JP6962636B2 - Aqueous pigment dispersion - Google Patents
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Description
本発明は、水系顔料分散体、その製造方法、及び水系インクの製造方法に関する。 The present invention relates to an aqueous pigment dispersion, a method for producing the same, and a method for producing an aqueous ink.
インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、記録媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物等を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、記録媒体として普通紙が使用可能、記録媒体に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。近年特に、記録物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いるものが主流となってきている。 The inkjet recording method is a recording method in which ink droplets are directly ejected from a fine nozzle and adhered to a recording medium to obtain a printed matter or the like on which characters and images are recorded. This method is remarkably popular because it is easy to make full color and is inexpensive, and has many advantages such as plain paper can be used as a recording medium and non-contact with the recording medium. In recent years, in particular, from the viewpoint of weather resistance and water resistance of recorded materials, those using pigments as colorants have become mainstream.
ところで、水系顔料分散体及びこれを用いる水系インクにおいては、顔料表面に水に親和性の高い官能基を付与して、分散剤なしに又はポリマー分散剤を用いて、顔料を水系媒体又はインクビヒクルに分散させて用いられる。しかし、顔料分散体を用いるインクは、水系媒体又はインクビヒクルに均一に溶解する染料を用いるインクと異なり、長期間にわたって顔料粒子の分散状態を維持することが難しく、また、インク吐出ノズル部分でポリマーや顔料が固着してしまうことによる吐出性低下の改善が求められている。
例えば、特許文献1には、耐水性、経時安定性等に優れた顔料分散液を得ることを目的として、特定割合のカルボキシル基含有熱可塑性樹脂で顔料を分散させたのちにカルボキシ基含有熱可塑性樹脂が架橋剤にて架橋し、架橋剤/カルボキシ基含有熱可塑性樹脂(有効固形分重量比)が1/100〜50/100である水性顔料分散液が開示されている。さらに熱可塑性樹脂を沸点200℃以下の有機アミンで中和することが好ましいこと、中和率が100〜150%程度が好ましいこと等が開示されている。
By the way, in an aqueous pigment dispersion and an aqueous ink using the same, a functional group having a high affinity for water is imparted to the surface of the pigment, and the pigment is used as an aqueous medium or an ink vehicle without a dispersant or by using a polymer dispersant. It is used by being dispersed in. However, unlike inks that use dyes that dissolve uniformly in water-based media or ink vehicles, inks that use pigment dispersions have difficulty maintaining a dispersed state of pigment particles for a long period of time, and a polymer is used at the ink ejection nozzle portion. There is a demand for improvement in the decrease in ejection property due to the sticking of the ink and the pigment.
For example, in Patent Document 1, for the purpose of obtaining a pigment dispersion having excellent water resistance, stability over time, etc., a specific ratio of a carboxyl group-containing thermoplastic resin is used to disperse the pigment, and then the carboxy group-containing thermoplastic is obtained. An aqueous pigment dispersion liquid in which the resin is crosslinked with a cross-linking agent and the cross-linking agent / carboxy group-containing thermoplastic resin (effective solid content weight ratio) is 1/100 to 50/100 is disclosed. Further, it is disclosed that it is preferable to neutralize the thermoplastic resin with an organic amine having a boiling point of 200 ° C. or lower, and that the neutralization rate is preferably about 100 to 150%.
特許文献1の水性顔料分散液は、カルボキシ基と反応する官能基を1分子中に複数有する架橋剤によって、顔料を分散するポリマー分散剤を3次元的に結合させ、強固な皮膜を得ることができるため、室温ではインクの安定性はある程度確保できる。しかしながら、高温下においてより長期間保存した場合、インクの安定性を確保することができず、近年高まる信頼性への要求を満たすには至っていない。
また、コート紙等の低吸水性の記録媒体を用いた印刷物など、印刷物を重ねた状態で保持すると印刷部との接触部に転写が生じる場合があった。
本発明は、顔料を用いる利点である耐水性を維持しつつ、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化を抑制できる優れた保存安定性を有し、また印刷物を重ねた状態で保持しても接触部に転写が起こらない耐転写性に優れる水系顔料分散体、その製造方法、及び水系インクの製造方法を提供することを課題とする。
The aqueous pigment dispersion of Patent Document 1 can obtain a strong film by three-dimensionally bonding a polymer dispersant that disperses a pigment with a cross-linking agent having a plurality of functional groups that react with a carboxy group in one molecule. Therefore, the stability of the ink can be ensured to some extent at room temperature. However, when the ink is stored at a high temperature for a longer period of time, the stability of the ink cannot be ensured, and the demand for reliability that has been increasing in recent years has not been satisfied.
Further, when the printed matter is held in a stacked state such as a printed matter using a recording medium having low water absorption such as coated paper, transfer may occur in the contact portion with the printed portion.
The present invention has excellent storage stability that can suppress solidification of pigments and polymers at the ink ejection nozzle while maintaining water resistance, which is an advantage of using pigments, and even if printed matter is held in a stacked state. An object of the present invention is to provide an aqueous pigment dispersion having excellent transfer resistance in which transfer does not occur in a contact portion, a method for producing the same, and a method for producing an aqueous ink.
水系インクの耐水性を向上させるには、インク液滴が記録媒体と接触後、顔料粒子同士又は顔料粒子と記録媒体との接着力を強固にすることが有力な手法である。
そこで本発明者らは、水系インクの性能として、(i)印刷時のように、インク液滴が記録媒体面と接触して顔料粒子の近傍からインクビヒクルが消失する環境では、強固な皮膜を形成することができるが、(ii)インク吐出ノズル部分のように、インクビヒクル中の揮発性成分(例えば水)が揮発したとしても、不揮発性成分が残留しているような環境では、低粘度の流体状態を維持できる性能を得ることを目指した。そして、カルボキシ基を有し、特定の酸価を有する水不溶性ポリマーの少なくとも一部をアルカリ金属水酸化物で中和し、水不溶性多官能エポキシ化合物と架橋反応させたポリマー分散剤で顔料を水に分散させた水系顔料分散体が、上記性能を両立し得ることを見い出した。
一方、印刷物を重ねた状態で保持すると印刷部との接触部に転写が生じる場合がある。特にコート紙等の低吸水性の記録媒体を用いた印刷物では、インクが記録媒体に浸透しにくく顔料等のインク成分が記録媒体の表面に残留するため転写を生じやすい。印刷物の耐転写性を高めるには顔料と記録媒体との接着力を高める必要があり、そのためには分散剤として使用するポリマーの量を増やすのが効果的であると考えられる。しかし、ポリマーの量を増やすと、吐出ノズル近傍でポリマー粒子がノズルに付着又は凝集し、吐出性が悪化する傾向がある。以上のことから、耐水性を維持しつつ、耐転写性の向上と吐出性の向上を両立できる技術の開発が急務となっていた。
In order to improve the water resistance of the water-based ink, it is a promising method to strengthen the adhesive force between the pigment particles or between the pigment particles and the recording medium after the ink droplets come into contact with the recording medium.
Therefore, as the performance of the water-based ink, the present inventors have formed a strong film in an environment where the ink droplets come into contact with the recording medium surface and the ink vehicle disappears from the vicinity of the pigment particles, as in (i) printing. Although it can be formed, it has low viscosity in an environment such as (ii) an ink ejection nozzle where even if a volatile component (for example, water) in the ink vehicle volatilizes, the volatile component remains. We aimed to obtain the performance that can maintain the fluid state of. Then, at least a part of the water-insoluble polymer having a carboxy group and a specific acid value is neutralized with an alkali metal hydroxide, and the pigment is watered with a polymer dispersant obtained by cross-linking with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. It has been found that the aqueous pigment dispersion dispersed in the above can achieve both the above-mentioned performance.
On the other hand, if the printed matter is held in a stacked state, transfer may occur in the contact portion with the printed portion. In particular, in printed matter using a recording medium having low water absorption such as coated paper, ink does not easily penetrate into the recording medium, and ink components such as pigments remain on the surface of the recording medium, so that transfer is likely to occur. In order to improve the transfer resistance of printed matter, it is necessary to increase the adhesive force between the pigment and the recording medium, and for that purpose, it is considered effective to increase the amount of the polymer used as the dispersant. However, when the amount of the polymer is increased, the polymer particles tend to adhere or aggregate to the nozzle in the vicinity of the discharge nozzle, and the discharge property tends to be deteriorated. From the above, there is an urgent need to develop a technology that can achieve both improvement in transfer resistance and improvement in ejection property while maintaining water resistance.
本発明は、次の[1]〜[3]を提供する。
[1]顔料、ポリマー分散剤を含む水系顔料分散体であって、
該ポリマー分散剤が、カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)と、水不溶性多官能エポキシ化合物とを反応させて得られる架橋構造を有し、
水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部はアルカリ金属水酸化物で中和されており、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)が0.5以上1.8以下であり、
かつ、水不溶性ポリマー(A)の酸価と中和度と架橋度とが下記条件1を満たす、水系顔料分散体。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属水酸化物のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比、架橋度は「水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比である。
The present invention provides the following [1] to [3].
[1] An aqueous pigment dispersion containing a pigment and a polymer dispersant.
The polymer dispersant has a crosslinked structure obtained by reacting a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. death,
At least a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal hydroxide, and the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) is 0.5 or more and 1.8. Is below
A water-based pigment dispersion in which the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking of the water-insoluble polymer (A) satisfy the following condition 1.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) exceeds −30 mgKOH / g and is 130 mgKOH / g or less.
Here, the degree of neutralization is a percentage of "the molar equivalent of the alkali metal hydroxide / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group", and the degree of cross-linking is "the molar equivalent of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound". It is a percentage of "molar equivalent number of epoxy groups / molar equivalent number of carboxy groups of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group".
[2]下記工程1〜3を有し、かつ工程1における水不溶性ポリマー(A)の酸価及び中和度と、工程3における架橋度とが、下記条件1を満たす、水系顔料分散体の製造方法。
工程1:カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)をアルカリ金属水酸化物で中和する工程
工程2:工程1で得られた中和された水不溶性ポリマー(A)と顔料を水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散体Aを得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物で架橋処理し、架橋された水不溶性ポリマー(A)であるポリマー分散剤を含有する水系顔料分散体Bを得る工程
ここで、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)は、0.5以上1.8以下である。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が、−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、酸価、中和度、架橋度は前記[1]と同義である。
[3]前記[2]に記載の工程1〜3と、下記工程4を有する、水系インクの製造方法。
工程4:工程3で得られた水系顔料分散体Bと有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
なお、「水系」とは、顔料を分散させる媒体において、水が最大割合を占めていることを意味する。
[2] An aqueous pigment dispersion having the following steps 1 to 3 and in which the acid value and neutralization degree of the water-insoluble polymer (A) in step 1 and the degree of cross-linking in step 3 satisfy the following condition 1. Production method.
Step 1: Neutralize the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with an alkali metal hydroxide. Step 2: Neutralization obtained in Step 1. Step 3: Obtain the pigment aqueous dispersion A by mixing and dispersing the water-insoluble polymer (A) and the pigment in an aqueous medium. Step 3: The pigment aqueous dispersion A obtained in step 2 is mixed with a water-insoluble polyfunctional epoxy. Step of cross-linking with a compound to obtain an aqueous pigment dispersion B containing a polymer dispersant which is a cross-linked water-insoluble polymer (A). Here, the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) Is 0.5 or more and 1.8 or less.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is more than -30 mgKOH / g and 130 mgKOH / g or less.
Here, the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking are synonymous with the above [1].
[3] A method for producing a water-based ink, which comprises the steps 1 to 3 according to the above [2] and the following steps 4.
Step 4: A step of mixing the water-based pigment dispersion B obtained in step 3 with an organic solvent to obtain a water-based ink. The “water-based” means that water occupies the largest proportion in the medium for dispersing the pigment. Means that.
本発明によれば、顔料を用いる利点である耐水性を維持しつつ、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化を抑制できる優れた保存安定性を有し、また印刷物を重ねた状態で保持しても接触部に転写が起こらない耐転写性に優れる水系顔料分散体、その製造方法、及び水系インクの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, while maintaining water resistance, which is an advantage of using a pigment, it has excellent storage stability capable of suppressing solidification of pigments and polymers at an ink ejection nozzle, and holds printed matter in a stacked state. However, it is possible to provide an aqueous pigment dispersion having excellent transfer resistance in which transfer does not occur in the contact portion, a method for producing the same, and a method for producing an aqueous ink.
[水系顔料分散体]
本発明の水系顔料分散体は、顔料、ポリマー分散剤を含む水系顔料分散体であって、
該ポリマー分散剤が、カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)と、水不溶性多官能エポキシ化合物とを反応させて得られる架橋構造を有し、
水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部はアルカリ金属水酸化物で中和されており、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)が0.5以上1.8以下であり、
かつ、水不溶性ポリマー(A)の酸価と中和度と架橋度とが下記条件1を満たす、水系顔料分散体。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、酸価、中和度、架橋度は前記のとおりである。
[Aqueous pigment dispersion]
The aqueous pigment dispersion of the present invention is an aqueous pigment dispersion containing a pigment and a polymer dispersant.
The polymer dispersant has a crosslinked structure obtained by reacting a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. death,
At least a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal hydroxide, and the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) is 0.5 or more and 1.8. Is below
A water-based pigment dispersion in which the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking of the water-insoluble polymer (A) satisfy the following condition 1.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) exceeds −30 mgKOH / g and is 130 mgKOH / g or less.
Here, the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking are as described above.
本発明の水系顔料分散体は、耐水性を維持しつつ、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化を抑制できる優れた保存安定性を発揮し、また印刷物の耐転写性に優れ、良好な印刷物を得ることができるため、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、又はインクジェットインク用の水系顔料分散体として好適に用いることができ、特にインクジェットインク用水系顔料分散体として用いることが好ましい。
また、本発明の水系顔料分散体を用いた水系インクは、インクジェット記録方式における連続吐出安定性や、印字物の耐転写性に優れることから、インクジェット記録用水系インクとして用いることが好ましい。
The aqueous pigment dispersion of the present invention exhibits excellent storage stability that can suppress solidification of pigments and polymers at the ink ejection nozzle while maintaining water resistance, and also has excellent transfer resistance of printed matter, which is good printed matter. Can be suitably used as an aqueous pigment dispersion for flexo printing inks, gravure printing inks, or inkjet inks, and particularly preferably as an aqueous pigment dispersion for inkjet inks.
Further, the water-based ink using the water-based pigment dispersion of the present invention is preferably used as the water-based ink for inkjet recording because it is excellent in continuous ejection stability in the inkjet recording method and transfer resistance of printed matter.
本発明の水系顔料分散体及び水系インクが、上記のような優れた効果を発揮できる理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明においては、ポリマー分散剤として、カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)の少なくとも一部をアルカリ金属水酸化物で中和し、水不溶性多官能エポキシ化合物と架橋反応させたものを用いる。カルボキシ基を有する酸価が200mgKOH/g以上である水不溶性ポリマーは水との親和性が高く、アルカリ金属水酸化物は少量で適切にカルボキシ基の一部を中和できるため、強い電荷反発が得られ、水系での顔料の分散安定性が高められると考えられる。
また、水不溶性多官能エポキシ化合物は、顔料表面近傍に存在して架橋反応を進行させるため、顔料粒子に吸着したポリマー分散剤は、より強固に顔料粒子に吸着し、しかも水不溶性架橋剤による架橋構造を有するため水不溶性が増大し、顔料からポリマーが脱離しにくいため、水系顔料分散体及び水系インクの保存安定性が向上する。
また、前述した通り、印刷物の耐転写性を高めるにはポリマー分散剤の量を増やすのが効果的であるが、本発明に係るポリマー分散剤を用いると、ポリマー量を増やしても、ノズルでの凝集が抑制されるため、吐出性が悪化せず、耐転写性の優れる印刷物が得られると考えられる。
The reason why the water-based pigment dispersion and the water-based ink of the present invention can exert the above-mentioned excellent effects is not clear, but it is considered as follows.
In the present invention, as the polymer dispersant, at least a part of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group is neutralized with an alkali metal hydroxide and crosslinked with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. A water-insoluble polymer having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more has a high affinity with water, and a small amount of alkali metal hydroxide can appropriately neutralize a part of the carboxy group, resulting in strong charge repulsion. It is considered that the obtained material can enhance the dispersion stability of the pigment in an aqueous system.
Further, since the water-insoluble polyfunctional epoxy compound exists in the vicinity of the pigment surface to promote the cross-linking reaction, the polymer dispersant adsorbed on the pigment particles is more strongly adsorbed on the pigment particles, and the cross-linking is performed by the water-insoluble cross-linking agent. Since it has a structure, water insolubility is increased, and the polymer is hardly desorbed from the pigment, so that the storage stability of the water-based pigment dispersion and the water-based ink is improved.
Further, as described above, it is effective to increase the amount of the polymer dispersant in order to improve the transfer resistance of the printed matter. However, when the polymer dispersant according to the present invention is used, even if the amount of the polymer is increased, the nozzle can be used. It is considered that a printed matter having excellent transfer resistance can be obtained without deteriorating the ejection property because the agglomeration of the printed matter is suppressed.
<顔料>
本発明に用いられる顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよく、レーキ顔料、蛍光顔料を用いることもできる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム等の金属酸化物、真珠光沢顔料等が挙げられる。特に黒色インクにおいては、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。
有機顔料の具体例としては、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
上記の顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
<Pigment>
The pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and a lake pigment or a fluorescent pigment may also be used. In addition, if necessary, they can be used in combination with extender pigments.
Specific examples of the inorganic pigment include carbon black, titanium oxide, iron oxide, red iron oxide, metal oxides such as chromium oxide, and pearl luster pigments. Especially for black ink, carbon black is preferable. Examples of carbon black include furnace black, thermal lamp black, acetylene black, and channel black.
Specific examples of organic pigments include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments; phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, and isoind. Examples thereof include polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and slen pigments.
The hue is not particularly limited, and any chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange, and green can be used.
Specific examples of preferable organic pigments include C.I. I. Pigment Yellow, C.I. I. Pigment Red, C.I. I. Pigment Orange, C.I. I. Pigment Violet, C.I. I. Pigment Blue and C.I. I. One or more product numbers selected from Pigment Green can be mentioned.
Examples of the extender pigment include silica, calcium carbonate, talc and the like.
The above pigments can be used alone or in combination of two or more.
本発明において、顔料は、水系顔料分散体及び水系インク中で、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)として存在することが好ましい。ここで、「顔料を含有する」とは、カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)と水不溶性多官能エポキシ化合物との反応で得られる架橋構造を有するポリマー分散剤に、顔料が内包された形態、該ポリマー分散剤に顔料の一部が内包され且つ顔料の一部が該ポリマー分散剤から露出された形態、又は顔料の表面に該ポリマー分散剤が付着している形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。これらの中では、架橋構造を有するポリマー分散剤に、顔料が内包された形態が好ましい。 In the present invention, the pigment is preferably present as water-insoluble polymer particles containing the pigment (hereinafter, also referred to as “pigment-containing polymer particles”) in the water-based pigment dispersion and the water-based ink. Here, "containing a pigment" means a form in which a pigment is encapsulated in a polymer dispersant having a crosslinked structure obtained by reacting a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. , A form in which a part of the pigment is encapsulated in the polymer dispersant and a part of the pigment is exposed from the polymer dispersant, a form in which the polymer dispersant is adhered to the surface of the pigment, and the like. Also included is a mixture of. Among these, a form in which a pigment is encapsulated in a polymer dispersant having a crosslinked structure is preferable.
<ポリマー分散剤>
本発明に用いられるポリマー分散剤は、カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)から調製されるものであり、水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部をアルカリ金属水酸化物で中和した後、顔料を分散した状態で、水不溶性多官能エポキシ化合物と架橋反応させることによって水系媒体中で形成されることが好ましい。この場合、ポリマー分散剤は単離されないが、水不溶性ポリマー(A)のモノマー構成、アルカリ金属水酸化物の種類と使用量、水不溶性多官能エポキシ化合物の種類と使用量から条件1が決まり、その条件1を満たすものとして、ポリマー分散剤の状態を規定できる。
本発明においては、中和剤としてアルカリ金属水酸化物を使用することで、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系顔料分散体や水系インクを保存すると増粘や凝集の発生を抑制し、更に近年要望されている高い信頼性に応えられるほどに保存安定性が向上すると考えられる。
<Polymer dispersant>
The polymer dispersant used in the present invention is prepared from a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group, and at least a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal hydroxide. After that, it is preferable that the pigment is formed in an aqueous medium by carrying out a cross-linking reaction with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound in a dispersed state. In this case, the polymer dispersant is not isolated, but condition 1 is determined by the monomer composition of the water-insoluble polymer (A), the type and amount of alkali metal hydroxide used, and the type and amount of water-insoluble polyfunctional epoxy compound used. The state of the polymer dispersant can be defined as satisfying the condition 1.
In the present invention, by using an alkali metal hydroxide as a neutralizing agent, the charge repulsive force generated after neutralization becomes large, and when an aqueous pigment dispersion or an aqueous ink is stored, thickening and aggregation are suppressed. However, it is considered that the storage stability is improved to the extent that the high reliability demanded in recent years can be met.
(水不溶性ポリマー(A))
本発明で用いられるポリマー分散剤を調製するためのカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)(以下、単に「水不溶性ポリマー(A)」ともいう)は、顔料分散作用を発現する顔料分散剤としての機能と、記録媒体への定着剤としての機能を有する。
この水不溶性ポリマー(A)は、未中和の状態では勿論、そのカルボキシ基の一部を中和した後でも水不溶性である。ここで、「水不溶性ポリマー」とは、水不溶性ポリマーを水に分散させたとき、透明とならないことを意味する。また水不溶性ポリマーの水分散体が目視で透明に見えたとしても、レーザー光や通常光による観察でチンダル現象が認められる場合は水不溶性であると判断する。
(Water-insoluble polymer (A))
The water-insoluble polymer (A) having a carboxy group for preparing the polymer dispersant used in the present invention (hereinafter, also simply referred to as "water-insoluble polymer (A)") is used as a pigment dispersant exhibiting a pigment dispersion action. And a function as a fixing agent on a recording medium.
This water-insoluble polymer (A) is water-insoluble not only in an unneutralized state but also after a part of its carboxy group is neutralized. Here, the "water-insoluble polymer" means that when the water-insoluble polymer is dispersed in water, it does not become transparent. Even if the aqueous dispersion of the water-insoluble polymer looks transparent visually, it is judged to be water-insoluble if the Tyndall phenomenon is observed by observation with laser light or normal light.
水不溶性ポリマー(A)の酸価はカルボキシ基に由来するが、200mgKOH/g以上であり、好ましくは210mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、320mgKOH/g以下であり、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは270mgKOH/g以下である。酸価が前記の範囲であれば、カルボキシ基及びその中和されたカルボキシ基の量は十分であり、保存安定性及び耐転写性が向上する。
水不溶性ポリマー(A)の酸価は、構成するモノマーの質量比から算出することができる。また、適当な有機溶剤(例えば、MEK)にポリマーを溶解又は膨潤させて滴定する方法でも求めることができる。
The acid value of the water-insoluble polymer (A) is derived from the carboxy group, but is 200 mgKOH / g or more, preferably 210 mgKOH / g or more, more preferably 220 mgKOH / g or more, and 320 mgKOH / g or less. It is preferably 300 mgKOH / g or less, more preferably 270 mgKOH / g or less. When the acid value is in the above range, the amount of the carboxy group and its neutralized carboxy group is sufficient, and the storage stability and the transfer resistance are improved.
The acid value of the water-insoluble polymer (A) can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. It can also be determined by a method of dissolving or swelling the polymer in a suitable organic solvent (for example, MEK) and titrating it.
水系顔料分散体及び水系インク中での水不溶性ポリマー(A)を水不溶性多官能性エポキシ化合物と反応させて得られるポリマー分散剤の存在形態は、(i)顔料に吸着している状態、(ii)顔料を含有している顔料内包(カプセル)状態、及び(iii)顔料を吸着していない形態がある。顔料の分散安定性の観点から、本発明においては(i)又は(ii)の状態が好ましく、(ii)顔料を含有している顔料内包状態がより好ましい。
本発明に係るポリマー分散剤を得るために用いられる水不溶性ポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、水系顔料分散体及び水系インクの保存安定性を向上させる観点から、ビニルモノマー(ビニル化合物、ビニリデン化合物、ビニレン化合物)の付加重合により得られるビニル系ポリマーが好ましい。
The present form of the polymer dispersant obtained by reacting the water-insoluble polymer (A) in the water-based pigment dispersion and the water-based ink with the water-insoluble polyfunctional epoxy compound is (i) in a state of being adsorbed on the pigment, (i). There are ii) a pigment-containing (capsule) state containing a pigment, and (iii) a form in which the pigment is not adsorbed. From the viewpoint of the dispersion stability of the pigment, the state of (i) or (ii) is preferable in the present invention, and (ii) the pigment-encapsulating state containing the pigment is more preferable.
Examples of the water-insoluble polymer used to obtain the polymer dispersant according to the present invention include polyester, polyurethane, vinyl-based polymer, etc., and vinyl is used from the viewpoint of improving the storage stability of the water-based pigment dispersion and the water-based ink. A vinyl polymer obtained by addition polymerization of a monomer (vinyl compound, vinylidene compound, vinylene compound) is preferable.
本発明に用いられる水不溶性ポリマー(A)としては、(a)カルボキシ基含有ビニルモノマー(以下、「(a)成分」ともいう)と、(b)疎水性ビニルモノマー(以下、「(b)成分」ともいう)とを含むビニルモノマー混合物(以下、単に「モノマー混合物」ともいう)を共重合させてなるビニル系ポリマーが好ましい。このビニル系ポリマーは、(a)成分由来の構成単位と(b)成分由来の構成単位を有する。 The water-insoluble polymer (A) used in the present invention includes (a) a carboxy group-containing vinyl monomer (hereinafter, also referred to as “component (a)”) and (b) a hydrophobic vinyl monomer (hereinafter, “(b)). A vinyl-based polymer obtained by copolymerizing a vinyl monomer mixture containing (also referred to as “component”) (hereinafter, also simply referred to as “monomer mixture”) is preferable. This vinyl-based polymer has a structural unit derived from the component (a) and a structural unit derived from the component (b).
〔(a)カルボキシ基含有ビニルモノマー〕
(a)カルボキシ基含有ビニルモノマーは、顔料含有ポリマー粒子の水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマーのモノマー成分として用いられる。カルボキシ基含有ビニルモノマーとしては、カルボン酸モノマーが用いられる。
カルボン酸モノマーとしては、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が、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上が好ましい。
[(A) Carboxy group-containing vinyl monomer]
(A) The carboxy group-containing vinyl monomer is used as a monomer component of the water-insoluble polymer from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment-containing polymer particles in the water-based pigment dispersion and the water-based ink. As the carboxy group-containing vinyl monomer, a carboxylic acid monomer is used.
Examples of the carboxylic acid monomer include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid, and one selected from acrylic acid and methacrylic acid. The above is preferable.
〔(b)疎水性ビニルモノマー〕
(b)疎水性ビニルモノマーは、顔料含有ポリマー粒子の水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマー(A)のモノマー成分として用いられることが好ましい。疎水性ビニルモノマーとしては、炭素数1以上22以下のアルキル基又は炭素数6以上22以下のアリール基を有するアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素数1以上22以下のアルキル基を有するものが好ましく、炭素数6以上18以下のアルキル基を有するものがより好ましい。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、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、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、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、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、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)アクリレート等が挙げられる。
なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる1種以上を意味する。以下における「(メタ)」も同義である。
[(B) Hydrophobic vinyl monomer]
The hydrophobic vinyl monomer (b) is preferably used as a monomer component of the water-insoluble polymer (A) from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment-containing polymer particles in the water-based pigment dispersion and the water-based ink. Examples of the hydrophobic vinyl monomer include an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkyl (meth) acrylate having an aryl group having 6 to 22 carbon atoms, and an aromatic group-containing monomer.
As the alkyl (meth) acrylic acid ester, those having an alkyl group having 1 or more and 22 or less carbon atoms are preferable, and those having an alkyl group having 6 or more and 18 or less carbon atoms are more preferable. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth). Acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tertiary butyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) Examples thereof include acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isododecyl (meth) acrylate, and isostearyl (meth) acrylate.
In addition, "(meth) acrylate" means one or more kinds selected from acrylate and methacrylate. "(Meta)" in the following is also synonymous.
芳香族基含有モノマーとしては、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6〜22の芳香族基を有するビニルモノマーが好ましく、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレートがより好ましい。
スチレン系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、及びジビニルベンゼンが好ましく、スチレン、α−メチルスチレンがより好ましい。
また、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
(b)疎水性モノマーは、前記のモノマーを2種以上使用してもよく、スチレン系モノマーと芳香族基含有(メタ)アクリル酸エステルを併用してもよい。
As the aromatic group-containing monomer, a vinyl monomer having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms, which may have a substituent containing a heteroatom, is preferable, and a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth) acrylate Is more preferable.
As the styrene-based monomer, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene are preferable, and styrene and α-methylstyrene are more preferable.
Further, as the aromatic group-containing (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate and the like are preferable, and benzyl (meth) acrylate is more preferable.
(B) As the hydrophobic monomer, two or more of the above-mentioned monomers may be used, or a styrene-based monomer and an aromatic group-containing (meth) acrylic acid ester may be used in combination.
〔(c)マクロモノマー〕
(c)マクロモノマー(以下、「(c)成分」ともいう)は、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の化合物であり、顔料含有ポリマー粒子の水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、水不溶性ポリマー(A)のモノマー成分として用いることができる。片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
(c)マクロモノマーの数平均分子量は1,000以上10,000以下が好ましい。なお、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を含有するクロロホルムを用いたゲル浸透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。
(c)マクロモノマーとしては、顔料含有ポリマー粒子の水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロモノマーがより好ましい。
芳香族基含有モノマー系マクロモノマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前記(b)疎水性モノマーで記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
スチレン系マクロモノマーの具体例としては、AS−6(S)、AN−6(S)、HS−6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
シリコーン系マクロモノマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
[(C) Macromonomer]
(C) The macromonomer (hereinafter, also referred to as “component (c)”) is a compound having a polymerizable functional group at one end and having a number average molecular weight of 500 or more and 100,000 or less, and is an aqueous pigment dispersion of pigment-containing polymer particles. From the viewpoint of improving dispersion stability in the body and water-based ink, it can be used as a monomer component of the water-insoluble polymer (A). As the polymerizable functional group present at one end, an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group is preferable, and a methacryloyloxy group is more preferable.
(C) The number average molecular weight of the macromonomer is preferably 1,000 or more and 10,000 or less. The number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol / L dodecyldimethylamine as a solvent, using polystyrene as a standard substance.
As the macromonomer, aromatic group-containing monomer-based macromonomers and silicone-based macromonomers are preferable, and aromatic groups are preferable from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment-containing polymer particles in the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink. The containing monomer-based macromonomer is more preferable.
Examples of the aromatic group-containing monomer constituting the aromatic group-containing monomer-based macromonomer include the aromatic group-containing monomer described in (b) Hydrophobic Monomer, and styrene and benzyl (meth) acrylate are preferable, and styrene is preferable. More preferable.
Specific examples of the styrene-based macromonomer include AS-6 (S), AN-6 (S), HS-6 (S) (trade name of Toagosei Co., Ltd.) and the like.
Examples of the silicone-based macromonomer include organopolysiloxane having a polymerizable functional group at one end.
〔(d)ノニオン性モノマー〕
水不溶性ポリマー(A)には、顔料含有ポリマー粒子の水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、更に、(d)ノニオン性モノマー(以下、「(d)成分」ともいう)をモノマー成分として用いることができる。
(d)成分としては、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)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリプロピレングリコール(n=2〜30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=1〜30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(n=1〜30、その中のエチレングリコール:n=1〜29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2〜30)(メタ)アクリレートがより好ましい。
[(D) Nonionic monomer]
The water-insoluble polymer (A) is further referred to as (d) a nonionic monomer (hereinafter, also referred to as “component (d)” from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment-containing polymer particles in the water-based pigment dispersion and the water-based ink. Can be used as a monomer component.
As the component (d), hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate; polypropylene glycol (n = 2 to 30, n is the average addition of oxyalkylene groups). The number of moles is shown. The same applies hereinafter.) Polyalkylene glycol (meth) acrylate such as (meth) acrylate and polyethylene glycol (n = 2 to 30) (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (n = 1 to 30) (meth) acrylate. Examples thereof include alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylates such as, phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymerization) (n = 1 to 30, ethylene glycols: n = 1 to 29) (meth) acrylates and the like. Among these, polypropylene glycol (n = 2 to 30) (meth) acrylate and phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymer) (meth) acrylate are preferable, and polypropylene glycol (n = 2 to 30) (meth) acrylate is preferable. More preferred.
商業的に入手しうる(d)成分の具体例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルM−20G、同40G、同90G、同230G等、日油株式会社のブレンマーPE−90、同200、同350等、PME−100、同200、同400等、PP−500、同800、同1000等、AP−150、同400、同550等、50PEP−300、50POEP−800B、43PAPE−600B等が挙げられる。
上記(a)〜(d)成分は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
以上のとおり、本発明で用いられるカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上の(a)カルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位と、炭素数1以上22以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマー及び炭素数6以上22以下のアリール基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の(b)疎水性ビニルモノマー由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーであることが好ましい。
Specific examples of the commercially available component (d) include Shin Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.'s NK Ester M-20G, 40G, 90G, 230G, etc., NOF Corporation's Blemmer PE-90, and the same. 200, 350, etc., PME-100, 200, 400, etc., PP-500, 800, 1000, etc., AP-150, 400, 550, etc., 50PEP-300, 50POEP-800B, 43PAPE-600B And so on.
The above-mentioned components (a) to (d) can be used alone or in combination of two or more.
As described above, the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group used in the present invention has one or more (a) structural units derived from one or more (a) carboxy group-containing vinyl monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and one carbon number. Contains a structural unit derived from one or more (b) hydrophobic vinyl monomers selected from a (meth) acrylate monomer having an alkyl group of 22 or more and an aromatic group-containing monomer having an aryl group of 6 to 22 carbon atoms. It is preferably a vinyl-based polymer.
(モノマー混合物中又はポリマー中における各成分又は構成単位の含有量)
(a)成分の含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは55質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
(b)成分の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
(c)成分を含有する場合、(c)成分の含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
(d)成分を含有する場合、(d)成分の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
(Content of each component or constituent unit in monomer mixture or polymer)
The content of the component (a) is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less. , More preferably 50% by mass or less.
The content of the component (b) is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 75% by mass or less. , More preferably 80% by mass or less.
When the component (c) is contained, the content of the component (c) is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 8% by mass or more, and preferably 30% by mass or more. Below, it is more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less.
When the component (d) is contained, the content of the component (d) is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or more. Hereinafter, it is more preferably 35% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less.
[(a)成分/(b)成分]の質量比は、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.35上、更に好ましくは0.40以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.0以下である。
また、(c)成分を含有する場合、[(a)成分/〔(b)成分+(c)成分〕]の質量比は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.10以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.0以下である。
(a)成分、(b)成分、更には(c)成分、(d)成分の、成分ごとの結合様式はランダム構造が好ましい。(a)〜(d)成分が、それぞれ複数種以上からなるときも、全てのモノマー種がランダム構造で結合していることが好ましい。ブロック構造でも性能の発現は可能であるが、水不溶性ポリマー(A)を得る手順が煩雑になり好ましくない。
すなわち本発明では、グループトランスファー重合、リビングラジカル重合、リビングアニオン重合、リビングカチオン重合のようなブロック構造が得られることが知られている重合方法は採用しないことが好ましい。
The mass ratio of [component (a) / component (b)] is preferably 0.3 or more, more preferably 0.35 or more, still more preferably 0.40 or more, and preferably 2.0 or less. It is more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.0 or less.
When the component (c) is contained, the mass ratio of [(a) component / [(b) component + (c) component]] is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, and further. It is preferably 0.10 or more, and preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.0 or less.
A random structure is preferable for the binding mode of the component (a), the component (b), the component (c), and the component (d) for each component. Even when the components (a) to (d) are each composed of a plurality of types or more, it is preferable that all the monomer species are bonded in a random structure. Although the performance can be exhibited even with a block structure, the procedure for obtaining the water-insoluble polymer (A) becomes complicated, which is not preferable.
That is, in the present invention, it is preferable not to adopt a polymerization method known to obtain a block structure such as group transfer polymerization, living radical polymerization, living anionic polymerization, and living cationic polymerization.
(水不溶性ポリマー(A)の製造)
水不溶性ポリマー(A)は、前記モノマー混合物を塊状重合法、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に特に制限はないが、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、炭素数1〜3の脂肪族アルコール、炭素数3〜5のケトン類、エーテル類、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、又はこれらの1種以上と水との混合溶媒が好ましく、メチルエチルケトン又はそれと水との混合溶媒が好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。
重合開始剤としては、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、ベンゾイルパー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。
重合連鎖移動剤としては、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連鎖移動剤を用いることができる。
(Manufacture of water-insoluble polymer (A))
The water-insoluble polymer (A) is produced by copolymerizing the monomer mixture by a known polymerization method such as a massive 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.
The solvent used in the solution polymerization method is not particularly limited, but a polar organic solvent is preferable. When the polar organic solvent is miscible with water, it can be mixed with water and used. Examples of the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones having 3 to 5 carbon atoms, ethers, and esters such as ethyl acetate. Among these, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, or a mixed solvent of one or more of these and water is preferable, and methyl ethyl ketone or a mixed solvent of it and water is preferable.
At the time of polymerization, a polymerization initiator or a polymerization chain transfer agent can be used.
Examples of the polymerization initiator include azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylperoxyoctate, benzoyl peroxide and the like. A known radical polymerization initiator such as the organic peroxide of Azobisisobutyria can be used. The amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.001 to 5 mol, more preferably 0.01 to 2 mol, per 1 mol of the monomer mixture.
As the polymerization chain transfer agent, known chain transfer agents such as octyl mercaptan, mercaptans such as 2-mercaptoethanol, and thiuram disulfides can be used.
好ましい重合条件は、使用する重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、通常、重合温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より80℃以下である。重合時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。また、重合雰囲気は、好ましくは窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、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。
Preferred polymerization conditions vary depending on the type of polymerization initiator, monomer, solvent and the like used, but usually the polymerization temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and preferably 95 ° C. or lower. More than 80 ° C. The polymerization time is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and preferably 20 hours or less, more preferably 10 hours or less. The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
After completion of the polymerization reaction, the produced polymer can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation and solvent distillation. Further, the obtained polymer can be purified by removing unreacted monomers and the like by reprecipitation, membrane separation, chromatographic method, extraction method and the like.
水不溶性ポリマー溶液の固形分濃度は、顔料含有ポリマー粒子の水分散体の生産性を向上させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下である。
水不溶性ポリマー(A)の数平均分子量は、好ましくは2,000以上、より好ましくは5,000以上であり、そして、好ましくは20,000以下、より好ましくは18,000以下である。また重量平均分子量は、好ましくは6,000以上、より好ましくは8,000以上であり、そして、好ましくは80,000以下、より好ましくは40,000以下である。ポリマーの分子量が前記の範囲であれば、顔料への吸着力が十分であり分散安定性を発現することができる。
なお、数平均分子量の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。
The solid content concentration of the water-insoluble polymer solution is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and preferably 70% by mass from the viewpoint of improving the productivity of the aqueous dispersion of the pigment-containing polymer particles. % Or less, more preferably 65% by mass or less.
The number average molecular weight of the water-insoluble polymer (A) is preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, and preferably 20,000 or less, more preferably 18,000 or less. The weight average molecular weight is preferably 6,000 or more, more preferably 8,000 or more, and preferably 80,000 or less, more preferably 40,000 or less. When the molecular weight of the polymer is in the above range, the adsorption force to the pigment is sufficient and dispersion stability can be exhibited.
The number average molecular weight can be measured by the method described in Examples.
〔顔料含有ポリマー粒子の製造〕
顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子(顔料含有ポリマー粒子)は、水分散体として下記の工程1〜3を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程1:カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)をアルカリ金属水酸化物で中和する工程
工程2:工程1で得られた中和された水不溶性ポリマー(A)と顔料を水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散体Aを得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物で架橋処理し、架橋された水不溶性ポリマー(A)であるポリマー分散剤を含有する水系顔料分散体Bを得る工程
[Manufacture of pigment-containing polymer particles]
The water-insoluble polymer particles containing a pigment (pigment-containing polymer particles) can be efficiently produced as an aqueous dispersion by a method having the following steps 1 to 3.
Step 1: Neutralize the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with an alkali metal hydroxide. Step 2: Neutralization obtained in Step 1. Step 3: Obtain the pigment aqueous dispersion A by mixing and dispersing the water-insoluble polymer (A) and the pigment in an aqueous medium. Step 3: The pigment aqueous dispersion A obtained in Step 2 is mixed with a water-insoluble polyfunctional epoxy. Step of cross-linking with a compound to obtain an aqueous pigment dispersion B containing a polymer dispersant which is a crosslinked water-insoluble polymer (A).
(工程1)
工程1は、カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)をアルカリ金属水酸化物で中和する工程である。
水不溶性ポリマー(A)の製造方法は前記のとおりである。
工程1では、まず、水不溶性ポリマー(A)を有機溶媒に溶解させ、アルカリ金属水酸化物で中和することが好ましい。
水不溶性ポリマー(A)を溶解させる有機溶媒に制限はないが、炭素数1〜3の脂肪族アルコール、ケトン類、エーテル類、エステル類等が好ましく、顔料への濡れ性、水不溶性ポリマーの溶解性、及び水不溶性ポリマーの顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが更に好ましく、メチルエチルケトンがより更に好ましい。
水不溶性ポリマー(A)を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
(Step 1)
Step 1 is a step of neutralizing the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with an alkali metal hydroxide.
The method for producing the water-insoluble polymer (A) is as described above.
In step 1, it is preferable that the water-insoluble polymer (A) is first dissolved in an organic solvent and neutralized with an alkali metal hydroxide.
The organic solvent for dissolving the water-insoluble polymer (A) is not limited, but aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones, ethers, esters and the like are preferable, and wettability to pigments and dissolution of the water-insoluble polymer are preferable. From the viewpoint of improving the properties and the adsorptivity of the water-insoluble polymer to the pigment, a ketone having 4 or more and 8 or less carbon atoms is more preferable, a methyl ethyl ketone and a methyl isobutyl ketone are more preferable, and a methyl ethyl ketone is even more preferable.
When the water-insoluble polymer (A) is synthesized by the solution polymerization method, the solvent used in the polymerization may be used as it is.
水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部は、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性、保存安定性等の観点から、アルカリ金属水酸化物で中和される。この時のpHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウムが挙げられるが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。また、該水不溶性ポリマーを予め中和しておいてもよい。
なお、有機アミンや有機リン化合物等の中和剤は、特有の臭気や毒性があるため、安全性の観点から好ましくなく、また保存安定性を高めるためには多量に使用する必要があり、水系インクの粘度が高くなり過ぎる等の悪影響が生じる。
アルカリ金属水酸化物は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、水溶液として用いることが好ましい。該水溶液の濃度は、上記の観点から、3質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、そして、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の中和度は、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性、保存安定性の観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは25モル%以上、更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは75モル%以下、更に好ましくは72モル%以下である。
ここで中和度とは、アルカリ金属水酸化物のモル当量数を水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数で除した値、即ち「アルカリ金属水酸化物のモル当量数/水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比(モル%)である。本発明では、中和度はアルカリ金属水酸化物のモル当量数から計算するため、アルカリ金属水酸化物を過剰に用いた場合は100モル%を超える。
At least a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal hydroxide from the viewpoint of water resistance, storage stability and the like of the obtained water-based pigment dispersion and water-based ink. It is preferable to neutralize the pH at this time so that it is 7 or more and 11 or less.
Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide, but sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable. Moreover, the water-insoluble polymer may be neutralized in advance.
Neutralizers such as organic amines and organophosphorus compounds have a peculiar odor and toxicity, which is not preferable from the viewpoint of safety, and it is necessary to use a large amount in order to improve storage stability. There are adverse effects such as the viscosity of the ink becoming too high.
The alkali metal hydroxide is preferably used as an aqueous solution from the viewpoint of sufficiently and uniformly promoting neutralization. From the above viewpoint, the concentration of the aqueous solution is preferably 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less. ..
The degree of neutralization of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, from the viewpoint of water resistance and storage stability of the obtained water-based pigment dispersion and water-based ink. It is more preferably 30 mol% or more, and preferably 80 mol% or less, more preferably 75 mol% or less, still more preferably 72 mol% or less.
Here, the degree of neutralization is a value obtained by dividing the molar equivalent number of the alkali metal hydroxide by the molar equivalent number of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A), that is, "molar equivalent number of the alkali metal hydroxide / water insoluble". It is a percentage (mol%) of "the molar equivalent number of the carboxy group of the polymer (A)". In the present invention, since the degree of neutralization is calculated from the molar equivalent number of the alkali metal hydroxide, it exceeds 100 mol% when the alkali metal hydroxide is excessively used.
工程1において、アルカリ金属水酸化物に加えて、揮発性塩基性化合物を併用することもできる。本発明において揮発性塩基性化合物とは、大気圧における沸点が100℃以下の有機アミンを意味し、揮発性塩基性化合物の具体例としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。この中では揮発性の高さの観点からアンモニアが好ましい。
揮発性塩基性化合物の使用量については特に制限はないが、全く用いないか、又は用いても、水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の中和度に換算して、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは30モル%以下である。
本発明の中和度の算出には、アルカリ金属水酸化物の使用量のみを用い、揮発性塩基性化合物の使用量は本発明の中和度の算出には用いない。
In step 1, in addition to the alkali metal hydroxide, a volatile basic compound can also be used in combination. In the present invention, the volatile basic compound means an organic amine having a boiling point of 100 ° C. or lower at atmospheric pressure, and specific examples of the volatile basic compound include ammonia, trimethylamine, triethylamine and the like. Among these, ammonia is preferable from the viewpoint of high volatility.
The amount of the volatile basic compound used is not particularly limited, but it is not used at all, or even if it is used, it is preferably 5 mol% or more in terms of the degree of neutralization of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A). , More preferably 10 mol% or more, and preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol% or less.
Only the amount of alkali metal hydroxide used is used in the calculation of the degree of neutralization of the present invention, and the amount of the volatile basic compound used is not used in the calculation of the degree of neutralization of the present invention.
(工程2)
工程2は、工程1で得られた中和された水不溶性ポリマー(A)と顔料を水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散体Aを得る工程である。
ここで、「水系媒体」とは、顔料を分散させる媒体中で、水が最大割合を占めている媒体を意味する。
(Step 2)
Step 2 is a step of mixing and dispersing the neutralized water-insoluble polymer (A) obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium to obtain a pigment aqueous dispersion A.
Here, the "aqueous medium" means a medium in which water occupies the largest proportion among the media in which the pigment is dispersed.
(顔料混合物中の各成分の含有量)
工程2における顔料混合物中の各成分の含有量は、得られる水系顔料分散体の耐水性、保存安定性、吐出性の観点、及び生産性の観点から、以下のとおりである。
工程2における顔料の顔料混合物中の含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
水不溶性ポリマー(A)の顔料混合物中の含有量は、好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは2.0質量%以上、更に好ましくは3.0質量%以上であり、そして、好ましくは8.0質量%以下、より好ましくは7.0質量%以下、更に好ましくは6.0質量%以下である。
有機溶媒の顔料混合物中の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
水の顔料混合物中の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
(Content of each component in pigment mixture)
The content of each component in the pigment mixture in step 2 is as follows from the viewpoints of water resistance, storage stability, dischargeability, and productivity of the obtained aqueous pigment dispersion.
The content of the pigment in the pigment mixture in the step 2 is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 4% by mass or more, and preferably 35% by mass or less, more preferably 35% by mass or less. It is 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less.
The content of the water-insoluble polymer (A) in the pigment mixture is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 2.0% by mass or more, still more preferably 3.0% by mass or more, and preferably. It is 8.0% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, still more preferably 6.0% by mass or less.
The content of the organic solvent in the pigment mixture is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass. % Or less, more preferably 25% by mass or less.
The content of water in the pigment mixture is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or more. Hereinafter, it is more preferably 75% by mass or less.
水不溶性ポリマー(A)に対する顔料の顔料混合物中の質量比〔顔料/水不溶性ポリマー(A)〕は、低転写性とインクの粘度の観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上、更に好ましくは1.0以上であり、そして、好ましくは1.8以下、より好ましくは1.7以下、更に好ましくは1.5以下である。 The mass ratio of the pigment to the water-insoluble polymer (A) in the pigment mixture [pigment / water-insoluble polymer (A)] is preferably 0.5 or more, more preferably 0. It is 6 or more, more preferably 1.0 or more, and preferably 1.8 or less, more preferably 1.7 or less, still more preferably 1.5 or less.
(顔料混合物の分散処理)
工程2において、分散体を得る分散方法に特に制限はない。本分散だけで顔料粒子の平均粒径を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、好ましくは顔料混合物を予備分散させた後、更に剪断応力を加えて本分散を行い、顔料粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御することが好ましい。
工程2における温度、とりわけ予備分散における温度は、好ましくは0℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは25℃以下であり、分散時間は好ましくは0.5時間以上、より好ましくは0.8時間以上であり、また、好ましくは30時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
顔料混合物を予備分散させる際には、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができるが、中でも高速撹拌混合装置が好ましい。
(Dispersion treatment of pigment mixture)
In step 2, there is no particular limitation on the dispersion method for obtaining the dispersion. Although the average particle size of the pigment particles can be atomized to a desired particle size only by the main dispersion, preferably, after the pigment mixture is pre-dispersed, the main dispersion is further applied by applying shear stress to perform the main dispersion of the pigment particles. It is preferable to control the average particle size of the above to a desired particle size.
The temperature in step 2, particularly the temperature in the preliminary dispersion, is preferably 0 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, still more preferably 25 ° C. or lower, and the dispersion time is preferably 0. .5 hours or more, more preferably 0.8 hours or more, preferably 30 hours or less, more preferably 10 hours or less, still more preferably 5 hours or less.
When the pigment mixture is pre-dispersed, a commonly used mixing and stirring device such as an anchor blade and a dispenser blade can be used, and among them, a high-speed stirring and mixing device is preferable.
本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー(Microfluidic社製)等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。市販のメディア式分散機としては、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社製)、ピコミル(浅田鉄工株式会社製)等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いて本分散を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、顔料を所望の粒径になるように制御することができる。
処理圧力は、生産性及び経済性の観点から、好ましくは60MPa以上、より好ましくは100MPa以上、更に好ましくは130MPa以上であり、また、好ましくは200MPa以下、より好ましくは180MPa以下である。
また、パス回数は、好ましくは3以上、より好ましくは10以上であり、また、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。
Examples of means for applying the shear stress of this dispersion include a kneader such as a roll mill and a kneader, a high-pressure homogenizer such as a microfluidic (manufactured by Microfluidic), and a media type disperser such as a paint shaker and a bead mill. Examples of commercially available media-type dispersers include Ultra Apex Mill (manufactured by Kotobuki Kogyo Co., Ltd.) and Pico Mill (manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd.). A plurality of these devices can be combined. Among these, it is preferable to use a high-pressure homogenizer from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
When the main dispersion is performed using a high-pressure homogenizer, the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the processing pressure and the number of passes.
From the viewpoint of productivity and economy, the treatment pressure is preferably 60 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, further preferably 130 MPa or more, and preferably 200 MPa or less, more preferably 180 MPa or less.
The number of passes is preferably 3 or more, more preferably 10 or more, and preferably 30 or less, more preferably 25 or less.
工程2では、上記で得られた分散体から、公知の方法で有機溶媒を除去することで、顔料含有ポリマー粒子の水分散体(顔料水分散体A)を得ることができる。得られた顔料水分散体A中の有機溶媒は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶媒の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下である。
また必要に応じて、有機溶媒を留去する前に分散体を加熱撹拌処理することもできる。
得られた顔料水分散体Aは、顔料含有ポリマー粒子が水を主媒体とする媒体中に分散しているものである。ここで、顔料含有ポリマー粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも顔料と水不溶性ポリマー(A)により粒子が形成されていればよいが、前述のように、水不溶性ポリマー(A)に顔料が内包された粒子形態であることが好ましい。
In step 2, an aqueous dispersion of pigment-containing polymer particles (pigment aqueous dispersion A) can be obtained by removing the organic solvent from the dispersion obtained above by a known method. It is preferable that the organic solvent in the obtained aqueous pigment dispersion A is substantially removed, but it may remain as long as the object of the present invention is not impaired. The amount of the residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
If necessary, the dispersion can be heat-stirred before distilling off the organic solvent.
The obtained pigment aqueous dispersion A is one in which pigment-containing polymer particles are dispersed in a medium containing water as a main medium. Here, the form of the pigment-containing polymer particles is not particularly limited, and at least the particles may be formed by the pigment and the water-insoluble polymer (A), but as described above, the pigment is contained in the water-insoluble polymer (A). It is preferably in the form of particles.
得られた顔料水分散体Aの不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及び水系インクの調製を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
なお、顔料水分散体Aの固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体A中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、粗大粒子を低減し、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは170nm以下、更に好ましくは140nm以下である。
なお、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
The concentration of the non-volatile component (solid content concentration) of the obtained pigment aqueous dispersion A is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment aqueous dispersion and facilitating the preparation of the aqueous ink. It is more preferably 15% by mass or more, preferably 30% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less.
The solid content concentration of the aqueous pigment dispersion A is measured by the method described in Examples.
The average particle size of the pigment-containing polymer particles in the pigment aqueous dispersion A is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm, from the viewpoint of reducing coarse particles and improving the ejection stability of the water-based ink. It is more preferably 200 nm or less, more preferably 170 nm or less, still more preferably 140 nm or less.
The average particle size of the pigment-containing polymer particles is measured by the method described in Examples.
(工程3)
工程3は、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性、保存安定性、吐出性を向上させる観点から、工程2で得られた顔料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物(架橋剤)で架橋処理し、架橋された水不溶性ポリマー(A)であるポリマー分散剤を含有する水系顔料分散体Bを得る工程である。
ここで、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)は、0.5以上1.8以下である。
この工程で、顔料含有ポリマー粒子を構成する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の一部を架橋し、顔料含有ポリマー粒子の表層部に架橋構造を形成させる。すなわち本発明に係るポリマー分散剤は、顔料表面上で水不溶性ポリマー(A)と水不溶性多官能エポキシ化合物から調製される。
(Step 3)
In step 3, the pigment aqueous dispersion A obtained in step 2 is crosslinked with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound (crosslinking) from the viewpoint of improving the water resistance, storage stability, and ejection property of the obtained aqueous pigment dispersion and the aqueous ink. This is a step of obtaining an aqueous pigment dispersion B containing a polymer dispersant which is a crosslinked water-insoluble polymer (A) by cross-linking with an agent).
Here, the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) is 0.5 or more and 1.8 or less.
In this step, a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) constituting the pigment-containing polymer particles is crosslinked to form a crosslinked structure on the surface layer portion of the pigment-containing polymer particles. That is, the polymer dispersant according to the present invention is prepared from the water-insoluble polymer (A) and the water-insoluble polyfunctional epoxy compound on the surface of the pigment.
(水不溶性多官能エポキシ化合物)
本発明で用いられる水不溶性多官能エポキシ化合物は、水を主体とする媒体中で効率よく水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基と反応させる観点から、20℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が好ましくは50g以下、より好ましくは40g以下、更に好ましくは35g以下である。
また、水不溶性多官能エポキシ化合物は、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性、保存安定性、吐出性の観点から、水溶率(質量比)は好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。ここで、水溶率%(質量比)とは、室温25℃にて水90質量部にエポキシ化合物10質量部を溶解したときの溶解率(%)をいい、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。
(Water-insoluble polyfunctional epoxy compound)
The water-insoluble polyfunctional epoxy compound used in the present invention is dissolved in 100 g of water at 20 ° C. from the viewpoint of efficiently reacting with the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) in a medium mainly composed of water. The dissolved amount is preferably 50 g or less, more preferably 40 g or less, still more preferably 35 g or less.
The water-insoluble polyfunctional epoxy compound has a water content (mass ratio) of preferably 50% or less, more preferably 40, from the viewpoint of water resistance, storage stability, and ejection property of the obtained water-based pigment dispersion and water-based ink. % Or less, more preferably 35% or less. Here, the water content% (mass ratio) means the dissolution rate (%) when 10 parts by mass of the epoxy compound is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature of 25 ° C., and more specifically, in Examples. Measured by the method described.
水不溶性多官能エポキシ化合物としては、分子中に複数のエポキシ基、好ましくはグリシジルエーテル基を有する化合物が好ましく、炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのグリシジルエーテル化合物がより好ましい。
水不溶性多官能エポキシ化合物の分子量は、反応のし易さ、及び得られる架橋ポリマーの保存安定性の観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、更に好ましくは1000以下である。
水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基の数は、効率よくカルボキシ基と反応させて顔料含有ポリマー粒子の保存安定性等を高める観点から、1分子あたり2〜6が好ましく、1分子あたり3〜6がより好ましい。また1分子内に5以上のエポキシ基を有するものは市場入手性が乏しいので、反応性と経済性の両立という観点から、1分子内に3又は4のエポキシ基を有するものがより好ましい。
水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ当量は、上記と同様の観点から、好ましくは100以上、より好ましくは110以上、更に好ましくは120以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは270以下、更に好ましくは250以下である。
As the water-insoluble polyfunctional epoxy compound, a compound having a plurality of epoxy groups, preferably a glycidyl ether group in the molecule is preferable, and a polyhydric alcohol glycidyl ether compound having a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms is more preferable. ..
The molecular weight of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, still more preferably 200 or more, and from the viewpoint of ease of reaction and storage stability of the obtained crosslinked polymer. It is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, and even more preferably 1000 or less.
The number of epoxy groups in the water-insoluble polyfunctional epoxy compound is preferably 2 to 6 per molecule, preferably 3 to 6 per molecule, from the viewpoint of efficiently reacting with the carboxy group to improve the storage stability of the pigment-containing polymer particles. Is more preferable. Further, those having 5 or more epoxy groups in one molecule are poorly available on the market, and therefore, those having 3 or 4 epoxy groups in one molecule are more preferable from the viewpoint of achieving both reactivity and economy.
From the same viewpoint as above, the epoxy equivalent of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound is preferably 100 or more, more preferably 110 or more, still more preferably 120 or more, and preferably 300 or less, more preferably 270 or less. More preferably, it is 250 or less.
水不溶性多官能エポキシ化合物の具体例としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(水溶率31%)、グリセリンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(水溶率27%)、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中では、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(水溶率27%)、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(水不溶性)から選ばれる1種又は2種が好ましい。 Specific examples of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound include polypropylene glycol diglycidyl ether (water content 31%), glycerin polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, and trimethylolpropane polyglycidyl ether (water content 27%). %), Sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether and other polyglycidyl ethers. Among these, one or two selected from trimethylolpropane polyglycidyl ether (water content 27%) and pentaerythritol polyglycidyl ether (water insoluble) are preferable.
(架橋反応)
本発明においては、水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の一部をアルカリ金属化合物で中和して顔料を分散させ、顔料水分散体Aを得た後、更に該水不溶性ポリマーが有するカルボキシ基の一部を水不溶性多官能エポキシ化合物と反応させて架橋構造を形成させて、系内で得られたポリマー分散剤で顔料を水系媒体に分散させた水系顔料分散体Bとする。その際、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性を維持しつつ、保存安定性、耐転写性を向上させる観点から、下記の条件1、好ましくは更に条件2を満たす量で、アルカリ金属化合物及び水不溶性多官能エポキシ化合物を用いる。
(Crosslink reaction)
In the present invention, a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal compound to disperse the pigment to obtain a pigment aqueous dispersion A, and then the carboxy group of the water-insoluble polymer is further obtained. A part of the above is reacted with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound to form a crosslinked structure, and the pigment is dispersed in an aqueous medium with a polymer dispersant obtained in the system to obtain an aqueous pigment dispersion B. At that time, from the viewpoint of improving the storage stability and transfer resistance while maintaining the water resistance of the obtained aqueous pigment dispersion and the aqueous ink, the alkali metal is in an amount satisfying the following condition 1, preferably further condition 2. Compounds and water-insoluble polyfunctional epoxy compounds are used.
〔条件1〕
条件1は、〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属水酸化物のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比(モル%)、架橋度は「水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比(モル%)である。
条件1は、吐出安定性と保存安定性を高めるために必要な顔料分散体におけるポリマー分散剤の未中和のカルボキシ基量を示すものであり、水不溶性ポリマー(A)の酸価、中和度、架橋度で決定される。換言すれば、条件1は、中和及び架橋後の水不溶性ポリマー(A)の酸価を表す。
条件1の値が−30mgKOH/gを超え、130mgKOH/g以下であれば、該ポリマーを用いて顔料分散体を調製したときに顔料表面の電荷量が十分であり、また該ポリマー分散剤の水不溶性も十分となり、高い吐出安定性と保存安定性を発現できる。
条件1の値は、好ましくは−20mgKOH/g以上、より好ましくは−10mgKOH/g以上、更に好ましくは−5mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは120mgKOH/g以下、より好ましくは110mgKOH/g以下、更に好ましくは100mgKOH/g以下である。
[Condition 1]
Condition 1 is that the value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) exceeds −30 mgKOH / g and is 130 mgKOH / g or less.
Here, the degree of neutralization is the percentage (mol%) of "the molar equivalent of the alkali metal hydroxide / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group", and the degree of cross-linking is "water-insoluble many". The molar equivalent of the epoxy group of the functional epoxy compound / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group ”is a percentage (mol%).
Condition 1 indicates the amount of unneutralized carboxy groups of the polymer dispersant in the pigment dispersion required to enhance discharge stability and storage stability, and the acid value and neutralization of the water-insoluble polymer (A). It is determined by the degree and degree of cross-linking. In other words, Condition 1 represents the acid value of the water-insoluble polymer (A) after neutralization and cross-linking.
When the value of Condition 1 exceeds -30 mgKOH / g and 130 mgKOH / g or less, the amount of charge on the pigment surface is sufficient when the pigment dispersion is prepared using the polymer, and the water of the polymer dispersant is sufficient. Insolubility is also sufficient, and high discharge stability and storage stability can be exhibited.
The value of condition 1 is preferably -20 mgKOH / g or more, more preferably -10 mgKOH / g or more, still more preferably -5 mgKOH / g or more, and preferably 120 mgKOH / g or less, more preferably 110 mgKOH / g or less. , More preferably 100 mgKOH / g or less.
〔条件2〕
条件2は、〔(架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が30mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
条件2は、保存安定性を高めるために必要な架橋度を示す。換言すれば、条件2は、架橋により減少した不溶性ポリマー(A)の酸価を表す。水系顔料分散体において、顔料粒子の保存安定性を高めるためには、前記条件に加えて、この架橋度の条件も満たすことが好ましい。
条件2の値が30mgKOH/g以上であれば、ポリマー分散剤の水不溶性を十分に高めることができ、顔料への吸着が強固になり、保存安定性を高めることができる。一方、条件2の値が180mgKOH/g以下であれば、ポリマー分散剤の疎水性は十分であり顔料に強固に吸着することができ、水系顔料分散体中に存在するカルボキシアニオンの量も十分で凝集を抑制することができる。
条件2の値は、好ましくは40mgKOH/g以上、より好ましくは60mgKOH/g以上、更に好ましくは80mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは170mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下である。
なお、水不溶性ポリマー(A)が有するカルボキシ基と反応させる水不溶性多官能エポキシ化合物について、実際に反応した量を測定するのは困難であるため、用いた水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル数を、顔料を分散させるのに用いた水不溶性ポリマー(A)1gあたりの酸価に換算して表す。
[Condition 2]
Condition 2 is that the value of [(crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is 30 mgKOH / g or more and 180 mgKOH / g or less.
Condition 2 indicates the degree of cross-linking required to enhance storage stability. In other words, condition 2 represents the acid value of the insoluble polymer (A) reduced by cross-linking. In the aqueous pigment dispersion, in order to improve the storage stability of the pigment particles, it is preferable to satisfy the condition of the degree of cross-linking in addition to the above-mentioned conditions.
When the value of Condition 2 is 30 mgKOH / g or more, the water insolubility of the polymer dispersant can be sufficiently enhanced, the adsorption to the pigment becomes strong, and the storage stability can be enhanced. On the other hand, when the value of Condition 2 is 180 mgKOH / g or less, the hydrophobicity of the polymer dispersant is sufficient and can be strongly adsorbed on the pigment, and the amount of carboxy anions present in the aqueous pigment dispersion is also sufficient. Aggregation can be suppressed.
The value of condition 2 is preferably 40 mgKOH / g or more, more preferably 60 mgKOH / g or more, still more preferably 80 mgKOH / g or more, and preferably 170 mgKOH / g or less, more preferably 160 mgKOH / g or less, still more preferable. Is 150 mgKOH / g or less.
Since it is difficult to actually measure the amount of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound that reacts with the carboxy group of the water-insoluble polymer (A), the epoxy group of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound used is used. The number of moles is expressed in terms of the acid value per 1 g of the water-insoluble polymer (A) used to disperse the pigment.
水不溶性多官能エポキシ化合物とポリマー分散剤(水不溶性ポリマー(A))のカルボキシ基との架橋反応は、水不溶性ポリマー(A)で顔料を分散した後に行われる。
その反応温度は、反応の完結と経済性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは65℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
また、その反応時間は、上記と同様の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは2時間以上、より更に好ましくは3時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下、より更に好ましくは6時間以下である。
架橋された水不溶性ポリマーの架橋度は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
架橋度は、ポリマーの酸価と架橋剤のエポキシ基の当量から計算される見かけの架橋度である。即ち、架橋度は「水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比(モル%)である。
The cross-linking reaction between the water-insoluble polyfunctional epoxy compound and the carboxy group of the polymer dispersant (water-insoluble polymer (A)) is carried out after the pigment is dispersed in the water-insoluble polymer (A).
The reaction temperature is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, even more preferably 65 ° C. or higher, and preferably 95 ° C. or higher from the viewpoint of reaction completion and economic efficiency. ° C or lower, more preferably 90 ° C or lower.
From the same viewpoint as above, the reaction time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, further preferably 2 hours or more, still more preferably 3 hours or more, and preferably. It is 12 hours or less, more preferably 10 hours or less, still more preferably 8 hours or less, still more preferably 6 hours or less.
The degree of cross-linking of the crosslinked water-insoluble polymer is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, still more preferably 15 mol% or more, and preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol. % Or less, more preferably 60 mol% or less.
The degree of cross-linking is an apparent degree of cross-linking calculated from the acid value of the polymer and the equivalent of the epoxy group of the cross-linking agent. That is, the degree of cross-linking is a percentage (mol%) of "the molar equivalent of the epoxy group of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A)".
顔料水分散体B中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、粗大粒子を低減し、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは170nm以下、更に好ましくは140nm以下である。
なお、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、水系インク中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、顔料水分散体B中の平均粒径と同じであり、好ましい平均粒径の態様は、顔料水分散体中の平均粒径の好ましい態様と同じである。
The average particle size of the pigment-containing polymer particles in the pigment aqueous dispersion B is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm, from the viewpoint of reducing coarse particles and improving the ejection stability of the water-based ink. It is more preferably 200 nm or less, more preferably 170 nm or less, still more preferably 140 nm or less.
The average particle size of the pigment-containing polymer particles is measured by the method described in Examples.
The average particle size of the pigment-containing polymer particles in the water-based ink is the same as the average particle size in the pigment aqueous dispersion B, and the preferred average particle size is the average particle size in the pigment aqueous dispersion. It is the same as the aspect.
顔料水分散体BのpHは8.0以上であることが好ましい。pHが高いことは、アニオン性基の解離が促進され、顔料水分散体Bの電荷量が多いことを意味し、顔料水分散体Bの安定性を高めることにつながる。
顔料水分散体BのpHは、より好ましくは8.5以上であり、pHの上限は特に制限はないが、pHが11を超えると、該顔料分散体から得たインクのpHが高くなりすぎ、該インクを用いるプリンタや印刷機の部材に悪影響を与えるため好ましくない。そのため、顔料水分散体BのpHは、更に好ましくは10.5以下である。
顔料分散体のpHの測定は、得られた顔料分散体をそのままの状態で実施し、温度は20℃とする。
pHの測定法に特に制限はないが、ガラス電極を用いたpH測定法がJIS Z8802に規定されており、簡便かつ正確な点から、この方法が好ましい。具体的には、実施例に記載の方法により測定される。
The pH of the aqueous pigment dispersion B is preferably 8.0 or higher. A high pH means that the dissociation of the anionic group is promoted and the amount of charge of the pigment aqueous dispersion B is large, which leads to an increase in the stability of the pigment aqueous dispersion B.
The pH of the aqueous pigment dispersion B is more preferably 8.5 or more, and the upper limit of the pH is not particularly limited. However, when the pH exceeds 11, the pH of the ink obtained from the pigment dispersion becomes too high. This is not preferable because it adversely affects the members of the printer or printing machine that uses the ink. Therefore, the pH of the aqueous pigment dispersion B is more preferably 10.5 or less.
The pH of the pigment dispersion is measured with the obtained pigment dispersion as it is, and the temperature is set to 20 ° C.
The pH measuring method is not particularly limited, but a pH measuring method using a glass electrode is defined in JIS Z8802, and this method is preferable from the viewpoint of simplicity and accuracy. Specifically, it is measured by the method described in Examples.
本発明の水系顔料分散体には、乾燥防止のために保湿剤としてグリセリンやポリエチレングリコール等を1〜10質量%配合してもよいし、防黴剤等の添加剤を配合することもできる。
上記の添加剤は水不溶性ポリマー(A)で顔料を分散するときに配合してもよいし、顔料の分散後や架橋反応後に配合してもよい。
The aqueous pigment dispersion of the present invention may contain 1 to 10% by mass of glycerin, polyethylene glycol or the like as a moisturizer to prevent drying, or may contain an additive such as a fungicide.
The above additive may be blended when the pigment is dispersed in the water-insoluble polymer (A), or may be blended after the pigment is dispersed or after the cross-linking reaction.
[水系顔料分散体の製造方法]
本発明の水系顔料分散体の製造方法は、下記工程1〜3を有し、かつ工程1における水不溶性ポリマー(A)の酸価及び中和度と、工程3における架橋度とが、下記条件1を満たす。
工程1:カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)をアルカリ金属水酸化物で中和する工程
工程2:工程1で得られた中和された水不溶性ポリマー(A)と顔料を水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散体Aを得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物で架橋処理し、架橋された水不溶性ポリマー(A)であるポリマー分散剤を含有する水系顔料分散体Bを得る工程
ここで、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)は、0.5以上1.8以下である。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が、−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、酸価、中和度、架橋度は前記と同義である。
[Manufacturing method of aqueous pigment dispersion]
The method for producing an aqueous pigment dispersion of the present invention has the following steps 1 to 3, and the acid value and neutralization degree of the water-insoluble polymer (A) in step 1 and the degree of cross-linking in step 3 are the following conditions. Satisfy 1.
Step 1: Neutralize the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with an alkali metal hydroxide. Step 2: Neutralization obtained in Step 1. Step 3: Obtain the pigment aqueous dispersion A by mixing and dispersing the water-insoluble polymer (A) and the pigment in an aqueous medium. Step 3: The pigment aqueous dispersion A obtained in step 2 is mixed with a water-insoluble polyfunctional epoxy. Step of cross-linking with a compound to obtain an aqueous pigment dispersion B containing a polymer dispersant which is a cross-linked water-insoluble polymer (A). Here, the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) Is 0.5 or more and 1.8 or less.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is more than -30 mgKOH / g and 130 mgKOH / g or less.
Here, the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking are synonymous with the above.
工程1〜3、及び条件1の詳細は、前述したとおりである。
ポリマー分散剤の質量に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)は、耐転写性を向上させる観点から、0.5以上1.8以下である。
ここで、ポリマー分散剤の質量は、ポリマー分散剤の製造に用いた水不溶性ポリマー(A)の質量と、水不溶性多官能エポキシ化合物の質量の合計量となる。
本発明のポリマー分散剤が、水系顔料分散体の保存安定性に寄与する部分は、カルボキシアニオンであって、そのカウンターカチオンであるアルカリ金属イオンではないため、ポリマー分散剤の質量の計算には、このカウンターカチオンであるアルカリ金属イオンの部分は算入せず、上記のように水不溶性ポリマー(A)の質量と水不溶性多官能エポキシ化合物の質量の和を用いる。
質量比(顔料/ポリマー分散剤)の値は、耐転写性を向上させる観点及び実用上の低粘性の観点から、好ましくは1.7以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.3以下であり、そして、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは1.0以上である。
Details of steps 1 to 3 and condition 1 are as described above.
The mass ratio of the pigment (pigment / polymer dispersant) to the mass of the polymer dispersant is 0.5 or more and 1.8 or less from the viewpoint of improving transfer resistance.
Here, the mass of the polymer dispersant is the total mass of the water-insoluble polymer (A) used in the production of the polymer dispersant and the mass of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound.
In the calculation of the mass of the polymer dispersant, the part of the polymer dispersant of the present invention that contributes to the storage stability of the aqueous pigment dispersion is the carboxy anion, not the alkali metal ion that is the counter cation thereof. The portion of the alkali metal ion which is the counter cation is not included, and the sum of the mass of the water-insoluble polymer (A) and the mass of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound is used as described above.
The value of the mass ratio (pigment / polymer dispersant) is preferably 1.7 or less, more preferably 1.5 or less, still more preferably 1. It is 3 or less, preferably 0.6 or more, more preferably 0.8 or more, still more preferably 1.0 or more.
[水系インクの製造方法]
本発明の水系インクの製造方法は、前記工程1〜3と、下記工程4を有し、好ましくは更に下記条件2を満たす製造方法である。
工程4:工程3で得られた水系顔料分散体Bと有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
条件2:〔(架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が、30mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
条件2の詳細は、前述したとおりである。
[Manufacturing method of water-based ink]
The method for producing a water-based ink of the present invention includes the above steps 1 to 3 and the following steps 4, and is preferably a production method that further satisfies the following condition 2.
Step 4: Mix the water-based pigment dispersion B obtained in Step 3 with an organic solvent to obtain a water-based ink. Step Condition 2: [(Crosslinkability) / 100] × (Acid value of water-insoluble polymer (A)) The value of is 30 mgKOH / g or more and 180 mgKOH / g or less.
The details of condition 2 are as described above.
工程4は、工程3で得られた顔料水分散体Bと有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程であるが、その混合方法に特に制限はない。
有機溶媒は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点から用いられる。ここで用いられる有機溶媒は、沸点90℃以上の1種又は2種以上の有機溶媒を含むことが好ましく、沸点の加重平均値が250℃以下である有機溶媒が好ましい。有機溶媒の沸点の加重平均値は、好ましくは150℃以上、より好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
当該有機溶媒の具体例としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンから選ばれる1種以上が更に好ましい。
Step 4 is a step of mixing the pigment aqueous dispersion B obtained in Step 3 with an organic solvent to obtain an aqueous ink, but the mixing method is not particularly limited.
The organic solvent is used from the viewpoint of improving the storage stability of the water-based ink. The organic solvent used here preferably contains one kind or two or more kinds of organic solvents having a boiling point of 90 ° C. or higher, and an organic solvent having a weighted average value of boiling points of 250 ° C. or lower is preferable. The weighted average value of the boiling points of the organic solvent is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, and preferably 240 ° C. or lower, more preferably 220 ° C. or lower, still more preferably 200 ° C. or lower.
Specific examples of the organic solvent include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds and the like. Among these, one or more selected from polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferable, and ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and diethylene glycol diethyl ether are selected. One or more are more preferable, and one or more selected from glycerin, triethylene glycol, and trimethylolpropane are further preferable.
本発明の水系インクの製造方法においては、更に必要に応じて、水系インクに通常用いられる保湿剤、湿潤剤、浸透剤、分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等によるろ過処理を行うことができる。
本発明の製造方法により得られる水系インクの各成分の含有量、インク物性は以下のとおりである。
In the method for producing a water-based ink of the present invention, if necessary, a moisturizer, a wetting agent, a penetrant, a dispersant, a surfactant, a viscosity modifier, a defoaming agent, a preservative, which are usually used for the water-based ink, Various additives such as antifungal agents and antiseptic agents can be added, and further filtration treatment with a filter or the like can be performed.
The content and physical characteristics of each component of the water-based ink obtained by the production method of the present invention are as follows.
(顔料の含有量)
水系インク中の顔料の含有量は、水系インクの印刷濃度を向上させる観点から、好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは2.0質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、吐出安定性、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは15.0質量%以下、より好ましくは10.0質量%以下、更に好ましく7.0質量%以下である。
(水不溶性ポリマーの含有量)
水系インク中の水不溶性ポリマーの含有量は、保存安定性及び定着性の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上、更に耐転写性の観点から、より更に好ましくは5質量%以上であり、そして、保存安定性及び定着性の観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下、更に好ましくは9質量%以下、更に吐出性の観点から、より更に好ましくは6質量%以下である。
(顔料と水不溶性ポリマーとの合計含有量)
水系インク中の顔料と水不溶性ポリマーとの合計含有量は、保存安定性及び定着性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは9質量%以上、更に耐転写性の観点から、より更に好ましくは11質量%以上であり、そして、保存安定性及び定着性の観点から、好ましくは20質量%以下、より好ましくは17質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、更に吐出性の観点から、より更に好ましくは12質量%以下である。
(Pigment content)
The content of the pigment in the water-based ink is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 2.0% by mass or more, still more preferably 2.5% by mass or more, from the viewpoint of improving the printing density of the water-based ink. be. Then, from the viewpoint of lowering the ink viscosity at the time of solvent volatilization and improving ejection stability and storage stability, it is preferably 15.0% by mass or less, more preferably 10.0% by mass or less, and further preferably 7.0% by mass. % Or less.
(Content of water-insoluble polymer)
The content of the water-insoluble polymer in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, still more preferably 2.5% by mass or more, and further, from the viewpoint of storage stability and fixability. From the viewpoint of transfer resistance, it is more preferably 5% by mass or more, and from the viewpoint of storage stability and fixability, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, still more preferably 9% by mass. % Or less, more preferably 6% by mass or less from the viewpoint of dischargeability.
(Total content of pigment and water-insoluble polymer)
The total content of the pigment and the water-insoluble polymer in the water-based ink is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 9% by mass or more, and further, from the viewpoint of storage stability and fixability. From the viewpoint of transfer resistance, it is more preferably 11% by mass or more, and from the viewpoint of storage stability and fixability, it is preferably 20% by mass or less, more preferably 17% by mass or less, still more preferably 15% by mass. % Or less, more preferably 12% by mass or less from the viewpoint of dischargeability.
(水系インク物性)
水系インクの32℃の粘度は、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは2.0mPa・s以上であり、より好ましくは3.0mPa・s以上であり、更に好ましくは5.0mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下であり、より好ましくは9.0mPa・s以下であり、更に好ましくは7.0mPa・s以下である。
水系インクのpHは、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは7.0以上であり、より好ましくは7.2以上であり、更に好ましくは7.5以上である。そして、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、pHは、好ましくは11.0以下であり、より好ましくは10.0以下であり、更に好ましくは9.5以下である。
(Physical characteristics of water-based ink)
The viscosity of the water-based ink at 32 ° C. is preferably 2.0 mPa · s or more, more preferably 3.0 mPa · s or more, still more preferably 5.0 mPa · s or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink. It is s or more, preferably 12 mPa · s or less, more preferably 9.0 mPa · s or less, and further preferably 7.0 mPa · s or less.
The pH of the water-based ink is preferably 7.0 or more, more preferably 7.2 or more, and further preferably 7.5 or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink. From the viewpoint of member resistance and skin irritation, the pH is preferably 11.0 or less, more preferably 10.0 or less, and further preferably 9.5 or less.
[インクジェット記録方法]
本発明の水系インクは、公知のインクジェット記録装置に装填し、記録媒体にインク液滴として吐出させて画像等を記録することができる。
インクジェット記録装置としては、サーマル式及びピエゾ式があるが、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
用いることができる記録媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙及びフィルムが挙げられる。コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられ、フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム等が挙げられる。
本発明の水系インクは、低吸水性のコート紙及びフィルム等の記録媒体に印刷する印刷物に、耐転写性に効果が顕著に発揮される。ここで、「低吸水性」とは、低吸液性、非吸液性を含む概念であり、例えば、記録媒体と純水との接触時間100m秒における該記録媒体の吸水量が0g/m2以上10g/m2未満であることを意味する。
[Inkjet recording method]
The water-based ink of the present invention can be loaded into a known inkjet recording device and ejected as ink droplets onto a recording medium to record an image or the like.
The inkjet recording apparatus includes a thermal type and a piezo type, but it is more preferable to use it as a piezo type water-based ink for inkjet recording.
Examples of the recording medium that can be used include high water absorption plain paper, low water absorption coated paper and film. Examples of the coated paper include general-purpose glossy paper and multicolor foam gloss paper, and examples of the film include polyester film, polyvinyl chloride film, polypropylene film, polyethylene film and the like.
The water-based ink of the present invention is remarkably effective in transfer resistance on printed matter printed on recording media such as low water-absorbent coated paper and film. Here, "low water absorption" is a concept including low liquid absorption and non-liquid absorption. For example, the water absorption of the recording medium at a contact time of 100 msec between the recording medium and pure water is 0 g / m. It means that it is 2 or more and less than 10 g / m 2.
以下の調製例、製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。 In the following preparation examples, production examples, examples and comparative examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified.
(1)水不溶性ポリマーの数平均分子量の測定
N,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社製、高速液体クロマトグラフィー用)に、リン酸(和光純薬工業株式会社製、試薬特級)及びリチウムブロマイド(東京化成工業株式会社製、試薬)をそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC−8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK−GEL、α−M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質として分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
(1) Measurement of number average molecular weight of water-insoluble polymer N, N-dimethylformamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high performance liquid chromatography), phosphoric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) and Gel chromatography method using a solution prepared by dissolving lithium bromide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., reagent) at concentrations of 60 mmol / L and 50 mmol / L, respectively, as an eluent [GPC apparatus manufactured by Toso Co., Ltd. (HLC-8120 GPC) ), Column manufactured by Toso Co., Ltd. (TSK-GEL, α-M × 2), flow velocity: 1 mL / min], using monodisperse polystyrene with a known molecular weight as a standard substance.
(2)水不溶性ポリマー粒子、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELS−8000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定濃度が5×10−3%(固形分濃度換算)になるように水で希釈して行った。
(2) Measurement of average particle size of water-insoluble polymer particles and pigment-containing polymer particles Cumulant analysis was performed using a laser particle analysis system "ELS-8000" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The measurement conditions were a temperature of 25 ° C., an angle of 90 ° between the incident light and the detector, and 100 times of integration, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. It was diluted with water so that the measured concentration was 5 × 10 -3 % (converted to solid content concentration).
(3)顔料水分散体の固形分濃度の測定
30mlのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で更に15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(3) Measurement of solid content concentration of pigment aqueous dispersion Weigh 10.0 g of sodium sulfate homogenized in a desiccator into a 30 ml polypropylene container (φ = 40 mm, height = 30 mm), and sample about 1. After adding 0 g and mixing, the mixture was accurately weighed, maintained at 105 ° C. for 2 hours to remove volatiles, and left in a desiccator for another 15 minutes to measure the mass. The mass of the sample after removing the volatile matter was taken as the solid content and divided by the mass of the added sample to obtain the solid content concentration.
(4)エポキシ化合物の水溶率の測定
室温25℃にてイオン交換水90質量部及び架橋剤10質量部をガラス管(25mmφ×250mmh)に添加し、該ガラス管を水温25℃に調整した恒温槽中で1時間静置した。次いで、該ガラス管を1分間激しく振とうした後、再び恒温槽中で10分間静置した。次いで、未溶解物を秤量し、水溶率(質量%)を算出した。
(4) Measurement of water content of epoxy compound At room temperature of 25 ° C, 90 parts by mass of ion-exchanged water and 10 parts by mass of cross-linking agent were added to a glass tube (25 mmφ × 250 mmh), and the glass tube was adjusted to a constant temperature of 25 ° C. It was allowed to stand in the tank for 1 hour. Then, the glass tube was vigorously shaken for 1 minute and then allowed to stand again in a constant temperature bath for 10 minutes. Then, the undissolved material was weighed and the water content (mass%) was calculated.
<水不溶性ポリマー(A)の調製>
調製例1
メタクリル酸(和光純薬工業株式会社製、試薬)46部、ベンジルアクリレート(和光純薬工業株式会社製、試薬)94部、スチレンマクロマー(東亞合成株式会社製、商品名:AS−6S、数平均分子量:6,000、固形分濃度50%)40部(固形分として20部)、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日油株式会社製、商品名:ブレンマーPP−800、プロピレンオキシド平均付加モル数13、末端:水酸基)40部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)20部及び2−メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.3部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤0.27部、MEK60部、及びアゾ系ラジカル重合開始剤(和光純薬工業株式会社製、商品名:V−65、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))2.2部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を撹拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記重合開始剤0.3部をMEK5部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させ、水不溶性ポリマーa1(数平均分子量:11,000)の溶液を得た。
<Preparation of water-insoluble polymer (A)>
Preparation Example 1
Methacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) 46 parts, benzyl acrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent) 94 parts, styrene macromer (manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd., trade name: AS-6S, number average Molecular weight: 6,000, solid content concentration 50%) 40 parts (20 parts as solid content), polypropylene glycol monomethacrylate (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., trade name: Blemmer PP-800, average number of moles of propylene oxide added 13, terminal : A hydroxyl group) 40 parts were mixed to prepare a monomer mixed solution. In the reaction vessel, 20 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.3 part of 2-mercaptoethanol (polymerization chain transfer agent), and 10% of the above-mentioned monomer mixture were put and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
On the other hand, in the dropping funnel, the remaining 90% of the monomer mixture, 0.27 parts of the polymerization chain transfer agent, 60 parts of MEK, and an azo radical polymerization initiator (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65). , 2,2'-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) 2.2 parts of the mixture was added, and the temperature was raised to 65 ° C. while stirring the monomer mixture in the reaction vessel under a nitrogen atmosphere. The mixed solution in the dropping funnel was dropped over 3 hours. After 2 hours have passed at 65 ° C. from the end of the dropping, a solution in which 0.3 part of the polymerization initiator is dissolved in 5 parts of MEK is added, and the mixture is further aged at 65 ° C. for 2 hours and 70 ° C. for 2 hours to obtain a water-insoluble polymer a1 (number). A solution having an average molecular weight of 11,000) was obtained.
調製例2〜4
調製例1において、メタクリル酸とベンジルアクリレートの量を表1の調製例2〜4に記載の量とした以外は、調製例1と同様にして、水不溶性ポリマーa2〜a4の溶液を得た。結果を表1に示す。
Preparation Examples 2-4
In Preparation Example 1, a solution of the water-insoluble polymers a2 to a4 was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the amounts of methacrylic acid and benzyl acrylate were set to the amounts shown in Preparation Examples 2 to 4 in Table 1. The results are shown in Table 1.
調製例5
アクリル酸(和光純薬工業株式会社製、試薬)38.5部、スチレン(和光純薬工業株式会社製 試薬)152.5部、α−メチルスチレン(和光純薬工業株式会社製、試薬)9部を混合しモノマー混合液を調製した。反応容器内に、MEK20部、2−メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.3部、及び前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤0.27部、MEK60部及びアゾ系ラジカル重合開始剤(V−65)2.2部の混合液を入れ、以降は調製例1と同様にして、水不溶性ポリマーa5(数平均分子量:11,000)の溶液を得た。
Preparation Example 5
Acrylic acid (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 38.5 parts, styrene (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 152.5 parts, α-methylstyrene (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 9 The parts were mixed to prepare a monomer mixed solution. In the reaction vessel, 20 parts of MEK, 0.3 part of 2-mercaptoethanol (polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were placed and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixed solution, 0.27 parts of the polymerization chain transfer agent, 60 parts of MEK and 2.2 parts of the azo radical polymerization initiator (V-65) were put into the dropping funnel, and thereafter. Obtained a solution of the water-insoluble polymer a5 (number average molecular weight: 11,000) in the same manner as in Preparation Example 1.
調製例6〜9
調製例5において、アクリル酸、スチレン、α−メチルスチレンの量を表1に記載の量とした以外は、調製例5と同様にして、水不溶性ポリマーa6〜a9の溶液を得た。結果を表1に示す。
Preparation Examples 6-9
In Preparation Example 5, solutions of water-insoluble polymers a6 to a9 were obtained in the same manner as in Preparation Example 5, except that the amounts of acrylic acid, styrene, and α-methylstyrene were set to the amounts shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
<顔料水分散体Aの製造>
製造例1
調製例1で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られた水不溶性ポリマーa1の25部をMEK78.6部と混合し、更に5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%、和光純薬工業株式会社製、容量滴定用)5.1部を加え、水不溶性ポリマーa1のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が32%になるように中和した(中和度32%)。更にイオン交換水400部を加え、その中にシアン顔料(C.I.ピグメント・ブルー15:3、ディーアイシー株式会社製、商品名:TGR−SD)30部を加え、ディスパー(浅田鉄工株式会社製、ウルトラディスパー:商品名)を用いて、20℃でディスパー翼を7,000rpmの条件で60分間撹拌した。
得られた混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で150MPaの圧力で10パス分散処理した。得られた分散液にイオン交換水250部を加え、撹拌した後、減圧下で60℃でMEKを完全に除去し、更に一部の水を除去し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過し、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度が20%の顔料水分散体A1を得た。結果を表2に示す。
<Manufacturing of aqueous pigment dispersion A>
Manufacturing example 1
25 parts of the water-insoluble polymer a1 obtained by drying the polymer solution obtained in Preparation Example 1 under reduced pressure was mixed with 78.6 parts of MEK, and further, a 5N sodium hydroxide aqueous solution (sodium hydroxide solid content 16.9%, 5.1 parts (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for volumetric titration) was added and neutralized so that the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxy groups of the water-insoluble polymer a1 was 32% (middle). 32% sum). Further, 400 parts of ion-exchanged water was added, and 30 parts of cyan pigment (CI Pigment Blue 15: 3, manufactured by DIC Co., Ltd., trade name: TGR-SD) was added therein, and Disper (Asada Iron Works Co., Ltd.) was added. The disper blade was stirred at 20 ° C. under the condition of 7,000 rpm for 60 minutes using (manufactured by Ultra Disper: trade name).
The obtained mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment with a microfluidics (manufactured by Microfluidics, trade name) at a pressure of 150 MPa. 250 parts of ion-exchanged water was added to the obtained dispersion, and after stirring, MEK was completely removed at 60 ° C. under reduced pressure, and a part of water was further removed to remove a 5 μm filter (acetyl cellulose film, outer diameter). : A pigment aqueous dispersion A1 with a solid content concentration of 20% by filtering with a needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) with a capacity of 25 mL and equipped with 2.5 cm (manufactured by Fujifilm Co., Ltd.) to remove coarse particles. Got The results are shown in Table 2.
製造例2
製造例1において、調製例1で得られたポリマーa1溶液の代わりに、調製例2で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られたポリマーa2を25部使用し、5N水酸化ナトリウム水溶液5.1部に代えて8.1部(中和度32%)とした以外は、製造例1と同様にして顔料水分散体A2を得た。結果を表2に示す。
Manufacturing example 2
In Production Example 1, instead of the polymer a1 solution obtained in Preparation Example 1, 25 parts of the polymer a2 obtained by drying the polymer solution obtained in Preparation Example 2 under reduced pressure was used, and a 5N sodium hydroxide aqueous solution 5 was used. An aqueous pigment dispersion A2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 8.1 parts (neutralization degree 32%) were used instead of 1 part. The results are shown in Table 2.
製造例3〜6
製造例2において、シアン顔料30部を表2に記載の量とした以外は、製造例2と同様にして顔料水分散体A3〜A6を得た。結果を表2に示す。
Production Examples 3 to 6
In Production Example 2, pigment aqueous dispersions A3 to A6 were obtained in the same manner as in Production Example 2 except that 30 parts of the cyan pigment was used as the amount shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
製造例7〜11
製造例1において、調製例1で得られたポリマーa1溶液の代わりに、表2に示す調製例で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られたポリマーa3〜a7を25部使用し、5N水酸化ナトリウム水溶液の量と中和度を表2に示すとおりにした以外は、製造例1と同様にして顔料水分散体A7〜A11を得た。結果を表2に示す。
Production Examples 7 to 11
In Production Example 1, instead of the polymer a1 solution obtained in Preparation Example 1, 25 parts of the polymers a3 to a7 obtained by drying the polymer solution obtained in the preparation example shown in Table 2 under reduced pressure was used, and 5N was used. A7 to A11 pigment aqueous dispersions were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of the aqueous sodium hydroxide solution and the degree of neutralization were as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
製造例12〜14
製造例11において、シアン顔料30部を表2に示す量とした以外は、製造例11と同様にして顔料水分散体A12〜A14を得た。結果を表2に示す。
Production Examples 12-14
In Production Example 11, pigment aqueous dispersions A12 to A14 were obtained in the same manner as in Production Example 11 except that 30 parts of the cyan pigment was used in the amount shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
製造例15〜16
製造例11において、5N水酸化ナトリウム水溶液の量と中和度を表2に示すとおりにした以外は、製造例11と同様にして顔料水分散体A15、A16を得た。結果を表2に示す。
Production Examples 15 to 16
In Production Example 11, pigment aqueous dispersions A15 and A16 were obtained in the same manner as in Production Example 11 except that the amount of 5N aqueous sodium hydroxide solution and the degree of neutralization were as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
製造例17〜18
製造例1において、調製例1で得られたポリマーa1溶液の代わりに表2に示す調製例で得られたポリマー溶液を減圧乾燥させて得られたポリマーa8又はa9を25部使用し、5N水酸化ナトリウム水溶液の量を表2に示すとおりにした以外は、製造例1と同様にして顔料水分散体A17、A18を得た。結果を表2に示す。
Production Examples 17-18
In Production Example 1, instead of the polymer a1 solution obtained in Preparation Example 1, 25 parts of the polymer a8 or a9 obtained by drying the polymer solution obtained in the preparation example shown in Table 2 under reduced pressure was used, and 5N water was used. A17 and A18 pigment aqueous dispersions were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of the aqueous sodium oxide solution was as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
製造例19〜20
製造例2において、5N水酸化ナトリウム水溶液に代えて、表2に示す中和剤及び量とした以外は、製造例2と同様にして顔料水分散体A19、A20を得た。結果を表2に示す。
なお、中和剤として使用したKOHは、5N水酸化カリウム水溶液(水酸化カリウム固形分21.9%、和光純薬工業株式会社製、容量滴定用)であり、TEAは、トリエチルアミン(純度99%、和光純薬工業株式会社製、試薬特級)である。
Production Examples 19 to 20
In Production Example 2, pigment aqueous dispersions A19 and A20 were obtained in the same manner as in Production Example 2 except that the neutralizing agent and the amount shown in Table 2 were used instead of the 5N aqueous sodium hydroxide solution. The results are shown in Table 2.
The KOH used as a neutralizing agent was a 5N potassium hydroxide aqueous solution (potassium hydroxide solid content 21.9%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for volumetric titration), and TEA was triethylamine (purity 99%). , Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent).
製造例21
製造例2において、シアン顔料30部の代わりにカーボンブラック顔料(CB:キャボットスペシャルティケミカルズ社製、Monarch880)30部とした以外は、製造例2と同様にして顔料水分散体A21を得た。結果を表2に示す。
Production example 21
In Production Example 2, a pigment aqueous dispersion A21 was obtained in the same manner as in Production Example 2, except that 30 parts of carbon black pigment (CB: manufactured by Cabot Specialty Chemicals, Monarch880) was used instead of 30 parts of cyan pigment. The results are shown in Table 2.
<水系顔料分散体Bの製造>
実施例1
製造例2で得られた顔料水分散体A2の100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、1分子内に3個のエポキシ基を有する架橋剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−321、分子量302、エポキシ当量140g/eq.、水溶率27%)0.96部(架橋度40モル%)を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。5時間経過後、室温まで降温し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、水系顔料分散体B2を得た。
<Manufacturing of aqueous pigment dispersion B>
Example 1
100 parts (solid content 20%) of the pigment aqueous dispersion A2 obtained in Production Example 2 is placed in a glass bottle with a screw cap, and trimethylolpropane polyglycidyl ether (trimethylolpropane polyglycidyl ether) as a cross-linking agent having three epoxy groups in one molecule ( Made by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-321, molecular weight 302, epoxy equivalent 140 g / eq., Water content 27%) 0.96 parts (crosslinkability 40 mol%) was added and sealed, and 70 while stirring with a stirrer. It was heated at ° C. for 5 hours. After 5 hours, the temperature is lowered to room temperature, and the mixture is filtered with a needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) having a capacity of 25 mL and equipped with a 5 μm filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fujifilm Co., Ltd.). , Water-based pigment dispersion B2 was obtained.
実施例2〜4
実施例1において、製造例2で得られた顔料水分散体A2に代えて、表3に示す製造例で得られた顔料水分散体を用いた以外は、実施例1と同様に濾過して、顔料水分散体B3、B4、B7を得た。
Examples 2-4
In Example 1, the pigment aqueous dispersion obtained in Production Example 2 was replaced with the pigment aqueous dispersion obtained in Table 3, and the mixture was filtered in the same manner as in Example 1. , Pigment aqueous dispersions B3, B4 and B7 were obtained.
比較例1〜4
実施例1において、各製造例で得られた顔料水分散体Aとして、表3に示す製造例で得られた顔料水分散体を用いた以外は、実施例1と同様に濾過して、比較用の顔料水分散体B1、B5、B6、B8を得た。
Comparative Examples 1 to 4
In Example 1, the pigment aqueous dispersion obtained in each production example was filtered in the same manner as in Example 1 except that the pigment aqueous dispersion obtained in the production example shown in Table 3 was used for comparison. Pigment aqueous dispersions B1, B5, B6 and B8 for use were obtained.
実施例5〜16
実施例1において、表4に示すように、各製造例で得られた顔料水分散体Aの100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、架橋剤として前記デナコールEX−321を表4に示す量加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。5時間経過後、室温まで降温し、実施例1と同様に濾過して、顔料水分散体B10〜B20、B23、B25、B27を得た。
Examples 5-16
In Example 1, as shown in Table 4, 100 parts (solid content 20%) of the pigment aqueous dispersion A obtained in each production example was placed in a glass bottle with a screw cap, and the Denacol EX-321 was used as a cross-linking agent. The amount shown in Table 4 was added, the mixture was sealed, and the mixture was heated at 70 ° C. for 5 hours while stirring with a stirrer. After 5 hours, the temperature was lowered to room temperature and filtered in the same manner as in Example 1 to obtain aqueous pigment dispersions B10 to B20, B23, B25 and B27.
実施例17
実施例1において、製造例2で得られた顔料水分散体A2の100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、1分子内に4個のエポキシ基を有する架橋剤としてペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−411、エポキシ当量229g/eq.、水溶性)を1.57部(架橋度40%)を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。5時間経過後、室温まで降温し、実施例1と同様に濾過して、顔料水分散体B28を得た。
Example 17
In Example 1, 100 parts (solid content 20%) of the aqueous pigment dispersion A2 obtained in Production Example 2 was placed in a glass bottle with a screw cap, and pentaerythritol was used as a cross-linking agent having four epoxy groups in one molecule. Add 1.57 parts (crosslinkability 40%) of polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-411, epoxy equivalent 229 g / eq., Water-soluble), seal it tightly, and stir with a stirrer at 70 ° C. Was heated for 5 hours. After 5 hours, the temperature was lowered to room temperature and filtered in the same manner as in Example 1 to obtain an aqueous pigment dispersion B28.
比較例5〜11
表4に示すように、製造例で得られた顔料水分散体Aの100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、前記デナコールEX−321を表4に示す量を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。その後、実施例1と同様に濾過して、比較用の顔料水分散体Bを得た。
Comparative Examples 5-11
As shown in Table 4, 100 parts (solid content 20%) of the pigment aqueous dispersion A obtained in the production example was placed in a glass bottle with a screw cap, and the Denacol EX-321 was added in the amount shown in Table 4 and sealed. Then, the mixture was heated at 70 ° C. for 5 hours while stirring with a stirrer. Then, the mixture was filtered in the same manner as in Example 1 to obtain a pigment aqueous dispersion B for comparison.
比較例12
製造例2で得られた顔料水分散体A2の100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、1分子内に2個のエポキシ基を有する水溶性架橋剤としてポリグリセリンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−521、エポキシ当量183g/eq.、水溶性)を1.25部(架橋度40%)加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。その後、実施例1と同様に濾過して、比較用の顔料水分散体B29を得た。
Comparative Example 12
100 parts (solid content 20%) of the pigment aqueous dispersion A2 obtained in Production Example 2 is placed in a glass bottle with a screw cap, and polyglycerin polyglycidyl ether is used as a water-soluble cross-linking agent having two epoxy groups in one molecule. (Manufactured by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-521, epoxy equivalent 183 g / eq., Water-soluble) was added in an amount of 1.25 parts (crosslinkability 40%), sealed, and heated at 70 ° C. for 5 hours while stirring with a stirrer. bottom. Then, the mixture was filtered in the same manner as in Example 1 to obtain a pigment aqueous dispersion B29 for comparison.
<水系インクの評価試験>
(水系インクの調製)
実施例、比較例で得られた各水系顔料分散体を用いて、水系インク全体に対する顔料濃度5%、グリセリン(花王株式会社製、化粧品用濃グリセリン)5%、トリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)7%、アセチレノールE100(川研ファインケミカル株式会社製、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのエチレンオキシド10モル付加物)0.5%とし、イオン交換水を加えて、全量が100%になるよう計量し、マグネチックスターラーで撹拌してよく混合し、1.2μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過して、水系インクを得た。
得られた水系インクを用いて、下記の試験1〜5を行い、評価した。結果を表3及び表4に示す。
<Evaluation test for water-based ink>
(Preparation of water-based ink)
Using each of the aqueous pigment dispersions obtained in Examples and Comparative Examples, the pigment concentration was 5%, glycerin (manufactured by Kao Co., Ltd., concentrated glycerin for cosmetics) 5%, and triethylene glycol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with respect to the entire aqueous ink. 7% acetylenol E100 (manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd., 10 mol of ethylene oxide adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decine-4,7-diol) 0.5% Then, add ion-exchanged water, weigh to 100% of the total amount, stir with a magnetic stirrer and mix well, and mix well with a 1.2 μm filter (acetyl cellulose film, outer diameter: 2.5 cm, Fuji Film Co., Ltd.). Water-based ink was obtained by filtering with a needleless syringe having a capacity of 25 mL and equipped with (manufactured by the company).
Using the obtained water-based ink, the following tests 1 to 5 were performed and evaluated. The results are shown in Tables 3 and 4.
試験1(吐出性評価)
インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、型番:EM−930C、ピエゾ方式)に上記で得られた水系インクを装填し、XEROX社製の普通紙4200 100枚に全面ベタ印刷(ファインモード)し、100枚目の印刷物を観察し、白線(吐出されていないノズル数に相当)の数を計測した。次にノズルクリーニング操作を実施した後、更に100枚の全面ベタ印刷を実施して再度100枚目の印刷物を観察し、白線の発生本数を吐出ノズル幅当たりで計測して、以下の基準で吐出性を評価した。
(評価基準)
A:100枚目の印字物及び200枚目の印刷物で白線発生なし
B:100枚目の印字物及び200枚目の印刷物で白線発生2本以下
C:100枚目又は200枚目の印刷物で白線発生3〜5本
D:100枚目又は200枚目の印刷物で白線発生6本以上
Test 1 (Evaluation of dischargeability)
Inkjet printer (manufactured by Seiko Epson Corporation, model number: EM-930C, piezo method) is loaded with the water-based ink obtained above, and 100 sheets of plain paper 4200 manufactured by XEROX are printed on 100 sheets (fine mode). The number of white lines (corresponding to the number of non-ejected nozzles) was measured by observing the printed matter on the first sheet. Next, after performing the nozzle cleaning operation, 100 sheets of solid printing are performed on the entire surface, the 100th printed matter is observed again, the number of white lines generated is measured per nozzle width, and the printed matter is ejected according to the following criteria. Gender was evaluated.
(Evaluation criteria)
A: No white line is generated on the 100th and 200th printed matter B: No white line is generated on the 100th and 200th printed matter C: No white line is generated on the 100th or 200th printed matter C: 100th or 200th printed matter 3 to 5 white lines generated D: 6 or more white lines generated on the 100th or 200th printed matter
試験2(保存安定性評価)
各水系インクを、株式会社マルエム社製のスクリュー管に密栓して20℃及び60℃に設定した恒温室内にそれぞれ1週間静置した後、平均粒径を測定して、下記式から平均粒径増大率を算出した。
平均粒径増大率(%)=〔(保存後のインクの平均粒径−インク調製に用いた水分散体の平均粒径)/インク調製に用いた水分散体の平均粒径〕×100
平均粒径増大率が小さいほど、凝集が抑制され、保存安定性が優れている。
以下の基準で保存安定性を評価した。
(評価基準)
A:平均粒径増大率が7%未満
B:平均粒径増大率が7%以上15%未満
C:平均粒径増大率が15%以上30%未満
D:平均粒径増大率が30%以上、もしくはゲル化
Test 2 (evaluation of storage stability)
Each water-based ink is sealed in a screw tube manufactured by Maruemu Corporation and allowed to stand in a thermostatic chamber set at 20 ° C. and 60 ° C. for 1 week, respectively, and then the average particle size is measured and the average particle size is measured from the following formula. The rate of increase was calculated.
Average particle size increase rate (%) = [(Average particle size of ink after storage-Average particle size of aqueous dispersion used for ink preparation) / Average particle size of aqueous dispersion used for ink preparation] × 100
The smaller the average particle size increase rate, the more the aggregation is suppressed and the better the storage stability.
Storage stability was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
A: Average particle size increase rate is less than 7% B: Average particle size increase rate is 7% or more and less than 15% C: Average particle size increase rate is 15% or more and less than 30% D: Average particle size increase rate is 30% or more Or gelling
試験3(定着性評価)
重さ460gのステンレス製おもりの底面(1インチ×1インチ)に、普通紙(Oce社製、普通紙Engineering Bond紙)を両面テープで貼り付けた。次いで、試験1で得られた普通紙の印刷物の印字面上に、該印字面と上記おもり底面に貼付された普通紙が接触するように置いて、ベタ印字部分に対し、4インチの幅で10回往復擦過した。その後、おもり底面に貼付された普通紙の黒の光学濃度として出力される値を前記マクベス濃度計で前記と同様の測定を行い、その平均値を求めた。
該光学濃度の値が0.05以下であれば低吸水性記録媒体に対する十分な定着性が得られ実用に供することができ、好ましくは0.03以下である。
以下の基準で定着性を評価した。
(評価基準)
A:光学濃度の値が0.03未満
B:光学濃度の値が0.03以上0.05未満
C:光学濃度の値が0.05以上0.10未満
D:光学濃度の値が0.10以上
Test 3 (fixation evaluation)
Plain paper (Oce, plain paper Engineering Bond paper) was attached to the bottom surface (1 inch x 1 inch) of a stainless steel weight weighing 460 g with double-sided tape. Next, the printed surface of the plain paper obtained in Test 1 was placed so that the printed surface and the plain paper attached to the bottom surface of the weight were in contact with each other, and the width was 4 inches with respect to the solid printed portion. It was rubbed back and forth 10 times. Then, the value output as the black optical density of the plain paper attached to the bottom surface of the weight was measured with the Macbeth densitometer in the same manner as described above, and the average value was obtained.
When the value of the optical density is 0.05 or less, sufficient fixability to a low water absorption recording medium can be obtained and practical use can be obtained, preferably 0.03 or less.
Fixability was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
A: Optical density value is less than 0.03 B: Optical density value is 0.03 or more and less than 0.05 C: Optical density value is 0.05 or more and less than 0.10 D: Optical density value is 0. 10 or more
試験4(耐水性評価)
試験1(吐出性評価)で用いた印刷パターンを使用して、普通紙の代わりにコート紙(王子製紙株式会社製、OKトップコート、吸水量:4.9g/m2)に4cm×4cmのべた印字パターンを印刷して温度23℃、湿度50%の環境で24時間放置後、イオン交換水に浸漬した綿棒(ジョンソンエンドジョンソン社製、天然コットン100%)で印刷表面を10往復擦り、印刷物の耐水性試験を行った。評価は、擦る前に擦る部分の印字濃度を測定しておき、擦った後に擦った部分の印字濃度を再度測定し、その差で耐水性を評価した。
(評価基準)
印字濃度差=(擦る前の印字濃度)−(擦った後の印字濃度)
印字濃度差が0に近いほど、インクの剥がれが少なく、耐水性が良い。
以下の基準で耐水性を評価した。
(評価基準)
A:印字濃度差が0.20未満
B:印字濃度差が0.20以上0.50未満
C:印字濃度差が0.50以上0.80未満
D:印字濃度差が0.80以上、もしくは紙面露出
Test 4 (water resistance evaluation)
Using the printing pattern used in Test 1 (Evaluation of ejection property), instead of plain paper, coated paper (Oji Paper Co., Ltd., OK top coat, water absorption: 4.9 g / m 2 ) was used for 4 cm x 4 cm. After printing a solid print pattern and leaving it in an environment with a temperature of 23 ° C and a humidity of 50% for 24 hours, the printed surface is rubbed 10 times with a cotton stick (manufactured by Johnson End Johnson, 100% natural cotton) immersed in ion-exchanged water, and the printed matter is printed. Water resistance test was performed. In the evaluation, the print density of the rubbed portion was measured before rubbing, the print density of the rubbed portion was measured again after rubbing, and the water resistance was evaluated by the difference.
(Evaluation criteria)
Print density difference = (Print density before rubbing)-(Print density after rubbing)
The closer the print density difference is to 0, the less ink is peeled off and the better the water resistance.
Water resistance was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
A: Print density difference is less than 0.20 B: Print density difference is 0.20 or more and less than 0.50 C: Print density difference is 0.50 or more and less than 0.80 D: Print density difference is 0.80 or more or Paper exposure
試験5(耐転写性評価)
試験4(耐水性評価)と同様の条件でコート紙(王子製紙株式会社製、OKトップコート)に試験4で用いたのと同じ印字パターンを1枚印刷し、温度23℃湿度50%の環境で24時間放置、コート紙(王子製紙株式会社製、OKトップコート、吸水量:4.9g/m2)を重ねて200gの分銅を置いた状態で温度23℃湿度50%の環境で24時間放置後、重ねたコート紙の印字濃度を測定、あらかじめ測定しておいた重ねる前の印字濃度との差で評価した。
印字濃度差=(重ねた後の印字濃度)−(重ねる前の印字濃度)
印字濃度差が0に近いほど、インクの転写が少なく、耐転写性が良い。
以下の基準で転写性を評価した。
(評価基準)
A:光学濃度差が0.03未満
B:光学濃度差が0.03以上0.05未満
C:光学濃度差が0.05以上0.10未満
D:光学濃度差が0.10以上
Test 5 (Evaluation of transfer resistance)
Under the same conditions as in Test 4 (water resistance evaluation), one sheet of the same printing pattern used in Test 4 was printed on coated paper (Oji Paper Co., Ltd., OK top coat), and the temperature was 23 ° C and the humidity was 50%. 24 hours in an environment with a temperature of 23 ° C and a humidity of 50% with a 200 g weight placed on top of coated paper (Oji Paper Co., Ltd., OK top coat, water absorption: 4.9 g / m 2). After being left to stand, the print density of the laminated coated paper was measured and evaluated by the difference from the pre-measured print density before stacking.
Print density difference = (Print density after overlaying)-(Print density before overlaying)
The closer the print density difference is to 0, the less ink is transferred and the better the transfer resistance.
Transcription was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
A: Optical density difference is less than 0.03 B: Optical density difference is 0.03 or more and less than 0.05 C: Optical density difference is 0.05 or more and less than 0.10 D: Optical density difference is 0.10 or more
表3及び表4から、実施例の水系インクは、実施例の水系インクに比べて、吐出性、保存安定性、定着性、耐水性、耐転写性と性能バランスが優れていることが分かる。 From Tables 3 and 4, it can be seen that the water-based ink of the example is superior in ejection property, storage stability, fixability, water resistance, transfer resistance and performance balance as compared with the water-based ink of the example.
Claims (8)
該ポリマー分散剤が、カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)と、水不溶性多官能エポキシ化合物とを反応させて得られる架橋構造を有し、
水不溶性ポリマー(A)が、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のカルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位と、炭素数1以上22以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマー及び炭素数6以上22以下のアリール基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の疎水性ビニルモノマー由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーであり、
水不溶性多官能エポキシ化合物が、炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのグリシジルエーテル化合物であり、
水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部はアルカリ金属水酸化物で中和されており、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)が0.5以上1.8以下であり、
かつ、水不溶性ポリマー(A)の酸価と中和度と架橋度とが下記条件1を満たす、水系顔料分散体。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属水酸化物のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比、架橋度は「水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比であり、水不溶性ポリマー(A)は中和後で水不溶性である。 An aqueous pigment dispersion containing a pigment and a polymer dispersant.
The polymer dispersant has a crosslinked structure obtained by reacting a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound. death,
The water-insoluble polymer (A) is a (meth) acrylate monomer having one or more carboxy group-containing vinyl monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms and a carbon number of carbon atoms. A vinyl-based polymer containing a structural unit derived from one or more hydrophobic vinyl monomers selected from aromatic group-containing monomers having 6 or more and 22 or less aryl groups.
The water-insoluble polyfunctional epoxy compound is a polyhydric alcohol glycidyl ether compound having a hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms.
At least a part of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) is neutralized with an alkali metal hydroxide, and the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) is 0.5 or more and 1.8. Is below
A water-based pigment dispersion in which the acid value, the degree of neutralization, and the degree of cross-linking of the water-insoluble polymer (A) satisfy the following condition 1.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) exceeds −30 mgKOH / g and is 130 mgKOH / g or less.
Here, the degree of neutralization is a percentage of "the molar equivalent of the alkali metal hydroxide / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group", and the degree of cross-linking is "the molar equivalent of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound". It is a percentage of "molar equivalent number of epoxy groups / molar equivalent number of carboxy groups of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group", and the water-insoluble polymer (A) is water-insoluble after neutralization.
条件2:〔(架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が30mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。 The aqueous pigment dispersion according to claim 1, further satisfying the following condition 2.
Condition 2: The value of [(crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is 30 mgKOH / g or more and 180 mgKOH / g or less.
工程1:カルボキシ基を有し、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下である水不溶性ポリマー(A)をアルカリ金属水酸化物で中和する工程
ここで、水不溶性ポリマー(A)は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のカルボキシ基含有ビニルモノマー由来の構成単位と、炭素数1以上22以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマー及び炭素数6以上22以下のアリール基を有する芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の疎水性ビニルモノマー由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーである。
工程2:工程1で得られた中和された水不溶性ポリマー(A)と顔料を水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散体Aを得る工程
工程3:工程2で得られた顔料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物で架橋処理し、架橋された水不溶性ポリマー(A)であるポリマー分散剤を含有する水系顔料分散体Bを得る工程
ここで、水不溶性多官能エポキシ化合物は、炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのグリシジルエーテル化合物であり、該ポリマー分散剤に対する顔料の質量比(顔料/ポリマー分散剤)は、0.5以上1.8以下である。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が、−30mgKOH/gを超え130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属水酸化物のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比、架橋度は「水不溶性多官能エポキシ化合物のエポキシ基のモル当量数/カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数」の百分比であり、水不溶性ポリマー(A)は中和後で水不溶性である。 A method for producing an aqueous pigment dispersion, which comprises the following steps 1 to 3 and in which the acid value and neutralization degree of the water-insoluble polymer (A) in step 1 and the degree of cross-linking in step 3 satisfy the following condition 1.
Step 1: A step of neutralizing a water-insoluble polymer (A) having a carboxy group and having an acid value of 200 mgKOH / g or more and 320 mgKOH / g or less with an alkali metal hydroxide. A structural unit derived from one or more carboxy group-containing vinyl monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, a (meth) acrylate monomer having an alkyl group having 1 or more and 22 or less carbon atoms, and an aryl group having 6 or more and 22 carbon atoms or less. It is a vinyl-based polymer containing a structural unit derived from one or more hydrophobic vinyl monomers selected from the aromatic group-containing monomers having.
Step 2: The neutralized water-insoluble polymer (A) obtained in Step 1 and the pigment are mixed and dispersed in an aqueous medium to obtain a pigment aqueous dispersion A. Step 3: The pigment obtained in Step 2. A step of cross-linking the aqueous dispersion A with a water-insoluble polyfunctional epoxy compound to obtain an aqueous pigment dispersion B containing a polymer dispersant which is a crosslinked water-insoluble polymer (A). Here, the water-insoluble polyfunctional epoxy The compound is a polyhydric alcohol glycidyl ether compound having a hydrocarbon group having 3 or more and 8 or less carbon atoms, and the mass ratio of the pigment to the polymer dispersant (pigment / polymer dispersant) is 0.5 or more and 1.8. It is as follows.
Condition 1: The value of [(100-neutralization degree-crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is more than -30 mgKOH / g and 130 mgKOH / g or less.
Here, the degree of neutralization is a percentage of "the molar equivalent of the alkali metal hydroxide / the molar equivalent of the carboxy group of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group", and the degree of cross-linking is "the molar equivalent of the water-insoluble polyfunctional epoxy compound". It is a percentage of "molar equivalent number of epoxy groups / molar equivalent number of carboxy groups of the water-insoluble polymer (A) having a carboxy group" , and the water-insoluble polymer (A) is water-insoluble after neutralization.
工程4:工程3で得られた水系顔料分散体Bと有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程 A method for producing a water-based ink, which comprises steps 1 to 3 according to claim 6 and the following steps 4.
Step 4: A step of mixing the aqueous pigment dispersion B obtained in Step 3 with an organic solvent to obtain an aqueous ink.
条件2:〔(架橋度)/100〕×(水不溶性ポリマー(A)の酸価)の値が、30mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。 The method for producing a water-based ink according to claim 7, further satisfying the following condition 2.
Condition 2: The value of [(crosslinking degree) / 100] × (acid value of the water-insoluble polymer (A)) is 30 mgKOH / g or more and 180 mgKOH / g or less.
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