々に昇温を行い、非蒸発成分濃度が25%となるまで有機溶媒及び水を蒸発除去して水系カーボンブラック分散体を製造した。   Subsequently, the temperature is gradually raised by heating the jacket portion with hot water from a temperature in the tank of 25 ° C. to the boiling point of the liquid composition, and the organic solvent and water are removed by evaporation until the concentration of the non-evaporated component reaches 25%. An aqueous carbon black dispersion was produced.

なお、その他の点は実施例1と同一とした。   The other points were the same as in Example 1.

蒸発操作の途中、泡立ちの発生により蒸発操作の中断を繰り返し、非蒸発成分濃度を15質量%から25質量%まで濃縮するのに要した時間は10.5時間であった。   During the evaporation operation, the evaporation operation was repeatedly interrupted due to the occurrence of foaming, and the time required to concentrate the non-evaporated component concentration from 15% by mass to 25% by mass was 10.5 hours.

本発明は、水系カーボンブラック分散体、より詳しくは、インクジェット記録用の水系カーボンブラック分散体の製造方法について有用である。   The present invention is useful for a method for producing an aqueous carbon black dispersion, more specifically, an aqueous carbon black dispersion for inkjet recording.

Claims (4)

カーボンブラック、分散剤、中和剤、有機溶媒及び水を含有する分散体を、前記分散体の沸点未満の温である20〜80℃に加熱した後、その温度が前記分散体の沸点となるまで減圧して前記有機溶媒を蒸発除去する水系カーボンブラック分散体の製造方法。 Carbon black, dispersants, neutralizing agents, the dispersion containing the organic solvent and water, was heated to 20 to 80 ° C. is a temperature lower than the boiling point of the dispersion, and the boiling point temperature of said dispersion A method for producing an aqueous carbon black dispersion in which the organic solvent is removed by evaporation under reduced pressure. 前記カーボンブラックのDBP(ジブチルフタレート)吸油量が100cm/100g以上である請求項1に記載された水系カーボンブラック分散体の製造方法。 Method of manufacturing an aqueous carbon black dispersion according to claim 1 DBP (dibutyl phthalate) oil absorption amount of the carbon black is 100 cm 3/100 g or more. 前記有機溶媒の蒸発除去を、撹拌槽薄膜式蒸発装置を用いて行う請求項1又は2に記載された水系カーボンブラック分散体の製造方法。   The method for producing an aqueous carbon black dispersion according to claim 1 or 2, wherein the organic solvent is removed by evaporation using a stirred tank thin film evaporator. 前記分散体から前記有機溶媒を蒸発除去することにより、前記分散体に含有される非蒸発成分を1〜60質量%にする請求項1乃至3のいずれかに記載された水系カーボンブラック分散体の製造方法。   The aqueous carbon black dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein a non-evaporated component contained in the dispersion is adjusted to 1 to 60 mass% by evaporating and removing the organic solvent from the dispersion. Production method.
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