説明

インクジェットインキ組成物

【課題】 本発明は分散性、流動性に優れ、高い貯蔵安定性および経時安定性、印字安定性、吐膜の耐性に優れたインクジェットインキを提供することを目的とする。
【解決手段】グラフト型分散剤、色材を含むインクジェットインキ。前記グラフト樹脂が一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基の合計1モルに対して、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基0.5〜0.95モルを付加反応させてなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、グラフト型分散剤と色材とを含む、分散性、流動性、保存安定性、印字適性、印字物耐性に優れたインクジェットインキを提供することを目的とする。
【背景技術】
【0002】
従来インクジェットインキとしては、酸性染料、直接染料、塩基性染料等の水溶性染料をグリコールエーテル系溶剤と水に溶解したものが良く用いられていが、近年では、耐久性の求められるサイン業界向けに顔料を用いたインキが多く使用されるようになってきた。しかし、インキを製造する場合、顔料を安定に高濃度で分散することが難しく、製造工程や製品そのものに対して種々の問題を引き起こすことが知られている。例えば、微細な粒子からなる顔料を含む分散体は往々にして高粘度を示し、高粘度化が顕著な場合は保存中にゲル化を起こし、使用困難となることさえある。特にインクジェットインキは微細なノズルを通って吐出されるため、高い安定性が求められている。保存中の増粘はノズル詰まりによる不吐出の原因となり致命的な欠陥となる。
【0003】
そこで一般的には、分散状態を良好に保つために分散剤が利用されている。特に塩基性の官能基としてアミノ基を有する分散剤が好んで使われている。例えば特許文献1、特許文献2などに記載されている。
【0004】
しかし、特許文献1、特許文献2では、分散安定性は高いが、塗膜の耐性が低い等問題があった。更に特許文献1、特許文献2、特許文献3では、組み合わせることができるバインダー樹脂と分散剤とが限定されてしまうために、塗膜耐性、印字安定性が落ちる場合があるなど好ましいものではなかった。
【特許文献1】特開2007−284642号公報
【特許文献2】特開2006−56990号公報
【特許文献3】特開2007−169492号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は分散性、流動性に優れ、分散性、経時安定性、印字適性、吐膜の耐性に優れたインクジェットインキを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
即ち本発明は、色材とグラフト型分散剤とを含むインクジェット記録用インキ組成物であって、前記グラフト型分散剤が、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基の合計1モルに対して、
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基0.5〜0.95モルを付加反応させてなる事を特徴とするインクジェットインキに関する。
更に本発明は、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)が、ポリエチレンイミン、又はポリアリルアミンであることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)が、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)の存在下に、エチレン性不飽和単量体(b2)をラジカル重合してなることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b2)が、メチルメタクリレートを含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0007】
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b2)が、さらにブチルメタクリレートを含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの合計が30〜100重量%であることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、下記一般式(1)で表される単量体を30〜100重量%含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0008】
【化1】

[一般式(1)において、R1は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]
更に本発明は、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)の重量平均分子量が、1,000〜30,000であることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)のガラス転移温度が50〜200℃であることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0009】
更に本発明は、重量平均分子量が、1,500〜100,000であり、かつ、アミン価が2〜40mgKOH/gであることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、グラフト型分散剤と、顔料とを含有する上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、下記一般式(2)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0010】
一般式(2)
P−Z1
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Z1は、スルホン酸基又はカルボキシル基を表す。)
更に本発明は、下記一般式(3)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0011】
一般式(3)
(P−Z2)[N(R2,R3,R4,R5)]
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、R2は、炭素数5〜20のアルキル基、R3,R4,及びR5は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
更に本発明は、下記一般式(4)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0012】
一般式(4)
(P−Z2)M
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Mは、Na又はK原子を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
更に本発明は、グラフト型分散剤と、色材と、バインダー樹脂とを含んでなる上記インクジェットインキに関する。
【0013】
更に本発明は、バインダー樹脂がエチレン性不飽和単量体(b3)をラジカル重合してなることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b3)が、メチルメタクリレートを含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b3)が、さらにブチルメタクリレートを含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの合計が30〜100重量%であることを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
更に本発明は、エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、下記一般式(5)で表される単量体を30〜100重量%含むことを特徴とする上記インクジェットインキに関する。
【0014】
【化2】

[一般式(5)において、R6は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]
【発明の効果】
【0015】
本発明により分散性、流動性に優れ、高い経時安定性、印字適性、吐膜の耐性に優れたインクジェットインキを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明のインクジェットインキの最大の特徴は、下記のグラフト型分散剤を含むことである。
【0017】
本発明で使用するグラフト型分散剤は、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)由来の主鎖又は主鎖近傍に存在する塩基性基が顔料に吸着し、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)由来の側鎖が溶剤へ親和する機能を有することを特徴としている。
【0018】
本発明で使用するグラフト型分散剤は、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基の合計1モルに対して、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基0.5〜0.95モルを付加反応して得られる分散剤である。
【0019】
まずは、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)について説明する。重合体(a)は、一級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体や二級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体、例えば、ビニルアミンやアリルアミンの単独重合体(いわゆるポリビニルアミンやポリアリルアミン)、あるいはそれらと他のエチレン性不飽和単量体との共重合体、及び、エチレンイミンの開環重合体や塩化エチレンとエチレンジアミンとの重縮合体やオキサゾリドン−2の開環重合体(いわゆるポリエチレンイミン)から選ばれることが好ましい。重合体(a)中における一級及び二級アミノ基の含有率としては、単量体単位で10〜100重量%が好ましく、20〜100重量%がより好ましい。含有率が10重量%以上であれば、顔料の凝集を防ぎ、粘度の上昇を抑えることに効果的である。
【0020】
一級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体や二級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なエチレン性不飽和単量体としては、不飽和カルボン酸[例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、及びフマール酸]、芳香族ビニル化合物[例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、クロロメチルスチレン、インデン、及びビニルトルエン]、(メタ)アクリル酸アルキルエステル[例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、及び2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート]、(メタ)アクリル酸アルキルアリールエステル[例えば、ベンジル(メタ)アクリレート]、(メタ)アクリル酸置換アルキルエステル[例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート]、アルキル(メタ)アクリルアミド、[例えば、(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、n−ブチル(メタ)アクリルアミド、tert−ブチル(メタ)アクリルアミド、及びtert−オクチル(メタ)アクリルアミド]、置換アルキル(メタ)アクリルアミド[例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド]、シアン化ビニル、ジエン化合物[例えば、1,3−ブタジエン、及びイソプレン]、及び重合性オリゴマー[例えば、片末端メタクリロイル化ポリメチルメタクリレートオリゴマー、片末端メタクリロイル化ポリスチレンオリゴマー、及び片末端メタクリロイル化ポリエチレングリコール]などを挙げることができる。
【0021】
一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)の、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)としては、300〜75,000であることが好ましく、300〜20,000であることがより好ましく、500〜5,000であることが特に好ましい。該重量平均分子量が300〜75,000であれば、顔料の凝集を防ぐことにより、顔料分散体の粘度上昇を抑えることに効果的である。
【0022】
本発明で使用するグラフト型分散剤を構成する、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)の含有率としては、グラフト型分散剤の重量の合計100重量%中、0.5〜40重量%が好ましく、1.5〜20重量%がより好ましい。上記含有率が0.5〜40重量%であれば、上記グラフト型重合体の顔料への十分な吸着力を保持することができる。又、顔料分散剤としての十分な立体反発効果を保持し、分散液の粘度の上昇を抑えることに効果的である。
【0023】
次に、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)(以下、単に「ビニル重合体(b)」とも表記する)について説明する。ビニル重合体(b)は、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)の存在下に、エチレン性不飽和単量体(b2)をラジカル重合することで得ることができる。ビニル重合体(b)は、分散媒である溶剤に親和性の高い部位であり、下記一般式(6)で表される。
【0024】
【化3】


[一般式(6)において、Rは化合物(b1)からカルボキシル基とチオール基とを除く残基であり、Rはエチレン性不飽和単量体(b2)から二重結合部位及びRを除く残基であり、Rは水素原子又はメチル基である。又、nは2以上の整数、好ましくは3〜200の整数である。ここでRがビニル重合体(b)でいう、末端領域となる。]
【0025】
分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)(以下、単に「化合物(b1)」と表記することもある)とは、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物であれば特に限定されず、例えば、チオ酢酸、チオグリコール酸、メルカプトプロピオン、β−メルカプトプロピオン、チオサリチル酸、2−メルカプトニコチン酸、6−メルカプトニコチン酸等が挙げられる。
【0026】
分子内に2つ以上のカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b4)を、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)の代替もしくは(b1)と併用して使用してもよい。化合物(b4)としては、例えば、チオリンゴ酸等、が挙げられる。
【0027】
目的とする片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)の分子量にあわせて、化合物(b1)とエチレン性不飽和単量体(b2)と、任意に重合開始剤とを混合して加熱することでビニル重合体(b)を得ることができる。化合物(b1)は、エチレン性不飽和単量体(b2)100重量部に対して、1〜30重量部用いて、塊状重合又は溶液重合により得ることが好ましく、より好ましくは3〜12重量部、更に好ましくは4〜12重量部、特に好ましくは5〜9重量部である。反応温度は、40〜150℃、好ましくは50〜110℃である。
【0028】
重合の際、エチレン性不飽和単量体(b2)100重量部に対して、任意に0.001〜5重量部の重合開始剤を使用することができる。重合開始剤としては、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、2,2’−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等があげられる。これらの重合開始剤は、単独で、もしくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
【0029】
溶液重合の場合には、重合溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いても良いが、最終用途で使用する溶剤であることが好ましい。
【0030】
エチレン性不飽和単量体(b2)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート類;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート類;
テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、オキセタン(メタ)アクリレート等の複素環式(メタ)アクリレート類;
メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート類;
及び、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類があげられる。
【0031】
又、上記アクリル単量体と併用できる単量体として、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類があげられる。
【0032】
又、カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体を併用することもできる。カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などから1種又は2種以上を選択することができる。
【0033】
本発明においては、上記に例示したエチレン性不飽和単量体(b2)の中でも、メチルメタクリレートが好ましく用いられ、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用することがより好ましい。エチレン性不飽和単量体(b2)として、メチルメタクリレートを使用し、ブチルメタクリレートを使用しない場合には、エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、メチルメタクリレートの割合が30〜100重量%であることが好ましく、50〜100重量%であることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。また、エチレン性不飽和単量体(b2)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合には、両者の合計が、エチレン性不飽和単量体(b2)の30〜100重量%を占めることが好ましく、50〜100重量%を占めることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。エチレン性不飽和単量体(b2)として、メチルメタクリレートを使用した場合、さらには、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用した場合には、顔料分散性がより良好となる。
【0034】
エチレン性不飽和単量体(b2)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの重量混合比率は1:0.01〜9が好ましく、1:0.01〜1がより好ましく、1:0.01〜0.3がさらに好ましい。
メチルメタクリレートは塗膜の耐性を向上させる効果があり、ブチルメタクリレートは溶剤への溶解性を向上させ効果がある。これらの効果をバランス取りする目的でエチレン性不飽和単量体(b2)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する。
【0035】
又、本発明においては、上記に例示したエチレン性不飽和単量体(b2)の中でも、下記一般式(1)で表わされる単量体を使用することも、好ましい態様の一つである。一般式(1)で表される単量体の使用量は、エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、30〜100重量%が好ましく、30〜70重量%がより好ましい。一般式(1)で表わされる単量体を用いると、溶媒親和性が良くなり、顔料分散性が良好になる。
【0036】
【化4】

[一般式(1)において、R1は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]
【0037】
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)の、GPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜30,000であることが好ましく、1,000〜15,000であることがより好ましく、2,000〜8,000であることが特に好ましい。該重量平均分子量が1,000〜30,000であれば、顔料の凝集を防ぐことにより、顔料分散体の粘度上昇を抑えることに有利である。
【0038】
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)のガラス転移温度(Tg)は、塗膜の耐性が向上するという点から、50〜200℃が好ましく、50〜120℃がより好ましい。
【0039】
本発明でいう片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)のTgは、下記のFoxの式で算出した値を用いた。なお、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)由来の骨格もビニル重合体(b)中に存在するが、ガラス転移温度を計算する以下の計算から除くものとする。
【0040】
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+・・・+Wn/Tgn
W1からWnは、使用している各単量体の重量分率を示し、Tg1からTgnは、各単量体から得られるそれぞれのホモポリマーのガラス転移温度(単位は絶対温度「K」)を示す。
【0041】
算出に使用する主なホモポリマーのTgを下記に例示する。
メチルメタリレート:105℃(378K)
ブチルメタクリレート:20℃(293K)
メチルアクリレート:8℃(291K)
シクロヘキシルメタクリレート:66℃(339K)
ベンジルメタクリレート:54℃(327K)
2−ヒドロキシプロピルメタクリレート:26℃(299K)
N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート:18℃(291K)
スチレン:100℃(373K)
ジシクロペンタニルメタクリレート:175℃(448K)
【0042】
次に、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)と、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)との反応について説明する。
本発明で使用するグラフト型分散剤は、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基の合計1モルと、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基0.5〜0.95モルと、を付加反応させることを特徴とする。反応させるカルボキシル基の割合が0.5モル未満であると、重合体(a)の有するアミノ基のうち50モル%未満のアミノ基が、ビニル重合体(b)中のカルボキシル基と酸アミド結合形成もしくは塩形成をすることになる。この場合、溶媒親和部位である重合体(a)の数が少なくなるため顔料同士の凝集が起こり、粘度低下効果の不足や塗膜外観に不具合を生じさせることになり分散剤として使用できない。
【0043】
一方、反応させるカルボキシル基の割合が0.95モルを超えると、重合体(a)の有するアミノ基のうち95モル%より多くのアミノ基が、ビニル重合体(b)中のカルボキシル基と酸アミド結合形成もしくは塩形成をすることになる。この場合、顔料と吸着する遊離のアミノ基が不足し、顔料分散に寄与することが困難になり、粘度低下効果の不足や塗膜外観に不具合を生じさせる。
【0044】
一級及び/又は二級アミノ基とカルボキシル基との反応終点は、電位差滴定によってアミン価を測定することで確認した。
【0045】
一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)と、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)とを反応させる際、異なった種類のビニル重合体(b)、低分子量カルボン酸等を同時に反応させても構わない。反応には触媒を使ってもよい。
【0046】
上述の低分子量カルボン酸とは、分子式の式量が1,000以下のカルボン酸であれば特に限定されることはなく、例えば、酢酸、プロピオン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、バーサチック酸等のアルキルモノカルボン酸類、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸等のアルケニルモノカルボン酸類、安息香酸等の芳香族モノカルボン酸類等が挙げられる。
【0047】
このとき、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)と片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)との反応は、前者の遊離アミノ基と後者の末端遊離カルボキシル基を介しての塩形成、又は酸アミド結合形成反応である。又、反応条件によりエステル−アミド交換反応も同時に起こる。
【0048】
酸アミド結合形成反応、及び塩形成反応は同時に進行するが、酸アミド結合形成反応は90〜210℃、好ましくは100〜210℃で行うと良い。210℃を超えると、反応生成物に着色をきたし、90℃未満であると反応時間が長くなってしまう。又、反応は窒素気流下で行うと着色の少ないものが得られる。これに対し、塩形成を行う反応温度としては20〜140℃が好ましい。
【0049】
本発明のグラフト型分散剤の重量平均分子量(Mw)は、1,500〜100,000であることが好ましく、より好ましくは2,000〜50,000、特に好ましくは2,000〜20,000である。重量平均分子量が1,500未満であれば、顔料組成物の安定性が低下する場合があり、100,000を超えると樹脂間の相互作用が強くなり、顔料組成物の増粘が起きる場合がある。又、得られたグラフト型分散剤のアミン価は、2〜40mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは3〜30mgKOH/gである。アミン価が2mgKOH/g未満であれば顔料と吸着する官能基が不足し、顔料分散に寄与することが困難になる場合があり、40mgKOH/gを超えると、顔料同士の凝集が起こり、粘度低下効果の不足や塗膜外観に不具合を生じさせる場合がある。
【0050】
本発明は、上記で説明した様に、顔料に吸着する部位となる一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基と、溶剤親和部となる片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基と、を付加反応させて生成されるグラフト型分散剤である。本発明では、重合体(a)として、ポリアリルアミン、又はポリエチレンイミンを用いるのが、顔料吸着能力が高く、分散性がよいことから好ましい。
【0051】
本発明のインクジェットインキに含まれる色材は、印刷インキ、塗料に使用される様々の色材が使用できる。例えば、カーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無彩色の顔料または有彩色の有機顔料等が使用できる。溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、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、イソインドリン顔料、ペリレン系顔料、ペリノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラキノン顔料、ジアンスラキノニル顔料、アンスラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ピランスロン顔料、ジケトピロロピロール顔料等が挙げられる。
更に具体的な例をカラーインデックスのジェネリックネームで示すと、ピグメントブラック7、ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64、ピグメントグリーン7、36、ピグメントレッド9、48、49、52、53、57、97、122、123、144、146、149、166、168、177、178、179、180、185、192、202、206、207、209、215、216、217、220、221、223、224、226、227、228、238、240、242、254、255、ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、50、ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、94、95、109、110、117、120、125、128、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185、213、ピグメントオレンジ13、36、37、38、43、51、55、59、61、64、71、74、ピグメントブラウン23、25、26等があげられる。又、カーボンブラックについては中性、酸性、塩基性等のあらゆるカーボンブラックを使用することができる。
【0052】
次に、本発明で使用する、酸性基を有する顔料誘導体について説明する。酸性基を有する顔料誘導体は、下記一般式(2)で表される電荷を有さない顔料誘導体もしくは、下記一般式(3)や(4)で表される電荷を有する顔料誘導体に分けられる。
【0053】
一般式(2)
P−Z1
(式中、Pはアゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Z1はスルホン酸基又はカルボキシル基を表す。)
一般式(3)
(P−Z2)[N(R,R,R,R)]
(式中、Pはアゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Rは、炭素数5〜20のアルキル基、R,R,及びRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
一般式(4)
(P−Z2)M
(式中、Pはアゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Mは、Na又はK原子を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
一般式(2)〜(4)で示される顔料誘導体中のPは有機色素残基を示すが、インクジェットインキに使用する顔料の化学構造と、上記有機色素残基の化学構造は必ずしも一致しなければいけないものではないが、最終的に製造されるインキ等の色相を考慮すれば、黄色系顔料の分散に使用する際には黄色系の顔料誘導体、赤系顔料の分散に使用する際には赤系の顔料誘導体、青系顔料の分散に使用する際には青系の顔料誘導体のように、分散する顔料の色相に近いもの、もしくは無色のものを使用した方が色相的に優れたインクジェットインキを製造することができる。
【0054】
本発明は更にバインダー樹脂を使用することが好ましい。バインダー樹脂としては、石油樹脂、カゼイン、セラック、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート、環化ゴム、塩化ゴム、酸化ゴム、塩酸ゴム、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、エチレン性不飽和単量体を重合して得られる樹脂(例えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、塩酢ビ樹脂、エチレン酢ビ樹脂、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−アクリル樹脂)、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、乾性油、合成乾性油、ポリアミド樹脂、ブチラール樹脂等があげられる。これらのバインダー樹脂は単独で使用しても、2種類以上を混合して使用しても良い。上記に例示した樹脂の中でも、エチレン性不飽和単量体を重合して得られる樹脂がグラフト型分散剤との相溶性に優れ、印刷物の耐性を著しく向上させるために好ましい。
【0055】
エチレン性不飽和単量体を重合して得られる樹脂を重合する際、エチレン性不飽和単量体(b3)100重量部に対して、任意に0.001〜5重量部の重合開始剤を使用することができる。重合開始剤としては、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、2,2’−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等があげられる。これらの重合開始剤は、単独で、もしくは2種類以上組み合わせて用いることができる。
さらに、得られるバインダー樹脂の分子量や分子量分布を制御するために、連鎖移動剤として、公知の連鎖移動剤が使用できる。具体的には、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル、2−メルカプトエタンスルホン酸、n−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ブチルチオグリコレート等の、チオール系連鎖移動剤;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸、及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸、及びその塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物およびその塩などが挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
【0056】
溶液重合の場合には、重合溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いても良いが、最終用途で使用する溶剤であることが好ましい。
【0057】
エチレン性不飽和単量体(b3)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート類;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート類;
テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、オキセタン(メタ)アクリレート等の複素環式(メタ)アクリレート類;
メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート類;
及び、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類があげられる。
【0058】
又、上記アクリル単量体と併用できる単量体として、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類があげられる。
【0059】
又、カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体を併用することもできる。カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などから1種又は2種以上を選択することができる。
【0060】
本発明においては、上記に例示したエチレン性不飽和単量体(b3)の中でも、メチルメタクリレートが好ましく用いられ、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用することがより好ましい。エチレン性不飽和単量体(b3)として、メチルメタクリレートを使用し、ブチルメタクリレートを使用しない場合には、エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、メチルメタクリレートの割合が30〜100重量%であることが好ましく、50〜100重量%であることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。また、エチレン性不飽和単量体(b3)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合には、両者の合計が、エチレン性不飽和単量体(b3)の30〜100重量%を占めることが好ましく、50〜100重量%を占めることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。エチレン性不飽和単量体(b3)として、メチルメタクリレートを使用した場合、さらには、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用した場合には、塗膜の耐性が良好になる。
【0061】
エチレン性不飽和単量体(b3)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの重量混合比率は1:0.01〜9が好ましく、1:0.01〜1がより好ましく、1:0.01〜0.3がさらに好ましい。メチルメタクリレートは塗膜の耐性を向上させる効果があり、ブチルメタクリレートは溶剤への溶解性を向上させる効果がある。これらの効果をバランス取りする目的でエチレン性不飽和単量体(b3)として、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する。
【0062】
バインダー樹脂として、エチレン性不飽和単量体からなるバインダー樹脂と塩酢ビ樹脂とを併用できる。塩酢ビ樹脂を併用することで、塗膜の耐性や塗膜の光沢を向上することができる。エチレン性不飽和単量体からなるバインダー樹脂と塩酢ビ樹脂との重量混合比率は1:0.01〜7が好ましく、1:0.01〜1.5がより好ましく、1:0.01〜1がさらに好ましい。
【0063】
又、本発明においては、上記に例示したエチレン性不飽和単量体(b3)の中でも、下記一般式(5)で表わされる単量体を使用することも、好ましい態様の一つである。一般式(5)で表される単量体の使用量は、エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、30〜100重量%が好ましく、30〜70重量%がより好ましい。一般式(5)で表わされる単量体を用いると、溶媒親和性が良くなり、バインダー樹脂の溶解性が良好になる。
【0064】
【化5】

[一般式(5)において、R6は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]
バインダー樹脂のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)としては、1,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜50,000であることがより好ましく、5,000〜40,000であることが特に好ましい。該重量平均分子量が5,000〜40,000であれば、塗膜の耐性やインクジェットの射出性能が共
に優れバランスに適している。
【0065】
バインダー樹脂のガラス転移温度(Tg)は、塗膜の耐性が向上するという点から、50〜200℃が好ましく、50〜120℃がより好ましい。
【0066】
本発明においては、バインダー樹脂に用いるエチレン性不飽和単量体(b3)とグラフト型分散剤に用いるエチレン性不飽和単量体(b2)とにメチルメタクリレート、ブチルメタクリレートのいずれか1つ以上を用いることが好ましい。その中でもメチルメタクリレートが好ましく用いられ、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用することがより好ましい。エチレン性不飽和単量体(b2)とエチレン性不飽和単量体(b3)の双方に、メチルメタクリレートを使用し、ブチルメタクリレートを使用しない場合には、エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、メチルメタクリレートの割合が30〜100重量%であることが好ましく、50〜100重量%であることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。また、エチレン性不飽和単量体(b2)とエチレン性不飽和単量体(b3)の双方に、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合には、両者の合計が、エチレン性不飽和単量体(b3)の30〜100重量%を占めることが好ましく、50〜100重量%を占めることがより好ましく、75〜100重量%であることがさらに好ましい。エチレン性不飽和単量体(b2)とエチレン性不飽和単量体(b3)の双方に、メチルメタクリレートを使用した場合、さらには、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用した場合には、バインダー樹脂とグラフト型分散剤の相溶性が向上し、塗膜の耐性、発色、光沢が良好になる。
【0067】
また本発明において、バインダー樹脂に用いるエチレン性不飽和単量体(b3)とグラフト型分散剤に用いるエチレン性不飽和単量体(b2)とに、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する場合、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの重量混合比率は1:0.01〜9が好ましく、1:0.01〜1がより好ましく、1:0.01〜0.3がさらに好ましい。メチルメタクリレートは塗膜の耐性を向上させる効果があり、ブチルメタクリレートは溶剤への溶解性を向上させる効果がある。これらの効果をバランス取りする目的で、バインダー樹脂に用いるエチレン性不飽和単量体(b3)とグラフト型分散剤に用いるエチレン性不飽和単量体(b2)に、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとを併用する。
【0068】
バインダー樹脂として、エチレン性不飽和単量体にメチルメタクリレート、ブチルメタクリレートとを含む共重合体以外に、メチルメタクリレートのホモポリマーとブチルメタクリレートのホモポリマーとを混合しても良い。メチルメタクリレートのホモポリマーとブチルメタクリレートのホモポリマーとを混合して用いる場合、メチルメタクリレートのホモポリマーとブチルメタクリレートのホモポリマーとの重量混合比率は1:0.01〜9が好ましく、1:0.01〜1がより好ましく、1:0.01〜0.3がさらに好ましい。
【0069】
本発明では、顔料の分散性や、顔料組成物及び顔料分散体の保存安定性を向上させるために、本発明で使用するグラフト型分散剤以外の分散剤を添加してもよい。そのような分散剤としては、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との塩、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との塩、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、芳香族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、ステアリルアミンアセテート等を用いることができる。
【0070】
上記分散剤の具体例としては、BYK Chemie社製「Anti−Terra−U(ポリアミノアマイド燐酸塩)」、「Anti−Terra−203/204(高分子量ポリカルボン酸塩)」、「Disperbyk−101(長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルとの塩)、107(水酸基含有カルボン酸エステル)、110、111(酸基を含む共重合物)、130(ポリアマイド)、161、162、163、164、165、166、170、180、182(高分子共重合物)」、「Bykumen(高分子量不飽和酸エステル)」、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸)」、「P104S、240S(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸とポリシロキサンとの混合物)」、「Lactimon(長鎖アミンと不飽和酸ポリカルボン酸との部分アミド化物とポリシロキサンとの混合物)」が挙げられる。
【0071】
又、Efka CHEMICALS社製「エフカ44、46、47、48、49、54、63、64、65、66、71、701、764、766」、「エフカポリマー100(変性ポリアクリレート)、150(脂肪族系変性ポリマー)、400、401、402、403、450、451、452、453(変性ポリアクリレート)、745(銅フタロシアニン系)」、共栄社化学社製「フローレン TG−710(ウレタンオリゴマー)」、「フローノンSH−290、SP−1000」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合物)」、楠本化成社製「ディスパロン KS−860、873SN、874(高分子分散剤)、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル型)」が挙げられる。
【0072】
更に、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、EP」、「ホモゲノールL−18(ポリカルボン酸型高分子)」、「エマルゲン920、930、931、935、950、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン24(ココナッツアミンアセテート)、86(ステアリルアミンアセテート)」、ルーブリゾール社製「ソルスパーズ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(脂肪酸アミン系)、24000」、日光ケミカル社製「ニッコール T106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)、Hexagline 4−0(ヘキサグリセリルテトラオレート)」、味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821、PB822(塩基性分散剤)」等が挙げられる。分散剤はインキ中に0.1〜10重量%含まれることが好ましい。
【0073】
本発明に使用する溶剤は、インクジェットインキに使用される溶剤が広く利用できる。補足するならば、本発明のグラフト型分散剤が溶解、もしくは均一に懸濁する溶剤であれば特に制限をうけるものではない。
【0074】
具体的な溶剤の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、メチルイソアミルケトン、ジエチルケトン、エチル−n−プロピルケトン、エチルイソプロピルケトン、エチル−n−ブチルケトン、エチルイソブチルケトン、ジ−n−プロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類;
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル、乳酸メチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等のエステル類;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等のラクトン類;
エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチ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モノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ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メチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコール及びグリコールエーテル類;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールアセテート類;
n−ヘキサン、イソヘキサン、n−ノナン、イソノナン、ドデカン、イソドデカン等の飽和炭化水素類;
1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン等の不飽和炭化水素類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、デカリン等の環状飽和炭化水素類;
シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、1,1,3,5,7−シクロオクタテトラエン、シクロドデセン等の環状不飽和炭化水素類;
N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン等の(N−アルキル)ピロリドン類;
N−メチル−2−オキサゾリジノン、N−エチル−2−オキサゾリジノン等のN−アルキルオキサゾリジノン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等があげられる。
これらの溶剤は単独で使用しても、2種類以上を混合して使用しても良い。
【0075】
本発明におけるインクジェットインキは、グラフト型分散剤を溶剤中に溶解、あるいは懸濁させた後、この液中に顔料、及び必要に応じて一般式(2)〜(4)で示される顔料誘導体を投入し、ハイスピードミキサー等で均一になるまで撹拌混合した後、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型サンドミルといったビーズミルやロールミル、メディアレス分散機等の種々の分散機を用いて分散して製造することができる。又、顔料誘導体は、顔料の製造時に添加することにより予め顔料を表面処理するための、処理剤として使用してもよい。
【0076】
本発明のインクジェットインキはその使用する用途によって可塑剤、表面調整剤、紫外線防止剤、光安定化剤、酸化防止剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、消泡剤、粘度調整剤、ワックス、界面活性剤、レベリング剤等の種々の添加剤を使用することができる。
【0077】
本発明のインクジェットインキは、重合性モノマーもしくはオリゴマーを含有させ、紫外線や電子線で硬化させる放射線硬化型インキとしても使用することができる。
【0078】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。なお、実施例中、「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を表す。又、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いたときのポリスチレン換算分子量である。
【0079】
(合成例1)[ビニル重合体(b)の合成]
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルメタクリレート1440部、チオグリコール酸60部と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)1500部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を80℃に加熱して、12時間反応した。固形分測定により95%が反応したことを確認後、室温まで冷却して、重量平均分子量3000の、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(合成例1)の固形分50%溶液を得た。
(合成例2〜13)[ビニル重合体(b)の合成]
表1に記載した原料と仕込み量を用いた以外は中間体1合成と同様にして合成を行い、片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(合成例2)〜(合成例13)の固形分50%溶液を得た。
【0080】
【表1】

【0081】
MMA:メチルメタクリレート
BMA:n−ブチルメタクリレート
IBXA:イソボルニルアクリレート
MA:メチルアクリレート
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート
BzMA:ベンジルメタクリレート
HPM:2−ヒドロキシプロピルメタクリレート
DM:N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート
St:スチレン
N−PhM:N−フェニルマレイミド
FA513M:ジシクロペンタニルメタクリレート[日立化成工業(株)社製]
TGA:チオグリコール酸
3−MPA:3−メルカプトプロピオン酸
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
Tg:ガラス転移温度
【0082】
(グラフト型分散剤(G)の製造例1)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ポリエチレンイミン(重量平均分子量1800)20部、合成例1の樹脂溶液(固形分50%溶液)802部と、PGMAc20部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を140℃に加熱して、8時間反応した。アミン価が7.9mgKOH/g(理論アミン価)になったことを電位差滴定で確認後、室温まで冷却して、重量平均分子量3600のグラフト型分散剤(G−1)の溶液を得た。
(グラフト型分散剤(G)の製造例2〜16)
表2に記載した原料と仕込み量を用いた以外は製造例1と同様にして合成を行い、グラフト型分散剤(G−2)〜(G−16)の溶液を得た。
【0083】
【表2】

【0084】
PEI:ポリエチレンイミン
PAA:ポリアリルアミン
(グラフト型分散剤(G)の製造例17)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ポリエチレンイミン(重量平均分子量3000)20部、中間体2の固形分50%溶液279部と、PGMAc20部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を140℃に加熱して、8時間反応した。アミン価が46.0mgKOH/g(理論アミン価)になったことを確認後、室温まで冷却して、重量平均分子量6000のグラフト型分散剤(G−17)の溶液を得た。
(グラフト型分散剤(G)の製造例18)
表3に記載した原料と仕込み量を用いた以外は実施例1と同様にして合成を行い、グラフト型分散剤(G−18)の溶液を得た。
【0085】
【表3】

【0086】
PEI:ポリエチレンイミン
PAA:ポリアリルアミン
(分散剤の製造例19)
温度計、撹拌機、窒素導入口及び還流管を備えた反応フラスコ内に、12−ヒドロキシステアリン酸(純正化学製)10.0部及びε−カプロラクトン(純正化学製)190部を仕込み、窒素気流下で160℃まで4時間かけて昇温し、160℃で2時間加熱した後、ε−カプロラクトンの残量が1%以下になるまで加熱を行った。次いで室温まで冷却し、ポリエステル(数平均分子量2604、酸価21.5mgKOH/g)を得た。又、キシレン25.0部とポリアリルアミン10%水溶液[日東紡績(株)製「PAA−1LV」、数平均分子量約3,000]70部からなる混合物を160℃で撹拌し、分離装置を使用して水を溜去すると共に、キシレンを反応溶液に返流しながら、これに先に得たポリエステル13.9部を160℃まで昇温したものを加え、2時間160℃で反応を行い、製造例19の溶液(数平均分子量10,500、アミン価38.5mg KOH/g)を得た。
(分散剤の製造例20)
「Johncryl 682」(S.C.Johnson社製の低分子量のアルカリ可溶性スチレンアクリル共重合体;Mn980、Mw1620、酸価235mgKOH/g、軟化点110℃、ガラス転移点50℃)238.8部、「エマルゲン105」[花王(株)製ポリオキシエチレンラウリルエーテル;HLB=9.7]181.0部、オクタチタン酸n−ブチル0.2部、キシレン72.5gを窒素気流中で170〜174℃で8時間加熱還流して、ディーンスタークトラップ中に9.0部の水分を溜出分離した。
【0087】
反応混合物を70℃に冷却し、キシレン365.5部、「エポミンSP−006」(日本触媒化学工業(株)製ポリエチレンイミン;Mw600)21.6部を加え、136〜138℃で1時間加熱還流して、ディーンスタークトラップ中に1.8部の水分を溜出分離した。
【0088】
反応生成物を常温まで冷却して、単黄褐色透明で粘稠な製造例20の溶液を得た。この分散剤の不揮発分は49%、酸価38.6mgKOH/g、アミン価25.0mgKOH/g、ガードナー法による粘度T〜U、色数8であった。
また、一般式(3)で示される顔料誘導体については、下記表4で示されるような性状のものをそれぞれ公知の方法にて合成した。
【0089】
【表4】

次に下記表5のような配合で実施例1〜18、比較例1〜4を作成した。これらの分散体は有機溶剤に顔料、顔料誘導体、および分散剤を投入し、ハイスピードミキサー等で均一になるまで攪拌後、得られたミルベースを横型サンドミルで約1時間分散し分散体1を得た。その後、顔料濃度5.0%、になるように溶剤と、粘度調整のための分散剤溶液を追加し、ハイスピードミキサー等で攪拌して、実施例1のインクジェットインキを作成した。
【0090】
【表5】

【0091】
表5中の略称
E5B02:クラリアント社製 キナクリドン顔料「Hostaperm Red E5B 02」
FG7351:東洋インキ製造社製 フタロシアニン顔料 「LionolBlue FG−7351」
BGAc:エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
DEDG:ジエチレングリコールジエチルエーテル
実施例1〜16、比較例1〜4のインクジェットインキについて、分散性の尺度として(1)分散粒径、流動性の尺度として(2)粘度、保存安定性の尺度として(3)経時粘度、耐性の尺度として(4)アルコール耐性をそれぞれ評価した。
・ 分散粒径:インクジェットインキを酢酸エチルで200〜1000倍に希釈し、粒度分布系 マイクロトラックUPA150(日機装社製)で測定した。
・ 粘度:インクジェットインキを25℃に調整し、E型粘時計 RE80(東機産業社製)にて測定した。
・ 経時粘度:インクジェットを70℃で1週間保存後の粘度を、上記と同様にして測定した。初期からの粘度変化が5%以下を◎、5〜10%を○、10〜30%を△、それ以上を×とした。
・ アルコール耐性:インクジェットインキを大判インクジェットプリンター IP−6500(セイコーアイ・インフォテック社製)で塩化ビニルシートメタマークMD5にベタ印刷を行い、できたサンプルを、エタノール/水=80/20に薄めたエタノール溶液を含ませた綿棒で10往復擦った。綿棒についたインキの量で、全くつかない◎、うっすらとつく○、綿棒にはつくが、印字面の基材は見えない△、基材が見えるほどとれる×とした。下記表6に評価結果を示す。
【0092】
【表6】

【0093】
次に、実施例および比較例に用いたバインダー樹脂溶液の製造方法について説明する。
[ビニル樹脂(b3)の合成 合成例14]
反応容器にエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート250部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら80℃に加熱して、
同温度でメチルメタクリレート50.0部、n−ブチルメタクリレート50.0部、
および2,2'−アゾビスイソブチロニトリル4.0部の
混合物を1時間かけて滴下することにより重合反応を行った。
滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、
2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.0部をエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート50部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続けて、アクリル樹脂の溶液を得た。
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを添加して固形分20%に調整した。
アクリル樹脂の重量平均分子量は、約20000であった。
【0094】
[ビニル樹脂(b3)の合成 合成例15〜20
表7に記載した原料と仕込み量を用いた以外は合成例14と同様にして合成を行い、ビニル樹脂(合成例15)〜(合成例20)の溶液を得た。
【0095】
【表7】

更に、下記表8のような配合処方にてインキ化し、インクジェットインキを得た。
【0096】
【表8】

【0097】
VYHD:ダウ・ケミカル社製 塩酢ビ樹脂
【0098】
実施例17〜25、比較例5〜10の各インクジェットインキについて、分散性の尺度として(1)分散粒径、流動性の尺度として(2)粘度、保存安定性の尺度として(3)経時粘度、耐性の尺度として(4)アルコール耐性、(5)ガソリン耐性、(6)擦過性、印字安定性の尺度として(7)吐出状態をそれぞれ評価した。分散剤とバインダー樹脂の相溶性が悪い場合は、(1)〜(7)すべての項目での評価が悪化する事がある。
・ 分散粒径:インクジェットインキを酢酸エチルで200〜1000倍に希釈し、粒度分布系 マイクロトラックUPA150(日機装社製)で測定した。
・ 粘度:インクジェットインキを25℃に調整し、E型粘時計 RE80(東機産業社製)にて測定した。
・ 経時粘度:インクジェットを70℃で1週間保存後の粘度を、上記と同様にして測定した。初期からの粘度変化が5%以下を◎、5〜10%を○、10〜30%を△、それ以上を×とした。
・ アルコール耐性:インクジェットインキを大判インクジェットプリンター IP−6500(セイコーアイ・インフォテック社製)で塩化ビニルシートメタマークMD5にベタ印刷を行い、できた印字サンプルを、エタノールを含ませた綿棒で10往復擦った。綿棒についたインキの量で、全くつかない◎、わずかにつく○、綿棒にはつくが、印字面の基材は見えない△、基材が見えるほどとれる×とした。
・ ガソリン耐性:上記と同様にしてできた印字サンプルをガソリンを含ませた綿棒で10往復擦った。綿棒についたインキの量で、うっすらとつく◎、綿棒にはつくが、印字面の基材は見えない○、基材が見える△、すべてのインキがとれる×とした。
・ 擦過性:上記と同様にしてできた印字サンプルを学振試験機にかけ、200gの重りをつけたカナ金3号で25往復したあとの、カナ金についたインキの量で、全くつかない◎、わずかにつく○、カナ金にはつくが、印地面の基材は見えない△、基材が見えるほど取れる×とした。
・ 印字安定性:インクジェットインキを大判インクジェットプリンター IP−6500(セイコーアイ・インフォテック社製)10分間ベタ印字後に、ノズルチェックパターンの印刷状態を観察した。ノズル抜けや曲がりといった印字欠陥が1%以下を◎、1〜5%を○、5〜10%を△、10%以上を×とした。下記表9に評価結果を示す。
【0099】
【表9】


以上の評価結果から明らかなように、本発明のグラフト型分散剤を使用した実施例1〜16のインクジェットインクは、経時粘度の増加がほとんどなく良好な安定性を示し、アルコール耐性も良好であった。これに対して、比較例1、3、4のインクジェットインキでは、経時安定性が悪く分散性に問題があり、比較例2のインキでは耐性に問題があることが分かった。
実施例17〜21のインクジェットインキでは、保存安定性は維持したまま、印刷物耐性が更に向上し、印字適性が高いことが分かった。比較例7〜11では、バインダー樹脂を加えることにより保存安定性が低下し、印字適性が悪いことが分かった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも色材、グラフト型分散剤を含むインクジェットインキであって、前記グラフト型分散剤が、一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)中の一級及び二級アミノ基の合計1モルに対して、
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)中のカルボキシル基0.5〜0.95モルを付加反応させてなる事を特徴とするインクジェットインキ。
【請求項2】
一級及び/又は二級アミノ基を有する重合体(a)が、ポリエチレンイミン、又はポリアリルアミンであることを特徴とする請求項1記載のインクジェットインキ。
【請求項3】
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)が、分子内に1つのカルボキシル基と1つのチオール基とを有する化合物(b1)の存在下に、エチレン性不飽和単量体(b2)をラジカル重合してなることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットインキ。
【請求項4】
エチレン性不飽和単量体(b2)が、メチルメタクリレートを含むことを特徴とする請求項3記載のインクジェットインキ。
【請求項5】
エチレン性不飽和単量体(b2)が、さらにブチルメタクリレートを含むことを特徴とする請求項4記載のインクジェットインキ。
【請求項6】
エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの合計が30〜100重量%であることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェットインキ。
【請求項7】
エチレン性不飽和単量体(b2)の合計100重量%中、下記一般式(1)で表される単量体を30〜100重量%含むことを特徴とする請求項3〜6いずれか記載のインクジェットインキ。
【化1】


[一般式(1)において、R1は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]
【請求項8】
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)の重量平均分子量が、1,000〜30,000であることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載のインクジェットインキ。
【請求項9】
片末端領域に1つの遊離カルボキシル基を有するビニル重合体(b)のガラス転移温度が50〜200℃であることを特徴とする請求項1〜8いずれか記載のインクジェットインキ。
【請求項10】
グラフト型分散剤の重量平均分子量が、1,500〜100,000であり、かつ、アミン価が2〜40mgKOH/gであることを特徴とする請求項1〜9いずれか記載のインクジェットインキ。
【請求項11】
色材として顔料を含有する請求項1〜10いずれか記載のインクジェットインキ。
【請求項12】
下記一般式(2)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする請求項11記載のインクジェットインキ。
一般式(2)
P−Z1
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Z1は、スルホン酸基又はカルボキシル基を表す。)
【請求項13】
下記一般式(3)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする請求項11記載のインクジェットインキ。
一般式(3)
(P−Z2)[N(R2,R3,R4,R5)]
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、R2は、炭素数5〜20のアルキル基、R3,R4,及びR5は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
【請求項14】
下記一般式(4)で表される酸性基を有する顔料誘導体を含有することを特徴とする請求項11記載のインクジェットインキ。
一般式(4)
(P−Z2)M
(式中、Pは、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、ペリレン系、ペリノン系、フラバンスロン系、ピランスロン系、及びアンスラピリミジン系から選ばれる一種の有機色素残基、Mは、Na又はK原子を表す。Z2は、SO3又はCOOを表す。)
【請求項15】
さらにバインダー樹脂を含有する請求項1〜14いずれか記載のインクジェットインキ。
【請求項16】
バインダー樹脂がエチレン性不飽和単量体(b3)をラジカル重合してなることを特徴とする請求項15記載のインクジェットインキ。
【請求項17】
エチレン性不飽和単量体(b3)が、メチルメタクリレートを含むことを特徴とする請求項16記載のインクジェットインキ。
【請求項18】
エチレン性不飽和単量体(b3)が、さらにブチルメタクリレートを含むことを特徴とする請求項17記載のインクジェットインキ。
【請求項19】
エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、メチルメタクリレートとブチルメタクリレートとの合計が30〜100重量%であることを特徴とする請求項17または18記載のインクジェットインキ。
【請求項20】
エチレン性不飽和単量体(b3)の合計100重量%中、下記一般式(5)で表される単量体を30〜100重量%含むことを特徴とする請求項16〜19いずれか記載のインクジェットインキ。
【化2】

[一般式(5)において、R6は、炭素原子数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜15の脂環式のアルキル基である。]


【公開番号】特開2009−126915(P2009−126915A)
【公開日】平成21年6月11日(2009.6.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−301931(P2007−301931)
【出願日】平成19年11月21日(2007.11.21)
【出願人】(000222118)東洋インキ製造株式会社 (2,229)
【Fターム(参考)】