JP2010222459A - 顔料分散物、それを用いたインク組成物、硬化性組成物及び硬化性インク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)顔料および(b)少なくとも一つの水酸基を有する有機ヒドロキシ化合物と少なくとも二つのイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートを反応させて得られる重合体を含み、前記有機ヒドロキシ化合物は何れも少なくとも一つの水酸基を有するポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリアルキレンオキシドからなる群から選ばれた少なくとも一つの有機ヒドロキシ化合物を含み、且つ前記重合体が前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格を含むことを特徴とする顔料分散物。
【選択図】なし
Description
インクジェット方式の一つとして、活性エネルギー線の照射により硬化可能な硬化性インク組成物を用いた記録方式がある。この方法によれば、印字後直ちに活性エネルギー線を照射することでインク液滴を硬化させることができるので、鮮鋭な画像を形成することができる。
このような硬化性インク組成物は、発色性に優れた高精細画像の形成のため、高い顔料分散性が必要である。また、インクジェット方式においてはインク吐出ヘッドの細孔より微細なインクを吐出するため、インクの粘度や表面張力を制御することが重要である。
インク組成物に鮮明な色調と高い着色力を付与するためには、顔料の微細化が必須である。特に、インクジェット記録用に用いられるインクでは、吐出されるインク液滴が画像の鮮鋭度に大きな影響を与えるため、吐出液滴も少量となり、且つ、画像として形成されるインク硬化膜の膜厚よりも微細な粒子を用いることが必須となる。このように高い着色力を得るために顔料粒子をより微細化していくと、微粒子の分散が困難になり凝集体が発生しやすくなる。また、顔料粒子の分散性を向上させるために使用される分散剤の添加により組成物の粘度が上昇するといった問題も生じる。顔料凝集体の発生やインク組成物の粘度上昇はいずれもインク吐出性を低下させてしまうので、顔料の凝集や増粘などが生じたインク組成物をインクジェット記録用として用いるのは避けるべきである。
インク中に顔料を効率よく分散させ、かつその分散状態を長期にわたって安定に維持させておく作用を有する分散剤を含有させたインク組成物については、種々の提案がなされている。
<1>(a)顔料および(b)主鎖にポリウレタン結合を含み、側鎖にポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリアルキレンオキシドからなる群から選ばれた少なくとも一つの高分子鎖を有し、かつ前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格を前記主鎖のペンダントとして含む重合体を含有する顔料分散物。
<2>前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格が2個または3個の環で構成された炭素環式または複素環式縮合環構造である前記<1>に記載の顔料分散物。
<3>前記<1>または前記<2>に記載された顔料分散物および該顔料分散物に含まれる該(b)の重合体と親和性のある液状媒体を含有するインク組成物。
<4>前記<1>から前記<3>の何れか一つに記載された顔料分散物および(c)重合性化合物を含有する硬化性組成物。
<5>前記<4>に記載の硬化性組成物を含有する硬化性インク組成物。
<6>前記<4>に記載の硬化性組成物を含有するインクジェット記録用硬化性インク組成物。
本発明における顔料分散物とは顔料が媒体に均一に分散されている組成物であり、媒体としては液体、固体のいずれもが使用可能である。
本発明の顔料分散物は(a)顔料および(b)主鎖にポリウレタン結合を含み、側鎖にポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリアルキレンオキシドからなる群から選ばれた少なくとも一つの高分子鎖を有し、かつ前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格を前記主鎖のペンダントとして含む重合体を含有する顔料分散物である。ここで、成分(b)の重合体中にペンダントとして含まれる「部分骨格」は成分(a)の顔料の化学構造に含まれている部分骨格とは相違する化学構造を有する必要があり、より好ましくは上記の部分骨格が2つ以上の環が縮環している縮環構造で構成された部分骨格である。また、成分(b)の重合体にはポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよび、ポリアルキレンオキシドから選ばれる少なくとも一つの高分子鎖を側鎖に有する。
本発明の顔料分散物は顔料分散剤と親和性のある液状媒体(この液状媒体には有機溶剤、水およびこれらの混合物が含まれる。)および所望により用途に応じた添加剤と混合することでインク組成物として用いることができる。本発明の顔料分散物は微細な顔料が均一に分散されているため、発色性に優れ、また、低粘度な分散物が得られるので優れた流動性を示す。さらに、その分散状態が長時間にわたって維持されるという分散安定性にも優れるため、沈降、凝集も少なく、長期間の保存安定性も良好である。これらの特長的な性能から、インクジェット用インク組成物、筆記用インク用インク組成物、捺染用インク組成物等の画像や文字を描画する用途のインク組成物に好適に用いられる。本発明の顔料分散物を用いると低粘度かつ粘度安定性の優れたインク組成物を作成できるため、厳密な粘度管理が必要となるインクジェット記録用のインク組成物として特に有用である。
本発明の顔料分散物を用いるとエチレン性二重結合や環状エーテルなどの重合性官能基を有する所謂重合性化合物を媒体した場合でも顔料を微細かつ安定に分散可能であるので、硬化性組成物としても好適に用いることができる。硬化性組成物は熱、光などのエネルギーを付与することで硬化する組成物である。硬化性組成物中は熱、光なのエネルギー照射によりラジカル、カチオン等を生ずる重合開始剤を含むことが好ましく、例えば熱重合開始剤を含む場合には加熱(赤外線照射で加熱する場合を含む。)することで効率よく硬化し、また、光重合開始剤を含む場合には当該光重合開始剤に活性な活性光線の照射により効率よく硬化する。
以下、本発明の顔料分散物およびそれを用いた組成物に用いられる各構成成分について順次説明する。
本発明において、成分(a)の顔料は、前記顔料分散物、インク組成物または硬化性組成物の色材として機能する。本発明においては、粒径の微細な顔料が、顔料分散剤の機能により前記インク組成物中に均一、且つ安定に分散される結果、本発明の顔料分散物は発色性に優れ、鮮鋭かつ耐候性に優れる画像が形成可能となる。
前記顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、顔料と顔料分散剤の化学構造上の類似性の観点から公知の有機顔料が好ましく挙げられる。なお、前記顔料としては、例えば、伊藤征司郎編「顔料の辞典」(2000年刊)、W.Herbst,K.Hunger「Industrial Organic Pigments」、特開2002−12607号公報、特開2002−188025号公報、特開2003−26978号公報、特開2003−342503号公報に記載のものなどもが挙げられる。
これらのうち、本発明で好ましく使用できる顔料として、例えば、C.I.ピグメントレッド(以下PRと略称する)1、PR2、PR3、PR4、PR5、PR6、PR21、PR38、PR42、PR53:1、PR57:1、PR52:1、PR46、PR48、PR81、PR83、PR88、PR144、PR149、PR166、PR179、PR178、PR190、PR224、PR123、PR224、PR19、PR122、PR202、PR207、PR209、PR180、PR83、PR170、PR171、PR172、PR174、PR175、PR176、PR177、PR179、PR185、PR194、PR208、PR214、PR220、PR221、PR242、PR247、PR254、PR255、PR256、PR262、PR268、PR264、PR269、PR272、PV19等が挙げられる。
前記バイオレット顔料は紫色を呈する顔料であり、例えばナフトロン顔料、ペリレン顔料、ナフトールAS顔料、ジオキサジン顔料等が挙げられる。本発明で好ましく使用できる顔料としてはPV13、PV17、PV23、PV29、PV32、PV37、PV50等が挙げられる。
本発明の顔料分散物に含まれる成分(b)の重合体は主鎖にポリウレタン結合を含み、側鎖にポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリアルキレンオキシドからなる群から選ばれた少なくとも一つの高分子鎖を有し、かつ成分(a)として用いられた顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格(以下、後者の部分骨格を「異なる部分骨格」とも言う。)を前記主鎖のペンダントとして含む重合体である。
好ましい連結基としては、単結合または、アルキル基、3級アミノ基、エステル基、アミド基、ヘテロ環基、アルコキシ基から選ばれる置換基で置換されていても良い、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、アミド結合、エステル結合、ウレア結合、ウレタン結合、カーボネート結合、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基からなる群より選択される炭素数1〜20の二価の連結基もしくは、これらの群から2つ以上の連結基を組み合わせてなる炭素数1〜20の二価の連結基を挙げることができる。
キナクリドン顔料に対して:ナフタルイミド構造、ベンズイミダゾロン構造、イミダゾリジノン構造、アントラキノン構造。
イミダゾロンアゾ顔料、ジスアゾ顔料等のアゾ顔料に対して:アクリドン構造、ナフタルイミド構造、アントラキノン構造。
ジケトピロロピロール顔料に対して:ナフタルイミド構造、アクリドン構造。
ジオキサジンバイオレット顔料に対して:ナフタルイミド構造。
フタロシアニン顔料に対して:アクリドン構造、ナフタルイミド構造。
カーボンブラック顔料に対して:アクリドン構造など。
(顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格のn個の環で構成された炭素環式又は複素環式縮合環構造であるn数について、
M−1:n=3、M−2:n=3、M−3:n=2、M−4:n=3、M−5:n=2、M−6:n=3、M−7:n=3、M−8:n=3、M−9:n=1)
ポリ(メタ)アクリレートのエステル置換基(例えば、ポリアルキルアクリレートの場合には、当該アルキル基を意味する。)としては、何れも官能基で置換されていても良い炭素原子数1から20のアルキル基または炭素原子数6から20のアリール基が好ましく用いられる。アルキル基の置換基としては、アシル基、炭素原子数6から10のアリール基、炭素原子数1から8のアルコキシ基、グリシジル基、炭素原子数2から10のアルケニル基などが挙げられる。
以下に末端基に1個または2個の水酸基が導入されたポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよび、ポリアルキレンオキシドの好ましい化合物の具体例を挙げる。
なお、本発明のインク組成物には、効果を損なわない限りにおいて、本発明の顔料分散剤に加えて、公知の顔料分散剤を併用することができる。この添加量としては、本発明の顔料分散剤の50質量%以下であることが好ましい。
顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ニーダー、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル等の公知の分散装置を用いることができる。
顔料の分散を行う際には、前記(b)特定重合体を添加することが好ましい。 また、顔料を添加するにあたっては、必要に応じて、分散助剤として、各種顔料に応じたシナジストを用いることも可能である。分散助剤は、顔料100質量部に対し、1〜10質量部添加することが好ましい。
本発明の硬化性組成物には重合性化合物を含有する事が好ましい。この重合性化合物は、何らかのエネルギー付与により重合反応を生起し、硬化する化合物であれば特に制限はなく、モノマー、オリゴマー、ポリマーの種を問わず使用することができるが、特に、所望により添加される重合開始剤から発生する開始種により重合反応を生起する、光ラジカル重合性化合物、光カチオン重合性化合物として知られる各種公知の重合性のモノマーが好ましい。
重合性化合物は反応速度や、インク物性、硬化膜物性等を調整する目的で1種または複数を混合して用いることができる。また、重合性化合物は単官能化合物であっても、多官能化合物であってもよい。
これらのうち、本発明におけるラジカル重合性モノマーとしては、(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、ビニルエーテル化合物、N−ビニル化合物から選ばれる1種または複数のモノマーを用いる事が好ましい。硬化速度、インク組成物の粘度、印字サンプルの膜物性の観点から重合性官能基を複数有する多官能の重合性モノマーと単官能の重合性モノマーを併用する事も好ましい。
<重合開始剤>
本発明の硬化性組成物には、ラジカル重合、若しくは、カチオン重合の重合開始剤を含有することが好ましく、光重合開始剤を含有することがより好ましい。
本発明における光重合開始剤は、活性エネルギー線の作用、または、増感色素の電子励起状態との相互作用を経て、化学変化を生じ、ラジカル、酸および塩基のうちの少なくともいずれか1種を生成する化合物である。
硬化性組成物中の光重合開始剤の含有量は、硬化性組成物中に、0.1〜20質量%の範囲であることが好ましく、0.5〜15質量%であることがより好ましく、1〜10質量%であることが特に好ましい。
(増感色素)
本発明の硬化性組成物には、光重合開始剤の感度を向上させる目的で、増感色素を添加しても良い。増感色素としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nm域に吸収波長を有するものが好ましい。
増感色素としては、例えば、多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、アントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)が挙げられる。
式(X)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立にアリール基を表し、−L3−による結合を介して連結している。ここでL3は−O−または−S−を表す。また、Wは一般式(IX)に示したものと同義である。
式(XI)中、A2は硫黄原子またはNR59を表し、L4は隣接するA2及び炭素原子と共同して色素の塩基性核を形成する非金属原子団を表し、R53、R54、R55、R56、R57及びR58はそれぞれ独立に一価の非金属原子団の基を表し、R59はアルキル基またはアリール基を表す。
さらに、本発明の硬化性組成物には、感度を一層向上させる、あるいは酸素による重合阻害を抑制する等の作用を有する公知の化合物を共増感剤として加えても良い。
このような共増感剤としては、アミン類、例えば、M. R. Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号に記載の化合物等が挙げられ、より具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
また他の共増感剤としては、例えば、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)、特開平6−250387号公報記載のリン化合物(ジエチルホスファイト等)、特願平6−191605号記載のSi−H、Ge−H化合物等が挙げられる。
以下に、本発明の硬化性組成物に用いうる添加剤を挙げる。
本発明の硬化性組成物には、液物性調整のためにノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤や、有機フルオロ化合物などを添加することもできる。
また、この他にも、必要に応じて、例えば、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのワックス類、ポリオレフィンやPET等の被記録媒体への密着性を改善するために、重合を阻害しないタッキファイヤーなどを含有させることができる。
本発明の硬化性組成物の最適な用途である硬化性インク組成物について説明する。本発明の硬化性インク組成物は、前記本発明の硬化性組成物からなる。
前記硬化性組成物を適用してなる硬化性インク組成物は、活性エネルギー線により高感度で硬化するとともに、顔料の分散安定性の低下に起因する増粘や着色性の低下の懸念がないため、後述するように、粘度安定性を要求されるインクジェット記録方法に適用されるインクジェット用インクに好適に使用される。
なお、25℃(室温)でのインク粘度は、 0.5mPa・s以上200mPa・s以下、好ましくは 1mPa・s以上100mPa・s以下であり、より好ましくは 2 mPa・s以上50mPa・s以下である。室温での粘度を高く設定することにより、多孔質な被記録媒体を用いた場合でも、被記録媒体中へのインク浸透を防ぎ、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となり、更にインク液滴着弾時のドット滲みを抑えることができ、その結果として画質が改善される。25℃でのインク粘度が200mPa・sより大きいと、インク液のデリバリーに問題が生じる。
このインクにより得られた印刷物は、画像部が紫外線などの活性エネルギー線照射により硬化しており、画像部の強度に優れるため、インクによる画像形成以外にも、例えば、平版印刷版のインク受容層(画像部)の形成など、種々の用途に使用しうる。
本発明のインクジェット記録方法は、前記本発明の硬化性インク組成物を用いることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録方法においては、上記インク組成物を40〜80℃に加熱して、インク組成物の粘度を30mPa・s以下とした後、射出することが好ましく、この方法を用いることにより高い射出安定性を実現することができる。
一般に、活性エネルギー線硬化型インク組成物では、概して水性インクより粘度が高いため、印字時の温度変動による粘度変動幅が大きい。このインク組成物の粘度変動は、そのまま液滴サイズ、液滴射出速度に対して大きな影響を与え、これにより画質劣化を引き起こすため、印字時のインク組成物温度はできるだけ一定に保つことが必要である。インク組成物温度の制御幅は設定温度±5℃とすることが好ましく、設定温度±2℃とすることがより好ましく、設定温度±1℃とすることが特に好ましい。
このようなインク組成物における活性エネルギー線の照射条件について述べる。基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されている。具体的には、ヘッドユニットの両側に光源を設け、シャトル方式でヘッドと光源を走査する。照射は、インク着弾後、一定時間をおいて行われることになる。更に、駆動を伴わない別光源によって硬化を完了させる。WO99/54415号では、照射方法として、光ファイバーを用いた方法やコリメートされた光源をヘッドユニット側面に設けた鏡面に当て、記録部へUV光を照射する方法が開示されている。本発明においては、これらの照射方法を用いることが可能である。
また、多孔質な被記録媒体に対しても光源の届かない深部までインク組成物が浸透する前に露光することができる為、未反応モノマーの残留を抑えられ、その結果として臭気を低減することができる。
前記インクジェット記録方法と本発明の硬化性インク組成物とを併せて用いることにより、大きな相乗効果をもたらすことになる。特に、25℃におけるインク粘度が200mPa・s以下のインク組成物を用いると大きな効果を得ることができる。
このようなインクジェット記録方法を取ることで、表面の濡れ性が異なる様々な被記録媒体に対しても、着弾したインクのドット径を一定に保つことができ、画質が向上する。なお、カラー画像を得るためには、明度の低い色から順に重ねていくことが好ましい。明度の低いインクを重ねると、下部のインクまで照射線が到達しにくく、硬化感度の阻害、残留モノマーの増加および臭気の発生、密着性の劣化が生じやすい。また、照射は、全色を射出してまとめて露光することが可能だが、1色毎に露光するほうが、硬化促進の観点から好ましい。
前記好ましい射出条件によれば、本発明のインク組成物は加温、降温を繰り返すことになるが、前記顔料分散剤の機能により、このような温度条件下で保存された場合でも、顔料分散性の低下が抑制され、長期間にわたり優れた発色性が得られ、且つ、顔料の凝集に起因する吐出性の低下も抑制されるという利点をも有する。
本発明のインク組成物を適用しうる被記録媒体としては、特に制限はなく、通常の非コート紙、コート紙などの紙類、いわゆる軟包装に用いられる各種非吸収性樹脂材料あるいは、それをフィルム状に成形した樹脂フィルムを用いることができ、各種プラスチックフィルムとしては、例えば、PETフィルム、OPSフィルム、OPPフィルム、ONyフィルム、PVCフィルム、PEフィルム、TACフィルム等が挙げられる。その他、被記録媒体材料として使用しうるプラスチックとしては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ABS、ポリアセタール、PVA、ゴム類などが挙げられる。また、金属類や、ガラス類も被記録媒体として使用可能である。
本発明の硬化性インク組成物をインクジェットプリンターにより被記録媒体に印字し、その後、好ましくは、印字されたインク組成物に活性エネルギー線を照射して硬化することで、印刷物を得ることができる。本発明の硬化性インク組成物により作製された印刷物は、画像形成に用いられるインクが微細な顔料粒子を均一、且つ、安定に分散して含むため、発色性と鮮鋭度に優れた高品質な画像を有し、画像の耐候性にも優れることから、広汎な分野に適用しうる。
M−1の合成
9(10H)アクリドン(和光純薬社製)15g、水酸化ナトリウム(和光純薬社製)3.4gをジメチルスルホキシド(和光純薬社製)84gに溶解させ、45℃に加熱する。これにCMS−P(クロロメチルスチレン、セイミケミカル製)17.6部を滴下し、50℃でさらに5時間加熱攪拌を行う。この反応液を蒸留水30g、メタノール(和光純薬社製)30gの混合溶液に攪拌しながら注ぎ、得られた析出物を濾別、蒸留水、メタノールを同質量ずつ混合した溶液300gで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥することで淡黄色固体の10−[(スチレニル)メチル]−9−アクリダノン17.5g得た。10−[(スチレニル)メチル]−9−アクリダノン17.5gとチオグリセロール60.9g(Aldrich社製)にN−メチルピロリドン(和光純薬社製)175gを加え窒素雰囲気下で65℃に加熱し、30分撹拌した後、V−65(和光純薬社製、2,2‘−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.14gを加え2時間撹拌した。反応溶液に水/メタノール混合溶媒(質量比1:1の混合物)を500g加え、晶析された結晶をろ別し、メタノール100gを用いて洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、淡黄色固体のM−1を22.0g得た。
M−6の合成
N−ビニルカルバゾール(東京化成工業社製)10.9gとチオグリセロール60.9gにN−メチルピロリドン175gを加え窒素雰囲気下で65℃に加熱し、30分撹拌した後、V−65を0.14g加え2時間撹拌した。反応溶液に水/メタノール混合溶媒(質量比1:1の混合物)を550g加え、晶析された結晶をろ別し、メタノール100gを用いて洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、白色固体のM−4を14.0g得た。
M−8の合成
2−アミノアントラキノン(和光純薬社製)22.3g、ジメチルスルホキシド180gを60℃で撹拌後、スタノクト(オクチル酸第一錫、エーピーアイ コーポレーション社製)0.04gを加え、さらにカレンズMOI(2−イソシアナトエチルメタクリレート、昭和電工社製)20.2gを加え4時間撹拌する。反応溶液ろ過し、ろ液を室温に冷却した後反応溶液にノルマルヘキサン200gを加え1時間撹拌後、ろ過洗浄を行い2−(
2−メタクリロイロキシエチルウレイド)アントラキノン33.1gを得た。2−メタクリロイロキシエチルウレイド)アントラキノン21.1gとチオグリセロール60.9g(Aldrich社製)にN−メチルピロリドン(和光純薬社製)175gを加え窒素雰囲気下で65℃に加熱し、30分撹拌した後、V−65(和光純薬社製、2,2‘−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.14gを加え2時間撹拌した。反応溶液に水/メタノール混合溶媒(質量比1:1の混合物)を500g加え、晶析された結晶をろ別し、メタノール100gを用いて洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、褐色固体のM−8を23.0g得た。
(合成例4)
M−9の合成
SIPOMER WAM II [2−(2−オキソ−1−イミダゾリジニル)エチルメタクリレート50%水溶液、Rhodia社製]26.0g、チオグリセロール60.9g(Aldrich社製)にN−メチルピロリドン(和光純薬社製)200gを加え窒素雰囲気下で65℃に加熱し、30分撹拌した後、V−65(和光純薬社製、2,2‘−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.14gを加え2時間撹拌した。反応溶液をカラムクロマトグラフィにて精製し、M−9を9.0g得た。
<B−1の合成>
DBE120g(インビスタジャパン社製)、メチルメタクリレート100g(和光純薬社製)、チオグリセロール2.2gを窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して105℃まで昇温する。VA−086(2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド](和光純薬社製)を0.262g加えた後、2時間攪拌した。さらにVA−086を0.131g添加し、115℃にて4時間加熱攪拌を行った。反応溶液を室温で放冷後、DBE100gを加え、6000gのn−ヘキサン中に注ぎいれた。沈殿した固体を濾別し減圧乾燥することで、末端にジオールを有するポリ(メチルメタクリレート)(B−1)99.1gを得た。(重量平均分子量6,000)
<B−5の合成>
ε−カプロラクトン200gに2-エチルヘキサノール22.8g、モノブチル錫オキシド0.1gを加え窒素雰囲気下5時間間撹拌する。その後110℃に昇温し、1時間撹拌後した。室温に戻した後、アセトン800gを加え、水/メタノール混合溶媒(質量比1:1の混合物)10kg中に再沈殿した。得られたポリマーをろ別し、M−5を150g得た。
<B−6>
ポリエチレングリコールモノステアレート(25EO) (和光純薬社製)を用いた。
<重合体P−1のDVE−3溶液の合成>
DVE−3(BASFジャパン社製のトリエチレングリコールジビニルエーテル)を195g、合成例1で調製したM−1を9.0g、合成例5で調製したB−1を64.3g、TDI(トリレンジイソシアナート、東京化成工業社製) を18.0g、PDM(2,6−ピリジンジメタノール、Aldrich社製)を3.1g、およびDEG(ジエチレングリコール、和光純薬社製)5.7gを混合し60℃で撹拌した。さらに5gのDVE−3に溶解させたスタノクト(株式会社エーピーアイ コーポレーション製のオクチル酸第一錫)0.04gを加え4時間攪拌することでP−1(重量平均分子量120,000)のDVE−3溶液を得た。
<重合体P−3のDVE−3溶液の合成>
DVE−3を195g、合成例1で調製したM−1を7.7g、合成例6で調製したB−5を44.2g、マイテックGP770A(3官能イソシアネート、三菱化学社製)38.5g、PDMを7.2g、およびDEG2.3gを混合し、マイテックGP770A中の溶媒(酢酸ブチル)を減圧留去後、60℃に昇温した。その後、5gのDVE−3に溶解させたスタノクト0.04gを加え、4時間攪拌することでP−3(重量平均分子量45,000)のDVE−3溶液を得た。
<重合体P−5のDVE−3溶液の合成>
DVE−3を195g、合成例2で調製したM−6を7.1g、B−6を24.5g、マイテックGP770Aを49.3g、HMBA(4−ヒドロキシメチル安息香酸、Aldrich社製)を11.5g、およびDEG7.5gを混合した。マイテックGP770A中の溶媒を減圧留去後、60℃に昇温した。その後5gのDVE−3に溶解させたスタノクト0.04gを加え、4時間攪拌することでP−5(重量平均分子量60,000)のDVE−3溶液を得た。
<重合体P−7のDVE−3溶液の合成>
DVE−3を195g、合成例3で調製したM−8を4.6g、合成例5で調製したB−1を84.4g、TDIを7.9g、PDMを2.6g、およびDEG0.5gを混合した。60℃に昇温後5gのDVE−3に溶解させたスタノクト0.04gを加え、4時間攪拌することでP−7(重量平均分子量51,000)のDVE−3溶液を得た。
<重合体P−8のDVE−3溶液の合成>
DVE−3を97.5g、合成例4で調製したM−9を4.9g、合成例5で調製したB−1を31.9g、TDIを9.0g、PDMを3.7g、およびDEG0.6gを混合した。60℃に昇温後2.5gのDVE−3に溶解させたスタノクト0.02gを加え、4時間攪拌することでP−8(重量平均分子量30,000)のDVE−3溶液を得た。
(合成例12)
<比較例用重合体P−9のDVE−3溶液の合成>
DVE−3を195g、B−6を24.9g、マイテックGP770Aを55.5g、HMBAを12.6g、DEGの7.0gを混合した。マイテックGP770A中の溶媒を減圧留去後、60℃に昇温した。その後5gのDVE−3に溶解させたスタノクト0.04gを加え、4時間攪拌することで異なる部分骨格を有しない重合体P−9(重量平均分子量42,000)のDVE−3溶液を得た。
<顔料分散物1の作成>
成分(a)の顔料としてNOVOPERM YELLOW H2G (黄色、PY120、ベンズイミダゾロンアゾ顔料)を30g、成分(b)の重合体として合成例7で調製したP−1のDVE−3溶液を20g、およびDVE−3を50gからなる混合物をモーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで2時間分散を行い、顔料分散物1を得た。
<顔料分散物2および3の作成>
成分(b)の重合体として、P−1のDVE−3溶液の代わりにそれぞれ合成例8で調製したP−3のDVE−3溶液および合成例10で調製したP−7のDVE−3溶液を用いた以外は実施例1の顔料分散剤の調製方法と同様にして顔料分散物2および3を製造した。
<顔料分散物4の作成>
成分(a)の顔料として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製CINQUASIA MAGENTA RT−355−D(マゼンタ色、PR42(キナクリドン、2,9−ジクロロキナクリドン混晶)30gおよび成分(b)の重合体として、合成例10で調製したP−7のDVE−3溶液を20g、およびDVE−3を65gからなる混合物をモーターミルM50(アイガー社製)に入れて、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで2時間分散を行い、顔料分散物4を得た。
<顔料分散物5および6の作成>
成分(b)の重合体として、P−7のDVE−3溶液の代わりにそれぞれ合成例9で調製したP−5のDVE−3溶液、合成例11で合成したP−8のDVE−3溶液を用いた以外は顔料分散物4の調製と同様にして顔料分散物5および顔料分散物6を作成した。
<顔料分散物C1の作成>
実施例1において、成分(b)の重合体として用いたP−1のDVE−3溶液の代わりに合成例12で調製した比較用重合体P−9のDVE−3溶液を用いた以外は顔料分散物1の作成と同様にして顔料分散物C1を作成した。
<顔料分散物C2の作成>
実施例4において、成分(b)の重合体として用いたP−7のDVE−3溶液の代わりに合成例12で調製した比較用重合体P−9のDVE−3溶液を用いた以外は顔料分散物4の作成と同様にして顔料分散物C2を作成した。
<顔料分散物C3の作成>
実施例4において、成分(b)重合体として用いたP−7のDVE−3溶液の代わりに顔料と同一の部分骨格(アクリドン骨格)を有する合成例7で調製したP−1のDVE−3溶液を用いた以外は顔料分散物4の作成と同様にして顔料分散物C3を作成した。
<硬化性インク組成物1の作成>
実施例1で調製した顔料分散物1を10g、(c)重合性化合物 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(SR238、サートマー社製)31.5g、ジプロピレングリコールジアクリレート(SR508、サートマー社製)40g、ポリエステルアクリレート(Ebecryl657、ダイセル・サイテック社製) 5.0g、(d)重合開始剤 1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)2.5g、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(Lucirin TPO、BASFジャパン製) 7.0g、ベンゾフェノン(和光純薬製)3.9g、界面活性剤 BYK307 (ビックケーミー社製)0.10g を顔料分散物と混合させた後、これをメンブランフイルターで加圧濾過し、硬化性インクジェット記録用の硬化性インク組成物1を得た。
<硬化性インク組成物2および3の作成>
顔料分散物1の代わりに、それぞれ顔料分散物2および3を用いた以外は実施例7の硬化性インク組成物1の調製方法と同様にして、インクジェット記録用の硬化性インク組成物2および3を製造した。
<硬化性インク組成物4の作成>
実施例4で調製した顔料分散物4を15g、(c)重合性化合物 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(SR238、サートマー社製)26.5g、ジプロピレングリコールジアクリレート(SR508、サートマー社製)40g、ポリエステルアクリレート(Ebecryl657、ダイセル・サイテック社製) 5g、(d)重合開始剤 1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)2.5g、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(Lucirin TPO、BASFジャパン製) 7g、ベンゾフェノン(和光純薬製)3.9g、界面活性剤 BYK307 (ビックケーミー社製)0.1g を顔料分散物と混合させた後、これをメンブランフイルターで加圧濾過し、インクジェット記録用の硬化性インク組成物4を得た。
<硬化性インク組成物5および6の作成>
顔料分散物4の代わりにそれぞれ顔料分散物5および顔料分散物6を用いた以外は実施例10の硬化性インク組成物4の作成と同様にして、インクジェット記録用硬化性インク組成物5および6を作成した。
<硬化性インク組成物C1の作成>
実施例7において、顔料分散物1の代わりに顔料分散物C1を用いた以外は硬化性インク組成物1の作成と同様にして、硬化性インク組成物C1を作成した。
(比較例5)
<硬化性インク組成物C2の作成>
実施例10において、顔料分散物4の代わりに顔料分散物C2を用いた以外は硬化性インク組成物4の作成と同様にして、硬化性インク組成物C2を作成した。
(比較例6)
<硬化性インク組成物C3の作成>
実施例10において、顔料分散物4の代わりに顔料分散物C3を用いた以外は硬化性インク組成物4の作成と同様にして、硬化性インク組成物C3を作成した。
各顔料分散物について、組成物中の顔料の粒子径と組成物の粘度を下記の方法で測定し、下記の基準でAからCのランクに分類した。何れもランクAが最も良い評価である。結果を表2に示す。
各顔料分散物の粒子径を光散乱回折式の粒度分布測定装置(LB500、(株)堀場製作所製)を用いて測定し、以下の基準でランク分けした。
[顔料がNOVOPERM YELLOW H2Gの場合(顔料分散物1、2、3およびC1)]
A:メジアン径が100nm以上150nm未満
B:メジアン径が150nm以上、200nm未満
C:メジアン径が200nm以上
[顔料がCINQUASIA MAGENTA RT−355Dの場合(顔料分散物4、5、C2およびC3)]
A:メジアン径が80nm以上120nm未満
B:メジアン径が120nm以上、170nm未満
C:メジアン径が170nm以上
各顔料分散物の25℃における粘度をE型粘度計を用いて測定し、以下の基準でランク分けした。
A:500mPas未満
B:500mPas以上、1200mPas未満
C:1200mPas以上(分散中に顔料分散物の循環が停止するレベル)
各硬化性インク組成物について、組成物中の顔料の粒子径と組成物の粘度を下記の方法で測定し、下記の基準でAからCのランクに分類した。
また、各硬化性インク組成物中の顔料の分散安定性を下記の方法で評価し、AからDのランクに分類した。
更に、各硬化性インク組成物について、インクジェットプリンター用のインクとして使用した場合の性能を下記の方法で評価し、AからCのランクに分類した。何れの評価についても、ランクAが最も良い評価である。結果を同じく表2に示す。
各硬化性インク組成物の粒子径を光散乱回折式の粒度分布測定装置(LB500、(株)堀場製作所製)を用いて測定し、以下の基準でランク分けした。
[顔料がNOVOPERM YELLOW H2Gの場合(硬化性インク組成物1、2、3およびC1)]
A:メジアン径が100nm以上150nm未満
B:メジアン径が150nm以上、200nm未満
C:メジアン径が200nm以上
[顔料がCINQUASIA MAGENTA RT−355Dの場合(硬化性インク組成物4、5、C2およびC3)]
A:メジアン径が80nm以上120nm未満
B:メジアン径が120nm以上、170nm未満
C:メジアン径が170nm以上
各硬化性インク組成物の25℃における粘度をE型粘度計を用いて測定し、以下の基準でランク分けした。
A:30mPas未満
B:30mPas以上、50mPas未満(吐出時にノズルつまりが発生し始めるレベル)
C:50mPas以上(ノズルつまりが多く発生し、問題のあるレベル)
各硬化性インク組成物を25℃で4週間保存した後および60℃で1週間保存した後、各組成物中の顔料の分散状態を目視で評価すると共に、各組成物の粘度を測定して保存前の粘度との変化の割合を測定し、下記の基準でランク分けした。
A:沈殿物の発生がなく、粘度の増加が5%未満で分散安定性が高いレベル。
B:沈殿物の発生がなく、粘度の増加は5%以上10%未満で吐出性に問題ないレベル
C:沈殿物の発生なはいが、粘度の増加が10%以上であり吐出性が低下し、実用上問題になるレベル
D:沈殿物の発生や液別れが認められ、使用できないレベル。
−ノズル欠−
各硬化性インク組成物をインクジェット記録用インクとして使用した場合の性能を評価するため、各組成物を25℃と60℃の間で昇温・降温サイクルを10回繰り返した後、ピエゾ型インクジェットノズルを有するインクジェット記録実験装置(印字密度300dpi、打滴周波数4kHz、ノズル数64)のインクカートリッジに充填して、A4サイズの普通紙にベタ印字を3枚行い、ノズル欠の有無について観察し、以下の基準でランク分けした。
A:ノズル欠が発生せず高品質の画像が形成された。
B:一部でサテライトが発生し、画像欠陥が観察された。
C:ノズル欠が発生し、画像欠陥が著しい。
また、
前記インクジェット記録実験装置で塩化ビニル製シート上にベタ印字したサンプルをDeep UVランプ(ウシオ製、SP−7)で3000mJ/cm2のエネルギーとなる条件で露光し、印字サンプルを得た。実施例及び比較例に挙げたいずれのインクにおいても良好に硬化し、硬化皮膜を指で触れた際にべたつきは観察されなかった。
また、印字サンプルを3枚重ね、1(g/cm3)となるように錘を置き、6時間後に印字面がそれと重なったシートとどの程度接着するかを評価する耐ブロッキン性試験も実施したが、いずれの印字サンプルも接着は見られなかった。
更に、活性エネルギー線の照射に対して迅速に硬化し、べたつきのない高画質の画像を形成することができ、印刷された用紙を重ねても、互いに張り付くことがないこと、即ち耐ブロッキング性にも優れた印字物を得ることができることを確認できた。
また、インクジェット記録方法に使用する硬化性インク組成物に使用することで、非吸収性の被記録媒体上にも、高品質の画像をデジタルデータに基づき直接形成しうることから、本発明のインク組成物は大面積の印刷物の作製にも好適に使用される。
Claims (6)
- (a)顔料および(b)主鎖にポリウレタン結合を含み、側鎖にポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリアルキレンオキシドからなる群から選ばれた少なくとも一つの高分子鎖を有し、かつ前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格を前記主鎖のペンダントとして含む重合体を含有する顔料分散物。
- 前記顔料の化学構造中に含まれる部分骨格とは異なる部分骨格が2個または3個の環で構成された炭素環式または複素環式縮合環構造である請求項1に記載の顔料分散物。
- 請求項1から請求項3の何れか1項に記載された顔料分散物および該顔料分散物に含まれる該(b)の重合体と親和性のある液状媒体を含有するインク組成物。
- 請求項1から請求項3の何れか1項に記載された顔料分散物および(c)重合性化合物を含有する硬化性組成物。
- 請求項4に記載の硬化性組成物を含有する硬化性インク組成物。
- 請求項4に記載の硬化性組成物を含有するインクジェット記録用硬化性インク組成物。
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