(57)【要約】【課題】本発明は、流動体の金属含有量を安価に、かつ短い作業時間で、効率よく低減することが可能な方法であり、前記方法により金属含有量が低減された流動体を提供する。【解決手段】粉状イオン交換樹脂を流動体と混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を粉状イオン交換樹脂に分離させる工程と、を備えることで、安価に、かつ短い作業時間で、流動体の金属含有量を低減する。前記イオン交換樹脂は、平均粒径は０．５〜１０μｍであることが好ましい。前記イオン交換樹脂と前記流動体との比重差は０．０５〜１０ｇ/ｃｍ3であることが好ましい。前記流動体は、非水系インクであることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程と、
前記混合物を攪拌する工程と、
前記混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程と、を備えることを特徴とする
流動体の金属除去方法。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂は、平均粒径は０．５〜１０μmであることを特徴とする請求項１の金属除去方法。
【請求項３】
前記イオン交換樹脂と前記流動体との比重差は０．０５〜１０g/cm3であることを特徴とする請求項２の金属除去方法。
【請求項４】
前記流動体は、非水系インクであることを特徴とする請求項１〜３何れか1項に記載の金属除去方法。
【請求項５】
前記流動体は、マグネシウム含有量が３ｐｐｍ以下かつカルシウム含有量が８ｐｐｍ以下の非水系インクジェット用インクであることを特徴とする請求項１〜４何れか1項に記載の金属除去方法。
【請求項６】
請求項１〜５何れか1項に記載の方法によって製造された流動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動体の金属除去方法に関し、詳細には、粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程と、を備えることを特徴とする流動体の金属除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動体としては、例えば、インクジェット用インクがある。中でも、非水系インクジェット用インクはコックリングが生じないため、高速インクジェット記録装置に適しているとして、近年普及している（たとえば特許文献１）。
【０００３】
非水系インクジェット用インクにおいて、前記インクに含まれる金属が前記インクの性能に不具合を生じさせる原因であるとして、特許文献２では、金属イオン濃度３ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下とした非水系インクジェット用インクが提案されている。
【０００４】
特許文献２には、流動体である非水系インクジェット用インクの金属イオン除去方法として、金属含有量の少ない原材料をあらかじめ選別して使用する方法や、顔料を調合前に純水で水洗する方法が挙げられている。
【０００５】
しかし、金属含有量の少ない原材料を選別して使用する方法はコストが高くなるといった問題があり、顔料を調合前に純水で水洗する方法は、大量の水が必要になるため環境負荷が大きいといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２６５６４号公報
【特許文献２】国際公開第２００９/０６３６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、安価に、かつ短い作業時間で流動体の金属を除去する方法、および前記方法により金属が除去された流動体を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者らは、上記目的の下に鋭意研究した結果、粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程と、を備えることで、安価に、かつ短い作業時間で流動体の金属除去が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の一局面によれば、流動体の金属を除去する方法であり、粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程を備えることを特徴とする、金属除去方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明の他の局面によれば、粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程を備えた、金属除去方法により製造された流動体を提供する。
【００１１】
粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程を備えることにより、流動体と粉末イオン交換樹脂とが、広い面積で、相互に接触することが可能となり、粉状イオン交換樹脂と流動体とを攪拌する工程を備えることにより、粉末イオン交換樹脂と流動体とが、均一に混合し、粉末イオン交換樹脂が流動体の金属を捕捉することが可能となり、粉状イオン交換樹脂と流動体の混合物を、流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程を備えることにより、金属除去された流動体を得ることが可能となる。
【００１２】
前記粉末イオン交換樹脂は、インクに溶解しないものが用いられ、前記粉末イオン交換樹脂の平均粒径は０．５〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがより好ましい。
【００１３】
前記流動体と前記粉状イオン交換樹脂との比重差は０．０５〜１０ｇ/ｃｍ3が好ましく、０．１〜５ｇ/ｃｍ3がより好ましく、１〜５ｇ/ｃｍ3がさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
前記流動体は非水系インクであることが好ましい。非水系インクは、水系インクにくらべ比重が軽い。分離工程で遠心分離処理装置を使用する場合、非水インクは遠心分離処理装置の回転数を下げても、水系インクと同等に分離可能デであるため、省電力化が可能である。
前記流動体は比重１ｇ/ｃｍ3未満の非水インクが好ましく、比重０．９ｇ/ｃｍ3未満の非水インクがより好ましい。
前記流動体はマグネシウム含有量が３ｐｐｍ以下かつカルシウム含有量が８ｐｐｍ以下に低減された非水系インクジェット用インクであることが好ましい。
【００１５】
流動体には、金属が不純物として含まれることがある。原材料に含まれている金属が混入する場合もあるし、製造設備から金属が混入する場合もあるが、流動体が顔料を使用したインクジェット用インクである場合、顔料は、製造工程で工業用水を使用するため、工業用水由来のカルシウムやマグネシウム等の金属が混入しやすい。
【００１６】
水系の場合、金属はイオンとなり水には溶解するが、非水系の場合、金属が非水溶液に溶解しにくいため、一般に、水系の流動体にくらべ、非水系の流動体に含まれた金属を除去することは難しい。
【００１７】
本発明の金属除去方法では、イオン交換樹脂を粉状で用いることで流動体とイオン交換樹脂との接触面積が広くなり、攪拌工程を設けることで流動体とイオン交換樹脂との接触回数が増し、非水系の流動体においても、効率よく金属を除去することが可能である。流動体に含まれる金属を粉状イオン交換樹脂に吸着させた後、流動体と粉状イオン樹脂を分離する工程を設けることで、金属が除去された流動体を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を更に詳細に説明する。
【００１９】
本発明の流動体の金属除去方法は、粉状イオン交換樹脂を流動体と混合する工程と、前記混合物を攪拌する工程と、前記混合物を粉状イオン交換樹脂に分離させる工程と、を備える。
【００２０】
＜粉状イオン交換樹脂＞
本発明で使用する粉末イオン交換樹脂は、インクに溶解しないものが用いられる。平均粒径は０．５〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがより好ましい。１０μｍよりも大きい場合、流動体との接触面積が小さくなるため、金属イオンの除去効率が低下する。また、０．５μｍ未満では、粉末イオン交換樹脂と流動体を混合した後、前記混合物を、粉末イオン交換樹脂と流動体に再度分離させることが困難になる。
【００２１】
粉末イオン交換樹脂はリン酸ジルコニウムを含むことが好ましい。
【００２２】
流動体と粉状イオン交換樹脂との比重差は０．０５〜１０ｇ/ｃｍ3が好ましく、０．１〜５ｇ/ｃｍ3がより好ましく、１〜５ｇ/ｃｍ3がさらに好ましい。流動体と粉状イオン交換樹脂との比重差が１０ｇ/ｃｍ3よりも大きいと、流動体とイオン交換樹脂を均一に混合することが困難になる。流動体と粉状イオン交換樹脂との比重差が０．０５ｇ/ｃｍ3よりも小さいと、粉末イオン交換樹脂と流動体の混合物を、流動体と粉状イオン交換樹脂に分離させることが困難になる。
【００２３】
＜流動体＞
本発明の流動体として使用される溶媒としては、特に限定されないが、粘度が１０００ｍＰa・s以下であることが好ましいく、１００ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。
粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上となると、攪拌エネルギーが必要になり、電力を多く消費してしまう。
【００２４】
本発明の流動体が、顔料を含む非水系インクである場合は、非水系インクに使用する溶剤としては、非極性有機溶剤及び極性有機溶剤の何れの有機溶剤も使用でき、これらは、単独で使用してもよく、混合して使用しても良い。
しかしながら、環境上の観点から、溶剤は、難揮発性溶剤を主体として含有することが好ましい。すなわち、２００℃以上の沸点の溶剤が好ましく、２４０℃以上が一層好ましい。
【００２５】
非極性溶剤としては、ナフテン系、パラフィン系、イソパラフィン系等の石油系炭化水素溶剤を使用できる。具体的には、エクソンモービル社製「アイソバー、エクソール」（いずれも商品名）、新日本石油社製「ＡＦソルベント、ノルマルパラフィン」（いずれも商品名）、サン石油社製「サンセン、サンパー」（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００２６】
極性溶剤としては、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、脂肪酸系溶剤、エーテル系溶剤などが挙げられる。
【００２７】
エステル系溶剤としては、例えば、１分子中の炭素数が５以上、好ましくは９以上、より好ましくは１２乃至３２の高級脂肪酸エステル類が挙げられ、例えば、イソノナン酸イソデシル、イソノナン酸イソトリデシル、イソノナン酸イソノニル、ラウリル酸メチル、ラウリル酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソオクチル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸イソステアリル、イソパルミチン酸イソオクチル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸イソオクチル、イソステアリン酸イソプロピル、ピバリン酸２−オクチルドデシル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２エチルヘキサン酸グリセリルなどが挙げられる。
【００２８】
アルコール系溶剤としては、例えば、１分子中の炭素数が１２以上の脂肪族高級アルコール類が挙げられ、具体的には、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコールなどの高級アルコールが挙げられる。
【００２９】
脂肪酸系溶剤としては、例えば、１分子中の炭素数が４以上、好ましくは９乃至２２の脂肪酸類が挙げられ、イソノナン酸、イソミリスチン酸、ヘキサデカン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸などが挙げられる。
【００３０】
エーテル系溶剤としては、ジエチルグリコールモノブチルエーテル、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、プロピレングリコールジブチルエーテルなどのグリコールエーテル類の他、グリコールエーテル類のアセタートなどが挙げられる。
【００３１】
顔料としては、有機顔料、無機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用でき、特に限定されない。具体的には、カーボンブラック、カドミウムレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、酸化クロム、ピリジアン、チタンコバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、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、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料などが好適に使用される。
【００３２】
顔料は、非水系インク全量に対して０．０１〜２０質量％の範囲で含有されることが好ましいが、これに限定されるわけではない。
【００３３】
非水系インク中における顔料の分散を良好にするために、非水系インクに顔料分散剤を添加することが好ましい。
【００３４】
本発明で使用できる顔料分散剤としては、顔料を溶剤中に安定して分散させるものであれば特に限定されないが、例えば、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエステルポリアミン、ステアリルアミンアセテート等が好適に使用され、そのうち、高分子分散剤を使用するのが好ましい。
【００３５】
顔料分散剤の具体例としては、日本ルーブリゾール社製「ソルスパース５０００（フタロシアニンアンモニウム塩系）、１３９４０（ポリエステルアミン系）、１７０００、１８０００（脂肪酸アミン系）、１１２００、２２０００、２４０００、２８０００」（いずれも商品名）、Ｅｆｋａ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製「エフカ４００、４０１、４０２、４０３、４５０、４５１、４５３（変性ポリアクリレート）、４６，４７，４８，４９，４０１０，４０５５（変性ポリウレタン）」（いずれも商品名）、花王社製「デモールＰ、ＥＰ、ポイズ５２０、５２１、５３０、ホモゲノールＬ−１８（ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）」（いずれも商品名）、楠本化成社製「ディスパロンＫＳ−８６０、ＫＳ−８７３Ｎ４（高分子ポリエステルのアミン塩）」（いずれも商品名）、第一工業製薬社製「ディスコール２０２、２０６、ＯＡ−２０２、ＯＡ−６００（多鎖型高分子非イオン系）」（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００３６】
顔料分散剤の含有量は、上記顔料を十分に上記有機溶剤中に分散可能な量であれば足り、適宜設定できる。
【００３７】
また、非水系インクの性状に悪影響を与えない限り、上記溶剤、顔料、顔料分散剤、有機溶剤以外に、例えば、染料、界面活性剤、定着剤、防腐剤等の他の成分を添加できる。
【００３８】
＜インクジェット用インク組成物の製造方法＞
本発明の流動体として非水系インクを用いる場合には、例えばビーズミル、ボールミル、サンドミル、ロールミル、高速ディスパーザー等の公知の分散機に顔料、顔料分散剤、有機溶剤などの原材料を一括又は分割して投入して分散させ、メンブレンフィルター等の公知のフィルターを使用したろ過機を通すことにより調製できる。例えば、予め溶剤の一部と顔料の全量を均一に混合させた混合液を調製して分散機にて分散させた後、この分散液に残りの成分を添加してろ過機を通すことにより調製することができる。
【００３９】
非水系インクがインクジェット用インクである場合、インクジェット記録システムの吐出ヘッドのノズル径や吐出環境等によってその適性範囲は異なるが、一般に、インク粘度は、２３℃において５〜３０ｍＰａ・ｓであることが好ましく、５〜１５ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、約１０ｍＰａ・ｓ程度であることが、最も好ましい。ここで粘度は、２３℃における粘度であり、０．１Ｐａ／ｓの速度で剪断応力を０Ｐａから増加させたときの１０Ｐａにおける値を表す。
【００４０】
＜粉状イオン交換樹脂と流動体とを混合する工程＞
流動体に粉状イオン交換樹脂を添加する。流動体と粉末イオン交換樹脂の割合は、粉末イオン交換樹脂：流動体＝１：１００００〜１：１０の割合になるように流動体に添加し、より好ましくは1：５０００〜１：５０、更に好ましくは１：１０００〜１：１００の範囲で添加する。１：１００００よりも粉末イオン交換樹脂が少ない場合は、金属除去効率が悪くなり、好ましくない。１：１０よりも粉末イオン交換樹脂が多い場合は、混合液の粘度が高くなるため、攪拌効率が悪くなり、好ましくない。流動体に粉末イオン交換樹脂を添加してもよいし、粉末イオン交換樹脂に流動体を添加してもよい。
【００４１】
＜粉状イオン交換樹脂と流動体の混合物を攪拌する工程＞
粉状イオン交換樹脂と流動体の混合物とを攪拌する工程において、攪拌装置としてはこれに限らないが、スリーモーターを用いることができる。攪拌の回転速度は、１〜１０００ｒｐｍが好ましく、５０〜５００ｒｐｍがより好ましい。１ｒｐｍよりも遅い場合でも、１０００ｒｐｍより早い場合でも、イオン交換効率が低下し、好ましくない。
【００４２】
＜混合物を流動体と粉状イオン交換樹脂とに分離させる工程＞
粉状イオン交換樹脂と流動体の混合物を粉状イオン交換樹脂と流動体とに分離する方法としては、遠心分離処理による分離およびフィルター処理による分離等が使用できる。遠心分離処理による分離においては、１０００G以上の遠心力が好ましく、５０００G以上がより好ましい。１０００Gより小さい遠心力では分離が困難になり好ましくない。  フィルター処理工程で使用するフィルターとしては、シート状フィルター、筒状フィルターいずれも使用することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（流動体の調製）
顔料として銅フタロシアニンブルーＫＲＧ（商品名：山陽色素株式会社製）５００質量部、顔料分散剤としてソルスパース１３９４０（商品名：ルーブリゾール社製）４５０質量部、分散助剤としてソルスパース５０００（商品名：ルーブリゾール社製）５０質量部、溶剤としてイソパスミチン酸イソステアリル３０００質量部、ノルマルパラフィンＭ（商品名：新日本石油社製）６０００質量部を混合し、１０分間プレミックスした後、ビーズミルにて３０００ｒｐｍで１０分間分散し、前記分散工程を経て、非水系インクＡ（比重０．８７）を調製した。
【００４４】
（実施例１の調製）
前記分散工程後のＡインク１００質量部について、粉末イオン交換樹脂ＩＸＥ−６１０７（粒径２．０μｍ、比重４．２）（東亞合成株式会社製）を０．１質量部添加し、１００ｒｐｍの回転速度で６０分間攪拌し、前記攪拌工程後に２００００Ｇで10分間の遠心分離を行い、前記遠心工程後に３μｍのメンブレンフィルターでフィルター処理を行った。前記フィルター処理後のインクを実施例１とした。
【００４５】
（比較例１の調製）
前記分散工程後のＡインク１００質量部について、粉末イオン交換樹脂ＩＸＥ−６１０７（東亞合成株式会社製）を０．１質量部充填したカラムで３００分間処理し、前記カラム処理後に２００００Ｇで１０分間の遠心分離を行い、前記遠心工程後に３μｍのメンブレンフィルターでフィルター処理を行った。前記フィルター処理後のインクを比較例１とした。
【００４６】
（比較例２の調製）
前記分散工程後のＡインク１００質量部について、２００００Ｇで10分間の遠心分離を行い、前記遠心工程後に３μｍのメンブレンフィルターでフィルター処理を行った。前記フィルター処理後のインクを比較例２とした
【００４７】
（実施例２、比較例３の調製）
顔料として銅フタロシアニンブルー４９４０（商品名：大日精化株式会社製）５００質量部、顔料分散剤としてソルスパース１３９４０（商品名：ルーブリゾール社製）４５０質量部、分散助剤としてソルスパース５０００（商品名：ルーブリゾール社製）５０質量部、溶剤としてイソパスミチン酸イソステアリル３０００質量部、ノルマルパラフィンＭ（商品名：新日本石油社製）５０００質量部、リソノール１８ＳＰ（高級アルコール工業株式会社製）１０００質量部を混合し、１０分間プレミックスした後、ビーズミルにて３０００ｒｐｍで１０分間分散し、前記分散工程を経て、非水系インクＢ（比重０．８７）を調製した。
【００４８】
（実施例２のインクの調整）
前記分散工程後のＢインク１００質量部について、イオン交換樹脂ＩＸＥ−６１０７（東亞合成株式会社製）を０．１質量部添加し、１００ｒｐｍの回転速度で６０分間攪拌し、前記攪拌工程後に２００００Ｇで１０分間の遠心分離を行い、前記遠心工程後に３μｍのメンブレンフィルターでフィルター処理を行った。前記フィルター処理後のインクを実施例２とした。
【００４９】
（比較例３のインクの調整）
前記分散工程後のＢインク１００質量部について、イオン交換樹脂ＩＸＥ−６１０７（東亞合成株式会社製）を０．１質量部充填したカラムで３００分間処理し、前記カラム処理後に２００００Ｇで１０分間の遠心分離を行い、前記遠心工程後に３μｍのメンブレンフィルターでフィルター処理を行った。前記フィルター処理後のインクを比較例３とした。
【００５０】
上記工程を経て得られたインクについて、以下の方法により比電導度、インク中のマグネシウム濃度、インク中のカルシウム濃度の測定を行った。結果を表１に示す。
【００５１】
（比電導度の測定方法）
処理後の上記各インク１０mlと水５０mlとを混合し、混合液を１００ｒｐｍの回転速度で６０分間攪拌したのち、1日静置した。その後、上澄み液を電気伝導度計TwinタイプB-173（堀場製作所製）で、比電導度を測定し、小数点以下第一位を四捨五入し測定値とした。
【００５２】
マグネシウム濃度およびカルシウム濃度の測定）
処理後の上記各インクを、それぞれバーナーで加熱炭化した後、電気炉で加熱灰化した。灰化物を硝酸で加熱分解し、希硝酸で溶解して定容とした。この溶液について、ＩＣＰ発光分光分析法でマグネシウム濃度およびカルシウム濃度を測定し、小数点以下第1位を四捨五入し測定値とした。
【００５３】
（吐出不良発生率）
次に、吐出不良発生率を評価し、流動体の性能を評価した。実施例１と比較例２のインクを、インクジェットプリンタ「オルフィス９０５０」（商品名：理想科学工業株式会社製）に導入し、約１０時間/週の頻度でベタ画像を６ヶ月間印刷した。６ヶ月後のベタ画像を確認し、ドットの着弾位置のズレが発生したノズルの個数を計測し、全ノズル（１００）に対するズレが生じたノズル数を計測し、次のように評価した。
○：２０％未満
×：２０％以上
【００５４】
【表１】
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【００５５】
表１の結果から、攪拌によるイオン交換処理を行った実施例１および実施例２では、６０分のイオン交換処理時間で、インク中のカルシウム濃度８ｐｐｍ以下、マグネシウム濃度３ｐｐｍ以下まで金属除去が可能であることがわかる。
【００５６】
これに対し、カラムによるイオン交換処理を行った比較例１および比較例３では、イオン交換処理の所要時間が３００分であるにもかかわらず、インク中のカルシウム濃度およびマグネシウム濃度は実施例１および実施例２よりも高かった。また、イオン交換処理を行わなかった比較例２のカルシウム濃度およびマグネシウム濃度は高かった。
【００５７】
実施例１および比較例２の性能評価結果より、インク中のカルシウム濃度８ｐｐｍ以下、マグネシウム濃度３ｐｐｍ以下まで金属を除去したインクは、吐出不良発生率が低く、性能が良好であることがわかる。