JP7370176B2 - Water-based pigment dispersion - Google Patents
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Landscapes
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Description
本発明は、水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体の製造方法に関する。 The present invention relates to an aqueous pigment dispersion and a method for producing the aqueous pigment dispersion.
商品包装印刷や広告等に用いられるラベル印刷等の商業印刷や産業印刷の分野では、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、NY(ナイロン)等の樹脂製印刷媒体に対し、従来、溶剤系インクやUV硬化インク等によって印刷が行われてきた。これに対し、環境負荷の低減、省エネルギー、安全性等の観点、及び印刷物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いる水系インクが主流となってきている。 In the field of commercial and industrial printing, such as label printing used for product packaging printing and advertising, we use PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), PE (polyethylene), PP (polypropylene), NY (nylon), etc. Conventionally, printing has been performed on resin print media using solvent-based inks, UV-curable inks, or the like. On the other hand, water-based inks that use pigments as colorants have become mainstream from the viewpoints of reducing environmental impact, saving energy, and safety, as well as improving the weather resistance and water resistance of printed matter.
例えば、特許文献1には、耐擦過性等を具備するインクジェット記録用水性顔料分散組成物等の提供を目的として、顔料、水溶性樹脂、水溶性有機溶剤、及び、水からなるインクジェット用水性顔料分散組成物であって、水溶性樹脂が第一の樹脂および第二の樹脂からなり、第一の樹脂および第二の樹脂はそれぞれ独立に、アクリル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、スチレン・マレイン酸系樹脂、ウレタン系樹脂からなる樹脂群から少なくとも1種を選択してなる、インクジェット用水性顔料分散組成物等が開示されている。
特許文献2には、分散性に優れたインクジェット記録用水系分散体、及び記録紙への定着性に優れたインクジェット記録用水系インクの提供を目的として、着色剤を含有するポリマー粒子を架橋剤で架橋してなる架橋ポリマー粒子の水系分散体であって、前記着色剤を含有するポリマー粒子を構成するポリマーが、塩生成基含有モノマー(a)由来の構成単位と、特定の式で表されるポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート(b)由来の構成単位と、特定の式で表されるモノマーから選ばれる1種以上のノニオン性モノマー(c)由来の構成単位とを含み、前記モノマー(b)及び(c)の溶解度パラメータの差が特定の範囲であるポリマーを含む、インクジェット記録用水系分散体、及び該水系分散体を含有するインクジェット記録用水系インクが開示されている。
特許文献3には、印字濃度等に優れたインクジェット記録用水系インク、該インクに用いられる水分散体等の提供を目的として、着色剤を含有する水不溶性架橋ポリマー粒子、及びコアシェルポリマー粒子又は架橋ポリマー粒子を含有するインクジェット記録用水分散体及び該水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク等が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses an aqueous pigment dispersion composition for inkjet recording consisting of a pigment, a water-soluble resin, a water-soluble organic solvent, and water for the purpose of providing an aqueous pigment dispersion composition for inkjet recording having scratch resistance and the like. A dispersion composition, wherein the water-soluble resin is composed of a first resin and a second resin, and the first resin and the second resin each independently contain an acrylic resin, a styrene/acrylic resin, or a styrene/malein resin. An aqueous pigment dispersion composition for inkjet, etc., which is made of at least one selected from the resin group consisting of acid-based resins and urethane-based resins, is disclosed.
Patent Document 2 discloses that polymer particles containing a colorant are coated with a crosslinking agent for the purpose of providing an aqueous dispersion for inkjet recording with excellent dispersibility and an aqueous ink for inkjet recording that has excellent fixability to recording paper. An aqueous dispersion of crosslinked polymer particles formed by crosslinking, wherein the polymer constituting the colorant-containing polymer particles is represented by a constitutional unit derived from the salt-forming group-containing monomer (a) and a specific formula. The monomer (b) contains a structural unit derived from polypropylene glycol mono(meth)acrylate (b) and a structural unit derived from one or more nonionic monomers (c) selected from monomers represented by a specific formula. Disclosed is an aqueous dispersion for inkjet recording containing a polymer having a difference in solubility parameters of (c) within a specific range, and an aqueous ink for inkjet recording containing the aqueous dispersion.
Patent Document 3 discloses water-insoluble crosslinked polymer particles containing a colorant, and core-shell polymer particles or crosslinked polymer particles containing a colorant, for the purpose of providing an aqueous inkjet recording ink with excellent print density, an aqueous dispersion used in the ink, etc. An aqueous dispersion for inkjet recording containing polymer particles and an aqueous ink for inkjet recording containing the aqueous dispersion are disclosed.
しかしながら、樹脂製印刷媒体は非吸水性であり、水系インクが印刷媒体内部に浸透しないため、水系インク中に含まれる顔料粒子は印刷媒体の表面上に残留する。そのため、樹脂製印刷媒体への密着性、耐擦過性が十分でなく、これらの改善が求められている。また、密着性、耐擦過性を改善する手法としてインクに定着剤としてポリマーエマルションを配合する方法が知られているが、ポリマーエマルションの含有量が多い水系インクを非吸水性印刷媒体に用いると、顔料の分散安定性が低下し、インクの保存安定性及び印字濃度が低下する傾向にあることが判明した。
特許文献1の技術では、水性顔料分散組成物に用いられる異なる2種の樹脂がいずれも水溶性樹脂であるため、保存安定性が十分でなく、印字濃度も低い。特許文献2の技術では、非吸水性印刷媒体に対する耐擦過性が十分でない。特許文献3の技術では、着色剤を含有する水不溶性架橋ポリマー粒子、及びコアシェルポリマー粒子又は架橋ポリマー粒子を含有するインクジェット記録用水分散体であるため、保存安定性が十分でなく、印字濃度も低い。このように、近年高まる水系顔料分散体やインクの保存安定性の向上、非吸水性印刷媒体に印刷した際の印刷物の密着性及び耐擦過性の向上、並びに高い印字濃度への要求を全て満たすには至っていない。
本発明は、保存安定性に優れ、水系インクに用いることにより、非吸水性印刷媒体に対する密着性及び耐擦過性に優れ、かつ高い印字濃度を有する印刷物を得ることができる水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体の製造方法を提供することを課題とする。
However, resin print media are non-water-absorbing and the water-based ink does not penetrate into the print medium, so the pigment particles contained in the water-based ink remain on the surface of the print medium. Therefore, adhesion to resin print media and scratch resistance are insufficient, and improvements in these are required. In addition, a method of adding a polymer emulsion as a fixing agent to ink is known as a method of improving adhesion and scratch resistance, but when a water-based ink with a high content of polymer emulsion is used for non-water-absorbing printing media, It was found that the dispersion stability of the pigment decreased, and the storage stability and print density of the ink tended to decrease.
In the technique of Patent Document 1, the two different resins used in the aqueous pigment dispersion composition are both water-soluble resins, so the storage stability is insufficient and the print density is low. The technique disclosed in Patent Document 2 does not have sufficient scratch resistance against non-water-absorbing printing media. In the technology of Patent Document 3, since the inkjet recording water dispersion contains water-insoluble crosslinked polymer particles containing a colorant and core-shell polymer particles or crosslinked polymer particles, the storage stability is insufficient and the print density is low. . In this way, it satisfies all of the recently increasing demands for improved storage stability of water-based pigment dispersions and inks, improved adhesion and scratch resistance of printed matter when printed on non-water-absorbing printing media, and high print density. This has not yet been achieved.
The present invention provides a water-based pigment dispersion that has excellent storage stability and can be used in water-based inks to obtain printed matter that has excellent adhesion and scratch resistance to non-water-absorbing printing media and has high print density; An object of the present invention is to provide a method for producing the aqueous pigment dispersion.
水系インクにポリマーエマルションを配合すると、顔料粒子同士又は顔料粒子と印刷媒体との接着力を強固にすることができ、密着性や耐擦過性を向上させるができる。その反面、保存安定性が低下し、また、インク液滴が印刷媒体と接触した後、顔料の分散剤とエマルションのポリマー間で相分離が発生することで、顔料粒子同士が局所的に凝集し、塗膜表面の平滑性が低下し、印字濃度の低下の原因となる。
そこで、本発明者らは、優れた保存安定性を維持でき、その一方で、印刷時のように印刷媒体表面上でインクビヒクルが乾燥する環境では顔料粒子が局所的に凝集することなく、顔料粒子同士又は顔料粒子と印刷媒体との接着力を強固に維持できる性能を得ることを目指し、酸基を有し、ガラス転移温度が異なる2種の(メタ)アクリル系樹脂を含有し、これら2種の樹脂を酸基を介して架橋剤により架橋させたポリマー分散剤で顔料を分散させることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
When a polymer emulsion is blended into a water-based ink, it is possible to strengthen the adhesive force between pigment particles or between pigment particles and a printing medium, and it is possible to improve adhesion and scratch resistance. On the other hand, storage stability decreases, and after the ink droplets come into contact with the print medium, phase separation occurs between the pigment dispersant and the emulsion polymer, causing local aggregation of pigment particles. , the smoothness of the coating film surface decreases, causing a decrease in print density.
Therefore, the present inventors have discovered that it is possible to maintain excellent storage stability, while at the same time preventing the pigment particles from locally agglomerating in an environment where the ink vehicle dries on the surface of the printing medium, such as during printing. Aiming to obtain performance that can maintain strong adhesion between particles or between pigment particles and printing media, we have developed a new resin that contains two types of (meth)acrylic resins that have acid groups and different glass transition temperatures. It has been found that the above problems can be solved by dispersing pigments with a polymer dispersant made by crosslinking seed resin with a crosslinking agent via acid groups.
すなわち、本発明は、次の[1]~[3]を提供する。
[1]顔料をポリマー分散剤で水系媒体に分散させた水系顔料分散体であって、
該ポリマー分散剤が、酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bを含有し、
該(メタ)アクリル系樹脂Aのガラス転移温度が80℃以上140℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度が-50℃以上40℃以下であり、
少なくとも該(メタ)アクリル系樹脂Aと該(メタ)アクリル系樹脂Bとがそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋されている、水系顔料分散体。
[2]顔料をポリマー分散剤で水系媒体に分散させた水系顔料分散体の製造方法であって、
該ポリマー分散剤が、酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bを含有し、
該(メタ)アクリル系樹脂Aのガラス転移温度が80℃以上140℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度が-50℃以上40℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Aと該(メタ)アクリル系樹脂Bとをそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋する工程を含む、水系顔料分散体の製造方法。
[3]前記[1]に記載の水系顔料分散体を含有する、水系インク。
That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] An aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant,
The polymer dispersant contains (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B having acid groups,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin A is 80°C or more and 140°C or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin B is -50°C or more and 40°C or less,
An aqueous pigment dispersion in which at least the (meth)acrylic resin A and the (meth)acrylic resin B are crosslinked with a crosslinking agent C via their respective acid groups.
[2] A method for producing an aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant,
The polymer dispersant contains (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B having acid groups,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin A is 80°C or more and 140°C or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin B is -50°C or more and 40°C or less,
A method for producing an aqueous pigment dispersion, comprising a step of crosslinking the (meth)acrylic resin A and the (meth)acrylic resin B with a crosslinking agent C via their respective acid groups.
[3] A water-based ink containing the water-based pigment dispersion described in [1] above.
本発明によれば、保存安定性に優れ、水系インクに用いることにより、非吸水性印刷媒体に対する密着性及び耐擦過性に優れ、かつ高い印字濃度を有する印刷物を得ることができる水系顔料分散体、及び該水系顔料分散体の製造方法を提供することを課題とする。 According to the present invention, an aqueous pigment dispersion is excellent in storage stability, and when used in an aqueous ink, it is possible to obtain printed matter having excellent adhesion and scratch resistance to non-water-absorbing printing media and high print density. An object of the present invention is to provide a method for producing the aqueous pigment dispersion.
[水系顔料分散体]
本発明の水系顔料分散体は、顔料をポリマー分散剤で水系媒体に分散させた水系顔料分散体であって、該ポリマー分散剤が、酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bを含有し、該(メタ)アクリル系樹脂Aのガラス転移温度が80℃以上140℃以下であり、該(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度が-50℃以上40℃以下であり、少なくとも該(メタ)アクリル系樹脂Aと該(メタ)アクリル系樹脂Bとがそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋されている。
なお、「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。
本発明の水系顔料分散体は、保存安定性に優れ、水系インクに用いることにより、非吸水性印刷媒体に対する密着性及び耐擦過性に優れ、かつ高い印字濃度を有する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。
[Aqueous pigment dispersion]
The aqueous pigment dispersion of the present invention is an aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant, and the polymer dispersant includes (meth)acrylic resin A having an acid group and (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin A having an acid group. Contains acrylic resin B, the (meth)acrylic resin A has a glass transition temperature of 80°C or more and 140°C or less, and the (meth)acrylic resin B has a glass transition temperature of -50°C or more and 40°C or less. At least the (meth)acrylic resin A and the (meth)acrylic resin B are crosslinked with a crosslinking agent C via their respective acid groups.
Note that the term "aqueous medium" refers to a medium in which water accounts for the largest proportion of the pigment-dispersing medium.
The aqueous pigment dispersion of the present invention has excellent storage stability, and when used in a water-based ink, it is possible to obtain printed matter that has excellent adhesion and scratch resistance to non-water-absorbing printing media and has high print density. It can be suitably used as an aqueous pigment dispersion for flexographic printing ink, gravure printing ink, or inkjet ink, and is particularly preferably used as an aqueous pigment dispersion for inkjet ink.
本発明の水系顔料分散体は、保存安定性に優れ、水系インクに用いることにより、非吸水性印刷媒体に対する密着性、耐擦過性及び印字濃度を共に向上することができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明の水系顔料分散体は、顔料表面にポリマー分散剤が吸着又は固定化された状態で、顔料が水系媒体中で分散していると推定される。そして、該ポリマー分散剤は、高ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂Aと低ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂Bとを含有する。ポリマー構造が類似する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bは、排他的ではなく相溶的な状態で顔料表面に存在することで該樹脂Aと該樹脂Bとの間でそれぞれの酸基を介して架橋剤により架橋され、一体化した状態となっていると考えられる。その結果、ポリマー分散剤が顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料を安定に分散させ、保存安定性を向上させることができると考えられる。さらに、低ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂Bによる非吸水性印刷媒体に対する密着性の向上効果と高ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂Aによる耐擦過性の向上効果とが補完的に発揮され、また、インクビヒクルの塗膜形成及び乾燥時に樹脂の相分離が起こり難く、表面が平滑な塗膜となり、印字濃度も向上すると推定される。
The aqueous pigment dispersion of the present invention has excellent storage stability, and when used in a water-based ink, it can improve both adhesion to non-water-absorbing printing media, scratch resistance, and print density. Although the reason is not certain, it is thought to be as follows.
In the aqueous pigment dispersion of the present invention, it is presumed that the pigment is dispersed in an aqueous medium with the polymer dispersant adsorbed or immobilized on the surface of the pigment. The polymer dispersant contains (meth)acrylic resin A having a high glass transition temperature and (meth)acrylic resin B having a low glass transition temperature. (Meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B, which have similar polymer structures, exist on the pigment surface in a compatible, rather than exclusive, state, so that there is a difference between resin A and resin B. It is thought that they are cross-linked by a cross-linking agent via their respective acid groups and are in an integrated state. As a result, it is thought that the polymer dispersant is strongly adsorbed or immobilized on the pigment surface, stably dispersing the pigment, and improving storage stability. Furthermore, the effect of improving adhesion to non-water-absorbing printing media by (meth)acrylic resin B with a low glass transition temperature is complementary to the effect of improving scratch resistance with (meth)acrylic resin A having a high glass transition temperature. It is also assumed that phase separation of the resin is unlikely to occur during coating film formation and drying of the ink vehicle, resulting in a coating film with a smooth surface and improved print density.
<顔料>
本発明で用いられる顔料は、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、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料;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。
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。
前記顔料は単独で又は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 lake pigments and fluorescent pigments may also be used. Further, if necessary, extender pigments can be used in combination with these pigments.
Specific examples of inorganic pigments include metal oxides such as carbon black, titanium oxide, iron oxide, red iron oxide, and chromium oxide, and pearlescent pigments. Carbon black is particularly preferred for black ink. 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 isoindo pigments. Examples include polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and threne pigments.
The hue is not particularly limited, and achromatic pigments such as white, black, and gray; and chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange, and green can be used.
Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, and talc.
The above pigments can be used alone or in combination of two or more.
<ポリマー分散剤>
本発明で用いられるポリマー分散剤は、高ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂A(以下、「高Tg樹脂A」ともいう)と低ガラス転移温度の(メタ)アクリル系樹脂B(以下、「低Tg樹脂B」ともいう)とを含有する。
水系顔料分散体中でのポリマー分散剤の存在形態は、顔料にポリマー分散剤が吸着している形態、顔料をポリマー分散剤が含有している顔料内包(カプセル)形態、及び顔料にポリマー分散剤が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、本発明においては顔料をポリマー分散剤が含有する形態、即ち顔料を含有するポリマー粒子の形態が好ましく、顔料をポリマー分散剤が含有している顔料内包状態がより好ましい。
<Polymer dispersant>
The polymer dispersants used in the present invention are (meth)acrylic resin A with a high glass transition temperature (hereinafter also referred to as "high Tg resin A") and (meth)acrylic resin B (hereinafter referred to as "high Tg resin A") with a low glass transition temperature. (also referred to as "low Tg resin B").
The presence of the polymer dispersant in the aqueous pigment dispersion is as follows: the polymer dispersant is adsorbed to the pigment, the pigment is encapsulated (capsule) in which the polymer dispersant contains the pigment, and the polymer dispersant is present in the pigment. There is a form in which it is not adsorbed. From the viewpoint of dispersion stability of the pigment, in the present invention, a form in which the pigment is contained in a polymer dispersant, that is, a form of polymer particles containing the pigment is preferable, and a state in which the pigment is contained in a polymer dispersant is more preferable. preferable.
高Tg樹脂Aのガラス転移温度は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに耐擦過性及び印字濃度の観点から、80℃以上であり、好ましくは85℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは95℃以上であり、そして、密着性の観点から、140℃以下であり、好ましくは130℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは110℃以下である。
低Tg樹脂Bのガラス転移温度は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性及び印字濃度の観点から、-50℃以上であり、好ましくは-40℃以上、より好ましくは-30℃以上、更に好ましくは-20℃以上、より更に好ましくは-10℃以上であり、そして、40℃以下であり、好ましくは30℃以下、より好ましくは20℃以下、更に好ましくは10℃以下である。
前記ガラス転移温度は、実施例に記載の測定方法により測定することができる。また、前記ガラス転移温度は、Foxの式に基づいて、高Tg樹脂A又は低Tg樹脂B中の各モノマー成分の質量分率と、各モノマー成分のホモポリマーのガラス転移温度の値から計算により求めることができる。
The glass transition temperature of the high Tg resin A is 80°C or higher, preferably 85°C or higher, more preferably 90°C or higher, and The temperature is preferably 95°C or higher, and from the viewpoint of adhesion, the temperature is 140°C or lower, preferably 130°C or lower, more preferably 120°C or lower, even more preferably 110°C or lower.
The glass transition temperature of the low Tg resin B is -50°C or higher, preferably -40°C or higher, more preferably -30°C or higher, from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, adhesion, and print density. , more preferably -20°C or higher, even more preferably -10°C or higher, and 40°C or lower, preferably 30°C or lower, more preferably 20°C or lower, even more preferably 10°C or lower.
The glass transition temperature can be measured by the measuring method described in Examples. The glass transition temperature is calculated from the mass fraction of each monomer component in high Tg resin A or low Tg resin B and the glass transition temperature of a homopolymer of each monomer component based on the Fox formula. You can ask for it.
高Tg樹脂Aのガラス転移温度と低Tg樹脂Bのガラス転移温度との差は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは190℃以下、より好ましくは170℃以下、更に好ましくは150℃以下、より更に好ましくは130℃以下、より更に好ましくは110℃以下である。 The difference between the glass transition temperature of high Tg resin A and the glass transition temperature of low Tg resin B is preferably 40°C or more from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, adhesion, scratch resistance, and print density. , more preferably 60°C or higher, even more preferably 80°C or higher, and preferably 190°C or lower, more preferably 170°C or lower, even more preferably 150°C or lower, even more preferably 130°C or lower, even more preferably is below 110°C.
水系顔料分散体中の、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの合計含有量に対する高Tg樹脂Aの含有量の質量比〔A/(A+B)〕は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上、より更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.8以下、更に好ましくは0.7以下、より更に好ましくは0.6以下である。 The mass ratio [A/(A+B)] of the content of high Tg resin A to the total content of high Tg resin A and low Tg resin B in the aqueous pigment dispersion determines the storage stability of the aqueous pigment dispersion, and From the viewpoint of adhesion, scratch resistance and print density, it is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, even more preferably 0.4 or more, and is 0.9 or less, more preferably 0.8 or less, still more preferably 0.7 or less, even more preferably 0.6 or less.
水系顔料分散体中の、顔料の含有量に対する高Tg樹脂Aの質量比〔A/顔料〕は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.5以下である。 The mass ratio [A/pigment] of the high Tg resin A to the pigment content in the aqueous pigment dispersion is preferably 0.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000. It is 1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, and preferably 0.9 or less, more preferably 0.7 or less, and still more preferably 0.5 or less.
水系顔料分散体中の、顔料の含有量に対する低Tg樹脂Bの含有量の質量比〔B/顔料〕は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。 The mass ratio of the content of low Tg resin B to the content of pigment in the aqueous pigment dispersion [B/pigment] is preferably set from the viewpoint of storage stability, adhesion, and print density of the aqueous pigment dispersion. It is 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, and preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less, and still more preferably 0.5 or less.
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bは、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、それぞれ酸基を有する。高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのそれぞれの酸基の一部は後述する中和剤により中和されていることが好ましい。中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系顔料分散体における顔料粒子の凝集を抑制し、増粘を抑制することができ、保存安定性が向上すると考えられる。
該酸基としては、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(-COO-、-SO3
-、-OPO3
2-、-OPO3
-M)等が挙げられる。上記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。これらの中でも、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、カルボキシ基(-COOM)が好ましい。
The high Tg resin A and the low Tg resin B each have an acid group from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and print density. It is preferable that some of the acid groups of each of the high Tg resin A and the low Tg resin B are neutralized with a neutralizing agent described below. It is thought that the charge repulsion force developed after neutralization increases, suppressing aggregation of pigment particles in the aqueous pigment dispersion, suppressing thickening, and improving storage stability.
Examples of the acid group include groups that become acidic by dissociating and releasing hydrogen ions, such as a carboxy group (-COOM), a sulfonic acid group (-SO 3 M), and a phosphoric acid group (-OPO 3 M 2 ). , or their dissociated ionic forms (-COO - , -SO 3 - , -OPO 3 2- , -OPO 3 - M), and the like. In the above chemical formula, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium. Among these, a carboxy group (-COOM) is preferred from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and print density.
高Tg樹脂Aの酸価は、水系顔料分散体の保存安定性及び印字濃度の観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは100mgKOH/g以上、更に好ましくは150mgKOH/g以上、より更に好ましくは200mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは280mgKOH/g以下、更に好ましくは260mgKOH/g以下、より更に好ましくは250mgKOH/g以下である。
低Tg樹脂Bの酸価は、水系顔料分散体の保存安定性及び印字濃度の観点から、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは70mgKOH/g以上、更に好ましくは90mgKOH/g以上、より更に好ましくは100mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは260mgKOH/g以下、より好ましくは230mgKOH/g以下、更に好ましくは200mgKOH/g以下、より更に好ましくは160mgKOH/g以下、より更に好ましくは140mgKOH/g以下である。
酸価が前記の範囲であれば、酸基及びその中和された酸基の量は十分であり、顔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、ポリマー分散剤と顔料との相互作用とのバランスの点からも好ましい。
前記酸価は、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、メチルエチルケトン)に高Tg樹脂A又は低Tg樹脂B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 high Tg resin A is preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 100 mgKOH/g or more, still more preferably 150 mgKOH/g or more, and even more preferably from the viewpoint of storage stability and print density of the aqueous pigment dispersion. is 200 mgKOH/g or more, and preferably 300 mgKOH/g or less, more preferably 280 mgKOH/g or less, even more preferably 260 mgKOH/g, and even more preferably 250 mgKOH/g.
The acid value of the low Tg resin B is preferably 50 mgKOH/g or more, more preferably 70 mgKOH/g or more, still more preferably 90 mgKOH/g or more, and even more preferably from the viewpoint of storage stability and print density of the aqueous pigment dispersion. is 100 mgKOH/g or more, and preferably 260 mgKOH/g or less, more preferably 230 mgKOH/g or less, even more preferably 200 mgKOH/g or less, even more preferably 160 mgKOH/g or less, even more preferably 140 mgKOH/g or less. It is.
When the acid value is in the above range, the amount of acid groups and their neutralized acid groups is sufficient, and the dispersion stability of the pigment is ensured. It is also preferable from the viewpoint of the balance between the affinity between the polymer dispersant and the aqueous medium and the interaction between the polymer dispersant and the pigment.
The acid value can be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. It can also be determined by a method in which high Tg resin A or low Tg resin B is dissolved or swollen in a suitable organic solvent (for example, methyl ethyl ketone) and then titrated.
ポリマー分散剤は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、少なくとも高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとがそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋された架橋構造を有する。 From the viewpoints of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and print density, the polymer dispersant is designed to allow at least high Tg resin A and low Tg resin B to form crosslinking agent C through their respective acid groups. It has a cross-linked structure.
〔架橋剤C〕
本発明において、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、少なくとも高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bはそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋されている。
架橋剤Cは、水を主体とする媒体中で効率よく高Tg樹脂Aの酸基と低Tg樹脂Bの酸基とを反応させる観点から、該架橋剤Cの水溶率(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質量部に架橋剤C10質量部を溶解したときの溶解率(%)をいう。
[Crosslinking agent C]
In the present invention, from the viewpoint of storage stability, adhesion, scratch resistance, and print density of the aqueous pigment dispersion, at least high Tg resin A and low Tg resin B are crosslinked with crosslinking agent C via their respective acid groups. has been done.
From the viewpoint of efficiently reacting the acid groups of high Tg resin A and the acid groups of low Tg resin B in a medium mainly composed of water, the water solubility (mass ratio) of crosslinking agent C is as follows: Preferably it is 50% or less, more preferably 40% or less, still more preferably 35% or less. Here, the water solubility % (mass ratio) refers to the dissolution rate (%) when 10 parts by mass of the crosslinking agent C is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature of 25°C.
架橋剤C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ポリグリシジルエーテル化合物である。
架橋剤Cの分子量は、反応容易性及び水系顔料分散体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2,000以下、より好ましくは1,500以下、更に好ましくは1,000以下である。
架橋剤Cのエポキシ当量は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは150以下である。
架橋剤Cのエポキシ基の数は、効率よく酸基と反応させて水系顔料分散体の保存安定性を高める観点から、1分子あたり2以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下、市場入手性の観点から、より好ましくは4以下である。
The crosslinking agent C is preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a compound having a glycidyl ether group, and even more preferably a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group having 3 or more and 8 or less carbon atoms. It is a glycidyl ether compound.
The molecular weight of the crosslinking agent C is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, even more preferably 200 or more, and preferably 2,000 or less, from the viewpoint of reaction ease and storage stability of the aqueous pigment dispersion. , more preferably 1,500 or less, still more preferably 1,000 or less.
The epoxy equivalent of the crosslinking agent C is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, even more preferably 110 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less, still more preferably 150 or less.
The number of epoxy groups in crosslinking agent C is 2 or more per molecule, preferably 6 or less per molecule, from the viewpoint of efficiently reacting with acid groups and improving the storage stability of the aqueous pigment dispersion. From the viewpoint of availability, it is more preferably 4 or less.
架橋剤Cの具体例としては、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、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(水溶率0%)、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、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノ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。これらの中でも、ジエチレングリコールジ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、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルがより好ましい。 Specific examples of crosslinking agent C include diethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether (water solubility 31%), glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether (water solubility 27%), Sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether (water solubility 0%), resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A Examples include polyglycidyl ethers such as type diglycidyl ether. Among these, one or more selected from diethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and cyclohexanedimethanol diglycidyl ether are preferred, and trimethylolpropane polyglycidyl ether is more preferred. preferable.
架橋度[〔架橋剤Cの架橋性官能基のモル当量数〕/〔高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとの平均酸基のモル当量数〕]は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.20以上、より好ましくは0.25以上、更に好ましくは0.30以上、より更に好ましくは0.35以上であり、そして、好ましくは0.70以下、より好ましくは0.65以下、更に好ましくは0.60以下、より更に好ましくは0.55以下、更に好ましくは0.50以下である。
本発明における架橋度は高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとの平均酸価から算出される酸基の当量と架橋剤Cの架橋性官能基の当量とから計算される架橋度である。高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとの平均酸価は、水系顔料分散体中の各(メタ)アクリル系樹脂の含有量(質量%)で重み付けした加重平均値である。
The degree of crosslinking [[number of molar equivalents of crosslinkable functional groups of crosslinking agent C]/[number of molar equivalents of average acid groups of high Tg resin A and low Tg resin B]] is a measure of the storage stability of the aqueous pigment dispersion; In addition, from the viewpoint of adhesion, scratch resistance, and print density, it is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more, even more preferably 0.30 or more, even more preferably 0.35 or more, and Preferably it is 0.70 or less, more preferably 0.65 or less, still more preferably 0.60 or less, even more preferably 0.55 or less, still more preferably 0.50 or less.
The degree of crosslinking in the present invention is the degree of crosslinking calculated from the equivalent weight of acid groups calculated from the average acid values of high Tg resin A and low Tg resin B and the equivalent weight of crosslinkable functional groups of crosslinking agent C. The average acid value of high Tg resin A and low Tg resin B is a weighted average value weighted by the content (mass %) of each (meth)acrylic resin in the aqueous pigment dispersion.
ポリマー分散剤の架橋構造としては、下記式(1)で表される3つ以上の分岐構造を有することが好ましい。
(式(1)中、Xは下記式(2)又は(3)で表される基を示し、Aは、Xで表される基又はエチル基を示す。)
The crosslinked structure of the polymer dispersant preferably has three or more branched structures represented by the following formula (1).
(In formula (1), X represents a group represented by the following formula (2) or (3), and A represents a group represented by X or an ethyl group.)
(式(2)中、Pは高Tg樹脂Aの分子鎖又は低Tg樹脂Bの分子鎖を示し、*は式(1)中の第4級炭素原子との結合部位を示す。)
(In formula (2), P represents the molecular chain of high Tg resin A or the molecular chain of low Tg resin B, and * represents the bonding site with the quaternary carbon atom in formula (1).)
(式(3)中、P及び*は前記と同様である。)
(In formula (3), P and * are the same as above.)
本発明において、少なくとも高Tg樹脂A鎖と低Tg樹脂B鎖との間が架橋剤Cを介して架橋されているが、高Tg樹脂A鎖同士間、低Tg樹脂B鎖同士間においても架橋剤Cを介して架橋されていてもよい。 In the present invention, at least the high Tg resin A chain and the low Tg resin B chain are crosslinked via the crosslinking agent C, but the high Tg resin A chains are also crosslinked, and the low Tg resin B chains are also crosslinked. It may be crosslinked via Agent C.
〔(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂(B)〕
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bは、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、それぞれ、カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位と疎水性モノマー由来の構成単位とを含むものが好ましく、更にマクロモノマー及びノニオン性モノマーから選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位を含むものであってもよい。
[(meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin (B)]
High Tg resin A and low Tg resin B are based on structural units derived from carboxyl group-containing monomers and hydrophobic monomers, respectively, from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and print density. Preferably, it contains a structural unit, and may further contain a structural unit derived from at least one monomer selected from macromonomers and nonionic monomers.
(カルボキシ基含有モノマー)
カルボキシ基含有モノマーは、顔料の分散安定性を向上させる観点、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのモノマー成分として用いられることが好ましい。カルボキシ基含有モノマーとしては、カルボン酸モノマーが用いられる。
該カルボン酸モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、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、好ましくは(メタ)アクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
(carboxy group-containing monomer)
Carboxy group-containing monomers are monomers for high Tg resin A and low Tg resin B from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, the storage stability of the aqueous pigment dispersion, and the adhesion, scratch resistance, and printing density. Preferably, it is used as a component. As the carboxy group-containing monomer, a carboxylic acid monomer is used.
Examples of the carboxylic acid monomer include (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid, etc., but (meth)acrylic acid is preferable. .
In this specification, "(meth)acrylic acid" means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid.
(疎水性モノマー)
疎水性モノマーは、ポリマー分散剤の顔料への吸着性を向上させ、顔料の分散安定性を向上させる観点、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのモノマー成分として用いられることが好ましい。
本明細書において「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。疎水性モノマーの前記溶解量は、ポリマー分散剤の顔料への吸着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
疎水性モノマーとしては、好ましくは芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
本明細書において、「(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少なくとも1種である。
(hydrophobic monomer)
The hydrophobic monomer improves the adsorption of the polymer dispersant to the pigment, improving the dispersion stability of the pigment, the storage stability of the aqueous pigment dispersion, and the adhesion, scratch resistance, and printing density. , is preferably used as a monomer component of high Tg resin A and low Tg resin B.
As used herein, "hydrophobic" means that when a monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25° C. to saturation, the amount of the monomer dissolved is less than 10 g. The amount of the hydrophobic monomer dissolved is preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less, from the viewpoint of adsorption of the polymer dispersant to the pigment.
The hydrophobic monomer is preferably at least one selected from aromatic group-containing monomers and (meth)acrylates having hydrocarbon groups derived from aliphatic alcohols.
In this specification, "(meth)acrylate" is at least one selected from acrylate and methacrylate.
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以上22以下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。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
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、2-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。
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。
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)アクリレートを併用してもよい。
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having 6 or more and 22 or less carbon atoms, which may have a substituent containing a hetero atom, such as a styrene monomer, an aromatic group-containing (meth) Acrylates are more preferred. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
As the styrene monomer, styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene are preferred, and styrene and α-methylstyrene are more preferred.
As the aromatic group-containing (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, etc. are preferable, and benzyl (meth)acrylate is more preferable.
As the hydrophobic monomer, two or more of the above monomers may be used, or a styrene monomer and an aromatic group-containing (meth)acrylate may be used in combination.
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、好ましくは炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものである。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、ペンチル(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)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(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、イソペンチル(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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものであり、更に好ましくは炭素数1以上8以下のアルキル基を有するものである。 The (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having 1 to 22 carbon atoms. For example, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, (Meth)acrylates having a linear alkyl group such as stearyl (meth)acrylate; isopropyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, (meth)acrylates having branched alkyl groups such as isodecyl (meth)acrylate, isododecyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate; alicyclic alkyls such as cyclohexyl (meth)acrylate Examples include (meth)acrylates having groups. Among these, those having an alkyl group having 1 or more and 10 or less carbon atoms are more preferable, and those having an alkyl group having 1 or more and 8 or less carbon atoms are even more preferable.
(マクロモノマー)
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、顔料の分散安定性を向上させる観点から、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂B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。
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。
マクロモノマーとしては、顔料の分散安定性の観点から、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、前述の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。
商業的に入手しうる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。
(macromonomer)
The macromonomer is a compound with a number average molecular weight of 500 or more and 100,000 or less and has a polymerizable functional group at one end, and is a monomer component of high Tg resin A and low Tg resin B from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment. It can be used as The polymerizable functional group present at one end is preferably an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group, and more preferably a methacryloyloxy group.
The number average molecular weight of the macromonomer is preferably 1,000 or more and 10,000 or less. Note that the number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol/L of dodecyldimethylamine as a solvent and using polystyrene as a standard substance.
As the macromonomer, from the viewpoint of pigment dispersion stability, aromatic group-containing monomer-based macromonomers and silicone-based macromonomers are preferred, and aromatic group-containing monomer-based macromonomers are more preferred.
Aromatic group-containing monomers The aromatic group-containing monomers constituting the macromonomer include the aromatic group-containing monomers described above for hydrophobic monomers, with styrene and benzyl (meth)acrylate being preferred, and styrene being more preferred. .
Specific examples of commercially available styrenic macromonomers include AS-6(S), AN-6(S), and HS-6(S) (trade name of Toagosei Co., Ltd.).
Examples of silicone macromonomers include organopolysiloxanes having a polymerizable functional group at one end.
(ノニオン性モノマー)
ノニオン性モノマーは、顔料の分散安定性の観点から、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのモノマー成分として用いることができる。
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はオキシプロピレン基の平均付加モル数を示す。以下のnは当該オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。)(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ノニオン性モノマーの具体例としては、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。
(Nonionic monomer)
The nonionic monomer can be used as a monomer component of the high Tg resin A and the low Tg resin B from the viewpoint of pigment dispersion stability.
Nonionic monomers include hydroxyalkyl (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 3-hydroxypropyl (meth)acrylate; polypropylene glycol (n = 2 to 30, n is the average added mole of oxypropylene groups) The following n indicates the average number of added moles of the oxyalkylene group.) (meth)acrylate, polyethylene glycol (n = 2 to 30) Polyalkylene glycol (meth)acrylate such as (meth)acrylate; methoxy Alkoxypolyalkylene glycol (meth)acrylate such as polyethylene glycol (n = 1 to 30) (meth)acrylate; phenoxy (ethylene glycol/propylene glycol copolymerization) (n = 1 to 30, among which ethylene glycol: n = 1 -29) (meth)acrylate, etc. Among these, polypropylene glycol (n=2-30) (meth)acrylate, phenoxy (ethylene glycol/propylene glycol copolymer) (meth)acrylate are preferred, and polypropylene glycol (n=2-30) (meth)acrylate is preferred. More preferred.
Specific examples of commercially available nonionic monomers include NK Ester M-20G, 40G, 90G, and 230G from Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., and Blenmar PE-90 and 200 from NOF Corporation. , 350 etc., PME-100, 200, 400 etc., PP-500, 800, 1000 etc., AP-150, 400, 550 etc., 50PEP-300, 50POEP-800B, 43PAPE-600B etc. can be mentioned.
以上のとおり、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bは、それぞれ、好ましくは、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モノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上の疎水性モノマー由来の構成単位とを含むビニルポリマーであり、更にマクロモノマー及びノニオン性モノマーから選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位を含むビニルポリマーであってもよい。
高Tg樹脂Aは、より好ましく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モノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー由来の構成単位とを含むビニルポリマーである。
低Tg樹脂Bは、ガラス転移温度を調整する観点から、より好ましく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モノマー由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー由来の構成単位及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むビニルポリマーである。
As described above, the high Tg resin A and the low Tg resin B each preferably contain a structural unit derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, an aromatic group-containing monomer, and an aliphatic group-containing monomer. A vinyl polymer containing a structural unit derived from one or more hydrophobic monomers selected from (meth)acrylates having a hydrocarbon group derived from alcohol, and further derived from at least one monomer selected from macromonomers and nonionic monomers. It may also be a vinyl polymer containing the following structural units.
High Tg resin A is preferably a vinyl polymer containing structural units derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from aromatic group-containing monomers.
From the viewpoint of adjusting the glass transition temperature, the low Tg resin B preferably contains structural units derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and structural units derived from aromatic group-containing monomers. It is a vinyl polymer containing a (meth)acrylate-derived structural unit having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol.
(原料モノマー中の各モノマーの含有量又は高Tg樹脂A及び低Tg樹脂B中における各構成単位の含有量)
高Tg樹脂A製造時における、原料モノマー中の各モノマーの含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又は高Tg樹脂A中における各モノマー由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
カルボキシ基含有モノマーの含有量は、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20質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
疎水性モノマーの含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
(Content of each monomer in raw material monomer or content of each structural unit in high Tg resin A and low Tg resin B)
During the production of high Tg resin A, the content of each monomer in the raw material monomer (content as unneutralized amount; the same applies hereinafter) or the content of the constituent units derived from each monomer in high Tg resin A is the content of the pigment. From the viewpoint of improving dispersion stability, the following is true.
The content of the carboxy group-containing monomer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 20% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less. , more preferably 40% by mass or less.
The content of the hydrophobic monomer is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, More preferably, it is 80% by mass or less.
低Tg樹脂B製造時における、原料モノマー中の各モノマーの含有量又は低Tg樹脂B中における各モノマー由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
カルボキシ基含有モノマーの含有量は、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40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。
疎水性モノマーの含有量は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、更に好ましくは90質量%以下である。
疎水性モノマーとして芳香族基含有モノマーと脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートとを用いる場合、芳香族基含有モノマーと脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートの合計含有量に対する芳香族基含有モノマーの含有量の質量比は、ガラス転移温度を調整する観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。
The content of each monomer in the raw material monomer or the content of the constituent units derived from each monomer in low Tg resin B during the production of low Tg resin B is as follows from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment. be.
The content of the carboxy group-containing monomer is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less. , more preferably 20% by mass or less.
The content of the hydrophobic monomer is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 93% by mass or less, More preferably, it is 90% by mass or less.
When using an aromatic group-containing monomer and a (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol as a hydrophobic monomer, the aromatic group-containing monomer and a (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol are used. From the viewpoint of adjusting the glass transition temperature, the mass ratio of the content of the aromatic group-containing monomer to the total content is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and even more preferably 0.3 or more. , and is preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less, even more preferably 0.5 or less.
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bは、前記原料モノマーを塊状重合法、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。
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの重量平均分子量は、それぞれ、好ましくは3,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは7,000以上であり、そして、好ましくは100,000以下、より好ましくは80,000以下、更に好ましくは60,000以下である。高Tg樹脂A又は低Tg樹脂Bの重量平均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。
前記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。
The high Tg resin A and the low Tg resin B are produced by copolymerizing the raw material monomers using a known polymerization method such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method. Among these polymerization methods, solution polymerization is preferred.
The weight average molecular weights of high Tg resin A and low Tg resin B are each preferably 3,000 or more, more preferably 5,000 or more, even more preferably 7,000 or more, and preferably 100,000 or less. , more preferably 80,000 or less, still more preferably 60,000 or less. When the weight average molecular weight of the high Tg resin A or the low Tg resin B is within the above range, the adsorption power to the pigment is sufficient and dispersion stability can be exhibited.
The weight average molecular weight can be measured by the method described in Examples.
水系顔料分散体の全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系顔料分散体の全固形分)]は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下である。 The mass ratio of the pigment in the total solid content of the aqueous pigment dispersion [pigment/(total solid content of the aqueous pigment dispersion)] determines the storage stability, adhesion, scratch resistance, and printing density of the aqueous pigment dispersion. From this point of view, it is preferably 0.2 or more, more preferably 0.3 or more, even more preferably 0.4 or more, and preferably 0.8 or less, more preferably 0.7 or less, still more preferably 0. 6 or less.
[水系顔料分散体の製造方法]
本発明の水系顔料分散体は、(メタ)アクリル系樹脂A(高Tg樹脂A)と(メタ)アクリル系樹脂B(低Tg樹脂B)とをそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋する工程を含む製造方法により得られる。
顔料を水系媒体中に分散させる方法としては、顔料と、高Tg樹脂Aと、低Tg樹脂Bとを含有する顔料混合物を分散処理する方法や、顔料と、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのいずれか一方とを分散処理した後、更に他方を添加する方法等により製造することができる。
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bは、それぞれ樹脂粒子を水系媒体中に分散した分散体として用いてもよく、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有していてもよい。該分散体は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
[Method for producing aqueous pigment dispersion]
The aqueous pigment dispersion of the present invention crosslinks (meth)acrylic resin A (high Tg resin A) and (meth)acrylic resin B (low Tg resin B) with crosslinking agent C via their respective acid groups. It is obtained by a manufacturing method including a step of.
Examples of methods for dispersing the pigment in an aqueous medium include a method of dispersing a pigment mixture containing the pigment, high Tg resin A, and low Tg resin B; It can be produced by a method of dispersing one of the two and then adding the other.
The high Tg resin A and the low Tg resin B may each be used as a dispersion in which resin particles are dispersed in an aqueous medium, and may contain a dispersant such as a surfactant as necessary. The dispersion may be appropriately synthesized or a commercially available product.
本発明の水系顔料分散体は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、下記工程1及び2を有する方法により、効率的に製造することが好ましい。
工程1:顔料と、(メタ)アクリル系樹脂Aと、(メタ)アクリル系樹脂Bとを含む顔料混合物を分散処理して分散体を得る工程
工程2:工程1で得られた分散体を、架橋剤Cを用いて架橋する工程
The aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably produced efficiently by a method having the following steps 1 and 2 from the viewpoint of storage stability, adhesion, scratch resistance, and print density of the aqueous pigment dispersion. .
Step 1: A step of dispersing a pigment mixture containing a pigment, (meth)acrylic resin A, and (meth)acrylic resin B to obtain a dispersion.Step 2: The dispersion obtained in step 1, Crosslinking step using crosslinking agent C
工程1により、ガラス転移温度の異なるもののポリマー構造が類似する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bは相溶的な状態で顔料に共に吸着し、それぞれの(メタ)アクリル系樹脂は顔料により束縛された状態となると推定される。そして、工程2において、そのような吸着状態で存在する2種の(メタ)クリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bの酸基が架橋剤Cにより架橋されることにより、顔料表面により強固に束縛されると考えられる。 In step 1, (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B, which have different glass transition temperatures but similar polymer structures, are adsorbed together on the pigment in a compatible state, and each (meth)acrylic resin It is presumed that the resin is bound by the pigment. Then, in step 2, the acid groups of the two types of (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B that exist in such an adsorbed state are crosslinked by crosslinking agent C, thereby making the pigment surface more solid. considered to be bound by.
(工程1)
工程1では、まず、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bを有機溶媒に溶解させ、次に顔料、水、及び必要に応じて中和剤、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。高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの有機溶媒溶液に加える順序に制限はないが、水、中和剤、顔料の順に加えることが好ましい。
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bを溶解させる有機溶媒に制限はないが、炭素数1以上3以下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、(メタ)アクリル系樹脂の溶解性、及び(メタ)アクリル系樹脂の顔料への吸着性を向上させる観点から、メチルエチルケトン等の炭素数4以上8以下のケトンがより好ましい。高Tg樹脂A及び低Tg樹脂B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)
In step 1, first, high Tg resin A and low Tg resin B are dissolved in an organic solvent, and then pigment, water, and if necessary, a neutralizing agent, a surfactant, etc. are added to the obtained organic solvent solution. A method of adding and mixing to obtain an oil-in-water dispersion is preferred. Although there is no restriction on the order in which the high Tg resin A and the low Tg resin B are added to the organic solvent solution, it is preferable to add water, the neutralizing agent, and the pigment in this order.
There is no restriction on the organic solvent in which the high Tg resin A and the low Tg resin B are dissolved, but aliphatic alcohols having 1 or more and 3 or less carbon atoms, ketones, ethers, esters, etc. are preferable. From the viewpoint of improving the solubility of the meth)acrylic resin and the adsorption of the (meth)acrylic resin to the pigment, a ketone having 4 or more and 8 or less carbon atoms, such as methyl ethyl ketone, is more preferable. When high Tg resin A and low Tg resin B are synthesized by a solution polymerization method, the solvent used in the polymerization may be used as is.
高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのそれぞれの酸基の一部は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性、印字濃度及び生産性の観点から、中和剤を用いて中和されることが好ましい。中和する場合は、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。
中和剤としては、アルカリ金属水酸化物、アンモニア等が挙げられる。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。中和剤は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性及び印字濃度の観点から、アルカリ金属水酸化物が好ましい。また、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂B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。
中和剤の使用当量は、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上であり、また、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。
ここで中和剤の使用当量は、次式によって求めることができる。中和剤の使用当量が100モル%以下の場合、中和度と同義であり、次式で中和剤の使用当量が100モル%を超える場合には、中和剤が高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの酸基に対して過剰であることを意味し、この時の高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの中和度は100モル%とみなす。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとの平均酸価(mgKOH/g)×高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bの質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
Some of the acid groups in each of the high Tg resin A and low Tg resin B are treated with a neutralizing agent from the viewpoint of storage stability, adhesion, scratch resistance, print density and productivity of the aqueous pigment dispersion. It is preferable to neutralize it by When neutralizing, it is preferable to neutralize so that the pH becomes 7 or more and 11 or less.
Examples of neutralizing agents include alkali metal hydroxides and ammonia. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide, with sodium hydroxide and potassium hydroxide being preferred. The neutralizing agent is preferably an alkali metal hydroxide from the viewpoints of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion and print density. Further, the high Tg resin A and the low Tg resin B may be neutralized in advance.
The neutralizing agent is preferably used as a neutralizing agent aqueous solution from the viewpoint of promoting neutralization sufficiently and uniformly.
The equivalent amount of the neutralizing agent used is preferably 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, from the viewpoint of storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and print density. Preferably it is 80 mol% or less, more preferably 70 mol% or less, still more preferably 60 mol% or less.
Here, the equivalent amount of the neutralizing agent used can be determined by the following formula. When the equivalent amount of the neutralizing agent used is 100 mol% or less, it has the same meaning as the degree of neutralization, and when the equivalent amount of the neutralizing agent used exceeds 100 mol% in the following formula, the neutralizing agent is high Tg resin A and This means that it is in excess of the acid groups of low Tg resin B, and the degree of neutralization of high Tg resin A and low Tg resin B at this time is considered to be 100 mol%.
Equivalent amount of neutralizing agent used (mol%) = [{Added mass of neutralizing agent (g)/Equivalent weight of neutralizing agent}/[{Average acid value of high Tg resin A and low Tg resin B (mgKOH/g )×Mass (g) of high Tg resin A and low Tg resin B}/(56×1,000)]×100
顔料混合物の分散処理は、剪断応力を加えて、顔料粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御して行うことが好ましい。
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。これらの中でも、顔料を小粒径化する観点から、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分散処理を行う場合、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300MPa以下である。また、パス回数は、好ましくは3以上20以下である。
工程1は、更に分散体から、公知の方法で有機溶媒を除去することで、水分散体を得ることが好ましい。得られた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。
The dispersion treatment of the pigment mixture is preferably carried out by applying shear stress and controlling the average particle size of the pigment particles to a desired particle size.
Examples of means for applying shear stress include kneading machines such as roll mills and kneaders; high-pressure homogenizers such as microfluidizers; media-type dispersing machines such as paint shakers and bead mills. Among these, it is preferable to use a high-pressure homogenizer from the viewpoint of reducing the particle size of the pigment.
When performing dispersion treatment using a high-pressure homogenizer, the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the treatment pressure and the number of passes.
From the viewpoint of productivity and economy, the processing pressure is preferably 60 MPa or more and 300 MPa or less. Further, the number of passes is preferably 3 or more and 20 or less.
In step 1, it is preferable to obtain an aqueous dispersion by further removing the organic solvent from the dispersion by a known method. Although it is preferable that the organic solvent in the obtained aqueous dispersion is substantially removed, it may remain as long as the object of the present invention is not impaired. The amount of residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
Furthermore, if necessary, the dispersion can be heated and stirred before distilling off the organic solvent.
(工程2)
工程2は工程1で得られた分散体を、架橋剤Cを用いて架橋する工程である。
工程2より、架橋構造を有する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が得られる。
本発明においては、工程1により、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bが有する酸基の一部を中和して顔料を分散させ、分散体を得た後、工程2により、更に該高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのそれぞれの酸基の一部を架橋剤Cと反応させて架橋構造を形成させ、架橋構造を有する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とすることが好ましい。
ポリマー分散剤を構成する高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのそれぞれの酸基の一部が架橋剤Cで架橋され、高Tg樹脂A鎖と低Tg樹脂B鎖との間、高Tg樹脂A鎖間、及び低Tg樹脂B鎖間で架橋構造が形成されると考えられる。
(Step 2)
Step 2 is a step of crosslinking the dispersion obtained in Step 1 using crosslinking agent C.
Step 2 provides an aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant having a crosslinked structure.
In the present invention, in Step 1, a part of the acid groups possessed by the high Tg resin A and the low Tg resin B are neutralized to disperse the pigment to obtain a dispersion, and then in Step 2, the high Tg resin A water-based pigment dispersion in which a part of each acid group of resin A and low Tg resin B is reacted with cross-linking agent C to form a cross-linked structure, and the pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant having a cross-linked structure. It is preferable to do so.
A part of the acid groups of each of high Tg resin A and low Tg resin B constituting the polymer dispersant are crosslinked with crosslinking agent C, and between the high Tg resin A chain and the low Tg resin B chain, high Tg resin A It is thought that a crosslinked structure is formed between the chains and between the B chains of the low Tg resin.
工程2では、工程1で得られた分散体と架橋剤Cとを混合し、架橋処理することが好ましい。
架橋処理の温度は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下である。
架橋処理の時間は、架橋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7時間以下である。
In step 2, it is preferable that the dispersion obtained in step 1 and crosslinking agent C are mixed and crosslinked.
The temperature of the crosslinking treatment is preferably 40°C or higher, more preferably 50°C or higher, even more preferably 60°C or higher, and preferably 90°C or lower, more preferably from the viewpoint of completion of the crosslinking reaction and economical efficiency. is below 80°C.
The crosslinking treatment time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, even more preferably 3 hours or more, and preferably 12 hours or less, from the viewpoint of completion of the crosslinking reaction and economical efficiency. Preferably it is 10 hours or less, more preferably 7 hours or less.
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トリエチレングリコール等を1質量%以上10質量%以下含有してもよいし、防黴剤等の添加剤を含有してもよい。該添加剤は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% by mass or more and 10% by mass or less of glycerin, triethylene glycol, etc. as a humectant to prevent drying, or may contain additives such as antifungal agents. It's okay. The additive may be blended when dispersing the pigment, or may be blended after the pigment is dispersed or after the crosslinking reaction.
本発明の水系顔料分散体は、好ましくは顔料を含有するポリマー粒子が水を主媒体とする水系媒体中に分散しているものである。ここで、顔料を含有するポリマー粒子の形態は、少なくとも顔料とポリマーにより粒子が形成されていればよい。すなわち、少なくとも、顔料と、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bにより粒子が形成されていればよい。例えば、ポリマーに顔料が内包された粒子形態、ポリマー中に顔料が均一に分散された粒子形態、ポリマーの粒子表面に顔料が露出された粒子形態等が含まれ、これらの混合物も含まれる。 The aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably one in which pigment-containing polymer particles are dispersed in an aqueous medium containing water as the main medium. Here, the form of the polymer particles containing the pigment may be such that the particles are formed of at least the pigment and the polymer. That is, it is sufficient that particles are formed of at least a pigment, high Tg resin A, and low Tg resin B. For example, it includes a particle form in which a pigment is encapsulated in a polymer, a particle form in which a pigment is uniformly dispersed in a polymer, a particle form in which a pigment is exposed on the surface of a polymer particle, and mixtures thereof are also included.
本発明の水系顔料分散体の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、該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、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
水系顔料分散体の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
水系顔料分散体の平均粒径は、粗大粒子を低減し、水系顔料分散体の保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点、更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場合には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、そして、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150nm以下である。
水系顔料分散体の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
また、水系インクの平均粒径は、水系顔料分散体の平均粒径と同じであることが好ましく、水系インクの平均粒径の好ましい態様は、水系顔料分散体の平均粒径の好ましい態様と同じである。
The nonvolatile component concentration (solid content concentration) of the aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably 10% by mass or more, more preferably is 15% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
The solid content concentration of the aqueous pigment dispersion is measured by the method described in Examples.
The average particle size of the aqueous pigment dispersion is determined in order to reduce coarse particles, improve the storage stability of the aqueous pigment dispersion, as well as adhesion, scratch resistance, and printing density, and also when used as an aqueous pigment dispersion for inkjet inks. is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, even more preferably 70 nm or more, and preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, still more preferably 150 nm or less, from the viewpoint of improving the ejection stability of water-based ink. It is.
The average particle size of the aqueous pigment dispersion is measured by the method described in Examples.
Further, the average particle diameter of the water-based ink is preferably the same as the average particle diameter of the water-based pigment dispersion, and the preferred embodiment of the average particle diameter of the water-based ink is the same as the preferred embodiment of the average particle diameter of the water-based pigment dispersion. It is.
[水系インク]
本発明の水系顔料分散体は、水系インク(以下、「水系インク」又は「インク」ともいう)に含有させて用いることが好ましい。これにより、水系インクの保存安定性、並びに非吸水性印刷媒体に対する密着性、耐擦過性及び印字濃度を高めることができる。本発明の水系顔料分散体は、そのまま水系インクとして使用することができるが、水系インクの保存安定性、密着性、耐擦過性及び印字濃度を向上させる観点から、更に有機溶媒を含有することが好ましい。該有機溶媒は、前記と同様の観点から、沸点が90℃以上250℃以下のものが好ましい。
前記有機溶媒としては、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モノブチルエーテル、及び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、プロピレングリコール及びジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上が更に好ましい。
[Water-based ink]
The aqueous pigment dispersion of the present invention is preferably used by being included in a water-based ink (hereinafter also referred to as "aqueous ink" or "ink"). Thereby, the storage stability of the water-based ink, as well as the adhesion to non-water-absorbing printing media, scratch resistance, and print density can be improved. The aqueous pigment dispersion of the present invention can be used as is as an aqueous ink, but from the viewpoint of improving the storage stability, adhesion, scratch resistance, and print density of the aqueous ink, it may further contain an organic solvent. preferable. The organic solvent preferably has a boiling point of 90° C. or more and 250° C. or less from the same viewpoint as above.
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 preferred, including ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, diethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol. One or more types selected from diethyl ether are more preferable, and one or more types selected from propylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether are even more preferable.
水系インクは、密着性等を向上させる観点から、更に顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体を含有してもよい。顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体は定着助剤として機能することができる。
顔料を含有しないポリマー粒子を構成するポリマーとしては、ポリウレタン樹脂及びポリエステル樹脂等の縮合系ポリマー;アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂及びアクリルシリコーン系樹脂等のビニル系ポリマーが挙げられる。
顔料を含有しないポリマー粒子の水分散体は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
The water-based ink may further contain an aqueous dispersion of polymer particles containing no pigment from the viewpoint of improving adhesion and the like. An aqueous dispersion of pigment-free polymer particles can function as a fusing aid.
Polymers constituting the polymer particles that do not contain pigments include condensation polymers such as polyurethane resins and polyester resins; acrylic resins, styrene resins, styrene-acrylic resins, butadiene resins, styrene-butadiene resins, and vinyl chloride. Examples include vinyl polymers such as vinyl acetate resins, acrylic silicone resins, and vinyl acetate resins.
The aqueous dispersion of polymer particles containing no pigment may be appropriately synthesized or a commercially available product.
水系インクは、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、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濾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。
The water-based ink may be further treated with various types of moisturizers, wetting agents, penetrants, surfactants, viscosity modifiers, antifoaming agents, preservatives, anti-mold agents, rust preventive agents, etc. that are normally used in water-based inks, as necessary. Additives can be added and further filtration treatment using a filter or the like can be performed.
The content of each component of the water-based ink and the physical properties of the ink are as follows.
(顔料の含有量)
水系インク中の顔料の含有量は、印字濃度の観点から、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3質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、保存安定性を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、更に好ましくは7質量%以下である。
(顔料とポリマー分散剤との合計含有量)
水系インク中の顔料とポリマー分散剤との合計含有量は、密着性及び耐擦過性の観点から、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5質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
(有機溶媒の含有量)
水系インク中の有機溶媒の含有量は、水系インクの保存安定性、並びに密着性及び印字濃度の観点から、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20質量%以上であり、そして、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましく35質量%以下である。
(水の含有量)
水系インク中の水の含有量は、水系インクの保存安定性、並びに密着性及び印字濃度の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
(Pigment content)
The pigment content in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more from the viewpoint of printing density, and the content of the pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more. From the viewpoint of reducing the content and improving storage stability, the content is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.
(Total content of pigment and polymer dispersant)
The total content of pigment and polymer dispersant in the water-based ink is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of adhesion and scratch resistance. From the viewpoint of lowering the ink viscosity when the solvent evaporates and improving storage stability, the content is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
(Content of organic solvent)
The content of the organic solvent in the water-based ink is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, from the viewpoints of storage stability, adhesion, and print density of the water-based ink. The content is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 35% by mass or less.
(Water content)
The content of water in the water-based ink is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more, from the viewpoint of storage stability, adhesion, and print density of the water-based ink. The content is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less.
水系インクにおける全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系インクの全固形分)]は、水系インクの保存安定性、並びに密着性、耐擦過性及び印字濃度の観点から、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下である。 The mass ratio of pigment in the total solid content of the water-based ink [pigment/(total solid content of the water-based ink)] is preferably 0 from the viewpoint of storage stability, adhesion, scratch resistance, and print density of the water-based ink. .2 or more, more preferably 0.3 or more, still more preferably 0.4 or more, and preferably 0.8 or less, more preferably 0.7 or less, still more preferably 0.6 or less.
(水系インク物性)
水系インクの32℃の粘度は、保存安定性の観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。水系インクの粘度は、E型粘度計を用いて測定できる。
水系インクの20℃のpHは、保存安定性の観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、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以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクの20℃のpHは、常法により測定できる。
(Water-based ink physical properties)
From the viewpoint of storage stability, the viscosity of the water-based ink at 32°C is preferably 2 mPa·s or more, more preferably 3 mPa·s or more, even more preferably 5 mPa·s or more, and preferably 12 mPa·s or less, More preferably it is 9 mPa·s or less, and still more preferably 7 mPa·s or less. The viscosity of the water-based ink can be measured using an E-type viscometer.
The pH of the aqueous ink at 20° C. is preferably 7.0 or higher, more preferably 7.2 or higher, and even more preferably 7.5 or higher, from the viewpoint of storage stability. Further, from the viewpoint of member resistance and skin irritation, the pH is preferably 11 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 9.5 or less. The pH of the water-based ink at 20° C. can be measured by a conventional method.
水系インクは、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として用いることが好ましい。公知のインクジェット記録装置に装填し、印刷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、本発明の水系顔料分散体を含有する水系インクは、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。
用いる印刷媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙、非吸水性の樹脂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る。樹脂フィルムとしては、好ましく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、及びポリエチレンフィルムから選ばれる少なくとも1種である。当該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
一般的に入手できる樹脂フィルムとしては、例えば、ルミラーT60(東レ株式会社製、ポリエステル)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、DGS-210WH(ローランドディージー株式会社製、塩化ビニル)、透明塩ビRE-137(株式会社ミマキエンジニアリング製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、ポリプロピレン)、FOR、FOA(いずれもフタムラ化学株式会社製、ポリプロピレン)、ボニールRX(興人フィルム&ケミカルズ株式会社製、ナイロン)、エンブレムONBC(ユニチカ株式会社製、ナイロン)等が挙げられる。
The water-based ink can be suitably used as a flexographic printing ink, a gravure printing ink, or an inkjet ink, and is particularly preferably used as an inkjet ink. It can be loaded into a known inkjet recording device and ejected as ink droplets onto a print medium to record an image or the like.
Inkjet recording devices include thermal type and piezo type, and it is more preferable to use the aqueous ink containing the aqueous pigment dispersion of the present invention as a piezo type aqueous ink for inkjet recording.
Examples of the printing medium used include highly water-absorbent plain paper, low water-absorbent coated paper, and non-water-absorbent resin film. Examples of the coated paper include general-purpose glossy paper, multicolor foam gloss paper, and the like. The resin film is preferably at least one selected from polyester film, polyvinyl chloride film, polypropylene film, and polyethylene film. For the resin film, a corona-treated base material may be used.
Commonly available resin films include, for example, Lumirror T60 (manufactured by Toray Industries, Ltd., polyester), PVC80B P (manufactured by Lintec Corporation, vinyl chloride), DGS-210WH (manufactured by Roland DG Corporation, vinyl chloride), transparent PVC RE-137 (manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd., vinyl chloride), Kynas KEE70CA (manufactured by Lintec Corporation, polyethylene), YUPO SG90 PAT1 (manufactured by Lintec Corporation, polypropylene), FOR, FOA (both manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., Polypropylene), Bonyl RX (manufactured by Kojin Film & Chemicals Co., Ltd., nylon), Emblem ONBC (manufactured by Unitika Co., Ltd., nylon), and the like.
以下の調製例、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。
なお、調製例、実施例及び比較例で得られた分散体の各種物性を、下記方法により測定、評価した。
In the following Preparation Examples, Examples, and Comparative Examples, "parts" and "%" are "parts by mass" and "% by mass" unless otherwise specified.
In addition, various physical properties of the dispersions obtained in the Preparation Examples, Examples, and Comparative Examples were measured and evaluated by the following methods.
(1)(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bの重量平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ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、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔GPC装置(型式:HLC-8320GPC、東ソー株式会社製)、カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn SuperAW-H、以上、東ソー株式会社製の商品名)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、以上、東ソー株式会社製の商品名〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中に(メタ)アクリル系樹脂A又は(メタ)アクリル系樹脂B0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(商品名:DISMIC-13HP、メンブレンフィルター材質:親水性PTFE、孔径0.2μm、アドバンテック株式会社製)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of weight average molecular weight of (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B Phosphoric acid and lithium bromide are added to N,N-dimethylformamide at concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively. Using the solution dissolved in the above as an eluent, gel permeation chromatography [GPC apparatus (model: HLC-8320GPC, manufactured by Tosoh Corporation), columns (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel guardcolumn SuperAW-H, Tosoh Corporation) Co., Ltd. product name), flow rate: 0.5 mL/min], a monodisperse polystyrene kit with a known molecular weight [PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A- 1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500), all trade names manufactured by Tosoh Corporation].
For the measurement sample, 0.1 g of (meth)acrylic resin A or (meth)acrylic resin B was mixed with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirred with a magnetic stirrer at 25°C for 10 hours, and passed through a syringe filter ( A product filtered through a membrane filter (trade name: DISMIC-13HP, membrane filter material: hydrophilic PTFE, pore size 0.2 μm, manufactured by Advantech Co., Ltd.) was used.
(2)水系顔料分散体の平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム(型式:ELS-8000、大塚電子株式会社)(キュムラント解析)を用いて測定されるキュムラント平均粒径を、水系顔料分散体の平均粒径とした。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。測定濃度は、通常5×10-3%程度で行った。
(2) Measurement of average particle size of aqueous pigment dispersion The cumulant average particle size measured using a laser particle analysis system (model: ELS-8000, Otsuka Electronics Co., Ltd.) (cumulant analysis) is It was taken as the average particle size. The measurement conditions were a temperature of 25° C., an angle of 90° between the incident light and the detector, and 100 integrations, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The measurement concentration was usually about 5×10 −3 %.
(3)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 10.0 g of sodium sulfate, which had been made constant in a desiccator, was weighed into a 30 mL polypropylene container (φ = 40 mm, height = 30 mm), and about 1.0 g of the sample was added thereto. After mixing, the mixture was accurately weighed, maintained at 105° C. for 2 hours to remove volatile components, and further left in a desiccator for 15 minutes to measure the mass. The mass of the sample after removal of volatile matter was taken as solid content, and the solid content concentration was obtained by dividing by the mass of the added sample.
(4)架橋前の(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bの酸価の測定
JIS K0070において、測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、エタノールとトルエンとの混合溶媒〔エタノール:トルエン=1:1(容量比)〕に変更したこと以外は、JIS K0070に従って測定した。
(4) Measurement of acid value of (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B before crosslinking In JIS K0070, the measurement solvent is changed from a mixed solvent of ethanol and ether to a mixed solvent of ethanol and toluene. Measurement was performed according to JIS K0070, except that the ratio was changed to [ethanol:toluene=1:1 (volume ratio)].
(5)(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度の測定
示差走査熱量計(商品名:Pyris 6 DSC、Perkin Elmer社製)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで-30℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
なお、測定サンプルは、(メタ)アクリル系樹脂A又は(メタ)アクリル系樹脂Bは減圧乾燥した後、凍結乾燥機(型式:FDU-2100、東京理化器械株式会社製)を用いて-10℃で9時間凍結乾燥させたものを用いた。
(5) Measurement of glass transition temperature of (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B The temperature was raised to 200°C using a differential scanning calorimeter (trade name: Pyris 6 DSC, manufactured by Perkin Elmer). , the sample was cooled from that temperature to -30°C at a cooling rate of 10°C/min, and then heated at a heating rate of 10°C/min. The temperature at the intersection with the tangent line showing the maximum inclination to the apex was defined as the glass transition temperature (Tg).
Note that the measurement sample (meth)acrylic resin A or (meth)acrylic resin B was dried under reduced pressure and then dried at -10°C using a freeze dryer (model: FDU-2100, manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd.). The sample was freeze-dried for 9 hours.
<(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bの調製>
調製例1-1
アクリル酸30部、スチレン40部、α-メチルスチレン30部を混合し、原料モノマーを調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)20部及び3-メルカプトプロピオン酸(重合連鎖移動剤)0.2部、前記原料モノマーの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、原料モノマーの残り(前記原料モノマーの90%)、前記重合連鎖移動剤1.8部、MEK60部、及びアゾ系ラジカル重合開始剤(富士フイルム和光純薬工業株式会社製、商品名:V-501、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸))1.7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、MEKにより希釈して固形分濃度が50%のアクリル系樹脂A1(ガラス転移温度:121℃、酸価:240mgKOH/g、重量平均分子量:16,500)の溶液を得た。
<Preparation of (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B>
Preparation example 1-1
A raw material monomer was prepared by mixing 30 parts of acrylic acid, 40 parts of styrene, and 30 parts of α-methylstyrene. In a reaction vessel, 20 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.2 parts of 3-mercaptopropionic acid (polymerization chain transfer agent), and 10% of the raw material monomers were placed and mixed, and the mixture was thoroughly purged with nitrogen gas.
Meanwhile, in a dropping funnel, the remaining raw material monomers (90% of the raw material monomers), 1.8 parts of the polymerization chain transfer agent, 60 parts of MEK, and an azo radical polymerization initiator (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Add 1.7 parts of the mixture (product name: V-501, 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid)) and heat the monomer mixture in the reaction vessel to 65°C while stirring under a nitrogen atmosphere. The temperature was raised, and the mixture in the dropping funnel was added dropwise over 3 hours. After 2 hours at 65°C from the end of the dropwise addition, a solution of 0.3 part of the polymerization initiator dissolved in 5 parts of MEK was added, and the mixture was further aged at 65°C for 2 hours and at 70°C for 2 hours, and diluted with MEK to form a solid. A solution of acrylic resin A1 (glass transition temperature: 121° C., acid value: 240 mgKOH/g, weight average molecular weight: 16,500) with a concentration of 50% was obtained.
調製例1-2~1-7及び調製例2-1~2-6
表1に示す原料モノマー組成に変更した以外は調製例1-1と同様の方法で各(メタ)アクリル系樹脂を得た。
Preparation Examples 1-2 to 1-7 and Preparation Examples 2-1 to 2-6
Each (meth)acrylic resin was obtained in the same manner as in Preparation Example 1-1 except that the raw material monomer composition was changed as shown in Table 1.
<水系顔料分散体及び水系インクの製造>
実施例1
〔水系顔料分散体の製造〕
(工程1)
調製例1-2で得られたアクリル系樹脂A2の溶液66.7部、調製例2-2で得られたアクリル系樹脂B2の溶液66.7部を混合し、更に5N水酸化ナトリウム水溶液30.4部を加え、中和剤の使用当量が60モル%になるようにアクリル系樹脂A2及びアクリル系樹脂B2を中和した。
次いで、イオン交換水(W1)570部を加え、その中にカーボンブラック顔料(C.I.ピグメント・ブラック7、キャボットスペシャルティケミカルズ社製、商品名:Monarch 717)(以下、「M717」と表記する)100部を加え、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名:ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を7,000rpmで回転させる条件で60分間撹拌し、顔料混合物を得た。
得られた顔料混合物を、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)を用いて200MPaの圧力で10パス分散処理し、分散液を得た。
得られた分散液にイオン交換水(W2)を278部加え、撹拌した後、減圧下、60℃でMEKを除去し、更に一部の水を除去し、孔径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25%の分散体(d-1)を得た。平均粒径は99nmであった。
(工程2)
工程1で得られた分散体(d-1)100部をねじ口付きガラス瓶に取り、架橋剤C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、商品名:デナコールEX-321L、エポキシ当量129)(以下、「EX321L」と表記する)1.66部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。その後、室温まで降温し、孔径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)で濾過した後、イオン交換水で希釈することで固形分濃度が25%の水系顔料分散体(D-1)を得た。平均粒径100nmであった。
<Manufacture of water-based pigment dispersion and water-based ink>
Example 1
[Manufacture of water-based pigment dispersion]
(Step 1)
66.7 parts of the solution of acrylic resin A2 obtained in Preparation Example 1-2 and 66.7 parts of the solution of acrylic resin B2 obtained in Preparation Example 2-2 were mixed, and 30 parts of the 5N aqueous sodium hydroxide solution was added. .4 parts were added to neutralize acrylic resin A2 and acrylic resin B2 so that the equivalent amount of the neutralizing agent used was 60 mol%.
Next, 570 parts of ion-exchanged water (W1) was added, and carbon black pigment (C.I. Pigment Black 7, manufactured by Cabot Specialty Chemicals, trade name: Monarch 717) (hereinafter referred to as "M717") was added. ) and stirred for 60 minutes using a disper (manufactured by Asada Tekko Co., Ltd., trade name: Ultra Disper) at 20° C. with the disper blade rotating at 7,000 rpm to obtain a pigment mixture.
The obtained pigment mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment at a pressure of 200 MPa using a microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name) to obtain a dispersion.
After adding 278 parts of ion-exchanged water (W2) to the obtained dispersion and stirring, MEK was removed at 60°C under reduced pressure, some of the water was removed, and filtered with a pore size of 5 μm (acetyl cellulose membrane, A dispersion with a solid content concentration of 25% (outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fujifilm Corporation) is filtered with a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) to remove coarse particles. d-1) was obtained. The average particle size was 99 nm.
(Step 2)
100 parts of the dispersion (d-1) obtained in step 1 was placed in a glass bottle with a screw cap, and trimethylolpropane polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., trade name: Denacol EX-321L, epoxy 1.66 parts of equivalent weight 129) (hereinafter referred to as "EX321L") was added, the mixture was tightly stoppered, and the mixture was heated at 70° C. for 5 hours while stirring with a stirrer. After that, the temperature was lowered to room temperature, and after filtration with a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) fitted with a filter with a pore size of 5 μm (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fuji Film Corporation), the ion By diluting with exchanged water, an aqueous pigment dispersion (D-1) having a solid content concentration of 25% was obtained. The average particle size was 100 nm.
〔水系インクの製造〕
得られた水系顔料分散体(D-1)を用いて、水系インク全体に対する顔料濃度を4.0%、プロピレングリコール(以下、「PG」と表記する)を20.0%、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(以下、「BDG」と表記する)を10.0%、界面活性剤としてポリエーテル変性シリコーン活性剤(PEG-11メチルエーテルジメチコン、商品名:KF6011、信越化学工業株式会社製)を1.0%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、得られた混合液を前記5μmフィルター及び針なしシリンジで同様に濾過して、粗大粒子を除去することにより、水系インク(I-1)を得た。
[Manufacture of water-based ink]
Using the obtained aqueous pigment dispersion (D-1), the pigment concentration relative to the entire aqueous ink was 4.0%, propylene glycol (hereinafter referred to as "PG") was 20.0%, and diethylene glycol monobutyl ether ( 10.0% of polyether-modified silicone activator (PEG-11 methyl ether dimethicone, trade name: KF6011, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a surfactant (hereinafter referred to as "BDG"). Add ion-exchanged water, weigh the total amount to 100%, stir with a magnetic stirrer to mix well, and filter the resulting mixture using the 5 μm filter and needleless syringe in the same manner. A water-based ink (I-1) was obtained by removing coarse particles.
実施例2~11
実施例1において、(メタ)アクリル系樹脂A、(メタ)アクリル系樹脂B、及び架橋剤Cの種類並びに架橋度を表2及び表3に示すように変更した以外は同様にして各水系顔料分散体(D-2)~(D-11)及び各水系インク(I-2)~(I-11)を得た。
なお、表3中の架橋剤Cは以下のとおりである。
EX850L:ジエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-850L、エポキシ当量145)
EX216L:シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-216L、エポキシ当量150)
EX212L:1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX-212L、エポキシ当量135)
Examples 2 to 11
Each water-based pigment was prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and degree of crosslinking of (meth)acrylic resin A, (meth)acrylic resin B, and crosslinking agent C were changed as shown in Tables 2 and 3. Dispersions (D-2) to (D-11) and water-based inks (I-2) to (I-11) were obtained.
In addition, the crosslinking agent C in Table 3 is as follows.
EX850L: Diethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name: Denacol EX-850L, epoxy equivalent 145)
EX216L: Cyclohexane dimethanol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name: Denacol EX-216L, epoxy equivalent 150)
EX212L: 1,6-hexanediol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., trade name: Denacol EX-212L, epoxy equivalent: 135)
実施例12
〔水系顔料分散体の製造〕
(工程1)
調製例1-2で得られたアクリル系樹脂A2の溶液106.7部に5N水酸化ナトリウム水溶液32.4部を加え、中和剤の使用当量が60モル%になるようにアクリル系樹脂A2を中和した。
次いで、イオン交換水(W1)570部を加え、その中にカーボンブラック顔料(M717)100部を加え、ディスパー(淺田鉄工株式会社製、商品名:ウルトラディスパー)を用いて、20℃でディスパー翼を7,000rpmで回転させる条件で60分間撹拌し、顔料混合物を得た。
得られた顔料混合物を、マイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)を用いて200MPaの圧力で10パス分散処理し、分散液を得た。
得られた分散液にイオン交換水(W2)を278部加え、撹拌した後、減圧下、60℃でMEKを除去し、更に一部の水を除去し、孔径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25%の分散体(d’-12)を得た。平均粒径は105nmであった。
次いで、調製例2-3で得られたアクリル系樹脂B3の溶液26.7部を減圧乾燥後、その粉末に対して、5N水酸化ナトリウム水溶液4.0部、イオン交換水22.7部を加え、固形分濃度が25%のアクリル系樹脂B3の水溶液を得た。その水溶液を分散体(d’-12)に添加し、固形分濃度が25%の分散体(d-12)を得た。平均粒径は104nmであった。
(工程2)
得られた分散体(d-12)100部をねじ口付きガラス瓶に取り、架橋剤C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(EX321L)1.99部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱した。その後、室温まで降温し、孔径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、固形分濃度が25%の水系顔料分散体(D-12)を得た。平均粒径は105nmであった。
Example 12
[Manufacture of water-based pigment dispersion]
(Step 1)
Add 32.4 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution to 106.7 parts of the solution of acrylic resin A2 obtained in Preparation Example 1-2, and adjust the amount of acrylic resin A2 so that the equivalent amount of the neutralizing agent used is 60 mol%. neutralized.
Next, 570 parts of ion-exchanged water (W1) was added, 100 parts of carbon black pigment (M717) was added thereto, and a disper blade was heated at 20°C using a disper (manufactured by Asada Tekko Co., Ltd., trade name: Ultra Disper). The mixture was stirred for 60 minutes while rotating at 7,000 rpm to obtain a pigment mixture.
The obtained pigment mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment at a pressure of 200 MPa using a microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name) to obtain a dispersion.
After adding 278 parts of ion-exchanged water (W2) to the obtained dispersion and stirring, MEK was removed at 60°C under reduced pressure, some of the water was removed, and filtered with a pore size of 5 μm (acetyl cellulose membrane, A dispersion with a solid content concentration of 25% (outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fujifilm Corporation) is filtered with a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) to remove coarse particles. d'-12) was obtained. The average particle size was 105 nm.
Next, after drying 26.7 parts of the solution of acrylic resin B3 obtained in Preparation Example 2-3 under reduced pressure, 4.0 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution and 22.7 parts of ion-exchanged water were added to the powder. In addition, an aqueous solution of acrylic resin B3 having a solid content concentration of 25% was obtained. The aqueous solution was added to the dispersion (d'-12) to obtain a dispersion (d-12) with a solid content concentration of 25%. The average particle size was 104 nm.
(Step 2)
100 parts of the obtained dispersion (d-12) was placed in a glass bottle with a screw cap, 1.99 parts of trimethylolpropane polyglycidyl ether (EX321L) was added as a crosslinking agent C, the cap was tightly capped, and the bottle was heated at 70°C while stirring with a stirrer. The mixture was heated for 5 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature, and the solid was filtered through a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) fitted with a filter with a pore size of 5 μm (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fuji Film Corporation). An aqueous pigment dispersion (D-12) having a concentration of 25% was obtained. The average particle size was 105 nm.
〔水系インクの製造〕
実施例1において、水系顔料分散体(D-1)に代えて水系顔料分散体(D-12)を用いた以外は同様にして水系インク(I-12)を得た。
[Manufacture of water-based ink]
A water-based ink (I-12) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the water-based pigment dispersion (D-12) was used instead of the water-based pigment dispersion (D-1).
比較例1~4
実施例1において、(メタ)アクリル系樹脂A、(メタ)アクリル系樹脂B、及び架橋剤の種類並びに架橋度を表2及び表4に示すように変更した以外は同様にして各水系顔料分散体(D-C1)~(D-C4)及び各水系インク(I-C1)~(I-C4)を得た。
Comparative examples 1 to 4
Each aqueous pigment dispersion was made in the same manner as in Example 1, except that (meth)acrylic resin A, (meth)acrylic resin B, and the type and degree of crosslinking of the crosslinking agent were changed as shown in Tables 2 and 4. Inks (D-C1) to (D-C4) and water-based inks (I-C1) to (I-C4) were obtained.
比較例5
調製例1-2で得られたアクリル系樹脂A2の溶液を減圧乾燥後、その粉末12.6部に対して、5N水酸化ナトリウム水溶液7.6部、イオン交換水35.3部を加え、固形分濃度が25%のアクリル系樹脂A2の水溶液を得た。該水溶液に対して、架橋剤C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(EX321L)2.78部、イオン交換水8.3部を加えて密栓し、スターラーで撹拌しながら70℃で5時間加熱することで、架橋したアクリル系樹脂A2の水溶液を得た(固形分濃度25%)。
次いで、比較例2で得られた水系顔料分散体(D-C2)100部に対して、架橋したアクリル系樹脂A2の水溶液22.3部を添加し、水系顔料分散体(D-C5)を得た。平均粒径は103nmであった。
実施例1において、水系顔料分散体(D-1)に代えて水系顔料分散体(D-C5)を用いた以外は同様にして水系インク(I-C5)を得た。
Comparative example 5
After drying the solution of acrylic resin A2 obtained in Preparation Example 1-2 under reduced pressure, 7.6 parts of a 5N aqueous sodium hydroxide solution and 35.3 parts of ion-exchanged water were added to 12.6 parts of the powder. An aqueous solution of acrylic resin A2 having a solid content concentration of 25% was obtained. To the aqueous solution, add 2.78 parts of trimethylolpropane polyglycidyl ether (EX321L) as the crosslinking agent C and 8.3 parts of ion-exchanged water, seal the solution, and heat at 70°C for 5 hours while stirring with a stirrer. Thus, an aqueous solution of crosslinked acrylic resin A2 was obtained (solid content concentration 25%).
Next, 22.3 parts of an aqueous solution of crosslinked acrylic resin A2 was added to 100 parts of the aqueous pigment dispersion (D-C2) obtained in Comparative Example 2, and the aqueous pigment dispersion (D-C5) was prepared. Obtained. The average particle size was 103 nm.
A water-based ink (I-C5) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the water-based pigment dispersion (D-C5) was used instead of the water-based pigment dispersion (D-1).
比較例6
実施例1において、水系顔料分散体(D-1)に代えて実施例2の工程1で得られた顔料分散体(d-2)を用いた以外は同様にして水系インク(I-C6)を得た。
Comparative example 6
A water-based ink (I-C6) was produced in the same manner as in Example 1, except that the pigment dispersion (d-2) obtained in Step 1 of Example 2 was used instead of the water-based pigment dispersion (D-1). I got it.
<水系顔料分散体の評価試験>
試験1(保存安定性の評価)
実施例、比較例で得られた各水系顔料分散体をスクリュー管に充填して密閉し、温度70℃に設定した恒温室内にそれぞれ7日間静置保存した。保存前後の平均粒径をそれぞれ前記(2)の方法により測定し、下記式から平均粒径維持率を算出した。結果を表3及び表4に示す。平均粒径維持率が100%に近いほど顔料粒子の凝集量が小さく、保存安定性が優れている。
平均粒径維持率(%)=〔保存後の水系顔料分散体の平均粒径/保存前の水系顔料分散体の平均粒径〕×100
<Evaluation test of water-based pigment dispersion>
Test 1 (evaluation of storage stability)
Each aqueous pigment dispersion obtained in Examples and Comparative Examples was filled into a screw tube, sealed, and stored for 7 days in a thermostatic chamber set at a temperature of 70°C. The average particle diameter before and after storage was measured by the method described in (2) above, and the average particle diameter maintenance rate was calculated from the following formula. The results are shown in Tables 3 and 4. The closer the average particle diameter maintenance rate is to 100%, the smaller the amount of pigment particle aggregation and the better the storage stability.
Average particle size maintenance rate (%) = [average particle size of aqueous pigment dispersion after storage/average particle size of aqueous pigment dispersion before storage] x 100
<水系インクの評価試験>
実施例、比較例で得られた各水系インクを用いて、下記の試験2~4を行い、評価した。結果を表3及び表4に示す。
<Water-based ink evaluation test>
Tests 2 to 4 below were conducted and evaluated using each of the water-based inks obtained in Examples and Comparative Examples. The results are shown in Tables 3 and 4.
試験2(印字濃度の評価)
各水系インクをバーコーター No.4(アズワン社製)を用いてポリエステルフィルム(東レ株式会社製、商品名:ルミラーT60、厚さ75μm)に塗布し、60℃で10分間加熱した。次いで25℃で24時間放置後、マクベス濃度計(グレタグマクベス社製、品番:スペクトロアイ)を用いて、得られた印刷物(5.1cm×8.0cm)の中心及び四隅の計5点を測定し、その平均値を求めた。値が大きいほど、印字濃度に優れている。
Test 2 (evaluation of print density)
Coat each water-based ink with bar coater No. 4 (manufactured by As One Corporation) on a polyester film (manufactured by Toray Industries, Inc., trade name: Lumirror T60, thickness 75 μm) and heated at 60° C. for 10 minutes. Then, after being left at 25°C for 24 hours, a total of 5 points at the center and four corners of the obtained printed matter (5.1 cm x 8.0 cm) were measured using a Macbeth densitometer (manufactured by Gretag Macbeth, product number: Spectroeye). Then, the average value was calculated. The larger the value, the better the print density.
試験3(密着性の評価)
前記印字濃度の評価で得られた印刷物の塗膜に対して、セロハンテープ(ニチバン社製、テープ幅18mm×4cm)を貼り付け、1分間静置した後に、塗膜に対してテープを垂直方向に引っ張って剥がした後の塗膜の状態から、塗膜の剥離面積を目視にて確認し、塗膜全面が全て剥離したものを剥離面積100%とし、下記評価基準に基づいて評価した。下記評価基準で3以上であると、密着性に優れている。
〔評価基準〕
4:塗膜の剥離が全く無かった。
3:塗膜の剥離面積が20%未満であった。
2:塗膜の剥離面積が20%以上40%未満であった。
1:塗膜の剥離面積が40%以上であった。
Test 3 (evaluation of adhesion)
A cellophane tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., tape width 18 mm x 4 cm) was applied to the coating film of the printed matter obtained in the above print density evaluation, and after leaving it for 1 minute, the tape was applied in a direction perpendicular to the coating film. The peeled area of the coated film was visually confirmed from the state of the coated film after being pulled and peeled off, and when the entire surface of the coated film was peeled off, the peeled area was defined as 100%, and the peeled area was evaluated based on the following evaluation criteria. A score of 3 or more on the following evaluation criteria indicates excellent adhesion.
〔Evaluation criteria〕
4: There was no peeling of the coating film.
3: The peeled area of the coating film was less than 20%.
2: The peeled area of the coating film was 20% or more and less than 40%.
1: The peeled area of the coating film was 40% or more.
試験4(耐擦過性の評価)
前記印字濃度の評価で得られた印刷物について、サザランド型インクラボテスターAB-201(テスター産業株式会社製)を用い、印刷物と錘の間の摩擦材としてコットン(旭化成株式会社製、商品名:ベンコット(BEMCOT) M-3)を錘の底面(底面の面積4cm2)に敷いて、荷重1,000gをかけて10回(往復)擦過することで、印刷物の擦過試験を行った。擦過した印刷物について、目視により以下の評価基準にて評価を行った。
〔評価基準〕
4:目視で傷が確認できなかった。
3:目視で傷のみが確認できた。
2:目視で傷が確認でき、擦過した領域の一部にフィルム表面が露出した。
1:擦過した領域の全面にわたりフィルム表面が露出した。
Test 4 (evaluation of scratch resistance)
Regarding the printed matter obtained in the evaluation of print density, a Sutherland type ink lab tester AB-201 (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) was used to apply cotton (manufactured by Asahi Kasei Corporation, product name: Bencot) as a friction material between the printed matter and the weight. (BEMCOT) M-3) was placed on the bottom of a weight (bottom area: 4 cm 2 ), and a printed matter was rubbed 10 times (back and forth) under a load of 1,000 g to perform a scratch test on printed matter. The scratched printed matter was visually evaluated according to the following evaluation criteria.
〔Evaluation criteria〕
4: No scratches could be visually confirmed.
3: Only scratches were visually confirmed.
2: Scratches were visually confirmed, and the film surface was exposed in part of the scratched area.
1: The film surface was exposed over the entire scratched area.
表3及び表4から、実施例1~12は、ポリマー分散剤が高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとを含有し、高Tg樹脂A及び低Tg樹脂Bのそれぞれの酸基の一部が架橋剤Cで架橋されているため、保存安定性に優れ、優れた密着性及び耐擦過性と高い印字濃度とを両立していることがわかる。
一方、比較例1及び比較例3ではポリマー分散剤が低Tg樹脂Bを含まないため、実施例1~12と比べて、密着性が劣る。
比較例2及び比較例4は高Tg樹脂Aを含まないため、実施例1~12と比べて、耐擦過性が劣る。
比較例5は、顔料の分散時にポリマー分散剤として低Tg樹脂Bのみを用い、インク調製時に架橋した高Tg樹脂Aの水溶液を添加したものであって、該低Tg樹脂Bに顔料を分散させて架橋したものであり、高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bとは相互に架橋されていないため、印字濃度が低く、耐擦過性が劣る。
比較例6は、ポリマー分散剤として高Tg樹脂Aと低Tg樹脂Bが共に架橋されていないため、保存安定性が悪く、印字濃度が低く、耐擦過性が劣ることがわかる。
From Tables 3 and 4, in Examples 1 to 12, the polymer dispersant contained high Tg resin A and low Tg resin B, and some of the acid groups of each of high Tg resin A and low Tg resin B were It can be seen that because it is cross-linked with cross-linking agent C, it has excellent storage stability and achieves both excellent adhesion and scratch resistance as well as high print density.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, the polymer dispersant did not contain low Tg resin B, so the adhesion was inferior to Examples 1 to 12.
Since Comparative Examples 2 and 4 do not contain high Tg resin A, their scratch resistance is inferior to Examples 1 to 12.
In Comparative Example 5, only low Tg resin B was used as a polymer dispersant during pigment dispersion, and an aqueous solution of crosslinked high Tg resin A was added during ink preparation, and the pigment was dispersed in the low Tg resin B. Since the high Tg resin A and the low Tg resin B are not crosslinked with each other, the print density is low and the scratch resistance is poor.
It can be seen that in Comparative Example 6, both the high Tg resin A and the low Tg resin B as polymer dispersants were not crosslinked, so the storage stability was poor, the print density was low, and the scratch resistance was poor.
本発明によれば、保存安定性に優れ、水系インクに用いることにより、非吸水性印刷媒体に対する優れた密着性及び耐擦過性を維持しつつ、高い印字濃度を有する印刷物を得ることができる。 According to the present invention, by using the ink as a water-based ink which has excellent storage stability, it is possible to obtain printed matter having high print density while maintaining excellent adhesion and scratch resistance to non-water-absorbing printing media.
Claims (12)
該ポリマー分散剤が、酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bを含有し、
該(メタ)アクリル系樹脂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モノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー由来の構成単位とを含むビニルポリマーであり、該(メタ)アクリル系樹脂A中の該カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量が5質量%以上40質量%以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂B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モノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー由来の構成単位及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むビニルポリマーであり、該(メタ)アクリル系樹脂B中の該カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量が5質量%以上40質量%以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Aのガラス転移温度が80℃以上140℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度が-50℃以上40℃以下であり、
少なくとも該(メタ)アクリル系樹脂Aと該(メタ)アクリル系樹脂Bとがそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋されている、水系顔料分散体。 An aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant,
The polymer dispersant contains (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B having acid groups,
The (meth)acrylic resin A is a vinyl polymer containing a structural unit derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and a structural unit derived from a styrene monomer, ) The content of structural units derived from the carboxyl group-containing monomer in the acrylic resin A is 5% by mass or more and 40% by mass or less,
The (meth)acrylic resin B has a structural unit derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, a structural unit derived from a styrene monomer, and a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol. (meth)acrylate-derived structural units, and the content of the structural units derived from the carboxy group-containing monomer in the (meth)acrylic resin B is 5% by mass or more and 40% by mass or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin A is 80°C or more and 140°C or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin B is -50°C or more and 40°C or less,
An aqueous pigment dispersion in which at least the (meth)acrylic resin A and the (meth)acrylic resin B are crosslinked with a crosslinking agent C via their respective acid groups.
該ポリマー分散剤が、酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂A及び(メタ)アクリル系樹脂Bを含有し、
該(メタ)アクリル系樹脂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モノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー由来の構成単位とを含むビニルポリマーであり、該(メタ)アクリル系樹脂A中の該カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量が5質量%以上40質量%以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂B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モノマー由来の構成単位と、スチレン系モノマー由来の構成単位及び脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むビニルポリマーであり、該(メタ)アクリル系樹脂B中の該カルボキシ基含有モノマー由来の構成単位の含有量が5質量%以上40質量%以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Aのガラス転移温度が80℃以上140℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Bのガラス転移温度が-50℃以上40℃以下であり、
該(メタ)アクリル系樹脂Aと該(メタ)アクリル系樹脂Bとをそれぞれの酸基を介して架橋剤Cで架橋する工程を含む、水系顔料分散体の製造方法。 A method for producing an aqueous pigment dispersion in which a pigment is dispersed in an aqueous medium using a polymer dispersant, the method comprising:
The polymer dispersant contains (meth)acrylic resin A and (meth)acrylic resin B having acid groups,
The (meth)acrylic resin A is a vinyl polymer containing a structural unit derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, and a structural unit derived from a styrene monomer, ) The content of structural units derived from the carboxyl group-containing monomer in the acrylic resin A is 5% by mass or more and 40% by mass or less,
The (meth)acrylic resin B has a structural unit derived from one or more carboxy group-containing monomers selected from acrylic acid and methacrylic acid, a structural unit derived from a styrene monomer, and a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol. (meth)acrylate-derived structural units, and the content of the structural units derived from the carboxy group-containing monomer in the (meth)acrylic resin B is 5% by mass or more and 40% by mass or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin A is 80°C or more and 140°C or less,
The glass transition temperature of the (meth)acrylic resin B is -50°C or more and 40°C or less,
A method for producing an aqueous pigment dispersion, comprising a step of crosslinking the (meth)acrylic resin A and the (meth)acrylic resin B with a crosslinking agent C via their respective acid groups.
工程1:顔料と、(メタ)アクリル系樹脂Aと、(メタ)アクリル系樹脂Bとを含む顔料混合物を分散処理して分散体を得る工程
工程2:工程1で得られた分散体を、架橋剤Cを用いて架橋する工程 The method for producing an aqueous pigment dispersion according to claim 10 , comprising the following steps 1 and 2.
Step 1: A step of dispersing a pigment mixture containing a pigment, (meth)acrylic resin A, and (meth)acrylic resin B to obtain a dispersion.Step 2: The dispersion obtained in step 1, Crosslinking step using crosslinking agent C
A water-based ink containing the water-based pigment dispersion according to any one of claims 1 to 9 .
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