JP6296265B1 - 着色剤分散物、着色剤分散物の製造方法及びインクジェット記録用インク - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち本発明は、着色剤粒子、塩基性化合物、架橋剤及び水を含む着色剤分散物であって、前記着色剤粒子が、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基、及びカルボキシル基を有する未中和樹脂が着色剤表面に吸着し、かつ、着色剤粒子中の着色剤に対する未中和樹脂の吸着量(未中和樹脂吸着率)が30質量%以上である着色剤粒子である、着色剤分散物に関する。
<着色剤粒子>
本発明の着色剤粒子は、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基及びカルボキシル基を有する未中和樹脂が着色剤表面に吸着したものであり、未中和樹脂吸着率が30質量%以上であることを特徴としている。中和樹脂と比較して疎水性の高い未中和樹脂を用いることで、飛躍的に着色剤への吸着量が向上し、樹脂によって着色剤が十分に被覆された着色剤粒子とすることができる。それにより、分散安定性が大きく改善する。一方、中和樹脂では着色剤を十分に被覆することができず、分散安定性に優れる着色剤粒子を得ることは出来ない。
本発明の着色剤粒子は、具体的には、以下の工程(1)及び工程(2)を順次行うことで得ることが好ましい。
工程(1):着色剤、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基及びカルボキシル基を有する未中和樹脂、水溶性無機塩及び水溶性有機溶剤を含有する混合物を混練して微細化する工程。
工程(2):水溶性無機塩及び水溶性有機溶剤を除去する工程。
例えば、少なくとも着色剤、未中和樹脂、水溶性無機塩及び水溶性有機溶剤を含有する混合物を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、アトライター、横型サンドミル、縦型サンドミル及び/又はアニューラ型ビーズミル等の混練機を用いて摩砕混練を行うことができる。また着色剤の種類や、求められている微細化の程度等に応じて、処理条件等を適宜調整することができ、機械的に混練する際に加熱を行うことが好ましい。これらの摩砕混練方法の中でも、未中和樹脂の着色剤への吸着量を飛躍的に向上させるために、ニーダーを使用することが好ましい。
そのような水溶性有機溶剤としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類;ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、及びこれらと同族のジオールなどのジオール類; ラウリン酸プロピレングリコールなどのグリコールエステル;ジエチレングリコールモノエチル、ジエチレングリコールモノブチル、ジエチレングリコールモノヘキシルの各エーテル、プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコールエーテル、及びトリエチレングリコールエーテルを含むセロソルブなどのグリコールエーテル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、及びこれらと同族のアルコールなどのアルコール類;あるいは、スルホラン;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリドンなどのラクタム類;グリセリン及びその誘導体など、水溶性有機溶剤として知られる他の各種の溶剤などを挙げることができる。これらの水溶性有機溶剤は1種又は2種以上混合して用いることができる。
中でも、高沸点、低揮発性で、高表面張力の多価アルコール類が好ましく、特にジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール類が好ましい。
着色剤粒子表面への未中和樹脂吸着率は、浸透性の高い溶剤と、沸点が高い溶剤を添加した際の分散安定性の観点から、30質量%以上である。未中和樹脂吸着率が30質量%未満であると、着色剤表面への未中和樹脂の吸着及び被覆が不十分であり、着色剤に吸着した未中和樹脂と後述の架橋剤との反応が効果的に進まず、着色剤分散物の分散安定性が悪くなる。また、未吸着の未中和樹脂との架橋反応が進み、経時安定性も悪くなる。
未中和樹脂吸着率は、好ましく45質量%以上であり、特に好ましくは60質量%以上である。なお、未中和樹脂吸着率の測定方法は、実施例で詳細に記載する。
着色剤粒子を得るための着色剤としては特に制限はなく、顔料、疎水性染料、水溶性染料(酸性染料、反応染料、直接染料等)等を用いることができるが、耐水性、保存安定性及び耐擦過性の観点から、顔料及び疎水性染料が好ましい。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料(シリカ、炭酸カルシウム、タルク等)を併用することもできる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アンソラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
C.I.Pigment Red 1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、32、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:2、81:3、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、147、148、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、224、226、242、246、254、255、264、266、269、270、272、279、
C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214、C.I. Pigment Orange 2、5、13、16、17:1、31、34、
36、38、43、46、48、49、51、52、55、59、60、61、62、64、71、73、
C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58、59、62、63、
C.I.Pigment Blue 1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66、79、79、80
C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、32、37、42C.I.Pigment Brown 25、28
C.I.Pigment Black 1、7等を挙げることができる。
C.I.Pigment Red 48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、122,146、147、148、150、170、176、177、184、185、242、254、255、264、266、269、
C.I.Pigment Yellow 12、13、14、17、74、83、108、109、120、150、151、154、155、180、185、213
C.I.Pigment Orange 36,38、43、64
C.I.Pigment Green 7、36、37、58、62、63、
C.I.Pigment Blue 15:1、15:3、15:6、16、22、60、66、
C.I.Pigment Violet 19、23、32、
C.I.Pigment Brown 25、
C.I.Pigment Black 1、7
これらの顔料であれば、インクジェット記録用インクとして十分な色再現性及び(又は)耐光性を保持することができる。但し、本発明においてはこれらに限定されるものではない。
炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基及びカルボキシル基を有する未中和樹脂は、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基及びカルボキシル基を有してさえすればよい。好ましくは、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基含有単量体とカルボキシル基含有単量体との共重合体であり、より好ましくはこれらの(メタ)アクリレート共重合体である。
本発明で好適に使用される炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基含有単量体(以下、単量体Aとする)としては、具体的には、下記一般式(1)で表されるものが好ましい。これらは溶媒揮発時のインク粘度を低くし、低吸液性基材への印字性を向上させ、着色剤分散物及び、それを用いたインクジェット記録用インクの保存安定性及び吐出性を向上させる効果がある。
[一般式(1)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基を示し、R3は水素原子、炭素数1以上20以下のアルキル基又は水素原子が炭素数1以上9以下のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を示し、mはアルキレンオキシ基の平均付加モル数を示し、1以上100以下の数である。]
本発明で好適に使用されるカルボキシル基含有単量体(以下、単量体Bとする)としては、具体例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、又は、これらのアルキルもしくはアルケニルモノエステル、フタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、イソフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、テレフタル酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、コハク酸β−(メタ)アクリロキシエチルモノエステル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、けい皮酸などが挙げられる。保存安定性の向上をより高度に図るためには、カルボキシル基含有(メタ)アクリレートが好ましく、この中でもアクリル酸やメタクリル酸を含む事がより好しい。カルボキシル基をもつことで、着色剤に吸着した未中和樹脂が、塩基性化合物などで中和されイオン化させた際に電荷反発の効果を得ることができ、水性溶媒中で着色剤粒子同士の電荷反発が起こり、着色剤分散物の分散安定性が向上する。
未中和樹脂は、前記炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基含有単量体とカルボキシル基含有単量体以外のその他の単量体を重合組成に含んでいてもよい。その他の単量体としては、アルキル系エチレン性不飽和単量体、水酸基含有エチレン性不飽和単量体、窒素含有エチレン性不飽和単量体、芳香環基含有エチレン性不飽和単量体等がある。以下に具体例を挙げて説明する。
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、もしくはベヘニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
水酸基含有エチレン性不飽和単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−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、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4 −ヒドロキシビニルベンゼン等が挙げられる。
窒素含有エチレン性不飽和単量体としては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、メチルエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノスチレン、ジエチルアミノスチレン、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル−(メタ)アクリルアミド等のモノアルキロール(メタ)アクリルアミド、N ,N−ジ(メチロール)アクリルアミド、N−メチロール−N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N ,N−ジ(メトキシメチル)アクリルアミド等が挙げられる。
芳香環基含有エチレン性不飽和単量体としては、スチレン、α -メチルスチレン、2-メチルスチレン、クロロスチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール等が挙げられる。
前記未中和樹脂は、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、前述したモノマー混合物を共重合させることによって製造される。これらの重合法の中では、溶液重合法が好ましい。溶液重合法で用いる溶媒としては、特に限定されないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。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、ジエチレングリコール、メタノール、エタノール、1−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン又はこれらの1 種以上と水との混合溶媒が好ましい。なお、後述するが本発明では摩砕混練方法によって着色剤粒子を得ることが好ましく、未中和樹脂は摩砕混練方法で使用される水溶性有機溶剤中で合成するか、合成溶媒を除き溶剤を含まないことが好ましい。重合の際には、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) 等のアゾ化合物や、t−ブチルペルオキシオクトエート、ジベンゾイルオキシド等の有機過酸化物等の公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤の量は、モノマー混合物1モルあたり、好ましくは0.001〜5モル、より好ましくは0.01〜2モルである。重合の際には、さらに、オクチルメルカプタン、2−メルカプトエタノール等のメルカプタン類、チウラムジスルフィド類等の公知の重合連鎖移動剤を添加してもよい。
本発明の着色剤分散物は、未中和樹脂のカルボキシル基をイオン化することで、着色剤粒子の分散安定化を図ることができる。このために、着色剤分散物及びそれを用いたインクジェット記録用インクは中性又はアルカリ性に調整されたものであることが好ましい。但し、アルカリ性が強過ぎると、インクジェット記録装置に使われている種々の部材の腐食の原因となる場合があるので、7〜10のpH範囲とするのが好ましい。この際に使用されるpH調整剤としては、下記のものが挙げられる。例えば、アンモニア水、ジメチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の各種有機アミン、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物等の無機アルカリ剤、有機酸や鉱酸等を使用することができる。後述する着色剤粒子の未中和樹脂をイオン化することで、中和され着色剤粒子が水性液媒体中に、分散又は溶解される。
{[塩基性化合物の重量(g)/塩基性化合物の当量]/[未中和樹脂の酸価(KOHmg/g)×未中和樹脂の重量(g)/(56×1000)]}×100
本発明において架橋剤としては、未中和樹脂を適度に架橋するため、分子中に2つ以上のカルボキシル基と反応しうる反応性官能基を有する化合物が好ましく用いられる。反応性官能基として好ましくは、イソシアネート基、アジリジン基、カルボジイミド基、オキセタン基、オキサゾリン基及びエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、より好ましくは、アジリジン基、カルボジイミド基及びエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、特に好ましくは、エポキシ基である。
架橋剤の重量平均分子量(Mw)は、反応のし易さ、及び保存安定性の観点から、100〜2,000が好ましく、120〜1,500が更に好ましく、150〜1,000が特に好ましい。架橋剤に含まれる反応性官能基の数は、架橋後の未中和樹脂の分子量を制御して保存安定性を向上する観点から、2〜6が好ましい。
分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物:例えば、有機ポリイソシアネート又はイソシアネート基末端プレポリマー。
有機ポリイソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;トリレン−2,4−ジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート; 脂環式ジイソシアネート;芳香族トリイソシアネート;それらのウレタン変性体等の変性体が挙げられる。イソシアネート基末端プレポリマーは、有機ポリイソシアネート又はその変性体と低分子量ポリオール等とを反応させることにより得ることができる。
本発明の着色剤分散物は、少なくとも着色剤粒子、塩基性化合物、架橋剤及び水を含む。これらの着色剤分散物の製造方法としては、着色剤分散物の保存安定性の観点から、以下の工程(3)及び工程(4)を順次行うことが好ましい。
工程(3):着色剤粒子と、塩基性化合物と水を添加して、未中和樹脂のカルボキシル基を中和する工程
工程(4):架橋剤を添加して未中和樹脂と架橋させる工程
未中和樹脂のカルボキシル基を中和する工程と架橋剤を添加して未中和樹脂と架橋させる工程では、温度、時間は適宜選択して決定することができる。中和工程の時間は、好ましくは0 .5〜10時間、更に好ましくは1〜5 時間、中和工程の温度は、好ましくは40〜95℃ である。架橋工程の時間は、好ましくは0 .5〜10時間、更に好ましくは1〜5 時間、架橋工程の温度は、好ましくは40〜95℃ である
次に、本発明の着色剤分散物を用いて、インクジェット記録用インクを形成する場合について説明する。インクジェット記録用インクは、印刷適性を付与するために、水と混合して使用される水溶性溶剤を含む。これらの溶剤としては、グリコールエーテル類、ジオール類が良く、中でも(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル、炭素数3〜6のアルカンジオールが効果的である。これらの溶剤は基材への浸透が非常に速く、コート紙、アート紙や塩化ビニルシート、フィルムといった低吸液性の基材に対しても、浸透が速い。そのため、印刷時の乾燥が速く、正確な印字を実現することができる。また、沸点が高いため、湿潤剤としての働きは十分である。
ジオール類の具体例としては、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール等が挙げられる。
重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソ−社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソ−社製、HLC−8320GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)である。
三角フラスコ中に試料、約1gを精密に量り採り、蒸留水/ジオキサン(重量比:蒸留水/ジオキサン=1/9)混合液50mlを加えて溶解する。上記試料溶液に対して、電位差測定装置(京都電子工業株式会社製、装置名「電位差自動滴定装置 AT−710M」)を用いて、0.1mol/L水酸化カリウム・エタノール溶液(力価a)で滴定を行い、滴定終点までに必要な水酸化カリウム・エタノール溶液の量(b(mL))を測定した。乾燥状態の樹脂の値として、酸価(mgKOH/g)を次式により求めた。
酸価(mgKOH/g)={(5.611×a×F)/S}/(不揮発分濃度/100)
ただし、S:試料の採取量(g)
a:0.1mol/L水酸化カリウム・エタノール溶液の消費量(ml)
F:0.1mol/L水酸化カリウム・エタノール溶液の力価
<未中和樹脂の製造>
(未中和樹脂P−1)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ジエチレングリコール100部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を110℃に加熱して、単量体A−1(一般式(1)において、R1=メチル基、R2=エチレン基、R3=メチル基、m=2である単量体)20部、アクリル酸20部、ベンジルメタクリレート60.0部、及びパーブチルO(日油株式会社)5.0部の混合物を3時間かけて滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、さらに110℃で1時間反応させた後、パーブチルOを0.5部添加し、さらに110℃ で1時間反応を続けた。その後、不揮発分測定にて転化率が98%超えたことを確認し、ジエチレングリコールを加え、不揮発分が30%になるように調整し、室温まで冷却し反応を終了させ未中和樹脂溶液P−1を得た。未中和樹脂溶液P−1の重量平均分子量(Mw)は約13,000、酸価は156mgKOH/gであった。
表1に記載した原料と仕込み量に変更した以外は(P−1)と同様にして合成を行い、未中和樹脂溶液P−2〜P−14を得た。なお、分子量の調整はパーブチルOの添加量を変更し、適宜調整した。それぞれの重量平均分子量(Mw)、不揮発分及び酸価は表1に記載した通りである。
単量体A−1:一般式(1)において、R1=メチル基、R2=エチレン基、R3=メチル基、m=2である単量体
単量体A−2:一般式(1)において、R1=メチル基、R2=エチレン基、R3=メチル基、m=9である単量体
単量体A−3:一般式(1)において、R1=メチル基、R2=エチレン基、R3=メチル基、m=23である単量体
単量体A−4:一般式(1)において、R1=水素原子、R2=プロピレン基、R3=メチル基、m=2である単量体
(着色剤粒子B−1)
着色剤としてC.I.ピグメント レッド122(DIC社製「FASTOGENSuperMagentaRG T」)(以下、PR122と示す)35.0部、塩化ナトリウム175.0部、未中和樹脂としてP−1を固形分として12.25部、水溶性溶剤としてジエチレングリコール6.4部をステンレス製ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で3時間混練した。この混合物を水1,000部に投入し、約40℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及び水溶性有機溶剤を除き、減圧下40℃で乾燥して着色剤粒子B−1を得た。
使用する着色剤、未中和樹脂を表2に従って変更した以外は、着色剤粒子B−1と同様にして、着色剤B−2〜B−13、15、16を得た。
着色剤としてPR122(DIC社製「FASTOGENSuperMagentaRGT」)35.0部、塩化ナトリウム175.0部、未中和樹脂としてP−3を固形分換算で6.125部、セラマー1608(ベーカーペトロライト社製:非アクリル系樹脂、α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体と無水マレイン酸モノエステルとの共重合体、酸価:154mgKOH/g、不揮発分100%)を固形分換算で6.125部、水溶性溶剤として及びジエチレングリコール6.4部をステンレス製ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で3時間混練した。この混合物を水1,000部に投入し、約40℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及び水溶性有機溶剤を除き、減圧下40℃で乾燥して着色剤粒子B−14を得た。
着色剤としてPR122(DIC社製「FASTOGENSuperMagentaRG T」)35.0部、塩化ナトリウム175.0部、未中和樹脂としてP−3を固形分換算で12.25部、塩基性化合物として水酸化カリウムの10%水溶液を、用いた未中和樹脂の酸価から中和度が100%になるように19.11部、水溶性溶剤としてジエチレングリコール6.4部をステンレス製ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で3時間混練した。この混合物を水1,000部に投入し、約40℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌したところ、着色剤分散物となってしまい着色剤粒子として得ることができなかった。
着色剤としてPR122(DIC社製「FASTOGENSuperMagentaRG T」)500部、未中和樹脂としてP−3を固形分換算で175部、塩基性化合物として水酸化カリウムの10%水溶液を、用いた未中和樹脂の酸価から中和度が100%になるように273部、水溶性溶剤としてジエチレングリコール200部をプラネタリーミキサー(株式会社井上製作所製) に仕込み、ジャケット温度を80℃に加温し、低速(自転回転数:10rpm、公転回転数:29.4rpm)で混合した。その後、高速(自転回転数:20rpm、公転回転数:58.8rpm)に切り替え3時間混練を行い、混合物を取り出し減圧下100℃で乾燥して着色剤粒子B−18を得た。
(未中和樹脂吸着量の測定)
得られた着色剤粒子20部、塩基性化合物として水酸化カリウムの10%水溶液を、着色剤粒子の合成例で用いた未中和樹脂の酸価から中和度が100%になるように加え、さらに不揮発分が22%になるようにイオン交換水を添加した後、70℃のオイルバスで加温しながらディスパーで1時間撹拌した。その後室温まで冷却し、ついで超遠心分離機で100,000rpmで6時間遠心分離を行い、着色剤粒子を沈降させた。その後上澄みが透明であることを確認して上澄み液を採取し、上澄み液の不揮発分を測定し、吸着されなかった未中和樹脂量(カリウムイオンとイオン結合した状態のもの)を算出した。
この時、着色剤に吸着し着色剤を被覆した未中和樹脂は、着色剤粒子とともに沈降し、着色剤に吸着されていない未中和樹脂は上澄み液中に溶解することから、未中和樹脂吸着量を下記の式に従い算出した。なお、B−18は、塩基性化合物を加えなかった以外は、上記手順と同様にして測定を行った。
未中和樹脂吸着率(%)
=(初期の未中和樹脂量−上澄みの未中和樹脂量)×100/初期の未中和樹脂量
*初期の未中和樹脂量:着色剤粒子使用量×未中和樹脂の対顔料比
*上澄みの未中和樹脂量:(上澄みの不揮発分×(試験用着色剤分散物全重量―試験用着色剤分散物の固形分量)
PY180:C.I.ピグメントイエロー180、クラリアントジャパン社製、「NOVOPERM Yellow P−HG」
セラマー1608:非アクリル系樹脂、α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体と無水マレイン酸モノエステルとの共重合体、酸価:154mgKOH/g、不揮発分100%(ベーカーペトロライト社製)
[実施例1]
(着色剤分散物C−1)
着色剤粒子としてB−1を20部、塩基性化合物として水酸化カリウムの10%水溶液を、用いた未中和樹脂の酸価から中和度が100%になるように10.92部、防腐剤としてPROXEL GXL(S)(Lonza製)を0.03部、さらに不揮発分が22%になるようにイオン交換水を加え、70℃のオイルバスで加温しながらディスパーで約1時間撹拌した。次いで超音波照射機(商品名「UP400S」、hielscher社製)を使用し、氷冷下で10分間超音波照射させた。なお、超音波照射機の振幅は70%とした。
次いで、架橋剤としてデナコールEX321(エポキシ架橋剤、ナガセケムテックス製、不揮発分100%、エポキシ当量140g/eq)を着色剤粒子に使用した未中和樹脂のカルボン酸/架橋剤モル比で0.3eqになるように、0.82部加え、さらに約1時間撹拌し、再度不揮発分が22%になるようにイオン交換水で調整し、着色剤分散物C−1を得た。
(着色剤分散物C−2〜C−22)
使用する着色剤粒子、架橋剤種、架橋剤量を表3に従って変更した以外は、実施例1と同様にして着色剤分散物C−2〜C−20、C−22を得た。なお、C−21は、塩基性化合物を加えなかった以外は、実施例1と同様にし、C−21を得た。
得られた着色剤分散物について、以下の評価を行った。結果を表3に示す。
得られた着色剤分散物を500倍に水希釈し、該希釈液約5mlを動的光散乱測定法(測定装置はマイクロトラック(株)日機装製)により測定を行った。この時、得られた体積粒子径分布データ(ヒストグラム)のピークを(D50)とした。
着色剤分散物の初期粘度を、E型粘度計(東機産業社製「ELD型粘度計」)を用いて、25℃ において回転数20rpmという条件で測定した。さらに着色剤分散物を70℃の恒温機に1週間保存・経時促進させた後、同様にして粘度を測定し、経時前後での粘度変化率を算出し、以下の基準で評価した。
○:粘度変化率が±10%未満(良好)
△:粘度変化率が±10%以上±20%未満(実用上問題なし)
×:粘度変化率が±20%以上(不良)
デナコールEX321:ナガセケムテックス製、エポキシ架橋剤、不揮発分100%、エポキシ当量140g/eq
ケミタイトD22E:日本触媒製、アジリジン架橋剤、不揮発分30%、アジリジン当量168g/eq
カルボジライトV02:日清紡製、カルボジイミド架橋剤、不揮発分40%、カルボジイミド当量590g/eq
[実施例19〜36、比較例5〜8]
(インクジェット記録用インクJ−1〜J−22)
実施例及び比較例で得られた着色剤分散物を33.3部、プロピレングリコールを16.65部、1,2−ヘキサンジオールを16.65部、イオン交換水を33.3部、レベリング剤としてサーフィノールDF110D(エアープロダクツジャパン製)を0.1部混合し、インクジェット記録用インクJ−1〜J−22を作製した。
得られた着色剤分散物について、以下の評価を行った。結果を表4に示す。
得られたインクジェット記録用インクを100倍に水希釈し、該希釈液約5mlを動的光散乱測定法(測定装置はマイクロトラック(株)日機装製)により測定を行った。この時、得られた体積粒子径分布データ(ヒストグラム)のピークを(D50)とした。着色剤分散体のD50値と比較して粒径変化率を算出し、以下の基準で評価した。インク化工程での粒径変化が少ないほど評価が高い。
◎:粒径変化率が±5%未満(非常に良好)
○:粒径変化率が±5%以上±15%未満(良好)
△:粒径変化率が±10%以上±25%未満(実用上問題無し)
×:粒径変化率が±25%以上(不良)
着色剤分散物と同様にして測定、評価を行った。
得られたインクジェット記録用インクをインクジェットプリンター(エプソン社製「PM−750C」)のカートリッジに詰めて、コート紙(王子製紙製OKトップコート+、米坪104.7g/m2)に印刷した。印刷したサンプルをルーペで観察し、ドットのつながりや色のムラを評価し、以下の基準で評価した。
○:ドットのつながりや色のムラが全くない(非常に良好)、
△:ドットのつながりや色のムラがわずかにある(実用上問題なし)
×:ドットのつながりや色のムラが全面にある(不良)
実施例10〜13、28〜31から、未中和樹脂の重量平均分子量が5,000〜15,000であると特に着色剤への樹脂吸着量が向上することが示された。
実施例1〜3、19〜21から、未中和樹脂に含まれる一般式(1)のmが9以上40以下にあるとき、未中和樹脂の水溶性有機溶剤への親和性が適度に向上し、樹脂吸着量が向上すると考えられる。またこれらは、着色剤分散物及びインクジェット記録用インク中では、アルキレンオキシ基がインク中で大きく拡がりを持つため、立体障害基としての効果が高く、安定性が向上したと考えられる。
また、未中和樹脂の酸価が120〜300mgKOH/gであると、インクジェット記録用インクの経時保存安定性がより優れることが示された。これは、適切な酸価であることにより着色剤への吸着力が向上したためたと考えられる。
Claims (10)
- 着色剤、炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基、及びカルボキシル基を有する未中和樹脂、水溶性無機塩並びに水溶性有機溶剤を含有する混合物を混練して微細化する工程と、水溶性無機塩及び水溶性有機溶剤を除去する工程と、塩基性化合物及び水を添加して未中和樹脂のカルボキシル基を中和する工程と、架橋剤を添加して架橋剤と未中和樹脂とを架橋させる工程とが、順次行われることを特徴とする着色剤分散物の製造方法。
- 炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基、及びカルボキシル基を有する未中和樹脂の重量平均分子量が、5,000〜15,000である請求項1に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 着色剤分散物の動的光散乱法による体積メディアン径が20〜100nmである、請求項1又は2に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 炭素原子数1〜6のアルキレンオキシ基、及びカルボキシル基を有する未中和樹脂の酸価が120〜300mgKOH/gである、請求項1〜3いずれか一項に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 架橋剤が、アジリジン基、カルボジイミド基及びエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも一種の基を含む、請求項1〜4いずれか一項に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 架橋剤が、分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物である、請求項1〜5いずれか一項に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 架橋剤の含有量が、未中和樹脂のカルボキシル基に対して、30〜90モル%である、請求項1〜6いずれか一項に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 文具用着色剤、塗料用着色剤、印刷インク用着色剤、電子写真用着色剤、インクジェット記録用インク用着色剤又は捺染剤用着色剤に用いられる、請求項1〜7いずれか1項に記載の着色剤分散物の製造方法。
- 請求項1〜8に記載の着色剤分散物の製造方法で得られる着色剤分散物を含む、インクジェット記録用インクの製造方法。
- さらに水溶性溶剤を含む、請求項9に記載のインクジェット記録用インクの製造方法。
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