WO2013015180A1 - 緑味青色顔料、該顔料を含む着色剤組成物及び画像記録剤 - Google Patents
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Abstract
Description
(上記式(I)中、mはフタルイミドメチル基の個数を示し、該mの範囲は1.0≦m≦5.0であり、R1はスルホン基を表し、nは、その置換基個数を示し、該nの範囲は0.05≦n≦1.0である。また、Mは、配位子を有してもよいCu、Al又はZnの金属原子のいずれかを表す。)
本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、高彩度の緑味青色の色相を呈する下記一般式(I)で表される特定の構造を有する顔料を見出して、本発明に至った。すなわち、本発明で開発した顔料を用い、従来の記録方式でシアン色として多く使用されている赤味が強い青色の銅フタロシアニン顔料に代え、特に、近年においてその利用が著しい各種の画像形成方法に用いられる画像記録剤に適用すれば、より優れた色再現性の実現ができ、高彩度で、鮮明な画像の提供が可能になる。より具体的には、下記一般式(I)に示す顔料を含有させることで、色相の鮮明性、冴え、透明性等に優れた性質を発揮させることができる着色剤組成物が得られ、更にその着色剤組成物を使用することにより、安全性にも問題のない種々の記録方式に適用可能な優れた画像記録剤とできる。
n:スルホン基の置換個数を示し、0.05≦n≦1.0
R1:スルホン基
M:配位子を有してもよいCu、Al又はZnの金属原子のいずれかを表す
以下に、本発明を特徴づける上記一般式(I)で表されるフタロシアニン誘導体顔料の合成方法について、一例を挙げて説明する。
まず、本例では、従来から使用されている銅フタロシアニンを公知の方法に従って作る。次に、得られた銅フタロシアニンとヒドロキシメチルフタルイミド又は、パラホルムアルデヒドとフタルイミドとを反応させて、銅フタロシアニンをフタルイミドメチル化し、更に高温にすることでスルホン化し、これによって、一般式(I)で表される化合物を得る。この際に導入されるスルホン基としては、フリーのスルホン基は勿論、塩基との塩であればよい。また、塩基は、例えば、金属塩(アルカリ金属や、Ca、Ba、Al、Mn、Sr、Mg、Niなどの多価金属の塩)、アンモニウム塩、アミン塩、若しくはそれらの混合であってもよい。アミン塩を形成するアミンとしては、(モノ、ジ又はトリ)アルキルアミン類、置換又は未置換のアルキレンジアミン類、アルカノールアミン類、アルキルアンモニウムクロライドなどが使用できる。
抽出溶媒としてアセトニトリルを採用し、下記の条件でソックスレーによる抽出処理を行って、顔料の純度を求めた。アセトニトリルを採用した理由は、アセトニトリルは、合成された一般式(I)で表されるフタロシアニン誘導体を溶解せずに、不純物であるN-ヒドロキシメチルフタルイミド、フタルイミド及びフタル酸等を溶解するからである。
・抽出溶媒:アセトニトリル 100mL
・試料 :合成したフタロシアニン誘導体 10.0g
・蒸留速度:50mL/7分
・抽出時間:3~28時間での減量を測定
8時間以降の減量が見られなかったことから、抽出は8時間でほぼ完了したとみなし、抽出時間をすべて10時間に統一した。抽出後、ガラスフィルターでろ過、アセトニトリルで充分洗浄し、105℃で5時間乾燥し、精製試料を得た。この結果、合成した顔料の純度は、以下の式によって求めることができる。
純度(質量%)=(アセトニトリル10時間抽出後乾燥物のg数)×100/10.0g
フタルイミドメチル基は、一般には、硫酸又は発煙硫酸中で、フタロシアニンとヒドロキシメチルフタルイミド又は、パラホルムアルデヒドとフタルイミドとを反応させることで導入される。置換基個数の制御の容易さからは、ヒドロキシメチルフタルイミドと反応させる方が好ましい。その際の反応温度は70℃以上が一般的であり、また、フタロシアニンに対し使用するヒドロキシメチルのモル数が多くなればなるほど導入個数は増えるが、未反応のヒドロキシメチルフタルイミドも増えるために純度は低下し、色材として着色力低下の原因となるので注意を要する。なお、未反応のヒドロキシメチルフタルイミドは、導入フタルイミドメチル基が加水分解しない程度の希アルカリで処理することで除去でき、純度アップを図ることができる。また、反応温度を上げると反応率も上がり、その結果純度も上がるが、90℃以上になると、同時にスルホン化も起こる。反応は、先にフタルイミドメチル化又はスルホン化を行い、しかる後、反応温度を上げるか又は下げるかして、スルホン化又はフタルイミドメチル化を行う二段階法であっても、同時にフタルイミドメチル化とスルホン化を行う一段法であっても、どちらでも可能である。上記のようにして、硫酸濃度、ヒドロキシメチルフタルイミドの使用量、反応温度、反応時間を制御することで、本発明で規定する範囲内で、特定の置換基がそれぞれ所望する個数で導入された誘導体を得ることができる。
それぞれ、本発明の顔料の製造原料に用いた粗製フタロシアニンの質量をA1、その純度をP1質量%、上記したような方法で合成されたフタロシアニン誘導体の質量をA2、その純度をP2質量%とする。また、アセトニトリルで精製したフタロシアニン誘導体の蛍光X線分析、元素分析により得られたイオウ質量%をS質量%とする。これらの値から、フタロシアニン誘導体の置換基の個数は、下式により計算される。
スルホン基個数:n=(A2×P2/A1×P1)×576×S/3200
フタルイミドメチル基個数:
m={(A2×P2/A1×P1)×576-576-80×n}/159
(A)一般式(I)で表される顔料を含む調色顔料を使用する高濃度着色剤組成物の製造法
(a)使用する各々の顔料を単独で乾燥し、衝突粉砕又は磨砕された各微粉顔料の混合物と樹脂とを加熱混練機で混練して、高濃度着色剤組成物を得る。
(b)使用する各々の顔料の水性プレスケーキを混合し、乾燥後、衝突粉砕又は磨砕された微粉混合顔料と樹脂とを加熱混練機で混練して、高濃度着色剤組成物を得る。
(c)使用する顔料(1)及び(2)の水性プレスケーキ及び樹脂を、加熱ニーダー等に仕込み、溶融フラッシング法等により高濃度着色剤組成物を製造する。
(d)使用する顔料(1)及び(2)の水性プレスケーキを予め混合し、これを用いて上記した(c)の方法と同様にして、高濃度着色剤組成物を製造する。
(e)使用する顔料(1)及び顔料(2)の微粉、樹脂及び少量の水を加熱ニーダー等に仕込み、溶融フラッシング法等により高濃度着色剤組成物を製造する。
(f)上記した(a)又は(b)の方法で使用した、微粉混合顔料、樹脂及び少量の水を加熱ニーダー等に仕込み、溶融フラッシング法等により高濃度着色剤組成物を製造する。
実施例及び参考例の銅フタロシアニン誘導体4部、アミノアルキッド樹脂(アミラック1026、関西ペイント(株)製)16部、シンナー10部の配合で、ペイントコンディショナーにて60分分散させ、濃色塗料を作成した。該塗料の色相及びグラインドゲージによる分散性を評価した。更に、酸化チタンを含む白塗料で、該誘導体:チタンホワイト比が1:20となるように希釈し、着色力を肉眼で判定した。
実施例及び参考例の銅フタロシアニン誘導体顔料40部、ポリエステル系樹脂60部を卓上ニーダーにて約100℃で混練し、顔料マスターバッチを作成した。作成したマスターバッチを2.95部、ポリエステル系樹脂を32.05部、キシレンを65部混合した後、ガラスビーズ1mmφを100部加えてペイントコンディショナーで2時間処理し、展色液を作成した。得られた展色液をバーコーター#14で黒帯アート紙に展色した後、約1時間自然乾燥した。これを用いて、以下に示した方法で、反射濃度測定及び分光反射率測定(色度)を実施した。
反射濃度は、グレタック社製のマクベス反射率濃度計を用いてマクベス濃度値(シアン色)を測定した。なお、参考例とした従来のPB15:3のマクベス濃度は2.2であった。
コニカミノルタ社製のCM3600d分光光度計にて分光反射率を測定し、L*、a*、b*値及びC*値を算出した。なお、彩度C*値は以下の式から算出した。なお、参考例とした従来のPB15:3の彩度C*は53.35であった。それぞれの数値から、以下の評価ができる。
L*明度:0に近いほど黒に、100に近いほど白
a* :マイナスほど緑味、0に近づくほど鮮明性が低下し、プラスほど赤味
b* :マイナスほど青味、0に近づくほど鮮明性が低下し、プラスほど黄味
a*、b*:共に絶対値が大きいほど彩度が高い
2%発煙硫酸480部に、55℃以下の温度を保ちながら、粗製銅フタロシアニン30部、パラホルムアルデヒド15.8部、フタルイミド45.8部を徐々に加えた後、30分撹拌し溶解した。1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で7時間反応させた。反応終了後、2,000部の水に析出し、この析出スラリーを90℃で30分加熱後、ろ過、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は80.0%、フタルイミドメチル基(m)は2.3個、スルホン基(n)は0.06個であった。この生成物全量を、水1,500部、ソーダ灰15部中に解膠し、50℃で2時間加熱撹拌後、ろ過、水洗、乾燥を行った。その純度は、98.9%であった。
100%硫酸354部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド50.6部、無水酢酸29.7部を加え、1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で6時間反応させた。反応終了後、2,000部の水を加えて析出し、ろ過、水洗した後、100℃で12時間乾燥することにより、反応物66.0部を得た。平均置換基個数は、フタルイミドメチル基(m)3.05個、スルホン基(n)0.05個で鮮明な青緑色を呈していたが、純度が82.3%と低いため着色力はやや劣っていた。この生成物全量を、1,500部の水に解膠し、ソーダ灰15部を加え、50℃で2時間加熱撹拌後、ろ過、水洗、乾燥した。この結果、純度99.9%の乾燥物54.9部が得られた。
100%硫酸354部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド33.7部、無水酢酸19.4部を加え、1時間かけて100℃まで昇温し、その温度で5時間反応させた。反応終了後、撹拌しながら70℃まで冷却し、2,000部の水を加えて析出させた後、析出スラリーを90℃で30分加熱した。その後、ろ過し、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥することにより、鮮明な青緑色の反応物を59.6部得た。得られた生成物の純度は95.9%であった。また、平均置換基個数はフタルイミドメチル基(m)3.2個、スルホン基(n)0.48個であった。
100%硫酸354部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド45.0部、20%発煙硫酸267部を加え、1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で5時間反応させた。反応終了後、1,500部の水に析出し、この析出スラリーを90℃で30分加熱後、ろ過、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は96.1%であり、フタルイミドメチル基(m)は3.1個、スルホン基(n)は0.8個であった。
上記実施例3と同様の方法で、ヒドロキシメチルフタルイミドと無水酢酸の添加量を調整して反応させて、純度が96.3%の生成物を得た。得られた生成物の平均置換基個数は、フタルイミドメチル基(m)4.2個、スルホン基(n)0.08個であった。また、実施例1と同様に焼付塗料試験として行った結果、分散性、色相、着色力共に優れた品質のものが得られたことを確認した。更に、その色味について実施例1と同様に評価を行ったところ、マクベス濃度が1.61、C*が49.73、L*が50以上、a*が-31.1、b*が-38.8であり、彩度の高い緑味青色の色相を呈するものであった。
2%発煙硫酸250部に、55℃以下の温度を保ちながら、粗製銅フタロシアニン15.7部を少しずつ加え、撹拌しながら1分で1℃の昇温速度で90℃まで昇温し、90~95℃で1.5時間反応させた。その後、80℃まで冷却し、ヒドロキシメチルフタルイミド15.7部を加え、83~87℃で2.5時間反応した。反応後、ろ過し、中性になるまで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は89.5%であり、平均置換基個数は、フタルイミドメチル基(m)が1.5個、スルホン基(n)が0.7個であった。次に、この生成物全量を、水1,500部、ソーダ灰15部中に解膠し、50℃で2時間加熱撹拌した後、ろ過、水洗、乾燥を行って乾燥物を得た。その純度は、98.2%であった。
100%硫酸420部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド54.9部、20%発煙硫酸127部を加え、1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で6時間反応させた。反応終了後、1,500部の水に析出させ、この析出スラリーを90℃で30分加熱後、ろ過、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は70%であり、フタルイミドメチル基(m)は1.9個、スルホン基(n)は実質上検出されなかった。得られた生成物について、各実施例と同様に焼付塗料試験を行った。その結果、実施例で得た各生成物と比較し、分散性、色相、着色力共に品質が明らかに劣るものであることを確認した。更に、その色味について実施例と同様に評価を行ったところ、マクベス濃度が1.4以下であり、実施例のものに比較して反射濃度が明らかに低かった。また、C*が45以下、L*が45以下、a*が-20以上、b*が-40以下であり、実施例と比べて彩度に劣り、本発明が目的とする彩度の高い緑味青色の色相を呈するものではなかった。
100%硫酸354部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド73.9部、無水酢酸42.6部を加え、1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で6時間反応させた。反応終了後、2,000部の水に析出し、この析出スラリーを90℃で30分加熱後、ろ過、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は76%であり、フタルイミドメチル基(m)は3.9個、スルホン基(n)は実質上検出されなかった。得られた生成物について、各実施例と同様に焼付塗料試験を行った。その結果、実施例で得た各生成物と比較して、分散性、色相、着色力のいずれにおいても品質が明らかに劣るものであった。このため、本比較例のものについては、濃度や色彩評価は行わなかった。
100%硫酸354部に、55℃以下の温度を保ちながら粗製銅フタロシアニン30部を少しずつ加えた後、30分撹拌し溶解した。続いてヒドロキシメチルフタルイミド56.3部、無水酢酸33.0部を加え、1時間かけて70℃まで昇温し、70~75℃で7時間反応後、100℃まで昇温し、100~105℃で5時間反応させた。反応終了後、撹拌しながら70℃まで冷却し、2,000部の水に析出させた。析出スラリーを90℃で30分加熱後、ろ過、中性まで水洗し、100℃で12時間乾燥した。生成物の純度は91.5%であり、フタルイミドメチル基(m)は5.1個、スルホン基(n)は0.5個であった。得られた生成物について、各実施例と同様に評価を行ったところ、反射濃度が得られず、また、焼付塗料試験においては、実施例で得た各生成物と比較して、分散性、色相、着色力のいずれにおいても品質が明らかに劣るものであった。このため、本比較例のものについては、色彩評価は行わなかった。
実施例3において、ヒドロキシメチルフタルイミド33.7部を9.01部に変え、無水酢酸19.4部を5.19部に変えた以外は、実施例3と同様にして反応させた。得られた生成物の純度は96.4%であり、平均置換基個数はフタルイミドメチル基(m)が0.7個、スルホン基(n)が0.6個であった。得られた生成物について、各実施例と同様に焼付塗料試験によって評価したところ、色相は緑味くすみで、着色力も劣っていた。このため、本比較例のものについては、色彩評価は行わなかった。
<インクジェット用途のインキの評価試験>
実施例3で得られたフタロシアニン誘導体の水性プレスケーキを用い、横型メディア分散機によって表1に示す配合処方の水性顔料分散液を調製し、得られた水性顔料分散液を用い、顔料濃度6%のインキに調製した。得られたインキを用い、市販のインクジェットプリンターによって、写真用光沢紙上に印刷後、色彩値をX-rite社製EYEONEで、また、光沢値(20°及び60°光沢値)を、BYK社製マイクロトリグロスでそれぞれ測定し、評価を行った。
実施例で使用した粗製銅フタロシアニンの銅をそれぞれ亜鉛とアルミニウムに置換した、粗製亜鉛フタロシアニン、粗製アルミフタロシアニンを使用した以外は同様にして本発明で規定する構造を有するフタロシアニン顔料をそれぞれ作製し、同様の評価を行った。そして、参考例とした従来のPB15:3と比較した結果、いずれのフタロシアニン顔料も、分散性、色相、着色力共に優れた品質のものであることを確認した。また、顔料を構成している一般式(I)で表される構造中におけるMの違いによる色相の相対的な違いはあまり見られず、いずれも本発明が目的としている彩度の高い緑味青色の色相を呈することがわかった。特に、一般式(I)で表される構造中のMがアルミニウムである顔料の場合は、銅である顔料の場合と遜色なく鮮明性に優れていた。製法面の安定性や形成した画像の耐候性等の点からすれば、一般式(I)で表される構造中のMが銅である顔料が好適であるが、一般式(I)中におけるMの違いによって、例えば、顔料の分散性等が異なる場合があった。したがって、その使用目的によって選択される、顔料と併用することとなる分散剤や樹脂や溶剤等との兼ね合いで、本発明で規定する一般式(I)中のMの中から、最適なものを選択することが好ましい。このことは、本発明で規定する顔料は、一般式(I)中におけるMが銅に限定されるものでないため、その利用を、より広範なものにできることを意味している。
Claims (8)
- 一般式(I)で表される顔料の純度が、95.0%以上である請求項1に記載の緑味青色顔料。
- 前記一般式(I)中の、mの範囲が2.5≦m≦4.0で、且つ、nの範囲が0.05≦n≦0.7である請求項1又は2に記載の緑味青色顔料。
- その分光反射スペクトルにおいて、380nm~780nmの可視光領域の範囲内における最高反射スペクトルが、460nm~500nmの範囲内にある請求項1~3のいずれか1項に記載の緑味青色顔料。
- 少なくとも顔料と樹脂とを含んでなり、当該顔料が、請求項1~4のいずれか1項に記載の緑味青色顔料を含むことを特徴とする着色剤組成物。
- 電子写真、電子印刷、静電記録又は熱転写記録のいずれかの記録方法に用いられる画像記録剤であって、請求項5に記載の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする画像記録剤。
- インクジェット記録用の画像記録剤であって、請求項5に記載の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする画像記録剤。
- カラーフィルター用の画像記録剤であって、請求項5に記載の着色剤組成物を含有してなることを特徴とする画像記録剤。
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