JP2008143960A - Aqueous pigment dispersion, and ink composition using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分散安定性と耐熱性に優れる水性顔料分散液及びそれを用いたインク組成物に関する。特にインクジェットプリンターに使用されるインク組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous pigment dispersion excellent in dispersion stability and heat resistance and an ink composition using the same. In particular, the present invention relates to an ink composition used for an ink jet printer.
近年、インクジェットプリンター用インクや筆記具用インクに利用される着色剤として、染料のかわりに堅牢性に優れる顔料の利用が検討されている。インクジェットにおけるインクの吐出方式としては、電圧をかけることで圧電素子を変形させインクを押し出すピエゾ方式と、加熱による発泡の際に生じる圧力によりインクをとばすサーマル方式が一般に用いられている。 In recent years, the use of pigments having excellent fastness instead of dyes as colorants used in inks for ink jet printers and inks for writing instruments has been studied. As an ink ejection method in ink jet, a piezo method in which a piezoelectric element is deformed by applying a voltage to push out the ink and a thermal method in which the ink is blown by pressure generated during foaming by heating are generally used.
民生用のインクジェットプリンター用インクでは溶媒として主に水が使用されるが、顔料は染料と異なり水に不溶なため、顔料を使用するインクジェットプリンター用インクでは顔料を微粒子の状態で水中に安定に分散させる必要がある。特に、サーマル方式では、インクが吐出時に瞬間的に400〜500℃の高温にさらされるため、高温における顔料の分散安定性が要求される。 Ink for inkjet printers for consumer use mainly uses water as a solvent, but pigments are insoluble in water unlike dyes, so pigments for inkjet printers that use pigments are stably dispersed in water in the form of fine particles. It is necessary to let In particular, in the thermal method, since the ink is instantaneously exposed to a high temperature of 400 to 500 ° C. at the time of ejection, dispersion stability of the pigment at a high temperature is required.
水中で顔料微粒子を分散する方法としては、高分子分散剤を用いる方法が報告されている(特許文献1参照)。この方法では、スルホン酸基を含有するアクリル系高分子分散剤およびカルボキシル基を含有するアクリル系高分子分散剤を用いて、カーボンブラックを水中に安定に分散させている。しかし、高分子分散剤により安定化されたインク組成物において、印刷物の光学濃度を上げるためにインク中の顔料濃度を増やすと、高分子分散剤の濃度も増加してしまい、インク組成物の粘度が上昇し吐出安定性が低下するという問題があった。 As a method for dispersing pigment fine particles in water, a method using a polymer dispersant has been reported (see Patent Document 1). In this method, carbon black is stably dispersed in water using an acrylic polymer dispersant containing a sulfonic acid group and an acrylic polymer dispersant containing a carboxyl group. However, in the ink composition stabilized by the polymer dispersant, if the pigment concentration in the ink is increased to increase the optical density of the printed matter, the concentration of the polymer dispersant also increases, and the viscosity of the ink composition As a result, the discharge stability is lowered.
一方、高分子分散剤や界面活性剤なしでカーボンブラックを水中に安定化する技術がある(特許文献2〜4参照)。これらの方法では、カーボンブラック表面に直接または多価の基を介して、カルボキシル基やスルホン酸基などの親水性官能基を導入することで、カーボンブラックを水中に安定に分散させている。しかし、このインク組成物を普通紙に印刷し、乾燥させた後、印字部分を蛍光ペンでこすると印字部分が汚れてしまい、耐マーカー性に問題があった。 On the other hand, there is a technique for stabilizing carbon black in water without a polymer dispersant or a surfactant (see Patent Documents 2 to 4). In these methods, carbon black is stably dispersed in water by introducing a hydrophilic functional group such as a carboxyl group or a sulfonic acid group directly or via a polyvalent group on the surface of carbon black. However, after printing this ink composition on plain paper and drying, rubbing the printed part with a highlighter pen, the printed part was soiled, and there was a problem in marker resistance.
顔料インクを普通紙に印刷した場合の耐マーカー性を改善する方法として、イオン性モノマー、疎水性モノマー、フッ素および/またはシロキサン鎖を有するモノマーから得られるアクリル系高分子をカーボンブラックに化学結合させる方法がある(特許文献5参照)。この方法では、アクリル系高分子中のフッ素および/またはシロキサン鎖によりカーボンブラック粒子に疎水性を与えることで、耐マーカー性を改善したインク組成物を提供している。この方法ではアクリル系高分子の重量平均分子量を3000〜20000としている。アクリル系高分子で重量平均分子量が5万以下の場合、高分子同士の絡み合いが弱いため、光沢紙に印刷した場合の顔料の定着性が不十分である。 As a method for improving marker resistance when pigment ink is printed on plain paper, an acrylic polymer obtained from an ionic monomer, a hydrophobic monomer, a monomer having fluorine and / or a siloxane chain is chemically bonded to carbon black. There is a method (see Patent Document 5). This method provides an ink composition having improved marker resistance by imparting hydrophobicity to carbon black particles by fluorine and / or siloxane chains in an acrylic polymer. In this method, the acrylic polymer has a weight average molecular weight of 3000 to 20000. When the acrylic polymer has a weight average molecular weight of 50,000 or less, the entanglement between the polymers is weak, and the fixability of the pigment when printed on glossy paper is insufficient.
また、カーボンブラックの耐マーカー性を向上させるために、水分散性のウレタン系高分子をインク組成物中に添加する方法がある(特許文献6参照)。特許文献6に記載されたインクジェット用インクは、水性インク中に親水性基を導入したカーボンブラックと重量平均分子量が3万以上のポリウレタン分散体を含有させることで、耐マーカー性を改善している。ポリウレタンは、ウレタン結合同士の水素結合により重量平均分子量がそれほど大きくなくても高分子同士の絡み合いが強くなることから、重量平均分子量を1万以上とすることで光沢紙に印刷した場合の顔料の定着性が良好となる。また、この方法ではポリウレタンを構成するジオール成分としてジメチロールプロピオン酸を用いることでポリウレタンにカルボキシル基を導入したポリウレタン分散体を合成している。しかし、ジメチロールプロピオン酸は炭素数が少ないため、ハードセグメントにカルボキシル基が導入されたポリウレタンが形成される。10000以上の重量平均分子量でハードセグメントにカルボキシル基が導入された重量平均分子量が1万以上の高分子量のポリウレタンを含有するインク組成物は、高温で顔料の凝集を引き起こされやすく、サーマル方式では長期間安定して吐出することが困難である。 In addition, in order to improve the marker resistance of carbon black, there is a method of adding a water-dispersible urethane polymer to the ink composition (see Patent Document 6). The ink-jet ink described in Patent Document 6 has improved marker resistance by containing carbon black having a hydrophilic group introduced into a water-based ink and a polyurethane dispersion having a weight average molecular weight of 30,000 or more. . Polyurethane has strong entanglement between polymers even if the weight average molecular weight is not so large due to hydrogen bonds between urethane bonds, so the weight of the pigment when printed on glossy paper by making the weight average molecular weight 10,000 or more. Fixability is improved. In this method, a polyurethane dispersion in which a carboxyl group is introduced into polyurethane is synthesized by using dimethylolpropionic acid as a diol component constituting the polyurethane. However, since dimethylolpropionic acid has a small number of carbon atoms, a polyurethane having a carboxyl group introduced into the hard segment is formed. An ink composition containing a high-molecular-weight polyurethane having a weight-average molecular weight of 10,000 or more and having a carboxyl group introduced into a hard segment and having a weight-average molecular weight of 10,000 or more tends to cause pigment aggregation at a high temperature. It is difficult to discharge stably for a period.
一方、微粒子アルミナおよび親水性ポリウレタンからなるインク受容層を含有するインクジェット記録シートが提案されている(特許文献7参照)。特許文献7に記載されたインクジェット記録シートは、親水性ポリウレタンにポリシロキサンおよび3級アミノ基を導入することで、染料などを含有するインクジェットインクが印刷された後のインクジェット記録シートの接着性および耐水性を向上させている。すなわち、インク受容層中のポリウレタンの3級アミノ基とインクジェットインク中の陰イオン基を有する染料分子とのイオン結合により染料の定着性および印刷物の定着性を向上させている。しかし、この3級アミノ基を含有するポリウレタンを、カルボキシル基やスルホン酸基などのアニオン性の官能基により分散安定化した顔料を含有するインク組成物中に混合すると、顔料の凝集を引き起こしやすい。
普通紙に印刷した場合の耐マーカー性が良好で、光沢紙に印刷した場合の定着性が良好となるインク組成物を作製できる水性顔料分散液を提供する。さらに、高温におけるインク組成物中の顔料分散安定性が要求されるサーマル方式においても、長期間にわたり安定なインクの吐出を実現できるインク組成物を提供する。また光学濃度が高い印刷物を得ることができるインク組成物を提供する。 Provided is an aqueous pigment dispersion that can produce an ink composition that has good marker resistance when printed on plain paper and good fixability when printed on glossy paper. Furthermore, the present invention provides an ink composition capable of realizing stable ink ejection over a long period of time even in a thermal system that requires pigment dispersion stability in an ink composition at a high temperature. Moreover, the ink composition which can obtain printed matter with high optical density is provided.
すなわち本発明は、少なくとも顔料、ポリウレタン、水を含有する水性顔料分散液であって、ポリウレタンを構成する全ジオール成分中の55〜95モル%が一般式(1)で表される化合物に由来する構造で構成されたものであり、5〜45モル%が水酸基2個を有するシロキサン化合物に由来する構造で構成されたものである水性顔料分散液である。 That is, the present invention is an aqueous pigment dispersion containing at least a pigment, polyurethane and water, and 55 to 95 mol% in all diol components constituting the polyurethane is derived from the compound represented by the general formula (1). It is an aqueous pigment dispersion liquid having a structure and having a structure derived from a siloxane compound having 5 to 45 mol% having two hydroxyl groups.
(R1はアルキレン基および/またはエステル基を有する炭素数13〜80の有機基を表す。R2は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。) (R 1 represents an organic group having 13 to 80 carbon atoms having an alkylene group and / or an ester group. R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
本発明の水性顔料分散液は、微粒子化された顔料の高温での分散安定性に優れる。また、本発明の水性顔料分散液を用いて製造されるインク組成物はサーマル方式においても長期間にわたって安定なインクの吐出を実現できる。さらに、インク組成物は普通紙および光沢紙に印刷した状態において光学濃度が高く、普通紙に印刷した状態において耐マーカー性が良好であり、光沢紙に印刷した状態において定着性が良好である。 The aqueous pigment dispersion of the present invention is excellent in dispersion stability at high temperatures of finely divided pigments. In addition, the ink composition produced using the aqueous pigment dispersion of the present invention can realize stable ink ejection over a long period of time even in the thermal method. Furthermore, the ink composition has a high optical density when printed on plain paper and glossy paper, has good marker resistance when printed on plain paper, and has good fixability when printed on glossy paper.
本発明は、少なくとも顔料、ポリウレタン、水を含有する水性顔料分散液であって、ポリウレタンを構成する全ジオール成分中の55〜95モル%が一般式(1)で表される化合物に由来する構造で構成されたものであり、5〜45モル%が水酸基2個を有するシロキサン化合物に由来する構造で構成されたポリウレタンを用いる。 The present invention is an aqueous pigment dispersion containing at least a pigment, polyurethane, and water, wherein 55 to 95 mol% of all diol components constituting the polyurethane are derived from the compound represented by the general formula (1). A polyurethane having a structure derived from a siloxane compound having 5 to 45 mol% having two hydroxyl groups is used.
R1はアルキレン基および/またはエステル基を有する炭素数13〜80の有機基を表す。R2は水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。 R 1 represents an organic group having 13 to 80 carbon atoms having an alkylene group and / or an ester group. R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
ポリウレタンはイソシアネート基を有する化合物と、水酸基などの活性水素を有する化合物との付加反応により生成される。またポリウレタンにカルボキシル基やスルホン酸基などを分子鎖に導入し、中和剤を添加することで、水中に分散または溶解することができる。ポリウレタンの分子鎖にカルボキシル基を導入するには、ジメチロールプロピオン酸などのジヒドロキシカルボン酸をポリウレタンを構成する全ジオール成分中の一部のジオールとして用いるのが一般的である。ポリウレタンのウレタン結合同士が水素結合によって結合している部分は、ウレタン結合の濃度が高い部分でありハードセグメントとなる。他方、ウレタン結合の濃度が小さい部分がソフトセグメントとなる。ウレタン結合の濃度の制御は、一般にウレタン結合を作る水酸基などの活性水素を有する化合物の水酸基に付いている炭素の数に依る。ジオールとしてジメチロールプロピオン酸などのジヒドロキシカルボン酸を用いると、水酸基に付いている炭素数が小さいため、カルボキシル基はハードセグメントに導入されることになる。ポリウレタンの重量平均分子量が1万以上である場合、カルボキシル基がハードセグメントに導入されたポリウレタンでは、それを用いた水性顔料分散液において高温で顔料の分散状態が不安定化し、またインク組成物はサーマル方式では長期間安定して吐出することが困難となる。 Polyurethane is produced by an addition reaction between a compound having an isocyanate group and a compound having active hydrogen such as a hydroxyl group. Moreover, by introducing a carboxyl group or a sulfonic acid group into the molecular chain into the polyurethane and adding a neutralizing agent, it can be dispersed or dissolved in water. In order to introduce a carboxyl group into a polyurethane molecular chain, dihydroxycarboxylic acid such as dimethylolpropionic acid is generally used as a part of the diol components constituting the polyurethane. The portion where the urethane bonds of polyurethane are bonded by hydrogen bonds is a portion where the concentration of urethane bonds is high and becomes a hard segment. On the other hand, a portion where the concentration of urethane bonds is small becomes a soft segment. Control of the concentration of the urethane bond generally depends on the number of carbons attached to the hydroxyl group of a compound having an active hydrogen such as a hydroxyl group that forms a urethane bond. When a dihydroxycarboxylic acid such as dimethylolpropionic acid is used as the diol, the number of carbon atoms attached to the hydroxyl group is small, so that the carboxyl group is introduced into the hard segment. When the weight average molecular weight of the polyurethane is 10,000 or more, in the polyurethane in which the carboxyl group is introduced into the hard segment, the dispersion state of the pigment becomes unstable at a high temperature in the aqueous pigment dispersion using the polyurethane, and the ink composition In the thermal method, it is difficult to stably discharge for a long time.
一般式(1)で表される化合物のR1中に含まれる炭素数は13〜80の範囲であるが、13以上であるとカルボキシル基が導入された部分の柔軟性が十分に大きくなり、カルボキシル基が導入された部位がソフトセグメントとなる。ポリウレタンの重量平均分子量が1万以上であっても、カルボキシル基がソフトセグメントに導入されているので、そのポリウレタンを含有する顔料分散液は耐熱性が良好で、インク組成物のサーマル吐出特性が安定化する。一方、一般式(1)で表される化合物のR1中に含まれる炭素数が80よりも大きい場合には、分子鎖中のカルボキシル基の含有率が少なくなるので、ポリウレタンの親水性が低下し、ポリウレタンを含有する顔料分散液の耐熱性が低下する。 The number of carbon atoms contained in R 1 of the compound represented by the general formula (1) is in the range of 13 to 80, but if it is 13 or more, the flexibility of the portion into which the carboxyl group is introduced becomes sufficiently large, The site where the carboxyl group is introduced becomes the soft segment. Even if the weight average molecular weight of the polyurethane is 10,000 or more, since the carboxyl group is introduced into the soft segment, the pigment dispersion containing the polyurethane has good heat resistance and stable thermal discharge characteristics of the ink composition. Turn into. On the other hand, when the number of carbon atoms contained in R 1 of the compound represented by the general formula (1) is larger than 80, the content of the carboxyl group in the molecular chain is reduced, so that the hydrophilicity of the polyurethane is lowered. In addition, the heat resistance of the pigment dispersion containing polyurethane is lowered.
サーマル吐出特性が良好で普通紙に印刷した場合の耐マーカー性が良好となるインク組成物を得るためには、本発明で用いるポリウレタンにおいて一般式(1)で表される化合物と、水酸基2個を有するシロキサン化合物を用いることが必要である。シロキサン化合物に由来するシロキサン構造が導入されたポリウレタンを用いると、普通紙に印刷したインクの耐マーカー性が良好となる。これは水性の蛍光ペンで印刷物部分を擦った際に、顔料粒子が撥水性を奏するシロキサン構造を有するポリウレタンにより保護されるため、顔料粒子がマーカーペン中の水に溶出しにくくなるからである。 In order to obtain an ink composition having good thermal discharge characteristics and good marker resistance when printed on plain paper, the compound represented by the general formula (1) in the polyurethane used in the present invention and two hydroxyl groups are used. It is necessary to use a siloxane compound having When a polyurethane having a siloxane structure derived from a siloxane compound is used, the marker resistance of ink printed on plain paper is improved. This is because when the printed part is rubbed with an aqueous fluorescent pen, the pigment particles are protected by the polyurethane having a siloxane structure exhibiting water repellency, so that the pigment particles are difficult to elute into the water in the marker pen.
全ジオール成分に含まれる一般式(1)で表される化合物の量は55〜95モル%であり、好ましくは70〜90モル%の範囲である。一般式(1)で表される化合物の含有量が55モル%より小さいと、ポリウレタンを含有する水性顔料分散液は耐熱性が不良でインク組成物のサーマル吐出特性が不安定化し、一般式(1)で表される化合物の含有量が70モル%より小さいとポリウレタンを含有するインク組成物より得られた印刷物の光学濃度が低くなる場合がある。また全ジオール成分に含まれる水酸基2個を有するシロキサン化合物の量は5〜45モル%である。水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量が5モル%より小さいとインク組成物から得られる印刷物の耐マーカー性が不良となる。 The amount of the compound represented by the general formula (1) contained in all diol components is 55 to 95 mol%, preferably 70 to 90 mol%. When the content of the compound represented by the general formula (1) is less than 55 mol%, the aqueous pigment dispersion containing polyurethane has poor heat resistance and the thermal discharge characteristics of the ink composition become unstable, and the general formula ( If the content of the compound represented by 1) is less than 70 mol%, the optical density of the printed matter obtained from the polyurethane-containing ink composition may be lowered. Moreover, the quantity of the siloxane compound which has two hydroxyl groups contained in all the diol components is 5-45 mol%. If the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups is less than 5 mol%, the marker resistance of the printed matter obtained from the ink composition becomes poor.
全ジオール成分含まれるポリウレタン合成時に一般式(1)で表される化合物の仕込み量を全ジオール中の55〜95モル%とし、水酸基2個を有するシロキサン化合物の仕込み量を全ジオール中の5〜45モル%とすることで、ポリウレタンを構成する全ジオール中の一般式(1)の化合物の含有量を55〜95モル%の範囲とし、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量を4〜55モル%の範囲とすることができる。 The amount of the compound represented by the general formula (1) at the time of synthesizing the polyurethane contained in all the diol components is 55 to 95 mol% in the total diol, and the amount of the siloxane compound having two hydroxyl groups is 5 to 5 in the total diol. By setting it as 45 mol%, the content of the compound of the general formula (1) in all diols constituting the polyurethane is in the range of 55 to 95 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups is 4 to 55. It can be in the range of mol%.
なお、インク組成物中の一般式(1)で表される化合物および水酸基2個を有するシロキサン化合物は、例えばつぎのような方法により分析することができる。インク組成物に塩酸等を添加し顔料とポリウレタンを析出させた後、遠心分離、水洗ろ過、真空乾燥を行い、インク組成物中から顔料とポリウレタンを抽出する。顔料とポリウレタンをテトラヒドロフランなどのポリウレタンのみを溶解する溶媒中に投入後、遠心分離、水洗ろ過、真空乾燥を行い、ポリウレタンを抽出する。ポリウレタンにピリジンなどを添加し、50〜100℃で加熱しウレタン結合を分解し、高速液体クロマトグラフィーを用い、ポリウレタンを構成する全てのジオールを分取する。質量分析装置を用いて分取した各ジオールの分子量および重量比を推定し、また、核磁気共鳴分光装置と赤外分光装置を用いカルボキシル基およびシロキサン基の有無を推定し、一般式(1)で表される化合物および水酸基2個を有するシロキサン化合物を推定する。上記のような方法を組み合わせて、全ジオール中に含有される一般式(1)で表される化合物および水酸基2個を有するシロキサン化合物のモル比を推定することが可能である。 The compound represented by the general formula (1) and the siloxane compound having two hydroxyl groups in the ink composition can be analyzed by the following method, for example. After adding hydrochloric acid or the like to the ink composition to precipitate the pigment and polyurethane, the pigment and polyurethane are extracted from the ink composition by centrifugation, washing with water and vacuum drying. The pigment and polyurethane are put into a solvent that dissolves only polyurethane, such as tetrahydrofuran, and then subjected to centrifugation, washing with water, and vacuum drying to extract the polyurethane. Pyridine and the like are added to the polyurethane, heated at 50 to 100 ° C. to decompose the urethane bond, and all diols constituting the polyurethane are fractionated using high performance liquid chromatography. The molecular weight and weight ratio of each diol fractionated using a mass spectrometer is estimated, and the presence or absence of carboxyl groups and siloxane groups is estimated using a nuclear magnetic resonance spectrometer and an infrared spectrometer, and the general formula (1) And a siloxane compound having two hydroxyl groups are estimated. By combining the methods as described above, it is possible to estimate the molar ratio of the compound represented by the general formula (1) and the siloxane compound having two hydroxyl groups contained in all diols.
一般式(1)で表される化合物のR1は、アルキレン基および/またはエステル基を有する炭素数13〜80の有機基を表す。一般式(1)で表される化合物は、R1に含まれる炭素数が13〜80の範囲を満たせばよく、一般にポリマー、オリゴマーと称される範囲のいずれの態様にも限定されない。R1は直鎖であっても分岐していてもどちらでもよいが、直鎖であるほうがポリウレタンにおいてカルボキシル基が導入された部分の柔軟性が大きくなるため好ましい。 R 1 of the compound represented by the general formula (1) represents an organic group having 13 to 80 carbon atoms having an alkylene group and / or an ester group. The compound represented by the general formula (1) only needs to satisfy the range of 13 to 80 carbon atoms contained in R 1 , and is not limited to any embodiment in a range generally referred to as a polymer or an oligomer. R 1 may be either straight chain or branched, but straight chain is preferred because the flexibility of the portion where the carboxyl group is introduced in the polyurethane is increased.
一般式(1)で表される化合物は、カルボン酸変性ポリカプロラクトンジオールであることが、ポリウレタンの耐熱性、耐光性、耐水性の点などから好ましい。カルボン酸変性ポリカプロラクトンジオールは、ジヒドロキシカルボン酸にラクトン類を開環付加重合させて得られるポリエステルジオールである。 The compound represented by the general formula (1) is preferably a carboxylic acid-modified polycaprolactone diol from the viewpoints of heat resistance, light resistance, water resistance and the like of polyurethane. Carboxylic acid-modified polycaprolactone diol is a polyester diol obtained by ring-opening addition polymerization of lactones to dihydroxycarboxylic acid.
本発明で用いるカルボン酸変性ポリカプロラクトンジオールは、例えばダイセル化学工業(株)製“プラクセル”205BA、210BA、220BAなどが挙げられる。また合成する場合は、例えば次のような方法が挙げられる。ジメチロールプロピオン酸やジメチロールブタン酸などのジヒドロキシカルボン酸にある水酸基をε−カプロラクトン、トリメチルカプロラクトンなどのラクトン類で反応温度110〜220℃で開環付加重合させることで合成する。 Examples of the carboxylic acid-modified polycaprolactone diol used in the present invention include “Placcel” 205BA, 210BA, and 220BA manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. Moreover, when synthesize | combining, the following methods are mentioned, for example. It is synthesized by ring-opening addition polymerization of a hydroxyl group in a dihydroxycarboxylic acid such as dimethylolpropionic acid or dimethylolbutanoic acid with a lactone such as ε-caprolactone or trimethylcaprolactone at a reaction temperature of 110 to 220 ° C.
一方、ポリウレタンを構成する水酸基2個を有するシロキサン化合物の例としては、ポリシロキサンの主鎖に水酸基が2つ導入された化合物、ポリシロキサンの側鎖に水酸基が2つ導入された化合物などが挙げられ、ポリシロキサンの両末端に水酸基が導入されたシロキサン化合物であることがインク組成物から得られる印刷物の光学濃度が高くなるために好ましい。 On the other hand, examples of the siloxane compound having two hydroxyl groups constituting the polyurethane include a compound in which two hydroxyl groups are introduced into the main chain of polysiloxane, a compound in which two hydroxyl groups are introduced into the side chain of polysiloxane, and the like. In order to increase the optical density of a printed material obtained from the ink composition, a siloxane compound in which hydroxyl groups are introduced at both ends of the polysiloxane is preferable.
ポリシロキサンの両末端に水酸基が導入されたシロキサン化合物としては、一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。 The siloxane compound having hydroxyl groups introduced at both ends of the polysiloxane is preferably a compound represented by the general formula (2).
R4〜R7は同じでも異なっていてもよく、炭素数1〜20のアルキル基、アリール基から選ばれる少なくとも1種の有機基を有し、R8およびR9は炭素数1〜20のアルキレン基、アリーレン基から選ばれる少なくとも1種の有機基を有する。nは4〜100の範囲である。 R 4 to R 7 may be the same or different and have at least one organic group selected from an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aryl group, and R 8 and R 9 have 1 to 20 carbon atoms. It has at least one organic group selected from an alkylene group and an arylene group. n is in the range of 4-100.
一般式(2)のnが4より小さい場合には、ポリウレタンの撥水性が小さくなるため、ポリウレタンを含有するインク組成物の耐マーカー性が不良となる場合がある。逆に、nが100より大きい場合にはポリウレタンを含有するインク組成物のサーマル吐出特性が不良となる場合がある。 When n in the general formula (2) is less than 4, the water repellency of the polyurethane is reduced, and the marker resistance of the ink composition containing polyurethane may be poor. Conversely, when n is greater than 100, the thermal discharge characteristics of the ink composition containing polyurethane may be poor.
一般式(2)で表される化合物は、例えばチッソ(株)製“両末端サイラプレーン”FM4411、FM4421、FM4425などが挙げられる。また合成する場合は、例えば次のような方法が挙げられる。Si−H基を有するシロキサン化合物および水酸基と炭素−炭素2重結合を有する化合物を混合した後、Si−H基に炭素−炭素2重結合を触媒などを用いて付加反応させる。 Examples of the compound represented by the general formula (2) include “both end silaplane” FM4411, FM4421, FM4425 manufactured by Chisso Corporation. Moreover, when synthesize | combining, the following methods are mentioned, for example. After mixing a siloxane compound having a Si—H group and a compound having a hydroxyl group and a carbon-carbon double bond, a carbon-carbon double bond is added to the Si—H group using a catalyst or the like.
本発明で用いるポリウレタンは、例えば次のような方法により合成することができる。一般式(1)で表される化合物、水酸基2個を有するシロキサン化合物、ジイソシアネートを、アセトン、メチルエチルケトンなどの低沸点の水溶性有機溶剤中で反応させる。反応は、温度30〜100℃で、1〜24時間行いウレタンプレポリマーを合成する。この合成反応時には、テトラエチルチタネート、テトラブチルチタネートなどの触媒を用いてもよい。得られたウレタンプレポリマー溶液に中和剤と水を添加する。その後、鎖延長反応、必要により架橋反応などを行う。低沸点の水溶性有機溶媒を除去した後、ポリウレタンを得る。 The polyurethane used in the present invention can be synthesized, for example, by the following method. The compound represented by the general formula (1), the siloxane compound having two hydroxyl groups, and diisocyanate are reacted in a low-boiling water-soluble organic solvent such as acetone or methyl ethyl ketone. The reaction is carried out at a temperature of 30 to 100 ° C. for 1 to 24 hours to synthesize a urethane prepolymer. During this synthesis reaction, a catalyst such as tetraethyl titanate or tetrabutyl titanate may be used. A neutralizing agent and water are added to the obtained urethane prepolymer solution. Thereafter, a chain extension reaction and, if necessary, a crosslinking reaction are performed. After removing the low-boiling water-soluble organic solvent, a polyurethane is obtained.
ポリウレタンを合成する際に用いるジイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。脂肪族ジイソシアネートの例としてヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられ、脂環式ジイソシアネートの例としては、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、4,4−シクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられ、芳香族ジイソシアネートの例としては、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネートなどが挙げられる。本発明では脂環式及び脂肪族のジイソシアネートを用いることが、ポリウレタンを含有するインク組成物から得られる印画の耐光性が良好となり、好ましい。 Examples of the diisocyanate used when synthesizing the polyurethane include aromatic diisocyanate, aliphatic diisocyanate, and alicyclic diisocyanate. Examples of the aliphatic diisocyanate include hexamethylene diisocyanate and 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate. Examples of the alicyclic diisocyanate include isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 4, Examples include 4-cyclohexylmethane diisocyanate, and examples of the aromatic diisocyanate include xylylene diisocyanate and tetramethylxylene diisocyanate. In the present invention, it is preferable to use alicyclic and aliphatic diisocyanates because the light resistance of a print obtained from an ink composition containing polyurethane is improved.
ポリウレタンを合成する際に用いる中和剤としては、アンモニア、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−アミノ−2−エチル−1−プロパノールなどの有機アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ類などが挙げられる。 As a neutralizing agent used when synthesizing polyurethane, ammonia, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, monoethanolamine, dimethylethanolamine, Examples thereof include organic amines such as diethylethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, and 2-amino-2-ethyl-1-propanol, and inorganic alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.
前述のウレタンプレポリマーを合成する際に用いるジオールとジイソシアネートをあわせた成分と低沸点水溶性溶媒との重量比は、通常、ジオールとジイソシアネートをあわせた成分:低沸点水溶性溶媒=3〜9:7〜1、好ましくは4〜8:6〜2で混合される。ジオールとジイソシアネートをあわせた成分の量が多すぎると、ウレタンプレポリマー溶液の粘度が高くなりすぎ、製造が容易でない場合がある。一方、少なすぎると、ウレタンプレポリマーの重合度が小さくなりすぎるおそれがある。 The weight ratio of the component combining diol and diisocyanate and the low-boiling water-soluble solvent used when synthesizing the urethane prepolymer is usually the component combining diol and diisocyanate: low-boiling water-soluble solvent = 3 to 9: 7 to 1, preferably 4 to 8: 6 to 2. If the amount of the diol and diisocyanate components is too large, the viscosity of the urethane prepolymer solution becomes too high, and the production may not be easy. On the other hand, if the amount is too small, the degree of polymerization of the urethane prepolymer may be too small.
ウレタンプレポリマーを合成する際に用いるジイソシアネート中のイソシアネート基とジオール中の水酸基とのモル比は通常、イソシアネート基:水酸基=51〜80:49〜20、好ましくは51〜70:49〜30である。イソシアネート基と水酸基のモル比を上記の範囲とすることで、最終的に得られるポリウレタンの重量平均分子量を好ましい範囲にすることができ、サーマル吐出特性と光沢紙に対する定着性が良好となる。 The molar ratio of the isocyanate group in the diisocyanate and the hydroxyl group in the diol used when synthesizing the urethane prepolymer is usually isocyanate group: hydroxyl group = 51-80: 49-20, preferably 51-70: 49-30. . By setting the molar ratio of the isocyanate group to the hydroxyl group within the above range, the weight average molecular weight of the finally obtained polyurethane can be set to a preferable range, and the thermal discharge characteristics and the fixability to glossy paper are improved.
中和剤と水からなる水溶液中にポリウレタンが存在する時のpHは、好ましくは6.5〜9.5であると、ポリウレタンを中和剤を含有した水溶液に溶解した状態にすることが容易となる。ポリウレタンが溶解した中和剤を含有した水溶液のpHは中和剤の添加量を変えることで制御することができる。 When the polyurethane is present in the aqueous solution comprising the neutralizing agent and water, the pH is preferably 6.5 to 9.5, so that the polyurethane can be easily dissolved in the aqueous solution containing the neutralizing agent. It becomes. The pH of the aqueous solution containing the neutralizing agent in which the polyurethane is dissolved can be controlled by changing the addition amount of the neutralizing agent.
ウレタンプレポリマー合成に用いるアセトン、メチルエチルケトン等の低沸点有機溶媒は、ポリウレタンが得られた後にロータリーエバポレーターやアスピレーターなどを用いて、通常、減圧化、40〜100℃の温度で数時間処理することにより除去される。低沸点有機溶媒とともに一部の水も除去される場合には、ポリウレタンが析出またはゲル化しないように水を適宜加えることが好ましい。アセトン、メチルエチルケトン等の低沸点有機溶媒はできるだけ残留しないことが好ましいが、中和剤含有水溶液中のポリウレタンに対して、0.1〜1000ppm、好ましくは1〜500ppmの範囲に収まればよい。低沸点有機溶媒の濃度が1000ppmより高いと、ポリウレタンを含有する水性顔料分散液およびインク組成物に刺激臭が残る場合がある。一方、低沸点有機溶媒の濃度を0.1ppmにしようとすると生産効率が低下する場合がある。 Low-boiling organic solvents such as acetone and methyl ethyl ketone used for urethane prepolymer synthesis are usually treated at a reduced pressure and at a temperature of 40 to 100 ° C. for several hours using a rotary evaporator or aspirator after polyurethane is obtained. Removed. When part of the water is removed together with the low boiling point organic solvent, it is preferable to add water appropriately so that the polyurethane does not precipitate or gel. It is preferable that low-boiling organic solvents such as acetone and methyl ethyl ketone remain as little as possible, but they may be within the range of 0.1 to 1000 ppm, preferably 1 to 500 ppm, with respect to the polyurethane in the neutralizing agent-containing aqueous solution. If the concentration of the low-boiling organic solvent is higher than 1000 ppm, an irritating odor may remain in the aqueous pigment dispersion containing the polyurethane and the ink composition. On the other hand, when the concentration of the low boiling point organic solvent is set to 0.1 ppm, the production efficiency may be lowered.
本発明で用いるポリウレタンは通常、ウレタンプレポリマーを中和剤含有水溶液に分散または溶解させた後に鎖延長反応を行うことによって得られる。鎖延長反応は鎖延長剤と末端がイソシアネート基であるウレタンプレポリマーを温度50℃〜100℃で混合することにより行う。鎖延長剤としては水および/またはアミンを用いることが好ましく、アミンとしてはエチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソホロンジアミンなどが挙げられる。 The polyurethane used in the present invention is usually obtained by carrying out a chain extension reaction after dispersing or dissolving a urethane prepolymer in an aqueous solution containing a neutralizing agent. The chain extension reaction is carried out by mixing a chain extender and a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group at a temperature of 50 ° C to 100 ° C. It is preferable to use water and / or an amine as the chain extender, and examples of the amine include ethylenediamine, trimethylenediamine, hexamethylenediamine, dicyclohexylmethanediamine, and isophoronediamine.
本発明で用いるポリウレタンの酸価は、好ましくは50〜100KOH・mg/g、より好ましくは55〜80KOH・mg/gである。酸価が50KOH・mg/gより小さいと、ポリウレタンの親水性が低すぎるためポリウレタンを含有するインク組成物のサーマル吐出特性が不安定化する場合がある。一方、ポリウレタンの酸価が100KOH・mg/gより大きいと、ポリウレタンの親水性が高すぎるためポリウレタンが含有するインク組成物から得られる印刷物の耐マーカー性が低下する場合がある。 The acid value of the polyurethane used in the present invention is preferably 50 to 100 KOH · mg / g, more preferably 55 to 80 KOH · mg / g. If the acid value is less than 50 KOH · mg / g, the thermal discharge characteristics of the ink composition containing polyurethane may become unstable because the hydrophilicity of the polyurethane is too low. On the other hand, when the acid value of the polyurethane is greater than 100 KOH · mg / g, the hydrophilicity of the polyurethane is too high, and the marker resistance of the printed matter obtained from the ink composition contained in the polyurethane may be lowered.
ポリウレタンの酸価は、一般式(1)で表される化合物の酸価及びポリウレタン全量に対する一般式(1)で表される化合物の含有量によって制御可能である。ポリウレタンの酸価を上記の範囲にする場合は、本発明の一般式(1)で表される化合物の酸価は50KOH・mg/g以上、好ましくは55KOH・mg/g以上であることが好ましい。一般式(1)で表される化合物の酸価が50KOH・mg/gより小さいと、ポリウレタンの酸価も50KOH・mg/gより小さくなるため、ポリウレタンを含有する水性顔料分散液の耐熱性が不良となる場合がある。 The acid value of the polyurethane can be controlled by the acid value of the compound represented by the general formula (1) and the content of the compound represented by the general formula (1) with respect to the total amount of the polyurethane. When the acid value of the polyurethane is in the above range, the acid value of the compound represented by the general formula (1) of the present invention is 50 KOH · mg / g or more, preferably 55 KOH · mg / g or more. . When the acid value of the compound represented by the general formula (1) is less than 50 KOH · mg / g, the acid value of the polyurethane is also less than 50 KOH · mg / g, so that the heat resistance of the aqueous pigment dispersion containing polyurethane is reduced. It may become defective.
本発明において、ポリウレタンの酸価は、ポリウレタン1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数を意味する。本発明ではポリウレタンの酸価の測定は次のように行う。塩酸水溶液などをポリウレタンに滴下し、ポリウレタンを析出させた後、上澄みをろ過し、イオン交換水によりポリウレタンの水洗を十分に行う。その後、100℃以上の温度で数時間乾燥させることで、ポリウレタンから中和剤、塩酸、水などを完全に取り除いた後、ポリウレタンをエタノールに10重量%以下の濃度で溶解させる。ポリウレタンが完全にエタノールに溶解しない場合には、メチルエチルケトンなどの水溶性有機溶媒を添加して溶解させる。このようにしてポリウレタンの酸価測定用のサンプル作製を行う。JIS(日本工業規格)K0070に基づき、このポリウレタン溶液にフェノールフタレイン溶液を数滴加えた後、0.1モル/lの水酸化カリウム溶液を用いて滴定を行い、ポリウレタンの酸価を算出する。 In the present invention, the acid value of polyurethane means the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of polyurethane. In the present invention, the acid value of the polyurethane is measured as follows. An aqueous hydrochloric acid solution or the like is dropped onto the polyurethane to precipitate the polyurethane, and then the supernatant is filtered and the polyurethane is sufficiently washed with ion-exchanged water. Thereafter, the neutralizing agent, hydrochloric acid, water and the like are completely removed from the polyurethane by drying at a temperature of 100 ° C. or higher for several hours, and then the polyurethane is dissolved in ethanol at a concentration of 10% by weight or less. When polyurethane does not completely dissolve in ethanol, a water-soluble organic solvent such as methyl ethyl ketone is added and dissolved. In this way, a sample for measuring the acid value of polyurethane is prepared. Based on JIS (Japanese Industrial Standard) K0070, after adding several drops of phenolphthalein solution to this polyurethane solution, titration is performed using a 0.1 mol / l potassium hydroxide solution to calculate the acid value of the polyurethane. .
一般的に高分子は、重量平均分子量が大きくなるほど、高分子同士の絡み合い強くなるため、光沢紙上での顔料の定着性が良好となる。しかし、ポリウレタンはウレタン結合同士の水素結合により高分子同士が強く絡み合うため、一般的な高分子と異なり重量平均分子量をそれほど大きくしなくても光沢紙上での顔料の定着性が良好となる。 In general, the higher the weight average molecular weight of the polymer, the stronger the entanglement between the polymers, so that the fixability of the pigment on the glossy paper becomes better. However, since polyurethanes are strongly entangled with each other by hydrogen bonds between urethane bonds, polyurethane has good fixability of pigments on glossy paper even if the weight average molecular weight is not increased so much.
本発明で用いるポリウレタンは、重量平均分子量が好ましくは10000〜50000、より好ましくは11000〜40000の範囲にある。ポリウレタンの重量平均分子量が10000より小さいと、ポリウレタンを含有するインク組成物から得られる印画の光沢紙に対する定着性が低下する場合がある。ポリウレタンの重量平均分子量が50000より大きいと、ポリウレタンを含有するインク組成物の粘度が上昇しサーマル吐出特性が不良となる場合があり、ポリウレタンの重量平均分子量が40000より大きいと、ポリウレタンを含有するインク組成物から得られる印画の光学濃度が小さくなりやすい。 The polyurethane used in the present invention has a weight average molecular weight of preferably 10,000 to 50,000, more preferably 11,000 to 40,000. If the weight average molecular weight of the polyurethane is less than 10,000, the fixability of the print obtained from the polyurethane-containing ink composition to glossy paper may be lowered. When the weight average molecular weight of the polyurethane is larger than 50000, the viscosity of the ink composition containing polyurethane may increase and the thermal discharge characteristics may be deteriorated. When the weight average molecular weight of the polyurethane is larger than 40000, the polyurethane containing ink The optical density of the print obtained from the composition tends to be small.
本発明において、ポリウレタンの分子量の測定は、ゲルパーミエーション・クロマトグラフィーを用いてポリスチレン換算で求めることができる。ポリウレタンの分子量は、ジオールの分子量、ジイソシアネートの分子量、ジオール中の水酸基とジイソシアネート中のイソシアネート基とのモル比、ポリウレタンの合成条件などによって制御可能である。 In the present invention, the molecular weight of the polyurethane can be determined in terms of polystyrene using gel permeation chromatography. The molecular weight of the polyurethane can be controlled by the molecular weight of the diol, the molecular weight of the diisocyanate, the molar ratio of the hydroxyl group to the isocyanate group in the diisocyanate, the synthesis conditions of the polyurethane, and the like.
本発明で用いるポリウレタンの中和剤含有水溶液の粘度は、そのポリウレタン濃度が20重量%のとき、好ましくは300mPa・s以下、より好ましくは100mPa・s以下である。ポリウレタンの中和剤含有水溶液の粘度が300mPa・sより大きいと、ポリウレタンを含有するインク組成物の粘度が上昇し、サーマル吐出特性が不良となる場合がある。 The viscosity of the neutralizing agent-containing aqueous solution of polyurethane used in the present invention is preferably 300 mPa · s or less, more preferably 100 mPa · s or less, when the polyurethane concentration is 20% by weight. If the viscosity of the neutralizing agent-containing aqueous solution of polyurethane is greater than 300 mPa · s, the viscosity of the ink composition containing polyurethane may increase, resulting in poor thermal discharge characteristics.
本発明で用いる水としては、不純物イオンを除去したものが良く、例えばイオン交換水や蒸留水など好適に使用される。 The water used in the present invention is preferably water from which impurity ions are removed. For example, ion-exchanged water or distilled water is preferably used.
本発明で用いられる顔料としては、有機顔料、無機顔料を使用することができる。好ましくはイオン交換水や蒸留水などで十分に不純物イオンを洗浄したものを用いることが望まれる。 As the pigment used in the present invention, an organic pigment or an inorganic pigment can be used. Preferably, it is desirable to use an impurity ion that has been sufficiently washed with ion-exchanged water or distilled water.
本発明で用いる無機顔料としては、酸化鉄、酸化チタン、カーボンブラックなど種々の系統のものが挙げられる。インクジェットプリンターに用いるブラックインクとしてはカーボンブラックが好ましく、カーボンブラックとしてはアセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラックなどが挙げられる。一般に市販されているカーボンブラックの例としては、リーガル400R、リーガル330R、リーガル660R(以上、キャボット社製)、カラーブラックFW1、カラーブラックFW2、カラーブラックFW2V、カラーブラックFW18、カラーブラックFW200、カラーブラックS150、カラーブラックS160、カラーブラックS170、プリンテックス35、プリンテックスU、プリンテックスV、プリンテックス140U、プリンテックス140V、スペシャルブラック6、スペシャルブラック5、スペシャルブラック4(以上、デグッサ社製)、MCF−88、MA600、MA7、MA8、MA100(以上、(株)三菱化学製)などが挙げられる。 Examples of the inorganic pigment used in the present invention include various types such as iron oxide, titanium oxide, and carbon black. Carbon black is preferable as the black ink used in the ink jet printer, and examples of the carbon black include acetylene black, channel black, and furnace black. Examples of commercially available carbon blacks include Legal 400R, Legal 330R, Legal 660R (Cabot Corporation), Color Black FW1, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW18, Color Black FW200, Color Black S150, Color Black S160, Color Black S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4 (above Degussa), MCF -88, MA600, MA7, MA8, MA100 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
分散安定性と耐熱性に優れる水性顔料分散液を得るためには、酸化処理されたカーボンブラックを用いるのが好ましい。酸化処理されたカーボンブラックを得るために、例えば次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カリウムなどの次亜ハロゲン酸塩による酸化の方法が挙げられ、次亜塩素酸ナトリウムが反応性の点から特に好ましい。カーボンブラックの酸化は、カーボンブラックと、有効ハロゲン濃度で10〜30%の次亜ハロゲン酸塩(例えば次亜塩素酸ナトリウム)とを適量の水中に仕込み、反応温度80〜120℃で撹拌することにより行う。なお酸化処理カーボンブラックの合成の際に、塩素イオンなどがこれらの化合物に混入する場合がある。塩素イオンには静電反発力を低下させ顔料凝集を引き起こす作用があるため、この混入量をできる限り減少させる方がよい。酸化処理カーボンブラック中の塩素イオンなどの不純物イオンは透析などにより取り除くのが好ましい。 In order to obtain an aqueous pigment dispersion having excellent dispersion stability and heat resistance, it is preferable to use oxidized carbon black. In order to obtain the oxidized carbon black, for example, a method of oxidation with a hypohalite such as sodium hypochlorite or potassium hypochlorite is mentioned, and sodium hypochlorite is particularly preferable in terms of reactivity. preferable. Carbon black and carbon black and 10-30% hypohalite (for example, sodium hypochlorite) in an effective halogen concentration are charged in an appropriate amount of water and stirred at a reaction temperature of 80-120 ° C. To do. In the synthesis of oxidized carbon black, chlorine ions and the like may be mixed into these compounds. Since chloride ions have the effect of reducing electrostatic repulsion and causing pigment aggregation, it is better to reduce this amount of contamination as much as possible. Impurity ions such as chlorine ions in the oxidized carbon black are preferably removed by dialysis or the like.
本発明で用いる有機顔料としてはフタロシアニン系、キナクリドン系、インジゴ系、イソインドリノン系、イソインドリン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系、ベンズイミダゾロン系、ペリレン系、ペリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、金属錯体系など種々の系統のものが挙げられる。 Organic pigments used in the present invention include phthalocyanine, quinacridone, indigo, isoindolinone, isoindoline, quinophthalone, diketopyrrolopyrrole, benzimidazolone, perylene, perinone, dioxazine, anthraquinone There are various systems such as a system, an insoluble azo system, a condensed azo system, and a metal complex system.
フタロシアニン系顔料の例としては、青色顔料PB15、PB15:2、PB15:3、PB15:4、B15:5、PB15:6、PB16、緑色顔料PG7、PG36などが挙げられる。 Examples of phthalocyanine pigments include blue pigments PB15, PB15: 2, PB15: 3, PB15: 4, B15: 5, PB15: 6, PB16, green pigments PG7 and PG36.
キナクリドン系顔料の例としては、紫色顔料PV19、PV42、赤色顔料PR122、PR192、PR202、PR206、PR207、PR209、橙色顔料PO48、PO49などが挙げられる。 Examples of the quinacridone pigment include violet pigments PV19 and PV42, red pigments PR122, PR192, PR202, PR206, PR207, PR209, orange pigments PO48 and PO49, and the like.
インジゴ系顔料の例としては、青色顔料PB63、PB66、赤色顔料PR88、PR181などが挙げられる。 Examples of indigo pigments include blue pigments PB63 and PB66, red pigments PR88 and PR181.
イソインドリノン系顔料の例としては、黄色顔料PY109、PY110、PY173、橙色顔料PO61などが挙げられる。 Examples of isoindolinone pigments include yellow pigments PY109, PY110, PY173, orange pigment PO61, and the like.
イソインドリン系顔料の例としては、赤色顔料PR260、黄色顔料PY139、PY185、橙色顔料PO66、PO69などが挙げられる。 Examples of isoindoline pigments include red pigment PR260, yellow pigments PY139, PY185, orange pigments PO66, PO69, and the like.
キノフタロン系顔料の例としては、黄色顔料PY138などが挙げられる。 Examples of quinophthalone pigments include yellow pigment PY138.
ジケトピロロピロール系顔料の例としては、赤色顔料PR254、PR255、PR264、PR272、橙色顔料PO71、PO73などが挙げられる。 Examples of diketopyrrolopyrrole pigments include red pigments PR254, PR255, PR264, PR272, orange pigments PO71, PO73, and the like.
ベンズイミダゾロン系顔料の例としては、紫色顔料PV32、赤色顔料PR171、PR175、PR176、PR185、PR208、黄色顔料PY120、PY151、PY154、PY156、PY175、PY180、PY181、PY194、橙色顔料PO36、PO60、PO62、PO72などが挙げられる。 Examples of benzimidazolone pigments include purple pigment PV32, red pigments PR171, PR175, PR176, PR185, PR208, yellow pigments PY120, PY151, PY154, PY156, PY175, PY180, PY181, PY194, orange pigments PO36, PO60, PO62, PO72 etc. are mentioned.
ペリレン系顔料の例としては、紫色顔料PV29、赤色顔料PR123、PR149、PR178、PR179、PR190、PR224などが挙げられる。 Examples of perylene pigments include purple pigment PV29, red pigments PR123, PR149, PR178, PR179, PR190, PR224, and the like.
ペリノン系顔料の例としては、赤色顔料PR194、橙色顔料PO43などが挙げられる。 Examples of perinone pigments include red pigment PR194 and orange pigment PO43.
ジオキサジン系の例としては、紫色顔料PV23、PV37などが挙げられる。 Examples of dioxazine-based materials include violet pigments PV23 and PV37.
アントラキノン系顔料の例としては、青色顔料PB60、赤色顔料PR168、PR177、黄色顔料PY24、PY108、PY147、PY193、橙色顔料PO51などが挙げられる。 Examples of anthraquinone pigments include blue pigment PB60, red pigments PR168 and PR177, yellow pigments PY24, PY108, PY147, PY193, and orange pigment PO51.
不溶性アゾ系顔料の例としては、赤色顔料PR1、PR2、PR3、PR4、PR5、PR6、PR7、PR8、PR9、PR10、PR11、PR12、PR13、PR14、PR15、PR16、PR17、PR18、PR20、PR21、PR22、PR23、PR31、PR32、PR37、PR38、PR41、PR95、PR111、PR112、PR114、PR119、PR136、PR146、PR147、PR148、PR150、PR164、PR170、PR184、PR185、PR187、PR188、PR210、PR212、PR213、PR222、PR223、PR238、PR245、PR253、PR256、PR261、PR266、PR267、PR268、PR269、黄色顔料PY1、PY2、PY3、PY5、PY6、PY10、PY12、PY13、PY14、PY17、PY49、PY55、PY60、PY63、PY65、PY73、PY74、PY75、PY81、PY83、PY87、PY90、PY97、PY98、PY106、PY111、PY113、PY114、PY116、PY121、PY124、PY126、PY127、PY130、PY136、PY152、PY154、PY165、PY167、PY170、PY171、PY172、PY174、PY176、PY188、橙色顔料PO1、PO2、PO5、PO6、PO13、PO15、PO16、PO22、PO24、PO34、PO36、PO38、PO44などが挙げられる。 Examples of insoluble azo pigments include red pigments PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, PR6, PR7, PR8, PR9, PR10, PR11, PR12, PR13, PR14, PR15, PR16, PR17, PR18, PR20, PR21. PR22, PR23, PR31, PR32, PR37, PR38, PR41, PR95, PR111, PR112, PR114, PR119, PR136, PR146, PR147, PR148, PR150, PR164, PR170, PR184, PR185, PR187, PR188, PR210, PR212 PR213, PR222, PR223, PR238, PR245, PR253, PR256, PR261, PR266, PR267, PR268, PR269, yellow pigments PY1, P 2, PY3, PY5, PY6, PY10, PY12, PY13, PY14, PY17, PY49, PY55, PY60, PY63, PY65, PY73, PY74, PY75, PY81, PY83, PY87, PY90, PY97, PY98, PY106, PY111, PY113, PY114, PY116, PY121, PY124, PY126, PY127, PY130, PY136, PY152, PY154, PY165, PY167, PY170, PY171, PY172, PY174, PY176, PY188, orange pigments PO1, PO2, PO13, PO13, PO13 PO15, PO16, PO22, PO24, PO34, PO36, PO38, PO44, and the like.
縮合アゾ系顔料の例としては、赤色顔料PR144、PR166、PR214、PR220、PR221、PR242、PR248、PR262、黄色顔料PY93、PY94、PY95、PY128、PY166、橙色顔料PO31などが挙げられる。 Examples of the condensed azo pigments include red pigments PR144, PR166, PR214, PR220, PR221, PR242, PR248, PR262, yellow pigments PY93, PY94, PY95, PY128, PY166, orange pigment PO31, and the like.
金属錯体系顔料の例としては緑色顔料PG10、黄色顔料PY117、PY129、PY153、PY177、PY179、PY257、PY271、橙色顔料PO59、PO65、PO68などが挙げられる。 Examples of the metal complex pigment include green pigment PG10, yellow pigments PY117, PY129, PY153, PY177, PY179, PY257, PY271, orange pigments PO59, PO65, and PO68.
顔料として有機顔料を用いる場合、分散安定性と耐熱性に優れる水性顔料分散液を得るためには、有機顔料の化学構造にスルホン酸基が導入された構造の顔料誘導体および/または該有機顔料の化学構造と一部が共通する化学構造にスルホン酸基が導入された構造の顔料誘導体を含有することが好ましい。本発明のスルホン酸基が導入された顔料誘導体とは、用いる有機顔料と同じ顔料にスルホン酸基が導入された顔料誘導体、または用いる有機顔料が有する化学構造の一部と同一の化学構造を有する顔料にスルホン酸基が導入された顔料誘導体の2種類を指し、それぞれを単独でも、混合して用いてもよい。例えば、キナクリドン系赤色顔料PR122を用いる場合、PR122にスルホン酸基が導入された顔料誘導体、もしくはPR122と一部の化学構造が同一である赤色顔料PR209にスルホン酸基が導入された顔料誘導体をそれぞれ単独か、あるいは組み合わせて用いられる。これらの顔料と顔料誘導体は分子間力により強く結合し、微粒子表面を負帯電させる。 When an organic pigment is used as a pigment, in order to obtain an aqueous pigment dispersion having excellent dispersion stability and heat resistance, a pigment derivative having a structure in which a sulfonic acid group is introduced into the chemical structure of the organic pigment and / or the organic pigment It is preferable to contain a pigment derivative having a structure in which a sulfonic acid group is introduced into a chemical structure partially in common with the chemical structure. The pigment derivative having a sulfonic acid group introduced according to the present invention has the same chemical structure as a pigment derivative having a sulfonic acid group introduced into the same pigment as the organic pigment used or a part of the chemical structure of the organic pigment used. It refers to two types of pigment derivatives in which sulfonic acid groups are introduced into the pigment, and each may be used alone or in combination. For example, when a quinacridone red pigment PR122 is used, a pigment derivative in which a sulfonic acid group is introduced into PR122, or a pigment derivative in which a sulfonic acid group is introduced into a red pigment PR209 having a partial chemical structure identical to PR122, respectively. Used alone or in combination. These pigments and pigment derivatives are strongly bonded by intermolecular force, and negatively charge the surface of the fine particles.
本発明で用いられるスルホン酸基が導入された顔料誘導体は、例えば次のような方法により合成される。前記の有機顔料を濃硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸、またはこれらの混合液などに投入してスルホン化反応を行う。得られた反応液を水で希釈し、場合により中和剤で中和する。このようにして得られた懸濁液をろ過した後に水系の洗浄液で洗浄し、乾燥する。 The pigment derivative introduced with a sulfonic acid group used in the present invention is synthesized, for example, by the following method. The organic pigment is added to concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, or a mixture thereof to perform a sulfonation reaction. The resulting reaction solution is diluted with water and optionally neutralized with a neutralizing agent. The suspension thus obtained is filtered, washed with an aqueous washing solution, and dried.
本発明において、有機顔料とスルホン酸が導入された顔料誘導体との混合比は、重量比で有機顔料:スルホン酸基が導入された顔料誘導体=50〜99:50〜1、好ましくは60〜97:40〜3で混合される。顔料誘導体の量が少なすぎれば顔料分散安定化効果が発揮されず、逆に顔料化誘導体の量が多すぎれば、色調が好ましくないほど変化する可能性が生じる。 In the present invention, the mixing ratio of the organic pigment and the pigment derivative into which the sulfonic acid is introduced is, as a weight ratio, the organic pigment: the pigment derivative into which the sulfonic acid group is introduced = 50 to 99:50 to 1, preferably 60 to 97. : 40-3 mixed. If the amount of the pigment derivative is too small, the pigment dispersion stabilizing effect cannot be exhibited. Conversely, if the amount of the pigmented derivative is too large, the color tone may change unfavorably.
上記の方法で作製した水性顔料分散液において、スルホン酸基が導入された顔料誘導体を合成する際に、硫酸イオンがこれらの化合物に混入する場合がある。硫酸イオンには静電反発力を低下させ顔料凝集を引き起こす作用があるため、この混入量をできる限り減少させる方がよい。スルホン酸基が導入された顔料誘導体中の硫酸イオンなどの不純物イオンは透析などにより取り除くのが好ましい。 When an aqueous pigment dispersion prepared by the above method is used to synthesize a pigment derivative into which a sulfonic acid group has been introduced, sulfate ions may be mixed into these compounds. Since sulfate ions have the effect of reducing electrostatic repulsion and causing pigment aggregation, it is better to reduce this amount of contamination as much as possible. Impurity ions such as sulfate ions in the pigment derivative introduced with a sulfonic acid group are preferably removed by dialysis or the like.
本発明の水性顔料分散液は、水中で多数の一次粒子の集合体である顔料の粗大粒子(通常1〜50μm)に剪断応力を印加し、顔料の粗大粒子を一次粒子または少数の一次粒子の集合体の粒子に微細化して分散することによって作製する。 The aqueous pigment dispersion of the present invention applies shear stress to coarse pigment particles (usually 1 to 50 μm) that are aggregates of a large number of primary particles in water, and the coarse pigment particles are converted into primary particles or a small number of primary particles. It is produced by refining and dispersing in aggregate particles.
水中で粗大粒子に剪断応力を印加するための分散機としては、サンドミル、ボールミル、ビーズミル、3本ロールミル、アトライターなどを用いる方法が好ましく採用される。粗大粒子を一次粒子または少数の一次粒子の集合体まで効率よく微細化するためには、分散メディアにより剪断応力を印加するのが好ましく、分散メディアとしてはジルコニアビーズ、アルミナビーズ、ガラスビーズなどを用いることができる。 As a disperser for applying a shear stress to coarse particles in water, a method using a sand mill, a ball mill, a bead mill, a three roll mill, an attritor or the like is preferably employed. In order to efficiently refine coarse particles to primary particles or a collection of a small number of primary particles, it is preferable to apply a shearing stress using a dispersion medium. As the dispersion medium, zirconia beads, alumina beads, glass beads, or the like are used. be able to.
本発明において顔料とポリウレタンの混合比は重量比で、顔料:ポリウレタン=3〜9:7〜1、好ましくは4〜8:6〜2、より好ましくは5〜7:5〜3である。 In the present invention, the mixing ratio of the pigment and polyurethane is a weight ratio of pigment: polyurethane = 3 to 9: 7 to 1, preferably 4 to 8: 6 to 2, and more preferably 5 to 7: 5 to 3.
顔料の量が少なすぎればインク組成物から得られる印画の光学濃度が小さくなり、顔料の量が多すぎれば光沢紙への定着性が不良となる。顔料とポリウレタンを混合するタイミングは、顔料の粗大粒子を微細化して分散する前、分散する途中、分散した後のいずれでもよい。 If the amount of the pigment is too small, the optical density of the print obtained from the ink composition becomes small, and if the amount of the pigment is too large, the fixability to glossy paper becomes poor. The timing of mixing the pigment and the polyurethane may be any of before the coarse particles of the pigment are refined and dispersed, during the dispersion, and after the dispersion.
本発明のポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液のpHは、好ましくは6〜10より好ましくは6.5〜9.5の範囲にある。水性顔料分散液のpHが6より小さいと水性顔料分散液中のポリウレタンが沈殿する場合がある。pHが10よりも大きいと水性顔料分散液の分散安定性と耐熱性が低下する場合がある。本発明の水性顔料分散液のpHは、例えば、アンモニア、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−アミノ−2−エチル−1−プロパノールなどの有機アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ類などにより適切な範囲に調整できる。 The pH of the aqueous pigment dispersion containing the polyurethane and pigment of the present invention is preferably in the range of 6 to 10, more preferably 6.5 to 9.5. If the pH of the aqueous pigment dispersion is less than 6, polyurethane in the aqueous pigment dispersion may precipitate. If the pH is higher than 10, the dispersion stability and heat resistance of the aqueous pigment dispersion may be lowered. The pH of the aqueous pigment dispersion of the present invention is, for example, ammonia, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-phenyldiethanolamine, monoethanolamine, dimethylethanolamine, It can be adjusted to an appropriate range by organic amines such as diethylethanolamine, morpholine, N-methylmorpholine, 2-amino-2-ethyl-1-propanol, and inorganic alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.
本発明ではポリウレタンと顔料を含有する水系顔料分散液の表面張力を調節するために水溶性有機溶媒を用いてもよい。水溶性有機溶媒は、その比誘電率が5〜200、好ましくは10〜100の範囲のものを用いることがよい。水溶性有機溶媒の非誘電率が小さすぎると、水性顔料分散液の比誘電率も小さくなるために、顔料粒子間の静電反発力が弱くなり、分散安定性が低下する。 In the present invention, a water-soluble organic solvent may be used to adjust the surface tension of the aqueous pigment dispersion containing polyurethane and pigment. A water-soluble organic solvent having a relative dielectric constant of 5 to 200, preferably 10 to 100 is preferably used. If the non-dielectric constant of the water-soluble organic solvent is too small, the relative dielectric constant of the aqueous pigment dispersion is also small, so that the electrostatic repulsion between the pigment particles is weakened and the dispersion stability is lowered.
上記の範囲を満たす水溶性有機溶媒の例としては、エーテル類、アルコール類、エーテルアルコール類、エステル類、ケトン類、酸類、アミン類、酸アミド類などの種々のものを使用することができ、例えば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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどを使用することができる。 Examples of water-soluble organic solvents that satisfy the above ranges can include various solvents such as ethers, alcohols, ether alcohols, esters, ketones, acids, amines, acid amides, For example, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, glycerin, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, ethylene carbonate, propylene carbonate Etc. can be used.
本発明において、水性顔料分散液の25℃での表面張力は好ましくは25〜60mN/m、より好ましくは30〜50mN/mの範囲である。表面張力が60mN/mより大きいと顔料の水への濡れ性が悪いために粗大粒子が残りやすい。また、表面張力が50mN/mより大きいと分散機の分散エネルギーを均一に顔料粒子に伝達するのが難しくなり、顔料粒径の均一な顔料分散液を得ることが困難となる場合がある。一方、水性顔料分散液の表面張力が小さすぎると、インク組成物の表面張力も小さくなるために、インクの紙への浸透性が高くなり滲みの原因となる場合がある。 In the present invention, the surface tension of the aqueous pigment dispersion at 25 ° C. is preferably 25 to 60 mN / m, more preferably 30 to 50 mN / m. If the surface tension is greater than 60 mN / m, coarse particles are likely to remain because the wettability of the pigment to water is poor. On the other hand, if the surface tension is larger than 50 mN / m, it is difficult to uniformly transmit the dispersion energy of the disperser to the pigment particles, and it may be difficult to obtain a pigment dispersion having a uniform pigment particle size. On the other hand, if the surface tension of the aqueous pigment dispersion is too small, the surface tension of the ink composition is also reduced, and thus the permeability of the ink into the paper is increased, which may cause bleeding.
本発明の水性顔料分散液の表面張力は、水と水溶性有機溶媒との混合比を重量比で、水:水溶性有機溶媒=95〜50:5〜50にすることで、上記の範囲に制御することができる。 The surface tension of the aqueous pigment dispersion of the present invention is within the above range by setting the mixing ratio of water and water-soluble organic solvent to water: water-soluble organic solvent = 95-50: 5-50 by weight ratio. Can be controlled.
本発明の水性顔料分散液において、水性顔料分散液全体に対する顔料の含有量は、8〜20重量%、好ましくは10〜16重量%である。含有量が小さすぎると分散液の製造効率が低くコストがかさむ。一方含有量が大きすぎると分散状態を安定化させることが非常に困難となる。 In the aqueous pigment dispersion of the present invention, the pigment content relative to the entire aqueous pigment dispersion is 8 to 20% by weight, preferably 10 to 16% by weight. If the content is too small, the production efficiency of the dispersion is low and the cost is increased. On the other hand, if the content is too large, it becomes very difficult to stabilize the dispersion state.
本発明のポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液の顔料分散性は、顔料分散液のCasson降伏値を測定することにより評価することができる。Casson降伏値は好ましくは1×10−2Pa以下、より好ましくは1×10−3Pa以下である。この範囲にあると、顔料の分散性は安定であるといえる。 The pigment dispersibility of the aqueous pigment dispersion containing the polyurethane and pigment of the present invention can be evaluated by measuring the Casson yield value of the pigment dispersion. The Casson yield value is preferably 1 × 10 −2 Pa or less, more preferably 1 × 10 −3 Pa or less. Within this range, it can be said that the dispersibility of the pigment is stable.
顔料の分散性は、前記の次亜ハロゲン酸塩により酸化処理されたカーボンブラックやスルホン酸基が導入された顔料誘導体を用いることなどにより制御できる。 The dispersibility of the pigment can be controlled by using carbon black oxidized with the above hypohalite or a pigment derivative having a sulfonic acid group introduced.
本発明において、ポリウレタンを含有する水性顔料分散液中の顔料粒子(一次粒子または少数の一次粒子の集合体)の分散状態における粒径は、体積基準の算術平均粒径で5〜200nm、好ましくは10〜100nmの範囲にあることが好ましい。 In the present invention, the particle size in the dispersed state of pigment particles (primary particles or an aggregate of a small number of primary particles) in an aqueous pigment dispersion containing polyurethane is 5 to 200 nm in terms of volume-based arithmetic average particle size, preferably It is preferable that it exists in the range of 10-100 nm.
分散状態における顔料の粒径が大きすぎるとインクジェットノズルの目詰まりを引き起こす可能性が高くなる。一方、分散状態における顔料の粒径が小さすぎると、顔料の比表面積が大きくなりすぎ、顔料の分散状態が不安定化しやすくなる場合がある。Casson降伏値が1×10−2Pa以下である水性顔料分散液は、微細化して分散した顔料の分散状態が安定であるため、希釈、加熱などの処理を行った場合でも、長期間保存した場合でも顔料の分散粒径が凝集などにより変化することなく保持される。 When the particle diameter of the pigment in the dispersed state is too large, there is a high possibility that the inkjet nozzle will be clogged. On the other hand, if the particle diameter of the pigment in the dispersed state is too small, the specific surface area of the pigment becomes too large, and the dispersed state of the pigment may be easily destabilized. An aqueous pigment dispersion having a Casson yield value of 1 × 10 −2 Pa or less is stored for a long period of time even when subjected to treatments such as dilution and heating because the dispersion state of the finely dispersed pigment is stable. Even in this case, the dispersed particle diameter of the pigment is maintained without being changed due to aggregation.
また、顔料の最大分散粒径は5μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.5μm以下であることが望ましい。顔料の最大分散粒径が大きいと、顔料がインク吐出口につまり、ノズルの目詰まりを引き起こす可能性が高くなる。 The maximum dispersed particle size of the pigment is 5 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. When the maximum dispersed particle diameter of the pigment is large, there is a high possibility that the pigment clogs the ink ejection port, that is, the nozzle.
ポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液の粘度は1〜50mPa・s、好ましくは3〜10mPa・sの範囲にあることが好ましい。この範囲にあるとインク吐出に適当な粘度のインク組成物を作製することが容易となる。ポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液の粘度を前記の範囲に収めるには、ポリウレタンを構成する全ジオール中での一般式(1)で表される化合物および水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量、ポリウレタンの酸価、ポリウレタンの分子量などを適切に制御し、さらに、前記の次亜ハロゲン酸塩により酸価処理されたカーボンブラックやスルホン酸基が導入された顔料誘導体を用いることで得られる。 The viscosity of the aqueous pigment dispersion containing polyurethane and pigment is preferably in the range of 1 to 50 mPa · s, preferably 3 to 10 mPa · s. Within this range, it becomes easy to produce an ink composition having a viscosity suitable for ink ejection. In order to keep the viscosity of the aqueous pigment dispersion containing polyurethane and pigment within the above range, the compound represented by the general formula (1) and the siloxane compound having two hydroxyl groups in all diols constituting the polyurethane It is obtained by appropriately controlling the amount, the acid value of the polyurethane, the molecular weight of the polyurethane, and the like, and further using the carbon black treated with the above-mentioned hypohalite and the pigment derivative introduced with a sulfonic acid group. .
本発明の水性顔料分散液の高温における顔料分散安定性は、65℃で30日間処理し、処理前後の粘度の変化率を測定することにより評価することができる。処理前後の粘度の変化率は好ましくは50%以下、より好ましくは10%以下であるの望ましい。 The pigment dispersion stability at a high temperature of the aqueous pigment dispersion of the present invention can be evaluated by treating at 65 ° C. for 30 days and measuring the rate of change in viscosity before and after the treatment. The change rate of the viscosity before and after the treatment is preferably 50% or less, more preferably 10% or less.
次に、本発明の水性顔料分散液を用いたインク組成物について説明する。上記のようにして得られた水性顔料分散液を水で希釈し、必要に応じて、各種添加物を加え、インク組成物が得られる。 Next, an ink composition using the aqueous pigment dispersion of the present invention will be described. The aqueous pigment dispersion obtained as described above is diluted with water, and various additives are added as necessary to obtain an ink composition.
本発明のインク組成物をインクジェットプリンターに用いる場合には、インク組成物の粘度が10mPa・s以下、好ましくは5mPa・s以下であることが望ましい。粘度が大きいと適当なサイズのインク滴を発生させてそれをとばすことが困難になる。インク組成物の粘度を10mPa・s以下にするには、前記の粘度を1〜50mPa・sの範囲に調製した水性顔料分散液に、適切な量の水のほかに各種添加剤を顔料の分散状態を不安定化させない範囲で適宜加えて希釈する。 When the ink composition of the present invention is used in an ink jet printer, the viscosity of the ink composition is 10 mPa · s or less, preferably 5 mPa · s or less. If the viscosity is high, it will be difficult to generate ink droplets of an appropriate size and skip them. In order to reduce the viscosity of the ink composition to 10 mPa · s or less, various additives are added to the aqueous pigment dispersion prepared by adjusting the viscosity to the range of 1 to 50 mPa · s, in addition to an appropriate amount of water. Add and dilute as appropriate without destabilizing the state.
本発明のインク組成物の降伏値は好ましくは1×10−2Pa以下、より好ましくは1×10−3Pa以下である。この範囲にあると、顔料の分散性は安定であるといえる。インク組成物の降伏値を1×10−2Pa以下にするには、前記のようにして降伏値を1×10−2Pa以下に調製したポリウレタンを含有する水性顔料分散液に、適切な量の水のほかに各種添加剤を顔料の分散状態を不安定化させない範囲で適宜加えて希釈する。 The yield value of the ink composition of the present invention is preferably 1 × 10 −2 Pa or less, more preferably 1 × 10 −3 Pa or less. Within this range, it can be said that the dispersibility of the pigment is stable. In order to set the yield value of the ink composition to 1 × 10 −2 Pa or less, an appropriate amount is added to the aqueous pigment dispersion containing polyurethane prepared as described above with a yield value of 1 × 10 −2 Pa or less. In addition to the water, various additives are appropriately added and diluted as long as the dispersion state of the pigment is not destabilized.
本発明のインク組成物において、顔料のインク組成物全体に対する濃度は1〜16重量%が好ましく、より好ましくは2〜8重量%である。顔料が少なすぎるとインク組成物から得られる印画の着色力が小さくなり良好な描画ができなくなる。また、顔料が多すぎるとインクジェットノズルで目詰まりを起こす可能性が高くなる。 In the ink composition of the present invention, the concentration of the pigment relative to the entire ink composition is preferably 1 to 16% by weight, more preferably 2 to 8% by weight. If the amount of the pigment is too small, the coloring power of the print obtained from the ink composition becomes small and good drawing cannot be performed. Moreover, when there is too much pigment, possibility of causing clogging with an inkjet nozzle will become high.
本発明のインク組成物をインクジェットプリンターに用いる場合、インクジェットノズル部分でインク組成物が乾燥することを防止したり、インク組成物の基材への塗れ性や浸透性を改善したりする目的で、水溶性の有機溶媒を含有してもよい。使用される水溶性有機溶媒の例としては、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの多価アルコール類、γ−ブチロラクトンやN−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、ジメチエルスルホキシドなどのほか、アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類、アルキレングリコール類などが挙げられる。これらの水溶性有機溶媒の量は、インク組成物に含まれる全溶媒の50重量%以下が好ましい。50重量%を越えて水溶性有機溶媒を含有させた場合、顔料の分散状態が不安定化することがある。 When the ink composition of the present invention is used in an ink jet printer, for the purpose of preventing the ink composition from drying at the ink jet nozzle portion or improving the wettability and permeability of the ink composition to the substrate, A water-soluble organic solvent may be contained. Examples of water-soluble organic solvents used include glycol ethers such as diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, etc. In addition to polyhydric alcohols such as γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, and dimethyl sulfoxide, acetylene glycols, acetylene alcohols, alkylene glycols, and the like can be given. The amount of these water-soluble organic solvents is preferably 50% by weight or less of the total solvent contained in the ink composition. When the water-soluble organic solvent is contained in an amount exceeding 50% by weight, the pigment dispersion state may become unstable.
本発明のインク組成物には、カビや細菌の混入を防止する目的で防腐剤を添加することができる。ジンクピリジンチオン−1−オキサイド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩などを好適に用いることができる。これらは、インク組成物中に0.05〜1重量%含有される。これらの添加量が少ないとカビや細菌の混入防止効果が発揮されず、添加量が多すぎると顔料の分散状態の不安定化を引き起こす可能性が生じる。 A preservative can be added to the ink composition of the present invention for the purpose of preventing the entry of mold and bacteria. Zinc pyridinethion-1-oxide, 1,2-benzisothiazolin-3-one, amine salt of 1-benzisothiazolin-3-one, and the like can be suitably used. These are contained in the ink composition in an amount of 0.05 to 1% by weight. If these addition amounts are small, the effect of preventing the mixing of mold and bacteria is not exhibited, and if the addition amount is too large, the dispersion state of the pigment may possibly be destabilized.
本発明のインク組成物のpHは好ましくは7.5〜9.5の範囲にある。pHがこの範囲にないと、ポリウレタンが析出する場合がある。 The pH of the ink composition of the present invention is preferably in the range of 7.5 to 9.5. If the pH is not within this range, polyurethane may precipitate.
pHを上記の範囲とすることによってポリウレタンを含有するインク組成物のサーマル吐出特性が良好となり、さらにインク組成物から得られる印刷物の耐マーカー性も良好となる。インク組成物のpHは、上記したような有機アミン類、水酸化カリウムの無機アルカリ類などやリン酸などの緩衝液を用いて適宜調整することができる。 By setting the pH within the above range, the thermal discharge characteristics of the ink composition containing polyurethane are improved, and the marker resistance of the printed matter obtained from the ink composition is also improved. The pH of the ink composition can be appropriately adjusted using a buffer solution such as organic amines, potassium hydroxide inorganic alkalis, and phosphoric acid as described above.
本発明のインク組成物を印刷するための基材の例としては、普通紙、リサイクル紙、光沢紙、写真用紙、OHPフィルムなどが挙げられる。 Examples of the substrate for printing the ink composition of the present invention include plain paper, recycled paper, glossy paper, photographic paper, OHP film and the like.
本発明において、顔料としてカーボンブラックを用いたインク組成物から得られる印画の光学濃度は、基材として普通紙を用いた場合は、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上であり、基材として光沢紙を用いた場合は、好ましくは2以上、より好ましくは2.2以上である。普通紙を用いた場合でも光沢紙を用いた場合でも、光学濃度が小さすぎると印画の着色力が小さくなり良好な印画を得ることが困難となる。普通紙を用いた場合の印画の光学濃度を1以上とし、光沢紙を用いた場合の印画の光学濃度を2以上とするためには、インク組成物全量に対する顔料濃度を1〜16重量%、好ましくは2〜8重量%とし、インク中の顔料とポリウレタンの混合比を重量比で、顔料:ポリウレタン=3〜9:7〜1、好ましくは4〜8:6〜2の範囲にするとよい。さらにポリウレタンを構成する全ジオール中での一般式(1)で表される化合物および水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量、ポリウレタンの酸価、ポリウレタンの分子量などを適切に制御することが求められる。光学濃度の測定は、例えば光学濃度計(GRETAG社製、SPECTROEYE)を用い、光源D50、視野角2度で測定することができる。 In the present invention, the optical density of the print obtained from the ink composition using carbon black as the pigment is preferably 1 or more, more preferably 1.2 or more when plain paper is used as the substrate. When glossy paper is used as the material, it is preferably 2 or more, more preferably 2.2 or more. Regardless of whether plain paper or glossy paper is used, if the optical density is too low, the coloring power of the print becomes small and it becomes difficult to obtain a good print. In order to set the optical density of the print when using plain paper to 1 or more and the optical density of the print when using glossy paper to 2 or more, the pigment concentration with respect to the total amount of the ink composition is 1 to 16% by weight, The mixing ratio of the pigment and the polyurethane in the ink is preferably 2 to 8% by weight, and the ratio of pigment: polyurethane = 3 to 9: 7 to 1, preferably 4 to 8: 6 to 2 is preferable. Furthermore, it is required to appropriately control the content of the compound represented by the general formula (1) and the siloxane compound having two hydroxyl groups, the acid value of the polyurethane, the molecular weight of the polyurethane, etc. in all the diols constituting the polyurethane. . The optical density can be measured, for example, using an optical densitometer (SPECTROEYE, manufactured by GRETAG) with a light source D50 and a viewing angle of 2 degrees.
本発明のインク組成物から得られる印刷物の耐マーカー性は、例えばつぎのような方法により評価することができる。基材として普通紙を用いてインク組成物から得られた印字部分を蛍光ペンで擦り、印刷物に尾引きなどの汚れが無いかを目視で確認する。また蛍光ペンの先に印画による汚れが付着してないかを目視で確認する。 The marker resistance of the printed matter obtained from the ink composition of the present invention can be evaluated by, for example, the following method. Using plain paper as a base material, the printed portion obtained from the ink composition is rubbed with a fluorescent pen, and it is visually confirmed whether the printed matter is free of stains such as tailing. In addition, it is visually confirmed that there is no dirt on the tip of the highlighter pen.
本発明のインク組成物から得られる印画の定着性は、基材として光沢紙を用いた場合は、例えば次のような方法により評価することができる。インク組成物から得られた印画のセロハンテープ剥離試験を行い、剥離後のセロハンテープを光沢紙上に貼り付け、そのセロハンテープの光学濃度を光学濃度計により測定する。印画の剥離試験を行った後のセロハンテープの光学濃度は、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下である。印画の剥離を行っていないセロハンテープを光沢紙に貼り付けた場合の光学濃度は通常0.1程度となるために、剥離試験を行った後のセロハンテープの光学濃度の下限は0.1と推定される。 The fixability of a print obtained from the ink composition of the present invention can be evaluated by, for example, the following method when glossy paper is used as a substrate. The print obtained from the ink composition is subjected to a cellophane tape peeling test, the peeled cellophane tape is attached to glossy paper, and the optical density of the cellophane tape is measured with an optical densitometer. The optical density of the cellophane tape after the print peeling test is preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less. Since the optical density when a cellophane tape not peeled off is attached to glossy paper is usually about 0.1, the lower limit of the optical density of the cellophane tape after the peeling test is 0.1. Presumed.
本発明のインク組成物は室温、及び高温下のいずれにおいても顔料の分散状態が安定で、長期間にわたりインクの吐出が可能であるため、サーマル方式のインクジェットプリンターにも使用できる。さらに、インク組成物は普通紙および光沢紙に印刷した状態において光学濃度が高く、普通紙に印刷した状態において耐マーカー性が良好であり、光沢紙に印刷した状態において定着性が良好である。本発明のインク組成物はインクジェットプリンターなどのカラー印刷を行う広範な分野で利用できる。 Since the ink composition of the present invention has a stable pigment dispersion state at both room temperature and high temperature and can discharge ink over a long period of time, it can also be used in a thermal ink jet printer. Furthermore, the ink composition has a high optical density when printed on plain paper and glossy paper, has good marker resistance when printed on plain paper, and has good fixability when printed on glossy paper. The ink composition of the present invention can be used in a wide range of fields for color printing such as an ink jet printer.
以下、好ましい実施態様を用いて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail using a preferable embodiment, this invention is not limited to these Examples.
実施例中のポリウレタン、ポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液、及びインク組成物の各評価は以下の方法で行った。 Each evaluation of the polyurethane in the Examples, the aqueous pigment dispersion containing the polyurethane and the pigment, and the ink composition was performed by the following methods.
<評価方法>
ポリウレタンの酸価測定
JIS(日本工業規格)K0070に基づいて、中和滴定法によりポリウレタンの酸価の測定を室温で行った。ポリウレタンの中和剤含有水溶液中にイオン交換水を加え、ポリウレタン濃度5重量%に調製した。ポリウレタン濃度5重量%の中和剤含有水溶液をビーカー中で撹拌しながら、0.1モル/l塩酸水溶液をポリウレタンが完全に析出するまで添加した。上澄みをろ過後、イオン交換水によるポリウレタンの水洗を行った。ポリウレタンの水洗ろ過を10回行った後、100℃で2時間乾燥させることで、ポリウレタンから中和剤と塩酸と水を完全に取り除いた。ポリウレタンをエタノールとともに3角フラスコに加えて、ポリウレタン濃度4重量%に調製した後、フェノールフタレイン溶液を数滴加え、試料が完全に溶けるまで十分に振り混ぜた。ポリウレタンが完全にエタノールに溶解しない場合には、ポリウレタンが完全に溶解するまでメチルエチルケトンを添加した。次に0.1モル/lエタノール性水酸化カリウム溶液をビュレットに投入し、室温にてポリウレタン溶液の滴定を行った。指示薬のうすい紅色が30秒間続いたときを終点とした。酸価は次の式より算出した。
A=B×5.611/S
A:酸価
B:滴定に用いた0.1モル/lの水酸化カリウムエタノール溶液の量(ml)
S:ポリウレタンの重量(g) 。
<Evaluation method>
Measurement of Acid Value of Polyurethane Based on JIS (Japanese Industrial Standard) K0070, the acid value of polyurethane was measured at room temperature by neutralization titration method. Ion exchange water was added to a neutralizing agent-containing aqueous solution of polyurethane to prepare a polyurethane concentration of 5% by weight. While a neutralizing agent-containing aqueous solution having a polyurethane concentration of 5% by weight was stirred in a beaker, a 0.1 mol / l hydrochloric acid aqueous solution was added until the polyurethane was completely precipitated. After the supernatant was filtered, the polyurethane was washed with ion-exchanged water. After the polyurethane was washed with water 10 times and dried at 100 ° C. for 2 hours, the neutralizing agent, hydrochloric acid and water were completely removed from the polyurethane. Polyurethane was added to a triangular flask together with ethanol to adjust the polyurethane concentration to 4% by weight, and then a few drops of phenolphthalein solution were added and shaken well until the sample was completely dissolved. If the polyurethane was not completely dissolved in ethanol, methyl ethyl ketone was added until the polyurethane was completely dissolved. Next, 0.1 mol / l ethanolic potassium hydroxide solution was added to the burette, and the polyurethane solution was titrated at room temperature. The end point was when the light red color of the indicator lasted for 30 seconds. The acid value was calculated from the following formula.
A = B × 5.661 / S
A: Acid value B: Amount of 0.1 mol / l potassium hydroxide ethanol solution used for titration (ml)
S: Weight of polyurethane (g).
ポリウレタンの重量平均分子量測定
ゲルパーミエーション・クロマトグラフィー(water社製water410)を使用して、ポリウレタンの平均分子量測定を行った。まず、標準試料として重量平均分子量/数平均分子量が1.1以下で、重量平均分子量が1300、9700、21000、66000、370000であるポリスチレンをテトラヒドロフランに0.2重量%になるように溶解させた。ポリスチレンの分子量の測定は有機溶媒系GPC用充填カラム(昭和電工(株)製KF−804L)を使用し、カラム温度40℃、流速0.8ml/minで行った。得られたポリスチレンの保持時間とピーク強度から保持時間と分子量の検量線を作製した。つぎに、ポリウレタン濃度が0.2重量%になるようテトラヒドロフランに溶解させ、上記と同様の測定条件により、ポリウレタンの保持時間とピーク強度を測定し、ポリスチレンで作製した検量線を用いてポリウレタンの重量平均分子量を算出した。
Weight average molecular weight measurement of polyurethane The average molecular weight measurement of polyurethane was performed using gel permeation chromatography (water410 manufactured by Water). First, polystyrene having a weight average molecular weight / number average molecular weight of 1.1 or less and a weight average molecular weight of 1300, 9700, 21000, 66000, 370000 as a standard sample was dissolved in tetrahydrofuran so as to be 0.2% by weight. . The molecular weight of polystyrene was measured by using a packed column for organic solvent GPC (KF-804L manufactured by Showa Denko KK) at a column temperature of 40 ° C. and a flow rate of 0.8 ml / min. A calibration curve of retention time and molecular weight was prepared from the retention time and peak intensity of the obtained polystyrene. Next, it is dissolved in tetrahydrofuran so that the polyurethane concentration becomes 0.2% by weight, the retention time and the peak intensity of the polyurethane are measured under the same measurement conditions as described above, and the weight of the polyurethane is measured using a calibration curve made of polystyrene. The average molecular weight was calculated.
水性顔料分散液およびインク組成物の粘度測定
円錐平板型粘度計(東機産業(株)製RE100L)を用いて、25℃での粘度を測定した。
Viscosity Measurement of Aqueous Pigment Dispersion and Ink Composition Viscosity at 25 ° C. was measured using a conical plate viscometer (RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.)
水性顔料分散液の降伏値測定
円錐平板型粘度計(東機産業(株)製RE100L)を用い、異なるずり速度での粘度を3点測定し、Cassonの式を用いることにより求めた。得られた降伏値よりポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液の分散安定性を評価した。
Measurement of Yield Value of Aqueous Pigment Dispersion Using a cone-and-plate viscometer (RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the viscosity at three different shear rates was measured and determined by using the Casson equation. The dispersion stability of the aqueous pigment dispersion containing polyurethane and pigment was evaluated from the obtained yield value.
水性顔料分散液の耐熱性評価
ポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液を65℃で30日間の加熱処理を行い、加熱処理前後の粘度を比較することで水性顔料分散液の耐熱性の指標とした。粘度は円錐平板型粘度計(東機産業(株)製RE100L)を用いて、25℃のとき粘度を測定した。
Evaluation of heat resistance of aqueous pigment dispersion An aqueous pigment dispersion containing polyurethane and a pigment is subjected to heat treatment at 65 ° C. for 30 days, and the viscosity before and after the heat treatment is compared. did. The viscosity was measured at 25 ° C. using a conical plate viscometer (RE100L manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
水性顔料分散液中の顔料粒子の分散状態における粒径測定
ポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液を顔料濃度が0.1重量%となるようイオン交換水で希釈し、動的光散乱式粒径分布測定装置((株)堀場製作所製LB−500)を用いて25℃における体積基準の算術平均径を求めた。なお、水性顔料分散液のCasson降伏値が1×10−2Pa以下であるときには、顔料の分散状態が安定であるため、10重量%から0.1重量%へ希釈することによる顔料の分散性は変化がないと推定される。
Particle size measurement in dispersion state of pigment particles in aqueous pigment dispersion liquid Aqueous pigment dispersion liquid containing polyurethane and pigment is diluted with ion-exchanged water so that the pigment concentration becomes 0.1% by weight, and dynamic light scattering type particles A volume-based arithmetic average diameter at 25 ° C. was determined using a diameter distribution measuring device (LB-500 manufactured by Horiba, Ltd.). When the Casson yield value of the aqueous pigment dispersion is 1 × 10 −2 Pa or less, the dispersion state of the pigment is stable, and thus the dispersibility of the pigment by dilution from 10% by weight to 0.1% by weight. Is estimated to be unchanged.
水性顔料分散液及びインク組成物の表面張力測定
表面張力測定器(A−06、(株)山本鍍金試験器製)を用いて、白金リングとしてA−06−P01を用いて、25℃でのポリウレタンと顔料を含有する水性顔料分散液及びインク組成物の表面張力を輪環法により測定した。25℃に温度調整した水性顔料分散液をシャーレに浸し、シャーレを表面張力測定器のステージに設置した。次に、ステージをゆっくりと引き上げることで水性顔料分散液の液面と白金リングとを接触させた。白金リングをゆっくりと垂直に引き上げ、白金リングを水性顔料分散液の液面から引き離すのに必要な力を測定し、表面張力を求めた。
Surface tension measurement of aqueous pigment dispersion and ink composition Using a surface tension measuring instrument (A-06, manufactured by Yamamoto Metal Tester Co., Ltd.) and using A-06-P01 as a platinum ring at 25 ° C. The surface tension of the aqueous pigment dispersion containing the polyurethane and the pigment and the ink composition was measured by a ring method. The aqueous pigment dispersion whose temperature was adjusted to 25 ° C. was immersed in a petri dish, and the petri dish was set on the surface tension measuring instrument stage. Next, the surface of the aqueous pigment dispersion was brought into contact with the platinum ring by slowly lifting the stage. The surface tension was determined by slowly pulling the platinum ring vertically and measuring the force required to pull the platinum ring away from the surface of the aqueous pigment dispersion.
インク組成物のpH測定
小型pHメーター((株)堀場製作所製B−212)を用いて、室温でガラス電極法により測定した。
Measurement of pH of ink composition Using a small pH meter (B-212 manufactured by Horiba, Ltd.), the pH was measured at room temperature by the glass electrode method.
インク組成物を用いた印刷時の吐出安定性評価
インク組成物をサーマル方式インクジェットプリンター(キヤノン(株)製“ピクサス”(商品名)iP3100のインクカートリッジ(キヤノン(株)製(商品名)BCI−3eBKおよびBCI−7eC)に詰めて3台並べてインクジェットノズルから5時間連続普通紙(キヤノン(株)製“ホワイトリサイクルペーパー”(商品名)EW−500)に印字を行い、次の評価を行った。5時間後に3台とも全てにインクかすれがなかった場合を◎、5時間後に1台以上インクかすれがあるが、インクジェットノズルのクリーニングによりかすれが改善された場合を○、5時間後に1台以上インクかすれがあり、クリーニングしてもかすれが改善されなかった場合を×とした。
Evaluation of ejection stability during printing using ink composition Thermal ink jet printer ("Pixus" (trade name) iP3100 ink cartridge manufactured by Canon Inc. (trade name BCI- made by Canon Inc.) 3 eBK and BCI-7eC), 3 units were arranged side by side, and printed on plain paper ("White Recycled Paper" (trade name) EW-500 manufactured by Canon Inc.) for 5 hours from an inkjet nozzle, and the following evaluation was performed. When all three units did not smudge ink after 5 hours ◎ When one or more inks were smeared after 5 hours, but when fading was improved by cleaning the inkjet nozzles ○ One or more units after 5 hours The case where there was a faint ink and the fading was not improved even after cleaning was marked as x.
普通紙および光沢紙に塗布、印刷したときのインク組成物から得られる印画の光学濃度評価
インク組成物を上記したインクジェットプリンターのインクカートリッジにつめて、上記した普通紙および光沢紙に印字し、5cm×5cmのベタ画像を得た。得られたベタ画像部分の光学濃度を、光学濃度計(GRETAG社製、SPECTROEYE)を用い、光源D50、視野角2度で測定した。
Optical density evaluation of a print obtained from an ink composition when applied and printed on plain paper and glossy paper The ink composition is packed in the ink cartridge of the above-described ink jet printer, printed on the above-mentioned plain paper and glossy paper, and 5 cm. A solid image of × 5 cm was obtained. The optical density of the obtained solid image portion was measured using an optical densitometer (SPECTROEYE, manufactured by GRETAG) at a light source D50 and a viewing angle of 2 degrees.
普通紙に塗布、印刷したときのインク組成物から得られる印画の耐マーカー性評価
インク組成物を上記したインクジェットプリンターのインクカートリッジにつめて、上記した普通紙に印字し、印刷物を得た。得られた印刷物を室温で24時間放置後、水性蛍光ペン(ゼブラ(株)製、“オプテックス”(商品名)OP−100−黄)を用いて、印刷物の印字部分を擦った。その後、印字部分および蛍光ペンを目視で観察し、次の評価を行った。印字部分に尾引きによる汚れなく、蛍光ペンの先に汚れがない場合を◎、印字部分に尾引きによる汚れがほとんどないが、蛍光ペンの先に汚れがある場合を○、印字部分の汚れがひどく、蛍光ペンの先に汚れがある場合を×とした。
Evaluation of Marker Resistance of Prints Obtained from Ink Composition when Applied and Printed on Plain Paper The ink composition was packed in the ink cartridge of the ink jet printer described above and printed on the above plain paper to obtain a printed matter. The obtained printed matter was allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then the printed portion of the printed matter was rubbed with an aqueous fluorescent pen (manufactured by Zebra Co., Ltd., “OPTEX” (trade name) OP-100-yellow). Thereafter, the printed portion and the fluorescent pen were visually observed, and the following evaluation was performed. ◎ If there is no stain on the tip of the highlighter and no stain on the tip of the highlighter, ◎ if there is almost no stain on the tip of the highlighter but ○ on the tip of the highlighter, ○ The case where the tip of the highlighter was dirty was marked with x.
光沢紙に塗布、印刷したときのインク組成物から得られる印刷物の定着性評価
光沢紙に得られたベタ画像を室温で24時間放置後、幅15mmのセロハンテープ(ニチバン(株)製LP−15(商品名))を長さ30mmにわたって画像上に貼り付けた。1分後にセロハンテープの片隅を指で握り、ベタ画像に対して垂直にセロハンテープを1秒間かけて剥離した。印刷物の剥離試験を行った後のセロハンテープを光沢紙に貼り付け、その光学濃度を光学濃度計(GRETAG社製、SPECTROEYE)を用い、光源D50、視野角2度で測定した。なお、幅15mmのセロハンテープを光沢紙に貼り付け、光学濃度計(GRETAG社製、SPECTROEYE)を用い、光源D50、視野角2度で測定した場合には、光学濃度は0.1であった。
Fixability evaluation of printed matter obtained from ink composition when coated and printed on glossy paper A solid image obtained on glossy paper was allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then a cellophane tape having a width of 15 mm (LP-15 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) (Product name) was pasted on the image over a length of 30 mm. After 1 minute, one corner of the cellophane tape was held with a finger, and the cellophane tape was peeled off for 1 second perpendicular to the solid image. The cellophane tape after the peel test of the printed material was attached to glossy paper, and the optical density was measured with an optical densitometer (SPECTROEYE, manufactured by GRETAG) at a light source D50 and a viewing angle of 2 degrees. In addition, when the cellophane tape with a width of 15 mm was pasted on glossy paper and measured using a light densitometer (SPECTROEYE, manufactured by GRETAG) with a light source D50 and a viewing angle of 2 degrees, the optical density was 0.1. .
合成例1
温度計、攪拌機、窒素導入管、冷却管を設置した4つ口フラスコに、98gのカルボン酸変性ポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業(株)製“プラクセル”205BA(商品名))、22gの水酸基2個を有するシロキサン化合物(チッソ(株)製“両末端サイラプレーン”FM−4411(商品名))、120gのメチルエチルケトンを投入した。
Synthesis example 1
In a four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer, nitrogen inlet tube, and condenser tube, 98 g of carboxylic acid-modified polycaprolactone diol (“Placcel” 205BA (trade name) manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 22 g of hydroxyl group 2 Siloxane compound (“Both-end Silaplane” FM-4411 (trade name) manufactured by Chisso Corporation) and 120 g of methyl ethyl ketone were added.
プラクセル205BAは、ジメチロールブタン酸をラクトン変性したカルボン酸変性ポリカプロラクトンジオールであり、一般式(1)におけるR1はアルキレン基およびエステル基を有し、R1中に含まれる炭素数は25〜26である。R2はCH2CH3である。プラクセル205BAの酸価は110KOH・mg/g、重量平均分子量は500、水酸基価は220KOH・mg/gである(カタログによる公称値)。 Plaxel 205BA is a carboxylic acid-modified polycaprolactone diol in which dimethylolbutanoic acid is lactone-modified, R 1 in the general formula (1) has an alkylene group and an ester group, and R 1 has 25 to 25 carbon atoms. 26. R 2 is CH 2 CH 3 . The acid value of PLACCEL 205BA is 110 KOH · mg / g, the weight average molecular weight is 500, and the hydroxyl value is 220 KOH · mg / g (nominal value according to the catalog).
サイラプレーンFM−4411は両末端に水酸基を有するシロキサン化合物であり、一般式(2)におけるR4、R5、R6、R7はいずれもCH3であり、R8およびR9はC3H6OC2H4であり、nは9〜11である。サイラプレーンFM−4411の数平均分子量は1000である(カタログによる公称値)。 Silaplane FM-4411 is a siloxane compound having hydroxyl groups at both ends, and R 4 , R 5 , R 6 and R 7 in the general formula (2) are all CH 3 , and R 8 and R 9 are C 3. an H 6 OC 2 H 4, n is 9-11. The number average molecular weight of Silaplane FM-4411 is 1000 (nominal value according to the catalog).
プラクセル205BA、両末端サイラプレーンFM−4411、およびメチルエチルケトンを30分間撹拌後、60gのイソホロンジイソシアネートを4つ口フラスコに投入し、室温で1時間窒素雰囲気下で撹拌後、70℃に昇温し70℃で4時間反応を行った。反応後、室温まで冷却し、濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液1を得た。 After stirring PLACCEL 205BA, both end silaplane FM-4411, and methyl ethyl ketone for 30 minutes, 60 g of isophorone diisocyanate was charged into a four-necked flask, stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere, heated to 70 ° C., and heated to 70 ° C. The reaction was carried out at 4 ° C. for 4 hours. After the reaction, it was cooled to room temperature to obtain a urethane prepolymer solution 1 having a concentration of 60% by weight.
17.6gの50重量%KOH水溶液および350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液1とともに室温で30分間撹拌した。窒素雰囲気下で80℃に昇温後、80℃で2時間鎖延長反応を行った。反応後、ロータリーエバポレーターとアスピレーターを用いてメチルエチルケトンと一部の水を除去した後、回収量が429gになるようにイオン交換水を添加し、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン1)を得た。ポリウレタン1における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は90モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は10モル%であった。 17.6 g of 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of urethane prepolymer solution 1 at room temperature for 30 minutes. After raising the temperature to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere, chain extension reaction was performed at 80 ° C. for 2 hours. After the reaction, methyl ethyl ketone and a part of water are removed using a rotary evaporator and an aspirator, and then ion-exchanged water is added so that the recovered amount is 429 g. ) The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 1 was 90 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 10 mol%.
また、得られたポリウレタン1の酸価は74KOH・mg/g、重量平均分子量は18000であった。 The obtained polyurethane 1 had an acid value of 74 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 18,000.
合成例2
合成例1と同様にして、93gのプラクセル205BA、28gの両末端サイラプレーンFM−4411、120gのメチルエチルケトン、59gのイソホロンジイソシアネートを用いて濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液2を得た。
Synthesis example 2
In the same manner as in Synthesis Example 1, a urethane prepolymer solution 2 having a concentration of 60% by weight was obtained using 93 g of Plaxel 205BA, 28 g of both-end silaplane FM-4411, 120 g of methyl ethyl ketone, and 59 g of isophorone diisocyanate.
16.7gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液2とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン2)を得た。ポリウレタン2における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は87モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は13モル%であった。また、得られたポリウレタン2の酸価は63KOH・mg/g、重量平均分子量は14000であった。 16.7 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer solution 2 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 2) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 2 was 87 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 13 mol%. The obtained polyurethane 2 had an acid value of 63 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 14,000.
合成例3
合成例1と同様にして、87gのプラクセル205BA、36gの両末端サイラプレーンFM−4411、120gのメチルエチルケトン、58gのイソホロンジイソシアネートを用いて濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液3を得た。
Synthesis example 3
In the same manner as in Synthesis Example 1, a urethane prepolymer solution 3 having a concentration of 60% by weight was obtained using 87 g of Plaxel 205BA, 36 g of both end silaplane FM-4411, 120 g of methyl ethyl ketone, and 58 g of isophorone diisocyanate.
15.8gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液3とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン3)を得た。ポリウレタン3における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は83モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は17モル%であった。また、得られたポリウレタン3の酸価は59KOH・mg/g、重量平均分子量は12000であった。 15.8 g of 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of urethane prepolymer solution 3 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 3) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 3 was 83 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 17 mol%. The obtained polyurethane 3 had an acid value of 59 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 12,000.
合成例4
合成例1と同様にして、105gのプラクセル205BA、13gの両末端サイラプレーンFM−4411、120gのメチルエチルケトン、62gのイソホロンジイソシアネートを用いて濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液4を得た。
Synthesis example 4
In the same manner as in Synthesis Example 1, a urethane prepolymer solution 4 having a concentration of 60% by weight was obtained using 105 g of Plaxel 205BA, 13 g of both end silaplane FM-4411, 120 g of methyl ethyl ketone, and 62 g of isophorone diisocyanate.
18.9gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液4とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン4)を得た。ポリウレタン4における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は94モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は6モル%であった。また、得られたポリウレタン4の酸価は77KOH・mg/g、重量平均分子量は20000であった。 18.9 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion exchange water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer solution 4 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 4) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 4 was 94 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 6 mol%. The obtained polyurethane 4 had an acid value of 77 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 20000.
合成例5
合成例1と同様にして、64gのプラクセル205BA、63gの両末端サイラプレーンFM−4411、120gのメチルエチルケトン、53gのイソホロンジイソシアネートを用いて濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液5を得た。
Synthesis example 5
In the same manner as in Synthesis Example 1, a urethane prepolymer solution 5 having a concentration of 60% by weight was obtained using 64 g of Plaxel 205BA, 63 g of both end silaplane FM-4411, 120 g of methyl ethyl ketone, and 53 g of isophorone diisocyanate.
11.5gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー5溶液とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン5)を得た。ポリウレタン5における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は67モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は33モル%であった。また、得られたポリウレタン5の酸価は53KOH・mg/g、重量平均分子量は12000であった。 11.5 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer 5 solution at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 5) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 5 was 67 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 33 mol%. The obtained polyurethane 5 had an acid value of 53 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 12,000.
合成例6
93gのプラクセル205BA、28gの水酸基2個を有するシロキサン化合物(チッソ(株)製、片末端サイラプレーンFM−DA11(商品名))、120gのメチルエチルケトン、59gのイソホロンジイソシアネートを用いた他は、合成例1と同様にして濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液6を得た。片末端サイラプレーンFM−DA11は水酸基を2個有するシロキサン化合物であり、サイラプレーンFM−DA11の数平均分子量は1000である(カタログによる公称値)。
Synthesis Example 6
A synthetic example except that 93 g of Plaxel 205BA, 28 g of a siloxane compound having two hydroxyl groups (manufactured by Chisso Corporation, one-end silaplane FM-DA11 (trade name)), 120 g of methyl ethyl ketone, 59 g of isophorone diisocyanate In the same manner as in Example 1, a urethane prepolymer solution 6 having a concentration of 60% by weight was obtained. One-end silaplane FM-DA11 is a siloxane compound having two hydroxyl groups, and the number average molecular weight of silaplane FM-DA11 is 1000 (nominal value according to the catalog).
16.7gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液6とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン6)を得た。ポリウレタン6における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は87モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は13モル%であった。また、得られたポリウレタン6の酸価は64KOH・mg/g、重量平均分子量は16000であった。 16.7 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer solution 6 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 6) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 6 was 87 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 13 mol%. The obtained polyurethane 6 had an acid value of 64 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 16,000.
合成例7
合成例1と同様にして、44gのプラクセル205BA、88gの両末端サイラプレーンFM−4411、120gのメチルエチルケトン、48gのイソホロンジイソシアネートを用いて濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液7を得た。
Synthesis example 7
In the same manner as in Synthesis Example 1, a urethane prepolymer solution 7 having a concentration of 60% by weight was obtained using 44 g of Plaxel 205BA, 88 g of both end silaplane FM-4411, 120 g of methyl ethyl ketone, and 48 g of isophorone diisocyanate.
7.9gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液7とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン7)を得た。ポリウレタン7における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は50モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は50モル%であった。また、得られたポリウレタン7の酸価は34KOH・mg/g、重量平均分子量は13000であった。 7.9 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion exchange water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer solution 7 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 7) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 7 was 50 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 50 mol%. The obtained polyurethane 7 had an acid value of 34 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 13,000.
合成例8
116gのプラクセル205BA、120gのメチルエチルケトン、64gのイソホロンジイソシアネートを用いた他は、合成例1と同様にして濃度が60重量%であるウレタンプレポリマー溶液8を得た。
Synthesis example 8
A urethane prepolymer solution 8 having a concentration of 60% by weight was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 116 g of Plaxel 205BA, 120 g of methyl ethyl ketone, and 64 g of isophorone diisocyanate were used.
20.8gの50重量%KOH水溶液と350gのイオン交換水を四つ口フラスコ中に投入し、250gのウレタンプレポリマー溶液8とともに室温で30分間撹拌した。合成例1と同様にして、鎖延長反応、メチルエチルケトン及び一部の水の除去、イオン交換水の添加を行い、ポリウレタン濃度35重量%の中和剤含有水溶液(ポリウレタン8)を得た。ポリウレタン8における全ジオール成分中の一般式(1)で表される化合物の含有量は100モル%であり、水酸基2個を有するシロキサン化合物の含有量は0モル%であった。また、得られたポリウレタン7の酸価は81KOH・mg/g、重量平均分子量は28000であった。 20.8 g of a 50 wt% KOH aqueous solution and 350 g of ion-exchanged water were put into a four-necked flask and stirred with 250 g of the urethane prepolymer solution 8 at room temperature for 30 minutes. In the same manner as in Synthesis Example 1, chain extension reaction, removal of methyl ethyl ketone and a part of water, and addition of ion exchange water were performed to obtain a neutralizing agent-containing aqueous solution (polyurethane 8) having a polyurethane concentration of 35% by weight. The content of the compound represented by the general formula (1) in all the diol components in the polyurethane 8 was 100 mol%, and the content of the siloxane compound having two hydroxyl groups was 0 mol%. The obtained polyurethane 7 had an acid value of 81 KOH · mg / g and a weight average molecular weight of 28,000.
実施例1
カーボンブラック(三菱化学(株)製MA−100(商品名))3kgを水10kgに混合した後、次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素濃度12%)4.5kgに投入し、100〜105℃で10時間撹拌し、得られた生成物をろ過した。乾燥して得られたウェット結晶を水で洗浄した後、80℃で乾燥し、2.5kgの酸化処理カーボンブラックを得た。
Example 1
After mixing 3 kg of carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation MA-100 (trade name)) with 10 kg of water, it was added to 4.5 kg of sodium hypochlorite solution (effective chlorine concentration 12%), and 100-105 ° C. For 10 hours and the resulting product was filtered. The wet crystal obtained by drying was washed with water and then dried at 80 ° C. to obtain 2.5 kg of oxidized carbon black.
次に、酸化処理カーボンブラックとイオン交換水を混合しスラリーを作製した。作製したスラリーはポリメチルメタクリレート透析モジュール(東レ(株)製“フィルトライザー”B3−20A(商品名))を用いて透析を行った後に乾燥して、酸化処理カーボンブラック中のナトリウムイオンと塩素イオンの除去を行い、酸化処理カーボンブラック透析物を得た。 Next, oxidation-treated carbon black and ion exchange water were mixed to prepare a slurry. The prepared slurry was dialyzed using a polymethylmethacrylate dialysis module (“Fill Trizer” B3-20A (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc.) and then dried, and sodium ions and chlorine in the oxidized carbon black. Ions were removed to obtain an oxidized carbon black dialyzate.
120gの酸化処理カーボンブラック透析物、180gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、700gのイオン交換水と混合しホモディスパーで攪拌してスラリーを作製した。スラリーを入れたビーカーを循環式ビーズミル分散機(ウイリー・エ・バッコーフェン社製“ダイノーミル”KDL−A)とチューブでつなぎ、メディアとして直径0.3mmのジルコニアビーズを使用して1600rpmで分散処理を3時間継続して水性ブラック顔料分散液Aを得た。 120 g of oxidized carbon black dialyzate, 180 g of triethylene glycol monobutyl ether and 700 g of ion exchange water were mixed and stirred with a homodisper to prepare a slurry. The beaker containing the slurry was connected with a circulation type bead mill disperser ("Dino Mill" KDL-A manufactured by Willy et Bacofen) and a tube, and dispersion treatment was performed at 1600 rpm using zirconia beads having a diameter of 0.3 mm as a medium. Aqueous black pigment dispersion A was obtained over time.
41.7gの水性ブラック顔料分散液A、0.7gの50重量%のKOH、0.5gの水および合成例1で得られたポリウレタン1(ポリウレタン濃度:35重量%)を7.1g加え、水性ブラック顔料分散液1(顔料濃度:10重量%、ポリウレタン濃度:5重量%)を作製し、水性ブラック顔料分散液1について各種の評価を行った。結果を表2、3に示す。 7.1 g of 41.7 g of aqueous black pigment dispersion A, 0.7 g of 50 wt% KOH, 0.5 g of water and polyurethane 1 obtained in Synthesis Example 1 (polyurethane concentration: 35 wt%) were added, An aqueous black pigment dispersion 1 (pigment concentration: 10% by weight, polyurethane concentration: 5% by weight) was prepared, and various evaluations were performed on the aqueous black pigment dispersion 1. The results are shown in Tables 2 and 3.
次いで、17.5gの水性ブラック顔料分散液1に25.8gのイオン交換水、3.5gのグリセリン、1.7gの2−ピロリドン、1.5gのエチレングリコールを加えインク組成物(顔料濃度:3.5重量%、ポリウレタン濃度:1.75重量%)を作製し、評価を行った。結果を表2、3に示す。 Subsequently, 25.8 g of ion-exchanged water, 3.5 g of glycerin, 1.7 g of 2-pyrrolidone, and 1.5 g of ethylene glycol were added to 17.5 g of the aqueous black pigment dispersion 1, and an ink composition (pigment concentration: 3.5 wt%, polyurethane concentration: 1.75 wt%) was prepared and evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.
実施例2〜6、比較例1〜2
合成例2〜8で得られたポリウレタン2〜8(ポリウレタン濃度:35重量%)と実施例1で得られた水性ブラック顔料分散液Aを用いて、実施例1と同様の方法で水性ブラック顔料分散液2〜8(顔料濃度:10重量%、ポリウレタン濃度:5重量%)を作製し、顔料分散液2〜8について各種の評価を行った。結果を表2に示す。また実施例1と同様にして、インク組成物(顔料濃度:3.5重量%、ポリウレタン濃度:1.75重量%)を作製し、各種の評価を行った。結果を表2、3に示す。
Examples 2-6, Comparative Examples 1-2
Using the polyurethanes 2-8 (polyurethane concentration: 35% by weight) obtained in Synthesis Examples 2-8 and the aqueous black pigment dispersion A obtained in Example 1, an aqueous black pigment was produced in the same manner as in Example 1. Dispersions 2 to 8 (pigment concentration: 10% by weight, polyurethane concentration: 5% by weight) were prepared, and various evaluations were performed on the pigment dispersions 2 to 8. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 1, an ink composition (pigment concentration: 3.5% by weight, polyurethane concentration: 1.75% by weight) was prepared, and various evaluations were performed. The results are shown in Tables 2 and 3.
比較例3
実施例1で得られた水性ブラック顔料分散液A41.7gに、0.7gの50重量%のKOHおよび7.6gの水を加え、水性ブラック顔料分散液9(顔料濃度:10重量%)を作製し、水性ブラック顔料分散液9について各種の評価を行った。結果を表2に示す。また、17.5gの水性ブラック顔料分散液9に25.8gのイオン交換水、3.5gのグリセリン、1.7gの2−ピロリドン、1.5gのエチレングリコールを加えインク組成物(顔料濃度:3.5重量%)を作製し、各種の評価を行った。結果を表2、3に示す。
Comparative Example 3
To 41.7 g of the aqueous black pigment dispersion A obtained in Example 1, 0.7 g of 50 wt% KOH and 7.6 g of water were added, and an aqueous black pigment dispersion 9 (pigment concentration: 10 wt%) was added. It produced and various evaluation was performed about the aqueous | water-based black pigment dispersion liquid 9. FIG. The results are shown in Table 2. Further, 25.8 g of ion-exchanged water, 3.5 g of glycerin, 1.7 g of 2-pyrrolidone and 1.5 g of ethylene glycol were added to 17.5 g of the aqueous black pigment dispersion 9 to add an ink composition (pigment concentration: 3.5% by weight) and various evaluations were made. The results are shown in Tables 2 and 3.
実施例7
PB15:3(クラリアント社製“ホスタパーム”ブルーB2G(商品名))900gを攪拌しながら70℃に加熱した発煙硫酸(28%SO3)12kg中に投入した。3時間攪拌した後、氷22.5kg上に加えた。30分間放置後、生じた懸濁液をろ過し、得られた生成物を4.5kgの純水で洗浄した。純水30kg中へ前記生成物を投入し、アンモニア水溶液で中和(pHが7以上になるまでアンモニア水溶液を添加)し、ろ過を行った。得られたウェット結晶を純水で洗浄した後、80℃で乾燥した。乾燥して得られたウェット結晶を水で洗浄した後、80℃で乾燥し、1150gのPB15:3スルホン化誘導体を得た。
Example 7
900 g of PB15: 3 (Clariant “Hosta Palm” Blue B2G (trade name)) was added to 12 kg of fuming sulfuric acid (28% SO3) heated to 70 ° C. with stirring. After stirring for 3 hours, it was added onto 22.5 kg of ice. After standing for 30 minutes, the resulting suspension was filtered, and the resulting product was washed with 4.5 kg of pure water. The product was put into 30 kg of pure water, neutralized with an aqueous ammonia solution (added with an aqueous ammonia solution until the pH reached 7 or more), and filtered. The obtained wet crystals were washed with pure water and then dried at 80 ° C. The wet crystals obtained by drying were washed with water and then dried at 80 ° C. to obtain 1150 g of PB15: 3 sulfonated derivative.
次に、PB15:3スルホン化誘導体とイオン交換水を混合しスラリーを作製した。作製したスラリーをポリメチルメタクリレート透析モジュール(東レ(株)製“フィルトライザー”B3−20A(商品名))を用いて透析を行った後に乾燥してPB15:3スルホン化誘導体透析物を得た。 Next, a slurry was prepared by mixing PB15: 3 sulfonated derivative and ion-exchanged water. The prepared slurry was dialyzed using a polymethylmethacrylate dialysis module (“Fill Trizer” B3-20A (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc.) and then dried to obtain a PB15: 3 sulfonated derivative dialyzate. .
96gのPB15:3、24gのPB15:3スルホン化誘導体透析物、180gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、700gのイオン交換水を混合しホモディスパーで攪拌してスラリーを作製した。スラリーを入れたビーカーを循環式ビーズミル分散機(ウイリー・エ・バッコーフェン社製“ダイノーミル”KDL−A)とチューブでつなぎ、メディアとして直径0.3mmのジルコニアビーズを使用して1600rpmで分散処理を3時間継続して水性シアン顔料分散液Aを得た。 96 g of PB15: 3, 24 g of PB15: 3 sulfonated derivative dialyzed material, 180 g of triethylene glycol monobutyl ether, and 700 g of ion-exchanged water were mixed and stirred with a homodisper to prepare a slurry. The beaker containing the slurry was connected with a circulation type bead mill disperser ("Dino Mill" KDL-A manufactured by Willy et Bacofen) and a tube, and dispersion treatment was performed at 1600 rpm using zirconia beads having a diameter of 0.3 mm as a medium. Aqueous cyan pigment dispersion A was obtained over time.
41.7gの水性シアン顔料分散液A、0.7gの50重量%のKOH、0.5gの水および合成例1で得られたポリウレタン1(ポリウレタン濃度:35重量%)を7.1g加え、水性シアン顔料分散液1(顔料濃度:10重量%、ポリウレタン濃度:5重量%)を作製し、水性シアン顔料分散液1について各種の評価を行った。結果を表4に示す。また、25gの水性シアン顔料分散液1に18.3gのイオン交換水、3.5gのグリセリン、1.7gの2−ピロリドン、1.5gのエチレングリコールを加えインク組成物(顔料濃度:5重量%、ポリウレタン濃度:2.5重量%)を作製し、各種の評価を行った。結果を表4、5に示す。 41.7 g of aqueous cyan pigment dispersion A, 0.7 g of 50 wt% KOH, 0.5 g of water and 7.1 g of polyurethane 1 obtained in Synthesis Example 1 (polyurethane concentration: 35 wt%) were added, An aqueous cyan pigment dispersion 1 (pigment concentration: 10% by weight, polyurethane concentration: 5% by weight) was prepared, and various evaluations were performed on the aqueous cyan pigment dispersion 1. The results are shown in Table 4. In addition, 18.3 g of ion-exchanged water, 3.5 g of glycerin, 1.7 g of 2-pyrrolidone, and 1.5 g of ethylene glycol were added to 25 g of the aqueous cyan pigment dispersion 1, and an ink composition (pigment concentration: 5 wt. %, Polyurethane concentration: 2.5% by weight), and various evaluations were made. The results are shown in Tables 4 and 5.
実施例8〜12、比較例4〜5
合成例2〜8で得られたポリウレタン2〜8(ポリウレタン濃度:35重量%)と実施例7で得られた水性シアン顔料分散液Aを用いて、実施例7と同様の方法で水性シアン顔料分散液2〜8(顔料濃度:10重量%、ポリウレタン濃度:5重量%)を作製し、シアン顔料分散液2〜8について各種の評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例7と同様にして、インク組成物(顔料濃度:5重量%、ポリウレタン濃度:2.5重量%)を作製し、各種の評価を行った。結果を表4、5に示す。
Examples 8-12, Comparative Examples 4-5
An aqueous cyan pigment was produced in the same manner as in Example 7, using the polyurethanes 2 to 8 (polyurethane concentration: 35% by weight) obtained in Synthesis Examples 2 to 8 and the aqueous cyan pigment dispersion A obtained in Example 7. Dispersions 2 to 8 (pigment concentration: 10% by weight, polyurethane concentration: 5% by weight) were prepared, and various evaluations were performed on cyan pigment dispersions 2 to 8. The results are shown in Table 4. In the same manner as in Example 7, an ink composition (pigment concentration: 5% by weight, polyurethane concentration: 2.5% by weight) was prepared, and various evaluations were performed. The results are shown in Tables 4 and 5.
比較例6
実施例7で得られた水性シアン顔料分散液A41.7gに、0.7gの50重量%のKOHおよび7.6gの水を加え、水性シアン顔料分散液9(顔料濃度:10重量%)を作製し、水性シアン顔料分散液9について各種の評価を行った。結果を表4に示す。次いで、25gの水性シアン顔料分散液9に18.3gのイオン交換水、3.5gのグリセリン、1.7gの2−ピロリドン、1.5gのエチレングリコールを加えインク組成物(顔料濃度:5重量%)を作製し、各種の評価を行った。結果を表4、5に示す。
Comparative Example 6
To 41.7 g of the aqueous cyan pigment dispersion A obtained in Example 7, 0.7 g of 50 wt% KOH and 7.6 g of water were added, and an aqueous cyan pigment dispersion 9 (pigment concentration: 10 wt%) was added. The aqueous cyan pigment dispersion liquid 9 was prepared and various evaluations were performed. The results are shown in Table 4. Next, 18.3 g of ion-exchanged water, 3.5 g of glycerin, 1.7 g of 2-pyrrolidone and 1.5 g of ethylene glycol were added to 25 g of the aqueous cyan pigment dispersion 9 to add an ink composition (pigment concentration: 5 wt. %) And various evaluations were performed. The results are shown in Tables 4 and 5.
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