JPWO2012086789A1 - インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法 - Google Patents

インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2012086789A1
JPWO2012086789A1 JP2012528155A JP2012528155A JPWO2012086789A1 JP WO2012086789 A1 JPWO2012086789 A1 JP WO2012086789A1 JP 2012528155 A JP2012528155 A JP 2012528155A JP 2012528155 A JP2012528155 A JP 2012528155A JP WO2012086789 A1 JPWO2012086789 A1 JP WO2012086789A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
chelate
water
resin
alkali metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012528155A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5224007B2 (ja
Inventor
島村 佳ノ助
佳ノ助 島村
弘之 武衛
弘之 武衛
雪彦 川原田
雪彦 川原田
岡田 真一
真一 岡田
ストゥリスノ 三沢
ストゥリスノ 三沢
智子 多賀谷
智子 多賀谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DIC Corp filed Critical DIC Corp
Priority to JP2012528155A priority Critical patent/JP5224007B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5224007B2 publication Critical patent/JP5224007B2/ja
Publication of JPWO2012086789A1 publication Critical patent/JPWO2012086789A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/685Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/32Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322Pigment inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/38Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

本発明は一定以上の顔料濃度を確保した上で、優れた長期保存安定性及び吐出安定性を有するインクジェット記録用水性インク、並びに当該水性インクの簡単かつ効率的な製造方法を提供することを目的とする。上記目的のために本発明は、顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であることを特徴とするインクジェット記録用水性インクを提供する。さらに、一粒子中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基が共存する粒子状キレート樹脂を用いて、接触処理を施すことにより上記インクジェット記録用水性インクを効率的に製造するインクジェット記録用水性インクの製造方法を提供する。

Description

本発明は、良好な分散安定性と吐出安定性を有するインクジェット記録用水性インク並びに当該水性インクの製造方法に関する。
従来から、被記録材上での記録画像の耐水性や耐光性が良好なインクジェット記録用インクとして、水性媒体中に分散した顔料と、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する、インクジェット記録用の水性顔料インクが提案されている。
インクジェット印刷では、プリンターヘッドからインク滴を吐出させて印字する。この吐出方式にはピエゾ方式とサーマル方式とがあるが、 特にサーマル方式においては、プリンターヘッドに配設された発熱抵抗素子のヒーターでノズル内のインクを沸騰させてインク滴を飛ばすため、ノズル内部の急激な温度変化により、発熱抵抗素子表面に色材の分解物や不純物などの異物が堆積するコゲーションという現象の発生が知られており、長時間の印字においてインクの液滴速度が低下し、ついには吐出しなくなるという問題が生じ易い。コゲーション問題の解消は、着色剤として染料を用いていたときからの課題であり、課題解決方法の一つとして、インク中における不純物としての多価金属の含有量低減が効果的であることが知られている(特許文献1参照)。さらに上記コゲーションの発生しないピエゾ方式のインクジェット印刷においても、特にカルシウムイオンがヘッド目詰まりを発生させ易く、その低減によって吐出安定性を改善出来ることが知られている(特許文献2参照)。特許文献1や特許文献2においてはキレート樹脂を用いて染料を精製し、不純物を取り除くことが行われている。
着色剤として染料を用いたインクジェット記録用インクについては、染料を予め塩析によって精製処理することにより、インク中のカルシウム含有量を5ppmまで低減することが可能であることが開示されている(特許文献3参照)。
なお、本明細書において、特に断り書きがない限り、1ppm=1mg/kgである。
一方、着色剤として顔料を用いたインクジェット記録用インクにおいては、そもそも顔料が水や各種有機溶剤に不溶であるため、特許文献1〜3記載の方法を適用して、インク中の不純物としてのカルシウム等の多価金属の含有量合計を5ppmまで低減することは困難であった。
着色剤として顔料を用いたインクジェット記録用インクにおいて、インク中の不純物としての多価金属の含有量合計を低減する試みとしては、陽イオン交換樹脂を用いて、不純物としての多価金属の含有量合計を100ppm以下にできることが開示されている(特許文献4参照)。しかしながら、特許文献4記載の方法では、不純物としての多価金属の含有量合計を50ppm以下に低減することは困難であり、当然ながら5ppm以下にすることは不可能であった。このため、インク中の不純物としての多価金属の含有量合計を5ppmまで低減し、優れた長期保存安定性、良好な吐出安定性を具備するには至っていない。したがってインク中の不純物としての多価金属の含有量合計を顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計を1.2ppm以下にすることは不可能であった。
また、不純物としての多価金属向け捕集剤としてキレート樹脂が市販され、上記特許文献1、特許文献2以外にも多用されている(特許文献5、特許文献6参照)。しかし我々が特許文献5または6を参考に実験した限りでは、顔料濃度3%のインクジェット記録用水性インクを市販のキレート樹脂により処理すると、着色した析出物が発生した。この着色析出物はキレート樹脂に固着しており、酸/アルカリ洗浄等では樹脂再生できなかった。これらのキレート樹脂は、被処理液が弱酸性〜中性である場合において効率的に対象金属イオンを捕集するものであり、pH8以上のアルカリ性下において、多価金属イオンを効率良く選択的に捕集することは困難であった。また、微量の金属イオンの除去には水溶性のキレート剤が種々使用されているが、抽出分離操作と除去操作が煩雑であり、やはり低効率であった。
被処理液が、例えば着色剤として顔料を用いたインクジェット記録用インクのように、アルカリ性かつ水及び各種有機溶剤に不要な物質を含有する水溶液の場合、高効率で多価金属イオンを捕集することは困難であり、未だ良好な方法が見出されていない。
一方、インクジェット記録用水性インクの製造時の顔料を分散媒に分散させる工程において、メディア式分散機ではなく、高圧ホモジナイザーを用いることにより、混練装置の内壁削れ等、使用装置からの不純物としての多価金属の混入を抑制する試みも行われている(特許文献7参照)。しかしながら、この方法では、顔料に起因する多価金属の混入は防止出来ない上、自ずと使用できる装置が限定され、最適な分散条件を必ずしも適用することができないという欠点があった。
以上のように、着色剤として顔料を用いたインクジェット記録用インクにおいては、先のキレート樹脂による例からも明らかなように、長期分散安定性等のインクの特性を維持しつつ、不純物としての多価金属の含有量合計を大幅に低減することは困難であり、未だ良好な方法が見出されていなかった。このため、インクジェット記録用水性インクの製造工程において、簡便かつ効率的な方法により、当該水性インク中の多価金属の含有量を低減処理できる方法が希求されていた。
特開平01−193376号公報 特開平01−182379号公報 特開平05−005073号公報 特開2002−179961号公報 特開2008−280430号公報 特開2008−214551号公報 特開2001−187851号公報
本発明は、一定以上の顔料濃度を確保した上で、優れた長期保存安定性及び吐出安定性を有するインクジェット記録用水性インク、並びに当該水性インクの簡単かつ便利な製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有するインクジェット記録用水性インクにおいて、一定の顔料濃度を確保しつつ、優れた長期保存安定性及び吐出安定性を具備せしめるには、不純物としての多価金属の含有量合計を大幅に低減することが必要であり、これを実現する簡単かつ便利な方法として、特定のキレート樹脂による接触処理が有効であることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有するインクジェット記録用水性インクであって、顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であることを特徴とするインクジェット記録用水性インクを提供する。
さらに、顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性顔料分散液に対して、一粒子中又は一繊維中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基を有し、かつ全キレート形成基中、アルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%である、粒子状又は繊維状キレート樹脂による接触処理を施すことを特徴とするインクジェット記録用水性インクの製造方法を提供する。
さらに本発明はキレート形成基を有する粒子状又は繊維状のキレート樹脂からなる多価金属補集剤であって、一粒子中又は一繊維中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基を有し、かつ前記多価金属捕集剤の全キレート形成基中におけるアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%であることを特徴とするインクジェット記録液用多価金属補集剤を提供する。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が、顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であるため、サーマルジェット方式のインクジェット記録装置における抵抗発熱素子への堆積物に起因するコゲーションが発生しにくく、良好な吐出安定性を実現できる。
本発明のインクジェット記録用水性インクの製造方法は、顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性顔料分散液に対して、一粒子中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基が共存し、かつ全キレート形成基中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%である粒子状キレート樹脂による接触処理を施すことを特徴としている。
水性顔料分散液に対してキレート樹脂による接触処理を行うため、顔料濃度の高い場合であっても不純物としての多価金属の含有量合計を、簡単に、直接的かつ良好に低減することができる。このため、本発明のキレート樹脂による接触処理を施すタイミングは、顔料の水性媒体への分散後ならば、任意のタイミングで実施することができる利点もある。
本発明の多価金属捕集剤は水性インク中の多価金属を、該水性インクの物性に影響を与えることなく簡単かつ効率的、効果的に取り除くことができ、特にインクジェット記録用水性インクの製造工程に適用した場合に大きな効果を発揮する。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、顔料インクとしての良好な耐光性、耐水性を保持しつつ、多価金属の低減された染料インクと同等以上の長期保存安定性と吐出安定性とを有する。さらに、本発明のインクジェット記録用水性インクの製造方法は、背景技術として例示された製造方法よりも、簡単かつ効率的に多価金属含有量の低減されたインクジェット記録用水性インクを製造することができる。
本発明の多価金属捕集剤は水性顔料分散液と接触することにより、簡単かつ効率的に水性顔料分散液中の多価金属の含有量を低減することができる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明のインクジェット記録用水性インクは、顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性インクであって、該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下である。
本発明でインクジェット記録用水性インクに含有される多価金属は、多価金属単体、多価金属イオン及び多価金属を含む化合物中の多価金属等、その存在形態を問わず加算した総量を示すものとする。
不純物としての多価金属は、例えばサーマルジェットタイプのインクジェット装置の電極に析出・堆積し、コゲーションの原因となる。この電極への堆積は吐出回数とともに進行するため、優れた吐出安定性を確保するためには、不純物としての多価金属の含有量合計が少なければ少ないほど好ましい。
本発明において、低減対象となる不純物である多価金属は、カルシウム、クロム、ニッケル、鉄、銅、モリブデン、ストロンチウム等を挙げることができる。これらの不純物としての多価金属の存在形態は、多価金属単体、多価金属イオン、多価金属化合物中の多価金属等多種多様であるが、本明細書では、便宜上、存在形態によらず、一括して「不純物としての多価金属」と表記する。
水性顔料分散液又はインクジェット記録用インク中の不純物としての多価金属として例示した中でも、通常は、カルシウムとマグネシウムの含有量が高く、特にカルシウムの含有量が圧倒的に高いことが多い。このため、インクジェット記録用水性インクの長期の保存安定性や吐出安定性に及ぼす影響に関する検証も、カルシウムとマグネシウムとの含有量合計、あるいはカルシウム含有量に対して行うことが現実的である。また不純物としての多価金属の含有量も、カルシウムまたはカルシウムとマグネシウムの含有量の合計を測定することで、その低減状況を評価することが可能である。
特にキレート樹脂との接触処理によって水性顔料分散液中の多価金属量の低減を図る場合には、カルシウム以外の多価金属イオンも、それぞれがカルシウムと同等以上の高い選択性で樹脂中に捕集される。このため実際はマグネシウムですらICP分析による検出限界ぎりぎりあるいはそれ以下の含有量となることが通常である。
本発明のインクジェット記録用水性インク中における、不純物として多価金属の含有量合計は、顔料濃度1質量%に換算したときに1.2ppm以下である。
また、該水性顔料分散液やインクジェット記録用水性インク中における不純物の低減状況を、特にカルシウムに着目して評価する場合には、カルシウムの含有量が顔料濃度1質量%に換算したときに1ppm以下であることが好ましい。
さらに、該水性インクにおける不純物としてカルシウムとマグネシウムの含有量合計が、顔料濃度1質量%に換算したときに1ppm以下であることがより好ましい。
本発明で使用する顔料としては、市販品をそのまま使用することもできる。
カーボンブラック等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、金属錯体系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ベリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系等の有機顔料の他、ローダミンBレーキ顔料等の有機顔も使用できる。
本発明で使用するアニオン性基を有する樹脂としては、市販品をそのまま使用することもできる。カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、又はそれらの塩などのアニオン性基を有する分散樹脂から適宜選択して用いることができる。特に、カルボキシル基、又はその塩を有しているアニオン性樹脂を用いることがより好ましい。
本発明で使用するアニオン性基を含有する樹脂は、水性媒体中で安定した顔料表面の被覆を形成することが好ましく、顔料表面に対してその疎水性部分で良好に吸着し顔料表面を良好に被覆でき、かつアニオン性基が少なくとも部分中和されたときに安定した水分散性を有することが好ましい。この観点から、樹脂の酸価は60〜300mgKOH/gが好ましく、80〜250mgKOH/gがより好ましい、さらに100〜200mgKOH/gの範囲であると一層好ましい。なお酸価とは、樹脂1gを中和するに必要な水酸化カリウム(KOH)のミリグラム(mg)数であり、mgKOH/gにて示す量である。
前記アニオン性基を有する樹脂は、酸価が60mgKOH/g未満では、親水性が小さくなり過ぎて、顔料の分散安定性が低下する傾向がある。一方、酸価が300mgKOH/gを超えると、親水性が大きくなり過ぎて、印字品の耐水性が低下する傾向がある。
本発明で使用するアニオン性基を含有する樹脂の重量平均分子量は、5,000以上20,000以下の範囲が好ましく、5,000〜15,000の範囲がより好ましい。
重量平均分子量5,000未満では、初期の顔料分散性は優れているが、長期的な保存安定性が低下する傾向があるためである。一方、重量平均分子量20,000を超えると、水性顔料分散液の粘度が高くなり、インクジェット用記録液として、特にサーマルジェット方式のインクジェット用記録液として用いたときに吐出安定性が低下する傾向にあるからである。
また、本発明で使用するアニオン性基を含有する樹脂のガラス転移点(Tg)は、50℃以上150℃以下が好ましく、70℃以上130℃以下であることがより好ましい。
ガラス転移点が50℃ 以上ならば、印字品の耐水性も向上する。当然ながら、該水性インクの熱安定性も向上するので、サーマルジェットタイプのインクジェット記録に用いた場合でも、加熱によって吐出不良を引き起こすようなインク物性の変化を生じにくく、好ましい。
なお、本発明で使用する樹脂のガラス転移点は樹脂組成より計算で求められる値である。
アニオン性基を有する樹脂の構成としては、ホモポリマー、コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマーなど、種々の構造のものが使用できる。
具体的なアニオン性基を有する樹脂の構成としては、スチレン−(メタ)アクリルエステル−(メタ)アクリル酸系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂、スチレン−スチレンスルホン酸系樹脂、ビニルナフタレン−(メタ)アクリルエステル−(メタ)アクリル酸系樹脂、ビニルナフタレン−(メタ)アクリル酸系樹脂、(メタ)アクリルエステル−(メタ)アクリル酸系樹脂、(メタ)アクリル酸系樹脂、アルケニルエーテル系樹脂、ピロリドン系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂、アミド系樹脂、エステル系樹脂、カーボネート系樹脂、エーテル系樹脂、エポキシ系樹脂、アルコール系樹脂などが挙げられ、これら樹脂の中から適宜選択して使用することができる。
これら樹脂の中ではアクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸等の二重結合を有する不飽和脂肪族カルボン酸によるアニオン性基を有し、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、αエチルスチレン等のスチレン系モノマーを疎水性部分の構成成分として含有するスチレン系樹脂が、顔料の良好な分散性の点で好ましく、スチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂がより好ましい。なお、本明細書中、(メタ)アクリルと表記されているものは、メタクリル及び/又はアクリルのことを指すものとする。
前記スチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂としては、スチレン系モノマー成分を構成成分として30質量%以上、好ましくは50質量%以上含有することにより、共重合樹脂の疎水性が増加し、水系においてはより強固に顔料への樹脂被覆が行われる。このため、サーマルジェット方式のインクジェット記録に用いても、インクの分散安定性、吐出安定性に有効であり好ましい。
本発明で使用する塩基性物質は、アニオン性基を有する樹脂を中和するためのものであり、公知慣用のものがいずれも使用できる。
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアの様な無機塩基性物質や、トリエチルアミン、アルカノールアミンの様な有機塩基性物質を用いることができる。中でも、熱安定性に優れ、無臭である水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物が好ましく、より強い塩基性が発揮できる水酸化カリウムを用いることがより好ましい。
塩基性化合物の配合量は使用しているアニオン性基を有する樹脂の中和率は、通常50モル%以上200モル%以下の範囲であり、80モル%以上120モル%以下の範囲であることが好ましい。中和率がこの範囲ならば、水性媒体中への分散容易性の向上、長期保存安定性が維持できることから好ましい。
本発明で使用する水性媒体とは、水もしくは水と水溶性有機溶剤との混合物である。
水性媒体は水のみでもよいし、インクジェット記録用インク中で、乾燥防止、粘度調整、湿潤効果、濃度調整等の諸機能を発揮することができる水溶性有機溶剤を配合しても良い。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、プロプレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびこれらのポリオキシアルキレン付加物等のグリコール類;グリセリン、ジグリセリン等のグリセリン類;ジエチレングリコールジエチルエーテル、およびこれらのポリオキシアルキレン付加物等の多価アルコールのエーテル類;アセテート類;チオジグリコール;N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルホルムアミド等の含窒素化合物類;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は湿潤剤としても機能する場合がある。
本発明において使用するキレート樹脂は、ポリスチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリメタクリレート、フェノール樹脂等の基体にキレート形成基を導入した構造を有し、キレートを形成することにより金属を捕捉する能力を有する。アルカリ金属、特にナトリウム及び/またはカリウム塩を形成する官能基を有する樹脂であればよく、多価金属イオンを選択的に捕集するキレート樹脂を使用する。例えば、イミノジ酢酸型キレート樹脂、アミノリン酸型キレート樹脂が好適に使用できる。特にイミノジ酢酸型キレート樹脂は多価の金属イオンに対して極めて良好な選択性を有し好ましい。
本発明において好適に使用可能な具体的なキレート樹脂としては、例えばイミノジ酢酸型キレート樹脂であるダイヤイオンCR11(三菱化学社製)、アンバーライトIRC748(オルガノ社製)等がある。
例えばダイヤイオンCR11の金属イオンに対する選択性は
Hg2+>Cu2+>Pb2+>Ni2+>Cd2+>Zn2+>Co2+Fe2+>Mn2+>Be2+>Ca2+>Mg2+>Ba2+>Sr2+>>>Na
となっており、ナトリウムイオンに比較して2価金属イオンに対する選択性が極めて高い。また3価以上の金属イオンに対しても、
Cr3+>In3+>Fe3+>Ce3+>Al3+>La3+>Hg2+
のように極めて良好な選択性を有している。
本発明で接触処理に用いるイミノジ酢酸型キレート樹脂は粒子状であり、一粒子中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基が共存し、かつ全キレート形成基中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%に調整されたものである。このようなキレート樹脂を採用することにより、不純物である多価金属を容易かつ連続処理により除去することができ、しかも最終的な製品形態であるインクジェット記録用水性インクの特性に悪影響を与えないことから好ましい。
本発明で使用するキレート樹脂の形状は、特に限定されるものではないが、粒子状、特に細粒状であることが好ましい。細粒の大きさとしては、粒径100μm以上2000μm以下が好ましい。
粒径が100μm未満では様々な粉塵問題への対策が必要となり、粒径が2000μmを超えるとキレート樹脂の表面積が小さくなりすぎて、多価金属の捕集効率が大幅に低下するからである。
本発明で使用するキレート樹脂は、既述のように一般的な接触処理に供するキレート樹脂とは異なり、一粒子中に水素形及びアルカリ金属形のキレート形成基が共存するものを使用する。
キレート樹脂による接触処理で、一般的に推奨されているのは、キレート樹脂を多価金属除去の効率が最も優れるようにナトリウム型キレート形成基100モル%に調製し、かつ被処理液のpHを4〜5に調整してから通液させるという方法である。
しかしながら、被処理液であるインクジェット記録用水性インクのpHは通常8〜11であり、これをpH4〜5に調整するために酸を加えると、着色剤成分が析出してしまうため、この方法を適用することができない。
更に、ナトリウム型キレート形成基100モル%に調製したキレート樹脂に、被処理液としてpH未調整のインクジェット記録用水性インク(pH8〜11)を通液した場合、被処理液のpHが大幅に上昇する。このため、インクジェット記録用水性インクの長期保存安定性が損なわれ、また、インクジェット記録用水性インクにおける着色剤成分の被印刷媒体への浸透性が変動し、形成された画像の鮮明性を損なう傾向がある。
逆に、水素型キレート形成基100モル%のキレート樹脂に、被処理液としてインクジェット記録用水性インク(pH8〜11)を通液した場合は、被処理液のpHが低下し、接触処理中にインクジェット記録用水性インクにおける着色剤成分がキレート樹脂上に析出・固着し、該水性インクの成分変動の原因となる。
さらに、水素型キレート形成基100モル%に調製したキレート樹脂と、アルカリ金属型キレート形成基100モル%に調製したキレート樹脂とを、単に混合してから接触処理に供しても、同様の不具合が発生する。水素型100モル%キレート樹脂とアルカリ金属型100モル%キレート樹脂とを、単に混合しただけでは、微視的には水素型キレート形成基100モル%キレート樹脂およびアルカリ金属型キレート形成基100モル%キレート樹脂それぞれの場所で、被処理液と接触することに変わりなく、上述の不具合は解消するには至らず、インクジェット記録要水性インクのpH変動、成分変動を抑制することができないからである。
一方、一粒子中に水素形及びアルカリ金属形のキレート形成基が共存する本発明で使用するキレート樹脂に、被処理液としてインクジェット記録用水性インク(pH8〜11)を通液した場合には、インク特性に影響を及ぼすことなく、不純物としての多価金属の含有量合計を所望レベルまで低減することができる。
このような接触処理を実現できるキレート樹脂は、粒子状のキレート樹脂の全キレート形成基中、アルカリ金属型キレート形成基が比率は30モル%〜90モル%である。該比率は30モル%〜85モル%であることがより好ましく、40モル%〜80モル%であることがさらに好ましく、50モル%〜75モル%であることがさらにより好ましい。
粒子状のキレート樹脂中の全キレート形成基中、アルカリ金属型キレート形成基の比率が30モル%〜90モル%であるキレート樹脂は、適宜濃度調整を行った塩酸、希硫酸等の酸水溶液、及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属水酸化物の水溶液中で、キレート樹脂の撹拌、洗浄を繰り返すことにより、その水素型キレート形成基とアルカリ金属型キレート形成基の比率を調製することができる。
あるいは通液カラム中にキレート樹脂を充填してから、濃度調整を行った塩酸、希硫酸等の酸水溶液、及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属水酸化物の水溶液の通液と洗浄を繰り返すことにより、全キレート樹脂中のキレート形成基中におけるアルカリ型の比率を所望の値に設定しても良い。
全キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基の割合は、当該キレート樹脂におけるアルカリ金属の含有量を、蛍光X線分析、ICP発光分析、フレームレス原子吸光分析、エネルギー分散型X線測定など、公知慣用の方法により適宜定量し、アルカリ金属型100モル%及び水素型100モル%のときのアルカリ金属含有量の定量結果を基準として、比例計算により算出することができる。
顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性インクに対して、一粒子中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基が共存し、かつ全キレート形成基中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が、30モル%〜90モル%である粒子状キレート樹脂による接触処理を施す方法としては、本発明のキレート樹脂を被処理溶液に直接投入して攪拌、接触させるバッチ式、本発明のキレート樹脂を充填したカラムを予め準備し、これに被処理溶液を通液するカラム式などを適用することができる。
また、本発明で使用するキレート樹脂としては複数のものを組み合わせて使用することができる。例えばイミノジ酢酸型キレート樹脂を主キレート樹脂として使用する場合には、この他に例えば、ポリアミン形、アミドキシム形、ジチオカルバミン酸形、チオ尿素形、アミノリン酸形、グルカミン形等を有するものを組み合わせて使用してもよい。さらには、他のイオン交換樹脂、例えば陽イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂などを組み合わせて使用してもよい。
本発明の水性顔料分散体又はインクジェット記録用インクは、上述のキレート樹脂との接触処理を行った後、引き続き、水性媒体による希釈、必要に応じて公知の添加剤等を添加することができる。添加可能な添加剤としては、アルカリ剤、pH調整剤、界面活性剤、防腐剤、キレート剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線硬化性樹脂などを例示することができる。
顔料濃度を2質量%以上とするならば、インクジェット記録用水性インクの着色力及び形成される画像の鮮明性が確保できるのでより好ましい。なお、顔料濃度の上限値は、インクジェット記録用水性インクを構成する顔料、アニオン性基を有する樹脂、塩基性化合物、及び水性媒体の組合せによって変動するため、一律に表現することはできない。
なお、本発明で用いる塩基性化合物は、アルカリ金属水酸化物であって、該アルカリ金属水酸化物のアルカリ金属と、キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基のアルカリ金属は同一であることが好ましい。該アルカリ金属が同一ならば、接触処理時に多価金属と交換されてインク中に流出するアルカリ金属によるインク組成の変動がより少なくなる。
本発明のインクジェット記録用インクは、インクジェット記録装置用のインクとして好適に用いることができる。適用するインクジェットの方式は特に限定するものではなく、 荷電制御方式、スプレー方式等の連続噴射型 、ピエゾ方式、サーマル方式、静電吸引方式等のオンデマンド型などの公知のものを例示することができる。特にサーマル方式のインクジェット記録装置に適用した場合に、分散安定性、保存安定性に加え、コゲーションの発生を長期にわたって抑制することができ、極めて安定したインク吐出が可能となる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断りがない限り「部」は「質量部」、「%」は「質量%」であり、1L(L(リットル))=1dm、1μL(マイクロL(リットル))=1mm3である。
製造例1〜製造例7で本発明のキレート樹脂を得た。なお、全キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基の割合は、以下の方法で算出した。
<全キレート樹脂中のカリウム型キレート形成基の割合RKの算出例>
電界放出形走査電子顕微鏡 JSM−7500FA(商品名、日本電子株式会社製)に具備されているエネルギー分散型X線測定(EDX、加速電圧15.0kV)の元素分析結果(供試サンプル数n=5の算術平均値)から、全キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基の割合(RKまたはRN)を、以下の算出例に従って算出した。
RK=SW/ST
SW:供試サンプルのキレート樹脂におけるカリウム含有量
ST:カリウム率(RK)が100モル%のキレート樹脂標準サンプルにおけるカリウム含有量
本実施例では、後述する製造例7の(5)で得たキレート樹脂をカリウム型比率RK=1として、該キレート樹脂におけるカリウム含有量を測定したところ5.19モル%であった。例えばサンプルのカリウム含有量が3.94モル%であれば、
RK=3.94/5.19=0.76である。
〔A〕.キレート樹脂の調製(製造例1〜7)
(製造例1)キレート樹脂RK−Aの調整
(1)水に浸漬したキレート樹脂(三菱化学(株)製 ダイヤイオンCR11(商品名))500gを、メスシリンダー(タップ法)を用いて正確に量り、ビーカーに移した。
(2)デカンテーションで水を除去後、キレート樹脂量の約3倍量(BV)の1mol/L(リットル)塩酸を入れ、約10分間攪拌した。
(3)デカンテーションで塩酸を除去した後、約3BVのイオン交換水を加え攪拌後排出した。再度、約3BVのイオン交換水を加え同様に洗浄した。
(4) (2)と同様の操作により、約3BVの1mol/L(リットル)水酸化カリウム水溶液でキレート樹脂をK形に変換した。
(5) (3)と同様の操作により、約3BVのイオン交換水洗浄を3回行った。
(6) (2)と同様の操作により、150mmol/L(リットル)塩酸を用いて、1粒子中に水素型キレート形成基とカリウム型キレート形成基とが共存する、カリウム型比率RK=0.31のキレート樹脂RK−Aを得た。
(製造例2)キレート樹脂RK−Bの調整
キレート樹脂(三菱化学(株)製 ダイヤイオンCR11(商品名))500gを、カラム(直径60mm*長さ990mm)に充填し、1mol/L(リットル)塩酸1500gを通液後、イオン交換水を通液し、カラム出口でのpHが3以下になるまで水洗を繰り返した。続いて、1mol/L(リットル)水酸化カリウム1500gを通液後、イオン交換水を通液し、カラム出口でのpHが10以上になるまで水洗を繰り返した。
更に、1mol/L(リットル)水酸化カリウム水溶液100gを通液後、イオン交換水を通液し、カラム出口でのpHが8以下になるまで水洗を繰り返した。
最後に、50mmol/L(リットル)塩酸1500gを通液後、イオン交換水を通液し、カラム出口でのpHが9以上になるまで水洗を繰り返し、1粒子中に水素型キレート形成基とカリウム型キレート形成基とが共存した、カリウム型比率RK=0.51のキレート樹脂RK−Bを得た。
(製造例3)キレート樹脂RK−Cの調整
製造例1における(6)において150mmol/L(リットル)塩酸を用いたことに替えて100mmol/L(リットル)塩酸を用いた以外は同様にして、カリウム型比率RK=0.53であるキレート樹脂RK−Cを得た。
(製造例4)キレート樹脂RK−Dの調整
製造例1における(6)において150mmol/L(リットル)塩酸を用いたことに替えて、20mmol/L(リットル)塩酸を用いたこと以外は同様にして、カリウム型比率RK=0.76であるキレート樹脂RK−Dを得た。
(製造例5)キレート樹脂RN−Eの調整
製造例1における(4)において1mol/L(リットル)水酸化カリウム水溶液を用いたことに替えて、(4)においては1mol/L(リットル)水酸化ナトリウム水溶液を用いた以外は同様にして、1粒子中に水素型キレート形成基とナトリウム型キレート形成基とが共存した、ナトリウム型比率RN=0.47のキレート樹脂RN−Eを得た。
(製造例6)キレート樹脂RK−Fの調整
製造例1における(6)において150mmol/L(リットル)塩酸を用いたことに替えて、200mmol/L(リットル)塩酸を用いた以外は同様にして、カリウム型比率RK=0.24であるキレート樹脂RK−Fを得た。
(製造例7)混合キレート樹脂RK−Xの調整
(1)水に浸漬したキレート樹脂(三菱化学(株)製 ダイヤイオンCR11(商品名))250gを、メスシリンダー(タップ法)を用いて正確に量り、ビーカーに移した。
(2)デカンテーションで水を除去後、キレート樹脂量の約3倍量(BV)の1mol/L(リットル)塩酸を入れ、約10分間攪拌した。
(3)デカンテーションで塩酸を除去した後、約3BVのイオン交換水を加え攪拌後排出した。再度、約3BVのイオン交換水を加え同様に洗浄した。
(4) (2)と同様の操作により、約3BVの1mol/L(リットル)水酸化カリウム水溶液を用いて、キレート樹脂をK形に変換した。
(5) (3)と同様の操作により、約3BVのイオン交換水洗浄を3回行い、カリウム型比率RK=1であるキレート樹脂を得た。
(6)別途、水に浸漬したキレート樹脂(三菱化学(株)製 ダイヤイオンCR11(商品名))250gを、メスシリンダー(タップ法)を用いて正確に量り、ビーカーに移した。
(7)デカンテーションで水を除去後、キレート樹脂量の約3倍量(BV)の1mol/L(リットル)塩酸を入れ、約10分間攪拌した。
(8)デカンテーションで塩酸を除去した後、約3BVのイオン交換水を加え攪拌後排出した。再度、約3BVのイオン交換水を加え同様に洗浄した。
(9) (7)と同様の操作により、約3BVの1mol/L(リットル)水酸化カリウム水溶液を用いて、キレート樹脂をK形に変換した。
(10) (8)と同様の操作により、約3BVのイオン交換水洗浄を3回行った。
(11) (7)と同様の操作により、1mol/L(リットル)塩酸を用いて、カリウム型比率RK=0.02であるキレート樹脂RK−Gを得た。
(12) (5)で得たキレート樹脂RK=1のキレート樹脂と、(11)で得たRK=0.02のキレート樹脂RK−Gの全量を単に機械的混合し、混合キレート樹脂RK−Xとした。
〔B〕.水性顔料分散液の製造(製造例8〜11)
本実施例及び比較例で使用した樹脂S及び樹脂Tは以下のものである。
樹脂S: モノマー組成比において、
スチレン/ メタアクリル酸/ アクリル酸=77/13/10(質量比)であり、
質量平均分子量12000、酸価151mgKOH/g、
ガラス転移点(計算値)107℃である樹脂。
樹脂T: モノマー組成比で
スチレン/メタアクリル酸/アクリル酸=77/13/10(質量比)とし、
分子量が質量平均分子量で7500、酸価150mgKOH/g、
ガラス転移点(計算値)107 ℃である樹脂。
なお、ここで重量平均分子量は以下の測定条件で得られたものである。
(GPC測定条件)
樹脂S及び樹脂Tの質量平均分子量は、GPC(ゲル・浸透・クロマトグラフィー)法で測定した値であり、ポリスチレン分子量に換算した値である。測定条件は以下の通りである。
送液ポンプ:LC−9A
システムコントローラー:SLC−6B
オートインジェクター:S1L−6B
検出器:RID−6A
以上 (株)島津製作所製
データ処理ソフト:Sic480IIデータステーション(システムインスツルメンツ 社製)。
カラム:GL−R400(ガードカラム)+GL−R440+GL−R450+GL−R400M(日立化成工業(株)製)
溶出溶媒:THF
溶出流量:2ml/min
カラム温度:35℃
(製造例8)水性顔料分散液M1 下記組成1の混合物を、容量50LのプラネタリーミキサーPLM−V−50V(株式会社井上製作所製) に仕込み、ジャケットを加温し、内容物温度が60℃になるまで低速(自転回転数:21rpm,公転回転数:14rpm)で混練を行い、内容物温度が60℃に達した後、高速(自転回転数:35rpm,公転回転数:24rpm)に切替、混練を継続した。
<組成1>
樹脂S 1500部
ファストゲンスーパーマゼンタRTS 5000部
( DIC(株)製)
ジエチレングリコール 3500部
34% 水酸化カリウム水溶液 662部
イオン交換水 200部
最大負荷電流値を示してから1時間、混練を継続した後、この様にして得た撹拌槽内の混練物に、イオン交換水を200部加えて混練を継続し、均一に混合されたことを確認して、さらに200部のイオン交換水を加え、同様に均一になるまで混合した。以下同様にして、イオン交換水を200部ずつ加え、総量1000部のイオン交換水を加えた。
次いで、混練を継続しながら、イオン交換水を加える量を500部/回にし、上記と同様に均一に混合されたことを確認しながら総量4000部のイオン交換水を加えた。
イオン交換水の添加が終了した後、プラネタリーミキサーから生成物を取り出した。さらに取り出した生成物10000部に、ジエチレングリコール4390部、イオン交換水4433部を分散撹拌機で撹拌しながら少量ずつ添加し、粘度調整物を得た。
さらに、ビーズミル( 浅田鉄工製ナノミルNM−G2L) にて、下記条件で4回分散機を通す(4 パス)ことで分散を実施し、顔料分散液M1(固形分濃度23% 、顔料濃度17%)を得た。
<ビーズミル分散条件>
分散機 ナノミルN M − G 2 L (浅田鉄工製)
ビーズ φ0.3mmジルコニアビーズ
ビーズ充填量 85%
冷却水温度 10℃
回転数 2660rpm ( ディスク周速: 12.5 m /sec)
送液量 200g/min
(製造例9)水性顔料分散液Y1
下記組成2の混合物を、容量50LのプラネタリーミキサーPLM−V−50V(株式会社井上製作所製)に仕込み、ジャケットを加温し、内容物温度が60℃ になるまで低速(自転回転数:21rpm,公転回転数:14rpm)で混練を行い、内容物温度が60℃に達した後、高速(自転回転数:35rpm,公転回転数:24rpm)に切替、混練を継続した。
<組成2>
樹脂S 2400部
Fast Yellow 7410
(Pigment Yellow 74)
(山陽色素株式会社製) 6000部
34% 水酸化カリウム水溶液 1118部
ジエチレングリコール 3000部
高速への切替時のプラネタリーミキサーの負荷電流値が最大負荷電流値を示してから30分後、プラネタリーミキサーの負荷電流値は低下し安定した。この状態で混練を3時間継続して混練物を得た。
続いて、撹拌槽内の混練物に、混練を継続しながらイオン交換水を13部/分で1000部のイオン交換水を加えた。その後、混練を継続しながら50部/分で4800部のイオン交換水を加えた。さらに、1500部のイオン交換水を加え、プラネタリーミキサーから生成物を取り出した。さらに取り出した生成物10000部に、ジエチレングリコール3514部、イオン交換水2185部を分散撹拌機で撹拌しながら少量ずつ添加して、分散させた。
さらに、ビーズミル( 浅田鉄工製ナノミルNM−G2L)にて、下記条件で1回分散機を通す(1パス)ことで分散を実施し、顔料分散液Y1(固形分濃度25% 、顔料濃度16%)を得た。
<ビーズミル分散条件>
分散機 ナノミルN M − G 2 L (浅田鉄工製)
ビーズ φ0.3mmジルコニアビーズ
ビーズ充填量 85%
冷却水温度 10℃
回転数 2660rpm ( ディスク周速:12.5m/sec)
送液量 500g/min
(製造例10)水性顔料分散液C1 下記組成3の混合物を、容量50LのプラネタリーミキサーPLM−V−50V(株式会社井上製作所製) に仕込み、ジャケットを加温し、内容物温度が60℃になるまで低速(自転回転数:21rpm,公転回転数:14rpm)で混練を行い、内容物温度が60℃に達した後、高速(自転回転数:35rpm,公転回転数:24rpm)に切替、混練を継続した。
<組成3>
樹脂T 2500部
ファストゲンブルーTGR
( Pigment Blue 15:3)
( DIC(株)製) 5000部
34% 水酸化カリウム水溶液 1103部
ジエチレングリコール 2390部
高速への切替時のプラネタリーミキサーが最大負荷電流値を示してから15分後、プラネタリーミキサーの負荷電流値は低下し安定した。この状態で混練を3時間継続して混練物を得た。続いて、撹拌槽内の混練物に、イオン交換水を500部加え、混練を継続し、均一に混合されたことを確認し、さらに500部のイオン交換水を加え、同様に均一に混合されるまで混練し、粘度調整を行った。以下同様にして、イオン交換水を500部ずつ加え、総量4000部のイオン交換水を加えた。次いで、混練を継続しながら、イオン交換水を加える量を1000部/回にし、上記と同様に均一に混合されたことを確認しながらさらに総量4000部のイオン交換水を加えた。イオン交換水の添加が終了した後、プラネタリーミキサーから粘度調整物を取り出した。
取り出した粘度調整物10000部に、ジエチレングリコール4000部、イオン交換水3290部を分散撹拌機で撹拌しながら少量ずつ添加して、分散させた。さらに、ビーズミル( 浅田鉄工製ナノミルNM−G2L) にて、下記条件で4回分散機を通す(4パス)ことで分散を実施し、顔料分散液C1(固形分濃度24% 、顔料濃度15%)を得た。
<ビーズミル分散条件>
分散機 ナノミルN M − G 2 L (浅田鉄工製)
ビーズ φ0.3mmジルコニアビーズ
ビーズ充填量 85%
冷却水温度 10℃
回転数 2660rpm ( ディスク周速:12 .5m/sec)
送液量 200g/min
(製造例11)水性顔料分散液K
下記組成4の混合物を、容量50LのプラネタリーミキサーPLM−V−50V(株式会社井上製作所製)に仕込み、ジャケットを加温し、内容物温度が60℃になるまで低速(自転回転数:21rpm,公転回転数:14rpm)で混練を行い、内容物温度が60℃に達した後、高速(自転回転数:35rpm,公転回転数:24rpm)に切替、混練を継続した。
<組成4>
樹脂T 1500部
トーカブラック#5500
(カーボンブラック)
(東海カーボン(株)製) 5000部
ジエチレングリコール 3800部
34%水酸化カリウム水溶液 666部
高速への切替後のプラネタリーミキサー負荷電流値が、その後最大負荷電流値を示してから30分間、混練を継続した後、この様にして得た撹拌槽内の混練物に、イオン交換水を200部加えて混練を継続し、均一に混合されたことを確認して、さらに200部のイオン交換水を加え、同様に均一になるまで混合した。以下同様にして、イオン交換水を200部ずつ加え、総量1000部のイオン交換水を加えながら約2時間混練した。
ついで、混練を継続しながら、イオン交換水を加える量を500部/回にし、上記と同様に均一に混合されたことを確認しながら総量5000部のイオン交換水を加えた。
イオン交換水の添加が終了した後、プラネタリーミキサーから混練物を取り出した。この混練物の固形分濃度は、38.1%であった。さらに取り出した混練物10000部に、ジエチレングリコール3757部、イオン交換水2380部を分散撹拌機で撹拌しながら30分間で少量ずつ添加し、粘度調整物を得た。
この粘度調整物を、ビーズミル(浅田鉄工製ナノミルNM−G2L)にて下記条件で分散を実施し、水性カーボンブラック分散液K1を得た。
<分散条件>
分散機 ナノミルNM−G2L(浅田鉄工製)
ビーズ φ0.3mmジルコニアビーズ
ビーズ充填量 85%
冷却水温度 10℃
回転数 2660rpm (ディスク周速:12.5m/sec)
送液量 200g/min
なお、分散は上記条件で、4回分散機を通す(4パス)ことで行った。
水性カーボンブラック分散液K1は、固形分濃度25%、カーボンブラック濃度18%であった。
キレート樹脂による接触処理の代表例として、以下に、2系統4色(マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック)の適用例を示した。一つの系統は、被処理液として、水性媒体に顔料分散しただけのいわゆる水性顔料分散液を適用した場合である。該水性顔料分散液は、希釈前、各種添加剤の添加前の、高い顔料濃度を有するインクジェット記録用水性インクにも相当する。
もう一つの系統は、被処理液として、前述の水性顔料分散液を原料として作製したインクジェット記録用水性インクを適用した場合である。該インクジェット記録用水性インクは、不純物としての多価金属の含有量合計値が大きいこと以外は、製品形態の最終的なインクジェット記録用水性インクと同等の組成を有している。
〔C〕. 被処理液として水性顔料分散体を用いた場合(実施例1〜20、比較例1〜13)
前記製造例1〜製造例7で得たキレート樹脂RK−A等各70gを、それぞれ直径50mm*長さ500mmのカラムに充填した。充填済カラムに前記製造例8〜製造例11の水性顔料分散体(M1,Y1,C1、K1)を、SV=10あるいはSV=30で通液させて、処理済水性顔料分散体(M2A〜M2H,Y2A〜・・・)を得た。接触処理済水性顔料分散体(M2A〜M2H,Y2A〜・・・)等の製造状況およびCa含有量等の測定を行った。なおSVとは空間速度のことで1時間当たり原水が濾過層に接触する時間の逆数で表される。本発明の場合に沿って言い換えると、1SVとは単位時間当たりにキレート樹脂体積の何倍相当のインクを処理しているかに相当する。すなわち1時間あたり樹脂1グラム当たりが処理するインクの質量(グラム)である。キレート樹脂の接触処理に関する測定項目と測定方法は以下の通りである。結果を表1に示した。
(キレート樹脂上への析出物の有無)
析出の有無を目視観察し、析出物のないものを「なし」、析出物のあるものを「あり」とした。
(Ca含有量)
サンプル約0.2gを精秤し、マイクロウェーブ試料前処理装置(Milestone General製 MLS-1200MEGA)で分解処理(分解試薬として精密分析用硝酸2cm3を添加、)した。次いで得られた分解液に超イオン交換水を加え、濾過した後のろ液25cmをメスフラスコで定容し、この溶液をICP分析装置(Perkin Elmer製 Optima 3300DV)で測定し、Ca含有量を定量した。
(pH測定)
堀場製作所製のカスタニーLABpHメーターF−22を用い、25℃で処理後の水性顔料分散液又はインクジェット記録用水性インクのpHを測定した。









































Figure 2012086789
*「なし」はキレート樹脂との接触処理をしていない。
〔D〕. 被処理液としてのインクジェット記録用水性インク(接触処理前)の製造(製造例12〜15)
製造例8〜製造例11の水性顔料分散体(M1、Y1、C1、K1)をそれぞれ用いて、下記表2記載の配合に基づいて、インクジェット記録用水性インク(接触処理前)(M5、Y5、C5、K5)をそれぞれ調製した。
Figure 2012086789
〔E〕.被処理液がインクジェット記録用水性インクの場合(実施例21〜40、比較例14〜26)
前記製造例1〜製造例7で得たキレート樹脂各70gを、それぞれ直径50mm*長さ500mmのカラムに充填した。充填済カラムに前記製造例12〜製造例15で得た水性顔料インク(M5、Y5、C5、K5)を、SV=10あるいはSV=30で通液させて、処理済水性顔料インク(M6A〜M6G,Y6A〜・・・)を得た。処理済水性顔料インク(M6A〜M6H,Y6A〜・・・)等の製造状況およびCa含有量等の測定結果を表3に示した。また、表4に各処理済水性顔料インクのCa含有量及び顔料濃度1質量%換算時のCa含有量を示した。


























Figure 2012086789
Figure 2012086789
〔F〕. 処理済み水性顔料分散体を用いたインクジェット記録用インクの製造(製造例16〜39)
前記実施例1〜実施例20で得た水性顔料分散体(M2A〜K2G)を用いて、表5記載の配合により、各色処理済インク組成物(M3A〜K3G等)を調製した。また、表6に各色インク組成物のCa含有量の測定結果、及び顔料濃度1質量%換算時のCa含有量を示した。
Figure 2012086789
*サンニックスGP−600(商品名、三洋化成社製)














Figure 2012086789
〔G〕. 接触処理済インクジェット記録用水性インクの物性評価(実施例41〜70、比較例27〜32)
実施例21〜実施例40でキレート樹脂による接触処理を行って得られたインクジェット記録用インク(M6A〜K6E)、及び処理済み水性顔料分散体(M2A〜K2G)を用いて調整したインクジェット記録用インク(M3A〜K3G)に対して、インク物性評価を行った結果を表7〜表10に示した。なお評価項目及び評価方法を以下の通りである。
尚、実施例における評価インクは全てSV=10にて処理したものを用いた。
(平均粒子径)
ナノトラック粒度分布測定装置 UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により体積平均粒径を測定した。測定条件:水性インク10μL(マイクロL(リットル))に対しイオン交換水10cmを加え、測定用希釈溶液を調整し、25℃で測定した。
(粘度)
VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、水性インクを25℃の条件下で測定した。
(経時安定性)
上記で得られたインクについて、60℃の恒温槽中で35日間保存した後の平均粒子径
ならびに粘度を測定し、合否を判定した。
−評価基準−
○(合格)・・・粒子径変化10nm未満 かつ 粘度変化10%未満
×(不合格)・・・粒子径変化10nm以上 及び/または 粘度変化10%以上
(吐出安定性)
試験インクをインクジェットプリンター Photosmart D5360(ヒューレットパッカード社製)のブラックカートリッジ位置に搭載し、インクジェット記録適性
の評価、すなわち、A4サイズ用紙の80%面積範囲に100%画像濃度の連続印字を5ページ行い、印字前後のインク吐出特性を評価した。
−評価基準−
○(合格)・・・吐出不良が観察されず、良好な画像が形成された。
×(不合格)・・・連続印字後、インク吐出方向異常または印字濃度ムラが観察された。
Figure 2012086789














Figure 2012086789
Figure 2012086789












Figure 2012086789
〔H〕.遊離Ca量の測定
本発明のキレート樹脂による接触処理は、主に水性顔料分散液及びインクジェット記録用水性インクの水性媒体中に存在する多価金属に対して作用するものと推量している。そこで、水性顔料分散体、及びインクジェット記録用インクにおける水性媒体中の多価金属の含有量の低減を確認するため、以下の実験を行った。
(実施例81)
実施例3で得た分散体M2Cに、以下の条件で超遠心分離を行い、上澄み液を得た。
この上澄み液のCa含有量を、ICP分析により定量した。
超遠心分離装置:オプティマTLX (ベックマンコールター社製)
回転数:110,000rpm
運転時間:3時間
運転温度:25℃
(実施例82〜84、比較例35〜38)
実施例81と同様にして、実施例8、13、及び18、比較例1,5,8,11で得られた水性顔料分散体の上澄み液のCa含有量を定量した。測定結果を表11に示した。













Figure 2012086789
Mg(マグネシウム)については測定の検出限界(0.02ppm)未満であった。
(実施例85〜88、比較例39〜42)
実施例81と同様にして、製造例18,21,24,27,30,33,36,及び39で得られたインクジェット記録用水性インクの上澄み液のCa含有量を定量した。測定結果を表12に示した。
Figure 2012086789
以上の実施例、比較例から明らかなように、本発明にて規定したインクジェット記録用水性インク、すなわち、顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性インクであって、顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であることを特徴とするインクジェット記録用水性インクは、良好な経時安定性と吐出安定性を有することが判る。また不純物としての多価金属を含有量合計が上記の量を超える量含んでいる水性顔料分散液、またはインクジェット記録用水性インクに対して、特定のアルカリ金属型キレート形成基を有するキレート樹脂を用いた接触処理を施すことにより、容易に多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であるインクジェット記録用水性インクを製造できる。
不純物としての多価金属の含有量合計の低減効果は、該キレート樹脂が、粒子状であり、一粒子中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基が共存し、かつ全キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%である場合に発現する。
また、このようなキレート樹脂を多価金属捕集剤として使用して行う接触処理は、水性媒体中に存在する多価金属の低減に対して高い効果を有していることがわかる。
すなわち、全キレート樹脂中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が、30モル%〜90モル%であるようなキレート樹脂を、多価金属捕集剤として使用することにより、インクジェット記録用水性インクの物性に悪影響を及ぼすようなインク組成の変動を発生させることなく、不純物としての多価金属の含有量合計を所望レベルまで低減できることがわかる。
前述の不純物としての多価金属の含有量合計を所望レベルまで低減できたインクジェット記録用水性インクの経時安定性および吐出安定性は、既述のように共に良好な特性を示している。
本発明のインクジェット記録用水性インクは長期保存安定性、及び吐出安定性に優れるインクジェット記録用水性インクとして好適である。また本発明の多価金属捕集剤を用いたインクジェット記録用水性インクの製造方法によれば、多価金属の含有量が極めて少ない前記インクジェット記録用水性インクを極めて簡便な方法で製造することができる。

Claims (9)

  1. 顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有するインクジェット記録用水性インクであって、顔料濃度を1質量%に換算したときに該水性インクにおける不純物としての多価金属の含有量合計が1.2ppm以下であることを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
  2. 前記インクジェット記録用水性インクは、アルカリ金属型キレート形成基を有するキレート樹脂によって、接触処理を行う工程を経て製造されるものである
    請求項1に記載のインクジェット記録用水性インク。
  3. 前記キレート樹脂は粒子状又は繊維状であり、一粒子中又は一繊維中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基を有し、かつ全キレート形成基中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%である請求項2に記載のインクジェット記録用水性インク。
  4. 前記塩基性化合物が、アルカリ金属水酸化物である請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用水性インク。
  5. 顔料、アニオン性基を有する樹脂、及び塩基性化合物を含有する水性顔料分散液に対して、一粒子中又は一繊維中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基を有し、かつ全キレート形成基中のアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%である粒子状又は繊維状キレート樹脂による接触処理を施すことを特徴とするインクジェット記録用水性インクの製造方法。
  6. 前記塩基性化合物はアルカリ金属水酸化物であって、該アルカリ金属水酸化物のアルカリ金属と、前記アルカリ金属型キレート形成基のアルカリ金属は同一である
    請求項5に記載のインクジェット記録用水性インクの製造方法。
  7. 前記キレート樹脂はイミノジ酢酸型である請求項5又は6に記載のインクジェット記録用水性インクの製造方法。
  8. キレート形成基を有する粒子状又は繊維状のキレート樹脂からなる多価金属補集剤であって、一粒子中または一繊維中にアルカリ金属型及び水素型のキレート形成基を有し、かつ前記多価金属補集剤の全キレート形成基中におけるアルカリ金属型キレート形成基の割合が30モル%〜90モル%であることを特徴とするインクジェット記録液用多価金属補集剤。
  9. 前記キレート樹脂が、イミノジ酢酸型であることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録液用多価金属補集剤。
JP2012528155A 2010-12-24 2011-12-22 インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法 Active JP5224007B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012528155A JP5224007B2 (ja) 2010-12-24 2011-12-22 インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010287714 2010-12-24
JP2010287713 2010-12-24
JP2010287714 2010-12-24
JP2010287713 2010-12-24
PCT/JP2011/079890 WO2012086789A1 (ja) 2010-12-24 2011-12-22 インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法
JP2012528155A JP5224007B2 (ja) 2010-12-24 2011-12-22 インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5224007B2 JP5224007B2 (ja) 2013-07-03
JPWO2012086789A1 true JPWO2012086789A1 (ja) 2014-06-05

Family

ID=46314055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012528155A Active JP5224007B2 (ja) 2010-12-24 2011-12-22 インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9359514B2 (ja)
EP (1) EP2657305B1 (ja)
JP (1) JP5224007B2 (ja)
KR (1) KR101491736B1 (ja)
CN (1) CN103228745B (ja)
CA (1) CA2821898C (ja)
SG (1) SG191329A1 (ja)
WO (1) WO2012086789A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6548109B2 (ja) * 2015-01-30 2019-07-24 東海カーボン株式会社 酸化カーボンブラック水性分散体の製造方法およびインクジェットインキ用酸化カーボンブラック水性分散体の製造方法
JP6115686B2 (ja) 2015-02-13 2017-04-19 Dic株式会社 水性顔料分散体の製造方法及びインクジェット記録用水性インク
JP6686406B2 (ja) * 2015-12-11 2020-04-22 Dic株式会社 水性顔料分散体の製造方法
JP6836711B2 (ja) * 2016-12-01 2021-03-03 Dic株式会社 水性顔料分散液の製造方法及びインクジェット記録用インクの製造方法。

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57185366A (en) 1981-05-08 1982-11-15 Ricoh Co Ltd Ink for ink jet recording
JPH01182379A (ja) 1988-01-13 1989-07-20 Canon Inc 記録液
JPH01193376A (ja) 1988-01-29 1989-08-03 Canon Inc 記録液及びそれを用いた記録方法
ATE102601T1 (de) * 1989-05-23 1994-03-15 Procter & Gamble Chelatierungsmittel enthaltende reinigungs- und waschmittelzusammensetzungen.
JPH0662906B2 (ja) 1991-09-30 1994-08-17 キヤノン株式会社 記録液の製造方法
JPH0741307A (ja) * 1993-05-28 1995-02-10 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 過酸化水素の精製法
JP3940236B2 (ja) * 1999-02-26 2007-07-04 キレスト株式会社 金属キレート形成性繊維及びその製法、並びに該繊維を用いた金属イオン捕捉法及び金属キレート繊維
EP1078690B1 (de) * 1999-08-27 2011-10-12 LANXESS Deutschland GmbH Verfahren zur Herstellung von monodispersen Ionenaustauschern mit chelatisierenden Gruppen
JP2001187851A (ja) 1999-12-28 2001-07-10 Kao Corp インクジェット記録用水系インク
JP2002179961A (ja) 2000-12-12 2002-06-26 Mikuni Color Ltd 記録用インク及びその調製方法
JP2003096338A (ja) 2001-09-19 2003-04-03 Konica Corp インクジェット用顔料インクとそれを用いたインクジェットカートリッジ、インクジェット画像記録方法及びインクジェット記録画像
TWI248829B (en) * 2002-02-27 2006-02-11 Ebara Corp Filter cartridge
EP1505128B2 (en) * 2002-05-16 2017-05-24 Seiko Epson Corporation Pigment dispersion and ink composition for ink-jet
DE10331342B4 (de) * 2003-07-11 2009-03-12 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Thermostabile Form- oder Spinnmasse
JP2007262326A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Fujifilm Corp 水性顔料インク組成物及びインクジェット用インク並びにそのセット
JP5439691B2 (ja) 2007-03-06 2014-03-12 日立化成株式会社 高原子価金属イオンの捕集剤
US20090020035A1 (en) * 2007-04-20 2009-01-22 Christian Jackson Inkjet ink
JP2008280430A (ja) 2007-05-10 2008-11-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd ヒアルロン酸の製造方法
JP5441354B2 (ja) * 2007-05-23 2014-03-12 キヤノン株式会社 インクセット、インクジェット記録方法、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置
JP5182793B2 (ja) * 2007-10-12 2013-04-17 独立行政法人日本原子力研究開発機構 液体濾過用カートリッジフィルタ
JP5342856B2 (ja) 2008-11-25 2013-11-13 花王株式会社 インクジェット記録用水分散体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5224007B2 (ja) 2013-07-03
US20130338310A1 (en) 2013-12-19
CN103228745B (zh) 2014-04-23
KR20130100784A (ko) 2013-09-11
US9359514B2 (en) 2016-06-07
CA2821898C (en) 2015-06-23
EP2657305A4 (en) 2017-07-05
EP2657305B1 (en) 2019-01-23
KR101491736B1 (ko) 2015-02-09
CN103228745A (zh) 2013-07-31
CA2821898A1 (en) 2012-06-28
WO2012086789A1 (ja) 2012-06-28
EP2657305A1 (en) 2013-10-30
SG191329A1 (en) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5245252B2 (ja) カプセル化物及びその製造方法、並びにインク組成物
JP3927851B2 (ja) インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、記録物の製造方法
JP6029304B2 (ja) インクと反応液とのセット、及び画像形成方法
JP3804791B2 (ja) インクジェット記録用インク、記録方法、記録物およびインクジェット記録装置
JP2006122900A (ja) カプセル化物及びその製造方法
WO2000022056A1 (fr) Composition d'encre pour impression a jet d'encre et procede d'impression a jet d'encre
JP5772094B2 (ja) 水性インクジェットインク
JP5224007B2 (ja) インクジェット記録用水性インク及び該水性インクの製造方法
US11479741B2 (en) Wash fluid for use in inkjet recording apparatus and image formation method
JP2005272848A (ja) インクジェット記録用インク、記録方法、記録物およびインクジェット記録装置
JP2007186641A (ja) インク組成物、これを用いた記録方法、及び記録物
JP5110764B2 (ja) インクジェット用顔料分散インク、インクセット、インクタンク、記録ユニット、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット用顔料分散インクの製造方法
JP2012188581A (ja) 水性インクジェットインク
JP2012140476A (ja) 水性インクジェットインキ
JP2004315739A (ja) インク組成物及びこれを用いた記録方法、記録物
JP2011241359A (ja) 水性インクジェットインク組成物
JP2007197525A (ja) カプセル化顔料及びその製造方法、並びにインクジェット記録用インク
JP2005255755A (ja) マイクロカプセル化顔料及びその製造方法、並びに前記マイクロカプセル化顔料を含むインク組成物
JP2010227732A (ja) カプセル化物及びその製造方法、並びにインク組成物
JP2010229235A (ja) インクジェット記録用水性インク、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置
JP2005272847A (ja) インクジェット記録用インク、記録方法、記録物およびインクジェット記録装置
JP4802674B2 (ja) カプセル化顔料及びその製造方法
JP2007246788A (ja) インク組成物
JP2005163017A (ja) 水性インク組成物
JP2011063769A (ja) 水性インクジェットインキ

Legal Events

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5224007

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250