JP4668305B2 - 水系着色剤分散物、水系着色剤分散物の製造方法、及びインクジェット記録用水系インク - Google Patents
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Description
また、親水性モノマーと、ポリマーの重量に対し50〜80重量%の疎水性モノマーとのランダム共重合体を分散剤として用いた顔料分散物を含むインクジェット記録用顔料インクが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明は、上記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は着色剤が微細に分散され、経時安定性に優れ、吐出の安定性に優れ得る水系着色剤分散物、及び前記水系着色剤分散物の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は前記水系着色剤分散物を含む吐出の安定性に優れたインクジェット記録用水系インクを提供することを目的とする。
前記ポリマー(B)が、前記ポリマー(B)の主鎖を形成する原子に連結基を介して芳香環を含有し、前記芳香環の質量が前記ポリマー(B)の質量に対し10質量%以上20質量%未満である下記一般式(2)で表される疎水性構造単位(a)と、
イオン性基を含有する親水性構造単位(b)と、
前記ポリマー(B)の質量に対して15質量%を超え90質量%未満である(メタ)アクリル酸の炭素数1〜6のアルキルエステルに由来する構造単位(c)と、を含み、
前記疎水性構造単位(a)と前記構造単位(c)との合計量が前記ポリマー(B)の質量に対し80質量%を超え100質量%未満であることを特徴とする水系着色剤分散物。
<3> 前記疎水性構造単位(a)としてフェノキシエチルアクリレートまたはフェノキシエチルメタクリレートに由来する構造単位を含み、ポリマー(B)に占める前記フェノキシエチルアクリレートに由来する構造単位及びフェノキシエチルメタクリレートに由来する構造単位の合計の含率が40質量%以上53質量%未満であることを特徴とする上記<2>に記載の水系着色剤分散物。
<4> 前記ポリマー(B)の酸価が10mgKOH/g以上、85mgKOH/g未満であることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<5> 前記ポリマー(B)の酸価が70mgKOH/g以上、80mgKOH/g未満であることを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<6> 前記構造単位(c)として、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸エチルより成る群から選ばれる少なくとも一つに由来する疎水性構造単位を含むことを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<7>前記親水性構造単位(b)が有するイオン性基がアニオン性基であることを特徴とする<1>〜<6>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<8>前記アニオン性基がカルボキシル基、リン酸基、及びスルホン酸基より選ばれる1種以上であることを特徴とする<7>に記載の水系着色剤分散物。
<9> 前記イオン性基を含有する親水性構造単位(b)として、アクリル酸またはメタクリル酸に由来する構造単位を含むことを特徴とする<1>〜<8>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<10> 前記ポリマー(B)の重量平均分子量が2,000〜60,000であること特徴する<1>〜<9>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
<12> 着色剤(A)、ポリマー(B)及び前記ポリマー(B)を溶解、分散し得る有機溶媒(C)の混合物(II)に、塩基性物質を含み水を主成分とする溶液(III)を加えた後、前記有機溶媒(C)を除くことを特徴とする上記<1>〜<11>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物の製造方法。
<13> 上記<1>〜<11>のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物を含むインクジェット記録用水系インク。
また、本発明によれば、前記水系着色剤分散物を含む吐出の安定性及び回復性に優れたインクジェット記録用水系インクを提供することができる。
本発明の水系着色剤分散物は、着色剤(A)、ポリマー(B)、及び水性液媒体(I)を含む水系着色剤分散物であって、前記ポリマー(B)が、前記ポリマー(B)の主鎖を形成する原子に連結基を介して芳香環を含有し、前記芳香環の質量が前記ポリマー(B)の質量に対し10質量%以上20質量%未満である下記一般式(2)で表される疎水性構造単位(a)と、イオン性基を含有する親水性構造単位(b)と、前記ポリマー(B)の質量に対して15質量%を超え90質量%未満である炭素数1〜6のアルキルエステルに由来する構造単位(c)と、を含み、前記疎水性構造単位(a)と前記構造単位(c)との合計量が前記ポリマー(B)の質量に対し80質量%を超え100質量%未満であることを特徴とする。
本発明の水系着色剤分散物は、前記構成をとることにより、着色剤が微細に分散され、経時安定性に優れた分散物となる。
本発明における着色剤(A)について詳細に説明する。
本発明における着色剤としては、公知の染料、顔料等を特に制限なく用いることができる。中でも、インク着色性の観点から、水に殆ど不溶であるか、又は難溶である着色剤であることが好ましい。具体的には例えば、各種顔料、分散染料、油溶性染料、J会合体を形成する色素等を挙げることができ、更に、耐光性の観点から顔料であることがより好ましい。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが特に好ましい。なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
上記の顔料は、単独種で使用してもよく、また上記した各群内もしくは各群間より複数種選択してこれらを組み合わせて使用してもよい。
本発明におけるポリマー(B)について詳細に説明する。
前記ポリマー(B)は、水性液媒体(I)中での前記着色剤(A)の分散剤として用いる。
前記ポリマー(B)の構造は、疎水性構造単位と、親水性構造単位とからなる。
前記親水性構造単位及び疎水性構造単位の組成としては、それぞれの親水性、疎水性の程度にもよるが、疎水性構造単位がポリマー(B)全体の質量に対して80質量%を超えて含有されることが必要であり、85質量%以上がより好ましく、87質量%以上が特に好ましい。すなわち、親水性構造単位は20質量%以下とする必要があり、親水性構造単位がこれよりも多い場合には、着色剤の分散に寄与せず単独で水溶性媒体(I)中に溶解する成分が増加し、着色剤(A)の分散性等の諸性能を悪化させる原因となる。
(主鎖を形成する原子に連結基を介して芳香環を含有する構造単位(a))
本発明のポリマー(B)は、疎水性構造単位として、ポリマー(B)の主鎖を形成する原子に連結基を介して芳香環を含有する後述の一般式(2)で表される疎水性構造単位(a)(以下、単に「疎水性構造単位(a)」ともいう。)を少なくとも含む。
ここでいう「連結基を介して」とは、芳香環とポリマーの主鎖構造を形成する原子とが、連結基を介して結合した構造となっていることを表す。このような形態を有することで、ポリマー(B)中の親水性構造単位と疎水性の芳香環との間の適切な距離が維持されるため、ポリマー(B)と着色剤(A)とに相互作用が生じやすくなり、強固に吸着し、結果分散性が向上する。
また、本発明におけるポリマー(B)がグラフトポリマー、櫛形ポリマー、スターポリマー等の分岐ポリマーである場合、本発明においてはグラフトポリマー、櫛形ポリマーの所謂“側鎖”または“枝ポリマー”を形成する原子をも“主鎖”を形成する原子と見做し、同様にスターポリマーの“腕ポリマー”を形成する原子をも“主鎖”を形成する原子と見做す。
本発明におけるポリマー(B)を構成する親水性構造単位について説明する。
該親水性構造単位は、前記ポリマー(B)の全質量に対して、2質量%以上20質量%以下含有され、5質量%以上15質量%以下が好ましく、7質量%以上13質量%以下がより好ましい。
前記ポリマー(B)は、親水性構造単位としてイオン性基を含有する親水性構造単位(b)(以下、単に「親水性構造単位(b)」ともいう。)を少なくとも含む。
イオン性基を含有する親水性構造単位(b)の含有量は、後述の構造単位(c)が親水性か、疎水性か、或いはその両方か等により変更する必要がある。
即ち、本発明におけるポリマー(B)は、疎水性構造単位として80質量%を超える量を含み、かつ親水性構造単位を20質量%以下とする量とすればよく、前記疎水性構造単位(a)、親水性構造単位(b)及び構造単位(c)により決定されるものである。
例えば、ポリマー(B)が、疎水性構造単位(a)と親水性構造単位(b)と構造単位(c)のみから構成される場合において、構造単位(c)が親水性のとき、イオン性基を含有する親水性構造単位(b)の含有量は、「(親水性構造単位の全質量%)−(構造単位(c)の質量%)」で求めることができる。
また、構造単位(c)が疎水性のとき、イオン性基を含有する親水性構造単位(b)の含有量は、「100−(疎水性構造単位(a)の質量%)−(構造単位(c)の質量%)」で求めることができる。
イオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのアニオン性基、アミノ基、アンモニウム基などのカチオン性基が挙げられ、中でも、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基より選ばれる1種以上のアニオン性基が好ましい。
本発明に用いることができるアニオン性基含有モノマー、カチオン性基含有モノマーの例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。
3級アミン含有ビニルモノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−メチル−6−ビニルピリジン、5−エチル−2−ビニルピリジン等が挙げられる。
アンモニウム塩含有モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート四級化物、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート四級化物、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート四級化物等が挙げられる。
。
カルボン酸等の酸性基を含有する場合の前記ポリマー(B)の酸価が10mgKOH/g未満の場合には、解離したカルボキシル基による分散物の荷電反発が不足し、結果として分散性が低下する傾向となり、また、85mgKOH/g以上では、ポリマーの親水性が高くなり、着色剤に吸着せず水性媒体中に溶出する傾向となり好ましくない。
本発明におけるポリマー(B)は、前記構造単位(a)及び前記構造単位(b)とは異なる構造を有する炭素数1〜6のアルキルエステルに由来する構造単位(c)(以下、単に「構造単位(c)」ともいう。)とを少なくとも含有する。
前記炭素数1〜6のアルキルエステルに由来する構造単位(c)とは、単一の構造単位から成っても、二種類以上の構造単位を含んで成っていても良く、親水性の構造単位と疎水性の構造単位の両方を含んでいても良い。
すなわち、前記ポリマー(B)は主として着色剤との親和性を示す疎水性構造単位(a)と、主として水性媒体との親和性を示す親水性構造単位(b)という、謂わば相反する性質の構造単位を含む。仮にポリマー(B)がこれらのみで形成された場合には、疎水性構造単位(a)、親水性構造単位(b)のそれぞれが互いの機能を阻害し、結果分散性が不十分となってしまう。ポリマー(B)が、疎水性構造単位(a)と親水性構造単位(b)との中間的な性質を示す構造単位(c)を含有することで、このような問題は解消され、本発明の良好な分散性が示されると考えている。
前記構造単位(c)が疎水性の構造単位である場合のモノマーは、重合体を形成しうる官能基と疎水性の官能基とを有していれば特に制限はなく、公知の如何なるモノマー類をも用いることができる。
前記疎水性の構造単位を形成しうるモノマーとしては、入手性、取り扱い性、汎用性の観点から、ビニルモノマー類((メタ)アクレート類、(メタ)アクリルアミド類、スチレン類、ビニルエステル類等)が好ましい。
これらの例として、(メタ)アクリレート類としては、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)ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらのうち(メタ)アクリル酸の炭素数1〜6のアルキルエステルが好ましく、炭素数1〜4のアルキルエステルがより好ましい。
これらビニルモノマー類の例として、親水性の官能基を有する(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエステル類が挙げられる。親水性の官能基としては、水酸基、(窒素原子が無置換の)アミド基及び、後述するようなポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のアルキレンオキシド重合体が挙げられる。これらのうち、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アルキレンオキシド重合体を含有する(メタ)アクリレートが特に好ましい。
前記アルキレンオキシド重合体のアルキレンとしては、親疎水性の観点から炭素数1〜6が好ましく、炭素数2〜6がより好ましく、炭素数2〜4が特に好ましい。
また、前記アルキレンオキシド重合体の重合度としては、1〜120が好ましく、1〜60がより好ましく、1〜30が特に好ましい。
前記構造単位(c)中の水酸基数としては、特に限定されず、ポリマー(B)の親疎水性、重合時の溶媒や他のモノマーとの相溶性の観点から、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましく、1〜2が特に好ましい。
前記分子量を上記範囲とすることにより、分散剤としての立体反発効果が良好な傾向となり、また立体効果により着色剤への吸着に時間がかからなくなる傾向の観点から好ましい。
また、本発明で用いるポリマーの分子量分布(重量平均分子量値/数平均分子量値で表される)は、1〜6であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。
前記分子量分布を上記範囲とすることにより、顔料の分散時間の短縮、及び分散物の経時安定性の観点から好ましい。ここで数平均分子量及び、重量平均分子量は、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したGPC分析装置により、溶媒THF、示差屈折計により検出し、標準物質としてポリスチレンを用い換算して表した分子量である。
重合の開始方法はラジカル開始剤を用いる方法、光または放射線を照射する方法等がある。これらの重合方法、重合の開始方法は、例えば鶴田禎二「高分子合成方法」改定版(日刊工業新聞社刊、1971)や大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊、124〜154頁に記載されている。
上記重合方法のうち、特にラジカル開始剤を用いた溶液重合法が好ましい。溶液重合法で用いられる溶剤は、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールのような種々の有機溶剤の単独あるいは2種以上の混合物でも良いし、水との混合溶媒としても良い。
重合温度は生成するポリマーの分子量、開始剤の種類などと関連して設定する必要があり、通常、0℃〜100℃程度であるが、50〜100℃の範囲で重合を行うことが好ましい。
反応圧力は、適宜選定可能であるが、通常は、1〜100kg/cm2、特に、1〜30kg/cm2程度が好ましい。反応時間は、5〜30時間程度である。得られたポリマーは再沈殿などの精製を行っても良い。
本発明の水系着色剤分散物における水性液媒体としては、水を含むものであるが、水溶性有機溶媒を更に含むことができる。前記水溶性有機溶剤は乾燥防止剤、湿潤剤あるいは浸透促進剤の目的で使用される。
ノズルのインク噴射口において水系着色剤分散物を含む該インクジェット用インクが乾燥することによる目詰まりを防止する目的で乾燥防止剤が用いられ、乾燥防止剤や湿潤剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。
また、前記インクジェット用インクを紙により良く浸透させる目的で浸透促進剤として、水溶性有機溶剤が好適に使用される。
本発明に使用される水の添加量は特に制限は無いが、好ましくは、10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは、30質量%以上80質量%以下である。更に好ましくは、50質量%以上70質量%以下である。
本発明の水系着色剤分散物中の前記水性液媒体の含有量としては、乾燥防止、被着体への浸透性、粘度等の液物性の観点から、1〜70質量%が好ましく、2〜60質量%がより好ましく、5〜50質量%が特に好ましい。
水性液媒体の含有量を上記範囲とすることにより、水系着色剤分散物の乾燥速度、被着体への浸透性、粘度等の液物性を適切な状態に調整することができる。
樹脂微粒子の重量平均分子量は1万以上、20万以下が好ましく、より好ましくは10万以上、20万以下である。
樹脂微粒子の平均粒径は、10nm〜1μmの範囲が好ましく、10〜200nmの範囲がより好ましく、20〜100nmの範囲が更に好ましく、20〜50nmの範囲が特に好ましい。
樹脂微粒子の添加量はインクに対して、0.5〜20質量%が好ましく、3〜20質量%がより好ましく、5〜15質量%がさらに好ましい。
樹脂微粒子のガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
また、樹脂微粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つ樹脂微粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明における界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部を合わせ持つ構造を有する化合物等が有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも使用することができる。更には、上記高分子物質(高分子分散剤)を界面活性剤としても使用することもできる。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、t−オクチルフェノキシエチルポリエトキシエタノール、ノニルフェノキシエチルポリエトキシエタノール等が挙げられ、これらの1種、又は2種以上を選択することができる。
カチオン性界面活性剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルアミン塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジウム塩、イミダゾリウム塩等が挙げられ、具体的には、例えば、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ステアラミドメチルピリジウムクロライド等が挙げられる。
水系着色剤分散物に添加する界面活性剤の量は、特に限定されるものではないが、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%、更に好ましくは1〜3質量%である。
水系着色剤分散物の粘度は、例えば、E型粘度計を用いて測定することができる。
本発明の水系着色剤分散物の製造方法は、着色剤(A)、ポリマー(B)、及び前記ポリマー(B)を溶解または分散しうる有機溶媒(C)の混合物(II)に、塩基性物質を含み水を主成分とする溶液(III)を混合した後(混合・水和工程)、前記有機溶媒(C)を除く(溶媒除去工程)ことを特徴とする。
本発明の水系着色剤分散物の製造方法によれば、前記着色剤が微細に分散され、保存安定性に優れた水系着色剤分散物を製造することができる。
工程(2):前記有機溶媒(C)を除去する工程
次に、着色剤(A)、塩基性物質を含み水を主成分とする溶液(III)、水、及び必要に応じて界面活性剤等を、前記混合物(II)に加えて混合、分散処理し、水中油型の水系着色剤分散物を得る。
中和度には、特に限定がない。通常、最終的に得られる水系着色剤分散物の液性が、例えば、pHが4.5〜10であることが好ましい。前記水不溶性ビニルポリマーの望まれる中和度により、pHを決めることもできる。
また、これらの有機溶媒(C)は、単独で用いても複数併用してもよい。
なお、混練、分散についての詳細は、T.C. Patton著”Paint Flow and Pigment Dispersion”(1964年 John Wiley and Sons社刊)等に記載されている。
また、必要に応じて、縦型若しくは横型のサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を用いて、0.01〜1mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズで微分散処理を行なうことにより得ることができる。
前記着色剤の分散粒子の平均粒径は、動的光散乱法を用いて測定した値を採用する。
本発明のインクジェット記録用水系インク(以下、適宜「インクジェットインク」という。)は、前記本発明の水系着色分散物を含んで成ることを特徴とする。
本発明のインクジェットインクは前記本発明の水系着色剤分散物をそのまま、或いは必要に応じて、更に、前記乾燥防止剤や前記その他の添加剤を添加して、前記水性液媒体(I)で希釈して調製することができる。
該インクジェットインクにおけるpH調整は、前記水系着色剤分散物の項において記載した塩基性物質を用いて調製することができる。
下記スキームに従って合成した。
得られたポリマーの組成は1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は42000であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ、78.3mgKOH/gであった。
下記スキームに従って合成した。
得られたポリマーの組成は1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は43500であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ、78.2mgKOH/gであった。
下記スキームに従って合成した。
得られたポリマーの組成は1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は42200であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ、78.3mgKOH/gであった。
下記スキームに従って合成した。
得られたポリマーの組成は1H−NMRで確認し、GPCより求めた重量平均分子量(Mw)は41800であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)記載の方法により、このポリマーの酸価を求めたところ、78.1mgKOH/gであった。
(顔料含有樹脂粒子の分散物(顔料分散物(D−1))の調製)
ピグメントブルー15:3(PB15:3、大日精化株式会社製 フタロシアニンブル−A220) 10質量部と、前記B−1の5質量部と、メチルエチルケトン42質量部と、1規定 NaOH水溶液 5.5質量部と、イオン交換水87.2質量部を混合し、ビーズミルで0.1mmΦジルコニアビーズを使い、2〜6時間分散した。
得られた分散物を減圧下55℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに一部の水を除去することにより、顔料濃度が10.2質量%の顔料含有樹脂粒子の分散物を得た。さらに、遠心分離機(05P−21、日立製作所製)により30分5000rpmで遠心分離させた後、顔料濃度15質量%になるようにイオン交換水を添加し顔料分散液を調整し、2.5μmのメンブレンフィルター(アドバンテック社製)を用いて加圧ろ過させた後、顔料濃度4質量%になるようにイオン交換水を添加し、本発明の顔料分散物(D−1)を得た。
実施例1において、B−1及びピグメントブルー15:3に代えて、表1に記載された成分に変更した以外はすべて実施例1の顔料分散物(D−1)の調製と同様にして、本発明の顔料分散物(D−2)〜(D−40)をそれぞれ調製した。
表1に記載の顔料の詳細は下記の通りである。
・C.I.Pigment Red 122(PR122、チバスペシャルティケミカルズ(株)製 商品名:CROMOPHTAL Jet Magenta DMQ)
・C.I.Pigment Yellow 74(PY74、チバスペシャルティケミカルズ(株)製 商品名:Irgalite Yellow GS)
・カーボンブラック(CB、degussa社製 商品名:NIPEX180−IQ)
上記で得られた顔料分散物(D−1)を用い、下記の組成より成る顔料分散物含有組成物を調製し、該組成物に遠心分離(10000〜20000rpmで30分〜2時間)を行い、インクジェット記録用水性インク(J−1)を得た。
顔料分散物(D−1) 40質量部
グリセリン 7質量部
ジエチレングリコール 9質量部
トリエタノールアミン 1質量部
オルフィンE1010(日信化学工業(株)製) 1質量部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 9質量部
イオン交換水 34質量部
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、前記水性インクのpHを測定したところ、pHは8.6であった。
同様にして顔料分散物(D−2)〜(D−40)よりそれぞれ対応する水性インク(J−2)〜(J−40)を調製した。
実施例1におけるB−1を、それぞれUS2005/0124726A1における[2038]記載の共重合体(以下DM−4と呼称する)に、US2006/0014855A1における[0036]〜[0037]記載の共重合体PD−1に変更した以外は、実施例1の顔料分散物(D−1)の調製と同様にして、顔料分散物(D−41)、(D−42)をそれぞれ調製した。
また、実施例1におけるB−1を、それぞれ合成例2の化合物C−1、合成例3記載の化合物C−2,合成例4記載の化合物C−3に変更した以外は、実施例1の顔料分散物(D−1)の調製と同様にして、顔料分散物(D−43)〜(D−45)をそれぞれ調製した。
実施例3において、顔料分散物(D−1)を用いる代わりに、前記顔料分散物(D−41)〜(D−45)を用いた以外はすべて実施例3と同様にして、水性インク(J−41)〜(J−45)を調製した。
(1)平均粒径の測定
ナノトラック粒度分布測定装置 UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により得られた顔料分散物の体積平均粒径を測定した。この結果を表1に示す。
<測定条件>
分散物10μlに対しイオン交換水10mlを加え、測定用溶液を調製し、25℃で測定した。
以下に示す二種類の試験条件で経時安定性を評価した。
2−1)得られた顔料分散物を密閉状態で65℃、18日間放置した後、顔料粒子の凝集及び増粘について、平均粒径、粘度の測定を行い、下記の評価基準で評価した。
○:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は認められなかった。
△:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は僅かに認められたが実用上問題はなかった。
×:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は認められ、実用上問題となった。
なお、平均粒径の測定は、上記(1)と同様に行い、また、粘度の測定は下記の手順により行った。ここでの評価結果を経時安定性−1とし、表1に記載した。
○:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は認められなかった。
△:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は僅かに認められたが実用上問題はなかった。
×:顔料粒子の平均粒径・粘度の変化は認められ、実用上問題となった。
なお、平均粒径の測定は、上記(1)と同様に行い、また、粘度の測定は下記の手順により行った。ここでの評価結果を経時安定性−2とし、表1に記載した。
得られた顔料分散物の粘度は、TV−22型粘度計(東機産業(株)社製)を用い、25℃で測定を行った。
インクジェット記録装置として、600dpi、256ノズルの試作プリントヘッドを用い、水性インク(J−1)〜(J−45)をインクジェット記録用水性インクとして用いた際の評価を行なった。
上記インクジェット記録装置を用いた印刷の際に、印字開始から印字終了までにインクの飛行曲がり、ミストが発生するか印刷物を観察して評価し、下記基準に基づき判定した。
○・・・発生するが実用上問題ない程度に頻度が低い。
△・・・頻繁ではないが、上記○の評価を与えたものに比して発生する頻度が高く、
高品位な画質を求める場合には実用上問題となる可能性がある。
×・・・頻繁に発生し実用上問題がある。
インクジェット記録装置を用いて印刷を行った後、ヘッド部に覆い等を被せず空気中に露出した状態で、温度25℃、65%RHで、3週間放置し、その後再度吐出を行った際の吐出性状態を観察し、下記基準に基づき判定した。
―評価基準―
○・・・所定のメンテナンスを施すことで再度吐出が可能となる
×・・・所定のメンテナンスを行った限りでは、吐出できない
ここで、前記所定のメンテナンスとは、15Paの圧力を印加してインクを吐出することで、ヘッドの詰まりを解消する操作をいう。
また、本発明の水性インク(インクジェット記録用水系インク)は、吐出安定性、吐出回復性に優れていた。
一方、比較の顔料分散物及び水性インクD−41〜D−43及びJ−41〜J-43は、いずれの評価項目においても劣っていた。また、比較の顔料分散物D−44、D−45は顔料の分散粒子径が微細であったが、経時安定性にはやや劣っていた。さらに、水性インクJ−44、J−45の吐出性能は、本発明の水性インクに比して吐出安定性では同等乃至やや劣る性能であったが、吐出回復性は明確に劣っていた。
Claims (13)
- 着色剤(A)、ポリマー(B)、及び水性液媒体(I)を含む水系着色剤分散物であって、
前記ポリマー(B)が、前記ポリマー(B)の主鎖を形成する原子に連結基を介して芳香環を含有し、前記芳香環の質量が前記ポリマー(B)の質量に対し10質量%以上20質量%未満である下記一般式(2)で表される疎水性構造単位(a)と、
イオン性基を含有する親水性構造単位(b)と、
前記ポリマー(B)の質量に対して15質量%を超え90質量%未満である(メタ)アクリル酸の炭素数1〜6のアルキルエステルに由来する構造単位(c)と、を含み、
前記疎水性構造単位(a)と前記構造単位(c)との合計量が前記ポリマー(B)の質量に対し80質量%を超え100質量%未満であることを特徴とする水系着色剤分散物。
(一般式(2)中、R1は水素原子、メチル基を表し、L1は(主鎖側)−COO−を表す。L2は炭素数1〜12のアルキレン基またはオキシアルキレン基を含む2価の連結基を表す。) - 前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチルアクリレートまたはフェノキシエチルメタクリレートに由来する構造単位を含むことを特徴とする請求項1に記載の水系着色剤分散物。
- 前記疎水性構造単位(a)としてフェノキシエチルアクリレートまたはフェノキシエチルメタクリレートに由来する構造単位を含み、前記フェノキシエチルアクリレートに由来する構造単位及びフェノキシエチルメタクリレートに由来する構造単位の合計のポリマー(B)に占める含率が40質量%以上53質量%未満であることを特徴とする請求項2に記載の水系着色剤分散物。
- 前記ポリマー(B)の酸価が10mgKOH/g以上、85mgKOH/g未満であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記ポリマー(B)の酸価が70mgKOH/g以上、80mgKOH/g未満であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記構造単位(c)として、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸エチルより成る群から選ばれる少なくとも一つに由来する疎水性構造単位を含むことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記親水性構造単位(b)が有するイオン性基がアニオン性基であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記アニオン性基がカルボキシル基、リン酸基、及びスルホン酸基より選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項7に記載の水系着色剤分散物。
- 前記親水性構造単位(b)として、アクリル酸またはメタクリル酸に由来する構造単位を含むことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記ポリマー(B)の重量平均分子量が2,000〜60,000であること特徴する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 前記着色剤(A)が顔料であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物。
- 着色剤(A)、ポリマー(B)及び前記ポリマー(B)を溶解、分散し得る有機溶媒(C)の混合物(II)に、塩基性物質を含み水を主成分とする溶液(III)を加えた後、前記有機溶媒(C)を除くことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物の製造方法。
- 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の水系着色剤分散物を含むインクジェット記録用水系インク。
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