WO2019009170A1 - 水系顔料分散体の製造方法 - Google Patents

水系顔料分散体の製造方法 Download PDF

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WO2019009170A1
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亮 中西
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Definitions

  • the present invention relates to a method of producing an aqueous pigment dispersion, an aqueous pigment dispersion obtained by the method, a method of producing an aqueous ink, and an aqueous ink obtained by the method.
  • the ink jet recording method is a recording method in which ink droplets are directly ejected from fine nozzles and adhered to a recording medium to obtain a printed matter on which characters and images are recorded.
  • This method is extremely popular because it has many advantages such as easy full color and inexpensive, usable plain paper as a recording medium, and non-contact with a recording medium.
  • those using a pigment as a colorant have become mainstream.
  • the pigment is used by dispersing it in an ink vehicle using a dispersing agent such as a polymer, but unlike a dye, there is a problem that pigment molecules can not be uniformly dissolved in the ink vehicle. For this reason, it is necessary to improve the storage stability to maintain the dispersed state of the pigment, and to suppress the dischargeability deterioration caused by the solidification of the polymer or the pigment at the ink discharge nozzle portion due to the dispersed state of the pigment after a long period of time is there. In order to improve the water dispersion for ink jet recording and the water-based ink, various proposals have been made for the production method and the like.
  • Patent Document 1 a water-insoluble polymer having an ionic group at an end is dissolved in an organic solvent, and a pigment, water, and a neutralizing agent are added and kneaded.
  • a method of producing a water-based ink suitable for ink jet recording by diluting with water and distilling off the organic solvent.
  • JP-A-2006-176624 discloses a water-insoluble polymer having a weight average molecular weight of 1000 to 15000 and having 90% by weight or more of a structural unit derived from a hydrophobic monomer and an ionic group at both ends An aqueous dispersion for ink jet recording containing a colorant is disclosed.
  • JP-A-2007-314784 contains a water-insoluble crosslinked polymer particle containing a colorant and a water-insoluble organic compound, and the water-insoluble crosslinked polymer crosslinks the water-insoluble polymer with a crosslinking agent.
  • a water dispersion for inkjet recording which is a polymer, and a method for producing the same.
  • the present invention relates to a method for producing a water-based pigment dispersion having the following steps 1 to 3 and a method for producing a water-based ink having the following steps 1 to 4.
  • Step 1 A monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b) using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group Step of polymerizing to obtain polymer A having an ionic group
  • Step 2 Step of mixing the polymer A obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium and dispersing them to obtain a pigment water dispersion
  • Step 3 Step Step Step of Crosslinking the Polymer A in the Pigment Water Dispersion Obtained in 2 with a Multifunctional Compound to Obtain a Water-Based Pigment Dispersion
  • Step 4 The water-based pigment dispersion obtained in Step 3 and an organic solvent are mixed, Process to obtain water-based ink
  • the dispersion stability of the water dispersion and the ejection reliability of the water-based ink with time can be secured to some extent by stabilizing the pigment with the polymer.
  • the ink is dried and solidified at the interface between the ink discharge nozzle and the air at the discharge port of the ink discharge nozzle, adhesion and fixation occur between the polymer films between the pigment particles, and the ink is newly supplied to the discharge nozzle. Since it is difficult to redisperse and to flow, clogging may occur in the discharge nozzle, which may cause a problem in dischargeability when printing is resumed.
  • the present invention relates to a method of producing a water-based pigment dispersion capable of ensuring excellent redispersion and high fluidity which can suppress clogging of the discharge nozzle due to solidification of the pigment and polymer in the ink discharge nozzle, and water-based pigment obtained by the method
  • the present invention relates to a dispersion, a method of producing a water-based ink, and a water-based ink obtained by the method.
  • the present inventors maintain the fluid state in the environment where the ink vehicle is present as in the ink discharge nozzle portion to the water-based pigment dispersion and the water-based ink, and the discharge property is excellent, while the ink attached to the nozzle portion is dry.
  • the monomer (a) having an ionic group and the hydrophobic monomer (b) are polymerized using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group
  • a method for producing an aqueous pigment dispersion comprising the following steps 1 to 3.
  • Step 1 A monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b) using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group Step of polymerizing to obtain polymer A having an ionic group
  • Step 2 Step of mixing the polymer A obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium and dispersing them to obtain a pigment water dispersion
  • Step 2 Step of mixing the polymer A obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium and dispersing them to obtain a pigment water dispersion
  • a step of obtaining an aqueous pigment dispersion by crosslinking polymer A in the pigment aqueous dispersion obtained in step 2 with a polyfunctional compound [2] An aqueous pigment dispersion obtained by the method according to the above [1]. [3] A method for producing a water-based ink, comprising the following steps 1 to 4.
  • Step 1 A monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b) using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group Step of polymerizing to obtain polymer A having an ionic group
  • Step 2 Step of mixing the polymer A obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium and dispersing them to obtain a pigment water dispersion
  • Step 3 Step Step Step of Crosslinking the Polymer A in the Pigment Water Dispersion Obtained in 2 with a Multifunctional Compound to Obtain a Water-Based Pigment Dispersion
  • Step 4 The water-based pigment dispersion obtained in Step 3 and an organic solvent are mixed, Step [4] of Obtaining Water-Based Ink Water-based ink obtained by the method according to [3].
  • a method for producing a water-based pigment dispersion capable of ensuring excellent redispersion and high fluidity which can suppress clogging of the discharge nozzle due to solidification of the pigment and polymer in the ink discharge nozzle.
  • An aqueous pigment dispersion, a method for producing an aqueous ink, and an aqueous ink obtained by the method can be provided.
  • Step 1 A monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b) using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group Step of polymerizing to obtain polymer A having an ionic group
  • Step 2 Step of obtaining an aqueous pigment dispersion by mixing and dispersing the polymer dispersant obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium Step of Crosslinking the Polymer A in the Pigment Water Dispersion Obtained in Step 2 with a Multifunctional Compound to Obtain an Aqueous Pigment Dispersion
  • “ionic group” actually has a charge.
  • water-based means that water accounts for the largest proportion in the medium in which the pigment is dispersed
  • re-dispersion is a pigment formed by volatilization of volatile components in the ink vehicle Solids such as water, polymer particles and the like are redissolved or redispersed in the ink.
  • the aqueous pigment dispersion of the present invention is excellent in storage stability, fixability, and water resistance, and can obtain excellent printed matter. Therefore, an aqueous pigment dispersion for flexographic printing ink, gravure printing ink, or inkjet ink It is preferable to use as a water-based pigment dispersion for inkjet ink especially. Further, the water-based ink using the water-based pigment dispersion of the present invention is excellent in redispersibility and fluidity which can suppress clogging of the discharge nozzle due to solidification of the pigment or polymer in the ink discharge nozzle in the ink jet recording system. It is preferable to use as a water-based ink for inkjet recording.
  • the water-based pigment dispersion and the water-based ink obtained by the method of the present invention are excellent in redispersibility and fluidity, discharge failure due to solidification of the pigment or polymer in the ink discharge nozzle can be suppressed.
  • the reason for the water-based pigment dispersion and the water-based ink according to the present invention to be excellent in redispersibility and to have high fluidity (low concentrated viscosity) is not clear, it is considered as follows.
  • the polymer A used in the present invention is obtained by polymerization using an agent having an ionic group for both the polymerization initiator and the polymerization chain transfer agent, it has an ionic group at at least one end of the resulting polymer Not only that, in a certain proportion, they have ionic groups at both ends of the polymer.
  • the terminal of a polymer is easy to appear on the surface of a pigment particle from the high degree of freedom, and when polymer A having an ionic group according to the present invention is used, polymerization having no ionic group is carried out
  • the amount of ionic groups exposed on the surface of the water-based pigment dispersion is greater than in the case of using a polymer obtained by polymerization using an initiator and a polymerization chain transfer agent. Therefore, the number of crosslinkable points with the polyfunctional compound increases, and a crosslinked structure suitable for dispersion in water can be obtained. Therefore, the charge with the ionic group having high affinity for water and not contributing to the crosslinking is obtained.
  • the pigment used in the present invention may be either an inorganic pigment or an organic pigment, and lake pigments and fluorescent pigments can also be used. In addition, if necessary, they may be used in combination with an extender pigment.
  • the inorganic pigment include carbon black, titanium oxide, iron oxide, iron oxide, metal oxides such as iron oxide and chromium oxide, and pearlescent pigments. Particularly in the case of black ink, carbon black is preferred. As carbon black, furnace black, thermal lamp black, acetylene black, channel black etc. are mentioned.
  • organic pigment examples 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, iso indo dyes
  • 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
  • iso indo dyes Polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and Sureren pigments, and the like can be mentioned.
  • the hue is not particularly limited, and any chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green can be used.
  • chromatic pigment such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green
  • Specific examples of preferred organic pigments include C.I. I. Pigment yellow, C.I. I. Pigment red, C.I. I. Pigment orange, C.I. I. Pigment violet, C.I. I. Pigment blue, and C.I. I.
  • the extender pigment include silica, calcium carbonate, talc and the like.
  • the above pigments may be used alone or in combination of two or more.
  • the pigment is preferably first dispersed in polymer A and contained as pigment-containing polymer particles (hereinafter also referred to as "pigment-containing polymer particles").
  • the polymer A used in the present invention has a function as a pigment dispersant which exhibits a pigment dispersing action and a function as a fixing agent to a recording medium.
  • the polymer A may be any polymer having an ionic group, and may be water soluble or water insoluble, but is more preferably a water insoluble polymer.
  • a part of the ionic groups can be treated with a polyfunctional compound to form a crosslinked structure, from the viewpoint of securing excellent redispersibility and high fluidity. Even if the polymer A is a water-soluble polymer, crosslinking results in "water-insoluble crosslinked polymer".
  • water-soluble and water-insoluble when the polymer which has been dried at 105 ° C for 2 hours and reached a constant weight is dissolved in 100 g of water at 25 ° C until the saturation amount is reached, it is dissolved If the amount exceeds 10 g, it is judged to be water soluble, and if it is 10 g or less, it is judged to be water insoluble.
  • the dissolved amount of the water-insoluble polymer is preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less.
  • the water-insoluble polymer is an anionic polymer
  • the amount dissolved is the amount dissolved when the anionic group of the polymer is 100% neutralized with sodium hydroxide.
  • the present invention as the existence form of the pigment and the polymer in the water-based pigment dispersion and the water-based ink, there are a form in which the water-insoluble crosslinked polymer is adsorbed to the pigment and a form in which the water-insoluble crosslinked polymer contains the pigment And polymer particles in which the water-insoluble crosslinked polymer contains a pigment (hereinafter simply referred to as “pigment-containing”, from the viewpoint of dispersion stability of the pigment and from the viewpoint of improving the redispersibility and fluidity of the aqueous pigment dispersion and aqueous ink
  • the form of “crosslinked polymer particles” is also preferable, and the form of a crosslinked polymer particle in a pigment-containing (pigment-encapsulated state) containing a pigment is more preferable.
  • the acid value of the polymer A is derived from an ionic group, preferably a carboxy group.
  • the acid value is preferably 150 mg KOH / g or more, more preferably 180 mg KOH / g or more, still more preferably 200 mg KOH / g or more, still more preferably 210 mg KOH / g or more, and preferably 310 mg KOH / g or less, more preferably Is 300 mg KOH / g or less, more preferably 290 mg KOH / g or less, and still more preferably 280 mg KOH / g or less.
  • the amount of the ionic group and the neutralized ionic group is sufficient, and the dispersion stability of the pigment is secured.
  • the acid value of the polymer A can be measured by the method described in the examples. Moreover, it can calculate from the mass ratio of the monomer to comprise.
  • the polymer A used in the present invention is a monomer (a) having at least an ionic group (hereinafter, “ionic monomer (a), from the viewpoint of improving the dispersion stability and storage stability of the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink. And a constituent unit derived from a hydrophobic monomer (b) (hereinafter also referred to as a "(b) component”).
  • the polymer A can be obtained by copolymerizing a monomer mixture containing the (a) component and the (b) component (hereinafter, also simply referred to as "raw material monomer”).
  • the polymer may further contain structural units derived from the macromonomer (c) and the nonionic monomer (d).
  • Anionic monomer and a cationic monomer are mentioned as a monomer (a) (ionic monomer (a)) which has an ionic group.
  • a monomer (a) (ionic monomer (a)) which has an ionic group from the viewpoint of improving the redispersibility and fluidity of the water-based pigment dispersion and the water-based ink, an anionic monomer is preferable, and an anionic vinyl monomer is more preferable.
  • the monomer which becomes an ion on acidic and alkaline conditions is also contained in an ionic monomer.
  • an anionic monomer 1 or more types chosen from an unsaturated carboxylic acid monomer, an unsaturated sulfonic acid monomer, an unsaturated phosphoric acid monomer etc. are mentioned.
  • unsaturated carboxylic acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethyl succinic acid and the like.
  • unsaturated sulfonic acid monomers include styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylate and the like.
  • unsaturated phosphoric acid monomers examples include vinyl phosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate and the like.
  • unsaturated carboxylic acid monomers are preferable, acrylic acid and methacrylic acid are more preferable, and acrylic acid is even more preferable, from the viewpoint of improving the redispersibility and fluidity of the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink.
  • (meth) acrylate means 1 or more types selected from a methacrylate and an acrylate. The same applies to the following.
  • a cationic monomer 1 or more types chosen from an unsaturated tertiary amine containing monomer, an unsaturated ammonium salt containing monomer, etc. are mentioned.
  • unsaturated tertiary amine-containing monomers include N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, and N, N-dimethyl aminoethyl acrylate.
  • unsaturated ammonium salt-containing monomers include N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate quaternary, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate quaternary, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate There is a graded product and the like.
  • the cationic monomers N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide and vinyl pyrrolidone are preferred.
  • the hydrophobic monomer (b) is used as a monomer component of the polymer A from the viewpoint of improving the dispersion stability and storage stability of the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink.
  • a hydrophobic monomer a hydrophobic vinyl monomer is preferable, and an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an aromatic group-containing monomer, and the like can be mentioned.
  • the alkyl (meth) acrylate preferably has an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms.
  • the aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having a carbon number of 6 to 22, which may have a substituent containing a hetero atom, and the redispersibility of the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink From the viewpoint of improving the flowability, styrenic monomers and aromatic group-containing (meth) acrylates are more preferable.
  • styrene-based monomer examples include styrene, 2-methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene, chlorostyrene and the like, and examples of the aromatic group-containing (meth) acrylate include phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate and phenoxy Ethyl (meth) acrylate etc. are mentioned.
  • hydrophobic monomer (b) two or more of the above-mentioned monomers may be used, and a styrenic monomer and an aromatic group-containing (meth) acrylate may be used in combination. Among these, styrenic monomers are preferable, and styrene and 2-methylstyrene are more preferable.
  • the macromonomer (c) is a compound having a number average molecular weight of 500 to 100,000 and having a polymerizable functional group at one end, and can be used as a monomer component of the polymer A.
  • the polymerizable functional group present at one end is preferably an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group, and more preferably a methacryloyloxy group.
  • aromatic group-containing monomer-based macromonomers and silicone-based macromonomers are preferable, and aromatic group-containing monomer-based macromonomers are more preferable.
  • aromatic group-containing monomer constituting the aromatic group-containing monomer macromonomer examples include the aromatic group-containing monomers described in the hydrophobic monomer (b), and styrene and benzyl (meth) acrylate are preferable, and styrene is More preferable.
  • Specific examples of the styrenic macromonomer include AS-6 (S), AN-6 (S), HS-6 (S) (trade name of Toagosei Co., Ltd.), and the like.
  • Nonionic monomer (d) In the polymer A, from the viewpoint of improving the dispersion stability in the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink, a nonionic monomer (d) can be further used as a monomer component.
  • nonionic monomers (d) include NK esters M-20G, 40G, 90G, 230G, etc. of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., and Blemmer PE-90 of NOF Corporation. 200, 350, etc., PME-100, 200, 400, etc. PP-500, 800, 1000, etc. AP-150, 400, 550, etc., 50 PEP-300, 50 POEP-800 B, 43 PAPE And -600 B and the like.
  • Each of the above monomer components can be used alone or in combination of two or more.
  • the polymer A having an ionic group to be used in the present invention is a structural unit derived from a monomer (a) having one or more ionic groups selected from acrylic acid and methacrylic acid, and an alkyl (meth) acrylate And a vinyl polymer containing a structural unit derived from at least one hydrophobic monomer (b) selected from aromatic group-containing monomers, and a structural unit derived from acrylic acid and an aromatic group-containing monomer It is more preferable that it is a vinyl-type polymer containing a structural unit.
  • Content of the components (a) and (b) in the raw material monomer at the time of production of polymer A (content as unneutralized amount; the same applies hereinafter) or derived from the components (a) and (b) in the polymer
  • the content of the constituent unit is as follows from the viewpoint of improving the dispersion stability in the water-based pigment dispersion and the water-based ink.
  • the content of the component (a) is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less More preferably, it is 50% by mass or less, still more preferably 45% by mass or less.
  • the content of the component (b) is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, still more preferably 55% by mass or more, and preferably 90% by mass
  • the following content is more preferably 85% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less.
  • the mass ratio of [(a) component / (b) component] is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, further preferably 0.2 or more, and still more preferably 0.25 or more, And preferably 2.3 or less, more preferably 1.8 or less, further preferably 1.2 or less, still more preferably 1 or less, still more preferably 0.8 or less, still more preferably 0.6 or less. is there.
  • Step 1 uses a monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b), a polymerization initiator (x) having an ionic group, and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group And polymerizing to obtain a polymer A having an ionic group.
  • the polymer A having an ionic group is produced by copolymerizing the above-mentioned raw material monomers by a known polymerization method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization or emulsion polymerization. Among these polymerization methods, the solution polymerization method is preferred.
  • the solvent used in the solution polymerization method is not particularly limited, but a polar organic solvent is preferred.
  • the polar organic solvent When the polar organic solvent is miscible with water, it can also be used by mixing with water.
  • the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, ketones having 3 to 8 carbon atoms, ethers, and esters such as ethyl acetate. Among these, ketones having 4 to 8 carbon atoms or mixed solvents of these with water are preferable, and methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone or mixed solvents of these with water are more preferable.
  • the polymerization is carried out in the presence of a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group.
  • a polymerization initiator (x) having an ionic group As the ionic group, an anionic group, a cationic group, and a betaine group can be mentioned.
  • the ionic group can be used alone or in combination of two or more different ones.
  • Specific examples of the anionic group include a -COOM group (wherein, M represents a hydrogen atom or an alkali metal atom. The same shall apply hereinafter), an -SO 3 M group, a -PO 3 M group, etc.
  • Anionic groups can be used individually or in combination of 2 or more types, respectively.
  • n an integer of 0 to 2
  • R represents each independently an alkyl or aryl group following the same.
  • -NH n R 2-n in Amine bases, pyridinium salts, imidazolinium salts, phosphine groups represented by the formula: -PR 2 and the like can be mentioned.
  • the alkyl group as R is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • betaine group examples include carbobetaine group, sulfobetaine group, phosphobetaine group, such as those having an amino group and a carboxy group in the molecule as contained in amino acids, etc. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of improving the redispersibility and fluidity of the water-based pigment dispersion and the water-based ink, those having a carboxy group in the molecule are preferable. Also, there is no limitation on the mode of chain of the polymerization monomers, and any polymerization mode such as random, block, graft and the like may be used.
  • Polymerization initiator (x) having an ionic group examples include a polymerization initiator having a cationic group such as an amino group, an imidazoline group and a pyrimidine group, and a polymerization initiator having an anionic group such as a carboxy group. From the viewpoint of crosslinking with a polyfunctional compound, a polymerization initiator having an anionic group is more preferable.
  • polymerization initiator (x) having an ionic group examples include 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dibasic acid, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2 '-Azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2 ,, 2'-Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate, 2,2'-azobis [2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl] 2.) Propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (1- (2-hydroxyethyl) -2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis Examples include [N- (2-carbox
  • the amount of the polymerization initiator (x) having an ionic group is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.002 mol or more, still more preferably 0.003 mol or more, per mol of the raw material monomer. Preferably it is 1 mol or less, More preferably, it is 0.5 mol or less, More preferably, it is 0.1 mol or less.
  • any polymerization chain transfer may be caused to have an ionic group, and a polymerization chain transfer agent having an anionic group such as a carboxy group, an amino group, an imidazoline group And a polymerization chain transfer agent having a cationic group such as a pyrimidine group, and a polymerization chain transfer agent having an amphoteric ionic group such as betaine.
  • a polymerization chain transfer agent having an anionic group is more preferable.
  • the number of ionic groups is not particularly limited, and may be two or more.
  • polymerization chain transfer agent having an anionic group examples include 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, mercaptosuccinic acid, thioglycolic acid, thiolactic acid, 4,4'-dithiobutyric acid, Examples thereof include 3'-dithiopropionic acid and dithioglycolic acid, but one or more selected from 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, mercaptosuccinic acid and thioglycolic acid is preferable, and 3-mercaptopropionic acid is preferable. More preferable.
  • polymerization chain transfer agent having a cationic group examples include 1-amino-2-methyl-2-propanethiol, 2-aminoethanethiol, 2-diethylaminoethanethiol, 2-dimethylaminoethanethiol, 4-amino Thiophenol, dithiodianiline, 3,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidine thiol, 2-mercaptothiazoline and the like can be mentioned.
  • polymerization chain transfer agent having an amphoteric ionic group examples include thiols such as DL-penicillamine, N- (2-mercaptopropionyl) glycine, DL-cysteine, DL-homocysteine, cystamine, DL-cystine and the like. Group-containing amino acids and derivatives thereof.
  • the polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group may contain a mercapto group, a disulfide group or the like which is a functional group which causes polymerization chain transfer. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.005 mol or more, still more preferably 0.01 mol or more, per mol of the raw material monomer. And it is preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.1 mol or less, still more preferably 0.05 mol or less.
  • the preferred polymerization conditions vary depending on the type of polymerization initiator (x), polymerization chain transfer agent (y), raw material monomers, solvents used, etc., but usually the polymerization temperature is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. The temperature is more preferably 60 ° C. or more, and preferably 95 ° C. or less, more preferably 90 ° C. or less, still more preferably 80 ° C. or less.
  • the polymerization time can not be determined uniquely because it correlates with the polymerization temperature, but is preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, and preferably 20 hours or less, more preferably 10 hours or less.
  • the polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
  • the produced polymer can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation, solvent evaporation and the like.
  • the obtained polymer can be purified by removing unreacted monomers and the like by reprecipitation, membrane separation, chromatography, extraction and the like.
  • the solid content concentration of the obtained polymer solution is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and preferably 70% by mass from the viewpoint of improving the productivity of the pigment aqueous dispersion of the pigment-containing polymer particles. It is at most mass%, more preferably at most 65 mass%.
  • solid content concentration of a polymer solution is measured by the method as described in an Example.
  • the weight average molecular weight of the polymer A used in the present invention is preferably 6,000 or more, more preferably 8,000 or more, still more preferably 9,000 or more, and preferably 50,000 or less, more preferably It is 30,000 or less, more preferably 20,000 or less.
  • the molecular weight of the polymer is in the above range, the adsorptive power to the pigment is sufficient, and dispersion stability can be exhibited.
  • the measurement of a weight average molecular weight can be performed by the method as described in an Example.
  • Step 2 is a step of dispersing a mixture obtained by mixing the polymer A obtained in step 1 and a pigment in an aqueous medium (hereinafter also referred to as “pigment mixture”) to obtain a pigment water dispersion.
  • polymer A is dispersed in an aqueous medium such as water, a pigment and, if necessary, a neutralizing agent, a surfactant and the like are added, mixed and dispersed, and a pigment water dispersion of pigment-containing polymer particles It is preferable to obtain
  • aqueous medium means a medium in which water occupies the largest proportion in the medium in which the pigment is dispersed, and an organic solvent may be contained.
  • a neutralizing agent Preferably, at least a portion of the ionic groups, preferably the carboxy groups, of the polymer A are neutralized using a neutralizing agent.
  • a neutralizing agent an alkali metal hydroxide is preferable.
  • an alkali metal hydroxide is used as the neutralizing agent, the charge repulsion developed after neutralization is increased, and the occurrence of thickening and aggregation that occurs during storage of the aqueous pigment dispersion or aqueous ink is suppressed, and the fixing property is also achieved. And so on, which is preferable.
  • the alkali metal hydroxide examples include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide, with sodium hydroxide and potassium hydroxide being preferred.
  • the polymer may be neutralized in advance.
  • the neutralizing agent is preferably used as an aqueous neutralizing agent solution from the viewpoint of promoting the neutralization sufficiently and uniformly. From the above viewpoint, the concentration of the neutralizing agent aqueous solution is preferably 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, and 25% by mass or less More preferable.
  • the degree of neutralization of the ionic group of the polymer A is preferably 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, from the viewpoint of water resistance, storage stability, fixability, etc. of the obtained aqueous pigment dispersion and aqueous ink. , More preferably 20 mol% or more, still more preferably 25 mol% or more, preferably 60 mol% or less, more preferably 55 mol% or less, still more preferably 50 mol% or less, still more preferably 45 It is less than mol%.
  • the degree of neutralization is a value obtained by dividing the molar equivalent number of the neutralizing agent by the molar equivalent number of the ionic group of the polymer, that is, "the molar equivalent number of the neutralizing agent / the molar equivalent number of the ionic group of the polymer" Is the value of Naturally, the degree of neutralization does not exceed 100 mol%, but in the present invention it is calculated from the number of molar equivalents of the neutralizing agent, so when the neutralizing agent is used in excess, it exceeds 100 mol%.
  • the content of each component in the pigment mixture during dispersion treatment is as follows from the viewpoint of the dispersion stability, fixability, and dischargeability of the obtained aqueous pigment dispersion.
  • the content of the pigment in the pigment mixture is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 12.5% by mass or more, and preferably 35% by mass or less, more preferably 30. It is preferably at most 20% by mass, more preferably at most 20% by mass.
  • the content of polymer A in the pigment mixture is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, and preferably 9% by mass or less, more preferably 8% by mass.
  • the content of the organic solvent in the pigment mixture is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 5% by mass or less.
  • the content of water in the pigment mixture is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass The content is more preferably 75% by mass or less.
  • the mass ratio of the pigment to the polymer A in the pigment mixture [pigment / polymer A] is preferably 40/60 or more, more preferably from the viewpoint of improving the water resistance, storage stability, fixability, etc. of the obtained aqueous pigment dispersion. It is preferably 50/50 or more, more preferably 60/40 or more, and preferably 90/10 or less, more preferably 85/15 or less, still more preferably 80/20 or less.
  • step 2 the pigment mixture is subjected to dispersion treatment to obtain a pigment water dispersion of pigment-containing polymer particles.
  • the dispersion method for obtaining the pigment water dispersion There is no particular limitation on the dispersion method for obtaining the pigment water dispersion.
  • the average particle diameter of the pigment particles can be finely divided to a desired particle diameter only by the main dispersion, it is preferable that the pigment mixture is predispersed and then shear stress is further applied to perform the main dispersion, thereby containing the pigment It is preferable to control the average particle size of the polymer particles to a desired particle size.
  • the temperature in step 2, especially in the pre-dispersion is preferably 0 ° C. or more, preferably 40 ° C. or less, more preferably 30 ° C.
  • the dispersion time is preferably 0 0.5 hours or more, more preferably 0.8 hours or more, preferably 30 hours or less, more preferably 10 hours or less, still more preferably 5 hours or less.
  • a commonly used mixing and stirring apparatus such as an anchor blade and a disper wing can be used, but among them, a high-speed stirring and mixing apparatus is preferable.
  • Examples of means for giving shear stress of the dispersion include kneaders such as a roll mill and a kneader, high pressure homogenizers such as a microfluidizer (manufactured by Microfluidic), and media type dispersers such as a paint shaker and a bead mill.
  • kneaders such as a roll mill and a kneader
  • high pressure homogenizers such as a microfluidizer (manufactured by Microfluidic)
  • media type dispersers such as a paint shaker and a bead mill.
  • Ultra Apex Mill manufactured by Kotobuki Industry Co., Ltd.
  • Picomill manufactured by Asada Iron Works Co., Ltd.
  • the pigment can be controlled to have a desired particle size by controlling the treatment pressure and the number of passes.
  • the treatment pressure is preferably 60 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, still more preferably 130 MPa or more, and preferably 200 MPa or less, more preferably 180 MPa or less from the viewpoint of productivity and economy.
  • the number of passes is preferably 3 or more, more preferably 7 or more, and preferably 30 or less, more preferably 25 or less.
  • the pigment water dispersion liquid of a pigment containing polymer particle can be obtained by removing an organic solvent by a well-known method.
  • the organic solvent in the obtained pigment water dispersion is preferably substantially removed, but may remain as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the amount of the residual organic solvent is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less.
  • the concentration of non-volatile components (solids concentration) of the pigment water dispersion obtained is preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment water dispersion and facilitating the preparation of the water-based ink. Preferably, it is 15% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
  • solid content concentration of pigment water dispersion liquid is measured by the method as described in an Example.
  • the average particle diameter of the pigment-containing polymer particles in the pigment aqueous dispersion is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, and still more preferably 70 nm or more from the viewpoint of reducing coarse particles and improving the ejection stability of the water-based ink. And preferably 200 nm or less, more preferably 160 nm or less, and still more preferably 150 nm or less.
  • the average particle diameter of a pigment containing polymer particle is measured by the method as described in an Example.
  • the average particle diameter of the pigment-containing polymer particles in the water-based ink is the same as the average particle diameter in the pigment water dispersion, and the preferred embodiment of the average particle diameter is the preferred embodiment of the average particle diameter in the pigment water dispersion Is the same as
  • the mass ratio of [pigment / polymer] of the pigment-containing polymer particles in the pigment water dispersion obtained in step 2 is preferably 40/60 or more, more preferably 50/50 or more, still more preferably 60/60 as described above. 40 or more, and preferably 90/10 or less, more preferably 85/15 or less, and still more preferably 80/20 or less.
  • Step 3 is a step of crosslinking polymer A in the pigment water dispersion obtained in step 2 with a polyfunctional compound to obtain an aqueous pigment dispersion.
  • a part of the ionic group, preferably a carboxy group, of the polymer A constituting the pigment-containing polymer particles is crosslinked to form a crosslinked structure in the surface portion of the pigment-containing polymer particles.
  • the polymer contained in the pigment-containing polymer particles in the pigment aqueous dispersion is crosslinked by a polyfunctional compound (crosslinking agent) to form a water-insoluble crosslinked polymer, and the pigment-containing crosslinked polymer particles in which the water-insoluble crosslinked polymer contains a pigment are water-based It becomes an aqueous pigment dispersion dispersed in a medium.
  • a polyfunctional compound crosslinking agent
  • the polyfunctional compound to be used in the present invention is preferably a water-insoluble polyfunctional compound from the viewpoint of efficiently reacting with the carboxy group of the polymer in a water-based medium.
  • water insoluble of the polyfunctional compound means that when the polyfunctional compound is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C., the amount of dissolution is less than 50 g, preferably 40 g or less More preferably, it is 35 g or less.
  • the polyfunctional compound preferably has a water solubility (% by mass) of 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 35% by mass or less from the viewpoint of crosslinking efficiency.
  • the water solubility (mass%) refers to the dissolution ratio (mass%) when 10 parts by mass of the polyfunctional compound is dissolved in 90 parts by mass of water at room temperature 25 ° C. More specifically, Example It measures by the method as described in.
  • the reactive functional group of the polyfunctional compound is preferably capable of reacting with the functional group of the polymer A to form a covalent bond.
  • Preferred covalent bonds are one or more selected from ester bonds, thioester bonds, amide bonds, amino bonds, ether bonds, thioether bonds, carbonyl bonds, thiocarbonyl bonds and sulfonyl bonds, more preferably ester bonds, thioester bonds and It is at least one selected from amide bonds.
  • the polymer A contains a carboxy group
  • the carboxy group preferably undergoes an irreversible addition reaction with an epoxy group, an isocyanate group, an aziridino group, an amino group and an oxazoline group in a high yield by heat reaction to form a covalent bond.
  • the polyfunctional compound has a plurality of reactive functional groups, it preferably has the same functional group from the viewpoint of crosslinking with the polymer A under the same conditions.
  • the reactive functional group of the polyfunctional compound is not limited to those described above, but when the polymer A contains a carboxy group, it is preferably an epoxy group, an isocyanate group, an aziridino group, an amino group and an oxazoline from the same viewpoint as above. It is at least one selected from a group, more preferably an epoxy group.
  • the concept of epoxy group includes glycidyl group.
  • the molecular weight of the polyfunctional compound is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, still more preferably 200 or more, and preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, from the viewpoint of easiness of reaction and crosslinking efficiency. More preferably, it is 1000 or less, still more preferably 900 or less.
  • the polyfunctional compound having an epoxy group that is, the polyfunctional epoxy compound is preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a compound having a glycidyl ether group, more preferably carbon, from the viewpoint of crosslinking efficiency. It is a glycidyl ether compound of polyhydric alcohol which has several 3 or more and 8 or less hydrocarbon group.
  • the molecular weight of the polyfunctional epoxy compound is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, still more preferably 200 or more, and preferably 2000 or less, more preferably 1500, from the viewpoint of ease of reaction and crosslinking efficiency. The following is more preferably 1000 or less.
  • the number of epoxy groups of the polyfunctional epoxy compound is 2 or more, preferably 3 or more, preferably 1 or more, from the viewpoint of efficiently reacting with a carboxy group to improve the storage stability of the pigment-containing polymer particles, etc. It is preferably 6 or less, more preferably 4 or less from the viewpoint of market availability.
  • the epoxy equivalent of the polyfunctional epoxy compound is preferably 100 or more, more preferably 110 or more, still more preferably 120 or more, and preferably 300 or less, more preferably 270 or less, further preferably from the same viewpoint as above. Is less than 250.
  • polyfunctional epoxy compounds include polypropylene glycol diglycidyl ether (water solubility 31% by mass), glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether (water solubility 27% by mass), sorbitol poly Examples thereof include polyglycidyl ethers such as glycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether.
  • polypropylene glycol diglycidyl ether water solubility 31% by mass
  • trimethylolpropane polyglycidyl ether water solubility 27% by mass
  • pentaerythritol polyglycidyl ether water solubility less than 20% by mass
  • the polymer A is a polymer having a carboxy group, at least a part of the carboxy group is neutralized, and at least one of the following conditions 1 and 2 is satisfied.
  • Condition 1 is that the value of [(neutralization degree) / 100] ⁇ [acid value of polymer having carboxy group] is 50 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less.
  • the value of Condition 1 indicates the amount by which the carboxy group contained in the polymer is neutralized.
  • Condition 1 is preferably 50 mg KOH / g or more, more preferably 60 mg KOH / g or more, still more preferably 65 mg KOH / g or more, still more preferably 70 mg KOH / g or more, dispersion stability is inhibited by electrostatic repulsion
  • the storage stability can be ensured without any problem, and the value of condition 1 is preferably 200 mg KOH / g or less, more preferably 180 mg KOH / g or less, still more preferably 160 mg KOH / g or less, still more preferably 150 mg KOH / g
  • the degree of neutralization is “number of molar equivalents of neutralizing agent / number of molar equivalents of ionic groups of polymer”.
  • the condition 2 is that the value of [(crosslinking degree) / 100] ⁇ [acid value of polymer having carboxy group] is 40 mg KOH / g or more and 180 mg KOH / g or less.
  • the value of Condition 2 indicates the amount of cross-linked carboxy group in the carboxy group possessed by the polymer.
  • the degree of crosslinking is the apparent degree of crosslinking calculated from the acid number of the polymer and the equivalent of the reactive functional group of the crosslinking agent, and the “molecular equivalent number of reactive functional group of polyfunctional compound / ionicity of polymer It is represented by "number of molar equivalents of group”.
  • the degree of crosslinking is expressed in terms of the acid value per gram of polymer used to disperse the pigment.
  • the number of molar equivalents of epoxy groups is the number of molar equivalents of reactive functional groups.
  • Condition 2 is preferably 40 mg KOH / g or more, more preferably 50 mg KOH / g or more, still more preferably 60 mg KOH / g or more, still more preferably 70 mg KOH / g or more, adsorption of the polymer to the pigment is inhibited
  • the storage stability can be ensured without the condition 2, and the value of condition 2 is preferably 180 mg KOH / g or less, more preferably 160 mg KOH / g or less, still more preferably 150 mg KOH / g or less, still more preferably 140 mg KOH / g or less In this case, excellent water resistance and fixability can be secured by suppressing embrittlement of the polymer film.
  • the temperature in the reaction of the ionic group of the polymer A contained in the pigment water dispersion obtained in step 2 and the polyfunctional compound is preferably 50 ° C. or more, more preferably 55, from the viewpoint of completion of the reaction and economy. C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 65 ° C. or higher, and preferably 95 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower.
  • the reaction time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, still more preferably 2 hours or more, and preferably 12 hours or less, more preferably 10 hours, from the same viewpoint as above. More preferably, it is 8 hours or less.
  • the crosslinking degree of the crosslinked polymer is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, still more preferably 15 mol% or more, and preferably 80 mol% or less, more preferably 70 mol% or less More preferably, it is 60 mol% or less.
  • the degree of crosslinking, as described above, is the apparent degree of crosslinking calculated from the acid number of the polymer and the equivalent of the reactive functional group of the crosslinking agent.
  • the average particle diameter of the pigment-containing crosslinked polymer particles after the crosslinking reaction is preferably 60 nm or more, more preferably 80 nm or more, still more preferably from the viewpoint of improving the dispersion stability and storage stability of the aqueous pigment dispersion and aqueous ink. It is 90 nm or more, more preferably 100 nm or more, and preferably 200 nm or less, more preferably 180 nm or less, still more preferably 160 nm or less, still more preferably 140 nm or less.
  • the acid value of the pigment-containing crosslinked polymer after the crosslinking reaction is 0 mg KOH / g or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the aqueous pigment dispersion and the aqueous ink, preferably 10 mg KOH / g or more, more preferably 25 mg KOH / g It is the above, Preferably it is 100 mgKOH / g or less, More preferably, it is 80 mgKOH / g or less, More preferably, it is 70 mgKOH / g or less.
  • the aqueous pigment dispersion of the present invention can be obtained by the method for producing an aqueous pigment dispersion having the above steps 1 to 3. The details of the aqueous pigment dispersion are as described above.
  • the aqueous pigment dispersion of the present invention is excellent in storage stability, fixability, and water resistance, and can obtain excellent printed matter. Therefore, an aqueous pigment dispersion for flexographic printing ink, gravure printing ink, or inkjet ink It is preferable to use as a water-based pigment dispersion for inkjet ink especially.
  • the method for producing a water-based ink according to the present invention includes the following steps 1 to 4.
  • Step 1 A monomer (a) having an ionic group and a hydrophobic monomer (b) using a polymerization initiator (x) having an ionic group and a polymerization chain transfer agent (y) having an ionic group Step of polymerizing to obtain polymer A having an ionic group
  • Step 2 Step of mixing the polymer A obtained in Step 1 and the pigment in an aqueous medium and dispersing them to obtain a pigment water dispersion
  • Step 3 Step Step Step of Crosslinking the Polymer A in the Pigment Water Dispersion Obtained in 2 with a Multifunctional Compound to Obtain a Water-Based Pigment Dispersion
  • Step 4 The water-based pigment dispersion obtained in Step 3 and an organic solvent are mixed, Process to obtain water-based ink
  • step 4 the water-based ink is efficiently produced by mixing the water-based pigment dispersion obtained in step 3 and the organic solvent, and, if necessary, various additives such as water and surfactant. Can. There is no restriction
  • the organic solvent is used from the viewpoint of improving the storage stability of the water-based ink. Examples of the organic solvent used here include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol aryl ethers, cyclic carbonates, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds and the like.
  • polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferred, and ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-butanediol, 1,2-butanediol
  • hexanediol, glycerin, trimethylolpropane, diethylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether are more preferable.
  • surfactant examples include nonionic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants and the like. Among these, nonionic surfactants are preferred.
  • other additives used in the method for producing a water-based ink include a moisturizer, a moistening agent, a penetrant, a viscosity modifier, an antifoaming agent, an antiseptic, a mildewproofing agent, a rust inhibitor and the like.
  • the content of each component of the water-based ink obtained by the production method of the present invention and the ink physical properties are as follows.
  • 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 still more preferably 3% by mass or more from the viewpoint of improving the printing concentration of the water-based ink. Further, from the viewpoint of lowering the ink viscosity at the time of solvent volatilization and improving the ejection stability and storage stability, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 7% by mass or less.
  • the total content of the pigment and the polymer in the aqueous ink is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 4% by mass or more, and preferably 15% by mass or less, more preferably Is 12% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 8% by mass or less.
  • the viscosity of the aqueous ink at 32 ° C. is preferably 2 mPa ⁇ s or more, more preferably 3 mPa ⁇ s or more, still more preferably 5 mPa ⁇ s or more, and preferably 12 mPa ⁇ s from the viewpoint of improving the storage stability of the ink. S or less, more preferably 9 mPa ⁇ s or less, still more preferably 7 mPa ⁇ s or less.
  • the pH of the water-based ink is preferably 7 or more, more preferably 7.2 or more, and still more preferably 7.5 or more, from the viewpoint of improving the storage stability of the ink.
  • the pH is preferably 11 or less, more preferably 10 or less, and still more preferably 9.5 or less from the viewpoint of resistance to a member and skin irritation.
  • the water-based ink of the present invention can be obtained by the method for producing a water-based ink including the steps 1 to 4. Details of the water-based ink are as described above.
  • the water-based ink of the present invention can be used as a water-based ink for ink jet recording because it is excellent in redispersibility and fluidity which can suppress clogging of the discharge nozzle due to solidification of the pigment and polymer in the ink discharge nozzle in the ink jet recording method. preferable.
  • the water-based pigment dispersion and the water-based ink of the present invention can be loaded into a known ink jet recording apparatus and discharged as ink droplets on a recording medium to record an image or the like.
  • a recording medium As an inkjet recording apparatus, although there are a thermal type and a piezo type, it is more preferable to use as a piezo type aqueous ink for inkjet recording.
  • the recording medium include highly absorbent normal paper, low absorbent coated paper and synthetic resin films.
  • coated paper general purpose glossy paper, multi-color foam gloss paper and the like can be mentioned, and as synthetic resin film, polyester film, polyvinyl chloride film, polypropylene film, polyethylene film and the like can be mentioned.
  • Step 1 Preparation of Polymer A (Step 1)> Preparation Example 1 A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. In a reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 0.25 parts of 3-mercaptopropionic acid (polymerization chain transfer agent) and 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed. On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixed solution, 2.25 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) (azo-based radical polymerization initiator) in a dropping funnel, A mixed solution of 1.5 parts of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • 3-mercaptopropionic acid polymerization chain transfer agent
  • 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
  • Preparation Examples 2 to 4 Polymer solutions 2 to 4 having a carboxy group were obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the amounts of acrylic acid and styrene in Preparation Example 1 were changed as shown in Table 1.
  • Preparation Example 5 A monomer mixed solution was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid, 57 parts of styrene and 12 parts of ⁇ -methylstyrene. In a reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 0.25 parts of 3-mercaptopropionic acid (polymerization chain transfer agent) and 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed. On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixed solution, 2.25 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) (azo-based radical polymerization initiator) in a dropping funnel, A mixed solution of 1.5 parts of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • 3-mercaptopropionic acid polymerization chain transfer agent
  • 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
  • Preparation Examples 6 to 7 In the same manner as in Preparation Example 5 except that the kind and amount of monomers in Preparation Example 5 were changed as shown in Table 1, polymer solutions 6 to 7 having a carboxy group were obtained.
  • Preparation Example 8 A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. In a reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.22 parts of thioglycolic acid (polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed. On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixture, 1.98 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) (azo-based radical polymerization initiator) in the dropping funnel, A mixed solution of 1.5 parts of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • thioglycolic acid polymerization chain transfer agent
  • 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
  • the remaining 90% of the monomer mixture 1.98 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK,
  • Preparation Example 9 A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. In a reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.35 parts of mercaptosuccinic acid (polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed. On the other hand, the remaining 90% of the monomer mixture, 3.15 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) (azo-based radical polymerization initiator) in a dropping funnel, A mixed solution of 1.5 parts of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • polymercaptosuccinic acid polymerization chain transfer agent
  • 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
  • the remaining 90% of the monomer mixture 3.15 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of
  • Comparative Preparation Example 1 A monomer mixture was prepared by mixing 31 parts of acrylic acid and 69 parts of styrene. In a reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK), 0.18 parts of 2-mercaptoethanol (polymerization chain transfer agent), and 10% of the monomer mixture were added and mixed, and nitrogen gas substitution was sufficiently performed.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • 2-mercaptoethanol polymerization chain transfer agent
  • the dropping funnel the remaining 90% of the monomer mixture, 1.62 parts of the polymerization chain transfer agent, 75 parts of MEK, and 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (azo-based radical polymerization initiation) Mixed with 1.5 parts of a mixture of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65), and the temperature of the monomer mixture in the reaction vessel is raised to 77.degree. C. while stirring under a nitrogen atmosphere. The mixture in the dropping funnel was dropped over 5 hours. After completion of the dropwise addition, a solution of 0.5 part of the above-mentioned polymerization initiator in 5 parts of MEK was added, followed by reaction at 77 ° C. for 2 hours to obtain a polymer solution 10 having a carboxy group (weight average molecular weight of polymer: 12300) .
  • Comparative preparation example 2 In Preparation Example 1, the polymerization initiator was changed to 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (azo-based radical polymerization initiator, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65) In the same manner as in Preparation Example 1 except for the above, a polymer solution 11 having a carboxy group (weight average molecular weight of polymer: 12200) was obtained.
  • 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) azo-based radical polymerization initiator, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65
  • Comparative Preparation Example 3 In Comparative Preparation Example 1, the polymerization initiator was changed to 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) (azo-based radical polymerization initiator, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-501) A polymer solution 12 having a carboxy group (weight average molecular weight of polymer: 12000) was obtained in the same manner as in Comparative Preparation Example 1 except for the above.
  • 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) azo-based radical polymerization initiator, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-501
  • a polymer solution 12 having a carboxy group weight average molecular weight of polymer: 12000
  • Step 2 Production Example 1 (Production of Pigment Water Dispersion 1)
  • Production of Polymer Dispersion 1 200 parts of ion-exchanged water, 24 parts of polymer obtained by drying the polymer solution 1 obtained in Preparation Example 1 under reduced pressure, and an aqueous solution of 5N sodium hydroxide (solid content of sodium hydroxide 16.3. 9%) 9.7 parts were added, and the ratio of the number of moles of sodium hydroxide to the number of moles of carboxy groups of the polymer was 40% (degree of neutralization: 40% by mole).
  • the aqueous solution was heated at 90 ° C.
  • the obtained mixture was subjected to 10-pass dispersion treatment with a microfluidizer (manufactured by Microfluidics, trade name) at a pressure of 200 MPa.
  • the resulting dispersion is filtered with a 25 mL needleless syringe (manufactured by Terumo Corporation) equipped with a 5 ⁇ m filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fujifilm Corporation) to remove coarse particles
  • ion-exchanged water was added so that the solid concentration would be 22%, and pigment water dispersion 1 (average particle diameter of pigment-containing polymer particles: 121 nm) was obtained (pigment: 76%, polymer: 24%) .
  • Pigment Water dispersions 2 to 3 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount (degree of neutralization) of the 5N aqueous sodium hydroxide solution in Production Example 1 (1) was changed to that shown in Table 2.
  • Comparative Production Examples 1 to 3 (Production of Pigment Water Dispersions 12 to 14) The same procedure as in Preparation Example 1 except that, in Preparation Example 1 (1), the polymer solutions 10 to 12 obtained in Comparative Preparation Examples 1 to 3 were used instead of the polymer solution 1 obtained in Preparation Example 1. Thus, pigment water dispersions 12 to 14 were obtained.
  • Example 1 100 parts (solid content 22%) of pigment water dispersion 1 obtained in Production Example 1 is taken in a screw cap glass bottle, and 40 mol% of all carboxy groups in the polymer are crosslinked in one molecule.
  • a cross-linking agent having three epoxy groups trimethylolpropane polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., Denacol EX-321, molecular weight 302, epoxy equivalent 139, water solubility 27%) 1.27 parts is added and sealed. The mixture was heated at 70 ° C. for 5 hours while stirring with a stirrer.
  • Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 Aqueous pigment dispersions 2 to 15 were obtained in the same manner as in Example 1 under the conditions shown in Table 3.
  • the amount of trimethylolpropane polyglycidyl ether (Denacol EX-321) is adjusted in Example 2 such that 55 mol% of all carboxy groups in the polymer are crosslinked, Examples 3 to 12 and Comparative Example 1 In ⁇ 3, 40 mol% of all carboxy groups in the polymer were adjusted to be crosslinked.
  • Comparative example 4 An aqueous pigment dispersion 16 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the crosslinking agent was not added in Example 1.
  • Nonionic surfactant ethylene oxide 10 moles adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol
  • ion-exchanged water is added, and the total amount is Measure to 100%, stir with a magnetic stirrer, mix well, attach a 1.2 ⁇ m filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, made by Fujifilm Corp.) without needle volume of 25 mL
  • the solution was filtered with a syringe to obtain a water-based ink.
  • the following tests 1 and 2 were performed and evaluated using the obtained water-based ink. The results are shown in Table 3.
  • Test 1 Evaluation of redispersibility 10 ⁇ L of the aqueous ink prepared above was dropped on a slide glass using a micropipette, and left in an environment of 60 ° C. and 40% RH for 24 hours to evaporate the aqueous ink to dryness. To the solid remaining on the slide glass, 200 ⁇ L of a vehicle for evaluating redispersibility was dropped, and the redispersibility of the solid was visually observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
  • the vehicle for evaluating redispersibility is 15% glycerin, 10% triethylene glycol, and 0.5% acetylenol E100, and ion-exchanged water is added so that the total amount becomes 100%, and magnetic It stirred by a stirrer and mixed well and prepared. (Evaluation criteria) A: Solids were redispersed uniformly. B: Solids were redispersed but there were residues. C: Solids did not redisperse.
  • Test 2 Measurement of concentrated viscosity
  • the pigment concentration is 13% and glycerin 13% with respect to the entire aqueous ink
  • ion-exchanged water is added to measure the total amount to 100%
  • magnetic The mixture was stirred with a stirrer, mixed well, and filtered with a needleless syringe having a volume of 25 mL attached with a 1.2 ⁇ m filter (acetyl cellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, manufactured by Fujifilm Corporation) to obtain an aqueous ink .
  • the obtained aqueous ink was placed in a petri dish, and the solvent was evaporated under reduced pressure at 40 ° C.
  • the viscosity of the obtained concentrated water-based ink was measured using an MCR 301 rheometer (manufactured by Anton Paar, CP50-1 cone plate) at 25 ° C. and a shear rate of 1 (1 / s). The lower the concentration viscosity, the better the flowability and the better the discharge stability.
  • the water-based ink using the water-based pigment dispersion obtained in Examples 1 to 12 is redispersible compared to the water-based ink using the water-based pigment dispersion obtained in Comparative Examples 1 to 4 It is understood that it is excellent and has high flowability (low concentrated viscosity).
  • the water-based pigment dispersion and water-based ink obtained by the production method of the present invention can ensure excellent redispersion and high flowability, which can suppress clogging of the discharge nozzle due to solidification of the pigment and polymer in the ink discharge nozzle. They are particularly useful as water-based pigment dispersions and water-based inks for ink jet recording.

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Abstract

[1]イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程1、得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程2、得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程3を有する、水系顔料分散体の製造方法、[2]前記工程1~3、及び得られた水系顔料分散体と有機溶媒とを混合し水系インクを得る工程4を有する、水系インクの製造方法に関する。 得られる水系顔料分散体及び水系インクは、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と高流動性を有する。

Description

水系顔料分散体の製造方法
 本発明は、水系顔料分散体の製造方法及びその方法により得られる水系顔料分散体、並びに水系インクの製造方法及びその方法により得られる水系インクに関する。
 インクジェット記録方式は、微細なノズルからインク液滴を直接吐出し、記録媒体に付着させて、文字や画像が記録された印刷物等を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、記録媒体として普通紙が使用可能、被記録媒体に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に記録物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いるものが主流となってきている。
 顔料は、ポリマー等の分散剤を用いてインクビヒクルに分散させて用いられるが、染料と異なり、顔料分子をインクビヒクル中に均一に溶解できないという問題がある。このため、顔料の分散状態を維持する保存安定性の向上や、長期間後に顔料の分散状態がくずれることにより、インク吐出ノズル部分でポリマーや顔料が固化して起こる吐出性低下を抑制する必要がある。
 インクジェット記録用水分散体及び水系インクを改善するため、その製造方法等について種々の提案がなされている。
 例えば、特開2004-210951号(特許文献1)には、末端にイオン性基を有する水不溶性ポリマーを有機溶媒に溶解させ、顔料、水、中和剤を加えて混練した後、必要に応じて水で希釈し、有機溶媒を留去するインクジェット記録用に好適な水系インクの製造法が開示されている。
 特開2006-176624号(特許文献2)には、重量平均分子量が1000~15000であり、疎水性モノマー由来の構成単位を90重量%以上と両末端にイオン性基とを有する水不溶性ポリマー及び着色剤を含有するインクジェット記録用水分散体が開示されている。
 特開2007-314784号(特許文献3)には、着色剤を含有する水不溶性架橋ポリマー粒子と水不溶性有機化合物とを含み、該水不溶性架橋ポリマーが、水不溶性ポリマーを架橋剤で架橋させたポリマーであるインクジェット記録用水分散体、及びその製造方法が開示されている。
 本発明は、下記工程1~3を有する水系顔料分散体の製造方法、及び下記工程1~4を有する水系インクの製造方法に関する。
 工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
 工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
 工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
 工程4:工程3で得られた水系顔料分散体と有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
 特許文献1~3の技術では、ポリマーで顔料を分散安定化させることで、水分散体の分散安定性や、水系インクの経時での吐出信頼性をある程度確保できた。しかしながら、インク吐出ノズルの吐出口の空気との界面でインクが乾燥し固化した場合においては、顔料粒子間のポリマー被膜同士で接着や固着が起こり、吐出ノズルに新たにインクが供給されても、再分散されにくく流動し難いため、吐出ノズルの目詰りが生じて印刷再開時の吐出性に問題が生じる場合があった。
 本発明は、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と高流動性を確保できる水系顔料分散体の製造方法及びその方法により得られる水系顔料分散体、並びに水系インクの製造方法及びその方法により得られる水系インクに関する。
 本発明者らは、水系顔料分散体及び水系インクに、インク吐出ノズル部分のようにインクビヒクルが存在する環境では流動状態を維持して吐出性に優れ、一方、ノズル部分に付着したインクが乾固した場合には再分散性に優れる性能を付与することを目指した。そして、イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して得られるポリマーAで顔料を分散した後、多官能化合物で架橋することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
 すなわち、本発明は、次の[1]~[4]に関する。
[1]下記工程1~3を有する、水系顔料分散体の製造方法。
 工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
 工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
 工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
[2]前記[1]に記載の方法により得られる水系顔料分散体。
[3]下記工程1~4を有する、水系インクの製造方法。
 工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
 工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
 工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
 工程4:工程3で得られた水系顔料分散体と有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
[4]前記[3]に記載の方法により得られる水系インク。
 本発明によれば、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と高流動性を確保できる水系顔料分散体の製造方法及びその方法により得られる水系顔料分散体、並びに水系インクの製造方法及びその方法により得られる水系インクを提供することができる。
[水系顔料分散体の製造方法]
 本発明の水系顔料分散体の製造方法は、下記工程1~3を有する。
 工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
 工程2:工程1で得られたポリマー分散剤と顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
 工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
 なお、本明細書において、「イオン性基」とは、現に電荷を有していてイオン状態になっている官能基及び電荷を有していないが外的作用によってイオンとなりうる能力を有する官能基の双方を意味する。
 また、「水系」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ことを意味し、「再分散」とは、インクビヒクル中の揮発性成分が揮発して生成した顔料やポリマー粒子等の固形物が、インク中に再溶解ないし再分散することをいう。
 本発明の水系顔料分散体は、保存安定性や定着性、耐水性に優れ、良好な印刷物を得ることができるため、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、又はインクジェットインク用の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。
 また、本発明の水系顔料分散体を用いた水系インクは、インクジェット記録方式におけるインク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる再分散性と流動性に優れることから、インクジェット記録用水系インクとして用いることが好ましい。
 本発明の方法で得られる水系顔料分散体及び水系インクは、再分散性と流動性に優れるため、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出不良を抑制することができる。本発明に係る水系顔料分散体及び水系インクが再分散性に優れ、流動性が高い(濃縮粘度が低い)理由は定かではないが、以下のように考えられる。
 本発明に用いるポリマーAは、重合開始剤と重合連鎖移動剤の両方にイオン性基を有する剤を用いて重合して得られるため、得られるポリマーの少なくとも片末端にイオン性基を有しているだけでなく、ある一定の割合で、ポリマーの両末端にイオン性基を有している。そして、ポリマーの末端は、その自由度の高さから、顔料粒子の表面に表出しやすく、本発明に係るイオン性基を有するポリマーAを用いた場合に、イオン性基を有していない重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いて重合して得られたポリマーを用いた場合よりも、水系顔料分散体の表面に表出したイオン性基の量が多くなる。そのため、多官能化合物との架橋可能な点が多くなり、また水中で分散に適した架橋構造を得ることができるため、水との親和性が高く、架橋に寄与しなかったイオン性基による電荷反発も効率よく発揮され、再分散性に優れ、濃縮粘度が低い水系顔料分散体及び水系インクが得られると考えられる。
 以下、本発明の製造方法に用いる顔料、ポリマーAについて説明し、次に工程1~3について説明する。
<顔料>
 本発明に用いられる顔料は、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、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。
 好ましい有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメント・イエロー、C.I.ピグメント・レッド、C.I.ピグメント・オレンジ、C.I.ピグメント・バイオレット、C.I.ピグメント・ブルー、及びC.I.ピグメント・グリーンから選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。
 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。
 上記の顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
 本発明において、顔料は、まずポリマーAで分散され、顔料を含有するポリマー粒子(以下、「顔料含有ポリマー粒子」ともいう)として含有されることが好ましい。
<ポリマーA>
 本発明に用いられるポリマーAは、顔料分散作用を発現する顔料分散剤としての機能と、記録媒体への定着剤としての機能を有する。
 ポリマーAは、イオン性基を有するポリマーであればよく、水溶性でも水不溶性でもよいが、水不溶性ポリマーであることがより好ましい。ポリマーAは、優れた再分散性と高流動性を確保する観点から、イオン性基の一部が多官能化合物で処理され、架橋構造を形成することができる。ポリマーAが水溶性ポリマーであっても、架橋により「水不溶性架橋ポリマー」となる。
 ここで、「水溶性」及び「水不溶性」の意義に関し、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、飽和量に達するまで25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10gを超える場合は水溶性と判断し、10g以下である場合は水不溶性と判断する。水不溶性ポリマーの前記溶解量は、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。水不溶性ポリマーがアニオン性ポリマーの場合、その溶解量は、ポリマーのアニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
 本発明において、水系顔料分散体及び水系インク中における顔料及びポリマーの存在形態としては、水不溶性架橋ポリマーが顔料に吸着している形態、水不溶性架橋ポリマーが顔料を含有している形態があるが、顔料の分散安定性の観点、及び水系顔料分散体や水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、水不溶性架橋ポリマーが顔料を含有しているポリマー粒子(以下、単に「顔料含有架橋ポリマー粒子」ともいう)の形態が好ましく、顔料を含有している顔料内包(顔料カプセル化状態)の架橋ポリマー粒子の形態がより好ましい。
 ポリマーAの酸価はイオン性基、好ましくはカルボキシ基に由来する。その酸価は、好ましくは150mgKOH/g以上、より好ましくは180mgKOH/g以上、更に好ましくは200mgKOH/g以上、より更に好ましくは210mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは310mgKOH/g以下、より好ましくは300mgKOH/g以下、更に好ましくは290mgKOH/g以下、より更に好ましくは280mgKOH/g以下である。酸価が前記の範囲であれば、イオン性基及びその中和されたイオン性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Aと水系媒体の親和性と、ポリマーAと顔料との相互作用とのバランスの点からも好ましい。
 ポリマーAの酸価は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、構成するモノマーの質量比から算出することができる。
 本発明に用いられるポリマーAは、水系顔料分散体及び水系インクの分散安定性、保存安定性を向上させる観点から、少なくともイオン性基を有するモノマー(a)(以下、「イオン性モノマー(a)」、「(a)成分」ともいう)由来の構成単位と、疎水性モノマー(b)(以下、「(b)成分」ともいう)由来の構成単位を有する。このポリマーAは、(a)成分及び(b)成分を含むモノマー混合物(以下、単に「原料モノマー」ともいう)を共重合させて得ることができる。このポリマーは、更にマクロモノマー(c)やノニオン性モノマー(d)由来の構成単位を含有することができる。
〔イオン性基を有するモノマー(a)〕
 イオン性基を有するモノマー(a)(イオン性モノマー(a))としては、アニオン性モノマー及びカチオン性モノマーが挙げられる。これらの中では、水系顔料分散体及び水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、アニオン性モノマーが好ましく、アニオン性ビニルモノマーがより好ましい。なお、イオン性モノマーには、酸、アミン化合物等の中性ではイオンではないモノマーであっても、酸性やアルカリ性の条件でイオンとなるモノマーも含まれる。
 アニオン性モノマーとしては、不飽和カルボン酸モノマー、不飽和スルホン酸モノマー、不飽和リン酸モノマー等から選ばれる1種以上が挙げられる。
 不飽和カルボン酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等が挙げられる。
 不飽和スルホン酸モノマーとしては、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、3-スルホプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 不飽和リン酸モノマーとしては、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル-2-アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル-2-メタクリロイルオキシエチルホスフェート等が挙げられる。
 上記アニオン性モノマーの中では、水系顔料分散体及び水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましく、アクリル酸が更に好ましい。
 なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及びアクリレートから選ばれる1種以上を意味する。以下においても同様である。
 カチオン性モノマーとしては、不飽和3級アミン含有モノマー、不飽和アンモニウム塩含有モノマー等から選ばれる1種以上が挙げられる。
 不飽和3級アミン含有モノマーとしては、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアリールアミン、ビニルピロリドン、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、2-メチル-6-ビニルピリジン、5-エチル-2-ビニルピリジン等が挙げられる。
 不飽和アンモニウム塩含有モノマーとしては、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート四級化物、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート四級化物、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート四級化物等が挙げられる。
 カチオン性モノマーの中では、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド及びビニルピロリドンが好ましい。
〔疎水性モノマー(b)〕
 疎水性モノマー(b)は、水系顔料分散体及び水系インクの分散安定性、保存安定性を向上させる観点から、ポリマーAのモノマー成分として用いられる。
 疎水性モノマーとしては、疎水性ビニルモノマーが好ましく、炭素数1以上30以下のアルキル基又は炭素数6以上30以下のアリール基を有するアルキル(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー等が挙げられる。
 アルキル(メタ)アクリレートとしては、水系顔料分散体及び水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、好ましくは炭素数1~22、より好ましくは炭素数6~18のアルキル基を有するものが好ましく、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる1種以上を意味する。以下における「(メタ)」も同義である。
 芳香族基含有モノマーとしては、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6~22の芳香族基を有するビニルモノマーが好ましく、水系顔料分散体及び水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレートがより好ましい。
 スチレン系モノマーとしては、スチレン、2-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、クロロスチレン等が挙げられ、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)アクリレート等が挙げられる。
 疎水性モノマー(b)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。
 これらの中では、スチレン系モノマーが好ましく、スチレン、2-メチルスチレンがより好ましい。
〔マクロモノマー(c)〕
 マクロモノマー(c)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、ポリマーA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(c)としては、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロモノマーがより好ましい。芳香族基含有モノマー系マクロモノマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前記疎水性モノマー(b)で記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
 スチレン系マクロモノマーの具体例としては、AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
〔ノニオン性モノマー(d)〕
 ポリマーAには、水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、更にノニオン性モノマー(d)を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(d)としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2~30、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(n=1~30、その中のエチレングリコール:n=1~29)(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール・プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、ポリプロピレングリコール(n=2~30)(メタ)アクリレートがより好ましい。
 商業的に入手しうるノニオン性モノマー(d)の具体例としては、新中村化学工業株式会社のNKエステルM-20G、同40G、同90G、同230G等、日油株式会社のブレンマーPE-90、同200、同350等、PME-100、同200、同400等、PP-500、同800、同1000等、AP-150、同400、同550等、50PEP-300、50POEP-800B、43PAPE-600B等が挙げられる。
 上記各モノマー成分は、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
 以上のとおり、本発明で用いられるイオン性基を有するポリマーAは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のイオン性基を有するモノマー(a)由来の構成単位と、アルキル(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の疎水性モノマー(b)由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーであることが好ましく、アクリル酸由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーであることがより好ましい。
(原料モノマー中又ポリマーA中における各成分又は構成単位の含有量)
 ポリマーA製造時における、上記(a)及び(b)成分の原料モノマー中における含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はポリマー中における(a)及び(b)成分に由来する構成単位の含有量は、水系顔料分散体及び水系インク中における分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
 (a)成分の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15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70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、より更に好ましくは45質量%以下である。
 (b)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは55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85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
 [(a)成分/(b)成分]の質量比は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上、より更に好ましくは0.25以上であり、そして、好ましくは2.3以下、より好ましくは1.8以下、更に好ましくは1.2以下、より更に好ましくは1以下、より更に好ましくは0.8以下、より更に好ましくは0.6以下である。
<工程1>
 工程1は、イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程である。
 イオン性基を有するポリマーA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。
 溶液重合法で用いる溶媒に特に制限はないが、極性有機溶媒が好ましい。極性有機溶媒が水混和性を有する場合には、水と混合して用いることもできる。極性有機溶媒としては、炭素数1~3の脂肪族アルコール、炭素数3~8のケトン類、エーテル類、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの中では、炭素数4~8のケトン又はこれらと水との混合溶媒が好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン又はこれらと水との混合溶媒がより好ましい。
 重合は、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)の存在下で行う。
 ここで、イオン性基としては、アニオン性基、カチオン性基、及びベタイン性基が挙げられる。イオン性基は単独で又は異なる2種以上を組み合わせて用いることができる。
 アニオン性基の具体例としては、-COOM基(式中、Mは水素原子、アルカリ金属原子を示す。以下同じ。)、-SOM基、-POM基等が挙げられ、これらのアニオン性基は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 カチオン性基の具体例としては、式:-NH2-n(式中、nは0~2の整数、Rは、それぞれ独立してアルキル基又はアリール基を示す。以下同じ。)で表されるアミン塩基、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、式:-PRで表されるホスフィン基等が挙げられる。前記Rであるアルキル基としては、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、またアリール基としては、炭素数6~12のアリール基が好ましい。これらのカチオン性基は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 ベタイン性基の具体例としては、カルボベタイン基、スルホベタイン基、ホスホベタイン基、例えば、アミノ酸に含まれているような、分子内にアミノ基とカルボキシ基とを有するもの等が挙げられ、これらは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 これらの中では、水系顔料分散体及び水系インクの再分散性と流動性を向上させる観点から、分子内にカルボキシ基を有するものが好ましい。
 また、重合モノマーの連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。
(イオン性基を有する重合開始剤(x))
 イオン性基を有する重合開始剤(x)としては、アミノ基、イミダゾリン基、ピリミジン基等のカチオン性基を有する重合開始剤、カルボキシ基等のアニオン性基を有する重合開始剤等が挙げられるが、多官能化合物で架橋する観点から、アニオン性基を有する重合開始剤がより好ましい。
 イオン性基を有する重合開始剤(x)の具体例としては、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩基酸、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン] ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二硫酸塩二水和物、2,2’-アゾビス[2-(3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミド]等が挙げられる。これらは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 これらの中では、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、及び2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミド]から選ばれる1種以上がより好ましい。
 イオン性基を有する重合開始剤(x)の量は、原料モノマー1モルあたり、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.002モル以上、更に好ましくは0.003モル以上であり、そして、好ましくは1モル以下、より好ましくは0.5モル以下、更に好ましくは0.1モル以下である。
(イオン性基を有する重合連鎖移動剤(y))
 イオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)としては、重合連鎖移動を起こしイオン性基を有するものであればよく、カルボキシ基等のアニオン性基を有する重合連鎖移動剤、アミノ基、イミダゾリン基、ピリミジン基等のカチオン性基を有する重合連鎖移動剤、ベタイン等の両性のイオン性基を有する重合連鎖移動剤が挙げられる。これらの中では、多官能化合物で架橋する観点から、アニオン性基を有する重合連鎖移動剤がより好ましい。
 イオン性基の数には特に制限はなく、2以上であってもよい。
 アニオン性基を有する重合連鎖移動剤の具体例としては、2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオグリコール酸、チオ乳酸、4,4’-ジチオブチリック酸、3,3’-ジチオプロピオン酸、ジチオグリコール酸等が挙げられるが、2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸及びチオグリコール酸から選ばれる1種以上が好ましく、3-メルカプトプロピオン酸がより好ましい。
 カチオン性基を有する重合連鎖移動剤の具体例としては、1-アミノ-2-メチル-2-プロパンチオール、2-アミノエタンチオール、2-ジエチルアミノエタンチオール、2-ジメチルアミノエタンチオール、4-アミノチオフェノール、ジチオジアニリン、3,4,5,6-テトラヒドロ-2-ピリミジンチオール、2-メルカプトチアゾリン等が挙げられる。また、両性のイオン性基を有する重合連鎖移動剤の具体例としては、DL-ペニシラミン、N-(2-メルカプトプロピオニル)グリシン、DL-システイン、DL-ホモシステイン、シスタミン、DL-シスチン等のチオール基含有アミノ酸及びその誘導体等が挙げられる。
 イオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)には、重合連鎖移動を起こす官能基である、メルカプト基、ジスルフィド基等が含まれていてもよい。これらは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 イオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)の量は、原料モノマー1モルあたり、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.005モル以上、更に好ましくは0.01モル以上であり、そして、好ましくは0.5モル以下、より好ましくは0.1モル以下、更に好ましくは0.05モル以下である。
(重合条件等)
 好ましい重合条件は、使用する重合開始剤(x)、重合連鎖移動剤(y)、原料モノマー、溶媒の種類等によって異なるが、通常、重合温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下である。重合時間は、重合温度と相関するので一概に決定できないが、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。また、重合雰囲気は、好ましくは窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。
 重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。
 得られるポリマー溶液の固形分濃度は、顔料含有ポリマー粒子の顔料水分散液の生産性を向上させる観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下である。
 なお、ポリマー溶液の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
 本発明で用いられるポリマーAの重量平均分子量は、好ましくは6,000以上、より好ましくは8,000以上、更に好ましくは9,000以上であり、そして、好ましくは50,000以下、より好ましくは30,000以下、更に好ましくは20,000以下である。ポリマーの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。
 なお、重量平均分子量の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。
<工程2>
 工程2は、工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合した混合物(以下、「顔料混合物」ともいう)を分散し、顔料水分散液を得る工程である。
 工程2では、ポリマーAを水等の水系媒体に分散し、顔料、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を添加して、混合、分散し、顔料含有ポリマー粒子の顔料水分散液を得ることが好ましい。
 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し、有機溶媒が含まれていてもよい。
(中和)
 ポリマーAのイオン性基、好ましくはカルボキシ基の少なくとも一部は、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が好ましい。中和剤としてアルカリ金属水酸化物を使用すれば、中和後に発現する電荷反発力が大きくなり、水系顔料分散体や水系インクの保存時に起こる増粘や凝集の発生を抑制し、また定着性等が向上するため好ましい。
 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。また、該ポリマーを予め中和しておいてもよい。
 中和剤は、十分かつ均一に中和を促進させる観点から、中和剤水溶液として用いることが好ましい。中和剤水溶液の濃度は、上記の観点から、3質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましく、また、50質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
 ポリマーAのイオン性基の中和度は、得られる水系顔料分散体及び水系インクの耐水性、保存安定性、定着性等の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上、より更に好ましくは25モル%以上であり、また、好ましくは60モル%以下、より好ましくは55モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、より更に好ましくは45モル%以下である。
 ここで中和度とは、中和剤のモル当量数をポリマーのイオン性基のモル当量数で除した値、即ち「中和剤のモル当量数/ポリマーのイオン性基のモル当量数」の値である。本来、中和度は100モル%を超えることはないが、本発明では中和剤のモル当量数から計算するため、中和剤を過剰に用いた場合は100モル%を超える。
(顔料混合物中の各成分の含有量)
 分散処理中の顔料混合物中の各成分の含有量は、得られる水系顔料分散体の分散安定性、定着性、吐出性の観点から、以下のとおりである。
 顔料の顔料混合物中の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは12.5質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
 ポリマーAの顔料混合物中の含有量は、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、好ましくは9質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
 有機溶媒の顔料混合物中の含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
 水の顔料混合物中の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
 ポリマーAに対する顔料の顔料混合物中の質量比〔顔料/ポリマーA〕は、得られる水系顔料分散体の耐水性、保存安定性、定着性等を向上させる観点から、好ましくは40/60以上、より好ましくは50/50以上、更に好ましくは60/40以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは85/15以下、更に好ましくは80/20以下である。
(顔料混合物の分散処理)
 工程2においては、前記顔料混合物を分散処理して、顔料含有ポリマー粒子の顔料水分散液を得る。顔料水分散液を得る分散方法に特に制限はない。本分散だけで顔料粒子の平均粒径を所望の粒径となるまで微粒化することもできるが、好ましくは顔料混合物を予備分散させた後、更に剪断応力を加えて本分散を行い、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径を所望の粒径とするよう制御することが好ましい。
 工程2における温度、とりわけ予備分散における温度は、好ましくは0℃以上であり、また、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、更に好ましくは25℃以下であり、分散時間は好ましくは0.5時間以上、より好ましくは0.8時間以上であり、また、好ましくは30時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
 顔料混合物を予備分散させる際には、アンカー翼、ディスパー翼等の一般に用いられている混合撹拌装置を用いることができるが、中でも高速撹拌混合装置が好ましい。
 本分散の剪断応力を与える手段としては、例えば、ロールミル、ニーダー等の混練機、マイクロフルイダイザー(Microfluidic社製)等の高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ビーズミル等のメディア式分散機が挙げられる。市販のメディア式分散機としては、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業株式会社製)、ピコミル(浅田鉄工株式会社製)等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせることもできる。これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
 高圧ホモジナイザーを用いて本分散を行う場合、処理圧力やパス回数の制御により、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、より好ましくは100MPa以上、更に好ましくは130MPa以上であり、また、好ましくは200MPa以下、より好ましくは180MPa以下である。
 また、パス回数は、好ましくは3以上、より好ましくは7以上であり、また、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。
 工程2で得られた顔料分散液に有機溶媒が含まれている場合は、公知の方法で有機溶媒を除去することで、顔料含有ポリマー粒子の顔料水分散液を得ることができる。得られた顔料水分散液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。
 得られた顔料水分散液の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散液の分散安定性を向上させる観点及び水系インクの調製を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
 なお、顔料水分散液の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
 顔料水分散液中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、粗大粒子を低減し、水系インクの吐出安定性を向上させる観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上であり、また、好ましくは200nm以下、より好ましくは160nm以下、更に好ましくは150nm以下である。
 なお、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。
 また、水系インク中の顔料含有ポリマー粒子の平均粒径は、顔料水分散液中の平均粒径と同じであり、好ましい平均粒径の態様は、顔料水分散液中の平均粒径の好ましい態様と同じである。
 工程2で得られる顔料水分散液中の顔料含有ポリマー粒子の〔顔料/ポリマー〕の質量比は、前記のとおり、好ましくは40/60以上、より好ましくは50/50以上、更に好ましくは60/40以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは85/15以下、更に好ましくは80/20以下である。
<工程3>
 工程3は、工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程である。
 工程3では、顔料含有ポリマー粒子を構成するポリマーAのイオン性基、好ましくはカルボキシ基の一部を架橋し、顔料含有ポリマー粒子の表層部に架橋構造を形成させる。顔料水分散液中の顔料含有ポリマー粒子に含まれるポリマーが多官能化合物(架橋剤)によって架橋され、水不溶性架橋ポリマーとなり、水不溶性架橋ポリマーが顔料を含有している顔料含有架橋ポリマー粒子が水系媒体に分散された水系顔料分散体となる。
<多官能化合物>
 本発明で用いられる多官能化合物は、水を主体とする媒体中で効率よくポリマーのカルボキシ基と反応させる観点から、水不溶性多官能化合物が好ましい。ここで多官能化合物の「水不溶性」とは、多官能化合物を25℃のイオン交換水100gに飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が50g未満であることをいい、好ましくは40g以下、より好ましくは35g以下である。
 また、多官能化合物は、架橋効率の観点から、水溶率(質量%)が、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。ここで、水溶率(質量%)とは、室温25℃にて水90質量部に多官能化合物10質量部を溶解したときの溶解率(質量%)をいい、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。
 多官能化合物の反応性官能基は、ポリマーAの官能基と反応して共有結合を形成できるものが好ましい。好ましい共有結合は、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、アミノ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合及びスルホニル結合から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエステル結合、チオエステル結合及びアミド結合から選ばれる1種以上である。
 ポリマーAがカルボキシ基を含有する場合、カルボキシ基は、エポキシ基、イソシアネート基、アジリジノ基、アミノ基及びオキサゾリン基と熱反応により高収率で不可逆的付加反応を行い、共有結合を形成するため好ましい。多官能化合物が複数の反応性官能基を有する場合は、ポリマーAとの間を同じ条件で架橋する観点から、同種の官能基を有することが好ましい。
 多官能化合物の反応性官能基は、上記したものに限定されないが、ポリマーAがカルボキシ基を含有する場合、上記と同様の観点から、好ましくはエポキシ基、イソシアネート基、アジリジノ基、アミノ基及びオキサゾリン基から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエポキシ基である。なお、エポキシ基の概念にはグリシジル基を含む。
 多官能化合物の分子量は、反応のし易さ及び架橋効率の観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、更に好ましくは1000以下、より更に好ましくは900以下である。
 エポキシ基を有する多官能化合物、すなわち多官能エポキシ化合物としては、架橋効率の観点から、好ましくは分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物、より好ましくはグリシジルエーテル基を有する化合物、更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのグリシジルエーテル化合物である。
 多官能エポキシ化合物の分子量は、反応のし易さ及び架橋効率の観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、更に好ましくは1000以下である。
 多官能エポキシ化合物のエポキシ基の数は、効率よくカルボキシ基と反応させて顔料含有ポリマー粒子の保存安定性等を高める観点から、1分子あたり2以上、好ましくは3以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下、市場入手性の観点から、より好ましくは4以下である。
 多官能エポキシ化合物のエポキシ当量は、上記と同様の観点から、好ましくは100以上、より好ましくは110以上、更に好ましくは120以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは270以下、更に好ましくは250以下である。
 多官能エポキシ化合物の具体例としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(水溶率31質量%)、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質量%)、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
 これらの中では、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(水溶率31質量%)、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質量%)、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(水溶率20質量%未満)から選ばれる1種以上が好ましい。
(架橋処理)
 本発明において架橋を行う場合、ポリマーAがカルボキシ基を有するポリマーであり、該カルボキシ基の少なくとも一部が中和されており、かつ下記条件1及び2の少なくとも一方を満たすことが好ましい。
〔条件1〕
 条件1は、〔(中和度)/100〕×〔カルボキシ基を有するポリマーの酸価〕の値が50mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である。
 条件1の値は、ポリマーが有するカルボキシ基が中和される量を示す。
 条件1の値が、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは60mgKOH/g以上、更に好ましくは65mgKOH/g以上、より更に好ましくは70mgKOH/g以上であれば、静電反発により分散安定性が阻害されずに保存安定性を確保することができ、また条件1の値が、好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは180mgKOH/g以下、更に好ましくは160mgKOH/g以下、より更に好ましくは150mgKOH/g以下であれば、ポリマーの顔料への吸着が阻害されずに保存安定性を確保することができる。
 ここで、中和度は「中和剤のモル当量数/ポリマーのイオン性基のモル当量数」である。
〔条件2〕
 条件2は、〔(架橋度)/100〕×〔カルボキシ基を有するポリマーの酸価〕の値が40mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
 条件2の値は、ポリマーが有するカルボキシ基中の架橋されたカルボキシ基の量を示す。
 ここで、架橋度は、ポリマーの酸価と架橋剤の反応性官能基の当量から計算される見かけの架橋度であり、「多官能化合物の反応性官能基のモル当量数/ポリマーのイオン性基のモル当量数」で表される。架橋度は、顔料を分散させるのに用いたポリマー1gあたりの酸価に換算して表す。多官能化合物の反応性官能基が全てエポキシ基である場合、エポキシ基のモル当量数が反応性官能基のモル当量数となる。
 条件2の値が、好ましくは40mgKOH/g以上、より好ましくは50mgKOH/g以上、更に好ましくは60mgKOH/g以上、より更に好ましくは70mgKOH/g以上であれば、ポリマーの顔料への吸着が阻害されずに保存安定性を確保することができ、また条件2の値が、好ましくは180mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下、より更に好ましくは140mgKOH/g以下であれば、ポリマー皮膜の脆化が抑制されることで優れた耐水性、定着性を確保することができる。
(架橋反応条件)
 工程2で得られた顔料水分散液に含まれるポリマーAのイオン性基と多官能化合物との反応における温度は、反応の完結と経済性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは55℃以上、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは65℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下である。
 また、反応時間は、上記と同様の観点から、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2時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下である。
 架橋されたポリマーの架橋度は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは60モル%以下である。架橋度は、前記のとおり、ポリマーの酸価と架橋剤の反応性官能基の当量から計算される見かけの架橋度である。
 架橋反応後の顔料含有架橋ポリマー粒子の平均粒径は、水系顔料分散体及び水系インクの分散安定性、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは60nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは90nm以上、より更に好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは180nm以下、更に好ましくは160nm以下、より更に好ましくは140nm以下である。
 架橋反応後の顔料含有架橋ポリマーの酸価は、0mgKOH/g以上であり、水系顔料分散体及び水系インクの分散安定性を向上させる観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは25mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは80mgKOH/g以下、更に好ましくは70mgKOH/g以下である。
[水系顔料分散体]
 本発明の水系顔料分散体は、前記工程1~3を有する水系顔料分散体の製造方法により得られる。水系顔料分散体の詳細は前述のとおりである。
 本発明の水系顔料分散体は、保存安定性や定着性、耐水性に優れ、良好な印刷物を得ることができるため、フレキソ印刷インキ用、グラビア印刷インキ用、又はインクジェットインク用の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。
[水系インクの製造方法]
 本発明の水系インクの製造方法は、下記工程1~4を有する。
 工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
 工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
 工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
 工程4:工程3で得られた水系顔料分散体と有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
 工程1~3の詳細は、前述したとおりである。
 工程4では、工程3で得られた水系顔料分散体と有機溶媒と、必要に応じて、水、界面活性剤等の各種添加剤とを混合することにより、水系インクを効率的に製造することができる。
 上記各成分の混合方法に特に制限はない。
 有機溶媒は、水系インクの保存安定性等を向上させる観点等から用いられる。ここで用いられる有機溶媒としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、多価アルコールアリールエーテル、環状カーボネート、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、ジプロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、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メチルエーテル、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましい。
 界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。これらの中では、非イオン性界面活性剤が好ましい。
 水系インクの製造方法に用いられるその他の添加剤としては、保湿剤、湿潤剤、浸透剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等が挙げられる。
 本発明の製造方法により得られ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。
(顔料の含有量)
 水系インク中の顔料の含有量は、水系インクの印刷濃度を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上である。また、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、吐出安定性、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7質量%以下である。
(顔料とポリマーとの合計含有量)
 水系インク中の顔料とポリマーとの合計含有量は、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上であり、そして、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは8質量%以下である。
(水系インク物性)
 水系インクの32℃の粘度は、インクの保存安定性を向上させる観点から、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pHは、インクの保存安定性を向上させる観点から、好ましくは7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]
 本発明の水系インクは、前記工程1~4を有する水系インクの製造方法により得られる。水系インクの詳細は前述のとおりである。
 本発明の水系インクは、インクジェット記録方式におけるインク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる再分散性と流動性に優れることから、インクジェット記録用水系インクとして用いることが好ましい。
[インクジェット記録方法]
 本発明の水系顔料分散体及び水系インクは、公知のインクジェット記録装置に装填し、記録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、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
 用いることができる記録媒体としては、高吸水性の普通紙、低吸水性のコート紙及び合成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、合成樹脂フィルムとしては、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、ポリエチレンフィルム等が挙げられる。
 以下の調製例、製造例、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、各種の物性の測定は、以下の方法で行った。
(1)ポリマーAの重量平均分子量の測定
 N,N-ジメチルホルムアミド(富士フイルム和光純薬株式会社製、高速液体クロマトグラフィー用)に、リン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、試薬特級)及びリチウムブロマイド(東京化成工業株式会社製、試薬)をそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲルクロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8120GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSK-GEL、α-M×2本)、流速:1mL/min〕により、標準物質として分子量が既知の単分散ポリスチレンを用いて測定した。
(2)ポリマーA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、アセトンとトルエンとの混合溶媒〔アセトン: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。
(3)顔料含有ポリマー粒子の平均粒径の測定
 レーザー粒子解析システム「ELS-8000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い測定した。測定する粒子の濃度が約5×10-3質量%になるよう水で希釈した分散液を用いた。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、得られたキュムラント平均粒径を水不溶性ポリマー粒子、顔料含有ポリマー粒子の平均粒径とした。
(4)ポリマー溶液及び顔料水分散液の固形分濃度の測定
 30mlのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル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更に15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(5)多官能エポキシ化合物の水溶率の測定
 室温25℃にてイオン交換水90質量部及び多官能エポキシ化合物10質量部(W1)をガラス管(25mmφ×250mmh)に添加し、該ガラス管を水温25℃に調整した恒温槽中で1時間静置した。次いで、該ガラス管を1分間激しく振とうした後、再び恒温槽中で12時間静置した。次いで、水から分離して沈殿又は浮遊する未溶解物を回収し、40℃、ゲージ圧-0.08MPaの環境下で6時間乾燥後、秤量した(W2)。以下の式により、水溶率(質量%)を算出した。
 水溶率(質量%)={(W1-W2)/W1}×100
<ポリマーAの調製(工程1)>
調製例1
 アクリル酸31部、スチレン69部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及び3-メルカプトプロピオン酸(重合連鎖移動剤)0.25部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
 一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤2.25部、MEK75部、及び4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501)1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解させた溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、カルボキシ基を有するポリマー溶液1(固形分濃度55%、ポリマーの重量平均分子量:13900)を得た。
調製例2~4
 調製例1において、アクリル酸及びスチレンの量を表1に示すように変えた以外は、調製例1と同様にして、カルボキシ基を有するポリマー溶液2~4を得た。
調製例5
 アクリル酸31部、スチレン57部、α-メチルスチレン12部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及び3-メルカプトプロピオン酸(重合連鎖移動剤)0.25部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
 一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤2.25部、MEK75部、及び4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501)1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解した溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、カルボキシ基を有するポリマー溶液5(ポリマーの重量平均分子量:12500)を得た。
調製例6~7
 調製例5において、モノマーの種類と量を表1に示すように変えた以外は、調製例5と同様にして、カルボキシ基を有するポリマー溶液6~7を得た。
調製例8
 アクリル酸31部、スチレン69部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及びチオグリコール酸(重合連鎖移動剤)0.22部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
 一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤1.98部、MEK75部、及び4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501)1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解させた溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、カルボキシ基を有するポリマー溶液8(固形分濃度55%、ポリマーの重量平均分子量:15800)を得た。
調製例9
 アクリル酸31部、スチレン69部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及びメルカプトコハク酸(重合連鎖移動剤)0.35部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
 一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤3.15部、MEK75部、及び4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501)1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解させた溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、カルボキシ基を有するポリマー溶液9(固形分濃度55%、ポリマーの重量平均分子量:15200)を得た。
比較調製例1
 アクリル酸31部、スチレン69部を混合し、モノマー混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及び2-メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤)0.18部、前記モノマー混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
 一方、滴下ロートに、モノマー混合液の残りの90%、前記重合連鎖移動剤1.62部、MEK75部、及び2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の前記モノマー混合液を攪拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解した溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、カルボキシ基を有するポリマー溶液10(ポリマーの重量平均分子量:12300)を得た。
比較調製例2
 調製例1において、重合開始剤を2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)に変えた以外は、調製例1と同様にして、カルボキシ基を有するポリマー溶液11(ポリマーの重量平均分子量:12200)を得た。
比較調製例3
 比較調製例1において、重合開始剤を4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アゾ系ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501)に変えた以外は、比較調製例1と同様にして、カルボキシ基を有するポリマー溶液12(ポリマーの重量平均分子量:12000)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<顔料水分散液の製造(工程2)>
製造例1(顔料水分散液1の製造)
(1)ポリマー分散体1の製造
 調製例1で得られたポリマー溶液1を減圧乾燥させて得られたポリマー24部にイオン交換水200部、5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%)9.7部を加え、ポリマーのカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合が40%(中和度40モル%)になるように中和した。その水溶液を150rpmで撹拌しながら90℃で5時間加熱することで、ポリマー分散体1(ポリマー粒子の平均粒径:15nm、固形分濃度11%)を得た。
(2)顔料水分散液1の製造
 上記(1)で得られたポリマー分散体1に、マゼンタ顔料(FASOTGEN SUPER MAGENTA JM-02、DIC株式会社製)76部を加え、ディスパー(浅田鉄工株式会社製、ウルトラディスパー:商品名)を用いて、20℃でディスパー翼を7000rpmで回転させる条件で60分間攪拌した。
 得られた混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、商品名)で200MPaの圧力で10パス分散処理した。得られた分散液を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、粗大粒子を除去した後、イオン交換水を固形分濃度が22%になるよう添加し、顔料水分散液1(顔料含有ポリマー粒子の平均粒径:121nm)を得た(顔料:76%、ポリマー:24%)。
製造例2~3(顔料水分散液2~3の製造)
 製造例1(1)において、5N水酸化ナトリウム水溶液の量(中和度)を表2に示す量とした以外は、製造例1と同様の手順で顔料水分散液2~3を得た。
製造例4~11(顔料水分散液4~11の製造)
 製造例1(1)において、調製例1で得られたポリマー溶液1の代わりに、調製例2~9で得られたポリマー溶液2~9を用い、5N水酸化ナトリウム水溶液の量を表2に示す量として中和度を40モル%とした以外は、製造例1と同様の手順で顔料水分散液4~11を得た。
比較製造例1~3(顔料水分散液12~14の製造)
 製造例1(1)において、調製例1で得られたポリマー溶液1の代わりに、比較調製例1~3で得られたポリマー溶液10~12を用いた以外は、製造例1と同様の手順で顔料水分散液12~14を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<水系顔料分散体の製造(工程3)>
実施例1
 製造例1で得られた顔料水分散液1の100部(固形分22%)をねじ口付きガラス瓶に取り、ポリマーが有する全カルボキシ基の40モル%が架橋されるように、1分子内に3個のエポキシ基を有する架橋剤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、デナコールEX-321、分子量302、エポキシ当量139、水溶率27%)1.27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。5時間経過後、室温まで降温し、5μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジ(テルモ株式会社製)で濾過して、水系顔料分散体1(顔料含有架橋ポリマー粒子の平均粒径:116nm)を得た。
実施例2~12、比較例1~3
 実施例1と同様の方法により、表3に示す条件で、水系顔料分散体2~15を得た。
 トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(デナコールEX-321)の量は、実施例2においては、ポリマーが有する全カルボキシ基の55モル%が架橋されるように調整し、実施例3~12及び比較例1~3においては、ポリマーが有する全カルボキシ基の40モル%が架橋されるように調整した。
比較例4
 実施例1において、架橋剤を加えなかった以外は実施例1と同様にして水系顔料分散体16を得た。
<水系インクの評価試験>
(水系インクの調製)
 実施例及び比較例で得られた各水系顔料分散体を用いて、水系インク全体に対する顔料濃度を5%、グリセリンを15%、トリエチレングリコールを10%、アセチレノールE100(川研ファインケミカル株式会社製、非イオン性界面活性剤、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのエチレンオキシド10モル付加物)を0.5%とし、イオン交換水を加えて、全量が100%になるよう計量し、マグネチックスターラーで撹拌してよく混合し、1.2μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過して、水系インクを得た。
 得られた水系インクを用いて、下記の試験1及び2を行い、評価した。結果を表3に示す。
試験1(再分散性の評価)
 上記で調製した水系インクを、マイクロピペットを用いてスライドグラス上に10μL滴下し、60℃40%RHの環境で24時間放置して、水系インクを蒸発乾固させた。
 スライドグラス上に残留した固形物に、再分散性評価用ビヒクルを200μL滴下し、前記固形物の再分散性を目視で観察し、下記の評価基準に従って評価した。
 なお、再分散性評価用ビヒクルは、グリセリンを15%、トリエチレングリコールを10%、アセチレノールE100を0.5%とし、イオン交換水を加えて、全量が100%になるよう計量し、マグネチックスターラーで撹拌してよく混合して調製した。
(評価基準)
 A:固形物が均一に再分散した。
 B:固形物が再分散したが、残渣があった。
 C:固形物が再分散しなかった。
試験2(濃縮粘度の測定)
 実施例及び比較例で得られた水系顔料分散体を用いて、水系インク全体に対する顔料濃度13%、グリセリン13%とし、イオン交換水を加えて、全量が100%になるよう計量し、マグネチックスターラーで撹拌してよく混合し、1.2μmのフィルター(アセチルセルロース膜、外径:2.5cm、富士フイルム株式会社製)を取り付けた容量25mLの針なしシリンジで濾過して水系インクを得た。得られた水系インクをシャーレに入れて、40℃減圧下で、水系インクの調製直後と比較して57%の質量になるまで溶媒を蒸発させ、濃縮された水系インクを得た。
 MCR301レオメーター(Anton Paar社製、CP50-1コーンプレート使用)を用いて、25℃、せん断速度1(1/s)の条件で、得られた濃縮された水系インクの粘度測定を行った。
 濃縮粘度が低いほど、流動性が良好であり、吐出安定性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3から、実施例1~12で得られた水系顔料分散体を用いた水系インクは、比較例1~4で得られた水系顔料分散体を用いた水系インクに比べて、再分散性に優れ、流動性が高い(濃縮粘度が低い)ことが分かる。
 本発明の製造方法で得られる水系顔料分散体及び水系インクは、インク吐出ノズルでの顔料やポリマーの固化による吐出ノズルの目詰りを抑制できる優れた再分散性と高流動性を確保できるため、インクジェット記録用の水系顔料分散体及び水系インクとして特に有用である。

Claims (12)

  1.  下記工程1~3を有する、水系顔料分散体の製造方法。
     工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
     工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
     工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
  2.  ポリマーAの酸価が、150mgKOH/g以上310mgKOH/g以下である、請求項1に記載の水系顔料分散体の製造方法。
  3.  ポリマーAの重量平均分子量が、6,000以上50,000以下である、請求項1又は2に記載の水系顔料分散体の製造方法。
  4.  ポリマーAが、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上のイオン性基を有するモノマー(a)由来の構成単位と、アルキル(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる1種以上の疎水性モノマー(b)由来の構成単位を含有するビニル系ポリマーである、請求項1~3のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
  5.  工程2において、ポリマーAを水系媒体に分散し、顔料を添加して分散し、顔料水分散液を得る、請求項1~4のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
  6.  多官能化合物の反応性官能基がエポキシ基である、請求項1~5のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
  7.  多官能化合物が、炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのグリシジルエーテル化合物である、請求項1~6のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
  8.  ポリマーAがカルボキシ基を有するポリマーであり、該カルボキシ基の少なくとも一部が中和されており、かつ下記条件1及び2の少なくとも一方を満たす、請求項1~7のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
     条件1:〔(中和度)/100〕×〔カルボキシ基を有するポリマーの酸価〕の値が50mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である。
     条件2:〔(架橋度)/100〕×〔カルボキシ基を有するポリマーの酸価〕の値が40mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である。
     ここで、中和度は「中和剤のモル当量数/ポリマーのイオン性基のモル当量数」、架橋度は「多官能化合物の反応性官能基のモル当量数/ポリマーのイオン性基のモル当量数」である。
  9.  インクジェット記録用である、請求項1~8のいずれかに記載の水系顔料分散体の製造方法。
  10.  請求項1~9のいずれかに記載の方法により得られる水系顔料分散体。
  11.  下記工程1~4を有する、水系インクの製造方法。
     工程1:イオン性基を有するモノマー(a)と疎水性モノマー(b)とを、イオン性基を有する重合開始剤(x)、及びイオン性基を有する重合連鎖移動剤(y)を用いて重合して、イオン性基を有するポリマーAを得る工程
     工程2:工程1で得られたポリマーAと顔料とを水系媒体中で混合して分散し、顔料水分散液を得る工程
     工程3:工程2で得られた顔料水分散液中のポリマーAを多官能化合物で架橋して、水系顔料分散体を得る工程
     工程4:工程3で得られた水系顔料分散体と有機溶媒とを混合し、水系インクを得る工程
  12.  請求項11に記載の方法により得られる水系インク。
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