JP7628440B2 - Water-based inkjet inks and pigment complexes - Google Patents
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Description
本発明は、水性インクジェットインク、顔料複合体、分散用共重合体、及び分散体の製造方法に関する。 The present invention relates to an aqueous inkjet ink, a pigment complex, a dispersion copolymer, and a method for producing the dispersion.
インクジェット記録方式は、流動性の高いインクジェットインクを微細なノズルから液滴として噴射し、ノズルに対向して置かれた記録媒体に画像を記録するものであり、低騒音で高速印字が可能であることから、近年急速に普及している。このようなインクジェット記録方式に用いられるインクとして、水を主溶媒として含有する水性インク、重合性モノマーを主成分として高い含有量で含有する紫外線硬化型インク(UVインク)、ワックスを主成分として高い含有量で含有するホットメルトインク(固体インク)とともに、非水系溶剤を主溶媒として含有する、いわゆる非水系インクが知られている。 Inkjet recording is a method of ejecting highly fluid inkjet ink as droplets from a fine nozzle to record an image on a recording medium placed opposite the nozzle. This method has rapidly spread in recent years because it allows for low-noise, high-speed printing. Inks used in this type of inkjet recording method include aqueous inks that contain water as the main solvent, ultraviolet-curable inks (UV inks) that contain a high content of polymerizable monomers as the main component, and hot-melt inks (solid inks) that contain a high content of wax as the main component, as well as so-called non-aqueous inks that contain a non-aqueous solvent as the main solvent.
水性インクジェットインクは安全性及び乾燥性の観点から幅広い分野で利用されている。顔料を用いた水性インクジェットインクでは、安定な吐出を確保するために、インク中に顔料を微分散させて顔料分散性を高めること、長期の分散安定性を高めること等が求められる。 Water-based inkjet inks are used in a wide range of fields due to their safety and drying properties. In order to ensure stable ejection, water-based inkjet inks that use pigments must be finely dispersed in the ink to improve pigment dispersibility and long-term dispersion stability.
特許文献1には、インクジェットプリンターのヘッド部での目詰まりを防止するとともに、インクの保存安定性を改善するために、オキシアルキレン基を有する単量体と、アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの塩、若しくは、アリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、又はこれらの塩とを重合して得られる共重合体を分散剤として用いる水系顔料インクが提案されている。
特許文献2には、顔料分散液中の粒子の粒径が小さく、保存安定性に優れるインクジェット記録用水性顔料分散液として、黄色アゾ系顔料、芳香族基含有ポリマー、及びアルカリ金属水酸化物を含み、芳香族基含有ポリマーが架橋されている分散液が提案されている。
特許文献3には、浸透性の高い溶剤と沸点が高い溶剤とが共存しても、分散安定性及び印刷性に優れる着色剤分散物として、着色剤粒子、塩基性化合物、架橋剤及び水を含む分散物が提案されている。
Patent Document 1 proposes an aqueous pigment ink that uses, as a dispersant, a copolymer obtained by polymerizing a monomer having an oxyalkylene group with acrylic acid, methacrylic acid, or a salt thereof, or allylsulfonic acid, methacrylic sulfonic acid, or a salt thereof, in order to prevent clogging in the head of an inkjet printer and improve the storage stability of the ink.
Patent Document 2 proposes an aqueous pigment dispersion for inkjet recording in which the particle diameter of particles in the pigment dispersion is small and which has excellent storage stability, the dispersion containing a yellow azo pigment, an aromatic group-containing polymer, and an alkali metal hydroxide, in which the aromatic group-containing polymer is crosslinked.
Patent Document 3 proposes a dispersion containing colorant particles, a basic compound, a crosslinking agent, and water as a colorant dispersion that has excellent dispersion stability and printability even in the presence of a solvent with high permeability and a solvent with a high boiling point.
水性インクは、(1)表面張力が高く基材によっては濡れにくい傾向があり、(2)水が常温でも徐々に揮発するため機上安定性が低下する傾向がある。例えば、インクジェット記録装置の吐出ヘッドにおいて、ノズル部でインクが大気開放されている状態では、インク中の水分が蒸発して局所的に少なくなり、インクの顔料分散安定性が低下し、吐出不良が発生することがある。
また、上記(1)について水溶性の低極性溶剤をインクに添加することで改善する方法もあるが、上記(2)がさらに悪化する傾向がある。極性が高い水と低極性溶剤とでは、適正な分散形態が異なるためである。
Water-based inks (1) have a high surface tension and tend to be difficult to wet depending on the substrate, and (2) tend to have poor on-machine stability because water gradually evaporates even at room temperature. For example, in the ejection head of an inkjet recording device, when the ink is exposed to the atmosphere at the nozzle, the water in the ink evaporates and is locally reduced, which can reduce the pigment dispersion stability of the ink and cause ejection defects.
Although there is a method for improving the above problem (1) by adding a water-soluble low-polarity solvent to the ink, this tends to further exacerbate the above problem (2), because the appropriate dispersion form differs between water, which has high polarity, and a low-polarity solvent.
特許文献1に開示の水性インクは、初期段階での顔料分散性が十分ではない傾向がある。また、特許文献1に開示の分散剤は、水と低極性溶剤とを用いる系では分散剤が溶媒に溶出しやすくなり機能が十分に発揮されない場合がある。
特許文献2及び3では、分散剤を架橋することで溶媒への分散剤の溶出を抑制し、保存安定性を改善しようとしているが、顔料分散剤の顔料への吸着性及び顔料分散剤の静電反発力が十分ではなく、保存安定性はさらに改善される余地がある。
The aqueous ink disclosed in Patent Document 1 tends to have insufficient pigment dispersibility at an early stage. Also, the dispersant disclosed in Patent Document 1 is likely to dissolve in the solvent in a system using water and a low polarity solvent, and may not fully exhibit its function.
In Patent Documents 2 and 3, the dispersant is crosslinked to suppress elution of the dispersant into a solvent and thereby improve storage stability. However, the adsorptivity of the pigment dispersant to the pigment and the electrostatic repulsion of the pigment dispersant are insufficient, and there is room for further improvement in storage stability.
本発明の一目的としては、保存安定性に優れる水性インクジェットインクを提供することである。 One object of the present invention is to provide an aqueous inkjet ink with excellent storage stability.
本発明の一側面は、顔料、分散剤、水溶性溶剤、及び水を含み、前記分散剤は、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体であり架橋構造を有する、水性インクジェットインクである。
本発明の他の側面は、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体であり架橋構造を有する分散剤と、顔料とを含む、顔料複合体である。
One aspect of the present invention is an aqueous ink-jet ink comprising a pigment, a dispersant, a water-soluble solvent, and water, wherein the dispersant is a copolymer of a monomer mixture comprising a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group, and has a crosslinked structure.
Another aspect of the present invention is a pigment complex comprising: a dispersant having a crosslinked structure, which is a copolymer of a monomer mixture including (A) a vinyl monomer containing a carboxyl group, (B) a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, (C) a nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and (D) a vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group; and a pigment.
本発明のさらに他の側面は、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体を含む、分散用共重合体である。
本発明のさらに他の側面は、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物を用いて共重合体を合成すること、前記共重合体を用いて分散質を分散すること、及び前記共重合体を前記分散質の存在下で架橋することを含む、分散体の製造方法である。
Yet another aspect of the present invention is a copolymer for dispersion, comprising a copolymer of a monomer mixture including (A) a vinyl monomer containing a carboxyl group, (B) a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, (C) a nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and (D) a vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group.
Yet another aspect of the present invention is a method for producing a dispersion, comprising: synthesizing a copolymer using a monomer mixture containing (A) a vinyl monomer containing a carboxyl group; (B) a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group; (C) a nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more; and (D) a vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group; dispersing a dispersoid using the copolymer; and crosslinking the copolymer in the presence of the dispersoid.
本発明の一実施形態によれば、保存安定性に優れる水性インクジェットインクを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide an aqueous inkjet ink with excellent storage stability.
以下、本発明を一実施形態を用いて説明する。以下の実施形態における例示が本発明を限定することはない。 The present invention will be described below using one embodiment. The examples in the following embodiment do not limit the present invention.
(水性インクジェットインク)
一実施形態による水性インクジェットインクは、顔料、分散剤、水溶性溶剤、及び水を含み、分散剤は、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体であり架橋構造を有することを特徴とする。
この実施形態によれば、保存安定性に優れる水性インクジェットインクを提供することができる。また、この水性インクジェットインクは、低極性溶剤を用いる場合にも保存安定性を良好に維持することができる。また、この水性インクジェットインクは、低極性溶剤を用いることで非浸透性基材へ良好な画質で印刷を行うことができる。
(Water-based inkjet ink)
The aqueous inkjet ink according to one embodiment comprises a pigment, a dispersant, a water-soluble solvent, and water, and is characterized in that the dispersant is a copolymer of a monomer mixture including a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group, and has a crosslinked structure.
According to this embodiment, it is possible to provide an aqueous inkjet ink having excellent storage stability. Moreover, this aqueous inkjet ink can maintain good storage stability even when a low-polarity solvent is used. Furthermore, by using a low-polarity solvent, this aqueous inkjet ink can print on a non-permeable substrate with good image quality.
以下、水性インクジェットインクを単に「水性インク」又は「インク」とも記し、共重合体を形成する成分をそれぞれモノマー(A)、モノマー(B)、モノマー(C)、モノマー(D)とも記す。また、ポリオキシアルキレン鎖はアルキレンオキシドを付加重合することで形成することができ、付加モル数は、モノマー中のポリオキシアルキレン鎖を形成するアルキレンオキシドの繰り返し数を表すものとし、アルキレンオキシドの付加モル数を単に「AO付加モル数」とも記す。
本開示において、(メタ)アクリル酸はメタクリル酸、アクリル酸、又はこれらの組み合わせを総称して意味し、(メタ)アクリレートはメタクリレート、アクリレート、又はこれらの組み合わせを総称して意味し、(メタ)アクリルアミドはメタクリルアミド、アクリルアミド、又はこれらの組み合わせを総称して意味する。
Hereinafter, the aqueous inkjet ink will be simply referred to as "aqueous ink" or "ink", and the components forming the copolymer will be respectively referred to as monomer (A), monomer (B), monomer (C), and monomer (D). Furthermore, the polyoxyalkylene chain can be formed by addition polymerization of alkylene oxide, and the number of moles added represents the number of repetitions of alkylene oxide forming the polyoxyalkylene chain in the monomer, and the number of moles added of alkylene oxide will be simply referred to as "AO addition mole number".
In this disclosure, (meth)acrylic acid collectively refers to methacrylic acid, acrylic acid, or a combination thereof, (meth)acrylate collectively refers to methacrylate, acrylate, or a combination thereof, and (meth)acrylamide collectively refers to methacrylamide, acrylamide, or a combination thereof.
一実施形態による分散剤を用いることで、初期状態の高い分散性に加え、長期の保存安定性にも優れる水性インクを提供することができる。この分散剤は架橋構造を有することで、インクに低極性溶剤が含まれる場合であっても、架橋構造によって顔料から分散剤が脱離することを抑制し、長期に渡って優れた保存安定性を得ることができる。
詳しい原理について以下に説明するが、本発明はこの理論に拘束されるものではない。
一実施形態における分散剤は架橋構造を有する共重合体であることから、顔料を被覆する分散剤が架橋構造によって共重合体-共重合体あるいは共重合体-顔料表面で架橋されることにより、低極性溶剤を含んだ場合であっても、顔料表面からの分散剤の脱離を防ぐことができる。これによって、長期保存した場合でもインクの状態が変化することを防いで、吐出性を良好に維持することができる。
モノマー(A)由来のカルボキシ基は架橋反応の基点として働く。カルボキシ基は反応性に優れ、多官能エポキシ、オキサゾリン、アジリジン等の多官能化合物と反応し、架橋構造を形成することができる。
モノマー(B)由来のβ-ジケトン基及び/又はビフェニル基は、π-π相互作用、水素結合等により顔料表面に強く相互作用し、分散剤の顔料への吸着力を高めることができる。顔料への吸着力の向上は、共重合体-顔料表面の架橋構造の形成にも役立つ。
モノマー(C)及びモノマー(D)由来の長鎖のポリオキシアルキレン鎖による立体反発効果により、顔料同士の橋掛け架橋を抑制することができる。モノマー(D)由来のスルホ基はモノマー(A)由来のカルボキシ基に比べて架橋構造に関与しにくいことから、顔料に吸着した分散剤の状態でモノマー(D)由来のスルホ基が外側に配向することで静電反発力によって、顔料分散性を高めることができる。
By using the dispersant according to one embodiment, it is possible to provide an aqueous ink that has high initial dispersibility as well as excellent long-term storage stability. Since the dispersant has a crosslinked structure, even if the ink contains a low-polarity solvent, the crosslinked structure suppresses the dispersant from being detached from the pigment, and excellent storage stability can be obtained over a long period of time.
The detailed principle is explained below, but the present invention is not limited to this theory.
In one embodiment, the dispersant is a copolymer having a crosslinked structure, and therefore the dispersant that coats the pigment is crosslinked in a copolymer-copolymer or copolymer-pigment surface due to the crosslinked structure, so that even if a low-polarity solvent is contained, it is possible to prevent the dispersant from being detached from the pigment surface. This makes it possible to prevent the state of the ink from changing even when the ink is stored for a long period of time, and to maintain good jettability.
The carboxy group derived from the monomer (A) acts as a base point for the crosslinking reaction. The carboxy group has excellent reactivity and can react with polyfunctional compounds such as polyfunctional epoxy, oxazoline, and aziridine to form a crosslinked structure.
The β-diketone group and/or biphenyl group derived from monomer (B) strongly interacts with the pigment surface through π-π interactions, hydrogen bonds, etc., and can increase the adsorption force of the dispersant to the pigment. The improvement in the adsorption force to the pigment is also useful for the formation of a crosslinked structure between the copolymer and the pigment surface.
The steric repulsion effect of the long polyoxyalkylene chains derived from monomers (C) and (D) can suppress cross-linking between pigments. The sulfo group derived from monomer (D) is less likely to participate in a cross-linked structure than the carboxy group derived from monomer (A), so that the sulfo group derived from monomer (D) is oriented outward in the state of the dispersant adsorbed on the pigment, thereby improving the pigment dispersibility by electrostatic repulsion.
インクは、顔料及び分散剤を含むことが好ましい。インクにおいて、顔料と分散剤は顔料複合体を形成していてもよい。顔料複合体は、顔料の表面に分散剤が配向している状態であることが好ましく、顔料の表面に分散剤が付着している状態であることが好ましく、顔料の表面を部分的又は全体的に分散剤が被覆している状態であることが好ましい。
分散剤は架橋構造を有することが好ましい。顔料及び分散剤によって顔料複合体が形成される場合は、顔料複合体が架橋構造を有することが好ましい。
分散剤又は顔料複合体において、架橋構造は、分散剤のモノマー(A)由来のカルボキシ基を基点として架橋されていることが好ましい。分散剤の架橋構造は、共重合体の1分子中に存在する複数のカルボキシ基の間で架橋されていてもよく、複数の共重合体の間でカルボキシ基を基点として架橋されていてもよい。例えば、顔料に共重合体が付着した状態で、共重合体同士が架橋されて分散剤を形成していることが好ましい。これによって、顔料を分散剤が被覆する状態をより強固にして、顔料から分散剤の脱離を防止することができる。
顔料複合体において、架橋構造は、共重合体と顔料の間に存在していてもよい。顔料の中には顔料表面にカルボキシ基等の架橋反応性を有する基が存在するものがある。このような顔料では、顔料と共重合体との間で架橋構造を形成することが可能である。例えば、顔料に共重合体が付着した状態で、顔料-共重合体間が架橋されていることが好ましい。これによって、顔料を分散剤が被覆する状態をより強固にして、顔料から分散剤の脱離を防止することができる。
上記した共重合体間の架橋と顔料-共重合体間の架橋とが組み合わされることで、分散剤が顔料をより強固に被覆して、顔料からの分散剤の脱離をより防止することができる。
The ink preferably contains a pigment and a dispersant. In the ink, the pigment and the dispersant may form a pigment complex. In the pigment complex, the dispersant is preferably oriented on the surface of the pigment, the dispersant is preferably attached to the surface of the pigment, and the pigment surface is preferably partially or entirely covered with the dispersant.
The dispersant preferably has a crosslinked structure. When a pigment complex is formed by the pigment and the dispersant, the pigment complex preferably has a crosslinked structure.
In the dispersant or pigment complex, the crosslinked structure is preferably crosslinked with a carboxy group derived from the monomer (A) of the dispersant as the base point. The crosslinked structure of the dispersant may be crosslinked between multiple carboxy groups present in one molecule of the copolymer, or may be crosslinked between multiple copolymers with a carboxy group as the base point. For example, it is preferable that the copolymers are crosslinked with each other in a state where the copolymer is attached to the pigment to form the dispersant. This makes it possible to further strengthen the state in which the dispersant covers the pigment and prevent the dispersant from being detached from the pigment.
In the pigment complex, a crosslinked structure may be present between the copolymer and the pigment. Some pigments have groups having crosslinking reactivity, such as carboxyl groups, on the pigment surface. In such pigments, a crosslinked structure can be formed between the pigment and the copolymer. For example, it is preferable that the pigment-copolymer bond is crosslinked in a state where the copolymer is attached to the pigment. This makes it possible to more firmly coat the pigment with the dispersant and prevent the dispersant from being detached from the pigment.
By combining the above-mentioned crosslinking between copolymers and crosslinking between the pigment and the copolymer, the dispersant can more firmly coat the pigment, making it possible to more effectively prevent the dispersant from being detached from the pigment.
顔料としては、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、多環式顔料、染付レーキ顔料等の有機顔料、及び、カーボンブラック、金属酸化物等の無機顔料を用いることができる。アゾ顔料としては、溶性アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料及び縮合アゾ顔料等が挙げられる。フタロシアニン顔料としては、金属フタロシアニン顔料及び無金属フタロシアニン顔料等が挙げられる。多環式顔料としては、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、アンスラキノン系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料及びジケトピロロピロール(DPP)等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスカーボンブラック、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。金属酸化物としては、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。 Pigments that can be used include organic pigments such as azo pigments, phthalocyanine pigments, polycyclic pigments, and dye lake pigments, as well as inorganic pigments such as carbon black and metal oxides. Azo pigments include soluble azo lake pigments, insoluble azo pigments, and condensed azo pigments. Phthalocyanine pigments include metal phthalocyanine pigments and metal-free phthalocyanine pigments. Polycyclic pigments include quinacridone pigments, perylene pigments, perinone pigments, isoindoline pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, quinophthalone pigments, metal complex pigments, and diketopyrrolopyrrole (DPP). Carbon blacks include furnace carbon black, lamp black, acetylene black, and channel black. Metal oxides include titanium oxide and zinc oxide.
上記した顔料は表面処理が施されていてもよい。特に表面が酸化処理された顔料は、顔料表面にも架橋基点が多くなるためより好ましい。
顔料の平均粒子径(体積基準)としては、吐出性と分散安定性の観点から、300nm以下であることが好ましく、より好ましくは200nm以下である。
The above-mentioned pigments may be surface-treated. In particular, pigments whose surfaces have been subjected to an oxidation treatment are more preferred because they have more crosslinking base points on the pigment surface.
The average particle size (volume basis) of the pigment is preferably 300 nm or less, and more preferably 200 nm or less, from the viewpoints of jetting ability and dispersion stability.
上記した顔料は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
顔料の配合量は、適宜調節すればよいが、インク全量に対し、1~30質量%が好ましく、2~20質量%がより好ましく、5~15質量%がさらに好ましい。
The above pigments may be used alone or in combination of two or more kinds.
The blending amount of the pigment may be appropriately adjusted, but is preferably from 1 to 30% by mass, more preferably from 2 to 20% by mass, and even more preferably from 5 to 15% by mass, based on the total amount of the ink.
分散剤としては、少なくとも以下の成分を含むモノマー混合物の共重合体であって架橋構造を有するものを用いることができる。
カルボキシ基を含むビニル系モノマー(A)。
β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)。
アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)。
アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)。
As the dispersant, a copolymer of a monomer mixture containing at least the following components and having a crosslinked structure can be used.
A vinyl monomer containing a carboxy group (A).
A vinyl monomer (B) containing at least one member selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group.
A nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of alkylene oxide added thereto.
A vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of alkylene oxide added, and a sulfo group.
以下、分散剤を形成する共重合体について説明する。
共重合体において、ビニル系モノマーは、エチレン性不飽和結合を含む化合物を好ましく用いることができる。ビニル系モノマーとしては、酢酸ビニル、塩化ビニル、アリル化合物、エチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル等、又はこれらの誘導体等が挙げられる。これらの化合物に、各種の官能基が導入されたものを、各モノマーとして用いることができる。
The copolymer that forms the dispersant will now be described.
In the copolymer, the vinyl monomer can preferably be a compound containing an ethylenically unsaturated bond. Examples of the vinyl monomer include vinyl acetate, vinyl chloride, allyl compounds, ethylene, (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylamide, acrylonitrile, and derivatives thereof. Various functional groups can be introduced into these compounds and used as each monomer.
モノマー(A)は、カルボキシ基を含むビニル系モノマーである。
カルボキシ基を含むビニル系モノマーを用いて共重合体を形成することで、その他のモノマー成分と共重合体を形成し、共重合体において、架橋構造の基点となるカルボキシ基がバランスよく導入される。共重合体に導入されたカルボキシ基は、種々の多官能化合物と反応し、架橋構造を形成することができる。
Monomer (A) is a vinyl monomer containing a carboxy group.
By forming a copolymer using a vinyl monomer containing a carboxy group, a copolymer is formed with other monomer components, and carboxy groups serving as base points of crosslinked structures are introduced in a well-balanced manner into the copolymer. The carboxy groups introduced into the copolymer can react with various polyfunctional compounds to form crosslinked structures.
モノマー(A)は、カルボキシ基とエチレン性不飽和結合とを含む化合物を好ましく用いることができる。モノマー(A)において、1分子中に1個のカルボキシ基が含まれればよく、2個以上のカルボキシ基が含まれてもよい。 As the monomer (A), a compound containing a carboxy group and an ethylenically unsaturated bond can be preferably used. In the monomer (A), it is sufficient that one carboxy group is contained in one molecule, and two or more carboxy groups may be contained.
共重合体において、モノマー(A)によって導入されるカルボキシ基は、架橋反応性の観点から、主鎖の近くに位置することが好ましい。例えば、主鎖の炭素原子に直接カルボキシ基が導入されていることが好ましい。このようなモノマー(A)としては、メタクリル酸、アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等が挙げられる。なかでもアクリル酸、メタクリル酸、又はこれらの組み合わせが好ましい。 In the copolymer, the carboxy group introduced by the monomer (A) is preferably located near the main chain from the viewpoint of crosslinking reactivity. For example, it is preferable that the carboxy group is directly introduced to a carbon atom of the main chain. Examples of such monomer (A) include methacrylic acid, acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, etc. Among them, acrylic acid, methacrylic acid, or a combination thereof is preferable.
モノマー(A)としては、主鎖の炭素原子CにリンカーLを介してカルボキシ基-COOHが導入される場合において、リンカーLが、直鎖又は分岐の鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル鎖及びエステル鎖からなる群から選択される少なくとも1種を有する基、又はこれらの組み合わせを有する基等を有することが好ましい。リンカーLの炭素数は全体で1~12が好ましく、1~8がより好ましい。 In the case where a carboxy group -COOH is introduced to the carbon atom C of the main chain of the monomer (A) via a linker L, it is preferable that the linker L has a group having at least one selected from the group consisting of a linear or branched chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an ether chain, and an ester chain, or a group having a combination of these. The total number of carbon atoms in the linker L is preferably 1 to 12, and more preferably 1 to 8.
主鎖の炭素原子CにリンカーLを介してカルボキシ基-COOHが導入される場合のモノマー(A)としては、例えば、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、4-[2-(メタクリロイルオキシ)エトキシ]-4-オキソ-2-ブテン酸、2-アクリロイルオキシエチルコハク酸、2-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-アクリロイルオキシプロピルフタル酸、2-アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロフタル酸、メタクリロイルオキシメチルコハク酸、メタクリロイルオキシエチルコハク酸、メタクリロイルオキシエチルフタル酸、メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、メタクリロイルオキシプロピルフタル酸、メタクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。
共重合体において、モノマー(A)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the monomer (A) in which a carboxy group -COOH is introduced to the carbon atom C of the main chain via a linker L include β-carboxyethyl (meth)acrylate, 4-[2-(methacryloyloxy)ethoxy]-4-oxo-2-butenoic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloyloxypropyl phthalic acid, 2-acryloyloxypropyl hexahydrophthalic acid, methacryloyloxymethyl succinic acid, methacryloyloxyethyl succinic acid, methacryloyloxyethyl phthalic acid, methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, methacryloyloxypropyl phthalic acid, and methacryloyloxypropyl hexahydrophthalic acid.
In the copolymer, the monomer (A) may be used alone or in combination of two or more kinds.
モノマー(A)由来のカルボキシ基は、静電反発力向上の観点から、中和されていてもよい。中和剤として水溶性塩基化合物を用いてモノマー(A)由来のカルボキシ基を中和することができる。カルボキシ基を有する分散剤の安定性の観点から、水溶性塩基化合物としては1価のものが好ましい。1価の水溶性塩基化合物はカルボキシ基を中和することで静電反発効果を発現し、顔料同士の凝集をより抑制することができる。
水溶性塩基化合物としては、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基;アミノメチルプロパノール、アミノエチルプロパノール、ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルアミノプロパノール、トリエタノールアミン等のアミン類等を挙げることができる。
The carboxy group derived from the monomer (A) may be neutralized from the viewpoint of improving electrostatic repulsion. The carboxy group derived from the monomer (A) can be neutralized using a water-soluble base compound as a neutralizing agent. From the viewpoint of the stability of the dispersant having a carboxy group, the water-soluble base compound is preferably a monovalent one. The monovalent water-soluble base compound neutralizes the carboxy group to exhibit an electrostatic repulsion effect, and can further suppress aggregation of pigments.
Examples of the water-soluble basic compound include inorganic bases such as ammonium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide; and amines such as aminomethylpropanol, aminoethylpropanol, dimethylethanolamine, triethylamine, diethylethanolamine, dimethylaminopropanol, and triethanolamine.
モノマー(A)由来のカルボキシ基の中和度は40~90モル%が好ましい。
モノマー(A)由来のカルボキシ基の中和度は、40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましい。これによって、分散剤において静電反発力を高め、初期分散性を良好に維持することができる。
モノマー(A)由来のカルボキシ基の中和度は、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、60モル%以下がさらに好ましい。これによって、カルボキシ基と多官能化合物との反応性を高め、あるいは多官能化合物の失活を防止して、架橋反応性をより高めることができる。
なお、中和度が100%であることは、モノマー(A)由来のカルボキシ基のモル当量数に対して当量以上の水溶性塩基化合物が添加されたことを示すが、モノマー(A)由来のカルボキシ基は部分的に中和されずに残っており、架橋構造に関与することができる。
The degree of neutralization of the carboxyl groups derived from the monomer (A) is preferably from 40 to 90 mol %.
The degree of neutralization of the carboxyl groups derived from the monomer (A) is preferably 40 mol % or more, and more preferably 50 mol % or more, which can increase the electrostatic repulsion in the dispersant and maintain good initial dispersibility.
The degree of neutralization of the carboxy group derived from the monomer (A) is preferably 90 mol % or less, more preferably 80 mol % or less, and even more preferably 60 mol % or less, which can increase the reactivity of the carboxy group with the polyfunctional compound or prevent the deactivation of the polyfunctional compound, thereby further increasing the crosslinking reactivity.
In addition, a degree of neutralization of 100% indicates that an equivalent or greater amount of a water-soluble basic compound has been added relative to the molar equivalent number of the carboxy groups derived from monomer (A), but some of the carboxy groups derived from monomer (A) remain unneutralized and can participate in a crosslinked structure.
本開示において、「カルボキシ基の中和度」は中和前のカルボキシ基のモル当量数に対する水溶性塩基化合物のモル当量数の割合(モル%)を意味する。 In this disclosure, "degree of neutralization of carboxy groups" refers to the ratio (mol %) of the number of molar equivalents of water-soluble base compounds to the number of molar equivalents of carboxy groups before neutralization.
モノマー(B)は、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマーである。
モノマー(B)は、β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーであってもよく、ビフェニル基を含むビニル系モノマーであってもよく、β-ジカルボニル基及びビフェニル基を含むビニルモノマーであってもよい。
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーに由来して、共重合体に導入されるβ-ジカルボニル基は、顔料表面の極性基と水素結合により吸着して、顔料親和性を示す。
ビフェニル基を含むビニル系モノマーに由来して、共重合体に導入されるビフェニル基は、顔料表面のπ電子と相互作用して吸着して、顔料親和性を示す。
このようにして、共重合体に顔料親和性を示す部位が導入されることで、共重合体によって形成される分散剤の顔料分散性を高めることができる。特に、初期状態でインク中に顔料を微分散させることができ、印刷物にインク成分をより均一に付与することに役立てることができる。
印刷物の耐水性の観点から、ビフェニル基を含むビニル系モノマーを用いることが好ましい。分散剤にビフェニル基が導入されることで、印刷物を水分を含む状態で擦過した場合、分散剤が水に溶出しにくくなり、高い耐水擦過性を得ることができる。
Monomer (B) is a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group.
Monomer (B) may be a vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group, a vinyl monomer containing a biphenyl group, or a vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group and a biphenyl group.
The β-dicarbonyl group introduced into the copolymer, which originates from a vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group, is adsorbed to the polar group on the pigment surface through hydrogen bonding, thereby exhibiting pigment affinity.
The biphenyl group introduced into the copolymer, which originates from a vinyl monomer containing a biphenyl group, interacts with and is adsorbed to the π electrons on the pigment surface, thereby exhibiting pigment affinity.
In this way, by introducing a portion exhibiting pigment affinity into the copolymer, the pigment dispersibility of the dispersant formed by the copolymer can be improved, and in particular, the pigment can be finely dispersed in the ink at the initial stage, which is useful for applying the ink components more uniformly to the printed matter.
From the viewpoint of water resistance of the printed matter, it is preferable to use a vinyl monomer containing a biphenyl group. By introducing a biphenyl group into the dispersant, when the printed matter is rubbed in a moist state, the dispersant is less likely to dissolve in water, and high water rub resistance can be obtained.
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーは、β-ジカルボニル基とエチレン性不飽和結合とを含む化合物を好ましく用いることができる。
β-ジカルボニル基としては、β-ジケトン基(-C(=O)-C-C(=O)-)、β-ケト酸エステル基(-C(=O)-C-C(=O)OR、Rは炭化水素基)、又はこれらの組み合わせを用いることができる。β-ジケトン基としては、アセトアセチル基、プロピオンアセチル基等が挙げられ、β-ケト酸エステル基としては、アセトアセトキシ基、プロピオンアセトキシ基等が挙げられる。
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーにおいて、1分子中に1個のβ-ジカルボニル基が含まれればよく、2個以上のβ-ジカルボニル基が含まれてもよい。
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アリル化合物、エチレン又はこれらの誘導体に、β-ジカルボニル基が導入された化合物を用いることができる。なかでも、β-ジカルボニル基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。これによって、主鎖が(メタ)アクリル骨格となる共重合体を提供することができる。
As the vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group, a compound containing a β-dicarbonyl group and an ethylenically unsaturated bond can be preferably used.
The β-dicarbonyl group can be a β-diketone group (-C(=O)-C-C(=O)-), a β-keto acid ester group (-C(=O)-C-C(=O)OR, where R is a hydrocarbon group), or a combination thereof. Examples of the β-diketone group include an acetoacetyl group and a propionoacetyl group, and examples of the β-keto acid ester group include an acetoacetoxy group and a propionoacetoxy group.
In the vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group, it is sufficient that one molecule contains one β-dicarbonyl group, but two or more β-dicarbonyl groups may be contained.
As the vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group, a compound in which a β-dicarbonyl group has been introduced into (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylamide, an allyl compound, ethylene or a derivative thereof can be used. Among them, a (meth)acrylate having a β-dicarbonyl group is preferred. This makes it possible to provide a copolymer in which the main chain is a (meth)acrylic skeleton.
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーとしては、例えば、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシプロピル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシブチル(メタ)アクリレート等のアセトアセトキシアルキル(メタ)アクリレート;エチレングリコールモノアセトアセタートモノ(メタ)アクリレート、2,3-ジ(アセトアセトキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2,4-ヘキサジオン(メタ)アクリレート;アセト酢酸アリル、アセト酢酸ビニル;アセトアセトキシエチル(メタ)アクリルアミド等のアセトアセトキシアルキル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。 Examples of vinyl monomers containing a β-dicarbonyl group include acetoacetoxyalkyl (meth)acrylates such as acetoacetoxyethyl (meth)acrylate, acetoacetoxypropyl (meth)acrylate, and acetoacetoxybutyl (meth)acrylate; ethylene glycol monoacetoacetate mono(meth)acrylate, 2,3-di(acetoacetoxy)propyl (meth)acrylate, and 2,4-hexadione (meth)acrylate; allyl acetoacetate; vinyl acetoacetate; and acetoacetoxyalkyl (meth)acrylamides such as acetoacetoxyethyl (meth)acrylamide.
β-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーの市販品としては、例えば、東京化成工業株式会社製「エチレングリコールモノアセトアセタートモノメタクリラート」等が挙げられる。 An example of a commercially available vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group is "ethylene glycol monoacetoacetate monomethacrylate" manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
ビフェニル基を含むビニル系モノマーは、ビフェニル基とエチレン性不飽和結合とを含む化合物を好ましく用いることができる。
ビフェニル基としては、置換又は非置換であってもよいが、非置換が好ましい。ビフェニル基の結合部位は、o位、m位、p位のいずれであってもよいが、o位が好ましい。
ビフェニル基を含むビニル系モノマーにおいて、1分子中に1個のビフェニル基が含まれればよく、2個以上のビフェニル基が含まれてもよい。
ビフェニル基を含むビニル系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アリル化合物、エチレン又はこれらの誘導体に、ビフェニル基が導入された化合物を用いることができる。なかでも、ビフェニル基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。これによって、主鎖が(メタ)アクリル骨格となる共重合体を提供することができる。
As the vinyl monomer containing a biphenyl group, a compound containing a biphenyl group and an ethylenically unsaturated bond can be preferably used.
The biphenyl group may be substituted or unsubstituted, but is preferably unsubstituted. The bonding site of the biphenyl group may be any of the o-position, m-position, and p-position, but is preferably the o-position.
In the vinyl monomer containing a biphenyl group, it is sufficient that one biphenyl group is contained in one molecule, but two or more biphenyl groups may be contained.
As the vinyl monomer containing a biphenyl group, a compound in which a biphenyl group is introduced into (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylamide, an allyl compound, ethylene or a derivative thereof can be used. Among them, a (meth)acrylate having a biphenyl group is preferable. This makes it possible to provide a copolymer in which the main chain is a (meth)acrylic skeleton.
ビフェニル基を含むビニル系モノマーとしては、例えば、ビフェニル(メタ)アクリレート、エトキシ化o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of vinyl monomers containing a biphenyl group include biphenyl (meth)acrylate and ethoxylated o-phenylphenol (meth)acrylate.
ビフェニル(メタ)アクリレートは、ビフェニルアルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化反応によって合成することができる。
エトキシ化o-フェニルフェノール(メタ)アクリレートは、エチレンオキシドの付加モル数が13以下のポリエチレングリコール変性したビフェニルアルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化反応によって合成することができる。例えば、エチレングリコールで変性したビフェニルアルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物であってよい。
Biphenyl (meth)acrylate can be synthesized by an esterification reaction between biphenyl alcohol and (meth)acrylic acid.
The ethoxylated o-phenylphenol (meth)acrylate can be synthesized by an esterification reaction between a polyethylene glycol-modified biphenyl alcohol having an added mole number of ethylene oxide of 13 or less and (meth)acrylic acid. For example, it may be an esterification product of a biphenyl alcohol modified with ethylene glycol and (meth)acrylic acid.
ビフェニル基を含むビニル系モノマーの市販品としては、例えば、新中村化学工業株式会社製「A-LEN-10」(商品名)等が挙げられる。 An example of a commercially available vinyl monomer containing a biphenyl group is "A-LEN-10" (product name) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
モノマー(B)として、上記したβ-ジカルボニルとビフェニル基とを組み合わせて含むビニル系モノマーを用いてもよい。
共重合体において、モノマー(B)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
より高い機上安定性を求める場合、モノマー(B)は、顔料の種類に応じて適切なものを選択することが好ましい。例えば、キナクリドン系顔料にはβ-ジカルボニル基を含むビニル系モノマーが好ましく、フタロシアニン系顔料にはβ-ジカルボニル基を含むビニル系モノマー及びビフェニル基を含むビニル系モノマーを併用することが好ましい。
As the monomer (B), a vinyl monomer containing the above-mentioned β-dicarbonyl and biphenyl groups in combination may be used.
In the copolymer, the monomer (B) may be used alone or in combination of two or more kinds.
When higher on-machine stability is required, it is preferable to select an appropriate monomer (B) depending on the type of pigment. For example, a vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group is preferable for a quinacridone pigment, and a vinyl monomer containing a β-dicarbonyl group and a vinyl monomer containing a biphenyl group are preferably used in combination for a phthalocyanine pigment.
モノマー(C)は、アルキレンオキシド(AO)の付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマーである。 Monomer (C) is a nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain with 15 or more moles of alkylene oxide (AO) added.
ポリオキシアルキレン鎖において、AO付加モル数は、15以上が好ましく、18以上がより好ましく、20以上がさらに好ましい。これによって、水性インク中において、水を多く含む状態とともに、水分が蒸発して少なくなった状態においても、分散安定性をより良好に維持することができる。
ポリオキシアルキレン鎖において、AO付加モル数は、50以下が好ましく、45以下がより好ましく、40以下がさらに好ましい。これによって、水性インク中において、水の配合量が少ない状態、又は水分が蒸発して少なくなった状態において、分散剤自体の増粘を防止し、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
モノマー(C)において、ポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数は、15~50が好ましく、18~45がより好ましく、20~35がさらに好ましい。
In the polyoxyalkylene chain, the number of moles of AO added is preferably 15 or more, more preferably 18 or more, and even more preferably 20 or more. This makes it possible to better maintain dispersion stability in the aqueous ink not only when the ink contains a large amount of water, but also when the water content has evaporated and decreased.
In the polyoxyalkylene chain, the number of moles of AO added is preferably not more than 50, more preferably not more than 45, and even more preferably not more than 40. This makes it possible to prevent the dispersant itself from thickening in the aqueous ink when the amount of water blended is small or when the amount of water has evaporated and become small, thereby preventing an increase in the viscosity of the entire ink.
In the monomer (C), the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain is preferably 15-50, more preferably 18-45, and even more preferably 20-35.
AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマーは、AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖とエチレン性不飽和結合とを含む化合物を好ましく用いることができる。
ポリオキシアルキレン鎖としては、1種又は2種以上のアルキレンオキシド基が連続して結合している結合鎖を用いることができる。
アルキレンオキシド基としては、炭素数が1~10が好ましく、炭素数1~8がより好ましく、炭素数2~4がさらに好ましく、炭素数2又は3が一層好ましい。
アルキレンオキシド基としては、メチレンオキシド基、エチレンオキシド基、プロピレンオキシド基、ブチレンオキシド基等が挙げられる。なかでも、エチレンオキシド基、プロピレンオキシド基、又はこれらの組み合わせが好ましく、エチレンオキシド基がより好ましい。
具体的には、モノマー(C)は、AO付加モル数が15以上であるポリエチレングリコール鎖、ポリプロピレングリコール鎖、ポリエチレンプロピレングリコール鎖等を有することが好ましく、より好ましくはポリエチレングリコール鎖である。これによって、水性インク中で、分散剤の親水性をより高め、分散安定性をより改善することができる。
As the nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more, a compound containing a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more and an ethylenically unsaturated bond can be preferably used.
As the polyoxyalkylene chain, a linking chain in which one or more types of alkylene oxide groups are continuously linked can be used.
The alkylene oxide group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably has 1 to 8 carbon atoms, even more preferably has 2 to 4 carbon atoms, and still more preferably has 2 or 3 carbon atoms.
Examples of the alkylene oxide group include a methylene oxide group, an ethylene oxide group, a propylene oxide group, a butylene oxide group, etc. Among these, an ethylene oxide group, a propylene oxide group, or a combination thereof is preferred, and an ethylene oxide group is more preferred.
Specifically, the monomer (C) preferably has a polyethylene glycol chain, a polypropylene glycol chain, a polyethylene propylene glycol chain, or the like, with the AO addition mole number being 15 or more, and more preferably a polyethylene glycol chain, which can further increase the hydrophilicity of the dispersant in the aqueous ink and further improve the dispersion stability.
モノマー(C)の分子量は、800~3000が好ましく、1000~2000がより好ましい。 The molecular weight of monomer (C) is preferably 800 to 3000, more preferably 1000 to 2000.
モノマー(C)は、ノニオン性であることが好ましく、具体的にはイオン性基が導入されていないことが好ましい。例えば、モノマー(C)のポリアルキレングリコール鎖の末端はヒドロキシ基であってもよく、ヒドロキシ基にノニオン性の官能基が導入されたものであってもよい。具体的には、ポリアルキレングリコール鎖の末端のヒドロキシ基に、炭化水素基が導入されていてもよい。
炭化水素基としては、炭素数1~20のアルキル基、又は炭素数1~10のアルキル基で置換されていてもよいアリール基が好ましく、より好ましくは、炭素数1~10のアルキル基である。
炭素数1~10のアルキル基としては、例えば炭素数1~10、好ましくは炭素数1~8、より好ましくは炭素数1~4であって、直鎖又は分岐鎖のアルキル基が好ましい。例えば、メチル基、エチル基、トリメチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基等が挙げられ、好ましくはメチル基又はエチル基である。
The monomer (C) is preferably nonionic, and specifically, it is preferred that no ionic group is introduced. For example, the terminal of the polyalkylene glycol chain of the monomer (C) may be a hydroxyl group, or a nonionic functional group may be introduced into the hydroxyl group. Specifically, a hydrocarbon group may be introduced into the hydroxyl group at the terminal of the polyalkylene glycol chain.
The hydrocarbon group is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a trimethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, and a sec-butyl group, and preferably a methyl group or an ethyl group.
モノマー(C)において、1分子中に1個のAO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が含まれればよく、2個以上のAO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が含まれてもよい。
モノマー(C)としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、又はこれらの誘導体に、AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が導入された化合物を用いることができる。これによって、主鎖が(メタ)アクリル骨格となる共重合体を提供することができる。
例えば、(メタ)アクリル酸とポリアルキレングリコールとのエーテル、ポリアルキレングリコールによって変性された(メタ)アクリレート等が挙げられる。ポリアルキレングリコール変性(メタ)アクリレートは、例えば、イソシアネート基等の起点となる官能基を導入した(メタ)アクリレートにポリアルキレングリコールを反応させて得ることができる。
Monomer (C) may contain one polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of AO added in one molecule, and may contain two or more polyoxyalkylene chains having 15 or more moles of AO added in one molecule.
As the monomer (C), a compound in which a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more is introduced into (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylamide, or a derivative thereof can be used, which makes it possible to provide a copolymer in which the main chain is a (meth)acrylic skeleton.
Examples of the polyalkylene glycol-modified (meth)acrylate include ethers of (meth)acrylic acid and polyalkylene glycol, and polyalkylene glycol-modified (meth)acrylates. The polyalkylene glycol-modified (meth)acrylates can be obtained, for example, by reacting polyalkylene glycol with a (meth)acrylate having a functional group that serves as a starting point for an isocyanate group or the like introduced therein.
モノマー(C)の具体例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール変性の2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-プロピレングリコール-モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-トリメチレングリコール-モノ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール-アリルエーテル、メトキシポリエチレングリコール-アリルエーテル、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール-アリルエーテル、ポリプロピレングリコール-アリルエーテル、ポリエチレングリコール-ジアリルエーテル、ポリプロピレングリコール-ジアリルエーテル;メトキシポリエチレングリコールアクリルアミド等が挙げられる。 Specific examples of monomer (C) include polyethylene glycol mono(meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, ethoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, octoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, stearoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate; polyethylene glycol modified 2-isocyanatoethyl(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, polyethylene glycol-propylene glycol-mono(meth)acrylate, polyethylene glycol-trimethylene glycol-mono(meth)acrylate; polyethylene glycol-allyl ether, methoxypolyethylene glycol-allyl ether, polyethylene glycol-polypropylene glycol-allyl ether, polypropylene glycol-allyl ether, polyethylene glycol-diallyl ether, polypropylene glycol-diallyl ether; methoxypolyethylene glycol acrylamide, etc.
モノマー(C)の市販品としては、例えば、株式会社ADEKA製「アデカリアソープER-20」、日油株式会社製「ブレンマーPME1000」、新中村化学工業株式会社製のNKエステルM-230G(商品名)、日油株式会社製の「ブレンマーPME-4000」、共栄社化学株式会社製「ライトエステル041MA」等が挙げられる(いずれも商品名)。
共重合体において、モノマー(C)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of commercially available products of the monomer (C) include "ADEKA REASOAP ER-20" manufactured by ADEKA CORPORATION, "BLEMMER PME 1000" manufactured by NOF CORPORATION, NK ESTER M-230G (product name) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., "BLEMMER PME-4000" manufactured by NOF CORPORATION, and "LIGHT ESTER 041MA" manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. (all of which are product names).
In the copolymer, the monomer (C) may be used alone or in combination of two or more kinds.
モノマー(D)は、アルキレンオキシド(AO)の付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマーである。
分散剤において、モノマー(D)由来のスルホ基は、高い静電反発効果を発現し、低極性溶剤を含んだ場合であっても顔料の高い分散性を得ることができる。一方で、モノマー(D)由来のスルホ基のみで十分な反発力を得ようとすると分子内でのモノマー(D)由来のスルホ基同士の反発効果が強くなり、モノマー(A)由来の単位及びモノマー(B)由来の単位が顔料に吸着するのを妨げてしまうことがある。そのため、モノマー(C)由来のノニオン性のポリオキシアルキレン鎖を導入することで、モノマー(D)由来のスルホ基同士の反発効果をある程度低減することができる。
Monomer (D) is a vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of alkylene oxide (AO) added, and a sulfo group.
In the dispersant, the sulfo group derived from the monomer (D) exhibits a high electrostatic repulsion effect, and high dispersibility of the pigment can be obtained even when a low-polarity solvent is contained. On the other hand, if sufficient repulsion is obtained only with the sulfo group derived from the monomer (D), the repulsive effect between the sulfo groups derived from the monomer (D) in the molecule becomes strong, which may prevent the units derived from the monomer (A) and the units derived from the monomer (B) from adsorbing to the pigment. Therefore, by introducing a nonionic polyoxyalkylene chain derived from the monomer (C), the repulsive effect between the sulfo groups derived from the monomer (D) can be reduced to some extent.
ポリオキシアルキレン鎖において、AO付加モル数は、15以上が好ましく、18以上がより好ましく、20以上がさらに好ましい。これによって、水性インク中において、水を多く含む状態とともに、水分が蒸発して少なくなった状態においても、分散安定性をより良好に維持することができる。
ポリオキシアルキレン鎖において、AO付加モル数は、50以下が好ましく、45以下がより好ましく、40以下がさらに好ましい。これによって、水性インク中において、水の配合量が少ない状態、又は水分が蒸発して少なくなった状態において、分散剤自体の増粘を防止し、インク全体の粘度上昇を防止することができる。
モノマー(D)において、ポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数は、15~50が好ましく、18~45がより好ましく、20~40がさらに好ましい。
In the polyoxyalkylene chain, the number of moles of AO added is preferably 15 or more, more preferably 18 or more, and even more preferably 20 or more. This makes it possible to better maintain dispersion stability in the aqueous ink not only when the ink contains a large amount of water, but also when the water content has evaporated and decreased.
In the polyoxyalkylene chain, the number of moles of AO added is preferably not more than 50, more preferably not more than 45, and even more preferably not more than 40. This makes it possible to prevent the dispersant itself from thickening in the aqueous ink when the amount of water blended is small or when the amount of water has evaporated and become small, thereby preventing an increase in the viscosity of the entire ink.
In the monomer (D), the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain is preferably 15-50, more preferably 18-45, and even more preferably 20-40.
AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むビニル系モノマーは、AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖とエチレン性不飽和結合とを含む化合物を好ましく用いることができる。
ポリオキシアルキレン鎖としては、1種又は2種以上のアルキレンオキシド基が連続して結合している結合鎖を用いることができる。
アルキレンオキシド基としては、炭素数が1~10が好ましく、炭素数1~8がより好ましく、炭素数2~4がさらに好ましく、炭素数2又は3が一層好ましい。好ましいアルキレンオキシド基及びポリエチレングリコール鎖の詳細については、上記モノマー(C)で説明した通りである。
As the vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more, a compound containing a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more and an ethylenically unsaturated bond can be preferably used.
As the polyoxyalkylene chain, a linking chain in which one or more types of alkylene oxide groups are continuously linked can be used.
The alkylene oxide group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably has 1 to 8 carbon atoms, further preferably has 2 to 4 carbon atoms, and even more preferably has 2 or 3 carbon atoms. Details of the preferred alkylene oxide group and polyethylene glycol chain are as described above in regard to Monomer (C).
モノマー(D)の分子量は、1000~4000が好ましく、1200~3000がより好ましい。 The molecular weight of monomer (D) is preferably 1,000 to 4,000, and more preferably 1,200 to 3,000.
モノマー(D)は、ポリアルキレングリコール鎖の末端のヒドロキシ基にスルホ基が導入されたものが好ましい。スルホ基がポリオキシアルキレン鎖の末端に導入されることで、架橋反応性化合物と反応しにくく、分散剤において架橋反応後も静電反発効果が発現しやすくなる。 Monomer (D) is preferably one in which a sulfo group has been introduced to the hydroxy group at the end of the polyalkylene glycol chain. By introducing a sulfo group to the end of the polyoxyalkylene chain, it becomes less likely to react with the crosslinking reactive compound, and the electrostatic repulsion effect is more likely to be expressed in the dispersant even after the crosslinking reaction.
モノマー(D)由来のスルホ基は、モノマー(A)由来のカルボキシ基に比べて架橋反応性が低く、モノマー(D)由来のスルホ基が架橋反応に関与しないで分散剤に残っていることで、高い静電反発効果を発現し、低極性溶剤を含んだ場合であっても顔料の高い分散性を得ることができる。
スルホ基は、NH4、Na、K、Li、有機アミン等の対イオンによって塩を形成していてもよい。
The sulfo group derived from monomer (D) has a lower crosslinking reactivity than the carboxy group derived from monomer (A). Since the sulfo group derived from monomer (D) remains in the dispersant without participating in the crosslinking reaction, it exhibits a high electrostatic repulsion effect, and high dispersibility of the pigment can be obtained even when a low-polarity solvent is contained.
The sulfo group may form a salt with a counter ion such as NH 4 , Na, K, Li, or an organic amine.
モノマー(D)にスルホ基を導入する方法としては、AO付加モル数が15以上であるポリオキシアルキレン鎖を有するモノマーを化学修飾剤によって処理する方法がある。
スルホ基を導入するための化学修飾剤としては、例えば、スルファミン酸、トリクロロエチルスルフェート、フェニルスルフェート等が挙げられる。
As a method for introducing a sulfo group into the monomer (D), there is a method in which a monomer having a polyoxyalkylene chain with an AO addition mole number of 15 or more is treated with a chemical modifying agent.
Examples of chemical modifying agents for introducing a sulfo group include sulfamic acid, trichloroethyl sulfate, and phenyl sulfate.
モノマー(D)において、1分子中に1個のAO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が含まれればよく、2個以上のAO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が含まれてもよい。
モノマー(D)としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、又はこれらの誘導体に、AO付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖が導入された化合物を用いることができる。これによって、主鎖が(メタ)アクリル骨格となる共重合体を提供することができる。
例えば、(メタ)アクリル酸とポリアルキレングリコールとのエーテル、ポリアルキレングリコールによって変性された(メタ)アクリレート等において、ポリアルキレングリコールのヒドロキシ基にスルホ基を導入した化合物等が挙げられる。
Monomer (D) may contain one polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of AO added in one molecule, and may contain two or more polyoxyalkylene chains having 15 or more moles of AO added in one molecule.
As the monomer (D), a compound in which a polyoxyalkylene chain having an AO addition mole number of 15 or more is introduced into (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, (meth)acrylamide, or a derivative thereof can be used, which makes it possible to provide a copolymer in which the main chain is a (meth)acrylic skeleton.
For example, in an ether of (meth)acrylic acid and a polyalkylene glycol, or a (meth)acrylate modified with a polyalkylene glycol, a compound in which a sulfo group has been introduced into the hydroxy group of the polyalkylene glycol may be mentioned.
モノマー(D)の具体例としては、ビニル基を有する脂肪族ポリエチレングリコールグリセリルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩、ビニル基を有する芳香族ポリエチレングリコールグリセリルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩、1-プロペニル基を有するポリエチレングリコール-αメチルベンジルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩、1-プロペニル基を有するポリエチレングリコール-ノニルフェニルエーテルのスルホン酸アンモニウム塩、ポリエチレングリコール変性の2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレートのスルホン酸アンモニウム塩等が挙げられる。
また、モノマー(D)の具体例としては、上記したモノマー(C)の具体例の中からポリアルキレングリコール鎖の末端がヒドロキシ基である化合物に化学修飾してスルホ基を導入したモノマーを用いることができる。
Specific examples of monomer (D) include ammonium sulfonate of an aliphatic polyethylene glycol glyceryl ether having a vinyl group, ammonium sulfonate of an aromatic polyethylene glycol glyceryl ether having a vinyl group, ammonium sulfonate of a polyethylene glycol-α-methylbenzyl ether having a 1-propenyl group, ammonium sulfonate of a polyethylene glycol-nonylphenyl ether having a 1-propenyl group, and ammonium sulfonate of a polyethylene glycol-modified 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate.
As a specific example of the monomer (D), a monomer in which a terminal of a polyalkylene glycol chain is chemically modified to a hydroxyl group to introduce a sulfo group can be used from among the specific examples of the monomer (C) described above.
モノマー(D)の市販品としては、例えば、「アデカリアソープSRシリーズ、SEシリーズ」(株式会社ADEKA製)、「アクアロンARシリーズ、BCシリーズ、KHシリーズ」(第一工業製薬株式会社製)等が挙げられる(いずれも商品名)。
共重合体において、モノマー(D)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Commercially available products of monomer (D) include, for example, "ADEKA REASOAP SR series, SE series" (manufactured by ADEKA CORPORATION), "AQUALON AR series, BC series, KH series" (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and the like (all trade names).
In the copolymer, the monomer (D) may be used alone or in combination of two or more kinds.
分散剤を形成するための共重合体は、上記した成分に加えて、さらにその他のモノマーを用いて形成されてもよい。以下、その他のモノマーを単にモノマー(E)とも記す。
モノマー(E)として、疎水性モノマーを用いることができる。これによって、共重合体によって形成される分散剤において、親水性を示す部位と、疎水性を示す部位とがバランスよく構成され、分散安定性をより改善することができる。
疎水性モノマーとしては、(メタ)アクリレート、芳香環含有モノマー等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリレートである。
The copolymer for forming the dispersant may be formed using, in addition to the above-mentioned components, other monomers. Hereinafter, the other monomers may also be simply referred to as monomer (E).
A hydrophobic monomer can be used as the monomer (E), which allows the dispersant formed by the copolymer to have a well-balanced composition of hydrophilic and hydrophobic moieties, thereby further improving the dispersion stability.
Examples of the hydrophobic monomer include (meth)acrylates and aromatic ring-containing monomers, and preferably (meth)acrylates.
その他のモノマー(E)の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート(例えば、n-又はイソプロピル(メタ)アクリレート)、ブチル(メタ)アクリレート(例えば、n-、イソ、sec-又はtert-ブチル(メタ)アクリレート)、ペンチル(メタ)アクリレート(例えば、n-、イソ又はネオペンチル(メタ)アクリレート)、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート(例えば、n-又はイソオクチル(メタ)アクリレート)、デシル(メタ)アクリレート(例えば、n-又はイソデシル(メタ)アクリレート)、ドデシル(メタ)アクリレート(例えば、n-又はイソドデシル(メタ)アクリレート)、ステアリル(メタ)アクリレート(例えば、n-又はイソステアリル(メタ)アクリレート)、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
さらに、その他のモノマー(E)の具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン系モノマー;酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル系ポリマー;マレイン酸エステル;フマル酸エステル;アクリロニトリル;メタクリロニトリル;α-オレフィン等が挙げられる。
共重合体において、モノマー(E)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of other monomers (E) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate (e.g., n- or isopropyl (meth)acrylate), butyl (meth)acrylate (e.g., n-, iso, sec- or tert-butyl (meth)acrylate), pentyl (meth)acrylate (e.g., n-, iso, or neopentyl (meth)acrylate), 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate (e.g., n- or isooctyl (meth)acrylate), decyl (meth)acrylate (e.g., n- or isodecyl (meth)acrylate), dodecyl (meth)acrylate (e.g., n- or isododecyl (meth)acrylate), stearyl (meth)acrylate (e.g., n- or isostearyl (meth)acrylate), cyclohexyl (meth)acrylate, and benzyl (meth)acrylate.
Further, specific examples of the other monomer (E) include styrene-based monomers such as styrene and α-methylstyrene; vinyl ether-based polymers such as vinyl acetate, vinyl benzoate, and butyl vinyl ether; maleic acid esters; fumaric acid esters; acrylonitrile; methacrylonitrile; and α-olefins.
In the copolymer, the monomer (E) may be used alone or in combination of two or more kinds.
分散剤が顔料表面に吸着した状態で、分散剤の最外層がモノマー(D)に由来するイオン性のポリオキシアルキレン鎖となるように設計することで、スルホ基によって静電反発が起こりやすくなり好ましい。そのため、モノマー(D)に由来するポリオキシアルキレン鎖は、モノマー(C)に由来するポリオキシアルキレン鎖と同等か、長いことがより好ましい。
共重合体において、モノマー(C)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数と、モノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数との比は、C:D=1:0.8~1:2であることが好ましく、1:0.8~1:1.5がより好ましい。
この付加モル数の比「C:D」は、モノマー(D)のAO付加モル数を基準に、1:0.8以上が好ましく、1:1以上がより好ましく、1:1.2以上がさらに好ましい。
この付加モル数の比「C:D」は、モノマー(D)のAO付加モル数を基準に、1:2以下が好ましく、1:1.5以下がより好ましい。
上記した範囲によって、分散剤の初期の顔料分散性をより高めることができ、印刷物の耐擦過性をより改善することができる。
It is preferable to design the dispersant so that the outermost layer of the dispersant is an ionic polyoxyalkylene chain derived from monomer (D) when the dispersant is adsorbed on the pigment surface, since electrostatic repulsion is easily caused by the sulfo group. Therefore, it is more preferable that the polyoxyalkylene chain derived from monomer (D) is equal to or longer than the polyoxyalkylene chain derived from monomer (C).
In the copolymer, the ratio of the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (C) to the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (D) is preferably C:D=1:0.8 to 1:2, more preferably 1:0.8 to 1:1.5.
The ratio of the number of moles added, "C:D", is preferably 1:0.8 or more, more preferably 1:1 or more, and even more preferably 1:1.2 or more, based on the number of moles added of AO in monomer (D).
The ratio of the number of moles added, "C:D", is preferably 1:2 or less, and more preferably 1:1.5 or less, based on the number of moles added of AO in the monomer (D).
Within the above range, the initial pigment dispersibility of the dispersant can be further improved, and the scratch resistance of the printed matter can be further improved.
また、モノマー(C)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数及びモノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数は、それぞれ独立的に40以下が好ましい。モノマー(C)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数及びモノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖のAO付加モル数のうち少なくとも一方が40以下である場合に、より好ましくは両方が40以下である場合に、上記した付加モル数の比「C:D」が1:0.8~1:2、特に1:1~1:1.5であることが好ましい。 The number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (C) and the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (D) are each preferably independently 40 or less. When at least one of the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (C) and the number of moles of AO added to the polyoxyalkylene chain of monomer (D) is 40 or less, and more preferably when both are 40 or less, it is preferable that the ratio of the above-mentioned added moles "C:D" is 1:0.8 to 1:2, particularly 1:1 to 1:1.5.
共重合体において、モノマー(C)由来の単位とモノマー(D)由来の単位とは、モル比「C:D」で、1:3~1:0.3が好ましく、1:2~1:0.8がより好ましく、1:1.5~1:0.9がより一層好ましい。これによって、初期状態での顔料分散性と、長期間の分散安定性、特にヘッド放置等による水分蒸発後の分散安定性をより改善することができる。 In the copolymer, the units derived from monomer (C) and the units derived from monomer (D) have a molar ratio "C:D" of preferably 1:3 to 1:0.3, more preferably 1:2 to 1:0.8, and even more preferably 1:1.5 to 1:0.9. This can improve the pigment dispersibility in the initial state and the long-term dispersion stability, particularly the dispersion stability after water evaporation due to leaving the head standing, etc.
共重合体を形成する成分として、共重合体全量に対し、モノマー(A)は、10~50モル%が好ましく、モノマー(B)は、20~70モル%が好ましく、モノマー(C)は、10~30モル%が好ましく、モノマー(D)は、10~30モル%が好ましい。さらに、共重合体の合成にその他のモノマー(E)が用いられる場合は、共重合体全量に対し、モノマー(E)は、10~30モル%が好ましい。 As components forming the copolymer, monomer (A) is preferably 10 to 50 mol % relative to the total amount of the copolymer, monomer (B) is preferably 20 to 70 mol %, monomer (C) is preferably 10 to 30 mol %, and monomer (D) is preferably 10 to 30 mol %. Furthermore, when another monomer (E) is used in the synthesis of the copolymer, monomer (E) is preferably 10 to 30 mol % relative to the total amount of the copolymer.
上記したモノマー混合物の共重合体によって形成される分散剤は、カルボキシ基を有する単位(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される1種以上を含む単位(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上であるポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性の単位(C)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上であるポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含む単位(D)、選択的に導入されるその他の単位(E)を含むことができる。
この共重合体の一例としては、主鎖が(メタ)アクリル骨格を有することが好ましい。
The dispersant formed by the copolymer of the above-mentioned monomer mixture can contain units (A) having a carboxy group, units (B) containing one or more selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, nonionic units (C) containing a polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of alkylene oxide added, units (D) containing a polyoxyalkylene chain having 15 or more moles of alkylene oxide added and a sulfo group, and other units (E) which are selectively introduced.
As an example of this copolymer, it is preferable that the main chain has a (meth)acrylic skeleton.
この共重合体に対して、各成分は以下の配合割合であることが好ましい。
モノマー(A)由来の単位は、共重合体全量に対し、10~50モル%が好ましく、20~40モル%がより好ましく、20~30モル%がさらに好ましい。モノマー(A)由来の単位が10モル%以上であることで、分散剤に十分な割合で架橋構造を含ませることができる。モノマー(A)由来の単位が50モル%以下であることで、分散剤の水溶性が高くなることを防止し、初期の分散性をより改善することができる。
モノマー(B)由来の単位は、共重合体全量に対し、20~70モル%が好ましく、30~60モル%がより好ましく、30~50モル%がさらに好ましい。
モノマー(C)由来の単位は、共重合体全量に対し、10~30モル%が好ましく、10~20モル%がより好ましい。
モノマー(D)由来の単位は、共重合体全量に対し、10~30モル%が好ましく、10~20モル%がより好ましい。
モノマー(E)由来の単位は、共重合体全量に対し、10~30モル%が好ましく、10~20モル%がより好ましい。
ここで、各単位の量は、合成系に投入したモノマーの合計量から求めることができる。
For this copolymer, the respective components are preferably blended in the following proportions.
The content of the units derived from the monomer (A) is preferably 10 to 50 mol%, more preferably 20 to 40 mol%, and even more preferably 20 to 30 mol% based on the total amount of the copolymer. When the content of the units derived from the monomer (A) is 10 mol% or more, the dispersant can contain a crosslinked structure at a sufficient ratio. When the content of the units derived from the monomer (A) is 50 mol% or less, the water solubility of the dispersant can be prevented from becoming high, and the initial dispersibility can be further improved.
The unit derived from the monomer (B) is preferably from 20 to 70 mol %, more preferably from 30 to 60 mol %, and even more preferably from 30 to 50 mol %, based on the total amount of the copolymer.
The unit derived from the monomer (C) preferably accounts for 10 to 30 mol %, more preferably 10 to 20 mol %, based on the total amount of the copolymer.
The unit derived from the monomer (D) preferably accounts for 10 to 30 mol %, more preferably 10 to 20 mol %, based on the total amount of the copolymer.
The unit derived from the monomer (E) preferably accounts for 10 to 30 mol %, more preferably 10 to 20 mol %, based on the total amount of the copolymer.
Here, the amount of each unit can be calculated from the total amount of monomers added to the synthesis system.
モノマー(C)に由来する単位及びモノマー(D)に由来する単位の合計量は、共重合体全量に対し、10~80モル%が好ましく、20~50モル%がより好ましく、20~40モル%がさらに好ましい。 The total amount of the units derived from monomer (C) and the units derived from monomer (D) is preferably 10 to 80 mol %, more preferably 20 to 50 mol %, and even more preferably 20 to 40 mol %, based on the total amount of the copolymer.
インクは、上記した顔料及び分散剤を含み、分散剤が架橋構造を有する共重合体である。インクは、顔料及び分散剤が顔料複合体を形成し、顔料複合体が架橋構造を備えてもよい。このような架橋構造によって、共重合体同士の結合が強固になって分散剤の溶剤への溶出を抑制することができる。また、分散剤が顔料をより強固に被覆することになって、分散剤の顔料からの脱離を防止することからも、分散剤の溶剤への溶出を抑制することができる。
分散剤の架橋構造は、例えば、顔料に共重合体を付着させた状態で架橋剤を添加して、共重合体のモノマー(A)由来のカルボキシ基を基点として架橋反応を行うことで得ることができる。
架橋剤としては、多官能化合物を用いることができる。多官能化合物としては、例えば、カルボキシ基と反応性を有する官能基を2個以上有する化合物を用いることができる。
The ink contains the above-mentioned pigment and dispersant, and the dispersant is a copolymer having a crosslinked structure. In the ink, the pigment and dispersant may form a pigment complex, and the pigment complex may have a crosslinked structure. Such a crosslinked structure strengthens the bonds between the copolymers, making it possible to suppress the dissolution of the dispersant into the solvent. In addition, the dispersant coats the pigment more firmly, preventing the dispersant from being detached from the pigment, and therefore suppressing the dissolution of the dispersant into the solvent.
The crosslinked structure of the dispersant can be obtained, for example, by adding a crosslinking agent to a pigment in a state in which the copolymer is adhered to the pigment, and carrying out a crosslinking reaction using the carboxy group derived from the monomer (A) of the copolymer as the base point.
The crosslinking agent may be a polyfunctional compound, such as a compound having two or more functional groups reactive with a carboxy group.
多官能化合物は、1分子中に反応性基を2~6個有することが好ましく、3~5個有することがより好ましく、4個又は5個がさらに好ましい。
多官能化合物が1分子中に反応性基を2個以上、より好ましくは3個以上、さらに好ましくは4個以上有することで、分散剤の架橋構造による3次元網目構造の密度が高くなって、分散剤の溶媒への溶出をより防ぐことができる。
多官能化合物において、反応性基は共重合体のモノマー(A)由来のカルボキシ基と反応性を有するものであればよいが、多官能化合物は反応性基としてエポキシ基、より具体的にはグリシジル基を有することが好ましい。
多官能化合物は水性溶媒中で共重合体との架橋反応に用いられることから、多官能化合物は親水性を示すことが好ましい。例えば、多官能化合物には、ヒドロキシ基等の親水性基が導入されているとよい。
The polyfunctional compound preferably has 2 to 6 reactive groups in one molecule, more preferably 3 to 5 reactive groups, and even more preferably 4 or 5 reactive groups.
When the polyfunctional compound has two or more reactive groups in one molecule, more preferably three or more reactive groups, and even more preferably four or more reactive groups in one molecule, the density of the three-dimensional network structure formed by the crosslinked structure of the dispersant is increased, making it possible to better prevent the dissolution of the dispersant into the solvent.
In the polyfunctional compound, the reactive group may be any group that is reactive with the carboxy group derived from the monomer (A) of the copolymer, but it is preferable that the polyfunctional compound has an epoxy group, more specifically a glycidyl group, as the reactive group.
Since the polyfunctional compound is used in the crosslinking reaction with the copolymer in an aqueous solvent, it is preferable that the polyfunctional compound exhibits hydrophilicity. For example, it is preferable that a hydrophilic group such as a hydroxyl group is introduced into the polyfunctional compound.
多官能化合物としては、例えば、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物、アジリジン系化合物、カルボジイミド系化合物等を挙げることができる。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of polyfunctional compounds include epoxy compounds, oxazoline compounds, aziridine compounds, carbodiimide compounds, etc. These can be used alone or in combination of two or more.
エポキシ系化合物としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-へキサンジオールジグリシジルエーテル、等の2官能のエポキシ系化合物;グリセロールトリグリシジルエーテル、等の3官能のエポキシ系化合物;ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、等の4官能のエポキシ系化合物;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、ソルビト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、等のヒドロキシ基を任意的に有する多官能性のエポキシ系化合物等が挙げられる。
これらの中でも、ヒドロキシ基を有する多官能性のエポキシ系化合物が好ましく、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルがより好ましい。
Examples of the epoxy compounds include bifunctional epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, dipropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and 1,6-hexanediol diglycidyl ether; trifunctional epoxy compounds such as glycerol triglycidyl ether; tetrafunctional epoxy compounds such as pentaerythritol polyglycidyl ether; and polyfunctional epoxy compounds optionally having a hydroxy group such as glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, and trimethylolpropane polyglycidyl ether.
Among these, polyfunctional epoxy compounds having a hydroxy group are preferred, and polyglycerol polyglycidyl ether is more preferred.
エポキシ系化合物の市販品としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製「デナコールEX-201、EX-211、EX-212、EX-313、EX-314、EX-321、EX-411、EX-421、EX-512、EX-521、EX-611、EX-612、EX-614、EX-614B」、「EX-200、EX-800、EX-900シリーズ」;共栄社化学株式会社製「エポライト40E、100E、200E、400E、70P、200P、400P、1500NP、1600、80MF」等を用いることができる(いずれも商品名)。 Commercially available epoxy compounds include, for example, "Denacol EX-201, EX-211, EX-212, EX-313, EX-314, EX-321, EX-411, EX-421, EX-512, EX-521, EX-611, EX-612, EX-614, EX-614B" and "EX-200, EX-800, EX-900 series" manufactured by Nagase ChemteX Corporation; and "Epolite 40E, 100E, 200E, 400E, 70P, 200P, 400P, 1500NP, 1600, 80MF" manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. (all trade names).
オキサゾリン系化合物としては、例えば、オキサゾリン基を有する重合体が好ましい。オキサゾリン基を有する重合体としては、付加重合性オキサゾリンを必須成分として含む単量体成分を重合してなるものが好ましい。付加重合性オキサゾリン基含有単量体としては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリンが挙げられる。 As the oxazoline-based compound, for example, a polymer having an oxazoline group is preferable. As the polymer having an oxazoline group, a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an addition-polymerizable oxazoline as an essential component is preferable. Examples of the addition-polymerizable oxazoline group-containing monomer include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, and 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline.
オキサゾリン系化合物の市販品としては、例えば、日本触媒株式会社製「エポクロスWS-300、500、700」、「エポクロスK-1010、1020、1030E」、「エポクロスK-2010、2020、2030」等を用いることができる(いずれも商品名)。 Examples of commercially available oxazoline compounds that can be used include "Epocross WS-300, 500, 700," "Epocross K-1010, 1020, 1030E," and "Epocross K-2010, 2020, 2030" manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. (all trade names).
アジリジン系化合物としては、分子中にアリジリン基を有する化合物であり、分子中に2個以上のアリジリン基を有する多官能アリジリン系化合物を用いることが好ましい。
例えば、2,2-ビスヒドロキシメチルブタノール-トリス[3-(1-アジリニジル)プロピオネート]、4,4-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等を用いることができる。
アジリジン系化合物の市販品としては、例えば、株式会社日本触媒製ケミタイトシリーズの「PZ-33」、「DZ-22E」等を用いることができる(いずれも商品名)。
The aziridine compound is a compound having an aziridine group in the molecule, and it is preferable to use a polyfunctional aziridine compound having two or more aziridine groups in the molecule.
For example, 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionate], 4,4-bis(ethyleneiminocarbonylamino)diphenylmethane, etc. can be used.
As commercially available aziridine compounds, for example, "PZ-33" and "DZ-22E" from the Chemitite series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. can be used (all trade names).
カルボジイミド系化合物としては、分子中に「-N=C=N-」で表されるカルボジイミド基を有する化合物である。
例えば、環状カルボジイミド、イソシアナート末端カルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、アミノ基含有カルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N-t-ブチル-N-エチルカルボジイミド、ジ-t-ブチルカルボジイミド等を用いることができる。
The carbodiimide compound is a compound having a carbodiimide group represented by "-N=C=N-" in the molecule.
For example, cyclic carbodiimides, isocyanate-terminated carbodiimides, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, amino group-containing carbodiimides, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride, Nt-butyl-N-ethylcarbodiimide, di-t-butylcarbodiimide, and the like can be used.
カルボジイミド系化合物の市販品としては、例えば、日清肪ケミカル株式会社製カルボジライトシリーズの「V-02B」、「V-04K」等を用いることができる(いずれも商品名)。 Examples of commercially available carbodiimide compounds that can be used include "V-02B" and "V-04K" from the Carbodilite series manufactured by Nisshin Chemical Corporation (both are product names).
モノマー(A)由来のカルボキシ基を基点として架橋構造を形成する場合は、架橋剤としてエポキシ系化合物を用いることが好ましく、なかでも、2~4個のエポキシ基を有するエポキシ系化合物が好ましく、2~4個のエポキシ基とともに親水性基を有するエポキシ系化合物がより好ましい。 When forming a crosslinked structure using the carboxy group derived from monomer (A) as the base point, it is preferable to use an epoxy-based compound as the crosslinking agent, and among these, an epoxy-based compound having 2 to 4 epoxy groups is preferred, and an epoxy-based compound having a hydrophilic group in addition to 2 to 4 epoxy groups is even more preferred.
分散剤において、モノマー(A)由来のカルボキシ基のモル当量に対し、架橋剤の反応性基のモル当量は、10~50モル%であることが好ましい。例えば、反応系に投入される共重合体の量からカルボキシ基の当量を求め、このカルボキシ基の当量に対し上記範囲を満たす反応性基の当量となる架橋剤を添加するとよい。 In the dispersant, the molar equivalent of the reactive group of the crosslinking agent is preferably 10 to 50 mol% relative to the molar equivalent of the carboxy group derived from monomer (A). For example, the equivalent of the carboxy group is calculated from the amount of copolymer added to the reaction system, and a crosslinking agent is added whose equivalent of the reactive group satisfies the above range relative to this equivalent of the carboxy group.
分散剤は、固形分量で、質量比で、顔料1に対し、0.1~10が好ましく、0.1~5がより好ましく、0.2~3であってもよい。
分散剤は、固形分量で、インク全量に対し、0.5~20質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましく、1~5質量%がより好ましい。
ここで、分散剤の含有量は、モノマー混合物の共重合体の質量と架橋剤の質量との合計量である。
The dispersant may be used in an amount of 0.1 to 10, more preferably 0.1 to 5, and even more preferably 0.2 to 3, based on the solid content of the pigment.
The dispersant is contained in an amount of preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and even more preferably 1 to 5% by mass, in terms of solid content, relative to the total amount of the ink.
Here, the content of the dispersant is the total amount of the mass of the copolymer in the monomer mixture and the mass of the crosslinking agent.
架橋剤の配合量は、架橋前の共重合体1質量部に対して、0.005質量部以上であることが好ましく、より好ましくは0.02質量部以上である。
一方、架橋剤の配合量は、架橋前の共重合体1質量部に対して、0.5質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.1質量部以下である。
なお、本発明の効果を損なわない範囲で、一実施形態による分散剤に加えて、その他の分散剤がインク中に含まれてもよい。
The amount of the crosslinking agent is preferably 0.005 part by mass or more, and more preferably 0.02 part by mass or more, per part by mass of the copolymer before crosslinking.
On the other hand, the amount of the crosslinking agent is preferably 0.5 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or less, per part by mass of the copolymer before crosslinking.
In addition to the dispersant according to one embodiment, other dispersants may be contained in the ink as long as the effects of the present invention are not impaired.
以下、分散剤の合成方法について説明する。なお、一実施形態による分散剤は、以下の合成方法によって合成されたものに限定されずに、上記した特徴を備える分散剤を用いることができる。 The synthesis method of the dispersant is described below. Note that the dispersant according to one embodiment is not limited to the one synthesized by the synthesis method below, and any dispersant having the above-mentioned characteristics can be used.
分散剤の合成方法の一例としては、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を少なくとも含むモノマー混合物を用いて共重合体を合成すること、及び共重合体を架橋することを含む。好ましくは、共重合体は顔料の存在下で架橋される。モノマー混合物は、選択的にその他のモノマー(E)を含んでよい。
これによれば、分散安定性に優れる分散剤を提供することができる。
An example of a method for synthesizing a dispersant includes synthesizing a copolymer using a monomer mixture containing at least a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group, and crosslinking the copolymer. Preferably, the copolymer is crosslinked in the presence of a pigment. The monomer mixture may optionally contain another monomer (E).
This makes it possible to provide a dispersant having excellent dispersion stability.
具体的には、モノマー(A)、モノマー(B)、モノマー(C)、モノマー(D)、選択的に配合されるモノマー(E)を、一括又は分割して混合し、必要に応じて溶媒中で反応を進行させて、共重合体の合成を行うことができる。 Specifically, the copolymer can be synthesized by mixing monomer (A), monomer (B), monomer (C), monomer (D), and optionally added monomer (E) all at once or in portions, and allowing the reaction to proceed in a solvent as necessary.
共重合体を得るためのモノマー混合物に対する各モノマーの配合割合は、上記した共重合体において好ましいモル比となるように適宜調節して配合するとよい。
重合は、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合のいずれであってもよい。例えば、ランダム共重合体は、各モノマー成分を一括して含む原料混合物を一括して重合することで得ることができる。また、ブロック共重合体は、先に1種類のモノマーを重合し、この重合体にさらに他のモノマーを重合する方法、先に1種類のモノマーをそれぞれ重合し、得られた複数種類の重合体をブロック重合する方法、リビング重合によって重合反応を制御する方法等によって得ることができる。グラフト共重合体は、1種類又は2種類以上のモノマーを用いて主鎖の共重合体を重合し、この共重合体に反応性基を導入させておき、この反応性基を起点に他のモノマーを重合する方法、又はこの反応性基を起点に他のモノマーを用いて重合した重合体を導入する方法等によって得ることができる。
The mixing ratio of each monomer in the monomer mixture for obtaining the copolymer may be appropriately adjusted and mixed so as to obtain a preferable molar ratio in the above-mentioned copolymer.
The polymerization may be any of random copolymerization, block copolymerization, and graft copolymerization. For example, a random copolymer can be obtained by polymerizing a raw material mixture containing each monomer component in a lump. In addition, a block copolymer can be obtained by a method of polymerizing one type of monomer first and then polymerizing another monomer to this polymer, a method of polymerizing one type of monomer first and block polymerizing the obtained multiple types of polymers, a method of controlling the polymerization reaction by living polymerization, etc. A graft copolymer can be obtained by a method of polymerizing a main chain copolymer using one or more types of monomers, introducing a reactive group into this copolymer, polymerizing another monomer from this reactive group, or a method of introducing a polymer polymerized using another monomer from this reactive group.
重合は、溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等にしたがって行うことができ、好ましくは溶液重合法である。
溶液重合において用いる重合溶媒としては、例えば、エタノール、プロパノール等の炭素数1~3の脂肪族アルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類等が挙げられる。重合溶媒は、モノマー成分を溶解可能であって、重合後に除去が可能であることが好ましいため、重合溶媒には、揮発性の高極性溶剤を用いることが好ましい。
The polymerization can be carried out according to a solution polymerization method, a bulk polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, etc., and is preferably a solution polymerization method.
Examples of the polymerization solvent used in the solution polymerization include aliphatic alcohols having 1 to 3 carbon atoms, such as ethanol and propanol, ketones, such as acetone and methyl ethyl ketone, esters, such as ethyl acetate, etc. It is preferable that the polymerization solvent is capable of dissolving the monomer components and is removable after polymerization, and therefore it is preferable to use a volatile highly polar solvent as the polymerization solvent.
重合に際して、ラジカル重合開始剤、重合連鎖移動剤、RAFT剤等の各種添加剤を用いることができる。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル-2,2’-アゾビスブチレート、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)等のアゾ化合物を好ましく用いることができる。また、ラジカル重合開始剤として、t-ブチルペルオキシオクトエート、ジ-t-ブチルペルオキシド、ジベンゾイルオキシド等の有機過酸化物を用いることができる。
ラジカル重合開始剤の添加量は、モノマー100質量部に対し0.1~5質量部が好ましい。
In the polymerization, various additives such as a radical polymerization initiator, a polymerization chain transfer agent, and a RAFT agent can be used.
As the radical polymerization initiator, for example, azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2'-azobisbutyrate, 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), 1,1'-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile) etc. can be preferably used. In addition, as the radical polymerization initiator, organic peroxides such as t-butylperoxyoctoate, di-t-butylperoxide, dibenzoyloxide etc. can be used.
The amount of the radical polymerization initiator added is preferably 0.1 to 5 parts by mass based on 100 parts by mass of the monomer.
重合連鎖移動剤としては、例えば、オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、n-テトラデシルメルカプタン、2-メルカプトエタノール等のメルカプタン類;ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲンジスルフィド類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類;四塩化炭素、臭化エチレン等のハロゲン化炭化水素類;ペンタフェニルエタン等の炭化水素類;アクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、2-エチルヘキシルチオグリコレート、タービノーレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、ジペンテン、α-メチルスチレンダイマー、9,10-ジヒドロアントラセン、1,4-ジヒドロナフタレン、インデン、1,4-シクロヘキサジエン等の不飽和環状炭化水素化合物;2,5-ジヒドロフラン等の不飽和ヘテロ環状化合物等が挙げられる。 Examples of polymerization chain transfer agents include mercaptans such as octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-tetradecyl mercaptan, and 2-mercaptoethanol; xanthogen disulfides such as dimethyl xanthogen disulfide and diisopropyl xanthogen disulfide; thiuram disulfides such as tetramethyl thiuram disulfide and tetrabutyl thiuram disulfide; halogens such as carbon tetrachloride and ethylene bromide. Examples of such compounds include unsaturated cyclic hydrocarbons such as fluorinated hydrocarbons, pentaphenylethane, and the like; unsaturated cyclic hydrocarbon compounds such as acrolein, methacrolein, allyl alcohol, 2-ethylhexyl thioglycolate, turbinolene, α-terpinene, γ-terpinene, dipentene, α-methylstyrene dimer, 9,10-dihydroanthracene, 1,4-dihydronaphthalene, indene, and 1,4-cyclohexadiene; and unsaturated heterocyclic compounds such as 2,5-dihydrofuran.
重合条件は、用いるモノマー、ラジカル重合開始剤等の添加剤、重合溶媒等に応じて適宜調節することができる。
通常、重合温度は、好ましくは30~120℃、より好ましくは50~100℃である。重合時間は、好ましくは10分~20時間であり、より好ましくは1時間~10時間である。また、反応雰囲気は、非酸化性雰囲気が好ましく、不活性雰囲気がより好ましく、具体的には窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等が好ましい。
塊状重合の場合は、溶媒なしで反応を行う以外は、溶液重合と同じような反応を行ってよい。重合条件も溶液重合と同じでよい。
The polymerization conditions can be appropriately adjusted depending on the monomers used, additives such as a radical polymerization initiator, and the polymerization solvent.
In general, the polymerization temperature is preferably 30 to 120° C., more preferably 50 to 100° C. The polymerization time is preferably 10 minutes to 20 hours, more preferably 1 hour to 10 hours. The reaction atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere, more preferably an inert atmosphere, specifically, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or the like.
In the case of bulk polymerization, the reaction may be carried out in the same manner as in solution polymerization, except that the reaction is carried out without a solvent, and the polymerization conditions may be the same as in solution polymerization.
架橋前の状態において分散剤の重量平均分子量(Mw)は、5,000~100,000程度が好ましく、5,000~50,000がより好ましい。分散剤の数平均分子量(Mn)は、3,000~100,000程度が好ましく、4,000~50,000がより好ましい。分散剤の分子量分布Mw/Mnは、1.0~2.0が好ましい。
ここで、重量平均分子量及び数平均分子量は、いずれも、GPC法で標準ポリスチレン換算で求めた値である。
The weight average molecular weight (Mw) of the dispersant before crosslinking is preferably about 5,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 50,000. The number average molecular weight (Mn) of the dispersant is preferably about 3,000 to 100,000, more preferably 4,000 to 50,000. The molecular weight distribution Mw/Mn of the dispersant is preferably 1.0 to 2.0.
Here, the weight average molecular weight and the number average molecular weight are both values determined by the GPC method and converted into standard polystyrene.
次に、得られた共重合体を架橋する方法について説明する。架橋反応は共重合体と顔料の存在下で行うことが好ましい。これによって、顔料に共重合体が付着した状態で架橋構造が形成されるため、顔料への分散剤の吸着性をより高めることができる。
一方法では、得られた共重合体と顔料とを水性溶媒に添加し、混合及び分散させプレ顔料分散体を得て、次いで、プレ顔料分散体に架橋剤として多官能化合物を添加して架橋反応を行うことができる。多官能化合物には、上記したものを用いることができる。
具体的には、顔料、共重合体、水及び水溶性溶剤を含む混合物をビーズミル等の分散機を用いて分散させてプレ顔料分散体を得て、次いで、プレ顔料分散体に多官能化合物、希釈用の水溶性溶剤及び水を添加して、顔料分散体を得ることができる。プレ顔料分散体は、顔料の平均粒子径が10~200nm程度になるように分散することが好ましい。また、得られた顔料分散体をフィルター等を用いてろ過してもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。
Next, a method for crosslinking the obtained copolymer will be described. The crosslinking reaction is preferably carried out in the presence of the copolymer and the pigment. This forms a crosslinked structure with the copolymer attached to the pigment, which can further increase the adsorption of the dispersant to the pigment.
In one method, the obtained copolymer and the pigment are added to an aqueous solvent, mixed and dispersed to obtain a pre-pigment dispersion, and then a multifunctional compound is added as a crosslinking agent to the pre-pigment dispersion to carry out a crosslinking reaction. The multifunctional compound may be any of those mentioned above.
Specifically, a mixture containing a pigment, a copolymer, water, and a water-soluble solvent is dispersed using a dispersing machine such as a bead mill to obtain a pre-pigment dispersion, and then a polyfunctional compound, a water-soluble solvent for dilution, and water are added to the pre-pigment dispersion to obtain a pigment dispersion. The pre-pigment dispersion is preferably dispersed so that the average particle size of the pigment is about 10 to 200 nm. The obtained pigment dispersion may be filtered using a filter or the like. Various additives may also be added as appropriate.
架橋反応は加熱下で行うことが好ましく、架橋反応の温度は50~70℃が好ましい。
架橋反応の時間は、特に制限されないが、5~20時間であってよい。
架橋反応を促進するために、反応促進剤を用いてもよい。反応促進剤としては、例えば、三級アミン、ホウ酸、ホウ酸エステル、有機金属化合物、イミダゾール等が挙げられる。
The crosslinking reaction is preferably carried out under heating, and the temperature of the crosslinking reaction is preferably 50 to 70°C.
The time for the crosslinking reaction is not particularly limited, but may be from 5 to 20 hours.
In order to accelerate the crosslinking reaction, a reaction accelerator may be used, such as a tertiary amine, boric acid, a boric acid ester, an organic metal compound, or imidazole.
得られた架橋反応の生成物は、そのままインクとして用いてもよいし、希釈溶媒を添加してインクとして提供することも可能であるし、あるいは、架橋反応で用いた溶媒を除去しインク用の溶媒を添加してインクとして提供することも可能である。 The resulting crosslinking reaction product may be used as is as an ink, or may be provided as an ink by adding a dilution solvent, or may be provided as an ink by removing the solvent used in the crosslinking reaction and adding an ink solvent.
次に、モノマー(A)由来のカルボキシ基を中和する方法について説明する。モノマー(A)由来のカルボキシ基を中和する段階は、モノマー混合物から共重合体を得た後に中和剤を添加して行うことが好ましい。モノマー(A)由来のカルボキシ基を中和する段階は、架橋剤を添加して架橋反応を行う前に中和剤を添加して行うことが好ましい。
一方法では、得られた共重合体と顔料とを水性溶媒に添加し、さらに中和剤を添加して、混合及び分散させプレ顔料分散体を得て、次いで、プレ顔料分散体に架橋剤として多官能化合物を添加して架橋反応を行うことができる。中和剤及び多官能化合物には、上記したものを用いることができる。
Next, a method for neutralizing the carboxy group derived from the monomer (A) will be described. The step of neutralizing the carboxy group derived from the monomer (A) is preferably carried out by adding a neutralizing agent after obtaining a copolymer from a monomer mixture. The step of neutralizing the carboxy group derived from the monomer (A) is preferably carried out by adding a neutralizing agent before adding a crosslinking agent to carry out a crosslinking reaction.
In one method, the obtained copolymer and pigment are added to an aqueous solvent, and then a neutralizing agent is added, followed by mixing and dispersing to obtain a pre-pigment dispersion, and then a polyfunctional compound is added as a crosslinking agent to the pre-pigment dispersion to carry out a crosslinking reaction. The neutralizing agent and polyfunctional compound may be any of those described above.
水性インクは、水性溶媒として水を含むことが好ましく、主溶媒が水であってもよい。
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものが好ましい。特に、インクの顔料分散安定性の観点から、カルシウム等の多価金属イオンの含有量が少ないことが好ましい。水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、超純水等を用いるとよい。
水は、インク粘度の調整の観点から、インク全量に対して20質量%~90質量%で含まれることが好ましく、30質量%~80質量%で含まれることがより好ましく、40質量%~70質量%がさらに好ましい。
The aqueous ink preferably contains water as an aqueous solvent, and the main solvent may be water.
The water is not particularly limited, but is preferably one that contains as few ionic components as possible. In particular, from the viewpoint of the pigment dispersion stability of the ink, it is preferable that the content of polyvalent metal ions such as calcium is small. As the water, for example, ion-exchanged water, distilled water, ultrapure water, etc. may be used.
From the viewpoint of adjusting the ink viscosity, the water content is preferably from 20% by mass to 90% by mass, more preferably from 30% by mass to 80% by mass, and even more preferably from 40% by mass to 70% by mass, based on the total amount of the ink.
水性インクは、水溶性溶剤を含むことができる。水溶性溶剤は、水と相溶性を示すことが好ましい。水溶性溶剤としては、濡れ性及び保湿性の観点から、室温で液体であり、水に溶解又は混和可能な有機化合物を使用することができ、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合する水溶性溶剤を用いることが好ましい。
水溶性溶剤の沸点は170~250℃が好ましい。水溶性溶剤の沸点が170℃以上、より好ましくは200℃以上であることで、インク中からの水溶性溶剤の蒸発を抑制して機上安定性をより改善することができる。水溶性溶剤の沸点が250℃以下であることで、印刷物の乾燥性をより高めることができる。
The aqueous ink may contain a water-soluble solvent. The water-soluble solvent is preferably compatible with water. As the water-soluble solvent, an organic compound that is liquid at room temperature and can be dissolved or mixed in water may be used from the viewpoint of wettability and moisture retention, and it is preferable to use a water-soluble solvent that can be uniformly mixed with the same volume of water at 20° C. under 1 atmosphere.
The boiling point of the water-soluble solvent is preferably 170 to 250° C. When the boiling point of the water-soluble solvent is 170° C. or higher, more preferably 200° C. or higher, the evaporation of the water-soluble solvent from the ink can be suppressed, and the on-press stability can be further improved. When the boiling point of the water-soluble solvent is 250° C. or lower, the drying property of the printed matter can be further improved.
水溶性溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール等のグリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類;モノアセチン、ジアセチン等のアセチン類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;1-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、β-チオジグリコール、スルホラン等を用いることができる。
これらは、1種単独で用いてもよく、また、単一の相を形成する限り、2種以上混合して用いてもよい。
Examples of the water-soluble solvent include glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,2-hexanediol; glycerins such as glycerin, diglycerin, triglycerin, and polyglycerin; acetins such as monoacetin and diacetin; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol monomethyl ether. Glycol ethers such as ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monopropyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether; 1-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, β-thiodiglycol, and sulfolane can be used.
These may be used alone or in combination of two or more kinds so long as they form a single phase.
水溶性溶剤として、Fedors式から算出されるSP値が13(cal/cm3)1/2未満の溶剤を用いることが好ましい。これによって、基材、特に非浸透性基材へのインクの濡れ性を高めて、基材上でのインクの弾きやムラを防止することができる。また、顔料及び分散剤に対する濡れ性をより高めて、機上安定性をより改善することもできる。同様の観点から、水溶性溶剤としてアルコール系溶剤を好ましく用いることができる。
なかでも、SP値が13(cal/cm3)1/2未満のアルコール系溶剤は、分散剤の構造に含まれるポリオキシアルキレン鎖と溶媒和しやすく、分散安定性を良好に維持することができる。
SP値が13(cal/cm3)1/2未満のアルコール系溶剤としては、例えば、1,2-ブタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらは、水性インク中に1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのアルコール系溶剤とともにその他の水溶性溶剤を併用してもよい。
As the water-soluble solvent, it is preferable to use a solvent having an SP value calculated from the Fedors formula of less than 13 (cal/cm 3 ) 1/2 . This can increase the wettability of the ink to the substrate, particularly to a non-permeable substrate, and prevent ink repellency and unevenness on the substrate. It can also further increase the wettability to the pigment and dispersant, and further improve the on-machine stability. From the same viewpoint, an alcohol-based solvent can be preferably used as the water-soluble solvent.
Among these, alcohol-based solvents having an SP value of less than 13 (cal/cm 3 ) 1/2 are likely to solvate with the polyoxyalkylene chain contained in the dispersant structure, and are capable of maintaining good dispersion stability.
Examples of alcohol-based solvents having an SP value of less than 13 (cal/cm 3 ) 1/2 include 1,2-butanediol, 1,2-hexanediol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobenzyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, etc. These may be used alone or in combination of two or more in the aqueous ink. Furthermore, other water-soluble solvents may be used in combination with these alcohol-based solvents.
保湿性の観点から、SP値が13(cal/cm3)1/2以上の水溶性溶剤を含んでもよい。SP値が13(cal/cm3)1/2以上の水溶性溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等が挙げられる。 From the viewpoint of moisture retention, the composition may contain a water-soluble solvent having an SP value of 13 (cal/cm 3 ) 1/2 or more. Examples of water-soluble solvents having an SP value of 13 (cal/cm 3 ) 1/2 or more include ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol.
水溶性溶剤は、濡れ性、保湿効果、粘度調節等の観点から、インク全量に対し、1~80質量%で含ませることができ、10~60質量%であることがより好ましく、20~50質量%がより好ましい。
SP値が13(cal/cm3)1/2未満のアルコール系溶剤は、インク全量に対し、1~50質量%で含ませることができ、10~30質量%であることがより好ましく、10~20質量%がより好ましい。
From the viewpoints of wettability, moisturizing effect, viscosity adjustment, and the like, the water-soluble solvent may be contained in an amount of 1 to 80% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, and even more preferably 20 to 50% by mass, based on the total amount of the ink.
The alcohol-based solvent having an SP value of less than 13 (cal/cm 3 ) 1/2 can be contained in an amount of 1 to 50% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, and even more preferably 10 to 20% by mass, based on the total amount of the ink.
水性インクには、上記した各成分に加え、任意的に、定着樹脂、pH調整剤、消泡剤、湿潤剤(保湿剤)、表面張力調整剤(浸透剤)、防腐剤、定着剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。 In addition to the above-mentioned components, the water-based ink may optionally contain various additives such as fixing resins, pH adjusters, defoamers, wetting agents (moisturizers), surface tension adjusters (penetrating agents), preservatives, fixing agents, and antioxidants.
pH調整剤として、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基;硫酸、硝酸、酢酸等の酸;トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、アミノエチルプロパノール、ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルアミノプロパノール等のアミン類等を挙げることができる。
pH調整剤は、インク全量に対し0.1~5質量%が好ましく、0.1~1質量%がより好ましい。
インクのpHが7以上を保つようにすることで、モノマー(D)のスルホ基が中和され、電荷を持つようになり、静電反発により顔料の凝集を防ぎ安定性が確保されることになる。したがって、インクのpHは7以上が好ましく、より好ましくは7.5以上である。
上記した通り、pH調整剤として塩基性化合物を用いる場合は、塩基性化合物は架橋反応を阻害する可能性があるため、これらの添加剤は架橋反応後に添加することが好ましい。
Examples of pH adjusters include inorganic bases such as ammonium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide; acids such as sulfuric acid, nitric acid, and acetic acid; and amines such as triethanolamine, aminomethylpropanol, aminoethylpropanol, dimethylethanolamine, triethylamine, diethylethanolamine, and dimethylaminopropanol.
The content of the pH adjuster is preferably 0.1 to 5% by mass, and more preferably 0.1 to 1% by mass, based on the total amount of the ink.
By maintaining the pH of the ink at 7 or more, the sulfo group of the monomer (D) is neutralized and the monomer (D) has an electric charge, which prevents the pigment from aggregating due to electrostatic repulsion and ensures stability. Therefore, the pH of the ink is preferably 7 or more, and more preferably 7.5 or more.
As described above, when a basic compound is used as a pH adjuster, the basic compound may inhibit the crosslinking reaction, so that these additives are preferably added after the crosslinking reaction.
界面活性剤は、消泡剤、湿潤剤(保湿剤)、表面張力調整剤(浸透剤)等として用いることができる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等が挙げられる。アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、日信化学工業株式会社製「サーフィノール465」(商品名)等を例示することができる。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、日信化学工業株式会社製「シルフェイスSAG002」(商品名)等を例示することができる。
界面活性剤は、インク全量に対し0.1~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましい。
The surfactant can be used as a defoaming agent, a wetting agent (moisturizing agent), a surface tension adjusting agent (penetrating agent), and the like.
The surfactant is not particularly limited, but examples thereof include acetylene glycol surfactants, silicone surfactants, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene fatty acid esters, etc. An example of the acetylene glycol surfactant is "Surfynol 465" (trade name) manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. An example of the silicone surfactant is "Silface SAG002" (trade name) manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.
The amount of the surfactant is preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total amount of the ink.
水性インクの粘度は、インクジェット記録システムの吐出ヘッドのノズル径や吐出環境等によってその適性範囲は異なるが、一般に、23℃において1~30mPa・sであることが好ましく、3~15mPa・sであることがより好ましい。水性インクの粘度は回転粘度計を用いて測定することができる。 The suitable range of viscosity of aqueous ink varies depending on the nozzle diameter of the ejection head of the inkjet recording system and the ejection environment, but generally, it is preferably 1 to 30 mPa·s at 23°C, and more preferably 3 to 15 mPa·s. The viscosity of aqueous ink can be measured using a rotational viscometer.
一実施形態による水性インクジェットインクは、未処理の基材に対して印刷を施してもよく、又は、前処理剤によって処理された基材に対して印刷を施してもよい。特に、基材として非浸透性基材を用いる場合では、水性インクジェットインクが基材に浸透しにくいため、前処理剤によって基材を処理することが好ましい。
前処理剤は、例えば、水性溶媒とともに、界面活性剤、凝集剤、無機粒子等、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましい。より好ましくは、前処理剤は、水性溶媒と、界面活性剤及び/又は凝集剤とを含む。また、前処理剤は、凝集剤を基材に定着させるためにバインダー樹脂を含んでもよい。
The aqueous inkjet ink according to an embodiment may be printed on an untreated substrate, or may be printed on a substrate treated with a pretreatment agent. In particular, when a non-permeable substrate is used as the substrate, it is preferable to treat the substrate with a pretreatment agent, since the aqueous inkjet ink is unlikely to permeate the substrate.
The pretreatment agent preferably contains, for example, an aqueous solvent together with a surfactant, a flocculant, inorganic particles, or a combination thereof. More preferably, the pretreatment agent contains an aqueous solvent and a surfactant and/or a flocculant. The pretreatment agent may also contain a binder resin to fix the flocculant to the substrate.
基材にインクを塗工した後に、基材を後処理してオーバーコート層を形成する工程をさらに設けてもよい。基材を後処理する方法としては、基材に後処理剤を付与して行うことができる。後処理剤としては、例えば、皮膜を形成可能な樹脂と、水性溶媒又は油性溶媒とを含む後処理液を用いることができる。 After the ink is applied to the substrate, a step of post-treating the substrate to form an overcoat layer may be further provided. The method of post-treating the substrate can be performed by applying a post-treatment agent to the substrate. As the post-treatment agent, for example, a post-treatment liquid containing a resin capable of forming a film and an aqueous or oil-based solvent can be used.
以下、印刷物の製造方法の一例について説明する。
印刷物の製造方法は、例えば、水性インクジェットインクを用いて基材に画像を形成することを含むことができる。水性インクジェットインクには、上記した水性インクジェットインクを用いることができる。また、水性インクジェットによる画像形成の前に、前処理剤を用いて基材を処理することを含むことができる。
An example of a method for producing a printed matter will be described below.
The method for producing a printed matter may include, for example, forming an image on a substrate using an aqueous inkjet ink. The aqueous inkjet ink may be any of the aqueous inkjet inks described above. The method may also include treating the substrate with a pretreatment agent prior to forming an image using the aqueous inkjet ink.
水性インクジェットインクを用いて基材に画像を形成する方法としては、インクジェット印刷方法を用いて行うことができる。インクジェット印刷方法は、基材に非接触で、オンデマンドで簡便かつ自在に画像形成をすることができる。
インクジェット印刷方法は、特に限定されず、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式など、いずれの方式のものであってもよく、例えば、デジタル信号に基づいてインクジェットヘッドからインクを吐出させ、吐出されたインク液滴を基材に付着させるようにすることができる。
An image can be formed on a substrate using an aqueous inkjet ink by inkjet printing, which allows easy and flexible image formation on demand without contacting the substrate.
The inkjet printing method is not particularly limited and may be any method such as a piezoelectric method, an electrostatic method, or a thermal method. For example, ink can be ejected from an inkjet head based on a digital signal, and the ejected ink droplets can be attached to a substrate.
水性インクを付与するための基材は、特に限定されるものではなく、普通紙、コート紙、特殊紙等の印刷用紙、布、無機質シート、フィルム、OHPシート等、これらを基材として裏面に粘着層を設けた粘着シート等を用いることができる。
ここで、普通紙は、通常の紙の上にインクの受容層やフィルム層等が形成されていない紙である。普通紙の一例としては、上質紙、中質紙、PPC用紙、更紙、再生紙等を挙げることができる。
The substrate to which the aqueous ink is applied is not particularly limited, and examples thereof include printing paper such as plain paper, coated paper, and special paper, cloth, inorganic sheets, films, and OHP sheets, as well as adhesive sheets having an adhesive layer on the back surface of the substrate made of any of these.
Here, plain paper is paper on which no ink receiving layer or film layer is formed on the normal paper. Examples of plain paper include fine paper, medium quality paper, PPC paper, wood paper, recycled paper, etc.
また、コート紙としては、マット紙、光沢紙、半光沢紙等のインクジェット用コート紙や、いわゆる塗工印刷用紙を好ましく用いることができる。ここで、塗工印刷用紙とは、従来から凸版印刷、オフセット印刷、グラビア印刷等で使用されている印刷用紙であって、上質紙や中質紙の表面にクレーや炭酸カルシウム等の無機顔料と、澱粉等のバインダーを含む塗料により塗工層を設けた印刷用紙である。塗工印刷用紙は、塗料の塗工量や塗工方法により、微塗工紙、上質軽量コート紙、中質軽量コート紙、上質コート紙、中質コート紙、アート紙、キャストコート紙等に分類される。 As coated paper, inkjet coated paper such as matte paper, glossy paper, and semi-glossy paper, and so-called coated printing paper can be preferably used. Here, coated printing paper is printing paper that has been used conventionally in letterpress printing, offset printing, gravure printing, etc., and is printing paper in which a coating layer is provided on the surface of fine or medium-quality paper with a paint containing an inorganic pigment such as clay or calcium carbonate and a binder such as starch. Coated printing paper is classified into lightly coated paper, fine lightweight coated paper, medium lightweight coated paper, fine coated paper, medium coated paper, art paper, cast coated paper, etc., depending on the amount of paint applied and the coating method.
基材は浸透性基材及び非浸透性基材のいずれであってもよい。一実施形態による水性インクは、低極性溶剤を用いた場合でも分散剤の溶媒への溶出を防止することができるため、低極性溶剤を水性インクに含ませることで、非浸透性基材への印刷をインクの弾きやムラを防いで行うことができる。 The substrate may be either a permeable substrate or a non-permeable substrate. The aqueous ink according to one embodiment can prevent the dissolution of the dispersant into the solvent even when a low-polarity solvent is used, so by including a low-polarity solvent in the aqueous ink, printing on a non-permeable substrate can be performed without ink repellency or unevenness.
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態によれば、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体であり架橋構造を有する分散剤と、顔料とを含む、顔料複合体を提供することができる。分散剤及び顔料の詳細は上記した通りである。
この実施形態において、架橋構造は、共重合体-共重合体あるいは共重合体-顔料表面で架橋されていてもよい。この顔料複合体は、架橋構造によって、分散体やインクに低極性溶剤を含んだ場合であっても、顔料表面からの分散剤の脱離を防ぐことができる。
Other Embodiments
According to another embodiment of the present invention, there can be provided a pigment complex comprising a dispersant having a crosslinked structure, which is a copolymer of a monomer mixture including a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group, and a pigment. Details of the dispersant and the pigment are as described above.
In this embodiment, the crosslinked structure may be a copolymer-copolymer or copolymer-pigment surface crosslink. The crosslinked structure of this pigment complex can prevent the dispersant from being detached from the pigment surface even when a dispersion or ink contains a low-polarity solvent.
本発明のさらに他の実施形態によれば、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体を含む、分散用共重合体を提供することができる。共重合体の詳細は上記した通りである。
この実施形態では、分散用共重合体の共重合体において、ビニル系モノマー(A)に由来するカルボキシ基が架橋基点となる。例えば、この分散用共重合体と分散質とを混合した状態で、架橋剤を添加することで、共重合体-共重合体あるいは共重合体-分散質表面で架橋構造が形成され得る。このように分散用共重合体によって分散された分散体は、架橋構造によって、低極性溶剤を含んだ場合であっても、分散質表面からの分散剤の脱離を防ぐことができる。分散質としては、顔料、樹脂粒子、シリカ粒子、ガラス粒子、その他のセラミックス粒子等が挙げられる。この組成物は分散媒の主溶媒として水を含むことが好ましく、水溶性有機溶剤を含んでもよい。
According to yet another embodiment of the present invention, it is possible to provide a copolymer for dispersion, which includes a copolymer of a monomer mixture including a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group. Details of the copolymer are as described above.
In this embodiment, in the copolymer of the dispersion copolymer, the carboxyl group derived from the vinyl monomer (A) becomes the crosslinking base point. For example, by adding a crosslinking agent in a state where the dispersion copolymer and the dispersoid are mixed, a crosslinked structure can be formed on the copolymer-copolymer or copolymer-dispersoid surface. In this way, the dispersion dispersed by the dispersion copolymer can prevent the dispersant from being detached from the dispersoid surface due to the crosslinked structure, even if it contains a low polarity solvent. Examples of the dispersoid include pigments, resin particles, silica particles, glass particles, other ceramic particles, etc. This composition preferably contains water as the main solvent of the dispersion medium, and may contain a water-soluble organic solvent.
本発明のさらに他の実施形態によれば、カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及びアルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物を用いて共重合体を合成すること、共重合体を用いて分散質を分散すること、及び共重合体を分散質の存在下で架橋することを含む、分散体の製造方法を提供することができる。共重合体の詳細は上記した通りである。
この実施形態では、共重合体を用いて分散質を分散させ、共重合体を分散質の存在下で架橋することで、共重合体-共重合体あるいは共重合体-分散質表面で架橋構造が形成され得る。このように架橋された分散体は、架橋構造によって、低極性溶剤を含んだ場合であっても、分散質表面からの分散剤の脱離を防ぐことができる。分散質としては、顔料、樹脂粒子、シリカ粒子、ガラス粒子、その他のセラミックス粒子等が挙げられる。分散媒は、主溶媒が水であることが好ましく、水溶性有機溶剤を含んでもよい。
上記した分散体の製造方法は、共重合体を顔料の存在下で架橋することによって、顔料分散体を製造することに好ましく応用することができる。この顔料分散体の製造方法によれば、例えば、上記した水性インクジェットインクを好ましく製造することができる。
According to still another embodiment of the present invention, there can be provided a method for producing a dispersion, comprising synthesizing a copolymer using a monomer mixture containing a vinyl monomer (A) containing a carboxyl group, a vinyl monomer (B) containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, a nonionic vinyl monomer (C) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and a vinyl monomer (D) containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group, dispersing a dispersoid using the copolymer, and crosslinking the copolymer in the presence of the dispersoid. The details of the copolymer are as described above.
In this embodiment, a crosslinked structure can be formed on the surface of the copolymer-copolymer or copolymer-dispersoid by dispersing the dispersoid using the copolymer and crosslinking the copolymer in the presence of the dispersoid. The crosslinked dispersion can prevent the dispersant from being detached from the dispersoid surface due to the crosslinked structure, even when it contains a low polarity solvent. Examples of the dispersoid include pigments, resin particles, silica particles, glass particles, other ceramic particles, etc. The main solvent of the dispersion medium is preferably water, and may contain a water-soluble organic solvent.
The above-mentioned method for producing a dispersion can be preferably applied to the production of a pigment dispersion by crosslinking a copolymer in the presence of a pigment. According to this method for producing a pigment dispersion, for example, the above-mentioned aqueous inkjet ink can be preferably produced.
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。各表において「-」は未添加を表す。 The present invention will be described in detail below with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples. In each table, "-" indicates that no additive was added.
「モノマーの合成」
(モノマー1)
ポリエチレングリコール1540をジクロロメタンに溶解し、フラスコで40℃にて攪拌した。カレンズAOIをジクロロメタンに溶解し、滴下ロートで1時間かけてフラスコに加えた。その後、8時間加熱攪拌し、生成物をカラムクロマトグラフィーで分離した。
さらに生成物をジクロロメタンに溶解し、スルファミン酸を添加し、120℃3時間攪拌した。
生成物をカラムクロマトグラフィーで分離して、モノマー1を得た。
得られたモノマー1は、2-イソシアナトエチルアクリラートのNCO基にポリエチレングリコール鎖が付加モル数34で導入され、ポリエチレングリコール鎖の末端にスルホ基が配向した構造を有する。
"Synthesis of Monomers"
(Monomer 1)
Polyethylene glycol 1540 was dissolved in dichloromethane and stirred in a flask at 40° C. Karenz AOI was dissolved in dichloromethane and added to the flask over 1 hour using a dropping funnel. After that, the mixture was heated and stirred for 8 hours, and the product was separated by column chromatography.
The product was further dissolved in dichloromethane, sulfamic acid was added, and the mixture was stirred at 120° C. for 3 hours.
The products were separated by column chromatography to give Monomer 1.
The obtained Monomer 1 has a structure in which a polyethylene glycol chain is introduced to the NCO group of 2-isocyanatoethyl acrylate with an addition mole number of 34, and a sulfo group is oriented at the end of the polyethylene glycol chain.
(モノマー2)
ポリエチレングリコール1000をジクロロメタンに溶解し、フラスコで40℃にて攪拌した。カレンズAOIをジクロロメタンに溶解し、滴下ロートで1時間かけてフラスコに加えた。その後、8時間加熱攪拌し、生成物をカラムクロマトグラフィーで分離した。
上記で得られた生成物をアセトンに溶解し、氷冷中でジョーンズ試薬を1時間かけて添加した。その後、2-プロパノールを過剰に添加して吸引ろ過し、アセトンを揮発させた。最後に生成物を洗浄して、モノマー2を得た。
得られたモノマー2は、2-イソシアナトエチルアクリラートのNCO基にポリエチレングリコール鎖が付加モル数23で導入され、ポリエチレングリコール鎖の末端にカルボキシ基が配向した構造を有する。
(Monomer 2)
Polyethylene glycol 1000 was dissolved in dichloromethane and stirred in a flask at 40° C. Karenz AOI was dissolved in dichloromethane and added to the flask over 1 hour using a dropping funnel. After that, the mixture was heated and stirred for 8 hours, and the product was separated by column chromatography.
The product obtained above was dissolved in acetone, and Jones reagent was added to the solution over 1 hour while cooling with ice. Then, an excess of 2-propanol was added, and the solution was filtered by suction to volatilize the acetone. Finally, the product was washed to obtain Monomer 2.
The obtained Monomer 2 has a structure in which a polyethylene glycol chain is introduced to the NCO group of 2-isocyanatoethyl acrylate with an addition mole number of 23, and a carboxy group is oriented at the end of the polyethylene glycol chain.
用いた成分は以下の通りである。
ポリエチレングリコール1540(商品名):EOモル数34、富士フイルム和光純薬株式会社製。
ポリエチレングリコール1000(商品名):EOモル数23、富士フイルム和光純薬株式会社製。
2-イソシアナトエチルアクリラート:昭和電工株式会社製「カレンズAOI」(商品名)。
ジクロロメタン:富士フイルム和光純薬株式会社製。
N,N-ジメチルホルムアミド:富士フイルム和光純薬株式会社製。
EOは、エチレンオキシドを示す。以下同じ。
The components used are as follows:
Polyethylene glycol 1540 (product name): EO mole number 34, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Polyethylene glycol 1000 (product name): EO mole number 23, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
2-Isocyanatoethyl acrylate: "Karenz AOI" (product name) manufactured by Showa Denko K.K.
Dichloromethane: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
N,N-Dimethylformamide: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
EO represents ethylene oxide. The same applies below.
「実施例1~13、比較例1」
実施例1~13、比較例1について、用いた共重合体の処方を表1に示し、インク処方を表2及び表3に示す。
(1)共重合体1の合成
表1に示す原材料をフラスコに入れ、窒素でバブリング後、窒素雰囲気下で70℃6時間加熱攪拌した。エバポレーターで溶剤を留去し、樹脂分100質量%の共重合体1を得た。
モノマーの仕込み量から、共重合体のモノマー比率を求めた。
"Examples 1 to 13, Comparative Example 1"
For Examples 1 to 13 and Comparative Example 1, the formulations of the copolymers used are shown in Table 1, and the ink formulations are shown in Tables 2 and 3.
(1) Synthesis of Copolymer 1 The raw materials shown in Table 1 were placed in a flask, and after bubbling with nitrogen, the mixture was heated and stirred at 70° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere. The solvent was removed using an evaporator to obtain Copolymer 1 having a resin content of 100% by mass.
The monomer ratio of the copolymer was calculated from the charged amounts of the monomers.
(2)インクの作製
表2及び表3に示す(1)分散処方に示す顔料、共重合体、水、中和剤をポリプロピレン(PP)ボトルに入れ、ロッキングミルで分散し、顔料分散液を得た。ロッキングミルの条件は、φ0.5mmジルコニアビーズ、60Hz、3時間とした。共重合体には、共重合体1を用いた。
#120メッシュでビーズを濾別後、分散液をガラス瓶に移し、(1)分散処方に示す架橋剤を添加してマグネチックスターラーで攪拌して架橋反応させ、架橋顔料分散液を得た。攪拌条件は、65℃、16時間、600rpmとした。
#355メッシュで架橋顔料分散液を濾別後、(2)インク処方に示す溶剤、界面活性剤、水を追加し、3μmフィルターでろ過してインクを得た。
(2) Preparation of ink The pigment, copolymer, water, and neutralizer shown in the dispersion formulation in Tables 2 and 3 (1) were placed in a polypropylene (PP) bottle and dispersed in a rocking mill to obtain a pigment dispersion. The rocking mill conditions were φ0.5 mm zirconia beads, 60 Hz, and 3 hours. Copolymer 1 was used as the copolymer.
After filtering off the beads with a #120 mesh, the dispersion was transferred to a glass bottle, and the crosslinking agent shown in (1) Dispersion Formulation was added and stirred with a magnetic stirrer to cause a crosslinking reaction, thereby obtaining a crosslinked pigment dispersion. The stirring conditions were 65° C., 16 hours, and 600 rpm.
After filtering the crosslinked pigment dispersion through a #355 mesh, the solvent, surfactant, and water shown in (2) Ink formulation were added, and the mixture was filtered through a 3 μm filter to obtain an ink.
「実施例14~20」
実施例14~20では、それぞれ共重合体2~8を用いて水性インクを作製した。共重合体2~8の処方、実施例14~20のインク処方を表4に示す。
上記共重合体1の合成において、共重合体の処方を表中に示す処方とした以外は同じ手順で、樹脂分100質量%の共重合体2~8を合成した。上記実施例1において、共重合体2~8を用いてインクの処方を表中に示す処方とした以外は同じ手順で、実施例14~20のインクを作製した。
"Examples 14 to 20"
In Examples 14 to 20, aqueous inks were prepared using Copolymers 2 to 8, respectively. The formulations of Copolymers 2 to 8 and the ink formulations of Examples 14 to 20 are shown in Table 4.
Copolymers 2 to 8 having a resin content of 100 mass % were synthesized in the same manner as in the synthesis of Copolymer 1, except that the copolymer formulation was changed to the formulation shown in the table. Inks of Examples 14 to 20 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the ink formulation was changed to the formulation shown in the table using Copolymers 2 to 8.
「比較例2~6」
比較例2~6では、それぞれ共重合体9~13を用いて水性インクを作製した。共重合体9~13の処方、比較例2~6のインク処方を表5に示す。
上記共重合体1の合成において、共重合体の処方を表中に示す処方とした以外は同じ手順で、樹脂分100質量%の共重合体9~13を合成した。上記実施例1において、共重合体9~13を用いてインクの処方を表中に示す処方とした以外は同じ手順で、比較例2~6のインクを作製した。
各比較例では、モノマーの仕込み量から、共重合体のモノマー比を求める際に、参考モノマー(B’)、(D’)は、それぞれモノマー(B)、(D)に含めて計算した。(D)/(C)のEO鎖の付加モル数の比も同様に計算した。
"Comparative Examples 2 to 6"
In Comparative Examples 2 to 6, aqueous inks were prepared using copolymers 9 to 13, respectively. The formulations of copolymers 9 to 13 and the ink formulations of Comparative Examples 2 to 6 are shown in Table 5.
Copolymers 9 to 13 having a resin content of 100% were synthesized in the same manner as in the synthesis of Copolymer 1, except that the copolymer formulation was changed to the formulation shown in the table. Inks of Comparative Examples 2 to 6 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the ink formulation was changed to the formulation shown in the table using Copolymers 9 to 13.
In each comparative example, when determining the monomer ratio of the copolymer from the charged amount of the monomer, the reference monomers (B') and (D') were included in the monomers (B) and (D), respectively, and the ratio of the number of moles of EO chains added (D)/(C) was also calculated in the same manner.
用いた成分は以下の通りである。
「共重合体」
モノマー(A);
アクリル酸:富士フイルム和光純薬株式会社製。
メタクリル酸:富士フイルム和光純薬株式会社製。
2-アクリロイロキシエチル-コハク酸:「ライトアクリレート HOA-MS(N)」(商品名)、共栄社化学株式会社製。
モノマー(B)及び(B’);
AAEM:エチレングリコールモノアセトアセタートモノメタクリラート、β-ジカルボニル基を有するモノマー、東京化成工業株式会社製。
A-LEN-10(商品名):エトキシ化フェニルフェノールアクリレート、ビフェニル基を有するモノマー、新中村化学工業株式会社製。
メタクリル酸ベンジル:フェニル基を有するモノマー、富士フイルム和光純薬株式会社製。
The components used are as follows:
"Copolymer"
Monomer (A);
Acrylic acid: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Methacrylic acid: Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
2-Acryloyloxyethyl-succinic acid: "Light Acrylate HOA-MS (N)" (product name), manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
Monomers (B) and (B');
AAEM: ethylene glycol monoacetoacetate monomethacrylate, a monomer having a β-dicarbonyl group, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
A-LEN-10 (product name): ethoxylated phenylphenol acrylate, a monomer having a biphenyl group, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Benzyl methacrylate: a monomer having a phenyl group, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
モノマー(C);
ブレンマーPME400(商品名):メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、n=9;ノニオン性、日油株式会社製。
ブレンマーPME1000(商品名):メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、n=23;ノニオン性、日油株式会社製。
ライトエステル041MA(商品名):メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、n=30;ノニオン性、共栄社化学株式会社製。
モノマー(D)及び(D’);
アデカリアソープSR-10(商品名):n=10、末端基:-SO3NH4、株式会社ADEKA製。
アデカリアソープSR-20(商品名):n=20、末端基:-SO3NH4、株式会社ADEKA製。
モノマー1:n=34モル、末端基:-SO3NH4、上記合成処方によって合成したもの。
モノマー2:n=23モル、末端基:-COONH4、上記合成処方によって合成したもの。
Monomer (C);
Blemmer PME400 (trade name): methoxypolyethylene glycol methacrylate, n=9; nonionic, manufactured by NOF Corporation.
Blemmer PME1000 (trade name): methoxypolyethylene glycol methacrylate, n=23; nonionic, manufactured by NOF Corporation.
Light Ester 041MA (trade name): methoxypolyethylene glycol methacrylate, n=30; nonionic, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
Monomers (D) and (D');
ADEKA REASOAP SR-10 (product name): n=10, terminal group: —SO 3 NH 4 , manufactured by ADEKA Corporation.
ADEKA REASOAP SR-20 (product name): n=20, terminal group: —SO 3 NH 4 , manufactured by ADEKA Corporation.
Monomer 1: n=34 moles, terminal group: —SO 3 NH 4 , synthesized according to the above synthesis recipe.
Monomer 2: n=23 mol, terminal group: —COONH 4 , synthesized according to the above synthesis recipe.
開始剤;AIBN(2,2’-Azobis(isobutyronitrile)):東京化成工業株式会社製。
連鎖移動剤;ラウリルメルカプタン:東京化成工業株式会社製。
2-プロパノール:東京化成工業株式会社製。
nは、ポリエチレングリコール鎖のエチレンオキシド(EO)の付加モル数を示す。表中も同じ。
Initiator: AIBN (2,2'-Azobis(isobutyronitrile)): manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Chain transfer agent: lauryl mercaptan: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
2-Propanol: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
n indicates the number of moles of ethylene oxide (EO) added to the polyethylene glycol chain. The same applies in the table.
(インク)
顔料;
カーボンブラック「MA8」(商品名):三菱ケミカル株式会社製。
銅フタロシアニン顔料:「クロモファイン4927」(商品名)、大日精化工業株式会社製。
キナクリドン顔料:「FASTOGEN SUPER MAGENTA R」(商品名)、DIC株式会社製。
縮合ジスアゾ系顔料:「Hansa Brilliant Yellow 5GX」(商品名)、クラリアント社製。
カーボンブラック「#45」(商品名):三菱ケミカル株式会社製。
架橋剤;
デナコールEX-521(商品名):4官能以上のエポキシ化合物、ナガセケムテックス株式会社製。
デナコールEX-411(商品名):3~4官能のエポキシ化合物、ナガセケムテックス株式会社製。
エポライト200E(商品名):2官能のエポキシ化合物、ナガセケムテックス株式会社製。
界面活性剤;
シルフェイスSAG002(商品名):シリコーン系界面活性剤、日信化学工業株式会社製。
中和剤及び溶剤は、東京化成工業株式会社又は富士フイルム和光純薬株式会社より入手可能である。
(ink)
Pigments;
Carbon black "MA8" (product name): manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
Copper phthalocyanine pigment: "Chromofine 4927" (product name), manufactured by Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd.
Quinacridone pigment: "FASTOGEN SUPER MAGENTA R" (product name), manufactured by DIC Corporation.
Condensed disazo pigment: "Hansa Brilliant Yellow 5GX" (product name), manufactured by Clariant.
Carbon black "#45" (product name): manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
Crosslinking agent;
Denacol EX-521 (product name): a tetrafunctional or higher epoxy compound, manufactured by Nagase ChemteX Corporation.
Denacol EX-411 (product name): a tri- to tetra-functional epoxy compound, manufactured by Nagase ChemteX Corporation.
Epolite 200E (product name): a bifunctional epoxy compound, manufactured by Nagase ChemteX Corporation.
Surfactants;
Silface SAG002 (product name): silicone-based surfactant, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.
The neutralizing agent and the solvent are available from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. or Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
溶剤のSP値は以下の通りである。
ジエチレングリコール:14.97(cal/cm3)1/2。
1,2-ヘキサンジオール:11.80(cal/cm3)1/2。
ジエチレングリコールモノブチルエーテル:10.51(cal/cm3)1/2。
The SP values of the solvents are as follows:
Diethylene glycol: 14.97 (cal/cm 3 ) 1/2 .
1,2-Hexanediol: 11.80 (cal/cm 3 ) 1/2 .
Diethylene glycol monobutyl ether: 10.51 (cal/cm 3 ) 1/2 .
表中に示す中和度は、架橋前のモノマー(A)由来のカルボキシ基のモル当量数に対する中和剤のモル当量数から求めた。 The degree of neutralization shown in the table was calculated from the molar equivalents of the neutralizing agent relative to the molar equivalents of the carboxyl groups derived from monomer (A) before crosslinking.
「評価方法」
(1)保存安定性評価
まず、インク作製直後のインクの粘度を測定した。次に、インクを密閉容器に入れ、70℃環境下で4週間放置した。その後、インクの粘度を測定し、以下の計算式にしたがって粘度変化率を求めた。そして、以下の基準にしたがって貯蔵安定性を評価した。
インク粘度は、アントンパール社製レオメーター「MCR302」(コーン角度1°、直径50mm)を用いて、23℃で測定した。
粘度変化率:[((4週間後の粘度)-(粘度の初期値))/(粘度の初期値)]×100(%)
AA:粘度変化率の絶対値が5%以下。
A:粘度変化率の絶対値が5%超過10%以下。
B:粘度変化率が絶対値が10%超過20%以下。
C:粘度変化率が絶対値が20%超過、あるいはインクがゲル化して測定できない。
"Evaluation Method"
(1) Evaluation of storage stability First, the viscosity of the ink was measured immediately after the ink was prepared. Next, the ink was placed in a sealed container and left in a 70°C environment for 4 weeks. After that, the viscosity of the ink was measured, and the viscosity change rate was calculated according to the following formula. Then, the storage stability was evaluated according to the following criteria.
The ink viscosity was measured at 23° C. using an Anton Paar rheometer "MCR302" (cone angle 1°, diameter 50 mm).
Viscosity change rate: [(viscosity after 4 weeks)-(initial viscosity))/(initial viscosity)] x 100 (%)
AA: The absolute value of the viscosity change rate is 5% or less.
A: The absolute value of the viscosity change rate is more than 5% and 10% or less.
B: The absolute value of the viscosity change rate is more than 10% and 20% or less.
C: The absolute value of the viscosity change rate exceeds 20%, or the ink gels and cannot be measured.
(2)印刷物評価
得られたインクを用いて以下の条件で印刷物を作製した。
プリンタ:解像度300npiのピエゾ式プリントヘッドを備えるシャトル式プリンタ。
印刷基材:塩ビ基材、AveryDennison MPI3002P WPE。
印刷条件:解像度:1200×600dpi、画像:30cm×30cm角のベタ画像。
得られた印刷物の画質について、以下の基準で評価した。
A:均一なベタが形成。
B:ムラが発生。
C:吐出不良が発生し、正しく印刷できない。
(2) Evaluation of Printed Matter Printed matters were produced using the obtained inks under the following conditions.
Printer: Shuttle printer with piezo printhead with 300 npi resolution.
Printing substrate: PVC substrate, Avery Dennison MPI3002P WPE.
Printing conditions: Resolution: 1200 x 600 dpi, Image: 30 cm x 30 cm solid image.
The image quality of the resulting prints was evaluated according to the following criteria.
A: A uniform solid layer is formed.
B: Unevenness occurs.
C: Poor ejection occurs and printing cannot be performed correctly.
各表に示す通り、各実施例のインクは、適切な共重合体が配合されていて、共重合体が架橋されていて、貯蔵安定性が良好であった。また、各実施例のインクは、塩ビ基材への印刷に適することがわかる。 As shown in each table, the ink of each example contained an appropriate copolymer, the copolymer was crosslinked, and the storage stability was good. It can also be seen that the ink of each example is suitable for printing on PVC substrates.
実施例1~4を通して、低極性溶剤を含むインクである実施例1,2,4においても、極性溶剤のみを含むインクである実施例3と同様に保存安定性を良好に維持することができることがわかる。また、実施例1,2,4は、低極性溶剤を含むことから非浸透性基材への濡れ性が改善され、印刷物の画像が良好であった。実施例3では、低極性溶剤が含まれないことから、非浸透性基材への濡れ性が不足し、印刷物にムラが発生した。
実施例5~8を通して、各種の顔料で良好な結果が得られることがわかる。
Through Examples 1 to 4, it can be seen that the inks of Examples 1, 2, and 4, which contain a low-polarity solvent, can maintain good storage stability, similar to Example 3, which contains only a polar solvent. Furthermore, since Examples 1, 2, and 4 contain a low-polarity solvent, the wettability to the non-permeable substrate is improved, and the printed image is good. Since Example 3 does not contain a low-polarity solvent, the wettability to the non-permeable substrate is insufficient, and unevenness occurs in the printed image.
Examples 5 to 8 show that good results can be obtained with a variety of pigments.
実施例1,9,10を通して、架橋剤の水溶性がより高く、官能基数がより多い実施例1においてより強固な架橋構造が形成されたと考えられ、実施例1において保存安定性がより良好であった。
実施例1,11~13を通して、モノマー(A)のカルボキシ基の中和度の影響を確認することができる。カルボキシ基の中和度は40~90モル%が好ましく、中和度が低いと静電反発力が不足して初期分散性が低下し、中和度が高いと架橋剤との反応性が低くなり、あるいは架橋剤の失活により十分な架橋反応が行われずに、保存安定性が低下すると考えられる。
Among Examples 1, 9, and 10, it is considered that a stronger crosslinked structure was formed in Example 1, in which the crosslinking agent had higher water solubility and the number of functional groups was larger, and therefore Example 1 had better storage stability.
The influence of the neutralization degree of the carboxy group of the monomer (A) can be confirmed through Examples 1, and 11 to 13. The neutralization degree of the carboxy group is preferably 40 to 90 mol %, and it is considered that a low neutralization degree leads to insufficient electrostatic repulsion and reduced initial dispersibility, whereas a high neutralization degree leads to reduced reactivity with the crosslinking agent, or the crosslinking agent is deactivated and a sufficient crosslinking reaction does not occur, resulting in reduced storage stability.
実施例14~20を通して、各種の共重合体を用いた分散剤で良好な結果が得られることがわかる。
実施例1,14,15を通して、モノマー(A)がアクリル酸又はメタクリル酸である例で保存安定性がより良好であった。これは、共重合体の主骨格から離れた位置にあるカルボキシ基は顔料-共重合体間の架橋が起こりにくいためと考えられる。
実施例1,17~20を通して、モノマー(C)のポリオキシアルキレン鎖の付加モル数に対してモノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖の付加モル数が大きいことで保存安定性がより良好であった。これは、モノマー(C)のポリオキシアルキレン鎖がモノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖に対して大きいと、モノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖の末端のスルホ基が埋もれてしまい、静電反発力が低下したためと考えられる。
It can be seen from Examples 14 to 20 that good results can be obtained with dispersants using various copolymers.
The storage stability was better in the examples in which the monomer (A) was acrylic acid or methacrylic acid in Examples 1, 14, and 15. This is believed to be because the carboxyl group located away from the main skeleton of the copolymer is less likely to cause crosslinking between the pigment and the copolymer.
In Examples 1 and 17 to 20, the storage stability was better when the number of moles of the polyoxyalkylene chain of the monomer (D) was larger than the number of moles of the polyoxyalkylene chain of the monomer (C). This is considered to be because when the polyoxyalkylene chain of the monomer (C) is larger than the polyoxyalkylene chain of the monomer (D), the sulfo group at the end of the polyoxyalkylene chain of the monomer (D) is buried, resulting in a decrease in electrostatic repulsion.
比較例1は架橋剤を用いない例であり、保存安定性が低下した。これは、共重合体が架橋されなかったため、低極性溶剤を含む溶剤に分散剤、すなわち架橋されていない共重合体が溶解し、顔料の凝集が発生したためと考えられる。
比較例2は共重合体の合成において顔料への吸着性が劣るモノマーを用いた例であり、保存安定性が低下した。これは、初期分散性が悪くなる上に顔料-共重合体間の架橋が起こりにくいためと考えられる。
比較例3及び4は付加モル数の少ないポリオキシアルキレン基を有するモノマーを用いた例であり、保存安定性が低下した。これは、初期分散性が低下する上に顔料同士の反発力が低下し、異なる顔料に吸着する共重合体同士の架橋が起こったため、顔料の凝集が起こったと考えられる。
比較例5はポリオキシアルキレン鎖の末端にスルホ基ではなくカルボキシ基を有するモノマーを用いた例であり、保存安定性が低下した。これは、顔料表面に吸着した共重合体の最外層に反応性基であるカルボキシ基が存在するため、異なる顔料間の共重合体同士の架橋がおこりやすくなったためと考えられる。
比較例6はモノマー(C)を用いない例であり、保存安定性が低下した。これは、モノマー(D)のポリオキシアルキレン鎖の末端のスルホ基同士が反発し、顔料への共重合体の吸着を妨げてしまい、初期分散性が著しく低下したためと考えられる。また、低極性溶剤を含む溶剤によって室温においてインクの物性が変化し、吐出不良を引き起こした。
Comparative Example 1 is an example in which a crosslinking agent was not used, and the storage stability was reduced. This is believed to be because the copolymer was not crosslinked, and therefore the dispersant, i.e., the non-crosslinked copolymer, was dissolved in the solvent containing the low polarity solvent, causing aggregation of the pigment.
Comparative Example 2 is an example in which a monomer with poor adsorption to the pigment was used in the synthesis of the copolymer, and the storage stability was reduced. This is thought to be because the initial dispersibility was deteriorated and crosslinking between the pigment and the copolymer was difficult to occur.
Comparative Examples 3 and 4 are examples using a monomer having a polyoxyalkylene group with a small number of added moles, and the storage stability was reduced. This is thought to be because the initial dispersibility was reduced and the repulsive force between the pigments was reduced, causing crosslinking between copolymers that adsorb to different pigments, resulting in aggregation of the pigments.
Comparative Example 5 is an example in which a monomer having a carboxy group, instead of a sulfo group, at the end of the polyoxyalkylene chain was used, and the storage stability was reduced. This is believed to be because the presence of a reactive carboxy group in the outermost layer of the copolymer adsorbed on the pigment surface made crosslinking between copolymers of different pigments more likely to occur.
Comparative Example 6 is an example in which monomer (C) was not used, and the storage stability was reduced. This is believed to be because the sulfo groups at the ends of the polyoxyalkylene chains of monomer (D) repelled each other, preventing the copolymer from adsorbing to the pigment, and the initial dispersibility was significantly reduced. In addition, the physical properties of the ink changed at room temperature due to the solvent containing the low polarity solvent, causing ejection failure.
Claims (9)
前記分散剤は、
カルボキシル基を含むビニル系モノマー(A)、
β-ジカルボニル基及びビフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むビニル系モノマー(B)、
アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖を含むノニオン性のビニル系モノマー(C)、及び
アルキレンオキシドの付加モル数が15以上のポリオキシアルキレン鎖と、スルホ基とを含むビニル系モノマー(D)を含むモノマー混合物の共重合体であり架橋構造を有する、水性インクジェットインク。 A pigment, a dispersant, a water-soluble solvent, and water,
The dispersant is
(A) a vinyl monomer containing a carboxyl group;
(B) a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group;
The aqueous inkjet ink has a crosslinked structure and is a copolymer of a monomer mixture including: a nonionic vinyl-based monomer (C) having a polyoxyalkylene chain with an added mole number of alkylene oxide of 15 or more; and a vinyl-based monomer (D) having a polyoxyalkylene chain with an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group.
A method for producing a dispersion, comprising: synthesizing a copolymer using a monomer mixture containing (A) a vinyl monomer containing a carboxyl group, (B) a vinyl monomer containing at least one selected from the group consisting of a β-dicarbonyl group and a biphenyl group, (C) a nonionic vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more, and (D) a vinyl monomer containing a polyoxyalkylene chain having an added mole number of alkylene oxide of 15 or more and a sulfo group; dispersing a dispersoid using the copolymer; and crosslinking the copolymer in the presence of the dispersoid.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004182878A (en) | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Konica Minolta Holdings Inc | Colored fine grain dispersion and water-based ink |
WO2006129476A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Inkjet ink, inkjet ink set, and inkjet recording method |
JP2008088218A (en) | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | Encapsulated pigment and method for producing the same |
JP2011074356A (en) | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Riso Kagaku Corp | Encapsulated pigment and aqueous ink using the same |
JP2018065997A (en) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 花王株式会社 | Aqueous pigment dispersant |
-
2021
- 2021-03-05 JP JP2021035377A patent/JP7628440B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004182878A (en) | 2002-12-04 | 2004-07-02 | Konica Minolta Holdings Inc | Colored fine grain dispersion and water-based ink |
WO2006129476A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Inkjet ink, inkjet ink set, and inkjet recording method |
US20080165237A1 (en) | 2005-06-01 | 2008-07-10 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Inkjet ink, inkjet ink set, and inkjet recording method |
JP2008088218A (en) | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | Encapsulated pigment and method for producing the same |
JP2011074356A (en) | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Riso Kagaku Corp | Encapsulated pigment and aqueous ink using the same |
JP2018065997A (en) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 花王株式会社 | Aqueous pigment dispersant |
Also Published As
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