JPWO2016129585A1 - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
水性顔料分散体は、顔料を界面活性剤やイオン性基を有する樹脂等で水に高濃度に分散させたものであり(顔料ペースト等と称されることもある)、一般的なインク原料として、希釈用の水やインク物性に必要な界面活性剤その他添加剤と混合して使用する。従って水性顔料分散体中の多価金属イオンを低減することで、得られるインクの凝集物発生を低下させることが期待できる。
また多価金属イオンは、分散安定性に寄与する顔料表面に吸着した樹脂を橋架けして、顔料粒子の複次的な凝集物を形成するおそれのあることも知られており、水性顔料分散体そのものの分散安定性の観点からも、多価金属イオンが低減された水性顔料分散体が望まれている。
しかしながらこれらの文献は、水性顔料分散体そのものの多価金属イオン量を低減させる最良の方法について特に検討はなされておらず、実際に特許文献3の実施例で開示された方法では、本願の課題を完全に解決するには至らなかった。
該多価金属イオンの封鎖能力は、顔料粒子とポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物との接触確率が高いほど高くなる。特に、顔料とアニオン性基含有有機高分子化合物とを混合する製造方法の初期段階では、水を固形分に対し50質量%以下で含むかあるいは水を含まない状態とし、この状態で混練することが効果的である。
本発明において、水性顔料分散体とは、水性インク化する前の、顔料が分散媒である水に高濃度に分散された分散体を指す。
水性顔料分散体の顔料濃度は通常5〜50質量%となるように調整してある。これを使用してインク化する際は、所望する用途や物性に応じて、適宜水、あるいは添加剤を添加して、顔料濃度を0.1〜20質量%となるように希釈するのみで、インクを得ることができる。
本発明で使用する顔料は、公知慣用の有機顔料あるいは無機顔料の中から選ばれる少なくとも一種の顔料である。また、本発明は未処理顔料、処理顔料のいずれでも適用することができる。具体的には、水や水溶性有機溶剤に分散可能であり、公知の無機顔料や有機顔料が使用できる。無機顔料としては例えば、酸化鉄、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラック等がある。また、有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、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、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用することができる。
粒子径の測定は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して測定した値を採用することができる。
本発明におけるアニオン性基含有有機高分子化合物は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基または燐酸基を含有する、有機高分子化合物が挙げられる。この様なアニオン性基含有有機高分子化合物としては、例えばアニオン性基を有するポリビニル系樹脂、アニオン性基を有するポリエステル系樹脂、アニオン性基を有するアミノ系樹脂、アニオン性基を有するアクリル系共重合体、アニオン性基を有するエポキシ系樹脂、アニオン性基を有するポリウレタン系樹脂、アニオン性基を有するポリエーテル系樹脂、アニオン性基を有するポリアミド系樹脂、アニオン性基を有する不飽和ポリエステル系樹脂、アニオン性基を有するフェノール系樹脂、アニオン性基を有するシリコーン系樹脂、アニオン性基を有するフッ素系高分子化合物等が挙げられる。
中でもアニオン性基を有するアクリル系共重合体やアニオン性基を有するポリウレタン樹脂は、原料が豊富であり設計の容易であること、顔料分散機能に優れることから好ましい。
アニオン性基を有するアクリル系共重合体は、具体的には、(メタ)アクリル酸等のアニオン性基を有する単量体とそれと共重合可能なその他のエチレン性不飽和単量体との共重合体が挙げられる。尚、本発明において(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸とメタクリル酸との総称を意味するものとする。(メタ)アクリル酸の各種エステルの場合も前記と同様に解釈される。
前記スチレン−アクリル酸系共重合体においてスチレン系モノマーとアクリル酸モノマーとメタクリル酸モノマーの共重合時の総和は、全モノマー成分に対して80質量%以上であることが好ましい。
酸価が低すぎる場合には顔料分散や保存安定性が低下し、また後記するインクジェット記録用水性インクを調製した場合に、印字安定性が悪くなるので好ましくない。酸価が高すぎる場合には、着色記録画像の耐水性が低下するのでやはり好ましくない。共重合体を該酸価の範囲内とするには、(メタ)アクリル酸を、前記酸価の範囲内となる様に含めて共重合すれば良い。
本発明で使用するアニオン性基を有するウレタン樹脂は、具体的には、カルボキシ基やスルホン酸基等のアニオン性基を有するポリオールとポリイソシアネート、さらに必要に応じて汎用のアニオン性基を有さないポリオールや鎖伸長剤を反応させて得たウレタン樹脂があげられる。
また、スルホン酸基を有するポリオールとしては、例えば5−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホフタル酸、5[4−スルホフェノキシ]イソフタル酸等のジカルボン酸、及びそれらの塩と、前記低分子量ポリオールとを反応させて得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
中でも、印字画像の耐光変色が起こり難い点では、脂肪族ジイソシアネート化合物または脂環族ジイソシアネートが好ましい。
また前記ポリオールのほか、印字物における皮膜硬度の調整等を目的として、低分子量のジオールを適宜併用しても良い。例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。
酸価が低すぎる場合には顔料分散や保存安定性が低下するおそれがあり、酸価が高すぎる場合には形成画像の耐水性が低下するおそれがある。共重合体を該酸価の範囲内とするには、カルボキシ基を有するポリオールを、前記酸価の範囲内となる様に含めて共重合すれば良い。
本発明において塩基性化合物は、前記アニオン性基含有有機高分子化合物のアニオン性基を中和する目的で使用する。塩基性化合物としては公知のものを使用でき、例えばカリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩;カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属などの炭酸塩;水酸化アンモニウム等の無機系塩基性化合物や、トリエタノールアミン、N,N−ジメタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、N−N−ブチルジエタノールアミンなどのアミノアルコール類、モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリンなどのモルホリン類、N−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ピペラジンヘキサハイドレートなどのピペラジン等の有機系塩基性化合物が挙げられる。中でも、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムに代表されるアルカリ金属水酸化物は、水性顔料分散体の低粘度化に寄与し、インクジェット記録用インクの吐出安定性の面から好ましく、特に水酸化カリウムが好ましい。
前記ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物は、ポリエチレンポリアミンにアルキレンオキサイドを付加反応させることによって得られる公知慣用の化合物である。例えば一般式(1)で表される化合物を使用することができる。
前記R1〜R5は具体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、t−ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等があげられる。なかでも、エチレン基、イソプロピレン基が好ましく、少なくともイソプロピレン基を有する化合物であることがなお好ましい。
ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物(例えば表1における一般式(2)−1の化合物を固形分40質量%になるように純水で希釈した後、エリオクロムブラックTが充分に青色を呈するまで添加したサンプルを作製する。エリオクロムブラックTはアゾ染料の一種であり、水の硬度測定等に用いられる金属指示薬である。pH7から11で青色を呈するが、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等の金属イオンと錯形成をすることで赤色を呈する。pHが6以下であると赤色の沈殿を生じるので、対象となるサンプルが酸性を示す場合は、サンプルの構造に影響しない適当な塩基で水溶液のpHを7から11に上げておく必要がある。また、pHが11以上であると橙色の沈殿を生じるので、対象となるサンプルが強塩基性を示す場合は、サンプルの構造に影響しない適当な酸で水溶液のpHを7から11に下げておく必要がある。エリオクロムブラックTはサンプルのpHによって着色度合いが異なる為、適当な酸または塩基でサンプルのpHをそろえておくことが望ましい。
多価金属塩を滴下していくと系中の多価金属イオン濃度が高くなるため、エリオクロムブラックTが多価金属イオンと錯体を形成して赤色を呈する。しかしサンプル中の化合物に多価金属イオンの封鎖力があると、多価金属イオンは化合物中の窒素原子の非共有電子対と結合するため、エリオクロムブラックTは青色を呈したままである。多価金属イオン濃度が封鎖限界付近になると、エリオクロムブラックTが紫色を呈しはじめ、封鎖限界を超えた時点で赤色を呈す。この時点を終点と判断する。この時、多価金属イオンの封鎖力が強いほど、エリオクロムブラックTが赤色を呈すまでに多量の多価金属塩の水溶液を要する。終点までに滴下した多価金属塩の水溶液の量を計量する。これを3回測定し平均値を(X)とした。
サンプルを含まない純水で同様の実験を行い、終点までに滴下した多価金属塩の水溶液の量を計量する(Y)これを3回測定し平均値を(Y)とした。
XをYで除した値(X/Y)を、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物の多価金属イオン封鎖指数とした。
この場合、特別な規定がないときは、測定値と平均値との差は所要の数値の最後の桁で2を超えないことを要する。
また、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を使用した水性顔料分散体をインクジェット記録用水性インクに用いる場合、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物の含有量はインク中で20質量%以下であることが好ましい。ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物は、窒素原子の分子間相互作用が強いため粘度が非常に高い(数千mPa・s)。水溶液化することで粘度を下げることができるのだが、インク中の含有量が高くなるとインクの粘度が高くなる傾向にある。また含有量に応じてインクの表面張力が低下する傾向にある。この結果、安定したインク吐出を維持することが困難になるため、インクジェットヘッドによっては吐出が困難になる可能性がある。また水の量は固形分に対し50質量%以下で含むかあるいは水を含まない混合物であることが好ましく、1〜20質量%であることがなお好ましく、1〜15質量%であることがなお最も好ましく、1〜10質量%であることが最も好ましい。
本発明で使用する水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いることができる。また、紫外線照射、または過酸化水素添加などにより滅菌した水を用いることにより得られた水性顔料分散体やそれを使用したインク等は長期保存する場合にカビまたはバクテリアの発生を防止することができるので好適である。
本発明においては、水の他、必要に応じて水溶性有機溶剤を併用してもよい。水溶性有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、等のケトン類;メタノール、エタノール、2−プロパノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ブタノール、2−メトキシエタノール、等のアルコール類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、等のアミド類が挙げられ、とりわけ炭素数が3〜6のケトン及び炭素数が1〜5のアルコールからなる群から選ばれる化合物を用いるのが好ましい。
本発明の水性顔料分散体の製造方法は、顔料、アニオン性基含有有機高分子化合物、塩基性化合物、及び顔料に対して1〜500質量%のポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を含む混合物を水に分散させる工程を有することを特徴とする。
顔料に対するポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物の量は、なかでも20〜200質量%であることが好ましく、より好ましくは60〜150質量%である。
またこのときの仕込み順序には特に限定はなく全量を同時に仕込んで混練を開始してもよいし、各々を少量ずつ仕込んでもよいし、例えばポリマーと塩基性化合物と顔料とを仕込んだのち水溶性有機溶剤を仕込む等、原料によって仕込み順を変えてもよい。各々の原料の仕込み量は前述の範囲で行うことができる。
なお塩基性化合物は通常水溶液として配合することから、混練分散中の水の量は該塩基性化合物水溶液の水も考慮して決定する。
このようにして得た水性顔料分散体は、用途にもよるが通常顔料濃度が10〜50質量%となるように調整してあると、インク化の希釈が容易であり好ましい。これを使用してインク化する際は、所望するインク用途や物性に応じて、適宜水溶性溶媒及び/または水、あるいは添加剤を添加して、顔料濃度を0.1〜20質量%となるように希釈するのみで、インクを得ることができる。
具体的には、例えば前述のように撹拌槽を有する混練機で顔料混練物を製造した後,該撹拌槽に水性媒体を添加、混合し、必要に応じて撹拌して直接希釈することにより水性顔料分散体を製造できる。また,撹拌翼を備えた別の攪拌機で固体の顔料分散体と水性媒体を混合し,必要に応じて撹拌して水性顔料分散体を調製できる。
水性媒体の混合に関しては、顔料混練物に対して必要量を一括混合してもよいが、連続的あるいは断続的に必要量を添加して混合を進めた方が、水性媒体による希釈が効率的に行われ、より短時間で水性顔料分散体を作製することができる。溶解時間・過熱温度には特に制限は無いが、混練物の十分な溶解性・得られる分散体の均一性を確保するために、アニオン性基含有有機高分子化合物の分解を生じたり、分散体の安定性を損ねることの無い範囲で、長時間・高温であることが好ましい。
前記水性顔料分散体を所望の濃度に希釈して、自動車や建材用の塗料分野や、オフセットインキ、グラビアインキ、フレキソインキ、シルクスクリーンインキ等の印刷インキ分野、あるいはインキジェット記録用インク分野等様々な用途に使用することができる。
本発明の水性顔料分散体をインクジェット記録用インクに適用する場合は、更に水溶性溶媒及び/または水、バインダー目的のアニオン性基含有有機高分子化合物等を加え、所望の物性に必要に応じて各種添加剤、例えば乾燥抑止剤、浸透剤、界面活性剤等を添加して調製する。
インクの調製時あるいは調製後に、遠心分離あるいは濾過処理工程を加えてもよい。
前記乾燥抑止剤は、インクの乾燥防止を目的として添加する。乾燥抑止剤のインク中の含有量は3〜50質量%であることが好ましい。
本発明で使用する乾燥抑止剤としては特に限定はないが、水との混和性がありインクジェットプリンターのヘッドの目詰まり防止効果が得られるものが好ましい。例えば、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコール モノ−n−ブチルエーテル、分子量2000以下のポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール、等が挙げられる。中でも、グリセリン、トリエチレングリコールを含むことが安全性を有し、かつインク乾燥性、吐出性能に優れた効果が見られる。
なお、該乾燥防止剤は、水性顔料分散体で使用する前述の混練溶剤と同じ化合物を使用することができる。従って水性顔料分散体に既に混練溶剤を使用している場合、乾燥防止剤としての役割を兼ねることできる。
前記浸透剤は、被記録媒体への浸透性改良や記録媒体上でのドット径調整を目的として添加する。
浸透剤としては、例えばエタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール;エチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のアルキルアルコールのグリコールモノエーテルが挙げられる。インク中の浸透剤の含有量は0.01〜10質量%であることが好ましい。
前記界面活性剤は、表面張力等のインク特性を調整するために添加する。このために添加することのできる界面活性剤は特に限定されるものではなく、各種のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられ、これらの中では、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
インクジェット記録用水性インクの記録媒体としては特に限定はなく、複写機で一般的に使用されているコピー用紙(PPC紙)等の吸収性の記録媒体、インクの吸収層を有する記録媒体、インクの吸収性を有しない非吸水性の記録媒体、インクの吸水性の低い難吸収性の記録媒体などがありうる。
前記プラスチックフィルムの膜厚は用途に応じて適宜変更されるが、例えば軟包装用途である場合は、柔軟性と耐久性、耐カール性を有しているものとして、膜厚が10μm〜100μmであることが好ましい。より好ましくは10μm〜30μmである。この具体例としては、東洋紡株式会社のパイレン(登録商標)などが挙げられる。
アニオン性基含有有機高分子化合物としては、スチレンアクリル系樹脂を使用した。溶液重合で作製された粉体状(直径1mm以下)の樹脂であり、モノマー組成比において、スチレン/アクリル酸/メタクリル酸=74/11/15(質量比)であり、重量平均分子量11000、酸価170mgKOH/gである。
なお、本発明における重量平均分子量は、GPC(ゲル・浸透・クロマトグラフィー)法で測定される値であり、標準物質として使用するポリスチレンの分子量に換算した値である。なお測定は以下の装置及び条件により実施した。
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
以上島津製作所社製
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(日立化成工業社製)
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
溶出流量:2ml/min
カラム温度:35℃
(実施例1)
(工程1)
スチレンアクリル系樹脂を10.0部、キナクリドン系顔料として「FASTOGEN Super Magenta RY(DIC製)」50.0部を、プラネタリーミキサー(商品名:ケミカルミキサーACM04LVTJ−B 株式会社愛工舎製作所製)に仕込み、ジャケットを60℃に加温し、自転回転数:80回転/分、公転回転数:25回転/分で混練を行った。5分後、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物として、化合物(AO−1)(ただし化合物(AO−1)は、前記表1における一般式名「一般式(2)−1」で表される化合物であり、前記一般式(2)においてR1〜R4が各々イソプロピレン基であり、m1〜m4は各々1であり、m1〜m4の和は4である化合物である。)を混練溶剤として35.0部、34質量%水酸化カリウム水溶液を5.0部加えた。
なおこの時の水の量は、固形分に対して5.3質量%である。
プラネタリーミキサーの電流値が最大電流値を示してから60分を経過した時点まで混練を継続し、混練された混合物を得た。
得られた混練された混合物80.0部をジャケットから取出し、1cm角状に切断した後、市販のジューサーミキサーに入れた。そこにイオン交換水80.0部を加え10分間ミキサーにかけて混合、希釈しイオン交換水に分散させた。
さらにイオン交換水と化合物(AO−1)を加え、キナクリドン系顔料濃度15.5質量%、化合物(AO−1)の濃度15.5質量%の水性顔料分散体M−1を得た。
ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物として、化合物(AO−2)(ただし化合物(AO−2)は、前記表1における一般式名「一般式(2)−2」で表される化合物であり、前記一般式(2)で表される化合物においてR1〜R4が各々イソプロピレン基、エチレン基及びイソプロピレン基とエチレン基とが連結した基のいずれかであり、m1〜m4の和が4〜5である化合物である。)を使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体M−2を得た。
ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物として、化合物(AO−3)(ただし化合物(AO−3)は、前記表1における一般式名「一般式(2)−3」で表される化合物であり、前記一般式(2)で表される化合物においてR1〜R4が各々エチレン基であり、m1〜m4が各々1であり、m1〜m4の和は4である化合物である)を使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体M−3を得た。
アゾレッド顔料「FUJI FAST CARMINE 522(冨士色素製)」を使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体R−1を得た。
フタロシアニンブルー顔料「FASTOGEN BLUE TGR(DIC製)」を使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体B−1を得た。
アゾイエロー顔料「FAST YELLOW 7413(山陽色素製)」を使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体Y−1を得た。
ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物の代わりにトリエチレングリコール (略称:TEG)を混練溶剤として使用した以外は、実施例1と同様にして、水性顔料分散体M−4を得た。
アゾレッド顔料「FUJI FAST CARMINE 522(冨士色素製)」を使用した以外は、比較例1と同様にして、水性顔料分散体R−2を得た。
フタロシアニンブルー顔料「FASTOGEN BLUE TGR(DIC製)」を使用した以外は、比較例1と同様にして、水性顔料分散体B−2を得た。
アゾイエロー顔料「FAST YELLOW 7413(山陽色素製)」を使用した以外は、比較例1と同様にして、水性顔料分散体Y−2を得た。
(実施例7)
実施例1で得た水性顔料分散体M−1に以下の原料を配合し、顔料濃度4.0質量%のインクジェット記録用水性インクAを作製した。
水性顔料分散体M−1:25.8部
2−ピロリジノン:8.0部
トリエチレングリコール:4.0部
トリエチレングリコール モノ−n−ブチルエーテル:8.0部
精製グリセリン:3.0部
サーフィノール440 (エアープロダクツ社製):0.5部
リン酸系界面活性剤:1.0部
純水:49.7部
組成を表4の通りに変更した以外は実施例7と同様にして、インクジェット記録用水性インクB、及びCを得た。
比較例1で得た水性顔料分散体M−4を使用した以外は実施例7と同様にして、顔料濃度4質量%のインクジェット記録用水性インクDを作製した。
比較例1で得た水性顔料分散体M−4に、インク作製時に使用するトリエチレングリコールを実施例1で使用したポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物である化合物(AO−1)を表4の組成通りに添加し、顔料濃度4質量%のインクジェット記録用水性インクEを作製した。
水性顔料分散体M−4:25.8部
2−ピロリジノン:8.0部
化合物(AO−1):4.0部
トリエチレングリコール モノ−n−ブチルエーテル:8.0部
精製グリセリン:3.0部
サーフィノール440 (エアープロダクツ社製):0.5部
リン酸系界面活性剤:1.0部
純水:49.7部
比較例1の水性顔料分散体M−4に、インク作製時に使用するトリエチレングリコールを実施例2で使用したポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物である化合物(AO−2)を表4の組成の通り添加し、顔料濃度4.0質量%のインクジェット記録用水性インクFを作製した。
水性顔料分散体M−4:25.8部
2−ピロリジノン:8.0部
化合物(AO−2):4.0部
トリエチレングリコール モノ−n−ブチルエーテル:8.0部
精製グリセリン:3.0部
サーフィノール440 (エアープロダクツ社製):0.5部
リン酸系界面活性剤:1.0部
純水:49.7部
比較例1の水性顔料分散体M−4に、インク作製時に使用するトリエチレングリコールを実施例3で使用したポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物である化合物(AO−3)を表4の組成の通り添加し、顔料濃度4質量%のインクジェット記録用水性インクGを作製した。
水性顔料分散体M−4:25.8部
2−ピロリジノン:8.0部
化合物(AO−3):4.0部
トリエチレングリコール モノ−n−ブチルエーテル:8.0部
精製グリセリン:3.0部
サーフィノール440 (エアープロダクツ社製):0.5部
リン酸系界面活性剤:1.0部
純水:49.7部
AO−1は、「前記表1における一般式名「一般式(2)−1」で表される化合物であり、前記一般式(2)においてR1〜R4が各々イソプロピレン基であり、m1〜m4は各々1であり、m1〜m4の和は4である化合物」を表し、AO−2は、「前記表1における一般式名「一般式(2)−2」で表される化合物であり、前記一般式(2)で表される化合物においてR1〜R4が各々イソプロピレン基、エチレン基及びイソプロピレン基とエチレン基とが連結した基のいずれかであり、m1〜m4の和が4〜5である化合物」を表し、AO−3は、「前記表1における一般式名「一般式(2)−3」で表される化合物であり、前記一般式(2)で表される化合物においてR1〜R4が各々エチレン基であり、m1〜m4が各々1であり、m1〜m4の和は4である化合物)」を表す。
マイクロトラック・ベル(株)社製ナノトラック粒度分布計「UPA150」を用いて、イオン交換水で1000倍に希釈したサンプルの平均粒子径を測定した。その測定は、水性顔料分散体約4mLを測定セルに入れて、レーザー光の散乱光を検出することにより、粒子径が測定される。なお、測定温度は25℃であった。
測定結果における体積平均粒子径(MV)の3回測定の平均値の上位2桁を有効数字とし、平均分散粒子径の値(単位:nm)とした。
サンプルを純水で4倍に希釈したのち、フロー式粒子像分析装置FPIA−3000S(スペクトリス社製)を用いて、サンプル中に含まれる円相当径1μm以上の粗大粒子の個数を測定した。
サンプルを4倍に希釈しているので、測定を4回実施して測定結果を合算し、観測された粒子個数の総量を測定に使用したサンプル量で除して、サンプル1uL中に含まれる粗大粒子数の個数を評価値とした(単位:個/μL)。
Particle Sizing Systems社製個数カウント方式 粒度分布計(Accusizer 780 APS)を用いて、イオン交換水で500〜1000倍に希釈したサンプルに含まれる直径0.5μm以上の粒子数を測定した。測定結果に希釈濃度の数値を掛け、水性顔料分散体1mL中に含まれる粒子の個数を粗大粒子数とする。通常得られる値の桁数は高く比較が困難になるので、106で除し単位を×106個/mlとする。3回測定の平均値を粗大粒子数とし上位2桁を有効数字とした。
24時間以上静置したインクジェット記録用水性インクを、市販のインクジェットプリンターのカートリッジに充填し、リサイクル紙及びインクジェット専用紙に特定のパターンを印刷した。画像濃度設定50%設定の印刷パターンを、X−Rite社 Spectoroscanで測色した。得られた測色結果から印刷パターンのC*(彩度)を算出し、L*(明度)で除した値(C*/L*)を評価値とした。彩度が高く明度が低い印刷パターンほど高評価であり、具体的にはリサイクル紙では0.80以上、インクジェット専用紙では0.86以上が高評価である。
比較例1及び5は、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を全く使用しない例である。これは体積平均粒子径も大きく、1μm以上の粗大粒子数も多い。また比較例6〜8は、ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を、水性顔料分散体の製造時ではなく水性インク製造時に加えた例であるが、混練時にポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を使用した分散体よりも体積平均粒子径が小さくならならず、粗大粒子数も少なくならなかった。
また実施例7〜9の中では実施例7の水性インクが最も1μm以上の粗大粒子数が少ない結果が得られた。実施例7で使用するポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物は、AO−1即ちオキシアルキレン基としてオキシプロピレン基を有する化合物が、最も1μm以上の粗大粒子数を低減する効果が高いといえる。
この結果、実施例の水性顔料分散体は、比較例の水性顔料分散体と比べ体積平均粒子径が小さく、且つ0.5μm以上の粗大粒子数が少ないことが明らかである。
Claims (4)
- 顔料、アニオン性基含有有機高分子化合物、塩基性化合物、及び顔料に対して1〜500質量%のポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を含む混合物を水に分散させる工程を有することを特徴とする水性顔料分散体の製造方法。
- 前記分散させる工程が、顔料、アニオン性基含有有機高分子化合物、塩基性化合物、及び顔料に対して1〜500質量%のポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物を含み、且つ水を固形分に対し30質量%以下で含むかあるいは水を含まない混合物を混練する工程1と、工程1で得られた混練物を水に分散させる工程2とを有する請求項1に記載の水性顔料分散体の製造方法。
- 前記ポリアミン骨格を有するアルキレンオキサイド付加物が、オキシプロピレン基を含む請求項1または2に記載の水性顔料分散体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法で得た水性顔料分散体を使用したインクジェット記録用水性インク。
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