JP6978154B2 - 水不溶性染料水分散体 - Google Patents

水不溶性染料水分散体 Download PDF

Info

Publication number
JP6978154B2
JP6978154B2 JP2017129787A JP2017129787A JP6978154B2 JP 6978154 B2 JP6978154 B2 JP 6978154B2 JP 2017129787 A JP2017129787 A JP 2017129787A JP 2017129787 A JP2017129787 A JP 2017129787A JP 6978154 B2 JP6978154 B2 JP 6978154B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
dye
polymer
insoluble
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017129787A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019011446A (ja
Inventor
一成 竹村
哲也 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2017129787A priority Critical patent/JP6978154B2/ja
Publication of JP2019011446A publication Critical patent/JP2019011446A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6978154B2 publication Critical patent/JP6978154B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Decoration By Transfer Pictures (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Coloring (AREA)

Description

本発明は、水不溶性染料水分散体、インクジェット記録用水系インク、インクジェット記録方法、及び転写染色方法に関する。
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。
しかしながら記録媒体が布帛の場合は、着色剤が顔料であると発色性が充分でないため一般的に普及しておらず、水不溶性染料を水又は水溶性有機溶剤を含む水溶液に分散させた水系インクが用いられることが多い。
また、転写紙等のシート状記録媒体を用いてインクジェット印刷により中間転写媒体を作成し、該中間転写媒体の印刷面を製品となる布帛に重ね合わせて加熱転写する転写染色法においても、水不溶性染料を用いたインクジェット記録用インクが使用されている。
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、分散剤なしで又は分散剤を用いて、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がある。
そこで、上記の技術的課題を改善するため、種々の提案がなされている。
特許文献1には、塗料、捺染、印刷インキ、インクジェットインキ等に用いた際に、耐光性、耐水性、耐溶剤性等に優れる水性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基含有熱可塑性樹脂で顔料を分散させた後に、該カルボキシ基含有熱可塑性樹脂を架橋剤で架橋した、架橋剤/カルボキシ基含有熱可塑性樹脂の固形分重量比が特定範囲に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記載されている。
また、高品位で安定した記録性能を有し、インクの保存安定性を維持しつつ、被記録媒体表面への印字濃度を高くすることができるインクジェット用インクとして、特許文献2には、水、昇華性染料、保湿剤、酸価が160〜250mgKOH/gで重量平均分子量が8,000〜20,000のスチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体、及びアセチレングリコール系浸透剤を含有するインクジェット用昇華性染料インクが開示されている。
また、特許文献3には、特許文献2と同様の目的で、水、分散染料、水溶性有機溶剤、酸価が160〜250mgKOH/gで重量平均分子量が8,000〜20,000のスチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体、及びアセチレングリコール系浸透剤を含有するインクジェット捺染用インクが開示されている。
国際公開第1999/052966号 国際公開第2014/129322号 国際公開第2014/129323号
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、インク吐出ノズルの吐出口の空気との界面でインクが乾燥し固化した場合は、顔料間のポリマー被膜同士で接着や固着が起こり、吐出ノズルに新たにインクが供給されても再分散されないため、吐出ノズルの目詰りが生じて印刷再開時の吐出性に問題が生じる場合があった。また、特許文献1の水性顔料分散液は、有機溶剤等のインクビヒクルを含むインクを高温下で長期間保存した場合、インクの保存安定性を確保することができず、信頼性への高い要求を満足できていない。
また特許文献2及び3は、顔料を分散するポリマーの酸価が規定されているが、3次元架橋構造のポリマー皮膜を有さないため、室温下でのインクの保存性はある程度確保できるものの、より厳しい条件ではまだ不十分であり、満足できるものではない。
本発明は、インク吐出ノズルでの固形分による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と、高温下における保存安定性を確保できる水不溶性染料水分散体、インクジェット記録用水系インク、インクジェット記録方法、及び転写染色方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、インク吐出ノズル部分のように、インクビヒクルが存在する環境では流体状態を維持でき、一方、印刷時のように、記録媒体面と接触するインクビヒクルがなくなる環境では強固な皮膜を形成できる性能を得ること目指した。そして、水不溶性染料と、特定範囲の酸価を有する重量平均分子量が10万以上の水不溶性ポリマー分散剤を用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]〜[4]を提供する。
[1]水不溶性染料、酸価が80mgKOH/g以上170mgKOH/g以下で、重量平均分子量が100,000以上である水不溶性ポリマー分散剤、及び水を含有する水不溶性染料水分散体。
[2]前記[1]に記載の水不溶性染料水分散体と有機溶媒を含有するインクジェット記録用水系インク。
[3]前記[2]に記載の水系インクを用いて、シート状記録媒体に記録するインクジェット記録方法。
[4]前記[3]に記載のインクジェット記録方法により記録された中間転写媒体と被染色対象物とを重ねて加熱し、該中間転写媒体に付与された染料を被染色対象物に昇華転写する、転写染色方法。
本発明によれば、インク吐出ノズルでの固形分による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と、高温下における保存安定性を確保できる水不溶性染料水分散体、インクジェット記録用水系インク、インクジェット記録方法、及び転写染色方法を提供することができる。
なお、本明細書において、「再分散」とは、インクビヒクル中の揮発性成分が揮発して生成した水不溶性染料やポリマーの固形物が、インク中に再溶解ないし再分散することをいう。再分散性が悪いと、例えば、インク吐出ノズルの目詰まりによる吐出不良や、インク流路の閉塞によるメンテナンス系の問題が発生するおそれがある。
[水不溶性染料水分散体]
本発明の水不溶性染料水分散体(以下、単に「染料水分散体」ともいう)は、水不溶性染料、酸価が80mgKOH/g以上170mgKOH/g以下で、重量平均分子量が100,000以上である水不溶性ポリマー分散剤(以下、単に「ポリマー分散剤」ともいう)、及び水を含有する。
なお、「水分散体」とは、分散体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
本発明の染料水分散体は、保存安定性に優れ、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染料水分散体として好適に用いることができ、また転写染色用染料水分散体として好適に用いることができる。
本発明の染料水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再分散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。
本発明の水系インクを用いたインクジェット印刷は、常法により、水系インクをインクジェットプリンタに導入してインクジェット記録ヘッドからシート状記録媒体にインクジェット印刷を行うことができるが、得られた中間転写媒体の印刷面を被染色対象物に重ねて加熱し、中間転写媒体に付与された水不溶性染料を被染色対象物に昇華転写することにより、製品となる布帛を得ることができる。
本発明の染料水分散体及び水系インクは、インク吐出ノズルで揮発性成分が揮発して固形分濃度が高まったとしても、再分散が容易で優れた吐出性を発揮でき、高温で保管しても製造直後の性能を保持できる高い保存安定性を有する。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明に用いられるポリマー分散剤は、重量平均分子量100,000以上の比較的高分子量体であることから、水不溶性染料から脱離しにくいため、染料水分散体及びこれを用いた水系インクの高温下における保存安定性が高まると考えられる。
また、ポリマー分散剤の酸価が80mgKOH/g以上170mgKOH/g以下であるため、強い電荷反発が得られ、水不溶性染料の分散安定性が高められ、インク吐出ノズル部分で水不溶性染料やポリマーが固化して固形物となった場合でも、該固形物のインク中への再分散性が優れると考えられる。
さらに、ポリマー分散剤が架橋構造を有しているとポリマー皮膜が強固になって、保存安定性が更に高まり、ポリマー分散剤を構成する水不溶性ポリマー中のカルボキシ基の少なくとも一部がアルカリ金属化合物で中和されていると、より強い電荷反発が得られ、水不溶性染料の分散安定性が高められ、更に再分散性が向上すると考えられる。
<水不溶性染料>
本発明に用いられる水不溶性染料とは、水に不溶又は難溶な染料をいい、分散染料及び油溶性染料が挙げられる。分散染料とは、分子中に水溶性基であるスルホン酸基及びカルボキシ基を有さず、染料の微粉末を水に分散させて染色に用いる染料をいう。油溶性染料とは、溶剤に溶かして染色に用いる染料をいう。
分散染料としては、C.I.ディスパース イエロー、C.I.ディスパース オレンジ、C.I.ディスパースブラウン、C.I.ディスパース レッド、C.I.ディスパースバイオレット、C.I.ディスパース ブルー、C.I.ディスパースグリーン等の各種品番製品が挙げられる。
油溶性染料としては、C.I.ソルベント イエロー、C.I.ソルベント オレンジ、C.I.バットレッド、C.I.ソルベント レッド、C.I.ソルベントバイオレット、C.I.ソルベント ブルー、C.I.ソルベントブラック等の各種品番製品が挙げられる。
また、本発明においては、各種の水溶性染料を水不溶化処理したものを水不溶性染料として用いることもできる。水溶性染料の不溶化の方法としては、アニオン性染料にカチオン性界面活性剤を結合させる等のイオンコンプレックスを形成させる方法が好ましい。
上記の分散染料、油溶性染料の中では、水不溶性染料を効率的に昇華転写し、染色性を向上させる観点から、昇華性染料が好ましい。
ここで「昇華性染料」とは、加熱により昇華し、布帛を構成する繊維間に拡散及び定着できる染料を意味する。
分散染料としては、C.I.ディスパース イエロー、C.I.ディスパース オレンジ、C.I.ディスパースブラウン、C.I.ディスパース レッド、C.I.ディスパースバイオレット、C.I.ディスパース ブルー、C.I.ディスパースグリーン等が挙げられる。
C.I.ディスパース イエローとしては、C.I.ディスパース イエロー3、同4、同5、同7、同8、同23、同31、同33、同39、同42、同51、同54、同60、同61、同64、同65、同71、同79、同82、同83、同86、同93、同98、同99、同100、同114、同119、同122、同124、同126、同160、同163、同165、同180、同183、同184:1、同186、同198、同199、同200、同201、同211、同224、同237等が挙げられる。
C.I.ディスパース オレンジとしては、C.I.ディスパース オレンジ1、同1:1、同5、同7、同13、同20、同23、同25、同25:1、同29、同30、同31:1、同32、同33、同38、同42、同44、同45、同49、同53、同54、同55、同56、同61、同62、同63、同66、同71、同73、同76、同80、同86、同96、同118、同119、同155、同163、同288等が挙げられる。
C.I.ディスパース ブラウンとしては、C.I.ディスパース ブラウン2、同27等が挙げられる。
C.I.ディスパース レッドとしては、C.I.ディスパース レッド1、同4、同5、同7、同11、同12、同13、同15、同17、同22、同31、同32、同33、同34、同35、同36、同50、同52、同53、同54、同55、同55:1、同56、同58、同59、同60、同65、同70、同72、同73、同75、同76、同80、同84、同86、同88、同91、同92、同93、同99、同111、同113、同126、同127、同131、同134、同135、同143、同145、同146、同152、同153、同154、同158、同159、同164、同167:1、同177、同179、同181、同190、同190:1、同191、同192、同204、同205、同206、同207、同221、同224、同225、同227、同239、同240、同258、同277、同278、同283、同302、同311、同323、同328、同343、同348、同356、同359、同362、同364等が挙げられる。
C.I.ディスパース バイオレットとしては、C.I.ディスパース バイオレット8、同17、同23、同26、同27、同28、同29、同33、同35、同36、同48、同56、同57、同77、同97等が挙げられる。
C.I.ディスパース ブルーとしては、C.I.ディスパース ブルー14、同19、同20、同26、同26:1、同27、同28、同35、同54、同55、同56、同58、同60、同61、同62、同64、同64:1、同72、同72:1、同73、同77、同79、同79:1、同81、同81:1、同85、同87、同90、同91、同92、同94、同95、同97、同98、同99、同103、同104、同105、同106、同108、同113、同128、同131、同141、同143、同145、同148、同149、同154、同158、同165、同165:1、同165:2、同176、同181、同183、同183:1、同185、同186、同187、同193、同194、同195、同197、同198、同201、同205、同207、同211、同212、同213、同214、同215、同216、同217、同218、同219、同220、同221、同222、同223、同224、同225、同226、同227、同257、同266、同267、同281、同284、同287、同291、同291:1、同301、同334、同341、同353、同354、同358、同359、同360、同364、同365、同366、同367、同368等が挙げられる。
C.I.ディスパース グリーンとしては、C.I.ディスパース グリーン6:1、同9等が挙げられる。
油溶性染料としては、C.I.ソルベント イエロー14、同16、同29、同33、同56、同82、同93、同114、同160、同163、C.I.ソルベント オレンジ2、同60、同67;C.I.バット レッド41、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同18、同24、同27、同43、同51、同72、同73、同111、同115、同146、同155、C.I.ソルベントバイオレット3、同13、同31、C.I.ソルベント ブルー2、同11、同35、同36、同59、同63、同70、同83、同97、同104、同105、同111、C.I.ソルベント ブラック3、同7、同27、同29、同34等が挙げられる。
上記の水不溶性染料の中では、染色性の観点から、C.I.ディスパース イエロー51、同54、同60、同64、同65、同71、同82、C.I.ディスパース オレンジ5、同7、同20、同23、同25、同288、C.I.ディスパース レッド4、同11、同22、同50、同53、同55、同59、同60、同146、同239、同240、同302、同364、C.I.ディスパースブルー14、同28、同56、同72、同359、同360、同366、及びC.I.ディスパースバイオレット27、同28から選ばれる1種以上の昇華性分散染料、並びにC.I.ソルベントイエロー16、同33、同93、同114C.I.ソルベント オレンジ60、同67、C.I.ソルベント レッド111、同146、同155、C.I.ソルベントバイオレット31、及びC.I.ソルベント ブルー35、同36、同59、同63、同83、同97、同104、同105、同111から選ばれる1種以上の昇華性油溶性染料、から選ばれる1種以上の昇華性染料が好ましく、C.I.ディスパースイエロー54、同82、C.I.ディスパース オレンジ25、C.I.ディスパース レッド60、C.I.ディスパースブルー72、同359及びC.I.ディスパース バイオレット28から選ばれる1種以上の昇華性染料がより好ましく、C.I.ディスパース イエロー54及びディスパース レッド60から選ばれる1種以上の昇華性染料が更に好ましい。
上記の水不溶性染料は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明において、水不溶性染料は、染料水分散体及び水系インク中で、水不溶性ポリマー分散剤で分散された染料、又は染料を含有する水不溶性ポリマー分散剤、即ち、染料を含有する水不溶性ポリマー粒子として含有される。
水不溶性染料は、耐水性を維持しつつ、インク吐出ノズルにおける水不溶性染料やポリマーの固化を抑制し、高温下における保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、水不溶性染料を含有する水不溶性ポリマー粒子(以下、「染料含有ポリマー粒子」ともいう)として含有されることが好ましく、さらに架橋処理し、水不溶性染料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子(以下、「染料含有架橋ポリマー粒子」ともいう)として含有されることがより好ましい。
<ポリマー分散剤>
本発明に用いられるポリマー分散剤は、酸価が80mgKOH/g以上170mgKOH/g以下で、重量平均分子量が100,000以上である水不溶性ポリマーからなる。
本発明では、未中和又は中和したポリマーの水分散体に対して、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、又は実施例に示すレーザー粒子解析システムを用いてキュムラント解析を行い、平均粒径が観測される場合、のいずれかの場合を満たせば、「水不溶性」と判断する。
ポリマー分散剤としては、ポリエステル、ポリウレタン、及びビニル系ポリマーから選ばれる1種以上が挙げられるが、染料水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、ビニル化合物、ビニリデン化合物、及びビニレン化合物から選ばれる1種以上のビニルモノマー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。これらのポリマーは架橋構造を有していてもよい。ポリマー分散剤は、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以下のアルキル基又は炭素数6以上22以下のアリール基を有するアクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の疎水性モノマー由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーがより好ましい。
ポリマー分散剤の酸価は、好ましくはカルボキシ基に由来するが、その酸価が80mgKOH/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、水不溶性染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。また、その酸価が170mgKOH/g以下であれば、ポリマー分散剤の疎水性は十分であり水不溶性染料に強固に吸着することができ、染料水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。
ポリマー分散剤の酸価は、好ましくは85mgKOH/g以上、より好ましくは90mgKOH/g以上、更に好ましくは105mgKOH/g以上、より更に好ましくは110mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは160mgKOH/g以下、より好ましくは155mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下、より更に好ましくは145mgKOH/g以下である。
ポリマーの酸価の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。また、構成するモノマーの質量比から算出することができる。
ポリマー分散剤の重量平均分子量は100,000以上であり、好ましくは110,000以上、より好ましくは120,000以上、より好ましくは130,000以上であり、そして、好ましくは450,000以下、より好ましくは400,000以下、更に好ましくは350,000以下、より更に好ましくは300,000以下である。ポリマー分散剤の分子量が前記の範囲であれば、水不溶性染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、重量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。
本発明に用いられるポリマー分散剤は、好ましくはカルボキシ基を有するポリマーから調製されるものであり、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下であるカルボキシ基を有するポリマー(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、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化合物で中和されており、ポリマー(A)の酸価と中和度と架橋度とが下記条件1を満たすことが好ましい。
条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属化合物のモル当量数/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/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。
本発明においては、カルボキシ基の中和剤としてアルカリ金属化合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、染料水分散体や水系インクを高温下で長期間保存する場合の増粘や凝集の発生を抑制し、更に保存安定性が向上すると考えられる。
本発明で用いられる染料含有架橋ポリマー粒子は、好ましくは酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下であるカルボキシ基を有するポリマー(A)の少なくとも一部をアルカリ金属化合物で中和した状態で水不溶性染料を水系媒体に分散した後、水不溶性多官能エポキシ化合物と架橋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、ポリマー(A)のモノマー構成、分子量、アルカリ金属化合物の種類と使用量、水不溶性多官能エポキシ化合物の種類と使用量の関係で、後述するようにその状態を条件1として表現できる。
なお、ポリマー(A)を架橋することにより、前述したように、ポリマー分散剤の重量平均分子量は100,000以上となる。
(ポリマー(A))
ポリマー分散剤を調製するためのポリマー(A)は、水不溶性染料の分散作用を発現する染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。
このポリマー(A)としては、水溶性ポリマー及び水不溶性ポリマーのいずれも用いることができるが、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とが好ましい。
ポリマー分散剤の出発原料であるポリマー(A)の酸価はカルボキシ基に由来するが、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは220mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは320mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは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、水不溶性染料の分散安定性が確保される。またポリマー分散剤と水系媒体の親和性と、ポリマー分散剤と水不溶性染料との相互作用とのバランスの点からも好ましい。
ポリマー(A)の酸価の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。また、構成するモノマーの質量比から算出することができる。
本発明に用いられるポリマー分散剤を調製するためのポリマー(A)としては、ポリエステル、ポリウレタン、及びビニル系ポリマーから選ばれる1種以上が挙げられるが、染料水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、ビニル化合物、ビニリデン化合物、及びビニレン化合物から選ばれる1種以上のビニルモノマー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。
ポリマー(A)として用いる水不溶性ポリマーとしては、(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。このビニル系ポリマーは、更に(c)マクロモノマー(以下、「(c)成分」ともいう)由来の構成単位や、(d)ノニオン性モノマー(以下、「(d)成分」ともいう)由来の構成単位を含有することができる。
〔(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、染料含有ポリマー粒子の水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、ポリマー(A)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。
〔(b)疎水性ビニルモノマー〕
(b)疎水性ビニルモノマーは、染料含有ポリマー粒子の水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、ポリマー(A)のモノマー成分として用いられる。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1〜22、好ましくは炭素数6〜18のアルキル基を有するものが好ましく、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。
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。
〔(c)マクロモノマー〕
(c)マクロモノマーは、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、染料含有ポリマー粒子の水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、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。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、染料含有ポリマー粒子の水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。
〔(d)ノニオン性モノマー〕
ポリマー(A)には、染料含有ポリマー粒子の水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をモノマー成分として用いることが好ましい。
(d)ノニオン性モノマーとしては、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、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。
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、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及び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水不溶性ポリマーであることが好ましく、更に(c)マクロモノマー由来の構成単位、及び(d)ノニオン性モノマー由来の構成単位を含有する水不溶性ポリマーであることがより好ましい。
(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75質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは55質量%以下、より更に好ましくは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80質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは70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。
[(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1.2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0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.5以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.7以下、更に好ましくは1.5以下である。
(ポリマー(A)の製造)
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。
また、重合モノマーの連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。
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。
本発明において、ポリマー分散剤を用いて水不溶性染料を分散する方法としては、任意の公知の方法を用いることができるが、後述する染料含有ポリマー粒子の水分散体とすることが好ましい。染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、重合反応に用いた溶剤を除去せずに、含有する有機溶媒を後述する工程Iに用いる有機溶媒として用いるために、そのままポリマー(A)溶液として用いることが好ましい。
ポリマー(A)溶液の固形分濃度は、染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。
本発明に用いられるポリマー分散剤を調製するためのポリマー(A)の重量平均分子量は、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。ポリマーの分子量が前記の範囲であれば、水不溶性染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、重量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。
〔染料含有ポリマー粒子の製造〕
水不溶性染料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子(染料含有架橋ポリマー粒子)は、水分散体として下記の工程I〜III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I:カルボキシ基を有するポリマー(A)、有機溶媒、中和剤としてアルカリ金属化合物、水不溶性染料、及び水を含有する混合物(以下、「染料混合物」ともいう)を分散処理して、染料含有ポリマー粒子の分散体を得る工程
工程II:工程Iで得られた分散体から前記有機溶媒を除去して、染料含有ポリマー粒子の水分散体(以下、「染料水分散体A」ともいう)を得る工程
工程III:工程IIで得られた染料水分散体Aを、水不溶性多官能エポキシ化合物で架橋処理し、水不溶性染料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子(染料含有架橋ポリマー粒子)を含む染料水分散体Bを得る工程
(工程I)
工程Iでは、まず、ポリマー(A)を有機溶媒に溶解させ、更に中和剤としてアルカリ金属化合物、水不溶性染料、水、及び必要に応じて、界面活性剤等を、得られた有機溶媒溶液に加えて混合し、水中油型の分散体を得る方法が好ましい。ポリマー(A)の有機溶媒溶液、中和剤、水不溶性染料、水等を混合する順序に特に制限はないが、ポリマー(A)を有機溶媒に溶解し、これに中和剤、水、水不溶性染料の順に加えることが好ましい。
用い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、水不溶性染料への濡れ性、水不溶性ポリマーの溶解性、及び水不溶性ポリマーの水不溶性染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。
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。
(中和)
ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部は、アルカリ金属化合物を用いて中和される。得られる染料水分散体及び水系インクのpHは、皮膚刺激性を低減する等の取扱い性の観点から5.5以上が好ましく、6以上がより好ましく、また、部材の腐食を抑制する観点から、13以下が好ましく、12以下がより好ましく、11以下が更に好ましい。
中和剤であるアルカリ金属化合物は、水や水性インク等の水系媒体中でアルカリ金属イオンを生じる化合物であり、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物、オルソ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム等の珪酸のアルカリ金属塩、リン酸三ナトリウム等のリン酸のアルカリ金属塩、炭酸二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸二カリウム等の炭酸のアルカリ金属塩、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸のアルカリ金属塩等が挙げられる。二種以上のアルカリ金属化合物を組み合わせてもよい。アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがより好ましい。また、該ポリマー(A)を予め中和しておいてもよい。
中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、中和剤水溶液として用いることが好ましい。中和剤水溶液の濃度は、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、また、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
ポリマー(A)のカルボキシ基の中和度は、得られる染料水分散体及び水系インクの高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、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70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。
ここで中和度とは、アルカリ金属化合物のモル当量数をポリマー(A)のカルボキシ基のモル当量数で除した百分比(モル%)、即ち「アルカリ金属化合物のモル当量数/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化合物のモル当量数から計算するため、アルカリ金属化合物を過剰に用いた場合は100モル%を超える。
また工程Iにおいて、アルカリ金属化合物に加えて、揮発性塩基性化合物を併用することもできる。揮発性塩基性化合物としては、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が、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特に制限はないが、全く用いないか、又は用いる場合は10モル%以上、好ましくは20モル%以上、更に好ましくは25モル%以上、より更に好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは80モル%以下、より更に好ましくは75モル%以下である。なお、中和度の算出にはアルカリ金属化合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。
(染料混合物中の各成分の含有量)
染料混合物中の各成分の含有量は、得られる染料水分散体の高温下における保存安定性、再分散性、及び生産性を更に向上させる観点から、以下のとおりである。
工程Iにおける水不溶性染料の染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10質量%以上、更に好ましくは12.5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。
ポリマー(A)の染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。
有機溶媒の染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。
水の染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。
ポリマー(A)に対する水不溶性染料の染料混合物中の質量比〔水不溶性染料/ポリマー(A)〕は、得られる染料水分散体の高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、より更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは7以下、更に好ましくは6以下、より更に好ましくは5以下である。
(染料混合物の分散処理)
工程Iにおいては、前記染料混合物を分散処理して、染料含有ポリマー粒子の分散体を得る。分散体を得る分散方法に特に制限はない。本分散だけで水不溶性染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、好ましくは染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、水不溶性染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I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。
染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。
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、水不溶性染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、水不溶性染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。
(工程II)
工程IIでは、工程I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、染料含有ポリマー粒子の水分散体(染料水分散体A)を得ることができる。得られた染料水分散体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。
得られた染料水分散体Aは、染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、染料含有ポリマー粒子の存在形態としては、水不溶性染料に吸着している状態、水不溶性染料を含有している状態(水不溶性染料を内包(カプセル化)している粒子形態、水不溶性染料を均一に分散した粒子形態を含む)がある。水不溶性染料の分散安定性の観点から、本発明においては染料含有ポリマー粒子の形態が好ましく、水不溶性染料を含有しポリマー(A)に水不溶性染料を内包している粒子形態がより好ましい。
得られた染料水分散体Aの不揮発成分濃度(固形分濃度)は、染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、染料水分散体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。
染料水分散体A中の染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160nm以下、更に好ましくは140nm以下である。
なお、染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。
(工程III)
工程IIIでは、得られる染料水分散体及び水系インクの高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、工程IIで得られた染料水分散体Aを、後述する水不溶性多官能エポキシ化合物(架橋剤)で架橋処理し、水不溶性染料を含有する架橋された水不溶性ポリマー粒子(染料含有架橋ポリマー粒子)を含む染料水分散体Bを得る。この工程で、染料含有ポリマー粒子を構成するポリマー(A)のカルボキシ基の一部を架橋し、染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、水不溶性染料表面上でポリマー(A)と水不溶性多官能エポキシ化合物との架橋によって得られ、染料水分散体中の染料含有ポリマー粒子に含まれるポリマー(A)が水不溶性多官能エポキシ化合物によって架橋された水不溶性ポリマーとなる。こうして、本発明の染料水分散体は、水不溶性染料を本発明に係る水不溶性ポリマー分散剤で水系媒体に分散させた染料水分散体となる。
<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(架橋剤)は、水を主体とする媒体中で効率よくポリマー(A)のカルボキシ基と架橋させる観点から、20℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が好ましくは55g以下、より好ましくは44g以下、更に好ましくは39g以下である。
また、水不溶性多官能エポキシ化合物は、得られる染料水分散体及び水系インクの高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、その水溶率は好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。
ここで、水溶率(質量%)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(質量%)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。
水不溶性多官能エポキシ化合物としては、好ましくは分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物、より好ましくはグリシジルエーテル基を有する化合物、更に好ましくは炭素数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る。
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架橋させて染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以上、好ましくは3以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下である。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、特に3以上4以下が好ましい。
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、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、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、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%)、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%)、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(水溶率20%未満)から選ばれる1種以上が好ましい。
(好適態様)
本発明の好適態様においては、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下であるカルボキシ基を有するポリマー(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水不溶性染料を分散させ、染料水分散体Aを得た後、更に該ポリマー(A)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水不溶性染料を水系媒体に分散させた染料水分散体Bとする。その際、得られる染料水分散体B及び水系インクの高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、下記の条件1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ことが好ましい。
〔条件1〕
条件1は、〔(100−中和度−架橋度)/100〕×〔ポリマー(A)の酸価〕の値が−30mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である。
ここで、中和度は「アルカリ金属化合物のモル当量数/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/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、保存安定性や再分散性を高めるために必要な染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、ポリマー(A)の酸価、中和度、架橋度で決定される。条件1の値が130mgKOH/g以下であれば、該ポリマーを用いて染料分散体を調製したときに水不溶性染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、優れた保存安定性を発現できる。
条件1の値は、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは90mgKOH/g以下、更に好ましくは80mgKOH/g以下である。この時、該値が−30mgKOH/g以上であれば優れた保存安定性を発現することができる。該値が−30mgKOH/g未満となる場合は、中和度が高すぎるか、又は架橋度が高すぎることを意味し、前者ではポリマー分散剤の水親和性が高くなりすぎ、また後者では残存するカルボキシ基量が少なくなりすぎて電荷量が不充分となるため、十分な保存安定性を発現することができない。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以上である。
本発明の好適態様においては、更に下記の条件2を満たすことが好ましい。
〔条件2〕
条件2は、〔(中和度)/100〕×〔ポリマー(A)の酸価〕の値が80mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
条件2は、保存安定性や再分散性を高めるために必要な中和されたカルボキシ基量を示す。染料水分散体において、水不溶性染料粒子の再分散性を高めるためにはこの中和度の条件が重要である。条件2の値が180mgKOH/g以下であれば、染料水分散体中に存在するカルボキシアニオンの量が適切であり保存安定性を高め、条件2の値が80mgKOH/g以上であれば、カルボキシアニオンの量が十分であり電荷反発が強く、水不溶性染料粒子の凝集が起こり難くなる。
条件2の値は、好ましくは90mgKOH/g以上、より好ましくは95mgKOH/g以上、更に好ましくは100mgKOH/g以上、より更に好ましくは110mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは175mgKOH/g以下、より好ましくは170mgKOH/g以下、更に好ましくは160mgKOH/g以下である。
(架橋反応条件)
水不溶性多官能エポキシ化合物とポリマー(ポリマー(A))のカルボキシ基との架橋は、ポリマー(A)で水不溶性染料を分散した後に行うことが好ましい。
その反応温度は、上記と同様の観点から、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55℃以上、より更に好ましくは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、反応の完結と経済性の観点から、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1.5時間以上、より更に好ましくは3.0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8.0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20モル%以上、より更に好ましくは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70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/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。
染料水分散体B中の染料含有架橋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180nm以下、更に好ましくは160nm以下、より更に好ましくは150nm以下である。
なお、染料含有架橋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、水系インク中の染料含有架橋ポリマー粒子の平均粒径は、染料水分散体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、染料水分散体中の平均粒径の好ましい態様と同じである。
得られる染料水分散体B中の染料含有量は、印刷濃度を向上させる観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、高温下における保存安定性を更に向上させる観点から、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20質量%以下である。
ポリマー分散剤に対する水不溶性染料の染料水分散体中の質量比〔水不溶性染料/ポリマー分散剤〕は、染料水分散体の高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、より更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは7以下、更に好ましくは6以下、より更に好ましくは5以下である。
また、得られる染料水分散体BのpHは8.0以上であることが好ましい。pHが8.0以上であれば、アニオン性基の解離が促進され、染料分散体の電荷量が十分であり、これは染料分散体の保存安定性を高めることができる。染料水分散体BのpHは好ましくは8.5以上であり、その上限に特に制限はないが、pHが11を超えると、該染料分散体を用いたインクの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、染料水分散体BのpHは、より好ましくは10.5以下である。
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。
[インクジェット記録用水系インク]
本発明のインクジェット記録用水系インクは、本発明の水不溶性染料水分散体と有機溶媒を含有する。
本発明の水系インクは、前記工程IIIで得られた染料水分散体Bと有機溶媒と水と、必要に応じて、界面活性剤等の各種添加剤とを混合することにより、得ることができる。
本発明の製造方法により得られる水系インクは、染料含有ポリマー粒子、好ましくは染料含有架橋ポリマー粒子を含有する染料水分散体と、有機溶媒と水を含有する水系インクとなる。
有機溶媒は、水系インクの保存安定性等を更に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。
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。これらの中では、非イオン性界面活性剤が好ましい。
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。
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。
(水不溶性染料の含有量)
水系インク中の水不溶性染料の含有量は、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質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。また、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、高温下における保存安定性を更に向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく7質量%以下である。
(水不溶性染料とポリマー分散剤との合計含有量)
水系インク中の水不溶性染料とポリマー分散剤との合計含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは2.5質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、より更に好ましくは3.5質量%以上であり、そして、好ましくは17質量%以下、より好ましくは12質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは8質量%以下、より更に好ましくは7質量%以下である。
ポリマー分散剤に対する水不溶性染料の水系インク中の質量比〔水不溶性染料/ポリマー分散剤〕は、水系インクの高温下における保存安定性及び再分散性を更に向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、より更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは8以下、より好ましくは7以下、更に好ましくは6以下、より更に好ましくは5以下である。
(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更に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更に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。また、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。
[インクジェット記録方法]
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録用水系インクを公知のインクジェット記録装置に装填し、シート状記録媒体にインク液滴として吐出させて文字及び絵柄等の画像を記録する。
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に特に制限はないが、昇華転写染色法への適用を考慮すると、インクの吸収性、乾燥性に優れ、記録媒体に付着したインク中の染料が、記録媒体の表面で凝集せず、かつ記録媒体の裏面への加熱によりインクが昇華しやすいものが好ましい。例えば、木材パルプを主成分とする紙、シリカ等の無機微粒子でインク受容層が表面に形成されている紙等の他、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなる多孔性樹脂フィルム等が挙げられる。
[転写染色方法]
本発明の転写染色方法は、本発明のインクジェット記録方法により記録された中間転写媒体と被染色対象物とを重ねて加熱し、該中間転写媒体に付与された染料を被染色対象物に昇華転写する。中間転写媒体には、文字及び絵柄等の画像情報が記録されており、この中間転写媒体を用いることにより、被染色対象物に転写染色を行うことができる。
被染色対象物は、特に限定されず、布帛でも、樹脂フィルムでもよい。
被染色対象物が布帛である場合に、布帛を構成する繊維としては、特に限定されないが、例えば、綿、麻等の植物繊維、絹、羊毛、アルパカ、アンゴラ、カシミヤ、モヘア等の動物繊維、レーヨン、キュプラ、ポリノジック等の再生繊維、アセテート、トリアセテート、プロミックス等の半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の合成繊維、及びこれらの繊維を2種以上用いた混紡品が挙げられる。ま
また、用いることができる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミドフィルム、アクリル、ポリ塩化ビニル等のフィルムが挙げられる。
これらの中では、布帛が好ましく、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の合成繊維布帛が好ましく、ポリエステル繊維布帛がより好ましい。
転写染色における加熱温度は、染色物の発色性及び生産性の観点から、好ましくは150℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは170℃以上であり、そして、好ましくは220℃以下、より好ましくは215℃以下、更に好ましくは210℃以下である。加熱時間は、加熱温度にもよるが、好ましくは30秒間以上、より好ましくは45秒間以上であり、そして、好ましくは100秒間以下、より好ましくは80秒間以下である。
転写染色は、インクが付与された中間転写媒体の表面を、被染色対象物と一定間隔で離間して対向させた状態で加熱することにより行うこともできるし、中間転写媒体と被染色対象物とを密着させた状態で加熱することにより行うこともできる。これらの中では、被染色対象物と中間転写媒体の位置ずれをなくし、染料を所望の位置により正確に転写する観点、及び転写に要するエネルギーを低減し、生産性を向上する観点から、中間転写媒体と被染色対象物とを密着させた状態で加熱することが好ましい。
以下の調製例、製造例、実施例、参考例、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。
(1)ポリマーの重量平均分子量の測定
下記調製例1〜9で得た各水不溶性ポリマーのMEK溶液を、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)でポリマー固形分が0.1%となるように希釈して、測定用サンプルを調製した。また、N,N−ジメチルホルムアミド(同)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。
(2)ポリマー分散剤の重量平均分子量の測定
下記実施例1、3〜5、9、10、12、及び13、参考例2、6〜8、11、及び14、並びに比較例1〜6で得た各水不溶性染料水分散体B(固形分20〜21%)をN,N−ジメチルホルムアミド(同)で固形分が0.3%となるように希釈して24時間静置した後にPall Corporation社製、アクロディスクPTFE・シリンジフィルター(目開き0.2μm,25mmφ)でろ過したろ液を測定用サンプルとした。
該測定用サンプルについて、上記(1)と同様の手順で重量平均分子量を算出した。
(3)染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「ELSZ−1000」(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。測定濃度が5×10−3質量%(固形分濃度換算)になるように水で希釈して行った。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度165°、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、得られたキュムラント平均粒径を染料含有ポリマー粒子の平均粒径とした。
(4)ポリマーの酸価の測定
架橋前のポリマー2g又は架橋後の染料水分散体2gを、50gのイオン交換水で希釈し、0.1Nの水酸化ナトリウム溶液を3ml添加した。そこへ0.1Nの塩酸を徐々に滴下し、pHの変曲点を2か所測定した。2点間の0.1Nの塩酸の滴下量の差から計算される酸のモル数が、ポリマー中のカルボン酸のモル数に相当し、このモル数を酸価に換算した。
(5)水不溶性染料水分散体A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、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。
(6)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。
(7)水不溶性染料水分散体のpHの測定
pH電極「6337−10D」(株式会社堀場製作所製)を使用した卓上型pH計「F−71」(株式会社堀場製作所製)を用いて、20℃における水不溶性染料分散体のpHを測定した。
<ポリマー分散剤の調製>
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:6000、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攪拌しながら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、カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(a)(ポリマーの重量平均分子量:11000、酸価150mgKOH/g)を得た。
調製例2〜4
調製例1において、表1に示すようにメタクリル酸、ベンジルアクリレート、スチレンマクロマー、ブレンマーPP−800の混合量を変更した以外は、調製例1と同様の手順でカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(b)〜(d)を得た。結果を表1に示す。
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、カルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(e)(ポリマーの重量平均分子量:11000、酸価150mgKOH/g)を得た。
調製例6〜9
調製例5において、表1に示すようにアクリル酸、スチレン、α−メチルスチレンの混合量を変更した以外は、調製例5と同様の手順でカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(f)〜(i)を得た。結果を表1に示す。
Figure 0006978154
<水不溶性染料水分散体Aの製造>
製造例1
調製例1で得られたカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(a)を減圧乾燥させて得られたポリマー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)7.9部を加え、ポリマー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50%になるように中和し(中和度50%)、更にイオン交換水400部を加えた。この水系媒体中のポリマーはチンダル現象が認められ、水不溶性であることが確認された。
次いで、昇華性黄色分散染料(C.I.ディスパース イエロー54、有本化学工業株式会社製、商品名:Plast Yellow 8040)100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7000rpmで回転させる条件で60分間攪拌した。
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200MPa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、攪拌した後、減圧下、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%の水不溶性染料水分散体A1を得た。結果を表2に示す。
製造例2〜9
製造例1において、調製例1で得られたカルボキシ基を有する水不溶性ポリマー溶液(a)の代わりに、調製例2で得られた水不溶性ポリマー溶液(b)、調製例3で得られた水不溶性ポリマー溶液(c)、調製例4で得られた水不溶性ポリマー溶液(d)、調製例5で得られた水不溶性ポリマー溶液(e)、調製例6で得られた水不溶性ポリマー溶液(f)、調製例7で得られた水不溶性ポリマー溶液(g)、調製例8で得られた水不溶性ポリマー溶液(h)、又は調製例9で得られた水不溶性ポリマー溶液(i)を減圧乾燥させて得られたポリマーを25部とし、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を変えて、中和度50%とした以外は、製造例1と同様の手順で水不溶性染料水分散体A2〜A9を得た。結果を表2に示す。
製造例10
表1に示す製造例8において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を変えて、中和度を30モル%に変えた以外は、製造例8と同様の手順で水不溶性染料水分散体A10を得た。結果を表2に示す。
製造例11
表1に示す製造例7において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を変えて、中和度を40モル%に変えた以外は、製造例7と同様の手順で水不溶性染料水分散体A11を得た。結果を表2に示す。
製造例12、13
表1に示す製造例7において、5N水酸化ナトリウム水溶液に代えて、トリエチルアミン5.4部(製造例12;中和度50モル%)、又は5N水酸化カリウム水溶液13.0部(製造例13;中和度50モル%)とした以外は、製造例7と同様の手順で水不溶性染料水分散体A12〜A13を得た。結果を表2に示す。
製造例14
表1に示す製造例7において、昇華性黄色分散染料(C.I.ディスパースイエロー54)の代わりに、昇華性赤色分散染料(C.I.ディスパースレッド60、有本化学工業株式会社製、商品名:Plast Red 8375-N)100部とした以外は、製造例7と同様の手順で水不溶性染料水分散体A14を得た。結果を表2に示す。
Figure 0006978154
<水不溶性染料水分散体Bの製造>
実施例1
製造例2で得られた水不溶性染料水分散体A2の100部(固形分20%)をねじ口付きガラス瓶に取り、水不溶性多官能エポキシ化合物(架橋剤)として、1分子内に3個のエポキシ基を有する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、エポキシ価140、水溶率27%)1.20部(架橋度50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、イオン交換水を加えて水不溶性染料濃度を15%に調製した後、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、水不溶性染料水分散体B1(水不溶性染料濃度:15%、架橋後のポリマー分散剤の重量平均分子量:150,000、染料含有架橋ポリマー粒子の平均粒径:104nm)を得た。
実施例3〜5、9、10、12、及び13、参考例2、6〜8、及び11、並びに比較例1〜6
表3に示す水不溶性染料水分散体Aを用いて、表3に示す条件としたこと以外は、実施例1と同様の手順で水不溶性染料水分散体B2〜B13、B15〜B20を得た。
参考例14
表3に示す実施例4において、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルの代わりに、水溶性のポリグリセロ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−521、エポキシ価183、水溶率100%)1.57部を使用した以外は、実施例4と同様にして水不溶性染料水分散体B14を得た。
<水系インクの調製と評価試験>
(水系インクの調製)
実施例、参考例、比較例で得られた各水不溶性染料水分散体Bを用いて、水系インク全体に対する水不溶性染料濃度5%、グリセリン(花王株式会社製、化粧品用濃グリセリン)5%、プロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)10%、非イオン性界面活性剤(川研ファインケミカル株式会社製、商品名:アセチレノールE100、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1〜4を行った。結果を表3に示す。
試験1(保存安定性評価)
各水不溶性染料インクを、株式会社マルエム社製のスクリュー管に密栓して23℃、40℃及び70℃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。平均粒径増大率が小さいほど凝集が抑制され、保存安定性が優れている。
平均粒径増大率(%)=〔(23℃、40℃又は70℃保存後のインクの平均粒径−保存前のインクの平均粒径)/保存前のインクの平均粒径〕×100
平均粒径増大率は、23℃の試験は測定の振れ幅を確認するために実施したものであるが、これが5%を超えると該変化は振れではなく、著しく保存安定性が悪いことを意味する。40℃の試験は10%以内、70℃の試験は20%以内の変化であるとインクジェットインクとして実用可能である。また、40℃の試験は5%以内、70℃の試験は10%以内の変化であるとインクジェットインクとして好適である。
試験2(再分散性評価)
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)10%、アセチレノールE100を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、再分散性評価用ビヒクルを調製した。
各水系インクを、マイクロピペットを用いてスライドグラス上に10μL滴下し、60℃40%RHの環境で24時間放置することで、前記水系インクを蒸発乾固させた。スライドグラス上の固形物に、再分散性評価用ビヒクルを200μL滴下し、前記固形物の再分散性を目視で観察し、下記の評価基準に従って評価した。
(評価基準)
A:固形物が均一に再分散した。
B:固形物が再分散したが、残渣があった。
C:固形物が再分散しなかった。
A又はBであれば、インクジェットインクとして実用可能である。
試験3(吐出ノズルの目詰まり評価)
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)の黒カートリッジに上記で調製した水系インクを装填し、23℃、50RHの環境において、フォトモードの条件で、縦300mm、横400mmの単色・塗りつぶし印刷を10回行った後に、メンテナンスメニューからノズルチェックパターンを印刷し、評価した(評価I)。
さらにノズルチェックパターン印刷をもう一度実施している途中で、ヘッドがホームポジションに戻っていないときに電源コードをコンセントから抜いて、1週間放置した。1週間後、電源コードをコンセントに差し込み、再度メンテナンスメニューからノズルチェックパターンを印刷し、評価した(評価II)。
ノズルチェックパターンの評価は、以下の評価基準で行った。
(評価基準)
A:全ノズルがクリーニングなしに吐出した。
B:ノズルチェックパターンに乱れがあるものの、1回のクリーニング操作後にノズルチェックパターンを印刷すると全ノズルが吐出した。
C:Bにおけるノズルチェックパターン印刷後、更に1回のクリーニング操作後にノズルチェックパターンを印刷すると全ノズルが吐出した。
D:Cにおけるノズルチェックパターン印刷後、更に1回のクリーニング操作後にノズルチェックパターンを印刷したとき、吐出しないノズルがあった。
A、B、Cの評価であれば、インクジェットインクとして実用可能である。
試験4(捺染染色試験)
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)の黒カートリッジに上記で得られた水系インクを装填し、フォトモードの条件で、インクジェット印刷用ポリエステル布(高橋商店製、商品名:インクジェットポンジ IJP061)に、縦300mm、横400mmの単色・塗りつぶし印刷を行った。次に、印刷布をホットプレートにて200℃、60kPaで1分間加熱圧着し、昇華転写して染色を行った。得られた染色布を1日放置後、光学濃度計SpectroEye(グレタグマクベス社製)を用いて任意の10箇所の画像濃度を測定し、平均値を求めた。
(評価基準)
A :1.05以上1.10未満
B :1.00以上1.05未満
C :0.95以上1.00未満
D :0.95未満
C、Dでもインクジェットインクとしての実用は可能であるが、A又はBであることが望ましい。
Figure 0006978154
表3から、実施例1、3〜5、9、10、12、及び13の水不溶性染料インクは、参考例2、6〜8、11及び14の水不溶性染料インク、並びに比較例1〜6の水不溶性染料インクに比べて、インク吐出ノズルで揮発性成分が揮発して固形分濃度が高まったとしても、再分散性が優れているため吐出ノズルの目詰りを抑制することができ、また有機溶剤等のインクビヒクルを含むインクを高温で保管しても製造直後の性能を保持できる高い保存安定性を有し、さらには高い画像濃度を得ることができることが分かる。

Claims (12)

  1. 水不溶性染料、酸価が80mgKOH/g以上170mgKOH/g以下で、重量平均分子量が100,000以上であり、架橋度が50モル%以上70モル%以下である水不溶性ポリマー分散剤、及び水を含有する水不溶性染料水分散体であって、
    該水不溶性ポリマー分散剤が、酸価が200mgKOH/g以上320mgKOH/g以下であるカルボキシ基を有するポリマー(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、該ポリマー(A)のカルボキシ基の少なくとも一部はアルカリ金属化合物で中和されており、該ポリマー(A)の酸価と中和度と架橋度とが下記条件1及び条件2を満たし、
    該ポリマー(A)がカルボキシ基含有ビニルモノマー(a)由来の構成単位と疎水性ビニルモノマー(b)由来の構成単位を含有し、該(b)成分由来の構成単位に対する該(a)成分由来の構成単位の質量比[(a)成分由来の構成単位/(b)成分由来の構成単位]が0.3以上1.2以下である、水不溶性染料水分散体
    条件1:〔(100−中和度−架橋度)/100〕×(ポリマー(A)の酸価)の値が−30mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である。
    条件2:〔(中和度)/100〕×〔ポリマー(A)の酸価〕の値が100mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
    ここで、中和度は「アルカリ金属化合物のモル当量数/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/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。
  2. 前記ポリマー分散剤に対する水不溶性染料の質量比〔水不溶性染料/ポリマー分散剤〕が0.5以上8以下である、請求項1に記載の水不溶性染料水分散体。
  3. 前記水不溶性染料が、C.I.ディスパース イエロー54、C.I.ディスパース イエロー82、C.I.ディスパース オレンジ25、C.I.ディスパース レッド60、C.I.ディスパース ブルー72、C.I.ディスパース ブルー359、及びC.I.ディスパース バイオレット28から選ばれる1種以上の昇華性染料である、請求項1又は2に記載の水不溶性染料水分散体。
  4. 前記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る、請求項のいずれかに記載の水不溶性染料水分散体。
  5. 前記ポリマー(A)の中和度が、20モル%以上80モル%以下である、請求項のいずれかに記載の水不溶性染料水分散体。
  6. 前記カルボキシ基含有ビニルモノマー(a)が、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上であり前記疎水性ビニルモノマー(b)が、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クリレートモノマー、メタクリレートモノマー及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上である、請求項のいずれかに記載の水不溶性染料水分散体。
  7. 転写染色用である、請求項1〜のいずれかに記載の水不溶性染料水分散体。
  8. 請求項1〜のいずれかに記載の水不溶性染料水分散体と有機溶媒を含有するインクジェット記録用水系インク。
  9. 請求項に記載の水系インクを用いて、シート状記録媒体に記録するインクジェット記録方法。
  10. 請求項に記載のインクジェット記録方法により記録された中間転写媒体と被染色対象物とを重ねて加熱し、該中間転写媒体に付与された染料を被染色対象物に昇華転写する、転写染色方法。
  11. 前記被染色対象物が布帛である、請求項10に記載の転写染色方法。
  12. 前記布帛がポリエステル布である、請求項11に記載の転写染色方法。
JP2017129787A 2017-06-30 2017-06-30 水不溶性染料水分散体 Active JP6978154B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017129787A JP6978154B2 (ja) 2017-06-30 2017-06-30 水不溶性染料水分散体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017129787A JP6978154B2 (ja) 2017-06-30 2017-06-30 水不溶性染料水分散体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019011446A JP2019011446A (ja) 2019-01-24
JP6978154B2 true JP6978154B2 (ja) 2021-12-08

Family

ID=65226774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017129787A Active JP6978154B2 (ja) 2017-06-30 2017-06-30 水不溶性染料水分散体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6978154B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111253806A (zh) * 2020-03-02 2020-06-09 传美讯电子科技(珠海)有限公司 一种结构化亚克力分散剂及其制备方法以及一种水性喷墨热转印分散染料色浆及其制备方法
CN111234610B (zh) * 2020-03-09 2022-06-10 传美讯电子科技(珠海)有限公司 一种水性喷墨颜料色浆及其制备方法和应用
CN116262831A (zh) * 2022-12-30 2023-06-16 浙江科峰有机硅股份有限公司 一种液体分散染料用的分散剂的制备方法及应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5279231B2 (ja) * 2007-10-12 2013-09-04 花王株式会社 インクジェット記録用水系インク
JP5638927B2 (ja) * 2010-11-30 2014-12-10 花王株式会社 インクジェット記録用分散体の製造方法
KR101620778B1 (ko) * 2013-02-21 2016-05-12 기와 가가쿠 고교 가부시키가이샤 잉크젯용 승화성 염료 잉크 및 염색 방법
JP6410313B2 (ja) * 2015-03-20 2018-10-24 日本化薬株式会社 インクジェットインク、それを用いる染色方法及び染色物

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019011446A (ja) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6753585B2 (ja) 水系顔料分散体
JP6689796B2 (ja) 顔料水分散体
JP6733876B2 (ja) 水系顔料分散体
JP5872873B2 (ja) インクジェット記録用水系インク及びインクジェット記録方法
JP6452881B1 (ja) 水系顔料分散体の製造方法
JP6962636B2 (ja) 水系顔料分散体
JP6978154B2 (ja) 水不溶性染料水分散体
JP7075803B2 (ja) 水系インク
WO2019131598A1 (ja) 水系インク
JP6822637B2 (ja) インクジェット記録用水性顔料分散液
JP6981624B2 (ja) 水系インク
JP6958800B2 (ja) インクジェット記録方法
JP2018109094A (ja) 水系インク
JP5368874B2 (ja) インクジェット記録用水分散体の製造方法
JP7511442B2 (ja) 水系インク
JP7316470B1 (ja) 顔料分散液
JP7223537B2 (ja) 顔料含有樹脂組成物
JP7320401B2 (ja) 油中水型エマルションインク
JP7036338B2 (ja) インクセット
JP2022070118A (ja) 水系インク
JP5431897B2 (ja) インクジェット記録用水分散体の製造方法
JP2022070113A (ja) 水系インク
JP2022070102A (ja) 水系顔料分散体
JP2022070106A (ja) 水系顔料分散体の製造方法
JP2021011515A (ja) インクセット

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200319

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210310

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211012

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211108

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6978154

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151