JP2010144095A - Method for producing aqueous dispersion for inkjet recording - Google Patents
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Abstract
【課題】高速印刷に対応した高印字濃度を発現するインクジェット記録用水分散体の製造方法、インクジェット記録用水分散体及び水系インクを提供する。
【解決手段】着色剤分散体と有機溶媒を含む水不溶性ポリマーエマルジョンを混合する工程(I)、得られた混合物を分散処理し、着色剤に水不溶性ポリマーが付着した分散体を得る工程(II)、得られた分散体から有機溶媒を除去する工程(III)を有するインクジェット記録用水分散体の製造方法、前記製造方法によって得られた水分散体、及び前記水分散体を含有するインクジェット記録用水系インクである。
【選択図】なしThe present invention provides a method for producing an aqueous dispersion for ink jet recording that exhibits a high print density corresponding to high-speed printing, an aqueous dispersion for ink jet recording, and an aqueous ink.
A step (I) of mixing a colorant dispersion and a water-insoluble polymer emulsion containing an organic solvent, and a step of dispersing the resulting mixture to obtain a dispersion in which a water-insoluble polymer is adhered to the colorant (II). ), A method for producing an aqueous dispersion for inkjet recording, which comprises the step (III) of removing an organic solvent from the obtained dispersion, an aqueous dispersion obtained by the production method, and an inkjet recording water containing the aqueous dispersion. System ink.
[Selection figure] None
Description
本発明はインクジェット記録用水分散体の製造方法、インクジェット記録用水分散体、及び水系インクに関する。 The present invention relates to a method for producing an aqueous dispersion for inkjet recording, an aqueous dispersion for inkjet recording, and an aqueous ink.
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインクの液滴を記録部材に直接吐出、付着させて文字や画像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、記録部材として普通紙が使用可能、被印字物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。中でも印字物の耐光性や耐水性の観点から顔料系インクが主流となってきており、家庭用インクジェットプリンターにおいて好適に使用されている。近年は家庭用途からオフィス用途、商業印刷用途へもインクジェットプリンターの使用範囲が拡大し、高速化が技術の潮流となっている。高速化を実現するための方法としては、インク液滴の容量を増やしたり、印字ヘッド(シリアルヘッドからラインヘッド)の改良等により、印字回数を減らして印字速度を上げる方法が採用されている。
高速化印字の問題点、克服すべき課題としては従来のように2度打ち、3度打ちができないため、かすれや抜けといった印字品質の低下を招かないよう十分な分散安定性、吐出安定性を付与すること、また1回の印刷で高い印字濃度が発現するよう着色剤が高発色で、特に普通紙に印字した際には、紙内部に浸透することを抑制しなければならない。
The ink jet recording method is a recording method in which characters and images are obtained by ejecting and adhering ink droplets directly from a very fine nozzle to a recording member. This method is remarkably widespread because it has many advantages that full color is easy and inexpensive, plain paper can be used as a recording member, and there is no contact with the object to be printed. Among these, pigment-based inks have become mainstream from the viewpoint of light resistance and water resistance of printed matter, and are preferably used in home inkjet printers. In recent years, the range of use of inkjet printers has expanded from home use to office use and commercial printing use, and high speed has become a technology trend. As a method for realizing high speed, a method of increasing the printing speed by reducing the number of printings by increasing the volume of ink droplets or improving the printing head (serial head to line head) is adopted.
The problems of high-speed printing and the issues to be overcome are that it cannot be printed twice or three times as in the past, so that sufficient dispersion stability and ejection stability are ensured so as not to cause deterioration in printing quality such as blurring or missing. In addition, it is necessary to prevent the coloring agent from penetrating into the inside of the paper when the colorant is highly colored so that a high printing density is expressed by one printing, especially when printing on plain paper.
水系顔料分散液の分散安定性や保存安定性を改良する方法として、2種類の高分子分散剤を用いる方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、顔料、水溶性樹脂分散剤、樹脂エマルジョン、糖類、及び水系分散媒体を含有するインクジェット記録用インクの製造方法において、顔料を分散媒体中に分散した後、各種添加物を添加してインク化し、複数の微細オリフィスを通過させて顔料粒子の粒径を整える方法が開示されている。
特許文献2には、少なくとも顔料、及び重量平均分子量の異なる2種以上のアニオン性基含有有機高分子化合物を含有する水性顔料分散体が開示されており、特許文献3には、特定のTg、酸価、重量平均分子量を有する2種類の有機高分子化合物を用いて、顔料を水中に分散させる方法が開示されている。
また、特許文献4には、顔料分散液に水不溶性のハイドロゾルポリマーを含む媒質溶液を含有するインクジェットインク組成物が開示されている。
特許文献1〜4によれば、ある程度分散安定性は改善するものの、高速印刷における普通紙適性に欠け、高印字濃度を得ることは難しい。
特許文献5には、水不溶性ポリマー、有機溶媒、中和剤及び水を含有する乳化組成物(A)と顔料(B)とを混合して予備分散体を調製した後、メディア式分散機を用いて連続的に分散、分離し、ホモジナイザーを用いて更に分散処理する水系顔料分散体の製造方法が開示されている。しかし、水不溶性ポリマーを用いると、微粒化、分散が難しくなり、また高速印字で要求される印字濃度としては十分に満足のいくものではない。
As a method for improving the dispersion stability and storage stability of an aqueous pigment dispersion, a method using two types of polymer dispersants has been proposed.
For example, in Patent Document 1, in a method for producing an ink for inkjet recording containing a pigment, a water-soluble resin dispersant, a resin emulsion, a saccharide, and an aqueous dispersion medium, various additives are added after the pigment is dispersed in the dispersion medium. Is added to make ink, and a method of adjusting the particle diameter of the pigment particles by passing through a plurality of fine orifices is disclosed.
Patent Document 2 discloses an aqueous pigment dispersion containing at least a pigment and two or more types of anionic group-containing organic polymer compounds having different weight average molecular weights. Patent Document 3 discloses a specific Tg, A method of dispersing a pigment in water using two types of organic polymer compounds having an acid value and a weight average molecular weight is disclosed.
Patent Document 4 discloses an ink-jet ink composition containing a medium solution containing a water-insoluble hydrosol polymer in a pigment dispersion.
According to Patent Documents 1 to 4, although the dispersion stability is improved to some extent, it is not suitable for plain paper in high-speed printing, and it is difficult to obtain a high printing density.
In Patent Document 5, a pre-dispersion is prepared by mixing an emulsified composition (A) containing a water-insoluble polymer, an organic solvent, a neutralizing agent and water and a pigment (B), and then a media-type disperser is prepared. Disclosed is a method for producing an aqueous pigment dispersion which is continuously dispersed and separated using a homogenizer, and further dispersed using a homogenizer. However, when a water-insoluble polymer is used, atomization and dispersion become difficult, and the printing density required for high-speed printing is not sufficiently satisfactory.
本発明は、高速印刷に対応した高印字濃度を発現するインクジェット記録用水分散体の製造方法、インクジェット記録用水分散体及び水系インクを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing an aqueous dispersion for inkjet recording that exhibits a high printing density corresponding to high-speed printing, an aqueous dispersion for inkjet recording, and an aqueous ink.
本発明は、着色剤分散体に水不溶性ポリマーエマルションを混合して分散処理することにより、普通紙に高速印字しても高印字濃度を発現することを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔1〕〜〔3〕を提供する。
〔1〕下記工程(I)〜(III)を有するインクジェット記録用水分散体の製造方法。
工程(I):着色剤分散体と有機溶媒を含む水不溶性ポリマーエマルジョンを混合する工程
工程(II):工程(I)で得られた混合物を分散処理し、着色剤に水不溶性ポリマーが付着した分散体を得る工程
工程(III):工程(II)で得られた分散体から有機溶媒を除去する工程
〔2〕前記〔1〕の製造方法によって得られたインクジェット記録用水分散体。
〔3〕前記〔2〕の水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク。
The present invention has found that by mixing a colorant dispersion with a water-insoluble polymer emulsion and carrying out a dispersion treatment, a high printing density can be achieved even when printing on plain paper at high speed.
That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] A method for producing an aqueous dispersion for inkjet recording, comprising the following steps (I) to (III).
Step (I): Step of mixing a colorant dispersion and a water-insoluble polymer emulsion containing an organic solvent Step (II): The mixture obtained in Step (I) was dispersed and the water-insoluble polymer adhered to the colorant. Step of obtaining dispersion Step (III): Step of removing organic solvent from dispersion obtained in Step (II) [2] An aqueous dispersion for ink jet recording obtained by the production method of [1] above.
[3] A water-based ink for ink-jet recording containing the water dispersion of [2].
本発明によれば、高速印刷に対応した高印字濃度を発現するインクジェット記録用水分散体を効率的に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the aqueous dispersion for inkjet recording which expresses the high printing density corresponding to high-speed printing can be manufactured efficiently.
本発明のインクジェット記録用水分散体の製造方法は、下記工程(I)〜(III)を有することを特徴とする。
工程(I):着色剤分散体と有機溶媒を含む水不溶性ポリマーエマルジョンを混合する工程
工程(II):工程(I)で得られた混合物を分散処理し、着色剤に水不溶性ポリマーが付着した分散体を得る工程
工程(III):工程(II)で得られた分散体から有機溶媒を除去する工程
以下、本発明に用いられる各成分、各工程等について説明する。
The method for producing an aqueous dispersion for inkjet recording of the present invention comprises the following steps (I) to (III).
Step (I): Step of mixing a colorant dispersion and a water-insoluble polymer emulsion containing an organic solvent Step (II): The mixture obtained in Step (I) was dispersed and the water-insoluble polymer adhered to the colorant. Step of obtaining dispersion Step (III): Step of removing organic solvent from dispersion obtained in step (II) Hereinafter, each component, each step and the like used in the present invention will be described.
〔着色剤分散体〕
着色剤分散体は、少なくとも着色剤、水溶性ポリマー及び水を含む分散体であることが好ましく、これらの成分をメディア式分散機等を用いて分散した着色剤分散体であることが好ましく、メディア式分散機等を用いて分散した顔料分散体であることがより好ましい。
<着色剤>
着色剤としては、耐水性の観点から、顔料及び疎水性染料が挙げられ、中でも、近年要求が強い高耐候性を発現させるためには、顔料を用いるのが好ましい。顔料は、有機顔料及び無機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらに体質顔料を併用することもできる。
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
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・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・グリーンからなる群から選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられる。また、キナクリドン固溶体顔料等の固溶体顔料を用いることもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、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。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム及びタルク等が挙げられる。
(Colorant dispersion)
The colorant dispersion is preferably a dispersion containing at least a colorant, a water-soluble polymer, and water, and is preferably a colorant dispersion in which these components are dispersed using a media-type disperser or the like. It is more preferable that the pigment dispersion is dispersed using a type disperser or the like.
<Colorant>
Examples of the colorant include pigments and hydrophobic dyes from the viewpoint of water resistance, and among them, it is preferable to use a pigment in order to express high weather resistance, which has recently been strongly demanded. The pigment may be either an organic pigment or an inorganic pigment. If necessary, extender pigments can be used in combination.
Examples of the organic pigment include azo pigments, diazo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and quinophthalone pigments.
Specific examples of preferred organic pigments include C.I. I. Pigment yellow, C.I. I. Pigment Red, C.I. I. Pigment violet, C.I. I. Pigment blue, and C.I. I. One or more types of products selected from the group consisting of pigment green are listed. Moreover, solid solution pigments, such as a quinacridone solid solution pigment, can also be used.
Examples of the inorganic pigment include carbon black, metal oxide, metal sulfide, and metal chloride. Of these, carbon black is preferred particularly for black aqueous inks. Examples of carbon black include furnace black, thermal lamp black, acetylene black, and channel black.
Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, and talc.
疎水性染料は、水溶性ポリマーにより乳化又は水溶性ポリマーに含有させることができるものであればよく、その種類には特に制限がない。疎水性染料は、ポリマー中に効率よく染料を含有させる観点から、ポリマーの製造時に使用する有機溶媒(好ましくメチルエチルケトン)に対して、2g/L以上、好ましくは20〜500g/L(25℃)溶解するものが望ましい。
疎水性染料としては、油溶性染料、分散染料等が挙げられ、これらの中では油溶性染料が好ましい。油溶性染料としては、例えば、C.I.ソルベント・ブラック、C.I.ソルベント・イエロー、C.I.ソルベント・レッド、C.I.ソルベント・バイオレット、C.I.ソルベント・ブルー、C.I.ソルベント・グリーン、及びC.I.ソルベント・オレンジからなる群から選ばれる1種以上の各品番製品が挙げられ、オリエント化学株式会社、BASF社等から市販されている。
上記の着色剤は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
The hydrophobic dye is not particularly limited as long as it can be emulsified by a water-soluble polymer or contained in a water-soluble polymer. The hydrophobic dye is dissolved in an amount of 2 g / L or more, preferably 20 to 500 g / L (25 ° C.) with respect to the organic solvent (preferably methyl ethyl ketone) used in the production of the polymer from the viewpoint of efficiently containing the dye in the polymer. What to do is desirable.
Examples of the hydrophobic dye include oil-soluble dyes and disperse dyes. Among these, oil-soluble dyes are preferable. Examples of the oil-soluble dye include C.I. I. Solvent Black, C.I. I. Solvent Yellow, C.I. I. Solvent Red, C.I. I. Solvent Violet, C.I. I. Solvent Blue, C.I. I. Solvent Green, and C.I. I. One or more types of products selected from the group consisting of Solvent Orange are listed, which are commercially available from Orient Chemical Co., Ltd., BASF Corp. and others.
The above colorants can be used alone or in admixture of two or more at any ratio.
<水溶性ポリマー>
着色剤分散体に用いられる水溶性ポリマーは、着色剤の微粒化や分散安定性の向上のために用いられる。
本発明において、水溶性ポリマーとは、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10gを越えるもの、好ましくは20g以上、より好ましくは30g以上であるポリマーをいう。上記溶解量は、水溶性ポリマーが塩生成基を有する場合は、その種類に応じて、水溶性ポリマーの塩生成基を酢酸又は水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量をいう。中和度は後述する方法で求めることができる
水溶性ポリマーとしては、水溶性ビニルポリマー、水溶性エステルポリマー、水溶性ウレタンポリマー等が挙げられるが、これらの中では、水溶性ビニルポリマーが好ましい。水溶性ビニルポリマーとしては、(a)成分:塩生成基含有モノマーと(b)成分:下記式(1)で表されるモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させてなる水溶性ビニルポリマーが好ましい。
CH2=C(R1)−R2 (1)
(式中、R1は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基、R2 は炭素数6〜22の芳香環含有炭化水素基を示す。)
この水溶性ビニルポリマーは、(a)成分由来の構成単位と(b)成分由来の構成単位を有する。
<Water-soluble polymer>
The water-soluble polymer used in the colorant dispersion is used for atomizing the colorant and improving the dispersion stability.
In the present invention, the water-soluble polymer means a polymer having a dissolution amount exceeding 10 g, preferably 20 g or more, more preferably 30 g or more when dissolved in 100 g of water at 25 ° C. When the water-soluble polymer has a salt-forming group, the above-mentioned dissolution amount refers to the dissolution amount when the salt-forming group of the water-soluble polymer is neutralized 100% with acetic acid or sodium hydroxide depending on the type. The degree of neutralization can be determined by the method described below. Examples of water-soluble polymers include water-soluble vinyl polymers, water-soluble ester polymers, water-soluble urethane polymers, and the like. Among these, water-soluble vinyl polymers are preferred. As the water-soluble vinyl polymer, a water-soluble vinyl polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing (a) component: a salt-forming group-containing monomer and (b) component: a monomer represented by the following formula (1) is preferable. .
CH 2 = C (R 1) -R 2 (1)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 2 represents an aromatic ring-containing hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms.)
This water-soluble vinyl polymer has a structural unit derived from the component (a) and a structural unit derived from the component (b).
(a)成分である塩生成基含有モノマーとしては、アニオン性モノマーが好ましい。
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及び不飽和リン酸モノマーからなる群より選ばれた一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、例えば、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、例えば、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)アクリル酸エステル、ビス−(3−スルホプロピル)−イタコネート等が挙げられる。
不飽和リン酸モノマーとしては、例えば、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−アクリロイロキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等が挙げられる。
上記のアニオン性モノマーの中では、インク粘度、吐出性等の観点から、不飽和カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸がより好ましい。
As the salt-forming group-containing monomer as component (a), an anionic monomer is preferable.
Examples of the anionic monomer include one or more selected from the group consisting of an unsaturated carboxylic acid monomer, an unsaturated sulfonic acid monomer, and an unsaturated phosphoric acid monomer.
Examples of the unsaturated carboxylic acid monomer include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and 2-methacryloyloxymethyl succinic acid.
Examples of the unsaturated sulfonic acid monomer include styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylic acid ester, bis- (3-sulfopropyl) -itaconate, and the like. .
Examples of unsaturated phosphoric acid monomers include vinylphosphonic acid, vinyl phosphate, bis (methacryloxyethyl) phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2-acrylic acid. And leuoxyethyl phosphate.
Among the above anionic monomers, an unsaturated carboxylic acid monomer is preferable, and acrylic acid or methacrylic acid is more preferable from the viewpoints of ink viscosity, dischargeability, and the like.
(b)成分である式(1)で表されるモノマーとしては、R1 は水素原子又はメチル基が好ましく、印字濃度等の観点から、スチレン、ビニルナフタレン、α―メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、4-ビニルビフェニル及び1,1-ジフェニルエチレンから選ばれた一種以上が好ましい。これらの中では、印字濃度、保存安定性等の観点から、スチレン、α-メチルスチレン及びビニルトルエンからなる群から選ばれる一種以上であるスチレン系モノマーがより好ましい。 As the monomer represented by the formula (1) as the component (b), R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and styrene, vinylnaphthalene, α-methylstyrene, vinyltoluene, ethyl from the viewpoint of printing density and the like. One or more selected from vinylbenzene, 4-vinylbiphenyl and 1,1-diphenylethylene are preferred. Among these, from the viewpoint of printing density, storage stability, and the like, a styrene monomer that is at least one selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, and vinyltoluene is more preferable.
水溶性ビニルポリマー中、(a)成分は、好ましくは5〜80重量%、より好ましくは10〜70重量%であり、(b)成分は、好ましくは15〜85重量%、より好ましくは25〜75重量%である。
水溶性ポリマーは、分散性の観点から、その重量平均分子量が好ましくは1000〜30,000、より好ましくは2,000〜20,000であり、酸価が好ましくは100〜300KOHmg/g、より好ましくは150〜250KOHmg/gである。なお、水溶性ポリマーの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
水溶性ポリマーの市販品としては、例えば、BASFジャパン株式会社のJONCRL(登録商標)57J、同60J、同61J、同63J、同70J、同PD−96J、同501J等が挙げられる。これらの市販品ポリマーは中和されたものであり、必要に応じて別途更に中和剤を加えてもよい。
In the water-soluble vinyl polymer, the component (a) is preferably 5 to 80% by weight, more preferably 10 to 70% by weight, and the component (b) is preferably 15 to 85% by weight, more preferably 25 to 25% by weight. 75% by weight.
From the viewpoint of dispersibility, the water-soluble polymer preferably has a weight average molecular weight of 1000 to 30,000, more preferably 2,000 to 20,000, and an acid value of preferably 100 to 300 KOHmg / g, more preferably. Is 150-250 KOHmg / g. In addition, the weight average molecular weight of a water-soluble polymer can be measured by the method as described in an Example.
Examples of commercially available water-soluble polymers include JONCRL (registered trademark) 57J, 60J, 61J, 63J, 70J, PD-96J, and 501J of BASF Japan. These commercially available polymers are neutralized, and a neutralizing agent may be added separately as necessary.
<着色剤分散体の製造>
着色剤分散体の製造方法に特に制限はないが、水溶性ポリマーを水に溶解させ、必要に応じて中和剤、有機溶媒、界面活性剤等を添加し混合した後、顔料等の着色剤を加えて予備的混合、分散を行うことが好ましい。
着色剤分散体の分散媒は水又は水系の溶媒であり、着色剤の分散性を高めたり、粘度を調整する観点等から、水に溶解又は混和する有機溶媒を適宜加えてもよい。有機溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、ケトン系溶媒等が挙げられ、メタノール、エタノール、1−ブタノール、2−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
有機溶媒は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、着色剤分散体にはさらに分散性を高める観点から、界面活性剤等を適量加えてもよい。
着色剤分散体の平均粒径を所望の大きさにするために、引き続き本分散処理を行うことが好ましい。着色剤分散体の平均粒径に特に制限はないが、インクの発色性、印字濃度の観点から分散時の平均粒径としては好ましくは150nm以下で、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは80nm以下である。
<Manufacture of colorant dispersion>
There are no particular restrictions on the method for producing the colorant dispersion, but the water-soluble polymer is dissolved in water, and if necessary, a neutralizing agent, an organic solvent, a surfactant and the like are added and mixed, and then a colorant such as a pigment. It is preferable to perform preliminary mixing and dispersion by adding.
The dispersion medium of the colorant dispersion is water or an aqueous solvent, and an organic solvent that is dissolved or mixed in water may be appropriately added from the viewpoint of improving the dispersibility of the colorant or adjusting the viscosity. Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ketone solvents, and the like, such as methanol, ethanol, 1-butanol, 2-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like.
An organic solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types. In addition, an appropriate amount of a surfactant or the like may be added to the colorant dispersion from the viewpoint of further improving dispersibility.
In order to make the average particle diameter of the colorant dispersion a desired size, it is preferable to perform this dispersion treatment subsequently. The average particle size of the colorant dispersion is not particularly limited, but the average particle size at the time of dispersion is preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, and still more preferably 80 nm or less, from the viewpoint of ink color development and printing density. It is.
予備混合、分散に使用する撹拌機、分散機としては、パドル翼、タービン翼、アンカー翼等の一般的に用いられる撹拌装置、また、ウルトラディスパー〔浅田鉄鋼株式会社、商品名〕、エバラマイルダー〔株式会社荏原製作所、商品名〕、TKホモミクサー〔特殊機化工業株式会社、商品名〕等の高速撹拌タイプの分散装置が挙げられる。
また、本分散処理に用いられる分散機としては、例えば、ロールミル、メディアミル、ニーダー、エクストルーダ、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等が挙げられ、これらの中では微粒化性能が高い高圧ホモジナイザー、メディアミルが好ましい。その中でもウルトラアペックスミル〔寿工業株式会社、商品名〕、ピコミル〔浅田鉄鋼株式会社、商品名〕、スターミル(アシザワ・ファインテック株式会社、商品名)等の微小メディアに対応したメディアミル(メディア式分散機)を用いることがより好ましい。
Stirrers used for pre-mixing and dispersion, such as paddle blades, turbine blades, anchor blades, and other commonly used stirrers, Ultra Dispers (Asada Steel Corporation, trade name), Ebara Milder Examples thereof include high-speed agitation type dispersion devices such as [Ebara Manufacturing Co., Ltd., trade name] and TK homomixer [Special Kika Kogyo Co., Ltd., trade name].
Examples of the disperser used in the present dispersion treatment include a roll mill, a media mill, a kneader, an extruder, an ultrasonic homogenizer, and a high-pressure homogenizer. Among these, a high-pressure homogenizer and a media mill with high atomization performance are listed. preferable. Among them, media mills (media type) compatible with micro media such as Ultra Apex Mill [Koto Kogyo Co., Ltd., trade name], Picomill [Asada Steel Co., Ltd., trade name], Star Mill (Ashizawa Finetech Co., Ltd., trade name) It is more preferable to use a dispersing machine.
メディア式分散機に用いるメディア粒子の材質としては、例えば、スチール、クロム合金等の高硬度金属、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア等の高硬度セラミックス、ガラス、超高分子量ポリエチレン、ナイロン等の高分子材料等が挙げられる。
着色剤分散体を微粒化するための剪断力や衝突力、粉砕力の大きさ、また着色剤分散体とメディア粒子との分離のしやすさから、これらの中では比較的比重が大きなセラミックメディア粒子が好ましく、さらに耐摩耗性の点からジルコニア、チタニア等がより好ましい。
前記メディア式分散機に用いるメディア粒子の粒径(直径)としては、所望のサイズを用いることができるが、着色剤の微粒化、分散時間の短縮、メディア粒子と着色剤分散体との分離操作の観点から、メディア粒子の粒径は0.01〜0.25mmが好ましく、0.03〜0.20mmがより好ましい。
Examples of the material of the media particles used in the media-type disperser include high-hardness metals such as steel and chrome alloys, high-hardness ceramics such as alumina, zirconia, zircon, and titania, and polymers such as glass, ultra high molecular weight polyethylene, and nylon. Materials and the like.
Ceramic media with a relatively high specific gravity among them due to the high shearing force, impact force, and crushing force required to atomize the colorant dispersion, and ease of separation of the colorant dispersion and media particles. Particles are preferable, and zirconia, titania and the like are more preferable from the viewpoint of wear resistance.
As the particle size (diameter) of the media particles used in the media-type disperser, a desired size can be used. However, the colorant is atomized, the dispersion time is shortened, and the media particles and the colorant dispersion are separated. In view of the above, the particle diameter of the media particles is preferably 0.01 to 0.25 mm, and more preferably 0.03 to 0.20 mm.
メディア式分散機のアジテーターディスク(ローター)先端部の周速は、特に限定されないが、4m/s以上であることが好ましく、6m/s以上であることがより好ましい。4m/s以上であれば、分散室内の混合分散状態を良好に保つことができるとともに、メディア粒子と分散処理物とを分離するのに必要な遠心力を得ることができる。
メディア式分散機の分散室内のメディア粒子の見かけの充填率は、分散室内の空間を基準にして、50〜100体積%の範囲にあることが好ましい。50体積%以下の場合、メディアによる粉砕、剪断、衝突といった効果が少なくなり、着色剤の分散・微粒化効果が低減される。
The peripheral speed of the tip of the agitator disk (rotor) of the media type dispersing machine is not particularly limited, but is preferably 4 m / s or more, and more preferably 6 m / s or more. If it is 4 m / s or more, the mixing and dispersing state in the dispersion chamber can be kept good, and the centrifugal force necessary to separate the media particles and the dispersion-treated product can be obtained.
The apparent filling rate of the media particles in the dispersion chamber of the media type dispersing machine is preferably in the range of 50 to 100% by volume based on the space in the dispersion chamber. When the amount is 50% by volume or less, the effects of pulverization, shearing, and collision with the media are reduced, and the effect of dispersing and atomizing the colorant is reduced.
着色剤の分散を行う操作としては、上記した循環方式又は連続方式のメディア式分散機、メディア粒子、メディア粒子の粒径、ローターの周速、メディア粒子の充填率等を適宜選択、設定し分散を行うが、その分散に必要なエネルギーとしては、所望の分散度を得、また過分散とならないようにする観点から、着色剤分散体1kgあたり、正味の積算動力として0.01〜2.0[kwh/kg]の範囲となるように分散を行うことが好ましい。正味の積算動力とは正味動力[kw]に処理時間[h]を乗じたものをいう。ここで、正味動力とは分散機への実負荷動力から空転動力を差し引いた動力を意味し、空転動力とはメディア粒子及び分散媒体がない状態での動力を意味する。また、正味の積算動力を求める別の手法としては着色剤分散体に与えた熱量と冷却水により徐熱された熱量の総和を分散エネルギーとして求める方法を用いてもよい。
分散エネルギーはメディア式分散機を流通パスさせる際に付与するものであるが、発熱による着色剤分散体の粒径変化や粘度変化を防止する観点、メディア粒子の目詰まりや漏洩を防止する観点から処理流量は適切な範囲に制御しなければならず、分散機の容量、大きさにもよるが分散室内における1パスあたりの平均滞留時間としては30秒〜10分の範囲になるように流量調整することが好ましい。また、平均滞留時間にパス回数をかけた総平均滞留時間としては、2分〜100分の範囲が好ましい。ここでいう平均滞留時間とは分散室内においてメディア粒子の容積を除いた空間容積[L]を処理流量[L/h]で除した値を意味する。
着色剤分散体は、生産性や操作性の観点から、不揮発成分率が5〜50重量%であることが好ましく、8〜40重量%であることがより好ましい。なお、着色剤分散体の「不揮発成分率」は、下記計算式(1)に基づいて算出される値である。
不揮発成分率(重量%)=〔(水溶性ポリマー、着色剤、必要に応じて加える中和剤、界面活性剤の合計重量)/(着色剤分散体の重量)〕×100 (1)
As an operation for dispersing the colorant, the above-mentioned circulation type or continuous type media type disperser, media particles, media particle size, rotor peripheral speed, media particle filling rate, etc. are appropriately selected, set and dispersed. However, from the viewpoint of obtaining a desired degree of dispersion and preventing overdispersion, the energy required for the dispersion is 0.01 to 2.0 as a net integrated power per 1 kg of the colorant dispersion. It is preferable to perform dispersion so as to be in the range of [kwh / kg]. The net accumulated power means the net power [kw] multiplied by the processing time [h]. Here, the net power means the power obtained by subtracting the idling power from the actual load power to the disperser, and the idling power means the power without the media particles and the dispersion medium. Further, as another method for obtaining the net integrated power, a method of obtaining the total amount of heat given to the colorant dispersion and the amount of heat gradually heated by the cooling water as dispersion energy may be used.
Dispersion energy is given when the media-type disperser is passed through. From the viewpoint of preventing changes in the particle size and viscosity of the colorant dispersion due to heat generation, and preventing clogging and leakage of media particles. The treatment flow rate must be controlled within an appropriate range, and the flow rate is adjusted so that the average residence time per pass in the dispersion chamber is in the range of 30 seconds to 10 minutes, depending on the capacity and size of the disperser. It is preferable to do. Further, the total average residence time obtained by multiplying the average residence time by the number of passes is preferably in the range of 2 minutes to 100 minutes. The average residence time here means a value obtained by dividing the spatial volume [L] excluding the volume of media particles in the dispersion chamber by the processing flow rate [L / h].
The colorant dispersion preferably has a non-volatile component ratio of 5 to 50% by weight, more preferably 8 to 40% by weight, from the viewpoint of productivity and operability. The “nonvolatile component ratio” of the colorant dispersion is a value calculated based on the following calculation formula (1).
Non-volatile component ratio (% by weight) = [(total weight of water-soluble polymer, colorant, neutralizing agent and surfactant added if necessary) / (weight of colorant dispersion)] × 100 (1)
また、着色剤分散体はメディア粒子の目詰まりや漏洩を防止する等の観点から、分散時の粘度は、好ましくは100mPa・s以下、より好ましくは50mPa・s以下、更に好ましくは20mPa・s以下である。粘度の調整方法としては、前記不揮発成分率の調整の他、有機溶媒/水の質量比率の調整が挙げられる。後者の場合、有機溶媒/水の質量比率としては0〜0.5とすることが好ましい。
着色剤分散体中の各成分比率としては、着色剤は、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは7.5〜40重量%であり、水溶性ポリマー(固形分含有量)は、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.2〜5重量%であり、水は、好ましくは10〜90重量%、より好ましくは20〜85重量%であり、有機溶媒は、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは5〜30重量%である。
また、前記不揮発成分中の水溶性ポリマーの量は、好ましくは0.5〜15重量%、より好ましくは1〜10重量%である。
メディア式分散機での分散処理は冷却下での運転が一般的であり、着色剤分散体の温度としては熱安定性、増粘・凝集防止の観点から50℃以下が好ましく、40℃以下がより好ましい。
Further, from the viewpoint of preventing clogging or leakage of the media particles, the colorant dispersion preferably has a viscosity at the time of dispersion of 100 mPa · s or less, more preferably 50 mPa · s or less, and even more preferably 20 mPa · s or less. It is. Examples of the method for adjusting the viscosity include adjustment of the mass ratio of the organic solvent / water in addition to the adjustment of the non-volatile component ratio. In the latter case, the mass ratio of organic solvent / water is preferably 0 to 0.5.
As each component ratio in the colorant dispersion, the colorant is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 7.5 to 40% by weight, and the water-soluble polymer (solid content) is preferably 0.1 to 10 wt%, more preferably 0.2 to 5 wt%, water is preferably 10 to 90 wt%, more preferably 20 to 85 wt%, and the organic solvent is preferably 0 -50% by weight, more preferably 5-30% by weight.
The amount of the water-soluble polymer in the non-volatile component is preferably 0.5 to 15% by weight, more preferably 1 to 10% by weight.
Dispersion treatment with a media type disperser is generally performed under cooling, and the temperature of the colorant dispersion is preferably 50 ° C. or less, and 40 ° C. or less from the viewpoint of thermal stability and prevention of thickening and aggregation. More preferred.
以上の着色剤分散体の製造方法により顔料等の着色剤は微粒化され、その比表面積が非常に大きくなる結果、発色性、吸光度を高めることができる。例えば、着色剤としてイエロー顔料を用い、水溶性ポリマーで分散した場合と水不溶性ポリマーで分散した場合を比較すると、水溶性ポリマーを用いた方が平均粒径として約40〜50nm小さくでき、吸収波長432nmにおける強度も約10〜20%は高めることができる。
しかしながら、水溶性ポリマーを用いて分散された着色剤分散体をそのまま普通紙に印字すると、紙内部への浸透が起こり、紙表面に残留する着色剤が少なくなる。その結果、印字濃度が低くなり、所望の要求性能を満たすことができなくなる。
そこで、本発明においては、前記着色剤分散体に対し、予め調製した水不溶性ポリマーのエマルジョンを加えて分散処理することにより、水不溶性ポリマーが微粒化した着色剤の表面又は表面の一部に付着したり、着色剤分散体同士を付着させたりすることにより、紙表面での目詰まり効果や疎水凝集性が高まり、着色剤が紙内部に浸透するのが抑制され、印字濃度が高まると考えられる。
The colorant such as a pigment is atomized by the above method for producing a colorant dispersion, and the specific surface area becomes very large. As a result, the color developability and absorbance can be improved. For example, when using a yellow pigment as a colorant and comparing the case where it is dispersed with a water-soluble polymer and the case where it is dispersed with a water-insoluble polymer, the average particle size of the water-soluble polymer can be reduced by about 40-50 nm, and the absorption wavelength The intensity at 432 nm can also be increased by about 10 to 20%.
However, when a colorant dispersion dispersed using a water-soluble polymer is printed on plain paper as it is, penetration into the paper occurs and the colorant remaining on the paper surface is reduced. As a result, the print density becomes low and the desired performance cannot be satisfied.
Therefore, in the present invention, the previously prepared water-insoluble polymer emulsion is added to the colorant dispersion for dispersion treatment, so that the water-insoluble polymer is adhered to the surface of the colorant or a part of the surface of the colorant. Or by adhering the colorant dispersions to each other, the clogging effect on the paper surface and the hydrophobic cohesiveness are enhanced, the penetration of the colorant into the paper is suppressed, and the print density is considered to increase. .
〔水不溶性ポリマーエマルジョン〕
水不溶性ポリマーエマルジョンは、塩生成基を有する水不溶性ポリマー、20℃における水に対する溶解度が5〜40重量%である有機溶媒、中和剤及び水を含有する乳化組成物であることが好ましい。
(Water-insoluble polymer emulsion)
The water-insoluble polymer emulsion is preferably an emulsion composition containing a water-insoluble polymer having a salt-forming group, an organic solvent having a solubility in water at 20 ° C. of 5 to 40% by weight, a neutralizing agent and water.
<水不溶性ポリマー>
水不溶性ポリマーは、印字濃度、分散安定性、吐出安定性等を向上させる観点から、水不溶性グラフトポリマーであって、主鎖が、少なくとも前記(a)成分由来の構成単位と前記(b)成分由来の構成単位を含むポリマー鎖であり、側鎖が、少なくとも(d)成分:疎水性モノマー由来の構成単位を含むポリマー鎖であるものが好ましい。
本発明においては、主鎖が、(a)成分由来の構成単位と(b)成分由来の構成単位を含有することで、優れた分散安定性及び保存安定性を発現することができると考えられる。
ここで、「水不溶性」とは、対象ポリマーの中和品を、温度25℃で水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g以下、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下であることをいう。溶解量は、水不溶性ポリマーの塩生成基の種類に応じて、水酸化ナトリウム又は酢酸で100%中和した時の溶解量である。このような水不溶性ポリマーは、着色剤に対し好適な付着性、吸着性を発現する。
<Water-insoluble polymer>
The water-insoluble polymer is a water-insoluble graft polymer from the viewpoint of improving printing density, dispersion stability, ejection stability, etc., and the main chain is composed of at least the structural unit derived from the component (a) and the component (b). It is a polymer chain containing a structural unit derived from, and the side chain is preferably a polymer chain containing a structural unit derived from at least component (d): a hydrophobic monomer.
In the present invention, it is considered that excellent dispersion stability and storage stability can be expressed when the main chain contains the structural unit derived from the component (a) and the structural unit derived from the component (b). .
Here, “water-insoluble” means that when a neutralized product of the target polymer is dissolved in 100 g of water at a temperature of 25 ° C., the dissolved amount is 10 g or less, preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less. That means. The dissolution amount is the dissolution amount when 100% neutralized with sodium hydroxide or acetic acid according to the type of salt-forming group of the water-insoluble polymer. Such a water-insoluble polymer exhibits suitable adhesion and adsorption properties to the colorant.
主鎖中、(a)成分由来の構成単位は、塩生成基含有モノマーを重合することにより得られるものが好ましく、ポリマーの重合後、ポリマー鎖に塩生成基(アニオン性基、カチオン性基等)を導入してもよい。
塩生成基含有モノマーの具体例、好適例は前記と同じであり、アクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。
また、(b)成分である式(1)で表されるモノマー具体例、好適例は前記と同じであり、スチレン、α-メチルスチレン及びビニルトルエンから選ばれる一種以上が好ましい。
主鎖中には、分散安定性、保存安定性、印字濃度等を向上させる観点から、(c-1)成分:下記式(2)で表されるモノマー、(c-2)成分:炭素数1〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマー、(c-3)成分:ノニオン性(メタ)アクリレート系モノマー由来の構成単位を含有していてもよい。
CH2=CR3COOR4 (2)
(式中、R3、水素原子又はメチル基を示し、R4は炭素数7〜22、好ましくは炭素数7〜18、より好ましくは炭素数7〜12のアリールアルキル基、炭素数6〜22、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜12のアリール基を示す。)
In the main chain, the structural unit derived from component (a) is preferably obtained by polymerizing a salt-forming group-containing monomer. After polymer polymerization, a salt-forming group (anionic group, cationic group, etc.) is added to the polymer chain. ) May be introduced.
Specific examples and preferred examples of the salt-forming group-containing monomer are the same as described above, and acrylic acid or methacrylic acid is preferable.
Specific examples and preferred examples of the monomer represented by formula (1) as the component (b) are the same as those described above, and one or more selected from styrene, α-methylstyrene and vinyltoluene are preferable.
In the main chain, from the viewpoint of improving dispersion stability, storage stability, printing density, etc., (c-1) component: monomer represented by the following formula (2), (c-2) component: carbon number A (meth) acrylate monomer having 1 to 22 alkyl groups, (c-3) component: a structural unit derived from a nonionic (meth) acrylate monomer may be contained.
CH 2 = CR 3 COOR 4 (2)
(In the formula, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 is an arylalkyl group having 7 to 22 carbon atoms, preferably 7 to 18 carbon atoms, more preferably 7 to 12 carbon atoms, and 6 to 22 carbon atoms. , Preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms.)
(c-1)成分としては具体的には、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−フェニルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、1-ナフタリルアクリレート、2-ナフタリル(メタ)アクリレート、フタルイミドメチル(メタ)アクリレート、p-ニトロフェニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メタクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−アクリロイロキシエチルフタレート等が挙げられる。これらの中では、ベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
(c-2)成分としては、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(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、ベへニル(メタ)アクリレート等を重合することで得ることができる。
なお、本明細書にいう「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、「イソ」又は「ターシャリー」で表される枝分かれ構造が存在している場合と存在しない場合、すなわち「ノルマル」の両者を示すものである。
Specifically, as component (c-1), benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, 2-phenylethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, 1-naphthalyl acrylate, 2-naphthalyl (Meth) acrylate, phthalimidomethyl (meth) acrylate, p-nitrophenyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2-methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, 2-acrylic And leuoxyethyl phthalate. Of these, benzyl (meth) acrylate is preferred.
Specific examples of the component (c-2) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (iso) propyl (meth) acrylate, (iso or tertiary) butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl. (Meth) acrylate, (iso) octyl (meth) acrylate, (iso) decyl (meth) acrylate, (iso) dodecyl (meth) acrylate, (iso) stearyl (meth) acrylate, behenyl (meth) acrylate, etc. It can be obtained by polymerization.
In the present specification, “(iso or tertiary)” and “(iso)” are the case where the branched structure represented by “iso” or “tertiary” is present or absent, that is, “ Both “normal” are shown.
(c-3)成分としては、下記式(3)で表されるノニオン性(メタ)アクリレート系モノマーが好ましい。
CH2=C(R5)COO(R6O)nR7 (3)
(式中、R5は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基、R6は炭素数2〜18のアルキレン基、nは平均付加モル数を示し、1〜30の数、R7は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数1〜8のアルキル基を有していてもよいフェニル基が好ましい。)
式(3)においては、重合性等の観点から、R5は水素原子、メチル基等が好ましく、R6は炭素数2〜4のエチレン基、トリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、テトラメチレン基等が好ましい。R5としては、印字物の高い光沢性等を発現させる観点からエチレン基が好ましく、高い印字濃度を発現させる等の観点からトリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基、又はテトラメチレン基が好ましい。nは、印字濃度、保存安定性等の観点から2〜25の数が好ましく、4〜23の数がより好ましい。n個の(R6O)のうち少なくとも2つは同一であっても異なっていてもよく、異なる場合はブロック付加及びランダム付加のいずれでもよい。
R7は、高い印字濃度、良好な保存安定性等の観点から、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましい。また、炭素数1〜8のアルキル基を有していてもよいフェニル基が好ましい。
炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基が挙げられる。
As the component (c-3), a nonionic (meth) acrylate monomer represented by the following formula (3) is preferable.
CH 2 = C (R 5) COO (R 6 O) n R 7 (3)
(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 6 represents an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, n represents an average number of added moles, 1 to 30 and R 7 represents hydrogen. (A phenyl group which may have an atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferred.)
In formula (3), from the viewpoint of polymerizability and the like, R 5 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or the like, and R 6 is an ethylene group having 2 to 4 carbon atoms, a trimethylene group, a propane-1,2-diyl group, A tetramethylene group or the like is preferable. R 5 is preferably an ethylene group from the viewpoint of developing high glossiness of the printed matter, and is preferably a trimethylene group, a propane-1,2-diyl group, or a tetramethylene group from the viewpoint of developing a high printing density. . n is preferably a number from 2 to 25, more preferably a number from 4 to 23, from the viewpoint of printing density, storage stability, and the like. At least two of the n (R 6 O) s may be the same or different, and if different, either block addition or random addition may be used.
R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, from the viewpoints of high printing density, good storage stability, and the like. Moreover, the phenyl group which may have a C1-C8 alkyl group is preferable.
Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, tert-butyl group, hexyl group, octyl group, and 2-ethylhexyl group.
式(3)で表されるノニオン性のモノマーの具体例としては、ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート;メトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;エチレングリコール・プロピレングリコール(メタ)アクリレート;ポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート;オクトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート等が挙げられる。これらは、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。
商業的に入手しうる上記モノマーの具体例としては、新中村化学工業株式会社の多官能性アクリレートモノマー(NKエステル)M−40G、同90G、同230G、日本油脂株式会社のブレンマーシリーズ、PE−90、同200、同350、PME−100、同200、同400、同1000、PP−500、同PP−800、同1000、AP−150、同400、同550、同800、50PEP−300、50POEP−800B、43PAPE−600B等が挙げられる。
Specific examples of the nonionic monomer represented by the formula (3) include hydroxyethyl methacrylate, methoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate; polyethylene glycol mono (meth) acrylate; methoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate; polypropylene glycol Mono (meth) acrylate; Ethylene glycol / propylene glycol (meth) acrylate; Poly (ethylene glycol / propylene glycol) mono (meth) acrylate; Octoxy polyethylene glycol / polypropylene glycol mono (meth) acrylate; Phenoxy polyethylene glycol polypropylene glycol monomethacrylate Etc. These can be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of the above commercially available monomers include Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. polyfunctional acrylate monomer (NK ester) M-40G, 90G, 230G, Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Blemmer series, PE -90, 200, 350, PME-100, 200, 400, 1000, PP-500, PP-800, 1000, AP-150, 400, 550, 800, 50 PEP-300 , 50POEP-800B, 43PAPE-600B, and the like.
主鎖中、(a)成分(未中和量として計算する。以下同じ)由来の構成単位と(b)成分由来の構成単位の重量比[(a)成分由来の構成単位の含有量/(b)成分由来の構成単位の含有量]は、印字濃度、耐擦過性等を向上させる観点から、1/1〜1/10であることが好ましく、1/1.5〜1/5であることがより好ましい。
本発明で用いられる水不溶性ポリマーは、主鎖中、(a)〜(c)成分由来の構成単位の含有量は、次のとおりである。
(a)成分由来の構成単位の含有量は、水不溶性ポリマーの分散性を向上させる等の観点から、5〜40重量%が好ましく、10〜35重量%がより好ましく、15〜30重量%が特に好ましい。
(b)成分由来の構成単位の含有量は、印字濃度、耐擦過性等を向上させる観点から、10〜80重量%が好ましく、15〜75重量%がより好ましく、20〜70重量%が特に好ましい。
(c-1)成分由来の構成単位の含有量は、分散安定性を向上させる等の観点から、0〜30重量%が好ましく、0〜15重量%がより好ましい。(c-2)成分由来の構成単位の含有量は、印字濃度、耐マーカー性等を向上させる観点から、0〜30重量%が好ましく、0〜15重量%がより好ましい。また、(c-3)成分由来の構成単位の含有量は、分散安定性、印字濃度等を向上させる観点から、0〜40重量%が好ましく、0〜30重量%がより好ましい。
In the main chain, the weight ratio of the structural unit derived from the component (a) (calculated as an unneutralized amount; the same applies hereinafter) and the structural unit derived from the component (b) [content of the structural unit derived from the component (a) / ( b) Content of constituent unit derived from component] is preferably 1/1 to 1/10, and preferably 1 / 1.5 to 1/5 from the viewpoint of improving printing density, scratch resistance, and the like. It is more preferable.
In the water-insoluble polymer used in the present invention, the content of the structural units derived from the components (a) to (c) in the main chain is as follows.
From the viewpoint of improving the dispersibility of the water-insoluble polymer, the content of the structural unit derived from the component (a) is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 35% by weight, and 15 to 30% by weight. Particularly preferred.
The content of the structural unit derived from the component (b) is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 15 to 75% by weight, and particularly preferably 20 to 70% by weight from the viewpoint of improving the printing density, scratch resistance and the like. preferable.
The content of the structural unit derived from the component (c-1) is preferably 0 to 30% by weight, and more preferably 0 to 15% by weight from the viewpoint of improving dispersion stability. The content of the structural unit derived from the component (c-2) is preferably 0 to 30% by weight, more preferably 0 to 15% by weight, from the viewpoint of improving the printing density, marker resistance and the like. In addition, the content of the structural unit derived from the component (c-3) is preferably 0 to 40% by weight, and more preferably 0 to 30% by weight from the viewpoint of improving dispersion stability, printing density, and the like.
本発明で用いられる水不溶性ポリマーは、着色剤に水不溶性ポリマーを付着させ、印字濃度を向上させる等の観点から、側鎖に疎水性モノマー(d)成分由来の構成単位を含む。
側鎖中、(d)成分由来の構成単位の含有量は、着色剤に水不溶性ポリマーを吸着させ、印字濃度を向上させる等の観点から、60重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましく、90重量%以上が特に好ましい。
疎水性モノマー(d)成分としては、スチレン系マクロマーが好ましい。スチレン系マクロマー由来の構成単位を含む側鎖は、片末端に重合性官能基を有するスチレン系マクロマーを共重合することにより得ることができる。
スチレン系マクロマーは、例えば、片末端に重合性官能基を有するスチレン単独重合体、又は片末端に重合性官能基を有する、スチレンと他のモノマーとの共重合体が挙げられ、片末端に有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い。スチレンと共重合する他のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル、芳香環含有(メタ)アクリレート、アクリロニトリル等が挙げられる。
スチレン系マクロマーの数平均分子量は、保存安定性を高めるために共重合比を高めつつ粘度を低く抑える等の観点から、1,000〜10,000が好ましく、2,000〜8,000がより好ましい。
スチレン系マクロマーの数平均分子量は、標準物質としてポリスチレンを用い、溶媒として50ミリモル/Lの酢酸を含有するテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定することができる。
商業的に入手しうるスチレン系マクロマーとしては、例えば、東亜合成株式会社の商品名、AS−6、AS−6S、AN−6、AN−6S、HS−6、HS−6S等が挙げられる。
The water-insoluble polymer used in the present invention contains a structural unit derived from the hydrophobic monomer (d) component in the side chain from the viewpoint of adhering the water-insoluble polymer to the colorant and improving the printing density.
In the side chain, the content of the structural unit derived from the component (d) is preferably 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more from the viewpoint of adsorbing the water-insoluble polymer to the colorant and improving the printing density. 90% by weight or more is particularly preferable.
As the hydrophobic monomer (d) component, a styrene macromer is preferable. A side chain containing a structural unit derived from a styrenic macromer can be obtained by copolymerizing a styrenic macromer having a polymerizable functional group at one end.
Examples of the styrenic macromer include a styrene homopolymer having a polymerizable functional group at one end, or a copolymer of styrene and another monomer having a polymerizable functional group at one end, and having at one end. As the polymerizable functional group, an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group is preferable. Examples of other monomers copolymerized with styrene include (meth) acrylic acid esters, aromatic ring-containing (meth) acrylates, acrylonitrile and the like.
The number average molecular weight of the styrenic macromer is preferably 1,000 to 10,000, more preferably 2,000 to 8,000, from the viewpoint of keeping the viscosity low while increasing the copolymerization ratio in order to enhance the storage stability. preferable.
The number average molecular weight of the styrenic macromer can be measured by gel permeation chromatography using polystyrene as a standard substance and tetrahydrofuran containing 50 mmol / L acetic acid as a solvent.
Examples of commercially available styrenic macromers include trade names of Toa Gosei Co., Ltd., AS-6, AS-6S, AN-6, AN-6S, HS-6, HS-6S, and the like.
本発明に用いられる水不溶性ポリマーにおいて、(a)成分由来の構成単位と(b)成分由来の構成単位を含む主鎖と、(d)成分由来の構成単位を含む側鎖との重量比[主鎖/側鎖]は、印字濃度、光沢性、耐擦過性等を向上させるために、1/1〜20/1であることが好ましく、3/2〜15/1がより好ましく、2/1〜10/1が更に好ましい。(重合性官能基は側鎖に含有されるものとして計算する。以下同じ)
本発明に用いられる水不溶性ポリマーは、(a)成分、(b)成分、及び(d)成分を含有するモノマー混合物を共重合して得ることができる。更に、該モノマー混合物に、(c)成分モノマーを含有するモノマー混合物(以下、これらを総称して「モノマー混合物」という)を共重合して得られるものが好ましい。
モノマー混合物中における(a)〜(d)成分の含有量、又は水不溶性ポリマー中、主鎖又は側鎖に存在する(a)〜(d)成分由来の構成単位の含有量は、次のとおりである。
(a)成分の含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)、又は水不溶性ポリマー中、主鎖に存在する(a)成分由来の構成単位の含有量は、得られる分散体の分散安定性、印字物の光沢性等を向上させる等の観点から3〜30重量%が好ましく、5〜27重量%がより好ましく、10〜25重量%が更に好ましい。
(b)成分の含有量、又は水不溶性ポリマー中、主鎖に存在する(b)成分由来の構成単位の含有量は、印字物の印字濃度、耐擦過性等を向上させる観点から、10〜80重量%が好ましく、15〜70重量%がより好ましく、20〜60重量%が更に好ましい。
(c)成分の含有量、又は(c)成分由来の構成単位の含有量は、印字濃度、分散安定性、耐マーカー性等の観点から0〜40重量%が好ましく、0〜30重量%がより好ましい。
(d)成分の含有量、又は水不溶性ポリマー中、側鎖に存在する(e)成分由来の構成単位の含有量は、印字物の印字濃度を向上させる等の観点から5〜50重量%が好ましく、5〜40重量%がより好ましく、5〜35重量%が特に好ましい。
モノマー混合物中における、[(a)成分の含有量/(d)成分の含有量]の重量比、又は水不溶性ポリマー中における、[(a)成分由来の構成単位の含有量/(d)成分由来の構成単位の含有量]の重量比は、分散安定性、印字濃度等の観点から、1/2〜3/1が好ましく、1/1〜2.5/1がより好ましい。
In the water-insoluble polymer used in the present invention, the weight ratio between the main chain containing the structural unit derived from the component (a) and the main chain containing the structural unit derived from the component (b) and the side chain containing the structural unit derived from the component (d) [ The main chain / side chain] is preferably 1/1 to 20/1, more preferably 3/2 to 15/1, in order to improve printing density, gloss, scratch resistance, and the like. 1 to 10/1 is more preferable. (The polymerizable functional group is calculated as contained in the side chain. The same applies hereinafter)
The water-insoluble polymer used in the present invention can be obtained by copolymerizing a monomer mixture containing the component (a), the component (b), and the component (d). Further, those obtained by copolymerizing the monomer mixture with a monomer mixture containing component monomer (c) (hereinafter collectively referred to as “monomer mixture”) are preferred.
The contents of the components (a) to (d) in the monomer mixture, or the contents of the structural units derived from the components (a) to (d) present in the main chain or side chain in the water-insoluble polymer are as follows. It is.
The content of the component (a) (content as an unneutralized amount; the same applies hereinafter) or the content of the structural unit derived from the component (a) present in the main chain in the water-insoluble polymer From the viewpoint of improving the dispersion stability and gloss of printed matter, the content is preferably 3 to 30% by weight, more preferably 5 to 27% by weight, and still more preferably 10 to 25% by weight.
The content of the component (b) or the content of the structural unit derived from the component (b) present in the main chain in the water-insoluble polymer is 10 to 10 from the viewpoint of improving the print density, scratch resistance, etc. of the printed matter. 80 weight% is preferable, 15-70 weight% is more preferable, and 20-60 weight% is still more preferable.
The content of the component (c) or the content of the structural unit derived from the component (c) is preferably 0 to 40% by weight, and 0 to 30% by weight from the viewpoint of printing density, dispersion stability, marker resistance and the like. More preferred.
The content of the component (d) or the content of the structural unit derived from the component (e) present in the side chain in the water-insoluble polymer is 5 to 50% by weight from the viewpoint of improving the print density of the printed matter. Preferably, 5 to 40% by weight is more preferable, and 5 to 35% by weight is particularly preferable.
Weight ratio of [(a) component content / (d) component content] in the monomer mixture, or [(a) component-derived constituent unit content / (d) component in the water-insoluble polymer] From the viewpoints of dispersion stability, print density, and the like, the weight ratio of the content of the derived structural unit] is preferably 1/2 to 3/1, and more preferably 1/1 to 2.5 / 1.
本発明で用いられる水不溶性ポリマーは、塩生成基含有モノマー由来の塩生成基を、後述する中和剤により中和して用いることが好ましい。中和剤としては、水不溶性ポリマー中の塩生成基の種類に応じて酸又は塩基を用いて中和することができ、塩酸、酢酸、プロピオン酸、リン酸、硫酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸、グリセリン酸等の酸、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン等の塩基が使用できる。
塩生成基の中和度は10〜200%であることが好ましく、さらに20〜150%、特に30〜100%であることが好ましい。また、予備乳化時に過剰に中和した場合、濃縮工程により除去可能な中和剤を使用することにより、中和度の調整を行うこともできる。
中和度は、塩生成基がアニオン性基である場合、下記計算式(2)によって求めることができる。
{[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーの酸価 (KOHmg/g)×ポリマーの重量(g)/(56×1000)]}×100 (2)
塩生成基がカチオン性基である場合、中和度は下記計算式(3)によって求めることができる。
[[中和剤の重量(g)/中和剤の当量]/[ポリマーのアミン価 (HCLmg/g)×ポリマーの重量(g)/(36.5×1000)]]×100 (3)
酸価やアミン価は、水不溶性ポリマーの構成単位から算出することができるが、適当な溶剤(例えばメチルエチルケトン)にポリマーを溶解して、滴定する方法を用いて求めることもできる。
ポリマーの酸価は分散安定性の観点から30(KOHmg/g)以上が好ましく、40(KOHmg/g)以上であることがより好ましい。また、高印字濃度を発現する観点からは200(KOHmg/g)以下であることが好ましく、150(KOHmg/g)以下であることがより好ましい。
The water-insoluble polymer used in the present invention is preferably used by neutralizing a salt-forming group derived from a salt-forming group-containing monomer with a neutralizing agent described later. The neutralizing agent can be neutralized with an acid or base depending on the type of salt-forming group in the water-insoluble polymer, and hydrochloric acid, acetic acid, propionic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, lactic acid, succinic acid, glycol Acids such as acid, gluconic acid and glyceric acid, and bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, trimethylamine and triethanolamine can be used.
The degree of neutralization of the salt-forming group is preferably 10 to 200%, more preferably 20 to 150%, and particularly preferably 30 to 100%. Moreover, when neutralizing excessively at the time of pre-emulsification, the neutralization degree can also be adjusted by using the neutralizing agent which can be removed by a concentration process.
The degree of neutralization can be obtained by the following calculation formula (2) when the salt-forming group is an anionic group.
{[Weight of neutralizing agent (g) / equivalent of neutralizing agent] / [acid value of polymer (KOH mg / g) × polymer weight (g) / (56 × 1000)]} × 100 (2)
When the salt-forming group is a cationic group, the degree of neutralization can be determined by the following calculation formula (3).
[[Weight of neutralizing agent (g) / equivalent of neutralizing agent] / [amine value of polymer (HCL mg / g) × polymer weight (g) / (36.5 × 1000)]] × 100 (3)
The acid value and amine value can be calculated from the structural unit of the water-insoluble polymer, but can also be determined by a method of titrating after dissolving the polymer in an appropriate solvent (for example, methyl ethyl ketone).
From the viewpoint of dispersion stability, the acid value of the polymer is preferably 30 (KOHmg / g) or more, and more preferably 40 (KOHmg / g) or more. Further, from the viewpoint of developing a high printing density, it is preferably 200 (KOHmg / g) or less, and more preferably 150 (KOHmg / g) or less.
<水不溶性ポリマーの製造>
本発明で用いられる水不溶性ポリマーは、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、モノマー混合物を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は、極性有機溶媒であることが好ましい。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、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜3の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;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、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン又はこれらのうちの1種以上と水との混合溶媒が好ましい。
モノマー混合物の重合条件は、使用するラジカル重合開始剤、モノマー、溶媒の種類等によって異なるので一概には決定することができないが、通常、重合温度は、好ましくは30〜100℃、より好ましくは50〜80℃であり、重合時間は、好ましくは1〜20時間である。また、重合雰囲気は、窒素ガス雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
重合反応終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成した水不溶性ポリマーを単離することができる。また、得られた水不溶性ポリマーは、再沈澱を繰り返したり、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。
このようにして得られる水不溶性ポリマーの重量平均分子量は、着色剤の分散安定性、耐水性、吐出性等の観点から90,000〜400,000であることが好ましく、120,000〜350,000であることがより好ましい。
なお、水不溶性ポリマーの重量平均分子量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
<Production of water-insoluble polymer>
The water-insoluble polymer used in the present invention is produced by copolymerizing a monomer mixture by a known polymerization method such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method. Among these polymerization methods, the solution polymerization method is preferable.
The solvent used in the solution polymerization method is preferably a polar organic solvent. When the polar organic solvent is miscible with water, it can be used by mixing with water.
Examples of the polar organic solvent include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as methanol, ethanol, and propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; esters such as ethyl acetate. Among these, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, or a mixed solvent of one or more of these and water is preferable.
Although the polymerization conditions of the monomer mixture vary depending on the type of radical polymerization initiator, monomer, solvent, etc. to be used and cannot be determined unconditionally, the polymerization temperature is usually preferably 30 to 100 ° C., more preferably 50 The polymerization time is preferably 1 to 20 hours. The polymerization atmosphere is preferably a nitrogen gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as argon.
After completion of the polymerization reaction, the produced water-insoluble polymer can be isolated from the reaction solution by a known method such as reprecipitation or solvent distillation. Further, the obtained water-insoluble polymer can be purified by repeating reprecipitation or removing unreacted monomers by membrane separation, chromatographic method, extraction method or the like.
The weight average molecular weight of the water-insoluble polymer thus obtained is preferably 90,000 to 400,000 from the viewpoint of dispersion stability of the colorant, water resistance, dischargeability, etc., and 120,000 to 350,000. More preferably, it is 000.
In addition, the weight average molecular weight of a water-insoluble polymer can be measured by the method as described in the Example mentioned later.
<有機溶媒>
水不溶性ポリマーエマルジョンに用いられる有機溶媒は、水不溶性ポリマー(一部)を適度に溶解するために用いられる。有機溶媒としては、20℃における水に対する溶解度が5〜40重量%(水100gに対して5〜40g)のものが好ましく、5〜30重量%のものがより好ましい。これらの有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。
アルコール系溶媒としては、1−ブタノール、2−ブタノール等が挙げられ、ケトン系溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等が挙げられる。また、芳香族炭化水素系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられ、脂肪族炭化水素系溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等が挙げられ、ハロゲン化炭化水素系溶媒としてはクロロホルム、二塩化炭素、四塩化炭素、塩化エチレン等が挙げられる。これらの中では、その安全性や、後処理において溶媒を除去する際の操作性の観点から、ケトン系溶媒、特にメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが好ましい。
これらの有機溶媒は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
<Organic solvent>
The organic solvent used in the water-insoluble polymer emulsion is used to appropriately dissolve the water-insoluble polymer (part). As an organic solvent, the thing whose solubility with respect to water in 20 degreeC is 5-40 weight% (5-40g with respect to 100g of water) is preferable, and the thing of 5-30 weight% is more preferable. Examples of these organic solvents include alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, aromatic hydrocarbon solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbon solvents, and the like.
Examples of the alcohol solvent include 1-butanol and 2-butanol, and examples of the ketone solvent include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and acetone. Examples of the aromatic hydrocarbon solvent include benzene, toluene, xylene and the like. Examples of the aliphatic hydrocarbon solvent include pentane, hexane and heptane. Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include chloroform, Examples include carbon dichloride, carbon tetrachloride, and ethylene chloride. Among these, ketone solvents, particularly methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are preferable from the viewpoint of safety and operability when removing the solvent in the post-treatment.
These organic solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types.
<水不溶性ポリマーエマルジョンの調製>
水不溶性ポリマーエマルジョンの調製方法としては、先ず水不溶性ポリマーを有機溶媒に溶解させ、次に中和剤、水の順に仕込み、必要に応じて界面活性剤等を添加して、所望の平均粒径を有する水中油型の乳化物(エマルジョン)となるまで撹拌混合を行う。乳化しにくい場合には、必要に応じて高速撹拌機や分散機等の機械的な力を作用させてもよく、平均粒径として0.01〜2μmの範囲となるように調整するのが好ましい。
乳化調製法としては、転相法や順相法を用いることができる。その場合、まず水と中和剤の混合液を調製しておき、そこに水不溶性ポリマーと有機溶媒の混合液を滴下したり、水に水不溶性ポリマー、有機溶媒、中和剤の混合物を滴下する等の方法が挙げられる。乳化時の温度は粒径、粘度の安定性の観点から、40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましい。
乳化物中の各成分比率としては、有機溶媒は好ましくは5〜40重量%、より好ましくは10〜30重量%であり、水不溶性ポリマー(固形分含有量)は好ましくは2〜40重量%、より好ましくは3〜30重量%であり、水は好ましくは50〜90重量%、より好ましくは55〜85重量%である。
また、中和剤は、最終的に得られる水分散体の液性が中性、例えば、pHが4.5〜10となるように適宜調整して添加することができる。水不溶性ポリマーの塩生成基がアニオン性の場合には、例えば7〜10となるようなpHに調整することが好ましい。
<Preparation of water-insoluble polymer emulsion>
As a method for preparing a water-insoluble polymer emulsion, firstly dissolve a water-insoluble polymer in an organic solvent, then add a neutralizing agent and water in this order, and add a surfactant or the like as required to obtain a desired average particle size. Stir and mix until it becomes an oil-in-water emulsion (emulsion) with If it is difficult to emulsify, mechanical force such as a high-speed stirrer or a disperser may be applied as necessary, and the average particle size is preferably adjusted to be in the range of 0.01 to 2 μm. .
As an emulsification preparation method, a phase inversion method or a normal phase method can be used. In that case, first prepare a mixed solution of water and neutralizing agent, and drop a mixed solution of water-insoluble polymer and organic solvent into it, or drop a mixture of water-insoluble polymer, organic solvent and neutralizing agent into water. And the like. The temperature during emulsification is preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, from the viewpoints of particle size and viscosity stability.
As each component ratio in the emulsion, the organic solvent is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, and the water-insoluble polymer (solid content) is preferably 2 to 40% by weight, More preferably, it is 3 to 30% by weight, and water is preferably 50 to 90% by weight, more preferably 55 to 85% by weight.
Moreover, a neutralizing agent can be suitably adjusted and added so that the liquid property of the water dispersion finally obtained may be neutral, for example, pH may be 4.5-10. When the salt-forming group of the water-insoluble polymer is anionic, it is preferably adjusted to a pH such as 7-10.
〔インクジェット記録用水分散体の製造方法〕
工程(I)
工程(I)は、着色剤分散体と水不溶性ポリマーエマルジョンを混合する工程である。
着色剤分散体と水不溶性ポリマーエマルジョンの混合方法に特に制限はなく、均一に混合できる方法であればよい。例えば、パドル翼、タービン翼、アンカー翼等の一般的な撹拌翼を用いて混合することができる。
仕込み順序についても制約はなく、着色剤分散体に水不溶性ポリマーエマルジョンを添加してもよく、水不溶性ポリマーエマルジョンに着色剤分散体を添加してもよい。
各成分比率については、着色剤分散体が好ましくは70〜95重量%、より好ましくは75〜90重量%であり、水不溶性ポリマーエマルジョンは好ましくは5〜30重量%、より好ましくは10〜25重量%である。
[Method for producing aqueous dispersion for inkjet recording]
Process (I)
Step (I) is a step of mixing the colorant dispersion and the water-insoluble polymer emulsion.
There is no particular limitation on the method for mixing the colorant dispersion and the water-insoluble polymer emulsion, and any method can be used as long as it can be uniformly mixed. For example, mixing can be performed using a general stirring blade such as a paddle blade, a turbine blade, or an anchor blade.
There is no restriction | limiting also about a preparation order, A water-insoluble polymer emulsion may be added to a colorant dispersion, and a colorant dispersion may be added to a water-insoluble polymer emulsion.
For each component ratio, the colorant dispersion is preferably 70 to 95% by weight, more preferably 75 to 90% by weight, and the water-insoluble polymer emulsion is preferably 5 to 30% by weight, more preferably 10 to 25% by weight. %.
工程(II)
工程(II)は、工程(I)で得られた混合物を分散処理し、水溶性ポリマーが吸着した着色剤に水不溶性ポリマーをさらに付着させた分散体を得る工程である。
工程(II)における前記混合物の分散方法として、使用できる分散機の例としては、高速撹拌タイプの分散装置やロールミル、メディアミル、ニーダー、エクストルーダ、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等が挙げられ、これらの中では、水不溶性ポリマーを着色剤分散体に付着させる一方、着色剤分散体同士の塊凝集も同時に抑制できる観点から、非常に強い衝突・剪断力がかかる高圧ホモジナイザーが好ましく、マイクロフルイダイザー〔Microfluidics 社、商品名〕、アルティマイザー〔スギノマシン株式会社、商品名〕等のチャンバー型高圧分散機が好適に用いられる。
高圧ホモジナイザー処理時の圧力としては100MPa以上が好ましく、150MPa以上がより好ましい。また、同様の観点から、処理パス数は少なくとも1パス以上、好ましくは3パス以上、より好ましくは5パス以上である。
分散処理前後で分散液の温度は20〜50℃近く上昇することから、分散処理前の温度としては少なくとも20℃以下であることが好ましく、分散後は直ちに冷却して20℃以下に温度調節するのがよい。具体的には、高圧分散器出口に必要な伝熱面積を有するスパイラル型熱交換器やプレート型熱交換機等を設置し徐熱を行う。
運転方式としてはメディア式分散機と同様にパス回数分布を生じさせず、分散液全量が高圧分散チャンバー内を所望の回数通過できるようにする観点から、2槽のタンクと高圧分散機を設置し、キャッチボール方式、又は1パスさせた分散液を再度元のタンクに戻し同様のパス操作を繰り返す方式等が好ましい運転操作として例示される。
Process (II)
Step (II) is a step of dispersing the mixture obtained in step (I) to obtain a dispersion in which a water-insoluble polymer is further adhered to a colorant adsorbed with a water-soluble polymer.
Examples of the disperser that can be used as the dispersion method of the mixture in the step (II) include a high-speed stirring type disperser, a roll mill, a media mill, a kneader, an extruder, an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, and the like. Among them, a high-pressure homogenizer that applies a very strong collision / shearing force is preferable from the viewpoint of allowing the water-insoluble polymer to adhere to the colorant dispersion and simultaneously suppressing agglomeration between the colorant dispersions. A chamber type high-pressure disperser such as a company, a product name] and an optimizer [Sugino Machine Co., Ltd., a product name] is preferably used.
The pressure during the high-pressure homogenizer treatment is preferably 100 MPa or more, and more preferably 150 MPa or more. From the same point of view, the number of processing passes is at least 1 pass or more, preferably 3 passes or more, more preferably 5 passes or more.
Since the temperature of the dispersion rises near 20 to 50 ° C. before and after the dispersion treatment, the temperature before the dispersion treatment is preferably at least 20 ° C. or less, and immediately after the dispersion, the temperature is adjusted to 20 ° C. or less by cooling. It is good. Specifically, a spiral heat exchanger or a plate heat exchanger having a necessary heat transfer area at the outlet of the high-pressure disperser is installed to carry out slow heating.
As for the operation method, two tanks and a high-pressure disperser are installed from the viewpoint that the total number of dispersions can pass through the high-pressure dispersion chamber the desired number of times without causing a distribution of the number of passes as with the media type disperser. Examples of preferable driving operations include a catch ball method, or a method in which the dispersion liquid passed through one pass is returned to the original tank again and the same pass operation is repeated.
混合物中の各成分比率は、着色剤は好ましくは5〜30重量%、より好ましくは7.5〜25重量%であり、水不溶性ポリマーエマルジョンから持ち込まれる有機溶媒は好ましくは1〜10重量%、より好ましくは2〜8重量%であり、水は好ましく20〜90重量%、より好ましくは30〜80重量%であり、水溶性ポリマーと水不溶性ポリマー(合計固形分含有量)は好ましくは0.5〜20重量%、より好ましくは1.0〜10重量%である。
また、混合物中の水溶性ポリマーと水不溶性ポリマーの重量比(水溶性ポリマー/水不溶性ポリマー)は1/5〜2/1が好ましく、1/4〜1/1がより好ましい。該重量比が2/1を超えると、着色剤が紙内部へ浸透しやすくなり高い印字濃度が発現しにくくなり、1/5未満であると、着色剤分散体の分散・微粒化が難しくなる。
混合物の不揮発成分率としては生産性や操作性の観点から、不揮発成分率が3〜40重量%であることが好ましく、5〜30重量%であることがより好ましい。
なお、混合物の「不揮発成分率」は、下記計算式(4)に基づいて算出される値である。
不揮発成分率(重量%)=〔(着色剤分散体中の固形分と水不溶性ポリマーエマルジョン中の固形分の合計重量)/(着色剤分散体と水不溶性ポリマーエマルジョンの合計重量)〕×100 (4)
上記した混合物の分散粒径としては、水分散液及びインクとしての分散安定性、普通紙における印字濃度の観点から、平均粒径として好ましくは30nm〜300nm、より好ましくは50nm〜200nmとなるように分散処理する。なお、平均粒径は、実施例記載の方法により測定される。
分散処理中、着色剤分散体に水不溶性ポリマーが付着しにくい場合や分散安定性を向上させる場合には、分散組成や固形分濃度を段階的に変化させてもよい。具体的には、溶媒比率の高い組成で最初分散を行い、その後、水を添加し、(有機溶媒/水)の比率を下げていく方法、また最初高固形分で分散を行い、その後、水を添加し低固形分に下げる方法等が挙げられる。
The proportion of each component in the mixture is preferably 5 to 30% by weight of the colorant, more preferably 7.5 to 25% by weight, and preferably 1 to 10% by weight of the organic solvent brought from the water-insoluble polymer emulsion. More preferably, it is 2 to 8% by weight, water is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 80% by weight, and the water-soluble polymer and the water-insoluble polymer (total solid content) are preferably 0.8. 5 to 20% by weight, more preferably 1.0 to 10% by weight.
Further, the weight ratio of the water-soluble polymer to the water-insoluble polymer (water-soluble polymer / water-insoluble polymer) in the mixture is preferably 1/5 to 2/1, and more preferably 1/4 to 1/1. When the weight ratio exceeds 2/1, the colorant easily penetrates into the paper and it is difficult to develop a high print density, and when it is less than 1/5, it is difficult to disperse and atomize the colorant dispersion. .
The nonvolatile component ratio of the mixture is preferably 3 to 40% by weight and more preferably 5 to 30% by weight from the viewpoint of productivity and operability.
The “nonvolatile component ratio” of the mixture is a value calculated based on the following calculation formula (4).
Nonvolatile component ratio (% by weight) = [(total weight of solid content in colorant dispersion and solid content in water-insoluble polymer emulsion) / (total weight of colorant dispersion and water-insoluble polymer emulsion)] × 100 ( 4)
The dispersion particle size of the above mixture is preferably 30 nm to 300 nm, more preferably 50 nm to 200 nm as the average particle size from the viewpoint of dispersion stability as an aqueous dispersion and ink and printing density on plain paper. Distributed processing. The average particle size is measured by the method described in the examples.
During the dispersion treatment, when the water-insoluble polymer hardly adheres to the colorant dispersion or when the dispersion stability is improved, the dispersion composition and the solid content concentration may be changed stepwise. Specifically, the dispersion is initially carried out with a composition having a high solvent ratio, and then water is added to lower the ratio of (organic solvent / water). The dispersion is first carried out at a high solid content, and then water is added. And the like, and the like, and the like.
工程(III)
工程(III)は、工程(II)で得られた分散体から有機溶媒を除去する工程である。
工程(III)により、着色剤表面又は表面の一部に水溶性ポリマーと水不溶性ポリマーが付着した、水分散体を得ることができる。有機溶媒の除去は、減圧蒸留等による一般的な方法により行うことができる。
得られた水分散体中の有機溶媒は実質的に除去されており、残留する有機溶媒の量は0.1重量%以下、好ましくは0.01重量%以下である。また、水分散体中における水溶性ポリマーと水不溶性ポリマーの含有量は、水分散体の安定性と印字濃度の観点から、着色剤100重量%に対してそれぞれ1〜10重量%、5〜30重量%の範囲にあることが好ましい。また、着色剤の含有量も同じ観点から、10〜50重量%が好ましく、15〜40重量%がより好ましい。
Process (III)
Step (III) is a step of removing the organic solvent from the dispersion obtained in step (II).
By the step (III), an aqueous dispersion in which a water-soluble polymer and a water-insoluble polymer are attached to the colorant surface or a part of the surface can be obtained. The removal of the organic solvent can be performed by a general method such as vacuum distillation.
The organic solvent in the obtained aqueous dispersion is substantially removed, and the amount of the remaining organic solvent is 0.1% by weight or less, preferably 0.01% by weight or less. Further, the content of the water-soluble polymer and the water-insoluble polymer in the water dispersion is 1 to 10% by weight and 5 to 30%, respectively, with respect to 100% by weight of the colorant from the viewpoint of the stability of the water dispersion and the printing density. It is preferably in the range of wt%. Further, from the same viewpoint, the content of the colorant is preferably 10 to 50% by weight, and more preferably 15 to 40% by weight.
前記工程(I)〜(III)を有する方法により得られる水分散体は、着色剤に、水溶性ポリマー、水不溶性ポリマーが付着した粒子が水を主媒体とする中に分散した水分散体となっている。この水分散体は、着色剤が微粒化されているため着色剤の比表面積が大きく、かつ着色剤に水不溶性ポリマーが付着しているため、この水分散体を含むインクは印刷後に紙内部に浸透しにくく、紙表面に残留するため印字濃度が高まると考えられる。
ここで、水分散体の粒子の形態は特に制限はなく、少なくとも着色剤と水溶性ポリマー、水不溶性ポリマーにより粒子が形成されていればよい。例えば、水不溶性ポリマーに水溶性ポリマーが付着した着色剤が内包された粒子形態、水不溶性ポリマーに水溶性ポリマーが付着した着色剤が均一に分散された粒子形態、水不溶性ポリマーの粒子表面に水溶性ポリマーが付着した着色剤が吸着した粒子形態等が含まれる。
本発明の方法により得られる水分散体は、着色剤に対するポリマーの吸着率(%)が、上記観点から、好ましくは50〜100%であり、より好ましくは60〜98であり、更に好ましくは70〜95%である。このポリマーの吸着率は、実施例に記載の測定方法により測定することができる。
前記工程(I)〜(III)の後には、遠心分離やフィルターろ過を行い、粗大粒子を除去して、分散安定性や吐出安定性をさらに高める操作を行ってもよい。
An aqueous dispersion obtained by the method having the steps (I) to (III) includes an aqueous dispersion in which particles having a water-soluble polymer and a water-insoluble polymer attached to a colorant are dispersed in water as a main medium. It has become. This water dispersion has a large specific surface area of the colorant because the colorant is atomized, and a water-insoluble polymer adheres to the colorant, so that the ink containing this water dispersion is placed inside the paper after printing. It is considered that the printing density is increased because it hardly penetrates and remains on the paper surface.
Here, the form of the particles of the aqueous dispersion is not particularly limited, as long as the particles are formed of at least a colorant, a water-soluble polymer, and a water-insoluble polymer. For example, a particle form in which a colorant with a water-soluble polymer attached to a water-insoluble polymer is encapsulated, a particle form in which a colorant with a water-soluble polymer attached to a water-insoluble polymer is uniformly dispersed, or a water-soluble polymer on the particle surface of the water-insoluble polymer. The form of the particle | grains which the coloring agent with which the adhesive polymer adhered adsorb | sucked are included.
From the above viewpoint, the water dispersion obtained by the method of the present invention has a polymer adsorption rate (%) of preferably from 50 to 100%, more preferably from 60 to 98, and even more preferably 70. ~ 95%. The adsorption rate of this polymer can be measured by the measurement method described in the examples.
After the steps (I) to (III), centrifugation or filter filtration may be performed to remove coarse particles, and an operation for further improving the dispersion stability and discharge stability may be performed.
本発明の水分散体は、そのまま水系インクとして用いることができるが、高速用プリンターにおいては、そのインクとして分散安定性、連続印字における吐出安定性が特に重要となることから、安定性を向上するために、水溶性ポリマー及び/又は水不溶性ポリマー粒子を架橋剤を用いて架橋することが好ましい。 The aqueous dispersion of the present invention can be used as a water-based ink as it is. However, in a high-speed printer, dispersion stability and ejection stability in continuous printing are particularly important as the ink, so that stability is improved. Therefore, it is preferable to crosslink the water-soluble polymer and / or water-insoluble polymer particles using a crosslinking agent.
<架橋剤>
架橋剤としては、ポリマーを適度に架橋するため、分子中に2以上の反応性官能基を有する化合物が好ましい。該反応性官能基の数は、分子量を制御して保存安定性を向上する観点から、2〜6が好ましい。反応性官能基としては、水酸基、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシ基、オキサゾリン基、及びイソシアネート基からなる群から選ばれる1以上が好ましく挙げられる。
本発明で用いられる架橋剤は、ポリマー、特に水不溶性ポリマーの表面を効率よく架橋する観点から、25℃の水100gに溶解させたときの溶解量が、好ましくは50g以下、より好ましくは40g以下、更に好ましくは30g以下である。また、その分子量は、反応のし易さ及び水分散体の保存安定性の観点から、好ましくは120〜2000、より好ましくは150〜1500、更に好ましい150〜1000である。
<Crosslinking agent>
As the crosslinking agent, a compound having two or more reactive functional groups in the molecule is preferable in order to appropriately crosslink the polymer. The number of the reactive functional groups is preferably 2 to 6 from the viewpoint of controlling the molecular weight and improving storage stability. Preferred examples of the reactive functional group include one or more selected from the group consisting of a hydroxyl group, an epoxy group, an aldehyde group, an amino group, a carboxy group, an oxazoline group, and an isocyanate group.
The crosslinking agent used in the present invention is preferably 50 g or less, more preferably 40 g or less, when dissolved in 100 g of water at 25 ° C. from the viewpoint of efficiently crosslinking the surface of the polymer, particularly the water-insoluble polymer. More preferably, it is 30 g or less. The molecular weight is preferably 120 to 2000, more preferably 150 to 1500, and still more preferably 150 to 1000, from the viewpoint of easy reaction and storage stability of the aqueous dispersion.
架橋剤の好適例としては、次の(a)〜(c)が挙げられる。
(a)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物:例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、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、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。
(b)分子中に2以上のオキサゾリン基を有する化合物:例えば、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、1,3−フェニレンビスオキサゾリン、1,3−ベンゾビスオキサゾリン等のビスオキサゾリン化合物、該化合物と多塩基性カルボン酸とを反応させて得られる末端オキサゾリン基を有する化合物。
(c)分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物:例えば、有機ポリイソシアネート又はイソシアネート基末端プレポリマー。
これらの中では、(a)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、特にエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルが好ましい。
Preferable examples of the crosslinking agent include the following (a) to (c).
(A) Compound having two or more epoxy groups in the molecule: for example, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether Polyglycidyl ethers such as trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether.
(B) Compounds having two or more oxazoline groups in the molecule: for example, bisoxazoline compounds such as 2,2′-bis (2-oxazoline), 1,3-phenylenebisoxazoline, 1,3-benzobisoxazoline, A compound having a terminal oxazoline group obtained by reacting the compound with a polybasic carboxylic acid.
(C) Compound having two or more isocyanate groups in the molecule: for example, organic polyisocyanate or isocyanate group-terminated prepolymer.
Among these, (a) a compound having two or more epoxy groups in the molecule is preferable, and ethylene glycol diglycidyl ether and trimethylolpropane polyglycidyl ether are particularly preferable.
架橋剤の使用量は、水分散体の保存安定性の観点から、〔架橋剤/ポリマー〕の重量比で0.3/100〜50/100が好ましく、1/100〜40/100がより好ましく、2/100〜30/100が更に好ましく、5/100〜25/100が特に好ましい。
また、架橋剤の使用量は、該ポリマー1g当たりのアニオン性基量換算で、該ポリマーのアニオン性基0.1〜20/mmol/gと反応する量であることが好ましく、0.5〜15/mmol/gと反応する量であることがより好ましく、1〜10mmol/gと反応する量であることが更に好ましい。
架橋ポリマーは、架橋ポリマー1g当たり、塩基で中和されたアニオン性基(特に好ましくはカルボキシ基)を0.5mmol/g以上含有することが好ましい。かかる架橋ポリマーは、水分散体中で解離して、アニオン同士の電荷反発により、着色剤を含有するアニオン性架橋ポリマー粒子の安定性に寄与すると考えられる。
ここで、下記計算式(5)から求められる架橋ポリマーの架橋率(モル%)は、好ましくは10〜80モル%、より好ましくは20〜70モル%、更に好ましくは30〜60モル%である。架橋率は、架橋剤の使用量と反応性基のモル数、ポリマーの使用量と架橋剤の反応性基と反応できるポリマーの反応性基のモル数から計算で求めることができる。
架橋率(モル%)=[架橋剤の反応性基のモル数/ポリマーが有する架橋剤と反応できる反応性基のモル数]×100 (5)
計算式(5)において、「架橋剤の反応性基のモル数」とは、使用する架橋剤の重量を反応性基の当量で除した値である。即ち、使用する架橋剤のモル数に架橋剤1分子中の反応性基の数を乗じたものである。
The amount of the crosslinking agent used is preferably 0.3 / 100 to 50/100, more preferably 1/100 to 40/100 in terms of the weight ratio of [crosslinking agent / polymer], from the viewpoint of storage stability of the aqueous dispersion. 2/100 to 30/100 is more preferable, and 5/100 to 25/100 is particularly preferable.
The amount of the crosslinking agent used is preferably an amount that reacts with 0.1-20 / mmol / g of the anionic group of the polymer in terms of the amount of anionic group per 1 g of the polymer. The amount reacting with 15 / mmol / g is more preferable, and the amount reacting with 1-10 mmol / g is more preferable.
The crosslinked polymer preferably contains 0.5 mmol / g or more of an anionic group (particularly preferably a carboxy group) neutralized with a base per 1 g of the crosslinked polymer. Such a crosslinked polymer is considered to contribute to the stability of anionic crosslinked polymer particles containing a colorant by dissociating in an aqueous dispersion and charge repulsion between anions.
Here, the crosslinking rate (mol%) of the crosslinked polymer obtained from the following calculation formula (5) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, and still more preferably 30 to 60 mol%. . The crosslinking rate can be determined by calculation from the amount of the crosslinking agent used and the number of moles of the reactive group, the amount of polymer used and the number of moles of the reactive group of the polymer that can react with the reactive group of the crosslinking agent.
Crosslinking rate (mol%) = [number of moles of reactive group of crosslinking agent / number of moles of reactive group capable of reacting with crosslinking agent of polymer] × 100 (5)
In the calculation formula (5), “the number of moles of the reactive group of the crosslinking agent” is a value obtained by dividing the weight of the crosslinking agent used by the equivalent of the reactive group. That is, the number of moles of the crosslinking agent used is multiplied by the number of reactive groups in one molecule of the crosslinking agent.
[インクジェット記録用水分散体]
本発明のインクジェット記録用水分散体は、前記の製造方法によって得られたものであり、そのまま水を主媒体とする水系インクとして用いてもよい。
本発明の水分散体中の各成分の含有量は、下記のとおりである。
着色剤の含有量は、印字濃度を高める観点から、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは2〜20重量%、更に好ましくは4〜15重量%、特に好ましくは4〜8重量である。水の含有量は、好ましくは20〜90重量%,より好ましくは30〜80重量%、更に好ましくは40〜70重量%である。
本発明の水分散体の好ましい表面張力(20℃)は、30〜70mN/m、より好ましくは35〜65mN/mであり、水分散体の20重量%(固形分)の粘度(20℃)は、好ましくは1〜12mPa・s、より好ましくは1〜9mPa・s、より好ましくは2〜6mPa・s、更に好ましくは2〜5mPa・sである。
[Water dispersion for inkjet recording]
The aqueous dispersion for ink jet recording of the present invention is obtained by the above production method, and may be used as a water-based ink having water as a main medium as it is.
The content of each component in the aqueous dispersion of the present invention is as follows.
The content of the colorant is preferably 1 to 25% by weight, more preferably 2 to 20% by weight, still more preferably 4 to 15% by weight, and particularly preferably 4 to 8% by weight from the viewpoint of increasing the print density. The water content is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 80% by weight, and still more preferably 40 to 70% by weight.
The preferred surface tension (20 ° C.) of the aqueous dispersion of the present invention is 30 to 70 mN / m, more preferably 35 to 65 mN / m, and the viscosity (20 ° C.) of 20% by weight (solid content) of the aqueous dispersion. Is preferably 1 to 12 mPa · s, more preferably 1 to 9 mPa · s, more preferably 2 to 6 mPa · s, and still more preferably 2 to 5 mPa · s.
[インクジェット記録用水系インク]
本発明のインクジェット記録用水系インクは、前記の水分散体を含有することを特徴とする。ここで、「水系」とは、水系インクに含まれる媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味するものであり、媒体が水のみの場合もあり、水と一種以上の有機溶媒との混合溶媒の場合も含まれる。この水系インクには、水系インクに通常用いられる湿潤剤、浸透剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防黴剤、防錆剤等を添加することができる。
本発明の水系インク中の各成分の含有量は、下記のとおりである。
着色剤の含有量は、印字濃度と保存安定性等の観点から、好ましくは3〜30重量%、より好ましくは4〜20重量%、更に好ましくは4〜15重量%、特に好ましくは4〜8重量である。水の含有量は、好ましくは20〜90重量%,より好ましくは30〜80重量%、更に好ましくは40〜70重量%である。
本発明の水系インクの好ましい表面張力(20℃)は、23〜50mN/m、より好ましくは23〜45mN/m、更に好ましくは25〜40mN/mであり、水系インクの粘度(20℃)は、良好な吐出信頼性を維持するために、好ましくは2〜20mPa・sであり、より好ましくは2.5〜16mPa・s、更に好ましくは2.5〜12mPa・sである。
[Water-based ink for inkjet recording]
The water-based ink for ink-jet recording of the present invention contains the above-mentioned aqueous dispersion. Here, “water-based” means that water occupies the largest proportion in the medium contained in the water-based ink, and the medium may be only water, and water and one or more organic solvents. And a mixed solvent. To this water-based ink, wetting agents, penetrants, dispersants, viscosity modifiers, antifoaming agents, antifungal agents, rust preventive agents and the like that are usually used in water-based inks can be added.
The content of each component in the aqueous ink of the present invention is as follows.
The content of the colorant is preferably 3 to 30% by weight, more preferably 4 to 20% by weight, still more preferably 4 to 15% by weight, and particularly preferably 4 to 8% from the viewpoints of print density and storage stability. It is weight. The water content is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 80% by weight, and still more preferably 40 to 70% by weight.
The preferred surface tension (20 ° C.) of the aqueous ink of the present invention is 23 to 50 mN / m, more preferably 23 to 45 mN / m, still more preferably 25 to 40 mN / m, and the viscosity (20 ° C.) of the aqueous ink is In order to maintain good ejection reliability, it is preferably 2 to 20 mPa · s, more preferably 2.5 to 16 mPa · s, and further preferably 2.5 to 12 mPa · s.
また、水系インクとしての平均粒径は、高速プリンター適性、印字性能の観点から、好ましくは30nm〜300nm、より好ましくは50nm〜200nmである。
水系インク中の水の含有量は、カール抑制の観点から、60重量%以下であり、20〜60重量%が好ましく、30〜60重量%がより好ましく、30〜57重量%が更に好ましく、30〜55重量%が特に好ましい。
水系インク中の親水性有機溶媒の含有量は、粘度の上昇を抑制しつつ、カールを抑制し保存安定性を保持する観点から、10重量%以上が好ましく、10〜35重量%がより好ましく、15〜35重量%が更に好ましい。
本発明の水系インクを適用するインクジェットの方式は制限されないが、特にピエゾ方式のインクジェットプリンターに好適である。
Further, the average particle diameter as the water-based ink is preferably 30 nm to 300 nm, more preferably 50 nm to 200 nm, from the viewpoints of high-speed printer suitability and printing performance.
The water content in the water-based ink is 60% by weight or less, preferably 20 to 60% by weight, more preferably 30 to 60% by weight, still more preferably 30 to 57% by weight, from the viewpoint of curling suppression. -55 wt% is particularly preferred.
The content of the hydrophilic organic solvent in the water-based ink is preferably 10% by weight or more, more preferably 10 to 35% by weight, from the viewpoint of suppressing curling and maintaining storage stability while suppressing an increase in viscosity. More preferably, it is 15 to 35% by weight.
The ink jet method to which the water-based ink of the present invention is applied is not limited, but is particularly suitable for a piezo ink jet printer.
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「重量部」及び「重量%」である。なお、ポリマーの重量平均分子量、分散体の平均粒径、水分散体の粘度、水分散体のポリマー吸着率、インクの印字濃度、インクの保存安定性の測定ないし評価は、以下の方法により行った。 In the following production examples, examples and comparative examples, “parts” and “%” are “parts by weight” and “% by weight” unless otherwise specified. The weight average molecular weight of the polymer, the average particle diameter of the dispersion, the viscosity of the aqueous dispersion, the polymer adsorption rate of the aqueous dispersion, the printing density of the ink, and the storage stability of the ink are measured or evaluated by the following methods. It was.
(1)ポリマーの重量平均分子量
溶媒として、60mmol/Lのリン酸と50mmol/Lのリチウムブロマイドを含有するN,N−ジメチルホルムアミドを用いた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、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した。
(2)水分散体の平均粒径
大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムELS−8000(キュムラント解析)を用いて測定した。測定条件は、温度25℃、入射光と検出器との角度90°、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。測定濃度は、約5×10-3重量%で行い、標準物質としてセラディン(Seradyn) 社製のユニフォーム・マイクロパーティクルズ(平均粒径204nm)を用いた。
(3)水分散体の粘度
分散液(固形分含有量:30重量%)の粘度をE型粘度計〔東機産業株式会社製、型番:RE80型〕を用いて、標準ローター(1°34′×R24)を使用し、測定温度20℃で測定した。
(1) Weight average molecular weight of polymer Gel chromatography using N, N-dimethylformamide containing 60 mmol / L phosphoric acid and 50 mmol / L lithium bromide as a solvent [GPC apparatus (HLC- 8120GPC), a column manufactured by Tosoh Corporation (TSK-GEL, α-M × 2), flow rate: 1 mL / min], using polystyrene as a standard substance.
(2) Average particle size of water dispersion The particle size was measured using a laser particle analysis system ELS-8000 (cumulant analysis) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The measurement conditions were a temperature of 25 ° C., an angle between incident light and a detector of 90 °, and the number of integrations of 100. The refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The measurement concentration was about 5 × 10 −3 wt%, and Uniform Microparticles (average particle size: 204 nm) manufactured by Seradyn was used as a standard substance.
(3) Viscosity of aqueous dispersion The viscosity of the dispersion (solid content: 30% by weight) was measured with a standard rotor (1 ° 34) using an E-type viscometer [manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., model number: RE80 type]. ′ × R24) was used and the measurement temperature was 20 ° C.
(4)水分散体のポリマー吸着率
固形分濃度30%の水分散体をイオン交換水にて20%に希釈し、遠心管11PAチューブ(日立工機株式会社製)に9g仕込んだ。次に、遠心分離機CR22G(ローターRPR18−3、日立工機株式会社製)にセットし、回転数18000r/minで5時間遠心分離処理を行った。遠心分離処理後の処理液の上澄み液を回収し、その固形分濃度から着色剤に対するポリマー吸着率を求めた。なお、遠心分離上澄み液中に微量の顔料が存在するため、あらかじめ検量線(顔料濃度と吸光度)をとり、上澄み液の吸光度を測定することにより、上澄み液中の顔料量を測定し、未吸着ポリマー量を算出するときの補正を行った。
ポリマー吸着率=(総ポリマー量―遠心分離上澄み液中の固形分量(補正後))/総ポリマー量
(4) Polymer Adsorption Rate of Water Dispersion An aqueous dispersion having a solid content concentration of 30% was diluted to 20% with ion-exchanged water, and 9 g was charged into a centrifuge tube 11PA tube (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.). Next, it set to centrifuge CR22G (rotor RPR18-3, Hitachi Koki Co., Ltd. product), and centrifuged for 5 hours at 18000 r / min. The supernatant of the treatment liquid after the centrifugal separation was collected, and the polymer adsorption rate for the colorant was determined from the solid content concentration. In addition, since there is a trace amount of pigment in the supernatant of centrifugation, the amount of pigment in the supernatant is measured by taking a calibration curve (pigment concentration and absorbance) in advance and measuring the absorbance of the supernatant. Corrections were made when calculating the polymer amount.
Polymer adsorption rate = (total polymer amount−solid content in centrifuge supernatant (after correction)) / total polymer amount
(5)インクの印字濃度
セイコーエプソン株式会社製プリンター(型番:EM−930C、ピエゾ方式)を用いて、実施例記載の水系インクを市販の上質普通紙(ゼロックス株式会社製、商品名:XEROX 4200、USレターサイズ、横216mm×縦279mm)にベタ印字〔印字条件=用紙種類:普通紙、モード設定:ファイン、印字速度:6枚/min〕し、25℃で24時間放置後、印字濃度をマクベス濃度計(グレタグマクベス社製、品番:スペクトロアイ)で印字物(5.1cm×8.0cm)の中心及び四隅の計5点を測定し、その平均値を求め、下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
○:1.05以上 △:1.04 ×:1.03以下
(5) Print density of ink Using a printer manufactured by Seiko Epson Corporation (model number: EM-930C, piezo method), water-based inks described in the examples are commercially available high-quality plain paper (Xerox Corporation, trade name: XEROX 4200). , US letter size, horizontal 216 mm x vertical 279 mm) (printing condition = paper type: plain paper, mode setting: fine, printing speed: 6 sheets / min), left at 25 ° C for 24 hours, and print density A total of 5 points at the center and four corners of the printed matter (5.1 cm × 8.0 cm) were measured with a Macbeth densitometer (product of Gretag Macbeth, product number: Spectroeye), and the average value was obtained and evaluated according to the following criteria. .
〔Evaluation criteria〕
○: 1.05 or more Δ: 1.04 ×: 1.03 or less
(6)インクの保存安定性
スクリュー管にインクを充填、密閉し、70℃の恒温槽にて1週間保存した。保存前後の平均粒径及びインク粘度を上記(2)、(3)により測定し、下記計算式により平均粒径の変化率(%)及び粘度変化率(%)の値として求め、インク保存安定性の評価を行った。数値が100%に近い方が、保存安定性が良い。
平均粒径の変化率(%)=〔[保存後の平均粒径(nm)−保存前の平均粒径(nm)]/[初期平均粒径(nm)]〕×100
粘度変化率(%)=〔[保存後の粘度]/[保存前の粘度]〕×100
〔評価基準〕
○:平均粒径の変化率(%)及び粘度変化率(%)が共に110%未満
×:平均粒径の変化率(%)及び粘度変化率(%)が共に110%以上
(6) Ink storage stability The screw tube was filled with ink, sealed, and stored in a thermostat at 70 ° C. for 1 week. The average particle diameter and ink viscosity before and after storage were measured by the above (2) and (3), and the values of the average particle diameter change rate (%) and viscosity change rate (%) were determined by the following formulas, and the ink storage stability Sexuality was evaluated. The storage stability is better when the value is closer to 100%.
Change rate of average particle diameter (%) = [[average particle diameter after storage (nm) −average particle diameter before storage (nm)] / [initial average particle diameter (nm)]] × 100
Viscosity change rate (%) = [[viscosity after storage] / [viscosity before storage]] × 100
〔Evaluation criteria〕
○: Both the average particle size change rate (%) and the viscosity change rate (%) are both less than 110%. X: Both the average particle size change rate (%) and the viscosity change rate (%) are both 110% or more.
製造例1〜2(水不溶性ポリマーの製造)
反応容器内に、メチルエチルケトン20部、重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール)0.05部、及び表1に示す各モノマーの200部の10%を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。
一方、滴下ロートに、表1に示すモノマーの残りの90%を仕込み、前記重合連鎖移動剤0.45部、メチルエチルケトン60部、及びラジカル重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))1.2部を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。
窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を3時間かけて徐々に滴下した。滴下終了から65℃で2時間経過後、前記ラジカル重合開始剤0.3部をメチルエチルケトン5部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させ、さらにメチルエチルケトン115部加え、30分間攪拌し、ポリマー溶液を得た。結果を表1に示す。
Production Examples 1 and 2 (Production of water-insoluble polymer)
In a reaction vessel, 20 parts of methyl ethyl ketone, 0.05 part of a polymerization chain transfer agent (2-mercaptoethanol), and 10% of 200 parts of each monomer shown in Table 1 were mixed and mixed, and nitrogen gas substitution was performed sufficiently. A mixed solution was obtained.
On the other hand, the remaining 90% of the monomer shown in Table 1 was charged into a dropping funnel, and 0.45 part of the polymerization chain transfer agent, 60 parts of methyl ethyl ketone, and a radical polymerization initiator (2,2′-azobis (2,4- Dimethylvaleronitrile)) 1.2 parts were added and mixed, and the gas was sufficiently replaced with nitrogen gas to obtain a mixed solution.
Under a nitrogen atmosphere, the mixed solution in the reaction vessel was heated to 65 ° C. while stirring, and the mixed solution in the dropping funnel was gradually dropped over 3 hours. After 2 hours at 65 ° C. from the end of dropping, a solution in which 0.3 part of the radical polymerization initiator was dissolved in 5 parts of methyl ethyl ketone was added, and further aged at 65 ° C. for 2 hours and at 70 ° C. for 2 hours, and further 115 parts of methyl ethyl ketone. The mixture was stirred for 30 minutes to obtain a polymer solution. The results are shown in Table 1.
なお、表1に示す化合物の詳細は、以下のとおりである。
・(c)43PAPE−600B
フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日本油脂株式会社製、商品名:ブレンマー43PAPE−600B、エチレンオキシド平均付加モル数=6、プロピレンオキシド平均付加モル数=6、末端:フェニル基)
・(c)PP−800
ポリプロピレングリコールモノメタクリレート(日本油脂株式会社製、商品名:ブレンマーPP−800、プロピレンオキシド平均付加モル数=13、末端:水酸基)
・(d)AS−6S
スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6S、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクロイルオキシ基)
The details of the compounds shown in Table 1 are as follows.
(C) 43PAPE-600B
Phenoxy polyethylene glycol polypropylene glycol monomethacrylate (manufactured by NOF Corporation, trade name: BLEMMER 43PAPE-600B, ethylene oxide average added mole number = 6, propylene oxide average added mole number = 6, terminal: phenyl group)
(C) PP-800
Polypropylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd., trade name: BLEMMER PP-800, propylene oxide average added mole number = 13, terminal: hydroxyl group)
・ (D) AS-6S
Styrene macromer (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., trade name: AS-6S, number average molecular weight: 6000, polymerizable functional group: methacryloyloxy group)
実施例1
(1)顔料分散体の調製
水溶性ポリマー(ジョンクリル61J:BASFジャパン株式会社製、重量平均分子量2000)30.5%水溶液37gにイオン交換水1029g及びメチルエチルケトン222gを加え、ポリマー水溶液を得た。
得られたポリマー水溶液に、イエロー顔料としてPY74(C.I.ピグメント・イエロー74、大日精化工業株式会社、商品名:FY615)を214g加え、ディスパー翼を用いて20℃で1時間混合して予備分散体(前記計算式(1)(A)に基づいて算出された不揮発成分率15%)を得た(工程(I)予備分散)。
得られた予備分散体1500gをウルトラ・アペックス・ミル:型式UAM-05(寿工業株式会社、メディア式分散機、商品名)を用いて、メディア粒子として粒径0.05mmのジルコニアビーズを用いて、ビーズ充填率85体積%、撹拌翼周速8m/s、循環流量200cc/minの条件で1時間(ミル内における総平均滞留時間:7.5分)、循環方式による分散処理を行い、顔料分散体を得た(工程(I)(a))。
(2)水不溶性ポリマーエマルジョンの調製
製造例1で得られたポリマー溶液105gに5N水酸化ナトリウム水溶液14.7g、25%アンモニア水溶液12.6g及びイオン交換水154gを加え、スターラーにより混合しポリマーエマルジョンを調製した(工程(I)(b))。
次に、前記(1)で得られた顔料分散体をスターラーで混合しながら、調製したポリマーエマルジョンを添加して、混合物(前記計算式(4)に基づいて算出された不揮発成分率15%)を得た(工程(I)(c))。
(3)顔料分散体/水不溶性ポリマーエマルジョン混合物の分散処理
前記(2)で得られた混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics 社製、高圧ホモジナイザー、商品名)を用いて、150MPaの圧力で5パスの連続方式による分散処理を行って、分散体を得た(工程(II))。
(4)有機溶媒の除去
前記(3)で得られた分散体を、減圧下、温水加熱媒体を用いてメチルエチルケトンを除去し(工程(III))、更に一部の水を除去し、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、粗大粒子を除去することにより、固形分濃度30%の水分散体を得た。
(5)水系インクの調製
得られた水分散体62.5部に、水10部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル26.2部、サーフィノール465(日信化学工業株式会社製)1部、プロキセルXL2(アビシア株式会社製)0.3部を混合し、水分量が60%になるようにした。
得られた混合液を前記5μmフィルター及び針なしシリンジで同様に濾過し、粗大粒子を除去することにより、水系インクを得た。結果を表2に示す。
Example 1
(1) Preparation of Pigment Dispersion 1029 g of ion-exchanged water and 222 g of methyl ethyl ketone were added to 37 g of a 30.5% aqueous solution of a water-soluble polymer (Johncrill 61J: BASF Japan Ltd., weight average molecular weight 2000) to obtain a polymer aqueous solution.
To the obtained aqueous polymer solution, 214 g of PY74 (CI Pigment Yellow 74, Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd., trade name: FY615) was added as a yellow pigment, and mixed at 20 ° C. for 1 hour using a disper blade. A preliminary dispersion (15% non-volatile component ratio calculated based on the above formulas (1) and (A)) was obtained (step (I) preliminary dispersion).
Using 1500 g of the obtained preliminary dispersion, Ultra Apex Mill: Model UAM-05 (Koto Kogyo Co., Ltd., Media Disperser, trade name), using zirconia beads having a particle size of 0.05 mm as media particles 1 hour (total average residence time in the mill: 7.5 minutes) under the conditions of a bead filling rate of 85% by volume, a stirring blade peripheral speed of 8 m / s, and a circulation flow rate of 200 cc / min. A dispersion was obtained (step (I) (a)).
(2) Preparation of water-insoluble polymer emulsion To 105 g of the polymer solution obtained in Production Example 1, 14.7 g of 5N aqueous sodium hydroxide solution, 12.6 g of 25% aqueous ammonia solution and 154 g of ion-exchanged water were added and mixed with a stirrer to obtain a polymer emulsion. Was prepared (step (I) (b)).
Next, while mixing the pigment dispersion obtained in (1) above with a stirrer, the prepared polymer emulsion was added, and the mixture (non-volatile component ratio calculated based on the calculation formula (4) 15%) (Step (I) (c)) was obtained.
(3) Dispersion treatment of pigment dispersion / water-insoluble polymer emulsion mixture The mixture obtained in (2) above was subjected to 5 passes at a pressure of 150 MPa using a microfluidizer (Microfluidics, high-pressure homogenizer, trade name). A dispersion was obtained by a continuous method to obtain a dispersion (step (II)).
(4) Removal of organic solvent The dispersion obtained in (3) above was subjected to removal of methyl ethyl ketone using a hot water heating medium under reduced pressure (step (III)), and a part of water was further removed to remove 5 μm. Filtering with a 25 mL needleless syringe (made by Terumo Corporation) with a filter (acetylcellulose membrane, outer diameter: 2.5 cm, made by Fuji Film Co., Ltd.) to remove coarse particles, solid content concentration 30 % Aqueous dispersion was obtained.
(5) Preparation of water-based ink To 62.5 parts of the obtained water dispersion, 10 parts of water, 26.2 parts of triethylene glycol monobutyl ether, 1 part of Surfinol 465 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), Proxel XL2 0.3 parts (Avisia Co., Ltd.) was mixed so that the water content was 60%.
The obtained liquid mixture was similarly filtered with the said 5 micrometer filter and a syringe without a needle | hook, and the water-based ink was obtained by removing a coarse particle. The results are shown in Table 2.
実施例2
工程(I)(a)において、ポリマー水溶液を43.5g、イオン交換水を1025g、メチルエチルケトンを222gに変更し、工程(I)(b)において、ポリマー溶液を99.4g、5N水酸化ナトリウム水溶液13.8g、25%アンモニア水溶液を11.9g、イオン交換水を145gに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
実施例3
工程(I)(a)において、ポリマー水溶液を56.6g、イオン交換水を1016g、メチルエチルケトンを222gに変更し、工程(I)(b)において、ポリマー溶液を86.3g、5N水酸化ナトリウム水溶液12.0g、25%アンモニア水溶液を10.3g、イオン交換水を126gに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
Example 2
In step (I) (a), the polymer aqueous solution was changed to 43.5 g, ion-exchanged water 1025 g, and methyl ethyl ketone 222 g. In step (I) (b), the polymer solution was 99.4 g, 5N aqueous sodium hydroxide solution. The same operation as in Example 1 was performed, except that 13.8 g, 25% aqueous ammonia solution was changed to 11.9 g, and ion-exchanged water was changed to 145 g. The results are shown in Table 2.
Example 3
In step (I) (a), the polymer aqueous solution was changed to 56.6 g, ion-exchanged water 1016 g, and methyl ethyl ketone 222 g. In step (I) (b), the polymer solution was 86.3 g, 5N aqueous sodium hydroxide solution. The same operation as in Example 1 was performed, except that 12.0 g, 25% aqueous ammonia solution was changed to 10.3 g, and ion-exchanged water was changed to 126 g. The results are shown in Table 2.
実施例4
工程(I)(b)において、製造例1で得られたポリマー溶液を、製造例2で得られたポリマーに変更し、5N水酸化ナトリウム水溶液の使用量を11.9g、25%アンモニア水溶液の使用量を10.2gに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
実施例5
工程(I)(a)において、ビーズミル分散滞留時間を13分に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
Example 4
In step (I) (b), the polymer solution obtained in Production Example 1 was changed to the polymer obtained in Production Example 2, and the amount of 5N sodium hydroxide aqueous solution used was 11.9 g, 25% aqueous ammonia solution. The same operation as in Example 1 was performed except that the amount used was changed to 10.2 g. The results are shown in Table 2.
Example 5
In Step (I) (a), the same operation as in Example 1 was performed except that the bead mill dispersion residence time was changed to 13 minutes. The results are shown in Table 2.
比較例1
工程(I)(a)において、ポリマー水溶液を147.5g、イオン交換水を1028g、メチルエチルケトンを144.2g、イエロー顔料を180gに変更し、工程(I)(b)、(c)を省略したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
比較例2
工程(I)(a)において、ポリマー水溶液の代わりに、製造例1で得られたポリマー溶液を使用し、その量を112.3g、メチルエチルケトンを100.9g、5N水酸化ナトリウム水溶液を15.6g、25%アンモニア水溶液を13.5g、イオン交換水を1099g、イエロー顔料を180g添加し、工程(I)(b)、(c)を省略したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
Comparative Example 1
In the step (I) (a), the polymer aqueous solution was changed to 147.5 g, the ion exchange water was changed to 1028 g, the methyl ethyl ketone was changed to 144.2 g and the yellow pigment was changed to 180 g, and the steps (I), (b) and (c) were omitted. Except that, the same operation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 2.
Comparative Example 2
In step (I) (a), the polymer solution obtained in Production Example 1 was used instead of the polymer aqueous solution, the amount was 112.3 g, methyl ethyl ketone was 100.9 g, and 5N sodium hydroxide aqueous solution was 15.6 g. 13.5 g of 25% aqueous ammonia solution, 1099 g of ion-exchanged water, 180 g of yellow pigment were added, and the same operations as in Example 1 were performed except that steps (I), (b), and (c) were omitted. It was. The results are shown in Table 2.
比較例3
工程(I)(b)でエマルジョンを調製せず、ポリマーのMEK溶液として工程(I)(a)で得られた分散体に、製造例1で得られたポリマー溶液を添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。その結果、分散体は凝集、ゲル化し、目的とするインクは得られなかった。
比較例4
工程(I)(b)を行わず、当初から全ての原料を添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
比較例5
工程(II)を省略したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
比較例6
工程(I)(b)で得られたポリマーエマルジョンから有機溶媒を除去し、除去した液量だけイオン交換水を添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
Comparative Example 3
Except that the emulsion obtained in Step (I) (b) was not prepared in the step (I) (b), and the polymer solution obtained in Production Example 1 was added to the dispersion obtained in Step (I) (a) as a polymer MEK solution. The same operation as in Example 1 was performed. As a result, the dispersion was aggregated and gelled, and the intended ink was not obtained.
Comparative Example 4
Steps (I) and (b) were not performed, and the same operation as in Example 1 was performed except that all raw materials were added from the beginning. The results are shown in Table 2.
Comparative Example 5
The same operation as in Example 1 was performed except that the step (II) was omitted. The results are shown in Table 2.
Comparative Example 6
The same operation as in Example 1 was performed except that the organic solvent was removed from the polymer emulsion obtained in the steps (I) and (b), and ion-exchanged water was added in the removed amount. The results are shown in Table 2.
表2から、実施例1〜5の水系インクは、印字濃度、保存安定性が優れていることが分かる。これに対して、比較例1、2、6の水系インクは印字濃度が低く、比較例3,5では、凝集、ゲル化し、比較例1、4、6では、インクの保存安定性が悪く、目的とするインクは得られなかった。 From Table 2, it can be seen that the water-based inks of Examples 1 to 5 are excellent in print density and storage stability. On the other hand, the water-based inks of Comparative Examples 1, 2, and 6 have a low print density. In Comparative Examples 3 and 5, the ink is agglomerated and gelated. In Comparative Examples 1, 4, and 6, the ink storage stability is poor. The intended ink was not obtained.
Claims (7)
工程(I):着色剤分散体と有機溶媒を含む水不溶性ポリマーエマルジョンを混合する工程
工程(II):工程(I)で得られた混合物を分散処理し、着色剤に水不溶性ポリマーが付着した分散体を得る工程
工程(III):工程(II)で得られた分散体から有機溶媒を除去する工程 The manufacturing method of the aqueous dispersion for inkjet recording which has the following process (I)-(III).
Step (I): Step of mixing a colorant dispersion and a water-insoluble polymer emulsion containing an organic solvent Step (II): The mixture obtained in Step (I) was dispersed and the water-insoluble polymer adhered to the colorant. Step of obtaining dispersion Step (III): Step of removing the organic solvent from the dispersion obtained in Step (II)
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