(57)【要約】【課題】水性分散液に疎水性等の分散しにくい顔料を用いて、平均粒径が１００ｎｍ　未満に微粒子化され、シャープな粒度分布を有し、経時分散安定性に優れ、不純物量の少ない水性顔料微粒子分散液とその製造方法を提供する。【解決手段】処理顔料を有機溶媒と混合して分散する第１の混合分散処理工程と、この第１の混合分散処理工程によって得た処理顔料と、水性分散液とを混合して分散する第２の混合分散処理工程とを経て水性顔料微粒子分散液を得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒との混合により分散処理された顔料が、水性分散媒と混合されて微粒子状に分散処理されて成ることを特徴とする水性顔料微粒子分散液。
【請求項２】
上記顔料が疎水性材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の水性顔料微粒子分散液。
【請求項３】
上記水性分散媒に分散処理された上記顔料の平均粒径が１００ｎｍ　未満であることを特徴とする請求項１に記載の水性顔料微粒子分散液。
【請求項４】
有機溶媒に混合分散した顔料を、水性分散媒に分散させる混合分散処理工程を含むことを特徴とする水性顔料微粒子分散液の製造方法。
【請求項５】
上記有機溶媒に混合分散した顔料から、上記有機溶媒を除去することを特徴とする請求項４に記載の水性顔料微粒子分散液の製造方法。
【請求項６】
上記有機溶媒に顔料を混合分散する工程において、
上記顔料を粒径０．８　ｍｍ以上の分散メディアを用いて上記有機溶媒に分散することを特徴とする請求項４に記載の水性顔料微粒子分散液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットやカラーフィルター等に用いて好適な水性顔料微粒子分散液及びその製造方法にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、顔料分散液は印刷インキ、筆記用具インキ、捺染用インキなどの用途に幅広く用いられてきた。そして、近年ではインクジェット用やカラーフィルター用に用途が拡大されつつあり、そのために顔料の微粒子化、透明性の向上、さらにシャープな粒度分布が要求されている。
【０００３】
たとえば顔料を微粒子状にして分散させた分散液の製造方法としては、化学的方法、熱的方法と機械的方法とに大別され、従来主に機械的方法によりその製造が行われてきた。かかる機械的方法には、たとえばボールミルなどを用いた摩砕を主とする方法や、超音波分散機などを用いた振動粉砕による方法があるが、より微細な粒子を得る装置として、サンドミル、サンドグラインダー、バスケットミルあるいはパールミルなどと呼ばれる分散機を用いる方法がよく知られている。
【０００４】
これらの分散機は、ビーズ等のメディアとともに分散液を撹拌させ、メディアのせん断力でこれを粉砕する装置であり、分散液を比較的短時間で効率よく分散させることができるという利点がある。しかしながら、水が主たる溶媒である水性分散液内で疎水性の顔料を分散させる場合、特に１００ｎｍ未満の微粒子を調製するのが困難であるとか、調製することができたとしても極めて長い時間を要するという問題があり、処理時間の長時間化によりメディアおよび装置からの磨耗による不純物が混入して特性の劣化を将来するとか、また生産性及び歩留まりの低下を招来するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような水性分散液に疎水性等の分散しにくい顔料を分散させる水性顔料微粒子分散液、特に平均粒子径（粒径）が１００ｎｍ　未満に微粒子化された水性顔料微粒子分散液とその製造方法を提供するものであり、シャープな粒度分布を有し、経時分散安定性に優れ、しかも分散時に混入する不純物量の抑制が可能で且つ短時間での製造が可能な水性顔料微粒子分散液の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による水性顔料微粒子分散液は、有機溶媒との混合により分散処理された顔料を、水性分散媒と混合して微粒子状に分散処理させた構成とする。
【０００７】
また本発明は、上述の水性顔料微粒子分散液において、顔料を疎水性材料より構成する。
更にまた本発明は、上述の水性顔料微粒子分散液において、微粒子状の顔料の平均粒径を１００ｎｍ　未満として構成する。
【０００８】
また本発明による水性顔料微粒子分散液の製造方法は、有機溶媒に混合分散した顔料を、水性分散媒に分散させる混合分散処理工程を含む。
【０００９】
また更に本発明は、上述の有機溶媒に混合分散した顔料から、有機溶媒を除去する。
【００１０】
更に本発明は、上述の有機溶媒に顔料を混合分散する工程において、顔料を粒径０．８　ｍｍ以上の分散メディアを用いて有機溶媒に分散する。
【００１１】
上述したように、本発明においては、通常の顔料と水とを混合して分散する混合分散処理工程を行う前に、顔料を有機溶媒と混合して分散するものである。
このようにあらかじめ顔料と有機溶媒とを混合して分散することによって、この工程において顔料の表面を有機溶媒で十分に濡らし、顔料の凝集を解砕することができ、その後の水などの水性分散媒に顔料を混合分散する工程において、顔料を比較的速く、またより粒径の小さい微粒子に混合、分散させることができる。
【００１２】
特に、顔料が疎水性の材料よりなる場合には、この水性分散媒への混合分散処理工程における顔料の微粒子の凝集を抑制し、顔料の粒径がより微小で、平均粒径の比較的小さい水性顔料微粒子分散液を得ることが可能となる。
顔料が疎水性でない場合でも、水性分散媒に分散しにくい材料よりなる顔料の場合においても同様の効果を得ることができる。
【００１３】
特に、有機溶媒に顔料を混合分散する工程において、比較的粒径の大きい０．８　ｍｍ以上の分散メディアを用いて混合分散を行うことにより、効率よくまた確実に顔料を有機溶媒に混合分散させることができる。
【００１４】
また、水性分散媒に顔料を混合分散する工程の前に有機溶媒を除去することによって、水などに分散させて水性顔料微粒子分散液を得た後、水性インク等の商品に加工する工程等での作業性の向上をはかることができる。
なお、ここで除去する有機溶媒とは、顔料と混合して分散させた有機溶媒を指す。すなわち、その他の工程において必要に応じて添加ないしは混合される有機溶媒とは異なることはいうまでもない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水性顔料微粒子分散液及びその製造方法の好適な実施の形態を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【００１６】
上述したように本発明においては、まず有機溶媒に混合分散した顔料を、水性分散媒に分散させて、水性顔料微粒子分散液を得るものである。
【００１７】
または、有機溶媒に混合分散した後、この有機溶媒を除去した顔料を、水性分散媒に混合分散して水性顔料微粒子分散液を得る。
【００１８】
このように、本発明においては、一旦有機溶媒に混合分散した顔料を水性分散媒に分散させることにより、疎水性等の分散媒に分散しにくい顔料が、短時間で効率良く、充分に水性分散媒の水分に分散され、不純物が少なく、平均粒子径が１００ｎｍ　未満に微粒子化され、かつシャープな粒度分布を有する水性顔料微粒子分散液を容易に得ることができる。
【００１９】
本発明に適用し得る顔料としては、例えばアゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アソ顔料、キレートアゾ顔料などのアゾ顔料類、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料などの多環式顔料類、染料キレートなどの各種有機顔料や、カーボンブラックなどがあげられ、これら単独で、または２種以上を混合した顔料を用いることができる。
【００２０】
これらの顔料の配合は、十分な着色力を得るためには、分散媒中の顔料の濃度が１重量％以上、好ましくは３重量％以上となるように調整することが望ましく、また顔料組成物の粘度が上昇しすぎることとか、安定性が低下する恐れをなくすためには、濃度が８０重量％以下、好ましくは４０重量％以下となるように調整することが望ましい。
【００２１】
有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒が好ましく、親水性有機溶媒が更に好ましい。
【００２２】
アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、第３級ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
エーテル系溶媒としては、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒としては、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。
脂肪族炭化水素系溶媒としては、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒としては、塩化メチレン、１，１，１　−トリクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２　−ジクロロエタン等が挙げられる。
【００２３】
また分散媒に用いられる材料には、例えばイオン交換水、蒸留水、精製水などがあげられる。通常水性顔料組成物の固形分濃度が４〜９０重量％程度となるような量でよい。
【００２４】
本発明においては、必要に応じて界面活性剤を含有してもよい。本発明の水性顔料微粒子分散液に好ましく使用される界面活性剤としては、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第４　級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤があげられる。特にアニオン界面活性剤及びノニオン性界面活性剤を好ましく用いることができる。
【００２５】
本発明の水性顔料微粒子分散液は、このほかに防腐剤、防黴剤、粘度調整剤等を必要に応じて含有してもよい。
【００２６】
顔料と有機溶剤の混合・分散は、湿式分散装置、例えばボールミル、サンドミル、ロールミル、アジテーターを用いて行う。
なお、顔料を有機溶媒と混合分散する際には、顔料の表面を有機溶媒で十分に濡らし、顔料の凝集を解砕する目的としているので、顔料の微粒化を行わなくてもよい。
【００２７】
このように有機溶媒に混合分散して得られた顔料と有機溶剤との第１の混合物は、水性分散媒との混合分散処理工程に供される。
【００２８】
なお上述の混合分散処理工程で得られた第１の混合物から有機溶媒を除去する場合のその除去方法としては、減圧蒸留法、特に薄膜式減圧蒸留法が好ましい。また、有機溶媒の除去量は、その後の水系インク等の使用目的に合わせて選定されることが望ましい。
なお、本発明において有機溶媒を除去する場合に、その除去される有機溶媒としては、顔料を混合により分散させる有機溶媒を指すものである。従って、水性分散媒への分散処理工程、またはその後のインク等を製造する工程において添加ないしは混合される有機溶媒は除去されても、除去されなくてもよい。
【００２９】
水性分散媒への混合分散処理工程においては、顔料と水等の水性分散媒とを混合する。その混合方法には、顔料に水を添加して混合してもよく、あるいは水中に顔料を添加して混合してもよい。
【００３０】
顔料と水性分散媒とを混合する際には、その混合分散処理工程の前に混合撹拌装置を用いることができる。混合撹拌装置としては、後工程である混合分散処理工程における負荷を軽減するために、高速撹拌型分散機を用いることが好ましい。
このようにして、顔料と水性分散媒とを撹拌することにより、第２の混合物が得られる。
【００３１】
この後、第２の混合物を水性分散媒に分散処理する混合分散処理工程を行う。第２の混合物を分散処理する際には、ボールミル、サンドミル、ロールミル、アジテーター、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントシェイカー等各種の分散機を用いることができる。これらの中では、より微小な粒子を得る方法として分散メディアを用いた分散機が好ましい。
【００３２】
以上の工程から得られる水性顔料微粒子分散液は、充分に満足しうる微粒子状の顔料分散液となっているが、たとえばさらにフィルターで濾過するとか、遠心分離処理を行うことにより、粗大粒子を除去し、より一層優れた品質の分散液を得ることも可能である。
【００３３】
本発明によって得られる水性顔料微粒子分散液は、例えば平均粒子径が１００ｎｍ　未満、より好ましくは９５ｎｍ以下の水性顔料微粒子が分散され、かつシャープな粒度分布を有し、しかも経時分散安定性にすぐれたものであるので、例えば印刷インキ、筆記具用インキ、捺染用インキだけでなく、例えばカラーフィルター、インクジェット用インキなどの色相、着色力、透明性の点で高い物性が要求される分野においても好適に用いることができる。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の水性顔料微粒子分散液及びその製造方法の実施例及び比較例について説明する。
【００３５】
［実施例１］
まず有機溶媒との混合分散処理工程として、一次粒径（混合分散前の平均の粒径）が０．０６μｍの赤顔料（ピグメント・レッド１２２）３０重量部、有機溶媒としてメチルエチルケトン７０重量部をディゾルバー（撹拌機）により回転数１０００ｒｐｍで撹拌した後、直径０．８　ｍｍのジルコニアビーズよりなる分散メディアを容量の８５％充填した湿式分散装置により、周速１０ｍ／ｓで３０分作動させて分散させた。ここで分散メディアの充填比率は、湿式分散装置の容量内の体積比率を示す。
ここで得られた混合物を第１の混合物とする。
【００３６】
この後、この第１の混合物５０重量部に、イオン交換水５０重量部を加え、撹拌した後、減圧下で温度６０℃として有機溶媒即ちこの場合メチルエチルケトンと一部の水を除去することにより顔料濃度が８０重量％の顔料を得た。
【００３７】
得られた顔料２５重量部に、ノニオン性界面活性剤として、花王社製「エマルゲン５００　」（商品名）１０重量部、イソプロパノール３重量部、水性分散媒としてイオン交換水６２重量部を加え、固形分濃度が３０重量％となるように調製した水性顔料組成物を、ディゾルバーにより回転数２０００ｒｐｍで、１時間撹拌した。
ここで得られた混合物を第２の混合物とする。
【００３８】
この後、水性分散媒への混合分散工程として、直径０．３　ｍｍのジルコニアビーズを容量の８５％充填した湿式分散装置に第２の混合物を入れて、周速１０ｍ／ｓで２時間作動させて分散させた。分散後、イオン交換水を加えて固形分濃度が２８重量％となるようにし、２００　メッシュの網で濾過した。更に、これを遠心分離器にかけ、分散し得なかった粗粒子を除去し、１５重量％の顔料濃度となるようにイオン交換水を加えて調製し、水性顔料微粒子分散液を得た。
【００３９】
［比較例１］
上記実施例１における有機溶剤に混合分散させる混合分散処理工程を省き、一次粒径が０．０６μｍ　の赤顔料（ピグメント・レッド１２２）２５重量部にノニオン性界面活性剤（花王社製「エマルゲン５００　」、商品名）１０重量部、イソプロパノール３重量部、イオン交換水６２重量部を加えて、固形分濃度が３０重量％となるように調製した水性顔料組成物を、ディゾルバーにより回転数２０００ｒｐｍで１時間攪拌した後、直径０．３　ｍｍのジルコニアビーズを容量の８５％充填した湿式分散装置により、周速１０ｍ／ｓで３時間作動させて分散させた。
【００４０】
この混合分散処理工程の後、イオン交換水を加えて固形分濃度が２８重量％となるようにし、２００　メッシュの網で濾過した。更に、これを遠心分離機にかけ、分散しえなかった粗粒子を除去し、１５重量％の顔料分濃度となるようにイオン交換水を加えて調製し、水性顔料微粒子分散液を得た。
【００４１】
［　実施例２］
一次粒径が０．０５μｍ　の黄顔料（ピグメント・イエロー）３０重量部、有機溶媒としてメチルエチルケトン７０重量部をディゾルバーにより回転数１０００ｒｐｍで攪拌した後、直径０．８　ｍｍのジルコニアビーズを容量の８５％充填した湿式分散装置により、周速８　ｍ／ｓで３０分作動させて分散させた。
ここで得られた混合物を第１の混合物とする。
【００４２】
この後、この第１の混合物５０重量部に、イオン交換水５０重量部を加え、撹拌した後、減圧下で温度６０℃として有機溶媒と一部の水を除去することにより顔料濃度が８０重量％の処理顔料を得た。
【００４３】
そしてこの処理顔料２５重量部に、ノニオン性界面活性剤として、花王社製「エマルゲン５００　」（商品名）１０重量部、イソプロパノール３重量部、水性分散媒としてイオン交換水６２重量部を加え、固形分濃度が３０重量％となるように調製した水性顔料組成物を、ディゾルバーにより回転数２０００ｒｐｍで、１時間撹拌した。ここで得られた混合物を第２の混合物とする。
【００４４】
この後、水性分散媒への混合分散処理工程として、直径０．３　ｍｍのジルコニアビーズを全容量の８５％充填した湿式分散装置に第２の混合物を入れて、周速１０ｍ／ｓで３時間作動させて分散させた。分散後、イオン交換水を加えて固形分濃度が２８重量％となるようにし、２００　メッシュの網で濾過した。更に、これを遠心分離機にかけ、分散し得なかった粗粒子を除去し、１５重量％の顔料濃度となるようにイオン交換水を加えて調製し、水性顔料微粒子分散液を得た。
【００４５】
［比較例２］
上記実施例２における有機溶剤に分散させる混合分散処理工程を省き、一次粒径０．０５μｍ　の黄顔料（ピグメント・イエロー１２８）２５重量部に、ノニオン性界面活性剤として、花王社製「エマルゲン５００　」（商品名）１０重量部、イソプロパノール３重量部、水性分散媒としてイオン交換水６２重量部を加え、固形分濃度が３０重量％となるように調製した水性顔料組成物を、ディゾルバーで回転数２０００ｒｐｍとして、１時間撹拌した。
【００４６】
この後、混合分散処理工程として、直径０．３　ｍｍのジルコニアビーズを全容量の８５％充填した湿式分散装置により、周速１０ｍ／ｓで３時間作動させて分散させた。分散後、イオン交換水を加えて固形分濃度が２８重量％となるようにし、２００　メッシュの網で濾過した。更に、これを遠心分離機にかけ、分散し得なかった粗粒子を除去し、１５重量％の顔料濃度となるようにイオン交換水を加えて調製し、水性顔料微粒子分散液を得た。
【００４７】
［比較例３］
上記実施例２における有機溶剤に混合分散させる混合分散処理工程を省き、一次粒径０．０５μｍ　の黄顔料（ピグメント・イエロー１２８）２５重量部に、ノニオン性界面活性剤として、花王社製「エマルゲン５００　」（商品名）１０重量部、イソプロパノール３重量部、水性分散媒としてイオン交換水６２重量部を加え、固形分濃度が３０重量％となるように調製した水性顔料組成物を、ディゾルバーで回転数２０００ｒｐｍとして、１時間撹拌した。
【００４８】
この後、混合分散処理工程として、直径０．３　ｍｍのジルコニアビーズを全容量の８５％充填した湿式分散装置により、周速１０ｍ／ｓで５時間作動させて分散させた。すなわち、上記比較例２における水性分散媒への混合分散処理工程を２時間多くして分散処理を行った。
分散後、イオン交換水を加えて固形分濃度が２８重量％となるようにし、２００　メッシュの網で濾過した。更に、これを遠心分離機にかけ、分散し得なかった粗粒子を除去し、１５重量％の顔料濃度となるようにイオン交換水を加えて調製し、水性顔料微粒子分散液を得た。
【００４９】
これらの実施例１及び２、比較例１〜３により得られた水性顔料微粒子分散液について、平均粒子径及び粒度（粒径）分布の測定、ならびに沈降度（分散安定性）試験を以下の［１］　〜［３］　に示す方法に従って行った。
【００５０】
［１］　　平均粒子径及び粒度分布の測定
水性顔料微粒子分散液を顔料の度が０．１　ｇ／リットルとなるようにイオン交換水で希釈し、この希釈液を用いて、リーズ・アンド・ノースラップ社製のマイクロトラックＵＰＡ　にて平均粒子径及び粒度分布を測定する。なお、粒度分布の評価は、９０％以上の粒子が存在する粒度範囲が１５０　ｎｍ以内である場合を粒度分布がシャープであるとし、９０％以上の粒子が存在する粒度範囲が１５０　ｎｍを超える場合を粒度分布がブロードであるとする。
【００５１】
［２］　　沈降度試験
分散安定性を調べるために、得られた水性顔料微粒子分散液を６０℃の恒温槽に１カ月間静置し、顔料の沈降の有無を確認する。顔料の分離や水浮きまたは沈降が少しでも生じた状態を異常と評価し、異常なしの場合を○、異常ありの場合を×とする。
【００５２】
［３］　不純物の測定
得られた水性顔料微粒子分散液をＰｈｉｌｉｐｓ　社製分析機「ＸＬ−３０ＦＥＧ＋ＥＤＡＸ　・ＤＸｉ　」にて測定し、組成物以外の不純物、例えば金属酸化物などの混入量が０．１　％以内を○、０．１　％を超える場合を×とする。
【００５３】
これらの測定結果を以下の表１に示す。
【００５４】
【表１】
2004099733.tif 000002
【００５５】
上記表１の結果から、本発明による水性顔料微粒子分散液の製造方法により得られた実施例１及び２における水性顔料微粒子分散液は、いずれも平均粒子径が７４〜８９ｎｍと小さく、且つ９０％以上の粒子が存在する粒度範囲は実施例１において６６ｎｍ〜１４０　ｎｍ、実施例２において８０ｎｍ〜１６２　ｎｍと、その差、すなわち分布範囲は目的とする１５０ｎｍ　以下を大きく下回った。
【００５６】
更に、シャープな粒度分布を有すると共に、上記実施例１及び２における水性顔料微粒子分散液は、加速試験においても長期分散安定性に優れたものであることがわかる。また不純物も極めて少ないことがわかる。
【００５７】
一方、上記比較例１〜３より得られた水性顔料微粒子分散液は、その平均粒子径が１２０　ｎｍを超えており、且つ粒度分布がブロードなものであることがわかる。また比較例３のように、分散時間を５時間と長くしても、平均粒子径は１００　ｎｍ未満とすることができず、しかも不純物量が多くなることがわかる。
【００５８】
尚、本発明は、上述の各実施例に限定されることなく、その他種々の疎水性顔料、または水性分散媒に１００ｎｍ　以下の粒径をもって混合分散しにくい各種の顔料を用いた水性顔料微粒子分散液及びその製造方法に適用し得る。
また混合分散処理工程において用いた分散機における分散メディアの材料や、分散時間などにおいて種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による水性顔料微粒子分散液の製造方法により得られた水性顔料微粒子分散液は、平均粒子径が確実に１００　ｎｍ未満に微粒子化され、且つシャープな粒度分布、すなわち９０％以上の粒子が存在する粒度範囲を１５０　ｎｍ以下とすることができる。
【００６０】
特に、有機溶媒を除去して後水性分散媒に混合分散することにより、水性インク等の商品等に加工する際の作業性の向上をはかることができる。
【００６１】
また、粒径が０．８　ｍｍ以上の分散メディアを用いて顔料を有機溶媒に混合分散させることにより、効率よく確実に顔料を混合分散させることができる。
【００６２】
更に、加速試験により経時変化を測定した結果、長時間分散安定性に優れた、すなわち長時間の特性保持が可能な水性顔料微粒子分散液を提供することができる。
また、製造工程時間を短縮化することも可能であり、製造時間の短縮をはかって、生産性の向上をはかることができる。
【００６３】
更にまた、本発明による水性顔料微粒子分散液は、平均粒子径が１００　ｎｍ未満であり、経時安定性に優れ、不純物も少ないことから、例えば優れた色相、高い着色力、高い透明性が要求される場合に本発明による水性顔料微粒子分散液を用いることによって、特性に優れた印刷インキ、筆記具用インキ、捺染、カラーフィルター、インクジェット用インキなどを提供することができる。