(57)【要約】【課題】インクに調製する際の水性媒体分散性に優れ、調製されたインクの保存安定性だけでなく吐出性にも優れた有機顔料分散体を高い生産性で製造する。【解決手段】少なくとも有機顔料、樹脂及び界面活性剤を、ニーダーを用いて１００〜８６ｗｔ％の混練固形分で混練し、得られた混練物を、８５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の希釈固形分となるように水性媒体で均一に希釈することにより、有機顔料分散体を製造する。ここで、有機顔料１００重量部に対し、樹脂を５〜１００重量部及び／または界面活性剤を５〜１００重量部を混練することが好ましい。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機顔料、樹脂及び界面活性剤を、ニーダーを用いて１００〜８６％の混練固形分で混練し、得られた混練物を、８５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の希釈固形分となるように水性媒体で均一に希釈することを特徴とする有機顔料分散体の製造方法
【請求項２】
有機顔料１００重量部に対し、樹脂を５〜１００重量部及び／又は界面活性剤を５〜１００重量部で混練する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
有機顔料として一次平均粒子径が１０ｎｍ〜３００ｎｍのものを使用する請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
樹脂の重量平均分子量が１０００〜１００００００である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
水性媒体が、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られた有機顔料分散体。
【請求項７】
請求項６記載の有機顔料分散体が水性媒体に分散されてなるインクジェットインク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクに調製する際の水性媒体分散性に優れ、調製されたインクの保存安定性だけでなく吐出性にも優れた有機顔料分散体を高い生産性で製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源保護、環境保全、作業性、安全性向上等のニーズの高まりによって塗料ならびにインクの水性化が進行しつつある。これら水性塗料ならびに水性インクに対しては、油性塗料や油性インクと同様の流動性、貯蔵安定性、皮膜の光沢性、鮮明性、着色力等が求められている。
【０００３】
しかしながら、大部分の顔料は、油性ビヒクルに対する場合に比べ水性ビヒクルに対する顔料分散性等の適性が著しく劣るため、顔料と水性ビヒクルとを通常の分散方法で分散させても満足な品質の水性塗料や水性インクは得られない。そこで従来、各種の添加剤、例えば水性用顔料分散樹脂や界面活性剤の使用が検討されてきたが、上記すべての適性を満足し、且つ既存の高品質の油性塗料または油性インクに匹敵するようなものは得られていない。特に、インクジェットインクのような顔料の微細化及び高い保存安定性が必要とされる分野では満足される品質が得られていない。
【０００４】
また、顔料塗料では顔料を塗料中に均一に分散させる方法としては、一般的にはメディア型分散機が使用される。これは、サンドミル、アトライター、ＤＣＰミル等のビーズミルである。このとき、メディアとしては、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ等が使用されるが、ビーズを使用したメディア型分散機では、分散工程中にビーズ及びミルベッセルの汚染物質が混入しうる。これは、特にインクジェット用に用いた場合には吐出不良や流路詰まりの原因になる。また、ビーズメディアを使用した分散方法では、通常、セラミックビーズが使用されるが、この場合、ビーズの比重、硬度の高さから顔料一次粒子の破砕が発生する。これは、熱エネルギーを利用した、インクジェット方式では、ヒーター上での破砕片の結晶成長が進み熱伝導度の低下につながり吐出性の悪化につながる。また、微細化された顔料は、結晶構造が変わるため顔料の色彩が変化し、インク及び、印画物の彩度を低下させる。
【０００５】
このため、ビーズ分散の負荷を低減するために混練機が使用される場合がある。一般的な混練機としては、連続式混練機であるコニーダーやエクストルーダーなどが挙げられるが、これら連続式混練機は、高い生産性を示すが装置自体の長さに限界があるため、有効な混練が行われない場合がある。また、２本ロールや３本ロールと称される混練機もあるが、所望の効果を得るためには、複数回のパス回数を必要とするため作業性及び生産性が劣る。更には、高い剪断力を得る目的で高い固形分で処理した場合、得られる固形チップが固くその後の溶解性、後分散性が低下するという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の種々の欠点を改良し、従来の製造方法では顔料の微細化過程で混入する可能性の大きかった汚染物質の混入を低減し、顔料の二次凝集構造を高い剪断力で解砕した後、効率的に希釈安定化を施すことで、インクに調製する際の水性媒体分散性に優れており、調製されたインクの保存安定性と吐出性にも優れた有機顔料分散体を高い生産性で製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、混練機として、ニーダーを使用し、最適な混練組成および希釈混練条件を最適化することにより上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、少なくとも有機顔料、樹脂及び界面活性剤を、ニーダーを用いて１００〜８６％の混練固形分で混練し、得られた混練物を、８５％〜５０％の希釈固形分となるように水性媒体で均一に希釈することを特徴とする有機顔料分散体の製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の有機顔料分散体の製造方法は、混練工程と希釈工程とからなる。
【００１１】
（混練工程）
本発明における混練工程は、少なくとも有機顔料、樹脂及び界面活性剤を、ニーダーを用いて１００〜８６ｗｔ％の混練固形分で混練する工程である。このように、ビーズメディアを使用しないニーダーを混練装置として使用するので、顔料の微細化過程で汚染物質の混入を抑制でき、有機顔料の二次凝集構造を高い剪断力で解砕することができる。また、混練の際の混練固形分（不揮発分）を１００〜８６ｗｔ％に調整するので、有機顔料の凝集構造を解砕することができる。これは、混練固形分が８６ｗｔ％未満であると、混練時に有効な剪断力が混練物に加わらず、有機顔料の凝集構造を解砕することが難しいからである。
【００１２】
また、混練時間としては、通常０．５〜５時間が好ましい。
【００１３】
混練工程における有機顔料と樹脂の配合量は、樹脂の配合量が少なすぎると有機顔料を分散させる効果が小さく、作業性も悪く、樹脂の配合量が多すぎてもそれに見合う効果が得られないので、有機顔料１００重量部に対し樹脂５〜１００重量部が好ましく、特に５０〜１００重量部がより好ましい。
【００１４】
混練工程における有機顔料と界面活性剤の配合量は、界面活性剤の配合量が少なすぎると有機顔料を分散させる効果が小さく、作業性も悪く、界面活性剤の配合量が多すぎてもそれに見合う効果が得られないので、有機顔料１００重量部に対し界面活性剤５〜１００重量部が好ましく、特に５０〜１００重量部がより好ましい。
【００１５】
本発明で使用される有機顔料としては、一次平均粒子径が小さすぎると印画物の耐候性に効果がなくなり、大きすぎると印画物の光沢がなくなるので、一次平均粒子径が好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍ、より好ましくは３０〜１００ｎｍのものを使用する。
【００１６】
このような有機顔料の具体例としては、可溶性および不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料等のアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ペリレン・ペリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、アンスラピリミジン系顔料、アンサンスロン系顔料、インダンスロン系顔料、フラバンスロン系顔料、チオインジゴ系顔料等が挙げられる。
【００１７】
本発明で使用される樹脂（水溶性樹脂又は水分散性樹脂）としては、アクリル系共重合体、スチレン−アクリル酸系共重合体、スチレン−マレイン酸系共重合体、アルキド系、エポキシ系、ポリエステル系、ウレタン系、セルロース系等の樹脂が挙げられる。分散性を向上させる目的で、スルホン酸やカルボン酸及びその塩などの極性基が付加されていても良い。特に、作業性の点から水溶性のアクリル系共重合体樹脂が好ましい。
【００１８】
これらの樹脂の重量平均分子量は、小さすぎると混練できず、大きすぎると溶剤に溶解しにくくなるので、好ましくは１０００〜１００００００、より好ましくは２０００〜２００００である。
【００１９】
本発明で使用される界面活性剤は、分散剤として機能しており、アニオン性、非イオン性、カチオン性、両イオン性活性剤を用いることができる。アニオン性活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロール脂肪酸エステル等を例示できる。非イオン性活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、フッ素系、シリコン系等の非イオン性活性剤が例示できる。カチオン性活性剤としては、アルキルアミン塩、第４級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルイミダゾリウム塩等を例示できる。両イオン性活性剤としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド、ホスファジルコリン等が例示できる。
【００２０】
また、本発明では混練時に、分散安定性の向上を目的として、シナージストとして有機色素誘導体を添加してもよい。
【００２１】
なお、この混練工程においては、有機顔料と樹脂と界面活性剤とを混練する際に、混練固形分の調整のために、必要に応じて水性媒体と共に混練することができる。
【００２２】
水性媒体としては、水、又は水と水混和性有機溶剤との混合物が挙げられる。水性媒体として、水と水混和性有機溶剤との混合物を使用する場合、水性媒体中の水性混和性有機溶剤の含有量は、多くとも５０重量％である。この範囲を超えると、樹脂及び界面活性剤の溶解性が低下又は、粘度の低下により混練時に十分な剪断力を得ることが難しい。
【００２３】
水混和性有機溶剤の例としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶剤や、エチレングリコールまたはジエチレングリコールのモノまたはジアルキルエーテル、グリコール、グリセリン等が挙げられる。
【００２４】
特に好ましい水性媒体としては、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。
【００２５】
（希釈工程）
本発明における希釈工程は、混練工程で得られた混練物を、８５％〜５０％の希釈固形分となるように水性媒体で均一に希釈して、ペースト状の有機顔料分散体を得る工程である。このように、混練物を、８５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の希釈固形分となるように水性媒体で均一に希釈する理由は、８５ｗｔ％を超えると、得られる有機顔料分散体が固くなり、その後にインク調製のために水性媒体に十分に溶解（分散）させることが困難となり、生産性が低下し、一方、５０ｗｔ％未満であると、有機顔料分散体に流動性が発現し、ニーダーのブレードが空回りし運転する意味がなくなるからである。
【００２６】
希釈の際に使用する水性媒体としては、混練工程で使用できる水性媒体の中から適宜選択して使用することができる。
【００２７】
以上説明したように製造された有機顔料分散体は、前述したような水性媒体中に溶解又は分散（後分散）させることによりインク、特にインクジェットインクとして有用なものとなる。
【００２８】
本発明の有機顔料分散体の水性媒体への溶解又は分散方法としては、有機顔料分散体を水性媒体中に投入し、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモジナイザー等の分散機を用いて一定時間攪拌すればよい。この時、必要に応じて３０℃〜８０℃の温度をかけることが望ましい。
【００２９】
上述の分散機の他に、メディア型分散機を使用することもできる。例えば、サンドミル、アトライター、ＤＣＰミル等のビーズミルを使用することが好ましい。より好ましくは、汚染物質の混入低減のためベッセル、ディスクがセラミック製であることが好ましい。またメディアとしては、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ等が使用できる。好ましくは、摩耗低減のためジルコニアが好ましい。
【００３０】
本発明の有機顔料分散体の水性媒体への後分散において、必要に応じて樹脂を添加することができる。樹脂としては公知の水性インク、水性塗料に使用される公知の樹脂の中から、有機顔料分散体中の有機顔料１００重量部に対して固形分換算で１０〜１０００重量部を添加することが好ましい。特に、濃縮分散体として使用する場合、有機顔料１００重量部に対して樹脂が固形分換算で１０〜２００重量部が好ましく、塗料または印刷インクとして使用する場合は、有機顔料１００重量部に対して樹脂が固形分換算で１００〜１０００重量部が好ましい。これは、有機顔料１００重量部に対して樹脂が１０重量部より少ないと有機顔料が分散しにくくなり、１０００重量部より多いと着色が低いため塗料または印刷インクとしての使用に適さない場合がある。
【００３１】
なお、本発明の水性樹脂分散体には、必要に応じて防腐剤、粘性制御剤等の従来公知の添加剤を添加してもよい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。例中、「部」「％」は、それぞれ「重量部」「重量％」をそれぞれ表す。
【００３３】
実施例１〜１０、比較例１〜１４
表１及び表２に示すように、有機顔料と界面活性剤とを、有機顔料１００重量部で界面活性剤５０重量部の比率で配合後、水により固形分を調整（混練固形分（ｗｔ％））し、１時間混練した。混練後、水とエチレングリコールの混合溶媒で希釈して固形分を調整（希釈固形分（ｗｔ％））して有機顔料分散体を得た。その後、更に水とエチレングリコールの混合溶媒で固形分が１４ｗｔ％となるように調整し、１時間ディスパー攪拌を行い、サンドミルで１時間後分散を行い有機顔料分散液を得た。比較例１４では、ビーズ分散だけで３時間の分散を行った。
【００３４】
【表１】　
2004018759.tif 000002
【００３５】
【表２】　
2004018759.tif 000003
【００３６】
（評価）
得られた水性有機顔料分散体の混練後の「溶解性」、後分散後の分散体の「粒度分布」、「分散安定性」及び「吐出性」を以下のように評価した。得られた結果を表３に示す。
【００３７】
「溶解性」
固形分１４ｗｔ％の有機顔料分散液を１時間ディスパー攪拌し、容器底面の未溶解物の溶け残りの有無を目視で評価した。
【００３８】
「粒度分布」
後分散後の有機顔料分散液中の粒度分布を、マイクロトラックＵＰＡで水１００倍希釈により評価した。
【００３９】
「分散安定性」
後分散後の有機顔料分散液を６０℃の恒温層に、密閉容器で１週間放置し、その後の粒度分布を測定し、初期からの変化量で評価した。
○…変化量３０％未満
△…変化量３０〜５０％未満
×…変化量５０％以上
【００４０】
「吐出性」
調製した有機顔料分散体を、有機顔料分５ｗｔ％に調整し、その後、エチレングリコール２０ｗｔ％、オルフィンＥ１０１０（エアプロダクツＩＮＣ製）を１ｗｔ％添加（その他、水）でインク化し、２．５μｍのメンブランフィルターで濾過後、市販インクジェットプリンターカートリッジに詰め替えてベタ印画を行い、適正に吐出されたか否かを評価した。
○…全面スジなし
×…スジあり。
【００４１】
【表３】
2004018759.tif 000004
【００４２】
上記の結果より、本発明の実施例で作成したサンプルでは後分散時間が１時間という短時間ですべての項目について良好な結果を得ることができたことが分かる。また、比較例との対比により、ニーダーを使用し、所定の混練固形分及び希釈固形分の範囲で処理することで混練後の溶解性をあげ、１次粒径までの分散が可能になり、その後の分散安定性に優れ、吐出性も確保することが可能なことが分かる。なお、比較例１４より、サンドミル分散で時間を延長しても、吐出性に問題があることが分かる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明により、インクジェットインクに適した有機顔料分散体を、微粒子であって且つ安定性に優れる分散体を汚染物質の混入を抑制しつつ、効率的に生産することが可能になった。本発明の水性顔料分散体は、顔料の微細化、安定性が要求されるインクジェットインクに好適に使用できる。