JP5667816B2 - 水系顔料分散物及びインクジェット記録用水性インク - Google Patents
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Description
用いる着色材料(例えば、インクジェット用インク)も、染料インクであれば水溶性インクから油溶性への変更が要求性能により必要となり、更に高いレベルでの性能が要求される場合(室内用途から屋外用用途)には、染料インクから顔料インクへの変更が必要となっている。
屋外用途での使用に関しては、屋内用途以上に各単色だけでなく他色とのバランスや低濃度部〜高濃度部においても各色バランスの良い保存性が付与されていることが必要である。
加えて色素が顔料の場合には、更に水や有機溶剤に実質的に不溶であり耐薬品堅牢性が良好であること、及び対応する色素の分子分散状態における好ましい吸収特性を、顔料粒子として使用しても損なわないこと等の性質をも具備している必要がある。上記要求特性は分子内・分子間相互作用の強弱である程度コントロールすることができるが、両者はトレードオフの関係になるため両立させるのが困難である。
また、顔料を使用するにあたっては、他にも、所望の透明性を発現させるために必要な粒子径、粒子形及び結晶形を有すること、使用される環境条件下における堅牢性、例えば、耐光性、耐熱性、耐湿度、オゾンなどの酸化性ガスに対する耐性、その他、有機溶剤や亜硫酸ガスなどへの耐薬品堅牢性が良好であること、使用される媒体中において微小粒子まで分散し、かつ、その分散状態が安定であること等の性質も必要となる。特に、良好なイエロー色相を有し、着色力が高く、光、熱、湿度及び環境中の活性ガスに対して堅牢な顔料が強く望まれている。
有機顔料には、例えばアゾ顔料のように、合成時に適切な反応条件を選択することにより、微細で整粒された粒子を得ることができるものもあり、銅フタロシアニングリーン顔料のように、合成時に生成する極めて微細で凝集した粒子を、後工程で粒子成長、整粒させることにより顔料化するもの、銅フタロシアニンブルー顔料のように、合成時に生成する粗大で不揃いな粒子を後工程で微細化し、整粒させることにより顔料化を行うものもある。例えば、ジケトピロロピロール顔料は、一般的には、琥珀酸ジエステルと芳香族ニトリルとを有機溶媒中で反応させて合成される(例えば、特許文献8参照)。そして、粗製ジケトピロロピロール顔料は、水又は有機溶剤中で熱処理し、次に湿式摩砕のごとき粉末化を行うことにより、使用に適する形態にされる(例えば、特許文献9参照)。例えば、ジケトピロロピロール顔料C.I.ピグメントレッド254には、α型とβ型の結晶形態が知られている(例えば、特許文献10参照)。また、アゾ顔料であるC.I.ピグメントイエロー181は、数種の結晶形態が知られている(例えば、特許文献11参照)。
本発明は、インク吐出性に優れ、良好な色相と高印画濃度(高い着色力)、印画物の高い画像堅牢性(例えば耐光性、耐ガス性、耐熱性、耐水性(特に屋外用途での耐光性)を実現するアゾ顔料、ビニルポリマー、水性媒体を含有するインクジェット記録用水性インク及び分散物安定性、貯蔵安定性に優れた水系顔料分散物を提供することを目的とする。
<1>
A及びBを含有することを特徴とする水系顔料分散物。
A:CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ)が5〜15°及び20〜30°に特徴的なX線回折ピークを少なくとも1個以上有する下記一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物
B:下記一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)とを含むビニルポリマー
(一般式(1)中、Zは5〜6員ヘテロ環を表し、Y 1 、Y 2 は、それぞれ独立に水素原子又は総炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルキル基を表し、
R 11 、R 12 は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜8の直鎖又は分岐アルキル基を表し、
G 1 、G 2 は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアリール基を表し、W 1 、W 2 はそれぞれ独立にアルコキシ基、アミノ基、アルキル基又はアリール基を表す。)
(一般式(AI)中、R 1 は水素原子、メチル基、又はハロゲン原子を表し、L 1 は−COO−、−OCO−、−CONR 2 −、−O−、又は置換若しくは無置換のフェニレン基を表し、R 2 は水素原子、アルキル基を表す。L 2 は単結合又は、2価の連結基を表す。Ar 1 は芳香族炭化水素環から誘導される1価の基を表す。)
<2>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、W 1 、W 2 が、それぞれ独立に総炭素数5以下のアルコキシ基、アミノ基、又は総炭素数5以下のアルキルアミノ基であることを特徴とする<1>に記載の水系顔料分散物。
<3>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、G 1 、G 2 が、それぞれ独立に総炭素数3以下のアルキル基であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の水系顔料分散物。
<4>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、Zが、6員含窒素ヘテロ環であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<5>
一般式(1)で表されるアゾ顔料が、下記一般式(10)で表されることを特徴とする<1>に記載の水系顔料分散物。
(一般式(10)中、Zは5〜6員含窒素ヘテロ環を表し、W 1 、W 2 はそれぞれ独立にアルコキシ基、アミノ基、アルキル基又はアリール基を表す。)
<6>
一般式(10)で表されるアゾ顔料が、下記一般式(11)で表されることを特徴とする<5>に記載の水系顔料分散物。
(一般式(11)中、Z’は6員含窒素ヘテロ環を表す。)
<7>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.2°及び25.9°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(1a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする<1>〜<6>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<8>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.6°、25.6°及び27.7°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(2a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする<1>〜<6>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<9>
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.5°、11.2°、18.6°、21.2°及び23.9°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(3a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする<1>〜<6>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<10>
前記Bで表されるビニルポリマーが更に、アクリル酸又はメタクリル酸の、アルキルエステルに由来する疎水性構造単位(b)を含むことを特徴とする<1>〜<9>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<11>
前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来の構造単位より選択される少なくとも一つを総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して30質量%以下含む、ことを特徴とする<1>〜<10>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<12>
前記疎水性構造単位(a)が、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位を総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含むことを特徴とする<1>〜<11>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<13>
前記Bで表されるビニルポリマーが、下記一般式(AII)であることを特徴とする<1>〜<12>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
(一般式(AII)中、aはビニルポリマー全質量に対して10質量%以上75質量%未満を表す。bはビニルポリマー全質量に対して5質量%以上50質量%未満を表す。cはビニルポリマー全質量に対して4質量%以上50質量%未満を表す。a+b+c=10
0を表す。)
<14>
更に水性媒体を含有することを特徴とする<1>〜<13>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
<15>
<1>〜<14>のいずれか一項に記載の水系顔料分散物を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
なお、本発明は上記<1>〜<15>に関するものであるが、その他の事項についても参考のために記載した。
A及びBを含有することを特徴とする水系顔料分散物。
A:CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ)が5〜15°及び20〜30°に特徴的なX線回折ピークを少なくとも1個以上有する下記一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物
B:下記一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)とを含むビニルポリマー
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、W1、W2が、それぞれ独立に総炭素数5以下のアルコキシ基、アミノ基、又は総炭素数5以下のアルキルアミノ基であることを特徴とする〔1〕に記載の水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、G1、G2が、それぞれ独立に総炭素数3以下のアルキル基であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、Zが、6員含窒素ヘテロ環であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載のインクジェット記録用水性インク水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料が、下記一般式(10)で表されることを特徴とする〔1〕のいずれかに記載の水系顔料分散物。
一般式(10)で表されるアゾ顔料が、下記一般式(11)で表されることを特徴とする〔5〕に記載の水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.2°及び25.9°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(1a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.6°、25.6°及び27.7°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(2a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.5°、11.2°、18.6°、21.2°及び23.9°に特徴的なX線回折ピークを有する下式(3a)で表されるアゾ顔料又は互変異性体を少なくとも1種含有することを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
前記Bで表されるビニルポリマーが更に、アクリル酸又はメタクリル酸の、アルキルエステルに由来する疎水性構造単位(b)を含むことを特徴とする〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来の構造単位より選択される少なくとも一つを総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して30質量%以下含む、ことを特徴とする〔1〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
前記疎水性構造単位(a)が、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位を総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含むことを特徴とする〔1〕〜〔11〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
前記Bで表されるビニルポリマーが、下記一般式(AII)であることを特徴とする〔1〕〜〔12〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
更に水性媒体を含有することを特徴とする〔1〕〜〔13〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
〔1〕〜〔14〕のいずれか一項に記載の水系顔料分散物を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
本発明の水系顔料分散物は、例えば、インクジェットなどの印刷用のインク、電子写真用のカラートナー、LCD、PDPなどのディスプレーやCCDなどの撮像素子で用いられるカラーフィルター、塗料、着色プラスチック等に使用することができる。
本発明の水系顔料分散物は、A及びBを含有する。
A:CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ)が5〜15°及び20〜30°に特徴的なX線回折ピークを少なくとも1個以上有する下記一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物
B:下記一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)とを含むビニルポリマー
一般式(1)で表される化合物は、その特異的な構造により色素分子の分子内・分子間相互作用を形成しやすく、水又は有機溶媒等に対する溶解性が低く、好ましい形態のアゾ顔料とすることができる。
顔料は、水や有機溶媒等に分子分散状態で溶解させて使用する染料とは異なり、媒体中に分子集合体等の粒子として微細に分散させて用いるものである。
R11、R12を総炭素数の小さい(1〜4)直鎖アルキル基又は分岐アルキル基にすることで、色素分子配列が立体的に制御(一定の距離・角度で配列)しやすくなる。その結果、色素分子が安定な分子内・分子間相互作用(水素結合やπ−πスタッキング)を有する構造が形成されやすく、より安定な分子配列の構造(例えば3次元ネットワーク)を構成しやすくなることで、良好な色相、着色力、高い画像堅牢性(耐光・耐ガス・耐熱・耐水・耐薬品)の点で好ましい。
アルキルチオ基としては、好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等が挙げられる。
一般式(1)は、化学構造上取りうる数種の互変異性体の中から極限構造式の形で示しているが、記載された構造以外の互変異性体であってもよく、複数の互変異性体を含有した混合物として用いても良い。
例えば、一般式(1)で表される顔料には、下記一般式(1’)で表されるアゾ−ヒドラゾンの互変異性体が考えられる。本発明は、一般式(1)で表されるアゾ顔料の互変異性体である以下の一般式(1’)で表される化合物もその範囲に含むものである。
Het.は、上記一般式(1)中のZが構成するヘテロ環を表し、X11、X12はそれぞれ独立にHet.が構成するヘテロ環中のそれぞれヘテロ原子を表す。
更に好ましくは、上記一般式(2)で示すようにアゾ顔料構造に含有するヘテロ環基を構成する窒素原子、アミノ基の水素原子及びヘテロ原子(アゾ基又はその互変異性体であるヒドラゾン基の窒素原子とカルボニル基の酸素原子又はアミノ基の窒素原子)が少なくとも4個以上の分子内水素結合を容易に形成し易く、かつ、少なくとも2個以上の分子内の交叉水素結合を容易に形成し易いことが挙げられる。
その結果、分子の平面性が上がり、更に分子内・分子間相互作用(水素結合・π−πスタッキング)が向上し、例えば一般式(2)で表されるアゾ顔料の結晶性が高くなり(高次構造を形成し易くなり)、顔料としての要求性能である、光堅牢性、熱安定性、湿熱安定性、耐水性、耐ガス性及び又は耐溶剤性が大幅に向上するため、最も好ましい例となる。
なお本発明において特徴的なX線回折ピークとは、同一の化学構造式で表されるアゾ色素が3次元的に分子配列した際のとり得る結晶多形の中で、特に好ましい結晶形を表す場合の粉末X線回折ピークを意味する。
一般式(11)中、Z’が表す6員含窒素ヘテロ環としては、一般式(1)中のZが表す6員含窒素ヘテロ環と同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。
本発明では、化合物の構造によって互変異性体が存在する場合においても、本発明においては代表的な形の一つで記載しているが、本発明の記述と異なる互変異性体も本発明のアゾ顔料に含まれる。また、本発明のアゾ顔料の塩、水和物も本発明のアゾ顔料に含まれる。
本発明の一般式(1)〜(4)で表される顔料に結晶多形が存在する場合、どの多形であってもよく、また2種以上の多形の混合物であっても良いが、結晶型が単一のものを主成分とすることが好ましい。すなわち結晶多形が混入していないものが好ましく、単一の結晶型を有するアゾ顔料の含有量はアゾ顔料全体に対し70%〜100%、好ましくは80%〜100%、より好ましくは90%〜100%、更に好ましくは95%〜100、特に好ましくは100%である。単一の結晶型を有するアゾ顔料を主成分とすることで、色素分子の配列に対して規則性が向上し、分子内・分子間相互作用が強まり高次な3次元ネットワークを形成しやすくなる。その結果として色相の向上・光堅牢性・熱堅牢性・湿度堅牢性・酸化性ガス堅牢性及び耐溶剤性等、顔料に要求される性能の点で好ましい。
アゾ顔料における結晶多形の混合比は、単結晶X線結晶構造解析、粉末X線回折(XRD)、結晶の顕微鏡写真(TEM)、IR(KBr法)等の固体の物理化学的測定値から確認できる。
上記一般式(B)で表される化合物は、国際公開第06/082669号や特開2006−57076号公報に記載の方法、及び、それに準じた方法で製造することができる。
上記一般式(A)で表されるヘテロ環アミンのジアゾニウム化反応は、例えば、硫酸、リン酸、酢酸、塩酸、メタンスルホン酸などの酸性溶媒中、亜硝酸ナトリウム、ニトロシル硫酸、亜硝酸イソアミル等の試薬を15℃以下の温度で10分〜6時間程度反応させることで行うことができる。
カップリング反応は、上述の方法で得られたジアゾニウム塩と上記一般式(B)で表される化合物とを40℃以下、好ましくは、25℃以下で10分〜12時間程度反応させることで行うことができる。
このようにして反応させたものは、結晶が析出しているものもあるが、一般的には反応液に水、あるいはアルコール系溶媒を添加し、結晶を析出させ、結晶を濾取することができる。また、反応液にアルコール系溶媒、水等を添加して結晶を析出させて、析出した結晶を濾取することができる。濾取した結晶を必要に応じて洗浄・乾燥して、一般式(1)で表されるアゾ顔料を得ることができる。
述の顔料分散条件を便宜組み合わせる事で容易に調整する事ができる。
25.9°に特徴的なX線回折ピークを有するPig.−18又は互変異性体を少なくとも1種含有するアゾ顔料組成物の製造方法に関して詳細に説明する。
上式(3)で表されるヘテロ環アミン(ジアゾ成分)のジアゾニウム塩への調製及びジアゾニウム塩と上式(4)及び(5)で表される化合物(カップリング成分)とのカップリング反応は、慣用法によって実施できる。
カップリング反応する工程は、酸性反応媒質中〜塩基性反応媒質中で実施することができるが、本発明のアゾ顔料は酸性〜中性反応媒質中で実施することが好ましく、特に酸性反応媒質中で実施することがジアゾニウム塩の分解を抑制し効率良くアゾ顔料に誘導することができる。
5.0当量が好ましく、より好ましくは1.00〜3.00当量であり、特に1.00〜1.50当量であることが好ましい。
(粗アゾ顔料)は通常の有機合成反応の後処理方法に従って処理した後、精製してあるいは精製せずに供することができる。
本発明は上記製造方法で製造されたアゾ顔料組成物にも関する。
本発明の製造方法においては、後処理を行う工程を含むことが好ましい。この後処理工程の方法としては、例えば、ソルベントソルトミリング、ソルトミリング、ドライミリング、ソルベントミリング、アシッドペースティング等の磨砕処理、溶媒加熱処理などによる顔料粒子制御工程、樹脂、界面活性剤及び分散剤等による表面処理工程が挙げられる。
本発明に用いるビニルポリマーは、下記一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)とを含む。
一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)(以下単に「疎水性構造単位(a)」と称する場合がある。)の含有量は、顔料の分散安定性、吐出安定性、洗浄性の観点から、前記ビニルポリマーの全質量のうち10質量%以上75質量%未満であることが好ましく、20質量%以上70質量%未満であることがより好ましく、30質量%以上60質量%未満であることが特に好ましい。
ここで、前記置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基等、シアノ基等が挙げられるが、特に限定されない。
L2が2価の連結基である場合、好ましくは炭素数1〜30の連結基であり、より好ましくは炭素数1〜25の連結基であり、特に好ましくは炭素数1〜20の連結基である。
本発明においては、前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位を総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含むことがより好ましい。
前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来の構造単位より選択される少なくとも一つを総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して30質量%以下含むことが更に好ましい。
その中でも、前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位を総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して15質量%以下含むことが特に好ましい。
ビニルポリマーはアクリル酸又はメタクリル酸の、アルキルエステルに由来する疎水性構造単位(b)を含有してもよい。
アルキルエステルの炭素数は炭素数1〜18が好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜4が更に好ましく、炭素数1〜2が特に好ましい。
疎水性構造単位(b)の含有量はビニルポリマー中に好ましくは5質量%以上75質量%以下、更に好ましくは、20質量%以上60質量%以下である。
疎水性構造単位(b)の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類が挙げられる。
中でもメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレートが好ましい。
本発明におけるビニルポリマーに含まれる親水性構造単位(c)について説明する。
親水性構造単位(c)の例として、カルボン酸を有するアクリル酸、メタクリル酸を挙げることができる。また、非イオン性の親水性基を含有する親水性構造単位を挙げることができる。
親水性の官能基としては、水酸基、アミノ基、(窒素原子が無置換の)アミド基及び、後述するようなポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のアルキレンオキシド重合体が挙げられる。
これらのうち、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、アミノエチルアクリレート、アミノプロピルアクリレート、アルキレンオキシド重合体を含有する(メタ)アクリレートが特に好ましい。
前記アルキレンオキシド重合体のアルキレンとしては、親水性の観点から炭素数1〜6が好ましく、炭素数2〜6がより好ましく、炭素数2〜4が特に好ましい。
また、前記アルキレンオキシド重合体の重合度としては、1〜120が好ましく、1〜60がより好ましく、1〜30が特に好ましい。
また、この一般式(AII)の形態のビニルポリマーと、前記式(1a)〜(3a)のいずれかのアゾ顔料(それぞれ、Pig−18、Pig−1、Pig−25に対応)との組み合わせによれば、本発明の効果が一層向上し好ましい。
本発明におけるビニルポリマーは、前述の通り、前記疎水性構造単位(a)、前記疎水性構造単位(b)、及び前記親水性構造単位(c)とは異なる構造を有する構造単位(d)(以下、単に「構造単位(d)」という。)を含有することもできる。
前記構造単位(d)の含有量は、ビニルポリマー全質量に対して、15質量%以上80質量%以下が好ましく、25質量%以上70質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましい。
前記疎水性の構造単位を形成しうるモノマーとしては、入手性、取り扱い性、汎用性の観点から、ビニルモノマー類、((メタ)アクリルアミド類、スチレン類、ビニルエステル類等)が好ましい。
これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
インクジェット記録用水性インクとしてより好ましくは、前記ビニルポリマーの前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来の構造単位より選択される少なくとも一つを総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して30質量%以下含むものがより好ましい。
なお、ここでいう酸価とは、ビニルポリマーの1gを完全に中和するのに要するKOHの質量(mg)で定義され、JIS規格(JISK0070、1992)記載の方法により測定することができる。
前記分子量を上記範囲とすることにより、分散剤としての立体反発効果が良好な傾向となり、また立体効果により顔料への吸着に時間がかからなくなる傾向の観点から好ましい。
また、本発明で用いるビニルポリマーの分子量分布(質量平均分子量値/数平均分子量値で表される)は、1〜6であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。
前記分子量分布を上記範囲とすることは、インクの分散安定性、吐出安定性の観点から好ましい。ここで数平均分子量及び、質量平均分子量は、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したGPC分析装置により、溶媒THF、示差屈折計により検出し、標準物質としてポリスチレンを用い換算して表した分子量である。
重合の開始方法はラジカル開始剤を用いる方法、光又は放射線を照射する方法等がある。これらの重合方法、重合の開始方法は、例えば鶴田禎二「高分子合成方法」改定版(日刊工業新聞社刊、1971)や大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊、124〜154頁に記載されている。
上記重合方法のうち、特にラジカル開始剤を用いた溶液重合法が好ましい。溶液重合法で用いられる溶剤は、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールのような種々の有機溶剤の単独あるいは2種以上の混合物でも良いし、水との混合溶媒としても良い。
重合温度は生成するポリマーの分子量、開始剤の種類などと関連して設定する必要があり、通常、0℃〜100℃程度であるが、50〜100℃の範囲で重合を行うことが好ましい。
反応圧力は、適宜選定可能であるが、通常は、1〜100kg/cm2、特に、1〜30kg/cm2程度が好ましい。反応時間は、5〜30時間程度である。得られた樹脂は再沈殿などの精製を行っても良い。
特定樹脂がポリマー主鎖と連結基を介して結合した芳香族炭化水素環を有する疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)とを含むことが好ましい。更に水性媒体を含有することが好ましい。
転相法は、基本的には、自己分散能又は溶解能を有する樹脂と顔料との混合溶融物を水に分散させる自己分散(転相乳化)させる方法であり、顔料を含有するビニルポリマー粒子を得ることができる。ここで、混合溶融物とは、溶解せず混合した状態、溶解して混合した状態、又はこれら両者の状態のいずれの状態を含むものをいう。「転相法」のより具体的な製造方法は、特開平10−140065号に記載の方法が挙げられる。
酸析法は、樹脂と顔料とからなる含水ケーキを用意し、その含水ケーキ中の、樹脂が有するアニオン性基の一部又は全部を、塩基性化合物を用いて中和することによって、顔料を含有するビニルポリマー粒子を製造する方法である。
酸析法は、具体的には、(1)樹脂と顔料とをアルカリ性水性媒体中に分散し、必要に応じて加熱処理を行なって樹脂のゲル化を図る工程と、(2)pHを中性又は酸性にすることによって樹脂を疎水化して、樹脂を顔料に強く固着する工程と、(3)必要に応じて、濾過及び水洗を行って含水ケーキを得る工程と、(4)含水ケーキを中の、樹脂が有するアニオン性基の一部又は全部を、塩基性化合物を用いて中和し、その後、水性媒体中に再分散する工程と、(5)必要に応じて加熱処理を行い、樹脂のゲル化を図る工程と、を含む方法がある。
工程(1):既述の本発明における特定樹脂、有機溶媒、中和剤、顔料、及び水を含有する混合物を攪拌等により分散して分散物を得る工程
工程(2):前記分散物から前記有機溶媒を除去する工程
前記アルコール系溶媒としては、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、エタノール等が挙げられる。前記ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。前記エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、ジオキサン等が挙げられる。これらの溶媒の中では、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒とイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒が好ましく、メチルエチルケトンが最も好ましい。
なお、より具体的には、特開平11−2096722号公報及び特開平11−172180号の記載を参照することができる。
本発明のインクジェット記録用水性インク中に含まれるビニルポリマーの顔料分散物の体積平均粒子径(Mv)は、10〜400nmの範囲であることが好ましく、より好ましい体積平均粒子径は、20nm以上250nm以下であり、更に好ましくは25nm以上150nm以下であり、その中でも特に50nm以上100nm以下が最も好ましい。体積平均粒子径が20nm未満である場合には、保存安定性が確保できない場合が存在し、一方、250nmを超える場合には、光学濃度が低くなる場合がある。なお、ビニルポリマーの顔料分散物の粒径分布に関しては、特に制限はなく、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもののいずれでもよい。
ビニルポリマーの顔料分散物の平均粒子径及び粒径分布は、本発明において、顔料粒子の体積平均粒子径の測定装置には、ナノトラックUPA粒度分析計(UPA−EX150;日機装社製)を用いて、動的光散乱法により体積平均粒径を測定することにより求めたものである。その測定は、顔料分散物3mlを測定セルに入れ、所定の測定方法に従って行った。なお、測定時に入力するパラメーターとしては、粘度にはインク粘度を、分散粒子の密度には顔料の密度を用いた。
次に、本発明のインクジェット記録用水性インクについて説明する。本発明のインクジェット記録用水性インク(以下、「インク」という場合がある)は、本発明の水系顔料分散物及び水性媒体を含む。好ましくは、水性媒体、水等を混合して調製される。
本発明のインクジェット記録用水性インクは水性媒体を必須成分として含む。水性媒体としては、水溶性有機溶剤が挙げられる。水溶性有機溶剤は乾燥防止剤、湿潤剤あるいは浸透促進剤の目的で使用される。
ノズルのインク噴射口において該インクが乾燥することによる目詰まりを防止する目的で乾燥防止剤が用いられ、乾燥防止剤や湿潤剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。また、インクを紙により良く浸透させる目的で浸透促進剤として、水溶性有機溶剤が好適に使用される。
水性溶媒の含有量としては、5質量%以上60質量%以下、好ましくは、10質量%以上40質量%以下で使用される。
本発明に使用される水の添加量は特に制限は無いが、好ましくは、10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは、30質量%以上80質量%以下である。更に好ましくは、50質量%以上70質量%以下である。
本発明のインクには、表面張力調整剤を含有することが好ましい。表面張力調整剤としてはノニオン、カチオン、アニオン、ベタイン界面活性剤が挙げられる。表面張力の調整剤の添加量は、インクジェットで良好に打滴するために、本発明のインクの表面張力を20〜60mN/mに調整する量が好ましく、より好ましくは20〜45mN/m、更に好ましくは25〜40mN/mに調整できる量である。
本発明における界面活性剤としては、分子内に親水部と疎水部を合わせ持つ構造を有する化合物等が有効に使用することができ、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも使用することができる。更には、上記高分子物質(高分子分散剤)を界面活性剤としても使用することもできる。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、t−オクチルフェノキシエチルポリエトキシエタノール、ノニルフェノキシエチルポリエトキシエタノール等が挙げられ、これらの1種、又は2種以上を選択することができる。
カチオン性界面活性剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルアミン塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジウム塩、イミダゾリウム塩等が挙げられ、具体的には、例えば、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ステアラミドメチルピリジウムクロライド等が挙げられる。
本発明におけるインクジェット用液体組成物に添加する界面活性剤の量は、特に限定されるものではないが、1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%、更に好ましくは1〜3質量%である。
本発明のインクには、その他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、pH調整剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
本発明のインクには樹脂微粒子あるいはポリマーラテックスを含有してもよい。樹脂微粒子あるいはポリマーラテックスとしては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、パラフィン系樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。アクリル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、スチレン系樹脂、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン系樹脂を好ましい例として挙げることができる。
自己分散性ポリマー微粒子のガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましい。
また、ポリマー粒子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つポリマー微粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明には、プリント性を向上させる液体組成物を印字媒体に付与することが好ましい例として挙げることができる。
本発明に用いることができるプリント性を向上させる液体組成物の好ましい一例として、インクのpHを変化させることにより凝集物を生じさせる液体組成物を挙げることができる。このとき、液体組成物のpHは1〜6であることが好ましく、pHは2〜5であることがより好ましく、pHは3〜5であることが更に好ましい。液体組成物の成分として、ポリアクリル酸、酢酸、グリコール酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、スルホン酸、オルトリン酸、ピロリドンカルボン酸、ピロンカルボン酸、ピロールカルボン酸、フランカルボン酸、ビリジンカルボン酸、クマリン酸、チオフェンカルボン酸、ニコチン酸、若しくはこれらの化合物の誘導体、又はこれらの塩等の中から選ばれることが好ましい。これらの化合物は、1種類で使用されてもよく、2種類以上併用されてもよい。
本発明のインクの好ましい物性は以下の通りである。インクの表面張力は、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましい。より好ましくは、20mN以上45mN/m以下であり、更に好ましくは、25mN/m以上35mN/m以下である。表面張力が20mN/m未満となると記録ヘッドのノズル面に液体が溢れ出し、正常に印字できない場合がある。一方、60mN/mを超えると、印字後の記録媒体への浸透性が遅くなり、乾燥時間が遅くなる場合がある。
なお、上記表面張力は、前記同様ウイルヘルミー型表面張力計を用いて、23℃、55%RHの環境下で測定した。
なお、上記粘度(後述するものを含む)の測定は、回転粘度計レオマット115(Contraves社製)を用い、23℃でせん断速度を1400s−1として行った。
本発明に好ましいインクジェット記録方法として、インクにエネルギーを供与して、公知の受像材料、即ち普通紙、樹脂コート紙、例えば特開平8−169172号公報、同8−27693号公報、同2−276670号公報、同7−276789号公報、同9−323475号公報、特開昭62−238783号公報、特開平10−153989号公報、同10−217473号公報、同10−235995号公報、同10−337947号公報、同10−217597号公報、同10−337947号公報等に記載されているインクジェット専用紙、フィルム、電子写真共用紙、布帛、ガラス、金属、陶磁器等に画像を形成する。なお、本発明に好ましいインクジェット記録方法として特開2003−306623号公報の段落番号0093〜0105の記載が適用できる。
本発明のアゾ顔料は、下記顔料の合成例1で説明する合成方法に準じて合成することが可能である。
X線管球 :Cu
管電圧 :55KV
管電流 :280mA
スキャン方法 :2θ/θスキャン
スキャン速度 :6deg./min.
サンプリング間隔 :0.100deg.
スタート角度(2θ) :5deg.
ストップ角度(2θ) :55deg.
ダイバージェンススリット :2deg.
スキャッタリングスリット :2deg.
レジーピングスリット :0.6mm
縦型ゴニオメータ使用
シアノ酢酸メチル29.7g(0.3モル)にオルトギ酸トリメチル42.4g(0.4モル)、無水酢酸20.4g(0.2モル)、p−トルエンスルホン酸0.5gを加えて110℃(外温)に加熱し、反応系から生じる低沸点成分を留去しながら20時間攪拌した。この反応液を減圧濃縮した後、シリカゲルカラム精製を行い前記中間体(a)を14.1g(黄色粉末、収率30%)で得た。得られた中間体(a)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、CDCl3)7.96(s,1H),4.15(s,3H),3.81(s,3H)
メチルヒドラジン7.4mL(141ミリモル)にイソプロパノール150mLを加えて15℃(内温)に冷却し、この混合液に中間体(a)7.0g(49.6ミリモル)を徐々に添加した後、50℃に加熱して1時間40分攪拌した。この反応液を減圧濃縮した後、シリカゲルカラム精製を行い前記中間体(b)を10.5g(白色粉末、収率50%)で得た。得られた中間体(b)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、CDCl3)7.60(s,1H),4.95(brs,2H),3.80(s,3H),3.60(s,3H)
メタノール1.1Lに水136mLを加えて、炭酸水素ナトリウム182g(2.17モル)を添加し、室温にて攪拌した。同温度にて塩化シアヌル200g(1.08モル)を分割添加した。添加終了後、内温を30℃まで昇温した。同温度にて30分間攪拌した後、水500mLを加え、析出した固体を濾別し、水500mL、メタノール300mLでかけ洗い後、乾燥を行い、前記中間体(c)を168g(白色粉末、収率86.2%)で得た。得られた中間体(c)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、CDCl3)4.14(s,3H)
ヒドラジン1水和物363mL(7.46モル)に水673mLを加えて10℃(内温)に冷却し、この混合液に中間体(c)168g(934ミリモル)を徐々に添加(内温20℃以下)した後、氷浴をはずし、室温まで昇温し、同温度にて30分攪拌した。反応液から析出した結晶をろ取、水700mL、アセトニトリル1Lでかけ洗い後、乾燥を行い前記中間体(d)の疎精製物(白色粉末)を得た。
中間体(d)の疎精製物に、エチレングリコール480mLを加えて室温で攪拌した。この懸濁液にピバロイルアセトニトリル257g(2.06モル)を加え、内温が50℃になるまで加熱した。同温度にて12M塩酸水をpH3になるように滴下した後、内温が80℃になるまで加熱して3時間攪拌した。反応終了後、氷冷し内温が8℃になるまで冷却し、析出した結晶をろ取、水でかけ洗い後、シリカゲルカラム精製を行い、前記中間体(e)を105g(白色粉末、2工程収率29.2%)で得た。得られた中間体(e)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、d−DMSO)7.00(s,4H),5.35(s,2H),4.05(s,3H),5.35(s,2H),1.22(s,18H)
酢酸125mLと硫酸24mLの混合液を氷冷し、内温を3℃まで冷却した。同温度にてニトロシル硫酸26.4gを添加し、続いて、同温度にて中間体(b)11.6gを分割添加して溶解させた。同温度にて1時間攪拌した後、同温度にて尿素1.2gを分割添加し、同温度にて15分間攪拌し、ジアゾニウム塩溶液を得た。別に、中間体(e)11.6gをメタノール405mLに室温にて完溶させ、氷冷して内温を−3℃に冷却した。同温にて、上述のジアゾニウム塩溶液を内温が3℃以下になるように分割添加し、添加終了後、2時間攪拌した。氷浴をはずし、室温にて10分間攪拌した後、析出した結晶を濾別し、メタノール150mLでかけ洗いし、更に水100mLでかけ洗いした。得られた結晶を乾燥せずに水750mLに懸濁させ、8規定の水酸化カリウム水溶液を添加して、pHを5.7にした。室温にて20分間攪拌した後、得られた結晶を濾別し、水で十分にかけ洗いしたのち、メタノール80mLでかけ洗いした。得られた結晶を室温にて、12時間乾燥させた。
得られたアゾ顔料(1a)を透過型顕微鏡(日本電子(株)製:JEM−1010電子顕微鏡)で目視にて観察したところ、1次粒子の長軸方向の長さは、約150nmであった。
アゾ顔料(1a)のX線回折の測定を上記の条件により行ったところ、ブラッグ角(2θ±0.2°)が7.2°及び25.9°に特徴的なX線回折ピークを示した。
CuKα特性X線回折図を図2に示す。
アゾ顔料(2a)の合成スキームを下記に示す。
シアノ酢酸メチル29.7g(0.3モル)にオルトギ酸トリメチル42.4g(0.4モル)、無水酢酸20.4g(0.2モル)、p−トルエンスルホン酸0.5gを加えて110℃(外温)に加熱し、反応系から生じる低沸点成分を留去しながら20時間攪拌した。この反応液を減圧濃縮した後、シリカゲルカラム精製を行い前記中間体(a)を14.1g(黄色粉末、収率30%)で得た。得られた中間体(a)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、CDCl3)7.96(s,1H),4.15(s,3H),3.81(s,3H)
メチルヒドラジン7.4mL(141ミリモル)にイソプロパノール150mLを加えて15℃(内温)に冷却し、この混合液に中間体(a)7.0g(49.6ミリモル)を徐々に添加した後、50℃に加熱して1時間40分攪拌した。この反応液を減圧濃縮した後、シリカゲルカラム精製を行い前記中間体(b)を10.5g(白色粉末、収率50%)で得た。得られた中間体(b)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、CDCl3)7.60(s,1H), 4.95(brs,2H),3.80(s,3H),3.60(s,3H)
ヒドラジン1水和物387mL(7.98モル)にメタノール298mLを加えて10℃(内温)に冷却し、この混合液に4,6−ジクロロピリミジン149g(1.00モル)を徐々に添加(内温20℃以下)した後、氷浴をはずし、室温まで昇温し、同温度にて30分攪拌した。その後更に加熱して内温60℃まで昇温し、同温度にて5時間攪拌した。反応終了後、水750mLを加えた後、氷冷して内温が8℃になるまで冷却し、析出した結晶をろ取、水でかけ洗いし、イソプロパノールでかけ洗いした。室温にて36時間乾燥を行い前記中間体(c’)を119g(白色粉末、収率84.5%)で得た。得られた中間体(c’)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、d−DMSO)7.80(s,1H),7.52(s,2H), 5.98(s,1H),4.13(s,4H)
中間体(c’)50g(357ミリモル)に、水128mLを加えて室温で攪拌した。この懸濁液にピバロイルアセトニトリル98.2g(785ミリモル)を加え、同温度にて12M塩酸水をpH3になるように滴加した後、内温が50℃になるまで加熱し、同温度にて6時間攪拌した。反応終了後、8Nの水酸化カリウム水溶液を加えて中和し、pH6.4にした。氷冷し内温が10℃になるまで冷却し、析出した結晶をろ取、水でかけ洗いした。得られた結晶を減圧下60℃にて乾燥し、得られた粗精製物にトルエン30mLを加え、60℃に加熱して溶解させた。得られた溶液を室温にて12時間静置し、析出した結晶をろ取、冷却したトルエンでかけ洗いし、減圧下60℃にて乾燥し、前記中間体(d’)を87.7g(白色粉末、収率69.3%)で得た。得られた中間体(d’)のNMR測定結果は以下の通りである。1H−NMR(300MHz、d−DMSO)8.74(s,1H),7.99(s,1H),6.87(s,4H),5.35(s,2H),1.24(s,18H)
得られたアゾ顔料(2)を透過型顕微鏡(日本電子(株)製:JEM−1010電子顕微鏡)で目視にて観察したところ、1次粒子の長軸方向の長さは、約15μmであった。
アゾ顔料(2a)のX線回折の測定を上記の条件により行ったところ、ブラッグ角(2θ±0.2°)が7.6°、及び25.6°に特徴的なX線回折ピークを示した。CuKα特性X線回折図を図1に示す。
上記例合成例1及び2に示す上記例示化合物(Pig.−1)、(Pig.−18)と同様の合成法又は上記記載の本発明のアゾ顔料の製造方法を組み合わせることにより、下記表1に示す本発明のアゾ顔料を合成した。
得られたアゾ顔料のCuKα特性X線回折図を図3〜19に示す。
(ビニルポリマー(P−1)の合成)
下記モノマー組成の成分を全量が100質量部になるように混合し、更に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1質量部添加し、窒素ガス置換を十分に行い、合成混合液を得た。
メチルメタクリレート 39質量部
メタクリル酸 11質量部
2−メルカプトエタノール 0.1質量部
(10質量%の顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)の調製)
以下の組成にて混合し、ビーズミルで0.1mmφジルコニアビーズを用いて3〜6時間分散した。続いて、得られた分散体を減圧下、55℃でメチルエチルケトンを除去し、更に一部の水を除去することにより、例示化合物(Pig.−1)の濃度が10.0質量%となるよう顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体を調製した。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)について、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により平均粒子径を測定した。測定は、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体30μlに対してイオン交換水10mlを加えて測定用サンプル液を調製し、これを25℃に調温して行ない、体積平均粒子径Mvが90nm、個数平均粒子径Mnが40nmであった。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)について、R100型粘度計(東機産業社製)を用い、25℃、コーンの回転数100rpmの条件により測定し、粘度が1.9mPasであった。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)について、東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGを用い、25℃で測定したところ、8.8であった。
例示化合物(Pig.−1) 10.0質量部
ビニルポリマー(P−1) 7.5質量部
メチルエチルケトン 14.6質量部
1mol/L NaOH水溶液 3.8質量部
イオン交換水 71.2質量部
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン350.0gを仕込んで、75℃まで昇温した。反応容器内温度を75℃に保ちながら、フェノキシエチルアクリレート162.0g、メチルメタクリレート180.0g、アクリル酸18.0g、メチルエチルケトン70g、及び「V−601」(和光純薬(株)製)1.44gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。滴下完了後、「V−601」0.72g、メチルエチルケトン36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌後、更に「V−601」0.72g、イソプロパノール36.0gからなる溶液を加え、75℃で2時間攪拌した後、85℃に昇温して、更に2時間攪拌を続けた。得られた共重合体の質量平均分子量(Mw)は64000(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で算出、使用カラムはTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製))、酸価は38.9(mgKOH/g)であった。
次に、重合溶液668.3gを秤量し、イソプロパノール388.3g、1mol/L
NaOH水溶液145.7mlを加え、反応容器内温度を80℃に昇温した。次に蒸留水720.1gを20ml/minの速度で滴下し、水分散化せしめた。その後、大気圧下にて反応容器内温度80℃で2時間、85℃で2時間、90℃で2時間保った後、反応容器内を減圧にし、イソプロパノール、メチルエチルケトン、蒸留水を合計で913.7g留去し、固形分濃度28.0%の自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の水分散物(エマルジョン)を得た。
次に、得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)を用い、以下の組成にて水性インク組成物(1)を調製した。東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(1)のpHを25℃で測定したところ、9.1であった。
<水性インク組成物(1)の組成>
顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1) 43質量部
1,2−ヘキサンジオール 2質量部
グリセリン 8質量部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 2質量部
2−ピロリドン 2質量部
プロピレングリコール 1質量部
トリメチロールプロパン 3質量部
サーフィノール465(日信化学工業(株)製) 3質量部
イオン交換水 36質量部
実施例1で用いた本発明の例示化合物(Pig.−1)の代わりに例示化合物(Pig.−2)を用いた以外は実施例1と同様の操作をして顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(2)を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(2)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが87nm、個数平均粒子径Mnが37nm、粘度が1.6mPas、pHが9.0であった。
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(2)のpHを25℃で測定したところ、9.2であった。
実施例1で用いた本発明の例示化合物(Pig.−1)の代わりに例示化合物(Pig.−3)を用いた以外は実施例1と同様の操作をして顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(3)を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(3)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが86nm、個数平均粒子径Mnが39nm、粘度が1.5mPas、pHが9.1であった。
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(3)のpHを25℃で測定したところ、9.3であった。
実施例1で用いた本発明の例示化合物(Pig.−1)の代わりに例示化合物(Pig.−18)を用いた以外は実施例1と同様の操作をして顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(4)を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(4)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが90nm、個数平均粒子径Mnが46nm、粘度が2.0mPas、pHが9.2であった。
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(4)のpHを25℃で測定したところ、9.3であった。
実施例1で用いた本発明の例示化合物(Pig.−1)の代わりに例示化合物(Pig.−25)を用いた以外は実施例1と同様の操作をして顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(5)を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(5)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが83nm、個数平均粒子径Mnが34nm、粘度が1.2mPas、pHが8.6であった。
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(5)のpHを25℃で測定したところ、8.9であった。
実施例1の顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(1)の組成において、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体組成を以下にように変更した以外は同様にして、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(6)を調整した。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(6)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが95nm、個数平均粒子径Mnが49nm、粘度が2.3mPas、pHが9.4であった。
<顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(5)の組成>
例示化合物(Pig.−1) 10.0質量部
ビニルポリマー(P−1) 12.5質量部
メチルエチルケトン 9.7質量部
1mol/L NaOH水溶液 6.4質量部
イオン交換水 68.6質量部
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(6)のpHを25℃で測定したところ、9.4であった。
実施例6のインクジェット記録用水性インク組成物(6)の組成において、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体組成を以下にように変更した以外は同様にして、インクジェット記録用水性インク組成物(7)を調整した。東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(7)のpHを25℃で測定したところ、9.3であった。
<水性インク組成物(7)の組成>
顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(6) 43質量部
1,2−ヘキサンジオール 2質量部
グリセリン 8質量部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 2質量部
2−ピロリドン 2質量部
プロピレングリコール 1質量部
トリメチロールプロパン 3質量部
サーフィノール465(日信化学工業(株)製) 3質量部
自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の水分散物 7質量部
イオン交換水 29質量部
実施例6のインクジェット記録用水性インク組成物(6)の組成において、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体組成を以下にように変更した以外は同様にして、インクジェット記録用水性インク組成物(8)を調整した。東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(8)のpHを25℃で測定したところ、9.4であった。
<水性インク組成物(8)の組成>
顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(6) 43質量部
1,2−ヘキサンジオール 2質量部
グリセリン 8質量部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 2質量部
2−ピロリドン 2質量部
プロピレングリコール 1質量部
トリメチロールプロパン 3質量部
サーフィノール465(日信化学工業(株)製) 3質量部
自己分散性ポリマー微粒子(B−01)の水分散物 11質量部
イオン交換水 25質量部
実施例6で用いた本発明の例示化合物(Pig.−1)の代わりに例示化合物(Pig.−18)を用いた以外は実施例6と同様の操作をして顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(7)を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(7)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが99nm、個数平均粒子径Mnが53nm、粘度が2.8mPas、pHが9.2であった。
引き続き、実施例5と同様の操作をして本発明の水性インク組成物(9)を得た。東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(9)のpHを25℃で測定したところ、9.4であった。
実施例1のビーズミル分散を以下の分散方法に変更した他は同様にして、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(7)を得た。
実施例1の組成にて混合し、クレアミックス(MTECHNIQUE社製;CLM-0.8S、10000rpm)で5分間予備分散し、更に高圧ホモジナイザー((株)スギノマシン社製;スタ―バースト)の処理条件を100MPaの圧力、パス回数を12パスで分散処理を行った。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散体(7)について、実施例1と同様に測定した液物性は、体積平均粒子径Mvが87nm、個数平均粒子径Mnが36nm、粘度が1.7mPas、pHが8.6であった。
東亜DKK(株)製pHメータ−WM−50EGにて、水性インク組成物(4)のpHを25℃で測定したところ、8.8であった。
実施例8のインクジェット用水性インク組成物(8)の組成において、顔料含有ビニルポリマー粒子の水分散物における顔料、及び、ビニルポリマーを、表3に記載の顔料(C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー150)、及び、表3に記載の組成で上記の合成例4と同様の方法で合成したビニルポリマーに変更した以外は、同様にして、比較例のインク組成物を得た。
得られた顔料含有ビニルポリマー粒子水分散体を、PET製容器に入れて密栓し、60℃恒温槽中で7日間保存し、保存後の粘度及び平均粒子径を測定した。また、同様の方法で保存前の顔料含有ビニルポリマー粒子水分散体の粘度及び平均粒子径も測定した。粘度は、R100型粘度計(東機産業社製)により25℃、コーンの回転数20〜100rpmの条件にて測定した。平均粒子径は、ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により体積平均粒子径Mvを測定した。それぞれの測定値を指標にして、下記の評価基準にしたがって顔料含有ビニルポリマー粒子水分散体の安定性の評価をした。評価結果は下記表2に示す。
<評価基準>
A:粘度及び平均粒子径ともに、保存前の値の±10%未満であった。
B:粘度及び平均粒子径いずれかの値が、保存前の値の±10%以上であった。
C:粘度及び平均粒子径ともに、保存前の値の±10%以上であった。
得られたインク組成物を、上記の顔料含有ビニルポリマー粒子水分散体の安定性と同様に測定し、それぞれの測定値を指標にして、下記の評価基準にしたがってインク組成物の安定性の評価をした。評価結果は下記表2に示す。
<評価基準>
A:粘度及び平均粒子径ともに、保存前の値の±10%未満であった。
B:粘度及び平均粒子径いずれかの値が、保存前の値の±10%以上であった。
C:粘度及び平均粒子径ともに、保存前の値の±10%以上であった。
表3及び表4に記載の組成で上記の合成例104と同様の方法で合成した本発明のビニルポリマーを用いて、実施例1と同様の操作をして対応する本発明のインク組成物を得た。
表3及び表4に示す顔料インク組成物をPET製容器に密栓し65℃環境下に3週間経時した。インクジェット記録装置として、富士フイルムDimatix社製DMP−2831プリンターを用い、インク液滴量2pLで吐出周波数20kHz、ノズル配列列方向×搬送方向16×1200dot/25.4mmで10cmライン印字した。記録媒体として富士フイルム社製画彩写真仕上げProを用いた。印字サンプルの打滴開始部から5cmの部位のライン間の距離を王子計測機器製ドットアナライザイーDA−6000で測定し、その標準偏差を算出し、吐出の方向精度を評価した。
A・・・標準偏差が3μm未満
B・・・標準偏差が3μm以上4μm未満
C・・・標準偏差が4μm以上5μm未満
D・・・標準偏差が5μm以上
表3及び表4に示す顔料インク組成物を、インクジェット記録装置として、セイコーエプソン社製PX−V630を用い濃度が階段状のイエロー単色画像を印字した。記録媒体として富士フイルム社製画彩写真仕上げProを用いた。反射濃度計(GRETAG MACBETH Spectrolino)で測定し、実験1019を基準に階調部とベタ部のOD(Opticai Density)を評価した。結果を表3及び表4に示す。
A・・・実験1019に対し、ベタ部濃度高く、階調部濃度同等
B・・・実験1019に対し、ベタ部濃度及び階調部濃度同等
C・・・実験1019に対し、ベタ部濃度低く、階調部濃度同等
D・・・実験1019に対し、ベタ部濃度及び階調部濃度低い
色相については、上記で得られた印字物のOD1付近の目視とL*a*b*を上記反射濃度計で測定し実験1019に対しての評価を行った。結果を表3及び表4に示す。
A・・・実験1019に対し鮮やかで、色差(△E)が3未満
B・・・実験1019に対し鮮やかさ同等で、色差(△E)が3未満
C・・・実験1019に対し色差(△E)が3以上5以内
D・・・実験1019に対し色差(△E)が5以上
上記印字物を70℃の環境下で2週間暴露し、暴露前のODが1の画像部について、濃度変化率を[(暴露後濃度/暴露前濃度)×100%]、熱堅牢性として評価した。結果を表3及び表4に示す。
A・・・濃度変化が5%未満
B・・・濃度変化が5%以上10%未満
C・・・濃度変化が10%以上20%未満
D・・・濃度変化が20%以上
上記印字物を、キセノンウェザーメーター(スガ試験機社製)を用いて屋外直接暴露相当条件(9.9kw、フィルタ:#275)で5週間照射し、照射前のODが1の画像部について、色素残存率[(照射後濃度/照射前濃度)×100%]を求めて、光堅牢性を評価した。結果を表3及び表4に示す。
A・・・色素残存率が95%以上
B・・・色素残存率が95%未満85%以上
C・・・色素残存率が85%未満70%以上
D・・・色素残存率が70%未満50%以上
E・・・色素残存率が50%未満
上記印字物を、オゾン発生装置内(5ppm)で4週間暴露し、照射前のODが1の画像部について、色素残存率[(照射後濃度/照射前濃度)×100%]を求めて、オゾン堅牢性を評価した。結果を表3及び表4に示す。
A・・・色素残存率が95%以上
B・・・色素残存率が95%未満85%以上
C・・・色素残存率が85%未満70%以上
D・・・色素残存率が70%未満
Claims (15)
- A及びBを含有することを特徴とする水系顔料分散物。
A:CuKα特性X線回折におけるブラッグ角(2θ)が5〜15°及び20〜30°
に特徴的なX線回折ピークを少なくとも1個以上有する下記一般式(1)で表されるアゾ
顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物
B:下記一般式(AI)で表される疎水性構造単位(a)と、親水性構造単位(c)と
を含むビニルポリマー
(一般式(1)中、Zは5〜6員ヘテロ環を表し、Y1、Y2 は、それぞれ独立に水素原子又は総炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルキル基を表し、
R11、R12は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜8の直鎖又は分岐アルキル基を表し、
G1、G2は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアリール基を表し、W1、W2はそれぞれ独立にアルコキシ基、アミノ基、アルキル基又はアリール基を表す。)
(一般式(AI)中、R1は水素原子、メチル基、又はハロゲン原子を表し、L1は−COO−、−OCO−、−CONR2−、−O−、又は置換若しくは無置換のフェニレン基を表し、R2は水素原子、アルキル基を表す。L2は単結合又は、2価の連結基を表す。Ar1は芳香族炭化水素環から誘導される1価の基を表す。) - 一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、W1、W2が、それぞれ独立に総炭素数5以下のアルコキシ基、アミノ基、又は総炭素数5以下のアルキルアミノ基であることを特徴とする請求項1に記載の水系顔料分散物。
- 一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、G1、G2が、それぞれ独立に総炭素数3以下のアルキル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水系顔料分散物。
- 一般式(1)で表されるアゾ顔料、その互変異性体、それらの塩又は水和物において、Zが、6員含窒素ヘテロ環であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
- 前記Bで表されるビニルポリマーが更に、アクリル酸又はメタクリル酸の、アルキルエステルに由来する疎水性構造単位(b)を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
- 前記疎水性構造単位(a)がフェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来の構造単位より選択される少なくとも一つを総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含み、前記親水性構造単位(c)がアクリル酸及びメタクリル酸に由来の構造単位より選択される少なくとも一つをビニルポリマー全質量に対して30質量%以下含む、ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
- 前記疎水性構造単位(a)が、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来の構造単位を総量でビニルポリマー全質量に対して20質量%以上含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
- 更に水性媒体を含有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の水系顔料分散物。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の水系顔料分散物を含むことを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
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