JP7220061B2 - water-based ink - Google Patents
water-based ink Download PDFInfo
- Publication number
- JP7220061B2 JP7220061B2 JP2018222704A JP2018222704A JP7220061B2 JP 7220061 B2 JP7220061 B2 JP 7220061B2 JP 2018222704 A JP2018222704 A JP 2018222704A JP 2018222704 A JP2018222704 A JP 2018222704A JP 7220061 B2 JP7220061 B2 JP 7220061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- meth
- water
- polymer
- less
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
Description
本発明は、水系インク、及び該水系インクを用いる印刷方法に関する。 The present invention relates to a water-based ink and a printing method using the water-based ink.
商品包装印刷や広告等に用いられるラベル印刷等の商業印刷や産業印刷の分野では、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、NY(ナイロン)等の樹脂製印刷媒体に対し、従来、溶剤系インクやUV硬化インク等によって印刷が行われてきた。これに対し、環境負荷の低減、省エネルギー、安全性等の観点から、水系インクを用いる印刷方法として、インクジェット記録方式やフレキソ印刷方式、さらにはグラビア印刷方式の活用が求められている。
また、印刷物の耐候性や耐水性の観点から、着色剤に顔料を用いる水系インクが主流となってきている。しかしながら、樹脂製印刷媒体は非吸水性であり、水系インクが印刷媒体内部に浸透しないため、水系インク中に含まれる顔料粒子は印刷媒体の表面上に残留する。そのため、従来の水系インクでは該印刷媒体への定着性が十分でなく、これらを改善する種々の試みがなされてきた。
In the field of commercial printing and industrial printing such as label printing used for product packaging printing and advertisements, PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), PE (polyethylene), PP (polypropylene), NY (nylon), etc. 2. Description of the Related Art Solvent-based inks, UV curable inks, and the like have conventionally been used for printing on resin printing media. On the other hand, from the viewpoints of environmental load reduction, energy saving, safety, etc., as a printing method using water-based ink, utilization of an inkjet recording method, a flexographic printing method, and a gravure printing method is demanded.
In addition, from the viewpoint of weather resistance and water resistance of printed matter, water-based inks using pigments as colorants have become mainstream. However, since the resin print medium is non-absorbent and the water-based ink does not penetrate into the print medium, the pigment particles contained in the water-based ink remain on the surface of the print medium. Therefore, conventional water-based inks do not have sufficient fixability to the printing medium, and various attempts have been made to improve these problems.
例えば、特許文献1には、非吸収性基材に施用して良好な付着性等を有するプリントを提供することができるインクジェット用水性インクの提供を目的として、ラテックスバインダーと、水および有機溶媒を含む液体媒体と、架橋剤により顔料コアの周囲に架橋しているカルボキシ官能性分散剤を含むポリマー封入顔料粒子とを含むインクが記載されている。
特許文献2には、非吸収性記録媒体に対して密着良好で、かつ吐出安定なインクジェット用水性インク等の提供を目的として、顔料、コアシェル構造を有するポリマー微粒子、沸点の異なる2種類の水溶性有機溶剤、及び水から構成され、該コアシェル構造を有するポリマー微粒子が、不飽和疎水性単量体と不飽和親水性単量体を重合して得られる酸価が50~200mgKOH/gであるシェル樹脂と、不飽和疎水性単量体を重合して得られるコア樹脂から構成されるインクジェット用水性インクが記載されている。
特許文献3には、印刷媒体に対する密着性等が良好なインクの提供を目的として、分散溶媒と、上記分散溶媒に乳濁又は懸濁し、着色剤を含有する第1バインダ樹脂の粒子と、上記分散溶媒に乳濁又は懸濁する第2バインダ樹脂の粒子と、を含み、上記第2バインダ樹脂の粒子の平均粒子径は、上記第1バインダ樹脂の粒子の平均粒子径より小さいインクが記載されている。
特許文献4には、環境負荷が少なく、高精細な印刷ができる水性グラビアインキの提供を目的として、顔料、ポリマー、水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含む水性グラビアインキであって、前記水溶性有機溶剤の沸点が100℃以上260℃以下であり、前記水性グラビアインキ中に前記水溶性有機溶剤を10質量%以上35質量%以下含み、水を50質量%以上70質量%以下含む水性グラビアインキが記載されている。
For example, in Patent Document 1, for the purpose of providing a water-based inkjet ink that can be applied to a non-absorbent substrate to provide a print having good adhesion and the like, a latex binder, water and an organic solvent are added. and polymer-encapsulated pigment particles containing a carboxy-functional dispersant cross-linked around a pigment core by a cross-linking agent.
In Patent Document 2, for the purpose of providing a water-based inkjet ink that adheres well to a non-absorbent recording medium and is stable in ejection, a pigment, polymer fine particles having a core-shell structure, and two kinds of water-soluble inks with different boiling points are disclosed. A shell composed of an organic solvent and water and having an acid value of 50 to 200 mgKOH/g obtained by polymerizing the polymer fine particles having the core-shell structure with an unsaturated hydrophobic monomer and an unsaturated hydrophilic monomer. Aqueous inkjet inks are described which are composed of a resin and a core resin obtained by polymerizing an unsaturated hydrophobic monomer.
In Patent Document 3, for the purpose of providing an ink having good adhesion to a printing medium, etc., a dispersion solvent, particles of a first binder resin emulsified or suspended in the dispersion solvent and containing a colorant, and the above and particles of a second binder resin emulsified or suspended in a dispersion solvent, wherein the average particle diameter of the particles of the second binder resin is smaller than the average particle diameter of the particles of the first binder resin. ing.
Patent Document 4 discloses a water-based gravure ink containing a pigment, a polymer, a water-soluble organic solvent, a surfactant, and water for the purpose of providing a water-based gravure ink that has a low environmental impact and is capable of high-definition printing. The water-soluble organic solvent has a boiling point of 100° C. or higher and 260° C. or lower, and the aqueous gravure ink contains 10% by mass or more and 35% by mass or less of the water-soluble organic solvent and 50% by mass or more and 70% by mass or less of water. Gravure inks are described.
包装産業の発展に伴い、商業印刷、産業印刷分野での軟包装資材の利用が進んでいる。軟包装資材としては主にPETやPP等の樹脂フィルムが用いられ、得られる印刷物は該樹脂フィルムへの高い密着性が求められている。一方、インクジェット印刷においては、インク流路やノズル内での詰まりの発生しにくいメンテナンス性や吐出信頼性の向上が求められ、そのためには保存安定性及び再分散性に優れるインクであることが重要となる。インク塗膜と樹脂フィルムとの定着性を高めるためには、樹脂フィルムとの親和性の観点から、インクに用いる定着助剤ポリマーにカルボキシ基のような親水性基をできるだけ含まず、疎水性を高めることが有効と考えられる。しかしながら、定着性向上のため多くの疎水性基を定着助剤ポリマーに導入すると、保存安定性及び再分散性が低下する傾向にある。このようなポリマー設計に制限がある中で、特許文献1~4の技術では、様々な低吸水性印刷媒体に対する優れた定着性と保存安定性及び再分散性との両立は困難であった。
本発明は、低吸水性印刷媒体においても定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性に優れる水系インク、及び該水系インクを用いる印刷方法を提供することを課題とする。
With the development of the packaging industry, the use of flexible packaging materials in the fields of commercial printing and industrial printing is progressing. Resin films such as PET and PP are mainly used as flexible packaging materials, and the resulting printed matter is required to have high adhesion to the resin film. On the other hand, in inkjet printing, it is necessary to improve the maintainability and ejection reliability to prevent clogging in the ink channels and nozzles. becomes. In order to improve the fixability between the ink coating film and the resin film, from the viewpoint of affinity with the resin film, the fixation aid polymer used in the ink should contain as few hydrophilic groups as possible such as carboxyl groups and should be hydrophobic. It is considered effective to increase However, when many hydrophobic groups are introduced into the fixing aid polymer to improve fixability, storage stability and redispersibility tend to decrease. With such restrictions on polymer design, it was difficult with the techniques of Patent Documents 1 to 4 to achieve both excellent fixability, storage stability, and redispersibility on various low water-absorbing printing media.
An object of the present invention is to provide a water-based ink that is excellent in fixability even on a low water-absorbing printing medium, storage stability and redispersibility, and a printing method using the water-based ink.
本発明者は、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子Aと、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子Bと、水とを含有する水系インクであって、該ポリマー粒子Aが架橋されてなり、該ポリマー粒子Bを構成するポリマーが、(メタ)アクリル酸由来の構成単位と、脂肪族(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含み、該ポリマーのガラス転移温度及び該ポリマー粒子Bのキュムラント平均粒径を特定の範囲とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]に関する。
[1]顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子A(以下、「顔料含有ポリマー粒子A」ともいう)と、顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B(以下、「ポリマー粒子B」ともいう)と、水とを含有する水系インクであって、
該ポリマー粒子Aが、顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子aを架橋されてなり、
該ポリマー粒子Bを構成する水不溶性ポリマーP2が、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位とを含み、
該脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)が、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、
該ポリマーP2のガラス転移温度が-30℃以上40℃以下であり、
該ポリマー粒子Bのキュムラント平均粒径が5nm以上30nm以下である、水系インク。
[2]前記[1]に記載の水系インクを用いて低吸水性印刷媒体に印刷する、印刷方法。
The present inventors have developed a water-based ink containing pigment-containing water-insoluble polymer particles A, pigment-free water-insoluble polymer particles B, and water, wherein the polymer particles A are crosslinked, and the polymer A polymer constituting the particles B contains a structural unit derived from (meth)acrylic acid and a structural unit derived from an aliphatic (meth)acrylate, and the glass transition temperature of the polymer and the cumulant average particle diameter of the polymer particles B are The inventors have found that the above problems can be solved by setting the content to a specific range. That is, the present invention relates to the following [1] and [2].
[1] Pigment-containing water-insoluble polymer particles A (hereinafter also referred to as “pigment-containing polymer particles A”), pigment-free water-insoluble polymer particles B (hereinafter also referred to as “polymer particles B”), and water A water-based ink containing
The polymer particles A are crosslinked water-insoluble polymer particles a containing a pigment,
The water-insoluble polymer P2 constituting the polymer particle B contains a structural unit derived from (meth)acrylic acid (b-1) and a structural unit derived from an aliphatic (meth)acrylate (b-2),
The aliphatic (meth)acrylate (b-2) is 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate. is at least one selected from
The polymer P2 has a glass transition temperature of −30° C. or more and 40° C. or less,
A water-based ink in which the polymer particles B have a cumulant average particle size of 5 nm or more and 30 nm or less.
[2] A printing method, comprising printing on a low-absorbent printing medium using the water-based ink described in [1] above.
本発明によれば、低吸水性印刷媒体への印刷においても定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性に優れる水系インク、及び該水系インクを用いる印刷方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water-based ink that is excellent in fixability, storage stability, and redispersibility even in printing on a low water-absorbing printing medium, and a printing method using the water-based ink.
[水系インク]
本発明の水系インク(以下、単に「インク」ともいう)は、前記[1]に記載のインクである。
なお、「水系」とは、媒体中で、水が最大割合を占めていることを意味する。
「低吸水性」とは、低吸水性、非吸水性を含む概念であり、印刷媒体と純水との接触時間100m秒における該印刷媒体の表面積あたりの吸水量が0g/m2以上10g/m2以下であることを意味する。前記吸水量は、実施例に記載の方法により測定される。
「印刷」とは、文字や画像を記録する印刷、印字を含む概念である。
本発明においてポリマーの「水不溶性」とは、105℃で2時間乾燥させ、恒量に達したポリマーを、25℃の水100gに溶解させたときに、その溶解量が10g以下であることを意味する。ポリマーがアニオン性基を有する場合、その溶解量は、該アニオン性基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量であり、ポリマーがカチオン性基を有する場合、その溶解量は、該カチオン性基を塩酸で100%中和した時の溶解量である。
[Water-based ink]
The water-based ink of the present invention (hereinafter also simply referred to as "ink") is the ink described in [1] above.
The term "aqueous" means that water accounts for the maximum proportion in the medium.
"Low water absorption" is a concept including low water absorption and non-water absorption, and the amount of water absorption per surface area of the print medium at a contact time of 100 msec between the print medium and pure water is 0 g / m 2 or more and 10 g / m2 or less. The water absorption is measured by the method described in Examples.
"Printing" is a concept that includes printing for recording characters and images.
In the present invention, the term "water-insoluble" of a polymer means that the amount dissolved in 100 g of water at 25°C is 10 g or less when the polymer reaches a constant weight after being dried at 105°C for 2 hours. do. When the polymer has an anionic group, the dissolution amount is the dissolution amount when the anionic group is 100% neutralized with sodium hydroxide. When the polymer has a cationic group, the dissolution amount is the It is the dissolution amount when the cationic group is 100% neutralized with hydrochloric acid.
本発明のインクは、低吸水性印刷媒体への印刷においても定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性に優れる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明において、定着助剤として機能するポリマー粒子Bは、カルボキシ基を有しているにもかかわらず、特定の組成と特性を有し、さらに小粒径であるため、インク塗膜の造膜性を高め、低吸水性印刷媒体への印刷においても優れた定着性を発現させることができる。また、一般に、定着助剤として機能するポリマー粒子の粒径が小さいと枯渇凝集によりインクの保存安定性及び再分散性が悪化するが、本発明においては、顔料が、顔料含有水不溶性ポリマー粒子Aの形態でインクに含有され、該ポリマー粒子Aは架橋されている。そのため、ポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料の凝集が抑制され、結果として枯渇凝集も抑制されると考えられる。更にポリマーの膨潤も抑制されるため、これらの相乗効果により、優れた保存安定性及び再分散性を維持しつつ、定着性を向上できると考えられる。
The ink of the present invention has excellent fixability even when printed on a low water-absorbing printing medium, and has excellent storage stability and redispersibility. Although the reason is not clear, it is considered as follows.
In the present invention, the polymer particles B functioning as a fixing aid have a specific composition and properties in spite of having a carboxyl group, and have a small particle size. It is possible to improve fixing properties even when printing on a low water-absorbing printing medium. Generally, when the particle size of the polymer particles that function as a fixing aid is small, the storage stability and redispersibility of the ink deteriorate due to depletion aggregation. and the polymer particles A are crosslinked. Therefore, it is believed that the polymer is strongly adsorbed or immobilized on the surface of the pigment, suppressing aggregation of the pigment and, as a result, suppressing depletion aggregation. Furthermore, since the swelling of the polymer is also suppressed, it is thought that the synergistic effect of these can improve fixability while maintaining excellent storage stability and redispersibility.
<顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子A>
(顔料)
本発明で用いられる顔料は、顔料含有ポリマー粒子Aとしてインクに含有され、該ポリマー粒子Aは、顔料を含有するポリマー粒子a(以下、「顔料含有ポリマー粒子a」ともいう)を架橋されてなる。
顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよく、レーキ顔料、蛍光顔料を用いることもできる。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロム等の金属酸化物、真珠光沢顔料等が挙げられる。特に黒色インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
有機顔料の具体例としては、アゾレーキ顔料、不溶性モノアゾ顔料、不溶性ジスアゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料類;フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ベンツイミダゾロン顔料、スレン顔料等の多環式顔料類等が挙げられる。
色相は特に限定されず、ホワイト、ブラック、グレー等の無彩色顔料;イエロー、マゼンタ、シアン、ブルー、レッド、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
体質顔料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
前記顔料は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
<Water-insoluble polymer particles A containing pigment>
(pigment)
The pigment used in the present invention is contained in the ink as pigment-containing polymer particles A, and the polymer particles A are obtained by cross-linking pigment-containing polymer particles a (hereinafter also referred to as "pigment-containing polymer particles a"). .
Pigments may be either inorganic pigments or organic pigments, and lake pigments and fluorescent pigments may also be used. In addition, if necessary, they can be used in combination with an extender pigment.
Specific examples of inorganic pigments include metal oxides such as carbon black, titanium oxide, iron oxide, red iron oxide and chromium oxide, and pearl luster pigments. Carbon black is particularly preferred for black ink. Examples of carbon black include furnace black, thermal lamp black, acetylene black, channel black and the like.
Specific examples of organic pigments include azo pigments such as azo lake pigments, insoluble monoazo pigments, insoluble disazo pigments, and chelate azo pigments; Examples include polycyclic pigments such as linone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, benzimidazolone pigments, and threne pigments.
The hue is not particularly limited, and achromatic pigments such as white, black and gray; and chromatic pigments such as yellow, magenta, cyan, blue, red, orange and green can be used.
Examples of extender pigments include silica, calcium carbonate, and talc.
The pigments may be used alone or in combination of two or more.
(ポリマーp1)
顔料含有ポリマー粒子aを構成するポリマーp1は、少なくとも顔料分散能を有するものであれば特に制限はない。
インク中でのポリマーp1の存在形態は、顔料の分散安定性の観点から、顔料をポリマーp1が含有している顔料内包状態がより好ましい。
(Polymer p1)
The polymer p1 constituting the pigment-containing polymer particles a is not particularly limited as long as it has at least pigment dispersibility.
From the viewpoint of the dispersion stability of the pigment, the polymer p1 is more preferably present in the ink in a pigment-encapsulated state in which the pigment is contained in the polymer p1.
ポリマーp1は、顔料の分散安定性、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、イオン性基を含有するものが好ましい。該イオン性基としては、酸基が好ましく、カルボキシ基(-COOM)、スルホン酸基(-SO3M)、リン酸基(-OPO3M2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(-COO-、-SO3 -、-OPO3 2-、-OPO3 -M)等の酸基がより好ましい。上記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。これらの中でも、顔料の分散安定性、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、カルボキシ基(-COOM)が好ましい。 The polymer p1 preferably contains an ionic group from the viewpoint of improving the dispersion stability, fixability, storage stability and redispersibility of the pigment. The ionic group is preferably an acid group, and a carboxy group (--COOM), a sulfonic acid group (--SO 3 M), a phosphate group (--OPO 3 M 2 ), etc. dissociate to release hydrogen ions. More preferred are acid groups such as groups exhibiting acidity, or their dissociated ionic forms (-COO - , -SO 3 - , -OPO 3 2- , -OPO 3 - M). In the above chemical formula, M represents a hydrogen atom, alkali metal, ammonium or organic ammonium. Among these, a carboxy group (--COOM) is preferred from the viewpoint of improving the dispersion stability, fixability, storage stability and redispersibility of the pigment.
ポリマーp1の分子中に含まれるイオン性基は、イオン性モノマー(a-1)によりポリマー骨格に導入されてなるものが好ましい。すなわち、ポリマーp1は、イオン性モノマー(a-1)由来の構成単位を含むものが好ましい。ポリマーp1としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。中でも、ビニル系樹脂が好ましく、イオン性モノマー(a-1)と、疎水性モノマー(a-2)とを含む原料モノマー(a)(以下、単に「原料モノマー(a)」ともいう)を共重合させてなるビニル系樹脂がより好ましい。該ビニル系樹脂は、(a-1)成分由来の構成単位と(a-2)成分由来の構成単位とを含む。該ビニル系樹脂は、顔料の分散安定性、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、更にノニオン性モノマー(a-3)由来の構成単位を含んでもよい。 The ionic group contained in the molecule of the polymer p1 is preferably introduced into the polymer skeleton by the ionic monomer (a-1). That is, the polymer p1 preferably contains structural units derived from the ionic monomer (a-1). Examples of the polymer p1 include vinyl-based resins, polyester-based resins, polyurethane-based resins, and the like. Among them, vinyl-based resins are preferable, and a raw material monomer (a) containing an ionic monomer (a-1) and a hydrophobic monomer (a-2) (hereinafter also simply referred to as "raw material monomer (a)") is used together. A vinyl-based resin obtained by polymerization is more preferable. The vinyl resin contains a structural unit derived from component (a-1) and a structural unit derived from component (a-2). From the viewpoint of improving the dispersion stability, fixability, storage stability and redispersibility of the pigment, the vinyl resin may further contain a structural unit derived from the nonionic monomer (a-3).
〔イオン性モノマー(a-1)〕
イオン性モノマー(a-1)は、好ましくは酸基を有するモノマーであり、(メタ)アクリル酸、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のカルボキシ基を有するモノマー;スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、3-スルホプロピル(メタ)アクリレート等のスルホン酸基を有するモノマー;ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル-2-アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル-2-メタクリロイルオキシエチルホスフェート等のリン酸基を有するモノマーが挙げられる。
これらの中でも、好ましくはカルボキシ基を有するモノマーであり、より好ましくは、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及び2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸から選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
[Ionic Monomer (a-1)]
The ionic monomer (a-1) is preferably a monomer having an acid group, such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid, etc. Monomers having a carboxyl group; monomers having a sulfonic acid group such as styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth)acrylate; vinylphosphonic acid, vinylphosphate, bis(methacryloxyethyl) ) monomers having a phosphoric acid group such as phosphate, diphenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate.
Among these, preferably a monomer having a carboxy group, more preferably at least selected from (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid and 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid 1 type, more preferably (meth)acrylic acid.
As used herein, "(meth)acrylic acid" means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid, and "(meth)acrylate" is at least one selected from acrylate and methacrylate.
〔疎水性モノマー(a-2)〕
本発明において疎水性モノマー(a-2)の「疎水性」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることを意味する。疎水性モノマー(a-2)の前記溶解量は、顔料への吸着性の観点から、好ましくは5g以下、より好ましくは1g以下である。
[Hydrophobic monomer (a-2)]
In the present invention, the “hydrophobicity” of the hydrophobic monomer (a-2) means that the amount dissolved in 100 g of deionized water at 25° C. until the monomer is saturated is less than 10 g. . The dissolved amount of the hydrophobic monomer (a-2) is preferably 5 g or less, more preferably 1 g or less, from the viewpoint of adsorption to the pigment.
疎水性モノマー(a-2)は、好ましくは脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート及び芳香族基含有モノマーから選ばれる少なくとも1種である。
脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、好ましくは炭素数が1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものである。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、より好ましくは炭素数1以上10以下のアルキル基を有するものであり、更に好ましくは炭素数1以上8以下のアルキル基を有するものである。
The hydrophobic monomer (a-2) is preferably at least one selected from (meth)acrylates having hydrocarbon groups derived from aliphatic alcohols and aromatic group-containing monomers.
The (meth)acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol having 1 to 22 carbon atoms. For example, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, (meth)acrylates having a linear alkyl group such as stearyl (meth)acrylate; isopropyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tertiary butyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, (meth)acrylates having a branched chain alkyl group such as isodecyl (meth)acrylate, isododecyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate; alicyclic alkyl such as cyclohexyl (meth)acrylate group-containing (meth)acrylates, and the like. Among these, those having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms are more preferable, and those having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms are more preferable.
芳香族基含有モノマーは、好ましくはヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくはスチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン等が挙げられ、芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはスチレン、α-メチルスチレン及びベンジル(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上である。
The aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having 6 to 22 carbon atoms which may have a substituent containing a hetero atom, more preferably a styrene-based monomer and an aromatic group-containing monomer. It is one or more selected from (meth)acrylates. The molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
Styrenic monomers include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene and the like, and aromatic group-containing (meth)acrylates include benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate and the like. Among these, one or more selected from styrene, α-methylstyrene and benzyl (meth)acrylate are preferred.
ビニル系樹脂は、疎水性モノマー(a-2)としてマクロモノマー由来の構成単位を含んでもよい。マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の化合物であり、顔料の分散安定性の観点から、ビニル系樹脂のモノマー成分として用いられる。片末端に存在する重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
マクロモノマーの数平均分子量は1,000以上10,000以下が好ましい。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー法により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定される。
マクロモノマーとしては、顔料の分散安定性の観点から、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、芳香族基含有モノマー系マクロモノマーがより好ましい。
芳香族基含有モノマー系マクロモノマーを構成する芳香族基含有モノマーとしては、前述の疎水性モノマーで記載した芳香族基含有モノマーが挙げられ、スチレン及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
商業的に入手しうるスチレン系マクロモノマーの具体例としては、AS-6(S)、AN-6(S)、HS-6(S)(東亞合成株式会社の商品名)等が挙げられる。
シリコーン系マクロモノマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
The vinyl resin may contain a structural unit derived from a macromonomer as the hydrophobic monomer (a-2). A macromonomer is a compound having a polymerizable functional group at one end and a number average molecular weight of 500 or more and 100,000 or less, and is used as a monomer component of a vinyl resin from the viewpoint of pigment dispersion stability. The polymerizable functional group present at one end is preferably an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group, more preferably a methacryloyloxy group.
The number average molecular weight of the macromonomer is preferably 1,000 or more and 10,000 or less. The number average molecular weight is measured by gel permeation chromatography using chloroform containing 1 mmol/L of dodecyldimethylamine as a solvent, using polystyrene as a standard substance.
From the viewpoint of dispersion stability of the pigment, the macromonomer is preferably an aromatic group-containing monomer-based macromonomer or a silicone-based macromonomer, and more preferably an aromatic group-containing monomer-based macromonomer.
Examples of the aromatic group-containing monomer constituting the aromatic group-containing monomer-based macromonomer include the aromatic group-containing monomers described in the hydrophobic monomer described above, preferably styrene and benzyl (meth)acrylate, more preferably styrene. .
Specific examples of commercially available styrenic macromonomers include AS-6(S), AN-6(S), HS-6(S) (trade name of Toagosei Co., Ltd.) and the like.
Examples of silicone-based macromonomers include organopolysiloxanes having a polymerizable functional group at one end.
〔ノニオン性モノマー(a-3)〕
ノニオン性モノマー(a-3)としては、顔料の分散安定性、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール(n=2~30、nはオキシエチレン基の平均付加モル数を示す。以下、nは当該オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(n=1~30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(n=1~30、その中のエチレングリコール:n=1~29)(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、更に好ましくはメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートである。
商業的に入手しうるノニオン性モノマー(a-3)の具体例としては、NKエステルM-40G、同90G、同230G等(以上、新中村化学工業株式会社の商品名)、ブレンマーPE-90、同200、同350等、ブレンマーPME-100、同200、同400等、ブレンマー50PEP-300、ブレンマー50POEP-800B等(以上、日油株式会社の商品名)が挙げられる。
[Nonionic monomer (a-3)]
As the nonionic monomer (a-3), from the viewpoint of improving the dispersion stability, fixability, storage stability and redispersibility of the pigment, preferably 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) ) Hydroxyalkyl (meth)acrylates such as acrylates; Polyethylene glycol (n = 2 to 30, n indicates the average number of added moles of oxyethylene groups. Hereinafter, n indicates the average number of added moles of the oxyalkylene groups.) Polyalkylene glycol (meth) acrylate such as (meth) acrylate; Alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate such as methoxy polyethylene glycol (n = 1 to 30) (meth) acrylate; Phenoxy (ethylene glycol / propylene glycol copolymerization) ( n = 1 to 30, wherein ethylene glycol: n = 1 to 29) at least one selected from (meth)acrylates, more preferably alkoxypolyalkylene glycol (meth)acrylates, more preferably methoxypolyethylene glycol ( meth) acrylate.
Specific examples of commercially available nonionic monomers (a-3) include NK Ester M-40G, 90G, 230G (these are trade names of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), Blenmer PE-90. , 200, 350, etc., Blenmer PME-100, 200, 400, etc., Blenmer 50PEP-300, Blenmer 50POEP-800B, etc. (these are trade names of NOF Corporation).
(原料モノマー(a)中における各成分の含有量又はビニル系樹脂中における各構成単位の含有量)
ビニル系樹脂製造時における、(a-1)成分及び(a-2)成分の原料モノマー(a)中の含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はビニル系樹脂中における(a-1)成分由来の構成単位及び(a-2)成分由来の構成単位の含有量は、顔料の分散安定性を向上させる観点から、次のとおりである。
(a-1)成分の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
(a-2)成分の含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
(Content of each component in raw material monomer (a) or content of each structural unit in vinyl resin)
The content of the components (a-1) and (a-2) in the raw material monomer (a) (the content as an unneutralized amount; the same shall apply hereinafter) or in the vinyl resin ( From the viewpoint of improving the dispersion stability of the pigment, the contents of the constituent units derived from the component (a-1) and the constituent units derived from the component (a-2) are as follows.
The content of component (a-1) is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass. % or less, more preferably 20 mass % or less.
The content of component (a-2) is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass. % or less, more preferably 70 mass % or less.
(ビニル系樹脂の製造)
ビニル系樹脂は、原料モノマー(a)の混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造される。例えば、該原料モノマー(a)の混合物を溶媒中で重合開始剤や重合連鎖移動剤等とともに加熱して重合させる、溶液重合法が好ましい。
重合モノマーの連鎖の様式に制限はなく、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれの重合様式でもよい。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、溶媒留去等の公知の方法により、生成したポリマーを単離することができる。また、得られたポリマーは、再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去して精製することができる。
(Manufacture of vinyl resin)
A vinyl resin is produced by copolymerizing a mixture of raw material monomers (a) by a known polymerization method. For example, a solution polymerization method is preferred in which a mixture of the raw material monomers (a) is heated in a solvent together with a polymerization initiator, a polymerization chain transfer agent, and the like to polymerize.
There are no restrictions on the chain mode of polymerizable monomers, and any polymerization mode such as random, block, or graft may be used.
After completion of the polymerization reaction, the polymer produced can be isolated from the reaction solution by known methods such as reprecipitation and solvent distillation. The obtained polymer can be purified by removing unreacted monomers and the like by reprecipitation, membrane separation, chromatography, extraction, or the like.
ビニル系樹脂の重量平均分子量は、定着性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、更に好ましくは30,000以上であり、そして、顔料の分散安定性、保存安定性及び再分散性の観点から、好ましくは500,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは70,000以下である。重量平均分子量の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。 The weight-average molecular weight of the vinyl resin is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and still more preferably 30,000 or more, from the viewpoint of improving fixability. From the viewpoint of storage stability and redispersibility, it is preferably 500,000 or less, more preferably 100,000 or less, and even more preferably 70,000 or less. The weight average molecular weight can be measured by the method described in Examples.
(架橋剤)
顔料含有ポリマー粒子Aは、顔料含有ポリマー粒子aを架橋されてなり、好ましくは顔料含有ポリマー粒子aを架橋剤で架橋されてなる。これにより、ポリマーが顔料表面に強固に吸着又は固定化され、顔料の凝集が抑制され、結果として枯渇凝集も抑制され、更にポリマーの膨潤も抑制されるため、定着性、保存安定性及び再分散性が向上すると考えられる。
(crosslinking agent)
Pigment-containing polymer particles A are obtained by cross-linking pigment-containing polymer particles a, preferably by cross-linking pigment-containing polymer particles a with a cross-linking agent. As a result, the polymer is strongly adsorbed or immobilized on the surface of the pigment, suppressing aggregation of the pigment, resulting in suppression of depletion aggregation, and further suppressing swelling of the polymer. It is thought that the quality will improve.
前記架橋剤は多官能化合物であり、該多官能化合物の反応性官能基が、顔料含有ポリマー粒子aを構成するポリマーp1の官能基と反応して共有結合を形成できるものが好ましい。該共有結合は、好ましくは、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、アミノ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合及びスルホニル結合から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエステル結合、チオエステル結合及びアミド結合から選ばれる1種以上である。
多官能化合物の反応性官能基は、上記した共有結合を形成できるものであれば特に限定されない。
ポリマーp1がカルボキシ基を含有する場合、反応性官能基がエポキシ基、イソシアネート基、アジリジノ基、アミノ基及びオキサゾリン基から選ばれる1種以上であると、該反応性官能基がポリマーp1のカルボキシ基と熱反応により高収率で共有結合を形成することができる。当該観点から、ポリマーp1がカルボキシ基を含有する場合、好ましくはエポキシ基、イソシアネート基、アジリジノ基、アミノ基及びオキサゾリン基から選ばれる1種以上であり、より好ましくはエポキシ基である。なお、エポキシ基の概念にはグリシジル基を含む。
多官能化合物は、該多官能化合物とポリマーp1との間を同じ条件で架橋する観点から、同種の反応性官能基を有することが好ましい。
The cross-linking agent is a polyfunctional compound, and the reactive functional group of the polyfunctional compound preferably reacts with the functional group of the polymer p1 constituting the pigment-containing polymer particles a to form a covalent bond. The covalent bond is preferably one or more selected from an ester bond, a thioester bond, an amide bond, an amino bond, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond and a sulfonyl bond, more preferably an ester bond, It is one or more selected from a thioester bond and an amide bond.
The reactive functional group of the polyfunctional compound is not particularly limited as long as it can form the covalent bond described above.
When the polymer p1 contains a carboxy group, the reactive functional group is one or more selected from an epoxy group, an isocyanate group, an aziridino group, an amino group and an oxazoline group, and the reactive functional group is the carboxy group of the polymer p1. can form a covalent bond in high yield by thermal reaction with From this point of view, when the polymer p1 contains a carboxy group, it is preferably one or more selected from an epoxy group, an isocyanate group, an aziridino group, an amino group and an oxazoline group, and more preferably an epoxy group. In addition, the concept of an epoxy group includes a glycidyl group.
The polyfunctional compound preferably has the same type of reactive functional groups from the viewpoint of cross-linking between the polyfunctional compound and the polymer p1 under the same conditions.
エポキシ基を有する多官能化合物、すなわち多官能エポキシ化合物としては、架橋効率の観点から、好ましくは分子中にエポキシ基を2以上有する化合物、より好ましくはグリシジルエーテル基を2以上有する化合物、更に好ましくは炭素数3以上8以下の炭化水素基を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル化合物である。
架橋剤の分子量は、反応容易性、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは120以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、そして、好ましくは2,000以下、より好ましくは1,500以下、更に好ましくは1,000以下である。
架橋剤が多官能エポキシ化合物である場合、該架橋剤のエポキシ当量は、好ましくは90以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは110以上であり、そして、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは150以下である。
架橋剤が多官能エポキシ化合物である場合、該架橋剤のエポキシ基の数は、効率よく架橋反応させて、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、1分子あたり2以上であり、そして、1分子あたり好ましくは6以下、市場入手性の観点から、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下である。
From the viewpoint of crosslinking efficiency, the polyfunctional compound having an epoxy group, that is, the polyfunctional epoxy compound, is preferably a compound having two or more epoxy groups in the molecule, more preferably a compound having two or more glycidyl ether groups, and still more preferably a compound having two or more glycidyl ether groups. It is a polyglycidyl ether compound of a polyhydric alcohol having a hydrocarbon group with 3 or more and 8 or less carbon atoms.
The molecular weight of the cross-linking agent is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, still more preferably 200 or more, and preferably 2, from the viewpoint of improving reaction easiness, fixability, storage stability and redispersibility. ,000 or less, more preferably 1,500 or less, and still more preferably 1,000 or less.
When the cross-linking agent is a polyfunctional epoxy compound, the epoxy equivalent of the cross-linking agent is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, still more preferably 110 or more, and preferably 300 or less, more preferably 200 or less. , more preferably 150 or less.
When the cross-linking agent is a polyfunctional epoxy compound, the number of epoxy groups in the cross-linking agent is 2 or more per molecule from the viewpoint of efficient cross-linking reaction to improve fixability, storage stability and redispersibility. and preferably 6 or less per molecule, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less from the viewpoint of market availability.
架橋剤の具体例としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、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、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルから選ばれる1種以上であり、より好ましくはトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルである。 Specific examples of cross-linking agents include polypropylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, and neopentyl. Polyglycidyl ethers such as glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether and the like are included. Among these, one or more selected from trimethylolpropane polyglycidyl ether and pentaerythritol polyglycidyl ether are preferred, and trimethylolpropane polyglycidyl ether is more preferred.
〔顔料を含有する水不溶性ポリマー粒子Aの製造〕
顔料含有ポリマー粒子Aは、顔料含有ポリマー粒子aの水分散体(以下、顔料水分散体(i)ともいう)を得て、更に架橋剤と反応させて、該顔料含有ポリマー粒子Aの水分散体(I)(以下、顔料水分散体(I)ともいう)として得ることができる。
顔料水分散体(i)は、例えば、ポリマーp1、有機溶媒、顔料、水、及び必要に応じて中和剤、界面活性剤等を含有する顔料混合物を分散処理し、顔料含有ポリマー粒子aの分散液を得た後、該分散液から前記有機溶媒を除去して得ることができる。
前記有機溶媒に制限はないが、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭素数1以上3以下の脂肪族アルコール等が好ましく、顔料への濡れ性、ポリマーp1の溶解性、及びポリマーp1の顔料への吸着性を向上させる観点から、炭素数4以上8以下のケトンがより好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが更に好ましく、メチルエチルケトンがより更に好ましい。ポリマーp1としてビニル系樹脂を溶液重合法で合成した場合には、重合で用いた溶媒をそのまま用いてもよい。
[Production of water-insoluble polymer particles A containing pigment]
The pigment-containing polymer particles A are obtained by obtaining an aqueous dispersion of the pigment-containing polymer particles a (hereinafter also referred to as an aqueous pigment dispersion (i)) and further reacting with a cross-linking agent to obtain an aqueous dispersion of the pigment-containing polymer particles A. It can be obtained as a body (I) (hereinafter also referred to as an aqueous pigment dispersion (I)).
Aqueous pigment dispersion (i) is obtained, for example, by dispersing a pigment mixture containing polymer p1, an organic solvent, a pigment, water, and optionally a neutralizer, a surfactant, etc., to obtain pigment-containing polymer particles a. It can be obtained by removing the organic solvent from the dispersion after obtaining the dispersion.
Although the organic solvent is not limited, ketones, ethers, esters, aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, etc. are preferable, and the wettability to the pigment, the solubility of the polymer p1, and the pigment of the polymer p1 From the viewpoint of improving the adsorptivity of , ketones having 4 to 8 carbon atoms are more preferred, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are more preferred, and methyl ethyl ketone is even more preferred. When a vinyl resin is synthesized as the polymer p1 by a solution polymerization method, the solvent used in the polymerization may be used as it is.
ポリマーp1が酸基を有する場合、該酸基の少なくとも一部は、中和剤を用いて中和されていることが好ましい。中和する場合は、pHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、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、各種アミン等の塩基が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウム及びアンモニアである。中和剤は、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。また、ポリマーp1を予め中和しておいてもよい。
When the polymer p1 has acid groups, at least part of the acid groups are preferably neutralized using a neutralizing agent. When neutralizing, it is preferable to neutralize so that the pH becomes 7 or more and 11 or less.
Examples of the neutralizing agent include bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia and various amines, preferably sodium hydroxide and ammonia. Neutralizing agents can be used alone or in combination of two or more. Moreover, the polymer p1 may be neutralized in advance.
顔料混合物の分散処理方法に特に制限はないが、公知の混練機、分散機等を用いて顔料含有ポリマー粒子aの平均粒径を所望の粒径とするよう制御して行うことが好ましい。得られた分散処理物から公知の方法で有機溶媒を除去して顔料水分散体(i)を得ることができる。 The method for dispersing the pigment mixture is not particularly limited, but it is preferable to control the average particle size of the pigment-containing polymer particles a to a desired particle size using a known kneader, disperser, or the like. An aqueous pigment dispersion (i) can be obtained by removing the organic solvent from the obtained dispersion treated product by a known method.
次いで、得られた顔料水分散体(i)に架橋剤を添加し、顔料含有ポリマー粒子aを架橋させて、顔料水分散体(I)が得られる。このとき、顔料含有ポリマー粒子aを構成するポリマーp1の官能基が架橋剤で架橋されてなる。
架橋率は、例えばポリマーp1がカルボキシ基を有する場合、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、ポリマーp1のカルボキシ基のモル当量数に対する架橋剤の架橋性官能基のモル当量数の比で、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、更に好ましくは30モル%以上、より更に好ましくは40モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは70モル%以下である。
Next, a cross-linking agent is added to the resulting aqueous pigment dispersion (i) to cross-link the pigment-containing polymer particles a, thereby obtaining the aqueous pigment dispersion (I). At this time, the functional groups of the polymer p1 constituting the pigment-containing polymer particles a are crosslinked with the crosslinking agent.
For example, when the polymer p1 has a carboxy group, the cross-linking ratio is the molar equivalent number of the cross-linkable functional group of the cross-linking agent with respect to the number of molar equivalents of the carboxy group of the polymer p1, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. The number ratio is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, still more preferably 30 mol% or more, still more preferably 40 mol% or more, and preferably 90 mol% or less, more preferably is 80 mol % or less, more preferably 70 mol % or less.
架橋処理の温度は、前記と同様の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは95℃以下、より好ましくは85℃以下、更に好ましくは75℃以下である。
架橋処理の時間は、架橋反応の完結と経済性の観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは1.5時間以上であり、そして、好ましくは12時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは8時間以下、より更に好ましくは5時間以下である。
The temperature of the cross-linking treatment is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher, still more preferably 60° C. or higher, and preferably 95° C. or lower, more preferably 85° C. or lower, from the same viewpoint as described above. , and more preferably 75°C or less.
The time for the cross-linking treatment is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer, still more preferably 1.5 hours or longer, and preferably 12 hours or shorter, from the viewpoint of completion of the cross-linking reaction and economy. , more preferably 10 hours or less, still more preferably 8 hours or less, and even more preferably 5 hours or less.
顔料水分散体(I)の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、顔料水分散体の分散安定性を向上させる観点及びインクの製造を容易にする観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。顔料水分散体(I)の固形分濃度は、実施例に記載の方法により測定される。
顔料水分散体(I)中の顔料の含有量は、分散安定性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
顔料水分散体(I)中の顔料含有ポリマー粒子Aを構成する架橋されたポリマーp1に対する顔料の質量比[顔料/架橋されたポリマーp1]は、好ましくは50/50以上、より好ましくは55/45以上、更に好ましくは60/40以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは85/15以下、更に好ましくは80/20以下である。
顔料含有ポリマー粒子Aのキュムラント平均粒径は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは40nm以上、より好ましくは60nm以上、更に好ましくは70nm以上、より更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは120nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載した方法により測定することができる。
The non-volatile component concentration (solid content concentration) of the aqueous pigment dispersion (I) is preferably 10% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersion stability of the aqueous pigment dispersion and facilitating the production of the ink. is 15% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less. The solid content concentration of the aqueous pigment dispersion (I) is measured by the method described in Examples.
From the viewpoint of dispersion stability, the content of the pigment in the aqueous pigment dispersion (I) is preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. is 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.
The mass ratio [pigment/crosslinked polymer p1] of the pigment to the crosslinked polymer p1 constituting the pigment-containing polymer particles A in the aqueous pigment dispersion (I) is preferably 50/50 or more, more preferably 55/ 45 or more, more preferably 60/40 or more, and preferably 90/10 or less, more preferably 85/15 or less, and even more preferably 80/20 or less.
The cumulant average particle size of the pigment-containing polymer particles A is preferably 40 nm or more, more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm or more, and even more preferably 80 nm, from the viewpoint of improving fixability, storage stability, and redispersibility. and preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and even more preferably 120 nm or less. The average particle size can be measured by the method described in Examples.
<顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B>
顔料を含有しない水不溶性ポリマー粒子B(ポリマー粒子B)は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、該ポリマー粒子Bを構成するポリマーP2(ポリマーP2)が、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位とを含み、ポリマーP2のガラス転移温度が-30℃以上40℃以下であり、ポリマー粒子Bのキュムラント平均粒径が5nm以上30nm以下である。
本発明においてポリマーP2の「水不溶性」とは、前記のとおりである。ポリマーP2の溶解量は、ポリマーP2のカルボキシ基を水酸化ナトリウムで100%中和した時の溶解量である。
<Water-insoluble polymer particles B containing no pigment>
From the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility, the pigment-free water-insoluble polymer particles B (polymer particles B) contain the polymer P2 (polymer P2) that constitutes the polymer particles B. The polymer P2 contains a structural unit derived from acrylic acid (b-1) and a structural unit derived from an aliphatic (meth)acrylate (b-2), and the glass transition temperature of the polymer P2 is −30° C. or higher and 40° C. or lower, and the polymer The cumulant average particle size of the particles B is 5 nm or more and 30 nm or less.
In the present invention, the "water-insoluble" polymer P2 is as described above. The dissolved amount of the polymer P2 is the dissolved amount when the carboxy groups of the polymer P2 are 100% neutralized with sodium hydroxide.
〔(メタ)アクリル酸(b-1)〕
(メタ)アクリル酸(b-1)は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはメタクリル酸である。
[(Meth) acrylic acid (b-1)]
(Meth)acrylic acid (b-1) is at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid, preferably methacrylic acid, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility.
〔脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)〕
脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、好ましくは2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはで2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートある。
[Aliphatic (meth)acrylate (b-2)]
Aliphatic (meth)acrylates (b-2) are 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, and isobutyl (meth)acrylate from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. , tert-butyl (meth)acrylate and cyclohexyl (meth)acrylate, preferably selected from 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate At least one, more preferably 2-ethylhexyl (meth)acrylate.
〔芳香族基含有モノマー(b-3)〕
ポリマーP2は、(メタ)アクリル酸(b-1)及び脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)以外の他のモノマー由来の構成単位を含んでもよい。他のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸以外のイオン性モノマー、芳香族基を有する疎水性モノマー、又はノニオン性モノマーが挙げられ、中でも芳香族基を有する疎水性モノマー(以下、「芳香族基含有モノマー(b-3)」ともいう)が好ましい。
芳香族基含有モノマー(b-3)としては、前述のスチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート、芳香族基含有モノマー系マクロモノマー等が挙げられる。中でも、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは芳香族基含有(メタ)アクリレートであり、より好ましくはベンジル(メタ)アクリレートである。
[Aromatic group-containing monomer (b-3)]
The polymer P2 may contain structural units derived from monomers other than (meth)acrylic acid (b-1) and aliphatic (meth)acrylate (b-2). Other monomers include ionic monomers other than (meth)acrylic acid, hydrophobic monomers having aromatic groups, and nonionic monomers. Among them, hydrophobic monomers having aromatic groups (hereinafter referred to as "aromatic group Containing monomer (b-3)”) is preferred.
Examples of the aromatic group-containing monomer (b-3) include the aforementioned styrene-based monomers, aromatic group-containing (meth)acrylates, aromatic group-containing macromonomers, and the like. Among them, aromatic group-containing (meth)acrylates are preferred, and benzyl (meth)acrylate is more preferred, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility.
以上のとおり、ポリマーP2は、好ましくは、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー(b-3)由来の構成単位とを含むものであり、より好ましくは、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位と、芳香族基含有(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むものであり、更に好ましくは、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート由来の構成単位と、ベンジル(メタ)アクリレート由来の構成単位とを含むものである。 As described above, the polymer P2 preferably comprises a (meth)acrylic acid (b-1)-derived structural unit, an aliphatic (meth)acrylate (b-2)-derived structural unit, and an aromatic group-containing monomer ( b-3)-derived structural units, more preferably (meth) acrylic acid (b-1)-derived structural units, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate , and at least one monomer-derived structural unit selected from cyclohexyl (meth)acrylate, and a structural unit derived from an aromatic group-containing (meth)acrylate, more preferably (meth)acrylic acid ( It contains a structural unit derived from b-1), a structural unit derived from 2-ethylhexyl(meth)acrylate, and a structural unit derived from benzyl(meth)acrylate.
ポリマーP2中の(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位の含有量は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
ポリマーP2中の脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位の含有量は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは75質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。
ポリマーP2が芳香族基含有モノマー(b-3)由来の構成単位を含む場合、該ポリマーP2中の芳香族基含有モノマー(b-3)由来の構成単位の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、より更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。
The content of the structural unit derived from (meth)acrylic acid (b-1) in the polymer P2 is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. % by mass or more, more preferably 7% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less.
The content of the aliphatic (meth)acrylate (b-2)-derived structural unit in the polymer P2 is preferably 10% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. It is 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or less.
When the polymer P2 contains structural units derived from the aromatic group-containing monomer (b-3), the content of the structural units derived from the aromatic group-containing monomer (b-3) in the polymer P2 is preferably 5% by mass. above, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, still more preferably 60% by mass % by mass or less.
(メタ)アクリル酸(b-1)と脂肪族(メタ)アクリレートとの質量比〔(メタ)アクリル酸(b-1)/脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)〕は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、より更に好ましくは0.2以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下、より更に好ましくは0.6以下、より更に好ましくは0.4以下である。 The mass ratio of (meth)acrylic acid (b-1) and aliphatic (meth)acrylate [(meth)acrylic acid (b-1)/aliphatic (meth)acrylate (b-2)] is preferably 0. 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, still more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2 or more, and preferably 2 or less, more preferably 1 or less, still more preferably 0.8 Below, more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.4 or less.
ポリマーP2中の(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位及び脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位の合計含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは60質量%以下である。 The total content of structural units derived from (meth)acrylic acid (b-1) and aliphatic (meth)acrylate (b-2) in polymer P2 is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, and preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less, and more More preferably, it is 60% by mass or less.
ポリマーP2は、前述のビニル系樹脂と同様に、(メタ)アクリル酸(b-1)及び脂肪族(メタ)アクリレートを含む原料モノマー(b)(以下、単に「原料モノマー(b)」ともいう)の混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造できる。例えば、該原料モノマー(b)の混合物を溶媒中で重合開始剤や重合連鎖移動剤等とともに加熱して重合させる溶液重合法が好ましい。
前記重合開始剤としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;tert-ブチルペルオキシオクトエート、ベンゾイルパーオキシド等の有機過酸化物等の公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。中でも、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、及び2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミド]から選ばれる1種以上のイオン性基を有する重合開始剤が好ましい。
ラジカル重合開始剤の量は、原料モノマー(b)1モルあたり、好ましくは0.001モル以上5モル以下である。
The polymer P2 is a raw material monomer (b) containing (meth)acrylic acid (b-1) and an aliphatic (meth)acrylate (hereinafter also simply referred to as "raw material monomer (b)") in the same manner as the vinyl resin described above. ) by a known polymerization method. For example, a solution polymerization method in which a mixture of the raw material monomers (b) is heated together with a polymerization initiator, a polymerization chain transfer agent, etc. in a solvent and polymerized is preferred.
Examples of the polymerization initiator include azo compounds such as 2,2′-azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile); tert-butyl peroxyoctoate, benzoyl peroxide, etc. A known radical polymerization initiator such as an organic peroxide of can be used. Among them, one or more ionic groups selected from 4,4′-azobis(4-cyanovaleric acid) and 2,2′-azobis[N-(2-carboxyethyl)-2-methylpropionamide] is preferred.
The amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.001 mol or more and 5 mol or less per 1 mol of the raw material monomer (b).
ポリマーP2の重量平均分子量は、定着性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、更に好ましくは30,000以上、より更に好ましくは50,000以上であり、そして、顔料の分散安定性、保存安定性及び再分散性の観点から、好ましくは500,000以下、より好ましくは300,000以下、更に好ましくは200,000以下、より更に好ましくは100,000以下である。ポリマーP2の重量平均分子量の測定は、実施例に記載の方法により行うことができる。 The weight-average molecular weight of the polymer P2 is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, even more preferably 30,000 or more, and even more preferably 50,000 or more, from the viewpoint of improving fixability. From the viewpoint of dispersion stability, storage stability and redispersibility of the pigment, it is preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, even more preferably 200,000 or less, and even more preferably 100,000 or less. is. The weight average molecular weight of polymer P2 can be measured by the method described in Examples.
ポリマーP2のガラス転移温度は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、-30℃以上であり、好ましくは-10℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、そして、40℃以下であり、好ましくは37℃以下、より好ましくは33℃以下である。前記ガラス転移温度は、Foxの式に基づいて、ポリマーP2中の各モノマー成分の質量分率と、各モノマー成分のホモポリマーのガラス転移温度の値から計算により求めることができる。また、示差走査熱量計を用いて実測することもできる。 The glass transition temperature of polymer P2 is -30°C or higher, preferably -10°C or higher, more preferably 10°C or higher, and still more preferably 20°C, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. and is 40° C. or less, preferably 37° C. or less, more preferably 33° C. or less. The glass transition temperature can be calculated from the mass fraction of each monomer component in the polymer P2 and the glass transition temperature of the homopolymer of each monomer component, based on the Fox equation. It can also be measured using a differential scanning calorimeter.
ポリマー粒子Bのキュムラント平均粒径は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、5nm以上であり、好ましくは7nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは15nm以上であり、そして、30nm以下であり、好ましくは27nm以下、より好ましくは25nm以下、更に好ましくは23nm以下である。前記平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。 The cumulant average particle size of the polymer particles B is 5 nm or more, preferably 7 nm or more, more preferably 10 nm or more, and still more preferably 15 nm or more, from the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility. And it is 30 nm or less, preferably 27 nm or less, more preferably 25 nm or less, still more preferably 23 nm or less. The average particle size is measured by the method described in Examples.
〔顔料を含有しないポリマー粒子Bの製造〕
顔料を含有しないポリマー粒子B(ポリマー粒子B)は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよいが、水分散液として用いることが好ましい。
ポリマー粒子Bの水分散液(II)を得る際、ポリマー粒子Bを構成するポリマーP2は、中和剤で中和されていることが好ましい。
ポリマー粒子Bの水分散液(II)は、ポリマーP2を公知の重合法により得た後、該ポリマーP2、水、及び必要に応じて中和剤を含有する混合物を加温しながら撹拌し、その後降温する方法;ポリマーP2、有機溶媒、中和剤、及び水を含有する混合物を分散処理して分散液を得た後、該分散液から有機溶媒を除去する方法等により製造することができる。中でも、作業容易性の観点から、ポリマーP2、水、及び中和剤を含有する混合物を加温しながら撹拌し、その後降温する方法が好ましい。
[Production of Polymer Particles B Not Containing Pigment]
As the pigment-free polymer particles B (polymer particles B), appropriately synthesized ones or commercially available products may be used, but it is preferable to use them as an aqueous dispersion.
When obtaining the aqueous dispersion (II) of the polymer particles B, the polymer P2 constituting the polymer particles B is preferably neutralized with a neutralizing agent.
Aqueous dispersion (II) of polymer particles B is obtained by obtaining polymer P2 by a known polymerization method, then stirring while heating a mixture containing polymer P2, water and, if necessary, a neutralizing agent, A method in which the temperature is then lowered; a method in which a mixture containing polymer P2, an organic solvent, a neutralizer, and water is subjected to dispersion treatment to obtain a dispersion, and then the organic solvent is removed from the dispersion; . Among them, from the viewpoint of ease of work, a method of stirring while heating a mixture containing polymer P2, water, and a neutralizing agent and then lowering the temperature is preferable.
ポリマーP2の酸価は、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは30mgKOH/g以上、更に好ましくは50mgKOH/g以上、より更に好ましくは70mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは150mgKOH/g以下、更に好ましくは100mgKOH/g以下、より更に好ましくは90mgKOH/g以下である。ポリマーP2の酸価は、実施例に記載の方法により測定される。 The acid value of the polymer P2 is preferably 10 mgKOH/g or more, more preferably 30 mgKOH/g or more, still more preferably 50 mgKOH/g or more, still more preferably 70 mgKOH/g or more, and preferably 200 mgKOH/g or less, It is more preferably 150 mgKOH/g or less, still more preferably 100 mgKOH/g or less, still more preferably 90 mgKOH/g or less. The acid value of polymer P2 is measured by the method described in Examples.
前記混合物を撹拌する際の温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下である。撹拌時間は、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上であり、そして、好ましくは30時間以下、より好ましくは15時間以下、更に好ましくは10時間以下である。 The temperature at which the mixture is stirred is preferably 60° C. or higher, more preferably 70° C. or higher, still more preferably 80° C. or higher, and preferably 100° C. or lower, more preferably 95° C. or lower. The stirring time is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer, still more preferably 3 hours or longer, and preferably 30 hours or shorter, more preferably 15 hours or shorter, and still more preferably 10 hours or shorter. be.
ポリマー粒子Bの水分散液(II)の製造に用いる中和剤は、好ましくは水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア;エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン等であり、より好ましくは水酸化ナトリウム、トリエタノールアミンである。中和剤は、1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
中和剤の使用当量(モル%)は、ポリマー粒子Bの分散安定性の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、より更に好ましくは70モル%以上であり、そして、前記と同様の観点から、好ましくは160モル%以下、より好ましくは130モル%以下、更に好ましくは110モル%以下である。中和剤の使用当量は、次式によって求めることができる。
中和剤の使用当量(モル%)=〔{中和剤の添加質量(g)/中和剤の当量}/[{ポリマーP2の酸価(mgKOH/g)×ポリマーP2の質量(g)}/(56×1,000)]〕×100
The neutralizing agent used for the production of the aqueous dispersion (II) of the polymer particles B is preferably alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide; ammonia; ethylamine, diethylamine, trimethylamine and triethylamine. , triethanolamine and the like, more preferably sodium hydroxide and triethanolamine. Neutralizing agents can be used alone or in combination of two or more.
From the viewpoint of the dispersion stability of the polymer particles B, the use equivalent (mol%) of the neutralizing agent is preferably 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, still more preferably 50 mol% or more, and even more preferably It is 70 mol % or more, and from the same viewpoint as above, it is preferably 160 mol % or less, more preferably 130 mol % or less, and still more preferably 110 mol % or less. The use equivalent of the neutralizing agent can be determined by the following formula.
Equivalent weight of neutralizing agent used (mol %) = [{adding mass of neutralizing agent (g)/equivalent weight of neutralizing agent}/[{acid value of polymer P2 (mgKOH/g) × mass of polymer P2 (g) }/(56×1,000)]]×100
〔水系インクの製造〕
本発明のインクは、顔料水分散体(I)とポリマー粒子Bの水分散液(II)とを混合して得ることが好ましい。該インクは、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、更に水溶性有機溶剤を含有することが好ましい。
[Production of water-based ink]
The ink of the present invention is preferably obtained by mixing the pigment water dispersion (I) and the polymer particle B water dispersion (II). From the viewpoint of improving fixability, storage stability and redispersibility, the ink preferably further contains a water-soluble organic solvent.
<水溶性有機溶剤>
水溶性有機溶剤は、常温(25℃)で液体であっても固体であってもよい。水溶性有機溶剤は、有機溶剤を25℃の水100mlに溶解させたときに、その溶解量が10ml以上である有機溶剤をいう。
水溶性有機溶剤は、沸点90℃以上の有機溶剤を1種以上含むことが好ましい。水溶性有機溶剤の沸点の加重平均値は、好ましくは150℃以上、より好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
水溶性有機溶剤としては、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物等が挙げられる。これらの中では、多価アルコール及び多価アルコールアルキルエーテルから選ばれる1種以上が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上がより好ましく、プロピレングリコール及びジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる1種以上が更に好ましい。
<Water-soluble organic solvent>
The water-soluble organic solvent may be liquid or solid at room temperature (25° C.). A water-soluble organic solvent is an organic solvent that dissolves in an amount of 10 ml or more when dissolved in 100 ml of water at 25°C.
The water-soluble organic solvent preferably contains one or more organic solvents having a boiling point of 90° C. or higher. The weighted average boiling point of the water-soluble organic solvent is preferably 150°C or higher, more preferably 180°C or higher, and is preferably 240°C or lower, more preferably 220°C or lower, and still more preferably 200°C or lower. .
Examples of water-soluble organic solvents include polyhydric alcohols, polyhydric alcohol alkyl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, and sulfur-containing compounds. Among these, one or more selected from polyhydric alcohols and polyhydric alcohol alkyl ethers are preferable, and ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol. One or more selected from monobutyl ether is more preferable, and one or more selected from propylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether is even more preferable.
本発明のインクは、更に必要に応じて、水系インクに通常用いられる保湿剤、湿潤剤、浸透剤、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤等の各種添加剤を添加し、更にフィルター等による濾過処理を行うことができる。
水系インクの各成分の含有量、インク物性は以下のとおりである。
Further, the ink of the present invention may optionally contain moisturizing agents, wetting agents, penetrating agents, surfactants, viscosity modifiers, antifoaming agents, preservatives, antifungal agents, antirust agents, etc., which are commonly used in water-based inks. Various additives can be added, and filtration treatment can be performed using a filter or the like.
The content of each component of the water-based ink and the physical properties of the ink are as follows.
(水系インク中の各成分の含有量)
水系インク中の顔料の含有量は、印字濃度の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましく7質量%以下である。
水系インク中の顔料含有ポリマー粒子Aの含有量は、印字濃度及び定着性を向上させる観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、インク粘度を低減させる観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
水系インク中のポリマー粒子Bの含有量は、定着性を向上させる観点から、好ましくは0.3質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、溶媒揮発時のインク粘度を低くし、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。
水系インク中の水溶性有機溶剤の含有量は、インク粘度、保存安定性及び再分散性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは47質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましく40質量%以下である。
水系インク中の水の含有量は、定着性、保存安定性及び再分散性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
(Content of each component in water-based ink)
The content of the pigment in the water-based ink is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of print density. From the viewpoint of lowering the content and improving fixability, storage stability and redispersibility, the content is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or less.
The content of the pigment-containing polymer particles A in the water-based ink is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and still more preferably 7% by mass or more, from the viewpoint of improving print density and fixability. From the viewpoint of reducing ink viscosity, the content is preferably 15% by mass or less, more preferably 13% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
The content of the polymer particles B in the water-based ink is preferably 0.3% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 2% by mass or more, from the viewpoint of improving fixability. From the viewpoint of lowering the ink viscosity when volatilized and improving storage stability and redispersibility, the content is preferably 7% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less.
The content of the water-soluble organic solvent in the water-based ink is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 15% by mass or more, from the viewpoint of ink viscosity, storage stability, and redispersibility. Yes, and preferably 47% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
The content of water in the water-based ink is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and still more preferably 50% by mass or more, from the viewpoints of fixability, storage stability, and redispersibility, and , preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less.
水系インクにおける全固形分中の顔料の質量比[顔料/(水系インクの全固形分)]は、定着性、保存安定性及び再分散性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下、より更に好ましくは0.5以下である。 From the viewpoint of improving fixability, storage stability, and redispersibility, the mass ratio of the pigment in the total solid content of the water-based ink [pigment/(total solid content of the water-based ink)] is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.2 or more, more preferably 0.3 or more, and preferably 0.8 or less, more preferably 0.7 or less, even more preferably 0.6 or less, and even more preferably 0.5 or less is.
(水系インク物性)
水系インクの32℃の粘度は、定着性、保存安定性及び再分散性、を向上させる観点から、好ましくは2mPa・s以上、より好ましくは3mPa・s以上、更に好ましくは5mPa・s以上であり、そして、好ましくは12mPa・s以下、より好ましくは9mPa・s以下、更に好ましくは7mPa・s以下である。水系インクの粘度は、E型粘度計を用いて測定できる。
水系インクのpHは、部材耐性、皮膚刺激性の観点から、好ましくは7.0以上、より好ましくは7.2以上、更に好ましくは7.5以上であり、そして、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。水系インクのpHは、常法により測定できる。
(Physical properties of water-based ink)
The viscosity of the water-based ink at 32° C. is preferably 2 mPa·s or more, more preferably 3 mPa·s or more, and still more preferably 5 mPa·s or more, from the viewpoint of improving fixability, storage stability, and redispersibility. , and preferably 12 mPa·s or less, more preferably 9 mPa·s or less, and still more preferably 7 mPa·s or less. The viscosity of water-based ink can be measured using an E-type viscometer.
The pH of the water-based ink is preferably 7.0 or higher, more preferably 7.2 or higher, still more preferably 7.5 or higher, and preferably 11 or lower, more preferably, from the viewpoint of member resistance and skin irritation. is 10 or less, more preferably 9.5 or less. The pH of water-based ink can be measured by a conventional method.
[印刷方法]
本発明のインクは、低吸水性印刷媒体への印刷においても定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性に優れるため、フレキソ印刷、グラビア印刷、又はインクジェット印刷に好適に用いることができ、インクジェット印刷における吐出信頼性に優れるため、特にインクジェットインク用として用いることが好ましい。
インクジェット印刷は、公知のインクジェット記録装置に装填し、印刷媒体にインク液滴として吐出させて画像等を記録することができる。
インクジェット記録装置としては、サーマル式及びピエゾ式があるが、ピエゾ式のインクジェット記録用水系インクとして用いることがより好ましい。
用いることができる印刷媒体としては、普通紙、コート紙、樹脂フィルムが挙げられる。コート紙としては、汎用光沢紙、多色フォームグロス紙等が挙げられる。樹脂フィルムとしては、好ましくはポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、及びポリ塩化ビニルフィルムから選ばれる少なくとも1種である。該樹脂フィルムは、コロナ処理された基材を用いてもよい。
一般的に入手できる樹脂フィルムとしては、例えば、ルミラーT60(東レ株式会社製、ポリエステル)、PVC80B P(リンテック株式会社製、塩化ビニル)、DGS-210WH(ローランドディージー株式会社製、塩化ビニル)、透明塩ビRE-137(株式会社ミマキエンジニアリング製、塩化ビニル)、カイナスKEE70CA(リンテック株式会社製、ポリエチレン)、ユポSG90 PAT1(リンテック株式会社製、ポリプロピレン)、FOR、FOA(いずれもフタムラ化学株式会社製、ポリプロピレン)、ボニールRX(興人フィルム&ケミカルズ株式会社製、ナイロン)、エンブレムONBC(ユニチカ株式会社製、ナイロン)等が挙げられる。
[Print method]
The ink of the present invention has excellent fixability even in printing on low water-absorbing printing media, and has excellent storage stability and redispersibility, so it can be suitably used for flexographic printing, gravure printing, or inkjet printing. Since it is excellent in ejection reliability in inkjet printing, it is particularly preferable to use it as an inkjet ink.
Ink jet printing can be performed by loading a known ink jet recording apparatus and ejecting ink droplets onto a print medium to record an image or the like.
As an inkjet recording apparatus, there are a thermal type and a piezo type, but it is more preferable to use a piezo type ink jet recording water-based ink.
Usable print media include plain paper, coated paper, and resin film. Examples of coated paper include general-purpose glossy paper, multicolor foam gloss paper, and the like. The resin film is preferably at least one selected from polyester film, polypropylene film, polyethylene film and polyvinyl chloride film. A corona-treated substrate may be used for the resin film.
Examples of commonly available resin films include Lumirror T60 (manufactured by Toray Industries, Inc., polyester), PVC80BP (manufactured by Lintec Corporation, vinyl chloride), DGS-210WH (manufactured by Roland DG Co., Ltd., vinyl chloride), and transparent. PVC RE-137 (manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd., vinyl chloride), Cainus KEE70CA (manufactured by Lintec Corporation, polyethylene), YUPO SG90 PAT1 (manufactured by Lintec Corporation, polypropylene), FOR, FOA (both manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., Polypropylene), Bonyl RX (manufactured by Kohjin Film & Chemicals Co., Ltd., nylon), Emblem ONBC (manufactured by Unitika Ltd., nylon), and the like.
印刷媒体は、定着性の観点から、好ましくは低吸水性印刷媒体である。
低吸水性印刷媒体の純水との接触時間100m秒における吸水量は、定着性及び印刷画質の観点から、好ましくは1g/m2以上、より好ましくは2g/m2以上であり、そして、好ましくは8g/m2以下、より好ましくは6g/m2以下である。該吸水量は、自動走査吸液計を用いて、実施例に記載の方法により測定される。
From the viewpoint of fixability, the print medium is preferably a low water absorption print medium.
The water absorption amount of the low-absorbent printing medium at a contact time of 100 ms with pure water is preferably 1 g/m 2 or more, more preferably 2 g/m 2 or more, from the viewpoint of fixability and print image quality. is 8 g/m 2 or less, more preferably 6 g/m 2 or less. The amount of water absorption is measured by the method described in Examples using an automatic scanning liquid absorption meter.
インクジェット記録方式による印刷方法においては、インク液滴をインクジェット記録方式により印刷媒体上に吐出して印刷した後、印刷媒体上に着弾したインク液滴を乾燥する工程を含むことが好ましい。
乾燥工程においては、印刷画質の向上の観点から、印刷媒体表面温度は、好ましくは25℃以上、より好ましくは30℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、熱による印刷媒体の変形抑制とエネルギー低減の観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは85℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
The printing method using the inkjet recording method preferably includes a step of discharging the ink droplets onto the printing medium by the inkjet recording method for printing, and then drying the ink droplets that have landed on the printing medium.
In the drying step, the surface temperature of the print medium is preferably 25° C. or higher, more preferably 30° C. or higher, and still more preferably 50° C. or higher, from the viewpoint of improving print image quality, and suppresses deformation of the print medium due to heat. and energy reduction, the temperature is preferably 100° C. or lower, more preferably 85° C. or lower, and even more preferably 70° C. or lower.
以下の製造例、調製例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。 In the following Production Examples, Preparation Examples, Examples and Comparative Examples, "parts" and "%" are "mass parts" and "mass%" unless otherwise specified.
(1)ポリマーの重量平均分子量の測定
N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolum Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
測定サンプルは、ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(DISMIC-13HP PTFE 0.2μm、アドバンテック株式会社製)で濾過したものを用いた。
(1) Measurement of weight-average molecular weight of polymer Gel permeation chromatography using a solution obtained by dissolving phosphoric acid and lithium bromide in N,N-dimethylformamide at concentrations of 60 mmol/L and 50 mmol/L, respectively, as an eluent. Method [Tosoh Corporation GPC device (HLC-8320GPC), Tosoh Corporation column (TSKgel SuperAWM-H, TSKgel SuperAW3000, TSKgel guardcolumn Super AW-H), flow rate: 0.5 mL / min] molecular weight as a standard substance Known monodisperse polystyrene kits [PStQuick B (F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500), manufactured by Tosoh Corporation].
A sample to be measured was obtained by mixing 0.1 g of polymer with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirring with a magnetic stirrer at 25° C. for 10 hours, and using a syringe filter (DISMIC-13HP PTFE 0.2 μm, Advantech Co., Ltd.). and used after filtration.
(2)キュムラント平均粒径の測定
レーザー粒子解析システム「ELS-8000」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント解析を行い、キュムラント平均粒径を測定した。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。測定サンプルの濃度は、5×10-3%(固形分濃度換算)で行った。
(2) Measurement of Cumulant Average Particle Size Cumulant analysis was performed using a laser particle analysis system “ELS-8000” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) to measure the cumulant average particle size. The measurement conditions were a temperature of 25° C., an angle between the incident light and the detector of 90°, and 100 integration times, and the refractive index of water (1.333) was input as the refractive index of the dispersion solvent. The concentration of the measurement sample was 5×10 −3 % (converted to solid concentration).
(3)固形分濃度の測定
30mlのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更に室温(25℃)のデシケーター内で更に15分間放置したのちに、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
(3) Measurement of Solid Content Concentration 10.0 g of sodium sulfate that has been made constant in a desiccator is weighed into a 30 ml polypropylene container (φ = 40 mm, height = 30 mm), and about 1.0 g of a sample is added thereto. After mixing, it was accurately weighed, maintained at 105° C. for 2 hours to remove volatiles, and left in a desiccator at room temperature (25° C.) for an additional 15 minutes before weighing. The mass of the sample after removing the volatile matter was defined as the solid content, and the mass of the added sample was divided to obtain the solid content concentration.
(4)ポリマーの酸価の測定
JIS K0070において、測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、エタノールとトルエンとの混合溶媒〔エタノール:トルエン=1:1(容量比)〕に変更したこと以外は、JIS K0070に従って測定した。
(4) Measurement of polymer acid value In JIS K0070, the measurement solvent was changed from a mixed solvent of ethanol and ether to a mixed solvent of ethanol and toluene [ethanol: toluene = 1:1 (volume ratio)]. Other than that, measurements were made according to JIS K0070.
(5)印刷媒体と純水との接触時間100m秒における印刷媒体の吸水量
自動走査吸液計「KM500win」(熊谷理機工業株式会社製)を用いて、23℃、相対湿度50%の条件下にて、純水の接触時間100m秒における転移量を測定し、100m秒の吸水量とした。測定条件を以下に示す。
「Spiral Method」
Contact Time(秒):0.010~1.0
Pitch(mm):7
Length Per Sampling(degree):86.29
Start Radius(mm):20
End Radius(mm):60
Min Contact Time(m秒):10
Max Contact Time(m秒):1,000
Sampling Pattern :50
Number of Sampling Points :19
「Square Head」
Slit Span(mm):1
Slit Width(mm):5
(5) Water absorption amount of the print medium at a contact time of 100 msec between the print medium and pure water Using an automatic scanning liquid absorption meter "KM500win" (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.), conditions of 23 ° C. and 50% relative humidity Below, the amount of transfer at a pure water contact time of 100 msec was measured and taken as the water absorption amount at 100 msec. Measurement conditions are shown below.
"Spiral Method"
Contact Time (seconds): 0.010 to 1.0
Pitch (mm): 7
Length Per Sampling (degree): 86.29
Start Radius (mm): 20
End Radius (mm): 60
Min Contact Time (ms): 10
Max Contact Time (ms): 1,000
Sampling Pattern: 50
Number of Sampling Points: 19
"Square Head"
Slit Span (mm): 1
Slit Width (mm): 5
<ポリマーp1の製造>
製造例1-1
2つの滴下ロート1及び2を備えた反応容器内に、表1に記載の「初期仕込みモノマー溶液」に示すモノマー、有機溶媒(メチルエチルケトン(以下、「MEK」ともいう))、重合連鎖移動剤(2-メルカプトエタノール)を入れて混合し、窒素ガス置換を行い、「初期仕込みモノマー溶液」を得た。
一方、表1に記載の「滴下モノマー溶液1」に示すモノマー、有機溶媒、重合開始剤(2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル);富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-65)、前記重合連鎖移動剤を混合して、「滴下モノマー溶液1」を得、滴下ロート1中に入れて、窒素ガス置換を行った。
また、表1に記載の「滴下モノマー溶液2」に示すモノマー、有機溶媒、前記重合開始剤、前記重合連鎖移動剤を混合して、「滴下モノマー溶液2」を得、滴下ロート2中に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の「初期仕込みモノマー溶液」を撹拌しながら77℃に維持し、滴下ロート1中の「滴下モノマー溶液1」を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。次いで滴下ロート2中の「滴下モノマー溶液2」を2時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の混合溶液を77℃で0.5時間撹拌した。次いで前記重合開始剤0.6部をMEK27.0部に溶解した重合開始剤溶液を調製し、該混合溶液に加え、77℃1時間撹拌することで熟成を行った。
前記重合開始剤溶液の調製、添加及び熟成を更に5回行った。次いで反応容器内の反応溶液を80℃に1時間維持し、MEKを加えてポリマーp1-1の溶液(固形分濃度40.8%)を得た。得られたポリマーp1-1の重量平均分子量は52,700であった。
<Production of polymer p1>
Production Example 1-1
In a reaction vessel equipped with two dropping funnels 1 and 2, the monomers shown in the "initial charge monomer solution" listed in Table 1, an organic solvent (methyl ethyl ketone (hereinafter also referred to as "MEK")), a polymerization chain transfer agent ( 2-Mercaptoethanol) was added and mixed, and the mixture was replaced with nitrogen gas to obtain an "initial charge monomer solution".
On the other hand, the monomer, organic solvent, polymerization initiator (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) shown in "dropping monomer solution 1" in Table 1; manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., commercial Name: V-65), and the polymerization chain transfer agent were mixed to obtain "dropping monomer solution 1", which was placed in the dropping funnel 1 and replaced with nitrogen gas.
Further, the monomers shown in the "dropping monomer solution 2" listed in Table 1, the organic solvent, the polymerization initiator, and the polymerization chain transfer agent are mixed to obtain the "dropping monomer solution 2", which is placed in the dropping funnel 2. Then, nitrogen gas replacement was performed.
Under a nitrogen atmosphere, the "initial charged monomer solution" in the reaction vessel was maintained at 77°C while stirring, and the "dropping monomer solution 1" in the dropping funnel 1 was gradually dropped into the reaction vessel over 3 hours. Then, the “dropping monomer solution 2” in the dropping funnel 2 was gradually dropped into the reaction vessel over 2 hours. After the dropwise addition was completed, the mixed solution in the reaction vessel was stirred at 77°C for 0.5 hour. Next, a polymerization initiator solution was prepared by dissolving 0.6 parts of the polymerization initiator in 27.0 parts of MEK, added to the mixed solution, and aged by stirring for 1 hour at 77°C.
The preparation, addition and aging of the polymerization initiator solution were carried out five more times. Then, the reaction solution in the reaction vessel was maintained at 80° C. for 1 hour, and MEK was added to obtain a solution of polymer p1-1 (solid concentration: 40.8%). The weight average molecular weight of the obtained polymer p1-1 was 52,700.
なお、表1中のモノマーの詳細は下記のとおりである。
スチレン系マクロモノマー:東亜合成株式会社製、商品名:AS-6S(有効分濃度:50%、数平均分子量:6,000、末端:メタクリロイル基、セグメント:スチレン)
M-40G:メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、新中村化学工業株式会社社製、商品名:NKエステルM-40G(エチレンオキシド平均付加モル数:4、末端:メトキシ基)
The details of the monomers in Table 1 are as follows.
Styrene-based macromonomer: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name: AS-6S (effective content: 50%, number average molecular weight: 6,000, terminal: methacryloyl group, segment: styrene)
M-40G: Methoxy polyethylene glycol monomethacrylate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester M-40G (average number of added moles of ethylene oxide: 4, terminal: methoxy group)
<顔料水分散体(I)の調製>
調製例1-1
製造例1-1で得られたポリマーp1-1溶液(固形分濃度40.8%)315.2gを、メチルエチルケトン(MEK)121.4gと混合し、ポリマーp1-1のMEK溶液を得た。容積が3Lの受器を有するディスパーに該ポリマーp1-1のMEK溶液を投入し、1,400rpmの条件で撹拌しながら、イオン交換水893.8g、5N水酸化ナトリウム水溶液44.6g、及び25%アンモニア水溶液3.4gを添加して、水酸化ナトリウムによる中和剤の使用当量が78.8モル%、アンモニアによる中和剤の使用当量が21.2モル%となるように調整し、0℃の水浴で冷却しながら、1,400rpmで15分間撹拌した。次いで、ブラック顔料としてカーボンブラック(商品名:MONARCH717、Cabot Corporation製)300gを加え、20℃、7,000rpmで3時間撹拌した。更にイオン交換水399.6gを添加して、得られた顔料混合物をマイクロフルイダイザー「M-110EH-30XP」(Microfluidics社製)を用いて150MPaの圧力で20パス分散処理し、分散処理物(1)(固形分濃度21%)を得た。
得られた分散処理物(1)2,000gを4Lナスフラスコに入れ、イオン交換水800gを加え(固形分濃度15%)、回転式蒸留装置「ロータリーエバポレーター N-1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、回転数50rpmで、32℃に調整した温浴中、0.09MPaの圧力で3時間保持して、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.07MPaに下げて固形分濃度25%になるまで濃縮した。
得られた濃縮物を500mlアングルローターに投入し、高速冷却遠心機「himac CR22G」(日立工機株式会社製、設定温度20℃)を用いて7000rpmで20分間遠心分離した後、液層部分を5μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過し、ブラック顔料含有ポリマー粒子a1の水分散体(i-1)を得た。
得られた水分散体(i-1)100g(カーボンブラックを17.2g、ポリマーp1-1を7.4g含む)にイオン交換水13.7gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.22g、架橋率が15モル%になるようにエポキシ架橋剤(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX321L、エポキシ当量129)0.27gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、ブラック顔料含有ポリマー粒子A1の水分散体(I-1)を得た。該水分散体(I-1)の平均粒径は94.7nmであった。
<Preparation of Pigment Water Dispersion (I)>
Preparation Example 1-1
315.2 g of the polymer p1-1 solution (solid concentration: 40.8%) obtained in Production Example 1-1 was mixed with 121.4 g of methyl ethyl ketone (MEK) to obtain an MEK solution of polymer p1-1. The MEK solution of the polymer p1-1 is put into a disper having a receiver with a volume of 3 L, and while stirring at 1,400 rpm, 893.8 g of ion-exchanged water, 44.6 g of a 5N sodium hydroxide aqueous solution, and 25 % ammonia aqueous solution was added to adjust the use equivalent of the neutralizing agent using sodium hydroxide to 78.8 mol% and the use equivalent of the neutralizing agent using ammonia to 21.2 mol%. The mixture was stirred at 1,400 rpm for 15 minutes while cooling in a water bath at 1,400°C. Then, 300 g of carbon black (trade name: MONARCH717, manufactured by Cabot Corporation) was added as a black pigment, and the mixture was stirred at 20° C. and 7,000 rpm for 3 hours. Further, 399.6 g of ion-exchanged water is added, and the resulting pigment mixture is subjected to dispersion treatment using a microfluidizer "M-110EH-30XP" (manufactured by Microfluidics) at a pressure of 150 MPa for 20 passes to obtain a dispersed product ( 1) (solid concentration: 21%) was obtained.
2,000 g of the obtained dispersed product (1) was placed in a 4 L eggplant flask, 800 g of ion-exchanged water was added (solid content concentration: 15%), and a rotary distillation apparatus "rotary evaporator N-1000S" (Tokyo Rikaki Co., Ltd. ) was used to remove the organic solvent by maintaining a pressure of 0.09 MPa for 3 hours in a hot bath adjusted to 32° C. at a rotational speed of 50 rpm. Further, the hot bath was adjusted to 62° C., the pressure was lowered to 0.07 MPa, and the mixture was concentrated to a solid content concentration of 25%.
The resulting concentrate was put into a 500 ml angle rotor, and centrifuged at 7000 rpm for 20 minutes using a high-speed refrigerated centrifuge "himac CR22G" (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd., set temperature 20 ° C.). Filtration was performed through a 5 μm membrane filter “Minisart” (manufactured by Sartorius) to obtain an aqueous dispersion (i-1) of black pigment-containing polymer particles a1.
13.7 g of ion-exchanged water was added to 100 g of the obtained aqueous dispersion (i-1) (containing 17.2 g of carbon black and 7.4 g of polymer p1-1), and Proxel LVS (Arch Chemicals Japan Co., Ltd. Product: antifungal agent, effective content 20%) 0.22 g, epoxy cross-linking agent (trimethylolpropane polyglycidyl ether, manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., product name: Denacol EX321L, epoxy 0.27 g of equivalent weight 129) was added and stirred at 70° C. for 2 hours. After cooling to 25° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22% to obtain an aqueous dispersion (I-1) of black pigment-containing polymer particles A1. The average particle size of the aqueous dispersion (I-1) was 94.7 nm.
調製例1-2
調製例1-1と同様に顔料を分散させて、ブラック顔料含有ポリマー粒子a1の水分散体(i-1)を得た。
得られた水分散体(i-1)100g(カーボンブラックを17.2g、ポリマーp1-1を7.4g含む)にイオン交換水13.7gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.22g、架橋率が50モル%になるようにエポキシ架橋剤(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX321L、エポキシ当量129)0.89gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、ブラック顔料含有ポリマー粒子A2の水分散体(I-2)を得た。該水分散体(I-2)の平均粒径は92.1nmであった。
Preparation Example 1-2
The pigment was dispersed in the same manner as in Preparation Example 1-1 to obtain an aqueous dispersion (i-1) of black pigment-containing polymer particles a1.
13.7 g of ion-exchanged water was added to 100 g of the obtained aqueous dispersion (i-1) (containing 17.2 g of carbon black and 7.4 g of polymer p1-1), and Proxel LVS (Arch Chemicals Japan Co., Ltd. Product: antifungal agent, effective content 20%) 0.22 g, epoxy cross-linking agent (trimethylolpropane polyglycidyl ether, manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., product name: Denacol EX321L, epoxy 0.89 g of equivalent weight 129) was added and stirred at 70° C. for 2 hours. After cooling to 25° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22% to obtain an aqueous dispersion (I-2) of black pigment-containing polymer particles A2. The average particle size of the aqueous dispersion (I-2) was 92.1 nm.
調製例1-3
調製例1-1と同様に顔料を分散させて、ブラック顔料含有ポリマー粒子a1の水分散体(i-1)を得た。
得られた水分散体(i-1)100g(カーボンブラックを17.2g、ポリマーp1-1を7.4g含む)にイオン交換水13.7gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.22g、架橋率が75モル%になるようにエポキシ架橋剤(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケムテックス株式会社製、商品名:デナコールEX321L、エポキシ当量129)1.3gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、ブラック顔料含有ポリマー粒子A3の水分散体(I-3)を得た。水分散体(I-3)の平均粒径は93.4nmであった。
Preparation Example 1-3
The pigment was dispersed in the same manner as in Preparation Example 1-1 to obtain an aqueous dispersion (i-1) of black pigment-containing polymer particles a1.
13.7 g of ion-exchanged water was added to 100 g of the obtained aqueous dispersion (i-1) (containing 17.2 g of carbon black and 7.4 g of polymer p1-1), and Proxel LVS (Arch Chemicals Japan Co., Ltd. Product: antifungal agent, effective content 20%) 0.22 g, epoxy cross-linking agent (trimethylolpropane polyglycidyl ether, manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd., product name: Denacol EX321L, epoxy 1.3 g of equivalent weight 129) was added and stirred at 70° C. for 2 hours. After cooling to 25° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22% to obtain an aqueous dispersion (I-3) of black pigment-containing polymer particles A3. The average particle size of the aqueous dispersion (I-3) was 93.4 nm.
調製例1-4
調製例1-1と同様に顔料を分散させて、ブラック顔料含有ポリマー粒子a1の水分散体(i-1)を得た。
得られた水分散体(i-1)100g(カーボンブラックを17.2g、ポリマーp1-1を7.4g含む)にイオン交換水13.7gを添加し、更にプロキセルLVS(アーチケミカルズジャパン株式会社製:防黴剤、有効分20%)0.22gを添加し、70℃で2時間撹拌した。25℃に冷却後、前記5μmフィルターでろ過し、更に固形分濃度が22%になるようにイオン交換水を加えて、ブラック顔料含有ポリマー粒子AC1の水分散体(I-C1)を得た。水分散体(I-C1)の平均粒径は96.4nmであった。
Preparation Example 1-4
The pigment was dispersed in the same manner as in Preparation Example 1-1 to obtain an aqueous dispersion (i-1) of black pigment-containing polymer particles a1.
13.7 g of ion-exchanged water was added to 100 g of the obtained aqueous dispersion (i-1) (containing 17.2 g of carbon black and 7.4 g of polymer p1-1), and Proxel LVS (Arch Chemicals Japan Co., Ltd. 0.22 g of antifungal agent, active ingredient 20%) was added, and the mixture was stirred at 70°C for 2 hours. After cooling to 25° C., the mixture was filtered through the 5 μm filter, and ion-exchanged water was added so that the solid content concentration was 22% to obtain an aqueous dispersion (I-C1) of black pigment-containing polymer particles AC1. The average particle size of the aqueous dispersion (I-C1) was 96.4 nm.
<ポリマーP2の製造>
製造例2-1
メタクリル酸12部、2-エチルヘキシルメタクリレート15部、ベンジルメタクリレート33部、及びベンジルアクリレート40部を混合し、原料モノマー(b)の混合液を調製した。反応容器内に、メチルエチルケトン(MEK)5部及び前記原料モノマー(b)の混合液の10%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行った。
一方、滴下ロートに、前記原料モノマー(b)の混合液の残り、MEK75部、及びアゾ系ラジカル重合開始剤(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:V-501、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸))1.5部の混合液を入れ、窒素雰囲気下、反応容器内の混合液を撹拌しながら77℃まで昇温し、滴下ロート中の混合液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、前記重合開始剤0.5部をMEK5部に溶解した溶液を加え、更に77℃で2時間反応させ、水不溶性ポリマーP2-1の溶液を得た。
得られたポリマーP2-1の重量平均分子量及び酸価の測定値、並びにガラス転移温度の計算値を表2に示す。
<Production of polymer P2>
Production example 2-1
12 parts of methacrylic acid, 15 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 33 parts of benzyl methacrylate, and 40 parts of benzyl acrylate were mixed to prepare a mixed solution of raw material monomer (b). Into the reaction vessel, 5 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 10% of the mixed liquid of the raw material monomer (b) were put and mixed, and the nitrogen gas was sufficiently replaced.
On the other hand, in the dropping funnel, the remainder of the mixture of the raw material monomer (b), 75 parts of MEK, and an azo radical polymerization initiator (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-501, 4,4'- 1.5 parts of azobis(4-cyanovaleric acid)) was added, and the temperature of the mixture in the reaction vessel was raised to 77°C while stirring under a nitrogen atmosphere. dripped. After completion of dropping, a solution of 0.5 parts of the polymerization initiator dissolved in 5 parts of MEK was added, and the mixture was further reacted at 77° C. for 2 hours to obtain a solution of water-insoluble polymer P2-1.
Table 2 shows the weight average molecular weight, measured acid value, and calculated glass transition temperature of the obtained polymer P2-1.
製造例2-2~2-10及び比較製造例2-1~2-3
製造例2-1において、原料モノマー(b)の種類又は量を表2に示すものに変更した以外は、製造例2-1と同様の方法によりポリマーP2-2~P2-10及びポリマーP2-C1~P2-C3の溶液を得た。得られた各ポリマーP2の重量平均分子量及び酸価の測定、並びにガラス転移温度の計算値を表2に示す。
Production Examples 2-2 to 2-10 and Comparative Production Examples 2-1 to 2-3
In Production Example 2-1, Polymers P2-2 to P2-10 and Polymer P2- were prepared in the same manner as in Production Example 2-1, except that the type or amount of the raw material monomer (b) was changed to those shown in Table 2. A solution of C1-P2-C3 was obtained. Table 2 shows the weight average molecular weight and acid value of each polymer P2 obtained, and the calculated glass transition temperature.
<ポリマー粒子Bの水分散液(II)の調製>
調製例2-1
製造例2-1で得られたポリマーP2-1の溶液を減圧乾燥させて得られたポリマーP2-1 20.0部に、イオン交換水79.0部及び5N水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム固形分16.9%、富士フイルム和光純薬株式会社製、容量滴定用)6.6部を加え、水酸化ナトリウムの使用当量が、ポリマーP2-1のカルボキシ基のモル数に対する水酸化ナトリウムのモル数の割合で100モル%になるように中和した。得られた混合物を、150rpmにて撹拌しながら90℃で5時間加熱することで、ポリマー粒子B1の水分散液(II-1)(ポリマー粒子B1のキュムラント平均粒径:10nm、固形分濃度20%)を得た。
<Preparation of aqueous dispersion (II) of polymer particles B>
Preparation Example 2-1
79.0 parts of ion-exchanged water and 5N sodium hydroxide aqueous solution (sodium hydroxide Solid content 16.9%, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Co., Ltd., for volumetric titration) 6.6 parts are added, and the equivalent amount of sodium hydroxide used is the number of moles of carboxy groups of polymer P2-1 of sodium hydroxide. Neutralization was carried out so that the molar ratio was 100 mol %. The resulting mixture was heated at 90° C. for 5 hours while stirring at 150 rpm to form an aqueous dispersion (II-1) of polymer particles B1 (cumulant average particle size of polymer particles B1: 10 nm, solid content concentration: 20 %) was obtained.
調製例2-2~2-13及び比較調製例2-1~2-4
調製例2-1において、ポリマーP2の種類、イオン交換水の量、又は5N水酸化ナトリウム水溶液の量を表3に示すものに変更した以外は、調製例2-1と同様の方法によりポリマー粒子B2~B13の水分散液(II-2)~(II-13)及びBC1~BC4の水分散液(II-C1)~(II-C4)(いずれも固形分濃度20%)を得た。
Preparation Examples 2-2 to 2-13 and Comparative Preparation Examples 2-1 to 2-4
Polymer particles in the same manner as in Preparation Example 2-1 except that in Preparation Example 2-1, the type of polymer P2, the amount of ion-exchanged water, or the amount of 5N sodium hydroxide aqueous solution was changed to those shown in Table 3. Aqueous dispersions (II-2) to (II-13) of B2 to B13 and aqueous dispersions (II-C1) to (II-C4) of BC1 to BC4 (both of which had a solid concentration of 20%) were obtained.
調製例2-14
調製例2-1において、ポリマーP2-1をポリマーP2-3に、イオン交換水の量を79.2部、5N水酸化ナトリウム水溶液6.6部をトリエタノールアミン(純度98%以上、東京化成工業株式会社製)5.0部にそれぞれ変更した以外は、調製例2-1と同様の方法によりポリマー粒子B14の水分散液(II-14)(固形分濃度20%)を得た。
Preparation Example 2-14
In Preparation Example 2-1, polymer P2-1 to polymer P2-3, the amount of ion-exchanged water to 79.2 parts, 5N sodium hydroxide aqueous solution 6.6 parts to triethanolamine (purity of 98% or more, Tokyo Kasei Aqueous dispersion (II-14) of polymer particles B14 (solid content concentration: 20%) was obtained in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that each was changed to 5.0 parts (manufactured by Kogyo Co., Ltd.).
比較調製例2-5
滴下ロートの備えた反応容器内に、n-ブチルアクリレート20部、ベンジルメタクリレート80部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.9部、ヘキサデカン8.7部、及びイオン交換水550部を入れて混合し、得られた原料モノマー混合液を超音波分散機「US300T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、出力300W、周波数20kHzで3分間超音波を照射することで原料モノマーの乳化物を得た。過硫酸カリウム(KPS)2.7部をイオン交換水165部に溶解させたKPS水溶液を滴下ロートに入れた後、反応容器内の窒素置換を行った。窒素雰囲気下、反応容器内の原料モノマーの乳化物を撹拌しながら70℃に維持し、滴下ロート中のKPS水溶液を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、70℃で1時間熟成を行った。
透析膜(スペクトラム・ラボラトリー社製、商品名:スペクトラ/ポア3 Dialysis Membrane、分画分子量:3,500)を用いて、精製した。固形分濃度が20%となるように水をエバポレーターにより除去することでポリマー粒子BC5の水分散液(II-C5)を得た(ポリマー粒子BC5のキュムラント平均粒径:123nm、固形分濃度20%)。乾燥させたポリマー粒子BC5の重量平均分子量は210,000、ガラス転移温度は25℃であった。
Comparative Preparation Example 2-5
In a reaction vessel equipped with a dropping funnel, 20 parts of n-butyl acrylate, 80 parts of benzyl methacrylate, 1.9 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 8.7 parts of hexadecane, and 550 parts of ion-exchanged water are added and mixed, The raw material monomer mixture obtained was irradiated with ultrasonic waves for 3 minutes at an output of 300 W and a frequency of 20 kHz using an ultrasonic disperser "US300T" (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) to obtain an emulsion of the raw material monomers. . A KPS aqueous solution obtained by dissolving 2.7 parts of potassium persulfate (KPS) in 165 parts of ion-exchanged water was put into a dropping funnel, and then the inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen. Under a nitrogen atmosphere, the raw material monomer emulsion in the reaction vessel was kept at 70° C. while stirring, and the KPS aqueous solution in the dropping funnel was gradually dropped into the reaction vessel over 3 hours. After completion of dropping, aging was performed at 70° C. for 1 hour.
Purification was performed using a dialysis membrane (manufactured by Spectrum Laboratories, trade name: Spectra/Pore 3 Dialysis Membrane, molecular weight cutoff: 3,500). An aqueous dispersion (II-C5) of polymer particles BC5 was obtained by removing water with an evaporator so that the solid content concentration was 20% (cumulant average particle diameter of polymer particles BC5: 123 nm, solid content concentration 20% ). The dried polymer particles BC5 had a weight average molecular weight of 210,000 and a glass transition temperature of 25°C.
<水系インク>
実施例1
調製例1-2で得られた水分散体(I-2)37.2部、調製例2-3で得られたポリマー粒子B3の水分散液(II-3)14.2部(ポリマー粒子B3を2.8部、水を11.4部含む)、プロピレングリコール(以下、「PG」ともいう)28.0部、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(以下、「BDG」ともいう)4.0部、アセチレン系界面活性剤(商品名「サーフィノール440」、エボニックインダストリーズ社製)1.0部、及びイオン交換水15.6部を混合し、得られた混合液を1.2μmのメンブランフィルター(Sartorius社製、商品名:Minisart)で濾過し、インク1を得た。
<Water-based ink>
Example 1
37.2 parts of the aqueous dispersion (I-2) obtained in Preparation Example 1-2, 14.2 parts of the aqueous dispersion (II-3) of polymer particles B3 obtained in Preparation Example 2-3 (polymer particles 2.8 parts of B3 and 11.4 parts of water), propylene glycol (hereinafter also referred to as "PG") 28.0 parts, diethylene glycol monobutyl ether (hereinafter also referred to as "BDG") 4.0 parts, acetylene 1.0 part of a surfactant (trade name "Surfinol 440", manufactured by Evonik Industries) and 15.6 parts of ion-exchanged water are mixed, and the resulting mixture is passed through a 1.2 μm membrane filter (Sartorius). (trade name: Minisart) to obtain Ink 1.
実施例2~19及び比較例1~6
表4及び表5に示すインク組成に変更した以外は実施例1と同様にして、インク2~19及びC1~C6を得た。
Examples 2-19 and Comparative Examples 1-6
Inks 2 to 19 and C1 to C6 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the ink compositions were changed to those shown in Tables 4 and 5.
<印刷物の調製>
インクジェットプリンター(株式会社リコー製、商品名:IPSIO SG 2010L)にラバーヒーターを搭載し、該プリンターに得られた各水系インクを充填し、60℃に加熱した二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、商品名:ルミラーT60、吸水量2.3g/m2)(以下、「PET」ともいう)、二軸延伸防曇処理ポリプロピレンフィルム(フタムラ化学株式会社製、品種:AF-662、防曇グレート、吸水量2.4g/m2)(以下、「OPP」ともいう)、及びポリ塩化ビニル(リンテック株式会社製、PVC80B P、吸水量1.4g/m2)(以下、「PVC」ともいう)にそれぞれベタ画像の印刷を行い、得られた印刷物を60℃に加熱したホットプレートにて印刷面を6分間乾燥させることにより、印刷物を得た。得られた印刷物を後述する方法により評価した。
<Preparation of printed matter>
An inkjet printer (manufactured by Ricoh Co., Ltd., product name: IPSIO SG 2010L) is equipped with a rubber heater, filled with each water-based ink obtained in the printer, and heated to 60 ° C. Biaxially stretched polyethylene terephthalate film (Toray Industries, Inc. Product name: Lumirror T60, water absorption 2.3 g/m 2 ) (hereinafter also referred to as “PET”), biaxially stretched anti-fogging polypropylene film (manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd., product type: AF-662, anti-fogging Great, water absorption 2.4 g/m 2 ) (hereinafter also referred to as “OPP”), and polyvinyl chloride (manufactured by Lintec Corporation, PVC80BP, water absorption 1.4 g/m 2 ) (hereinafter also referred to as “PVC”) ), and the resulting printed matter was dried on a hot plate heated to 60° C. for 6 minutes to obtain a printed matter. The printed matter obtained was evaluated by the method described later.
<評価>
(保存安定性)
各水系インクを60℃環境下で28日間保管し、保管前後の各水系インクのキュムラント平均粒径の変化率及び粘度の変化率から、下記の評価基準で評価した。平均粒径の変化率及び粘度の変化率は、それぞれの絶対値が小さいほど保存安定性に優れる。結果を表4及び表5に示す。
〔キュムラント平均粒径の変化率〕
保管前後の各水系インクについて、粒径測定器「ELSZ-2000S」(大塚電子株式会社製)を用いてキュムラント平均粒径を測定し、平均粒径の変化率〔=(保管後のキュムラント平均粒径)/(保管前のキュムラント平均粒径)×100〕を算出した。
〔インク粘度の変化率〕
保管前後の各水系インクについて、E型粘度計(東機産業株式会社製)を用いて25℃のインク粘度を測定し、粘度の変化率〔=(保管後のインク粘度)/(保管前のインク粘度)×100〕を算出した。
〔評価基準〕
A:平均粒径の変化率が±5%以内、かつ粘度の変化率が±5%以内である。
B:平均粒径及び粘度の変化率のうち変化率の大きい方が±5%超±10%以内である。
C:平均粒径及び粘度の変化率のうち変化率の大きい方が±10%超±15%以内である。
D:平均粒径及び粘度の変化率のうち変化率の大きい方が±15%超±20%以内である。
E:平均粒径の変化率が±20%超、又は粘度の変化率が±20%超である。
<Evaluation>
(Storage stability)
Each water-based ink was stored in an environment of 60° C. for 28 days, and the rate of change in cumulant average particle size and the rate of change in viscosity of each water-based ink before and after storage were evaluated according to the following evaluation criteria. The smaller the absolute values of the rate of change in average particle size and the rate of change in viscosity, the better the storage stability. The results are shown in Tables 4 and 5.
[Change rate of cumulant average particle size]
For each aqueous ink before and after storage, the cumulant average particle size was measured using a particle size measuring device "ELSZ-2000S" (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the rate of change in the average particle size [= (the cumulant average particle size after storage diameter)/(average cumulant particle size before storage)×100] was calculated.
[Ink viscosity change rate]
For each water-based ink before and after storage, the ink viscosity at 25 ° C. was measured using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the rate of change in viscosity [= (ink viscosity after storage) / (before storage ink viscosity)×100] was calculated.
〔Evaluation criteria〕
A: The rate of change in average particle size is within ±5% and the rate of change in viscosity is within ±5%.
B: Of the rate of change in average particle size and viscosity, the larger rate of change is more than ±5% and within ±10%.
C: Of the rate of change in average particle size and viscosity, the larger rate of change is more than ±10% and within ±15%.
D: Of the rate of change of average particle size and viscosity, the larger rate of change is more than ±15% and within ±20%.
E: The rate of change in average particle size is more than ±20%, or the rate of change in viscosity is more than ±20%.
(再分散性)
各水系インクを、マイクロピペットを用いてスライドグラス上に10μL滴下し、60℃40%RHの環境で24時間放置して、水系インクを蒸発乾固させた。
次いで、スライドグラス上に残留した固形物に、再分散性評価用ビヒクルを200μL滴下し、5分経過後の固形物の再分散性を目視で観察し、下記の評価基準で評価した。固形物を再分散させる際に、該固形物の残渣が少ないほど再分散性に優れる。結果を表4及び表5に示す。
なお、再分散性評価用ビヒクルは、プロピレングリコール(PG)を28%、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)を4%、イオン交換水を加えて、全量が100%になるよう計量し、マグネチックスターラーで撹拌してよく混合して調製した。
〔評価基準〕
A:固形物が均一に再分散し、残渣は無かった。
B:固形物が再分散したが、残渣があった。
C:固形物が再分散しなかった。
(Redispersibility)
10 μL of each water-based ink was dropped onto a slide glass using a micropipette and allowed to stand in an environment of 60° C. and 40% RH for 24 hours to evaporate and dry the water-based ink.
Next, 200 μL of a redispersibility evaluation vehicle was dropped onto the solid matter remaining on the slide glass, and after 5 minutes, the redispersibility of the solid matter was visually observed and evaluated according to the following evaluation criteria. When the solids are redispersed, the less the solids remain, the better the redispersibility. The results are shown in Tables 4 and 5.
The vehicle for redispersibility evaluation was prepared by adding 28% propylene glycol (PG), 4% diethylene glycol monobutyl ether (BDG), and ion-exchanged water, weighing so that the total amount was 100%, and using a magnetic stirrer. Prepared by stirring and mixing well.
〔Evaluation criteria〕
A: Solids were uniformly redispersed and no residue was found.
B: Solid matter was re-dispersed, but there was a residue.
C: Solids were not redispersed.
(定着性)
JIS K6854-3に則った試験法で評価を行った。前記PET、OPP及びPVCの印刷物の印刷表面に両面テープ(ニチバン株式会社製、商品名「ナイスタック(登録商標)」、粘着力:04)を貼り付け、幅15mm、長さ20mmの試験片となるように切り取った。引張試験機「RTC-1150A」(株式会社オリエンテック製)を用いて、試験片の先端の印刷媒体部分と、両面テープ部分の両方をアームではさみ、速さ300mm/minでT字型の引張試験を行った。荷重の測定は長さ20μmごとに行い、25mmから125mmの荷重の値を平均した値を引張強度の値とし、下記の評価基準で評価した。引張強度の値が大きいほど定着性に優れる。結果を表4及び表5に示す。
〔評価基準〕
A:引張強度の値が2.0N以上であった。
B:引張強度の値が1.25以上2.0N未満であった。
C:引張強度の値が0.5以上1.25N未満であった。
D:引張強度の値が0.5N未満であった。
(Fixability)
Evaluation was performed by a test method according to JIS K6854-3. A double-sided tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., trade name "Nicetak (registered trademark)", adhesive strength: 04) is attached to the printed surface of the PET, OPP and PVC printed matter, and a test piece with a width of 15 mm and a length of 20 mm is attached. cut to fit. Using a tensile tester "RTC-1150A" (manufactured by Orientec Co., Ltd.), both the print medium part at the tip of the test piece and the double-sided tape part are sandwiched between the arms, and a T-shaped tension is applied at a speed of 300 mm / min. did the test. The load was measured every 20 μm in length, and the value obtained by averaging the load values from 25 mm to 125 mm was taken as the value of tensile strength, which was evaluated according to the following evaluation criteria. The higher the tensile strength value, the better the fixability. The results are shown in Tables 4 and 5.
〔Evaluation criteria〕
A: The value of tensile strength was 2.0N or more.
B: The value of tensile strength was 1.25 or more and less than 2.0N.
C: The value of tensile strength was 0.5 or more and less than 1.25N.
D: The value of tensile strength was less than 0.5N.
表4及び表5より、実施例1~19は、比較例1~6に比べて、定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性にも優れることがわかる。
比較例1は、顔料を含有するポリマー粒子AC1が架橋構造を有しないため、保存安定性及び再分散性が劣ることがわかる。
比較例2は、顔料を含有しないポリマー粒子BC1が脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位を含まないため、定着性が劣ることがわかる。
比較例3は、顔料を含有しないポリマー粒子BC5が(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位を含まないため、再分散性が劣ることがわかる。
比較例4及び5は、顔料を含有しないポリマー粒子BC2及びBC3のガラス転移温度がそれぞれ-30℃未満40℃超であるため、定着性が劣ることが分かる。
比較例6は、顔料を含有しないポリマー粒子BC4のキュムラント平均粒径が30nm超であるため、定着性が劣ることがわかる。
As can be seen from Tables 4 and 5, Examples 1 to 19 are superior to Comparative Examples 1 to 6 in fixability, storage stability, and redispersibility.
It can be seen that Comparative Example 1 is inferior in storage stability and redispersibility because the polymer particles AC1 containing the pigment do not have a crosslinked structure.
In Comparative Example 2, since the pigment-free polymer particles BC1 do not contain a structural unit derived from the aliphatic (meth)acrylate (b-2), the fixability is poor.
In Comparative Example 3, since the polymer particles BC5 containing no pigment do not contain structural units derived from (meth)acrylic acid (b-1), the redispersibility is poor.
In Comparative Examples 4 and 5, the glass transition temperatures of the pigment-free polymer particles BC2 and BC3 are lower than -30°C and higher than 40°C, respectively, so that the fixability is inferior.
In Comparative Example 6, the cumulant average particle diameter of the pigment-free polymer particles BC4 is more than 30 nm, so that the fixability is inferior.
本発明によれば、低吸水性印刷媒体への印刷においても、定着性に優れ、かつ保存安定性及び再分散性に優れる水系インク、及び該水系インクを用いる印刷方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water-based ink that has excellent fixability, storage stability, and redispersibility even in printing on a low water-absorbing printing medium, and a printing method using the water-based ink.
Claims (6)
該ポリマー粒子Aが、顔料を含有するポリマー粒子aを架橋されてなり、
該ポリマー粒子Bを構成する水不溶性ポリマーP2が、(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と、脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位と、芳香族基含有モノマー(b-3)由来の構成単位とを含み、
該脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)が、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、
該(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位の含有量が5質量%以上20質量%以下であり、
該芳香族基含有モノマー(b-3)由来の構成単位の含有量が20質量%以上60質量%以下であり、
該(メタ)アクリル酸(b-1)由来の構成単位と該脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)由来の構成単位との質量比〔(メタ)アクリル酸(b-1)/脂肪族(メタ)アクリレート(b-2)〕が0.2以上2以下であり、
該ポリマーP2のガラス転移温度が-30℃以上40℃以下であり、
該ポリマー粒子Bのキュムラント平均粒径が5nm以上30nm以下である、水系インク。 A water-based ink containing pigment-containing water-insoluble polymer particles A, pigment-free water-insoluble polymer particles B, and water,
The polymer particles A are crosslinked polymer particles a containing a pigment,
The water-insoluble polymer P2 constituting the polymer particles B contains a structural unit derived from (meth)acrylic acid (b-1), a structural unit derived from an aliphatic (meth)acrylate (b-2), and an aromatic group. and a structural unit derived from the monomer (b-3) ,
The aliphatic (meth)acrylate (b-2) is 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate. is at least one selected from
The content of the structural unit derived from the (meth)acrylic acid (b-1) is 5% by mass or more and 20% by mass or less,
The content of structural units derived from the aromatic group-containing monomer (b-3) is 20% by mass or more and 60% by mass or less,
The mass ratio of the structural unit derived from the (meth) acrylic acid (b-1) and the structural unit derived from the aliphatic (meth) acrylate (b-2) [(meth) acrylic acid (b-1) / aliphatic (meth)acrylate (b-2)] is 0.2 or more and 2 or less,
The polymer P2 has a glass transition temperature of −30° C. or more and 40° C. or less,
A water-based ink in which the polymer particles B have a cumulant average particle size of 5 nm or more and 30 nm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018222704A JP7220061B2 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | water-based ink |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018222704A JP7220061B2 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | water-based ink |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020084087A JP2020084087A (en) | 2020-06-04 |
| JP7220061B2 true JP7220061B2 (en) | 2023-02-09 |
Family
ID=70906587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018222704A Active JP7220061B2 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | water-based ink |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7220061B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7545291B2 (en) * | 2020-10-26 | 2024-09-04 | 花王株式会社 | Water-based ink |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013082209A (en) | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Fujifilm Corp | Image forming method |
| JP2014043544A (en) | 2012-03-28 | 2014-03-13 | Fujifilm Corp | Image forming method |
| US20140160212A1 (en) | 2011-07-20 | 2014-06-12 | E I Du Pont De Nemours And Company | Inkjet inks and ink sets |
| JP2016210959A (en) | 2015-05-08 | 2016-12-15 | 花王株式会社 | Water-based ink |
| JP2017155186A (en) | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 花王株式会社 | Method for producing water-based ink |
| JP2018012829A (en) | 2016-07-08 | 2018-01-25 | 星光Pmc株式会社 | Aqueous ink for inkjet and method for producing the same, and printed matter obtained by printing aqueous ink for inkjet to base material and method for producing the same |
| JP2018080255A (en) | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 花王株式会社 | Aqueous ink |
-
2018
- 2018-11-28 JP JP2018222704A patent/JP7220061B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140160212A1 (en) | 2011-07-20 | 2014-06-12 | E I Du Pont De Nemours And Company | Inkjet inks and ink sets |
| JP2013082209A (en) | 2011-09-29 | 2013-05-09 | Fujifilm Corp | Image forming method |
| JP2014043544A (en) | 2012-03-28 | 2014-03-13 | Fujifilm Corp | Image forming method |
| JP2016210959A (en) | 2015-05-08 | 2016-12-15 | 花王株式会社 | Water-based ink |
| JP2017155186A (en) | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 花王株式会社 | Method for producing water-based ink |
| JP2018012829A (en) | 2016-07-08 | 2018-01-25 | 星光Pmc株式会社 | Aqueous ink for inkjet and method for producing the same, and printed matter obtained by printing aqueous ink for inkjet to base material and method for producing the same |
| JP2018080255A (en) | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 花王株式会社 | Aqueous ink |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020084087A (en) | 2020-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7052959B2 (en) | Pigment water dispersion | |
| WO2016104294A1 (en) | Water-based ink | |
| JP7178205B2 (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| WO2019009170A1 (en) | Method of producing aqueous pigment dispersion | |
| CN107108902B (en) | Process for producing modified polymer particles containing pigments | |
| JP7558314B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| WO2020137457A1 (en) | Water-based inkjet printing ink | |
| JP2019119789A (en) | Manufacturing method of water-based pigment dispersion | |
| WO2020137460A1 (en) | Aqueous ink for inkjet printing | |
| JP7105169B2 (en) | water-based ink | |
| JP2013166844A (en) | Pigment aqueous dispersion for inkjet recording | |
| JP7430831B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP6334917B2 (en) | Inkjet recording method | |
| JP7178206B2 (en) | Aqueous composition for inkjet recording | |
| JP7220061B2 (en) | water-based ink | |
| JP7184514B2 (en) | Aqueous pigment dispersion | |
| JP7755988B2 (en) | Aqueous dispersion of resin particles having a crosslinked structure | |
| JP2011144348A (en) | Aqueous ink for inkjet recording | |
| JP2019119889A (en) | Water-based pigment dispersion | |
| JP7370176B2 (en) | Water-based pigment dispersion | |
| JP2023087914A (en) | Water-based ink for inkjet recording | |
| JP7088457B2 (en) | Resin emulsion and water-based ink | |
| JP7747511B2 (en) | Water-based pigment dispersions | |
| JP7781684B2 (en) | Water-based ink for inkjet printing | |
| JP7740985B2 (en) | Method for producing aqueous pigment dispersion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210913 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220307 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220902 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230110 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230130 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7220061 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |