JP4109713B2 - Water dispersion and method for producing the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水に不溶性の固体を水中に微粒子状に分散させてなる水分散体と、その製造方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の水分散体は、水に不溶性の固体として顔料や染料を用いた塗料、印刷インク、液体現像剤(湿式トナー)、インクジェットプリンタ用インクなどや、上記固体として薬剤を用いた医薬品、また触媒や重合開始剤などを用いた工業製品や中間製品などとして、幅広く利用されている。
【0003】
このような水分散体は、固体粒子の分散安定性にすぐれ、保存中に沈降などの問題を起こさず、長期間安定に保存できることが望まれる。そこで、従来より、固体の種類に応じて、その粒子径や分散安定剤などを選択使用することにより、またインクジェットプリンタ用インクでは、固体粒子である顔料の表面にアニオン性基含有樹脂を酸析させて被膜化することにより(特開平9−151342号公報)、上記の分散安定性を改善する試みが種々なされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、分散安定性の改善効果が十分とはいえず、固体粒子が保存中に沈降するなどの問題が依然として認められ、このため、塗料、印刷インクなどの用途に利用する場合、その性能の劣化がさけられなかったり、使用不能となってしまうなどの問題があった。
【0005】
本発明の目的は、このような事情に照らし、顔料や染料をはじめとした広範囲の固体粒子に対してその分散安定性の改善をはかれ、保存中に沈降などの問題を起こさず、長期間安定に保存できる水分散体を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記の性能に加えて、インクジェットプリンタ用インクとして高速印字性にもすぐれた水分散体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的に対し、鋭意検討した結果、固体粒子の分散安定性を改善するための成分として、ポリエーテル構造を有する樹脂を用い、これと固体粒子を含む有機溶媒相に水相を混合すると、固体粒子の表面に上記樹脂が付着して、固体粒子が上記樹脂により被覆された構造の微粒子が得られ、しかもその際、樹脂の被覆量が前記従来の酸析方法(特開平9−151342号公報)などに比べて、はるかに多くなり、その結果として、固体粒子の分散安定性が飛躍的に向上して、保存中に沈降などの問題を起こさない、長期間安定に保存できる水分散体が得られることがわかった。これは、ポリエーテル構造を有する樹脂が水に自己分散しやすいためである。また、この水分散体は、固体粒子として顔料などを選択使用したとき、上記樹脂の性質や被覆構造などに起因して、表面張力の低下などの不都合をきたさない、インクジェットプリンタ用インクとして高速印字性にすぐれたものとなることもわかった。
【0007】
本発明は、上記の知見をもとにして、完成されたものである。
すなわち、本発明は、水に不溶性の固体がポリエーテル構造を有する樹脂により被覆された微粒子を含み、上記ポリエーテル構造を有する樹脂は、酸価が5〜70KOH mg /gであり、この樹脂による被覆量が固体100重量部に対し15〜1,000重量部であることを特徴とする水分散体に係るものであり、とくに固体が顔料である上記水分散体ポリエーテル構造を有する樹脂がポリエーテル構造としてポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンのうちのいずれか少なくとも一方を含む上記水分散体、ポリエーテル構造を有する樹脂がポリエーテル構造をグラフト部に有するアクリル系樹脂からなる上記水分散体、ポリエーテル構造を有する樹脂の数平均分子量が1,000〜100,000である上記水分散体、微粒子の平均粒子径が0.01〜0.3μmである上記水分散体、固体濃度が3〜10重量%において、表面張力が(3.0〜6.0)×10-4N/cmである上記水分散体を、提供できるものである。
また、本発明は、水に不溶性の固体とポリエーテル構造を有する樹脂を含む有機溶媒相を、水相と混合して、上記各構成の水分散体を得ることを特徴とする水分散体の製造方法に係るものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリエーテル構造を有する樹脂は、分子中に固体表面と水との両方に親和するポリエーテル構造、とくに親水性にすぐれたポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンのうちのいずれか少なくとも一方を含むとともに、水に自己分散化する性質を持つ、つまり、この樹脂を有機溶媒に溶解させた溶液をつくりこれと水とを混合したときに、樹脂自体が自己分散化して微粒子状の樹脂分散液を付与する性質を持つものである。
【0009】
この性質を持たせるため、分子中に酸性基または塩基性基からなる極性基を有しているのが望ましく、とくに酸性基としてカルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基などを有しているのがよく、中でも、分散粒子の凝集が起こりにくい酸強度の弱いカルボキシル基を有しているのが望ましい。このような樹脂は、酸価が5〜70KOHmg/gであるのがよく、とくに好ましくは10〜65KOHmg/g、さらに好ましくは10〜50KOHmg/gであるのがよい。酸価が5KOHmg/g未満となったり、70KOHmg/gを超えると、自己分散化しにくくなる傾向にある。また、酸価が低すぎると固体粒子との親和性が弱くなり、微細な水分散体を得にくくかったり、固体粒子の電荷が小さくなる傾向にある。また、水分散体中の微粒子の酸価としては、2〜95KOHmg/gが好ましく、5〜68KOHmg/gがより好ましい。
【0010】
このようにポリエーテル構造を有する樹脂には、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、エポキシ系、アミノ系などの各種の樹脂が含まれ、これらの中から、その1種を単独でまたは2種以上を混合して用いる。分子中への極性基の導入やグラフト化が容易で、水に自己分散化する性質を付与しやすいなどの点より、アクリル系樹脂、とくにポリエーテル構造をグラフト部に有するアクリル系樹脂が好ましく用いられる。
【0011】
このようなアクリル系樹脂は、アクリル系モノマーおよび極性基含有モノマーとともに、ポリエーテル構造を有するマクロモノマーを併用し、また必要によりその他の共重合可能なモノマーを使用し、これらのモノマーを、触媒の存在下、ラジカル重合させることにより、得ることができる。
【0012】
アクリル系モノマーとしては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−プロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸セチル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸ベンジルなどのアクリル酸エステルや、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸セチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ベンジルなどのメタクリル酸エステルなどが用いられる。
【0013】
極性基含有モノマーには、酸性基含有モノマーまたは塩基性基含有モノマーが用いられる。酸性基含有モノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、エタアクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、フマール酸、アクロイルオキシエチルフタレート、アクロイルオキシサクシネートなどのカルボキシル基含有モノマー、アクリル酸2−スルホン酸エチル、メタクリル酸2−スルホン酸エチル、ブチルアクリルアミドスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー、メタクリル酸2−ホスホン酸エチル、アクリル酸2−ホスホン酸エチルなどのホスホン酸基含有モノマー、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどの水酸基含有モノマーなどがある。このうち、カルボキシル基含有モノマーや水酸基含有モノマーが好ましい。
【0014】
また、塩基性基含有モノマーには、アクリル酸アミド、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸アミノプロピル、メタクリル酸アミド、メタクリル酸アミノエチル、メタクリル酸アミノプロピルなどの第1級アミノ基含有モノマー、アクリル酸メチルアミノエチル、アクリル酸メチルアミノプロピル、アクリル酸エチルアミノエチル、アクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸メチルアミノエチル、メタクリル酸メチルアミノプロピル、メタクリル酸エチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピルなどの第2級アミノ基含有モノマー、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノプロピル、アクリル酸ジエチルアミノプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノプロピルなどの第3級アミノ基含有モノマー、アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩などの第4級アミノ基含有モノマーなどがある。
【0015】
ポリエーテル構造を有するマクロモノマーとしては、アクリロイル基またはメタクリロイル基に直接もしくはアルキル基を介してメトキシポリエチレングリコールやメトキシポリプロピレングリコールが結合したマクロモノマーが用いられる。市販品としては、日本油脂社製の「PE−200」、「PE−350」、「AE−200」、「AE−350」、「AP−400」、「AP−550」、「AP−800」、「70PEP−350B」、「10PEP−550B」、「AEP」、「50POEP−800B」、「50AOEP−800B」、「PLE」、「ALE」、「PSE」、「ASE」、「PNE」、「ANE」、「PNP」、「ANP」、「PNEP−600」、「PME−200」、「PME−400」、「PME−1000」、「AME−400」、「PP−500」、「PP−800」、「PP−1000」、新中村化学社製の「AMP−10G」、「AMP−20G」、「AMP−60G」、「AM−90G」、大阪有機化学工業社製の「ビスコート#355HP」、「ビスコート#310」、「ビスコート#310HP」、「ビスコート#310HG」、「ビスコート#312」、「ビスコート#700」、共栄社化学社製の「ライトアクリレートEHDG−A」、「ライトアクリレートEC−A」、「ライトアクリレートMTG−A」、「ライトアクリレート130A」、「ライトアクリレートP−200A」、「ライトアクリレートNP−4EA」、「ライトアクリレートNP−8EA」、「ライトエステルMC」、「ライトエステル130MA」、「ライトエステル041MA」、新中村化学工業社製の「NKエステルM−20G」、「NKエステルM−40G」、「NKエステルM−90G」、旭電化工業社製の「アデカリアソープNE−10」、「アデカリアソープNE−20」、「アデカリアソープNE−40」などが挙げられる。
【0016】
これらマクロモノマーの分子量は、150〜10,000の範囲が好ましく、さらに180〜2,000の範囲がより好ましい。分子量が150未満では、固体粒子の表面に樹脂を付着させたとき、グラフト基の立体反発の効果が小さくなり、固体同士の凝集が起こりやすく、保存安定性に欠ける場合がある。また、分子量が10,000を超えると、樹脂が固体表面に付着する際、グラフト基が立体障害となり、固体との親和性が悪くなり、分散性に欠ける場合がある。
【0017】
これらマクロモノマーの使用量は、単量体全体中、5〜70重量%の範囲であるのが好ましく、さらに10〜50重量%の範囲であるのがより好ましい。5重量%未満では、グラフト基の効果が小さくなり、自己分散性に乏しくなり、また、70重量%を超えると、樹脂の親水性が増すために水に溶けやすくなり、樹脂が固体表面に付着しにくくなる傾向にある。
【0018】
その他の共重合可能なモノマーには、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレンなどのスチレン系モノマー、イタコン酸ベンジルなどのイタコン酸エステル類、マレイン酸ジメチルなどのマレイン酸エステル類、フマール酸ジメチルなどのフマール酸エステル類、エチレンなどのα−オレフィン、その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートなどがある。
【0019】
ラジカル重合は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、レドックス重合など公知の一般的な方法を用いて行えばよい。溶液重合は、反応方法がシンプルなため、とくに好ましい。溶液重合に用いる非反応性溶媒には、ヘキサン、ミネラルスピリットなどの脂肪族炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、メタノール、ブタノールなどのアルコール系溶剤、メチルエチルケトン、イソブチルメチルケトンなどのケトン系溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ピリジンなどの非プロトン性極性溶剤などがある。必要により、これらの溶剤を併用してもよい。
【0020】
ラジカル重合に用いる触媒としては、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシド、クメンパーヒドロキシド、アセチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシドなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ化合物などの公知の重合開始剤が挙げられる。ラジカル重合に際し、反応条件は、重合開始剤や溶媒などにより異なるが、反応温度は180℃以下、好ましくは30〜150℃、反応時間は30分間〜40時間、好ましくは2時間〜30時間である。
【0021】
本発明におけるポリエーテル構造を有する樹脂としては、上記のようなポリエーテル構造をグラフト部に有するアクリル系樹脂が最も好ましく用いられるが、これら樹脂の数平均分子量は、1,000〜100,000、好ましくは3,000〜30,000の範囲にあるのがよい。数平均分子量が1,000未満となると、固体粒子を微細に分散させるのが難しくなる傾向にあり、固体粒子の沈降を引き起こしやすい。また、100,000を超えると、溶媒に溶解しにくくなり、水分散体の粘度が著しく高くなりやすい。
【0022】
本発明における水に不溶性の固体としては、塗料、印刷インク(とくに、インクジェットプリンタ用インク)、液体現像剤などの用途にあっては、無機顔料、有機顔料、水および有機溶剤に溶解しない染料などが用いられる。その他、用途目的に応じて、フィラー、医薬、重合開始剤、触媒、紫外線吸収剤など、水および有機溶剤に溶解しない各種の固体物質が用いられる。
【0023】
無機顔料としては、たとえば、カーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華、酸化亜鉛、トリポン、酸化鉄、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、カオリナイト、モンモリロナイト、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、カドミウムレッド、べんがら、モリブデンレッド、クロムバーミリオン、モリブデートオレンジ、黄鉛、クロムイエロー、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、酸化クロム、ピリジアン、コバルトグリーン、チタンコバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、群青、ウルトラマリンブルー、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、マンガンバイオレット、コバルトバイオレット、マイカなどが挙げられる。
【0024】
有機顔料としては、たとえば、アゾ系、アゾメチン系、ポリアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、インジゴ系、チオインジゴ系、キノフタロン系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリン系、イソインドリノン系などの顔料が用いられる。水および有機溶剤に溶解しない染料としては、たとえば、アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、フタロシアニン系、カルボニル系、キノンイミン系、メチン系、キノリン系、ニトロ系などの染料が挙げられ、これらの中でも、とくに分散染料が好ましい。
【0025】
本発明の水分散体は、このような水に不溶性の固体が前記したポリエーテル構造を有する樹脂により被覆された構造の微粒子を含み、上記樹脂による被覆量が固体100重量部に対し15〜1,000重量部であることを特徴としたものである。とくに好ましくは、上記樹脂による被覆量が固体100重量部に対し20〜500重量部であり、より好ましくは、上記樹脂による被覆量が固体100重量部に対し25〜200重量部である。また、上記の微粒子は、その平均粒子径が0.01〜0.3μmの範囲にあり、好ましくは0.015〜0.2μmの範囲にある。
【0026】
なお、上記樹脂による被覆構造は、樹脂と固体との間の化学的結合(酸−塩基結合、イオン結合、共有結合など)、物理的結合(樹脂凝集による結合、分散力による機械的結合など)、物理化学的結合のいずれかまたはこれらが複合した結合に基づいており、かなり強固な付着形態をとっている。このような付着形態をとる樹脂の被覆量は、たとえば、水分散体の不揮発分濃度を2重量%に調整したのち、この水分散体を上澄み液が透明になるまで遠心分離を行い、上澄み液中の樹脂濃度を測定することにより、間接的に求めることができる。
【0027】
このように構成される本発明の水分散体は、上記樹脂の前記した性質に加え、上記のような被覆構造をとることにより、とくにその被覆量が多いことにより、固体粒子が前記微粒子として水中に安定に分散し、従来に比べて、分散安定性に格段にすぐれた性能を発揮する。その結果、保存中にもはや沈降などの問題を起こさず、長期間安定に保存することが可能となる。
【0028】
これに対し、上記樹脂の被覆量や微粒子の平均粒子径が前記範囲を逸脱したりすると、このような効果が得られにくい。とくに、上記樹脂の被覆量が固体100重量部に対し15重量部未満となると、水分散体中での固体同士の凝集が起こりやすく保存安定性に劣るようになり、印字物への定着性にも欠ける。また、上記樹脂の被覆量が1,000重量部を超えると、効果が飽和する。さらに、上記微粒子の平均粒子径が0.3μmを超えると、やはり分散安定性に劣る傾向にあり、凝集を起こしやすく、インクなどにした場合には、印刷物の色再現性が悪くなったり、インクジェットプリンタのノズルの目詰まりの原因となりやすい。また、上記微粒子の平均粒子径が0.01μm未満では、印字物のコントラストが低下しやすくなる。
【0029】
本発明の水分散体は、上記の分散安定性に加えて、上記樹脂の性質や被覆構造をとることにより、表面張力を高い値に維持させることができる。具体的には、固体濃度が3〜10重量%において、表面張力が(3.0〜6.0)×10-4N/cm、好ましくは(3.5〜5.5)×10-4N/cmとなる。このため、インクジェットプリンタ用インクとした場合、液滴が非常に安定した球状となり、画像の乱れを起こさず、高速印字性にすぐれたものとなる。
【0030】
これに対し、上記表面張力が3.0×10-4N/cm未満となる水分散体では、インクジェットプリンタ用インクとした場合、液滴が安定した球状とならず、画像の乱れが生じ、高速印字性を損なう場合がある。なお、インクの保存安定性を改良するための従来技術として、分散安定剤にシリコーン成分を含む樹脂を用いる試みもあるが(特開平10−279873号公報)、この場合、インクの表面張力が3.0×10-4N/cm未満となり、インクジェットプリンタ用インクとして高速印字性などの特性を満足させることができない。
【0031】
本発明の水分散体は、水に不溶性の固体とポリエーテル構造を有する樹脂を含む有機溶媒相を、水相と混合して、固体粒子の表面に上記樹脂を付着させ、固体粒子が上記樹脂により被覆された構造の微粒子を生成させるという方法により、製造できる。すなわち、この方法によると、固体粒子の表面に上記樹脂が容易にかつ多量に析出付着する結果、固体に対する被覆量が15重量%以上となる被覆構造を形成することができる。
【0032】
本発明の上記方法は、具体的には、A)ポリエーテル構造を有する樹脂を溶解させた有機溶媒中に水に不溶性の固体を分散する分散工程、B)上記の分散工程で得られた分散液中に水を注入するか、または上記の分散工程で得られた分散液を水中に注入して、上記分散液と水とを混合することにより固体粒子の表面に上記樹脂を析出付着させる混合工程、C)必要に応じて上記の混合工程後、溶媒を蒸留する濃縮工程とにより、実施できる。
【0033】
上記のA工程では、ポリエーテル構造を有する樹脂を有機溶媒に溶解し、これに水に不溶性の固体を加えたのち、必要により、ガラスビーズ、スチールビーズ、ジルコニアビーズなどの分散媒体を用いて、ダイノーミルやDSP−ミルなどのビーズミル、ロールミル、サンドミル、アトライター、ニーダーやナノマイザーなどの高圧噴射ミルなどの分散機により、分散して分散液を得る。その際、必要により界面活性剤、樹脂、顔料分散剤、顔料誘導体、電荷発生剤などの各種の添加剤を添加してもよい。
【0034】
分散機で分散する分散条件は、固体の種類や分散機の種類にもよるが、経済性などを考慮すると、温度は0〜150℃の範囲とし、分散時間は短ければ短いほどよい。分散時間が0.1〜10時間/kgであれば生産性の点で満足できる。分散後の粒子径は、最終目的とする樹脂による被覆構造の微粒子の平均粒子径が前記範囲内となるように、適宜選択する。粒子径の測定方法は、とくに限定されず、一般的に慣用されている方法を採用すればよく。たとえばレーザー散乱方式や遠心沈降方式の粒度分布測定装置により、測定できる。
【0035】
上記のB工程では、水を上記のA工程で得られた分散液中に、あるいは上記のA工程で得られた分散液を水中に、ゆっくり添加し混合する。この場合、添加時や添加後、スリーワンモーターやマグネチックスターラー、ディスパー、ホモジナイザーなどの簡単な攪拌機を用いて、均一に混合する。ラインミキサーなどの混合機を用いて、混合してもよい。さらに、析出粒子をより微細化する目的で、ビーズミルや高圧噴射ミルなどの分散機を用いて、混合してもよい。
【0036】
上記のC工程は、有機溶媒の存在が好ましくない場合に、この溶媒を除去する目的で、実施する。濃縮方法には、通常の常圧または減圧蒸留法を採用できる。濃縮により除去する有機溶媒は、A工程でポリエーテル構造を有する樹脂を溶解するために使用した溶媒であり、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどの水に易解性の有機溶媒で、かつ沸点が100℃以下のものが好ましく用いられる。
【0037】
このようにして得られる水分散体は、水に不溶性の固体100重量部あたり、水が50〜10,000重量部、好ましくは100〜3,000重量部の範囲にあるのがよい。この水分散体には、製造工程中に必要により添加される各種の添加剤、つまり界面活性剤、顔料分散剤、顔料誘導体、電荷発生剤など、その他、防腐剤、防臭剤、皮はり防止剤、香料などが含まれていてもよい。
【0038】
本発明の上記構成の水分散体は、固体の種類に応じた各種用途に利用できる。とくに固体として顔料を使用したものでは、塗料、グラビアインクなどの印刷インク、インクジェットプリンタ用インク、湿式電子写真印刷機や静電気力を用いたインクジェットプリンタ用の液体トナーなどとして、有用である。とりわけ、インク分野では、水に自己分散化するポリエーテル構造を有する樹脂が顔料表面を被覆しているため、顔料が凝集しにくく長期間安定に使用できる。
【0039】
本発明の水分散体を上記用途に利用する場合、その用途に応じて、バインダーや有機溶媒を添加し、また各種の添加剤を添加し、所定の固体濃度やバインダ濃度に調整して、使用する。その際、ディスパーのような簡単な攪拌機を用いて、撹拌混合すればよく、従来必要とされていた分散機などを使用しなくてもなく、省エネルギー化や低コストに貢献することができる。
【0040】
上記のバインダーには、天然タンパク質、セルロース類、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、芳香族アミド樹脂、メラミン樹脂、エーテル樹脂、フッ素樹脂、スチレン−アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂などの合成高分子や、その他、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂または電子線硬化樹脂など、公知の各種の樹脂を使用できる。また、上記の添加剤には、アニオン系、カチオン系またはノニオン系の界面活性剤、皮はり防止剤、レベリング剤、金属石鹸やレシチンなどの電荷調整剤、湿潤剤など、公知の各種のものが用いられる。
【0041】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。
なお、以下、「部」および「%」とあるのは、とくに断りがない限り、「重量部」および「重量%」を意味する。また、注意書きのない試薬については、すべて、和光純薬(株)製の試薬1級を用いたものである。
【0042】
なおまた、以下の実施例において、水に自己分散化するポリエーテル構造を有する樹脂として使用した「自己分散化高分子化合物A〜G」は、下記の合成例1〜7により、合成したものである。また、以下の比較例において、上記樹脂に代わるものとして使用した「ポリエーテル構造を含まない高分子化合物H」および「酸価が70KOHmg/gを超えるポリエーテル構造を有する高分子化合物I」は、下記の比較合成例1,2により、合成したものである。
【0043】

Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0044】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が51.0%で、酸価が29.0KOHmg/g、数平均分子量が13,000の高分子化合物Aを含んでいた。
【0045】
このようにして得た高分子化合物Aの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.035μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0046】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0047】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が51.5%で、酸価が27.5KOHmg/g、数平均分子量が7,000の高分子化合物Bを含んでいた。
【0048】
このようにして得た高分子化合物Bの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.032μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0049】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0050】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が44.7%で、酸価が19.7KOHmg/g、数平均分子量が13,000の高分子化合物Cを含んでいた。
【0051】
このようにして得た高分子化合物Cの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.040μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0052】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0053】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、80℃まで昇温した。これに、上記の溶液を2時間にわたって滴下し、滴下終了後、80℃で13時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が50.5%で、酸価が26.2KOHmg/g、数平均分子量が21,000の高分子化合物Dを含んでいた。
【0054】
このようにして得た高分子化合物Dの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.045μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0055】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0056】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が47.3%で、酸価が45.6KOHmg/g、数平均分子量が16,000の高分子化合物Eを含んでいた。
【0057】
このようにして得た高分子化合物Eの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.025μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0058】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0059】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が47.7%で、酸価が34.5KOHmg/g、数平均分子量が10,000の高分子化合物Fを含んでいた。
【0060】
このようにして得た高分子化合物Fの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.055μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0061】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0062】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、75℃まで昇温した。これに、上記の溶液を4時間にわたって滴下し、滴下終了後、75℃で5時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が48.8%で、酸価が14.6KOHmg/g、数平均分子量が15,000の高分子化合物Gを含んでいた。
【0063】
このようにして得た高分子化合物Gの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水0.5部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.098μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンが得られることがわかった。
【0064】
比較合成例1(ポリエーテル構造を含まない高分子化合物Hの合成)
n−ブチルアクリレート 41.3部
n−ブチルメタクリレート 23.0部
スチレン 17.2部
メタクリル酸 3.5部
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 15.0部
パーブチルO(日本油脂社製のパーオキシエステル) 2.0部
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0065】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、80℃まで昇温した。これに、上記の溶液を2時間にわたって滴下し、滴下終了後、80℃で15時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が52.0%で、酸価が25.8KOHmg/g、数平均分子量が24,000の高分子化合物Hを含んでいた。
【0066】
このようにして得た高分子化合物Hの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水を加えたが、自己分散化せず、高分子化合物Hが析出した。すなわち、この高分子化合物Hは、分子中にポリエーテル構造を含まないものであり、水に自己分散する性質を有していないことがわかった。
【0067】
Figure 0004109713
上記の各成分を混合し、溶液を調製した。
【0068】
つぎに、窒素導入管を備え付けた反応容器に、メチルエチルケトン100部を計り込み、窒素シールをしながら、80℃まで昇温した。これに、上記の溶液を2時間にわたって滴下し、滴下終了後、80℃で12時間反応させた。反応後の溶液は、不揮発分が51.3%で、酸価が71.8KOHmg/g、数平均分子量が14,000の高分子化合物Iを含んでいた。
【0069】
このようにして得た高分子化合物Iの1部を、メチルエチルケトンで希釈したのち、水2部を加えたところ、自己分散化し、平均粒子径が0.015μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)のディスパージョンとなったが、水に一部溶解していることがわかった。
【0070】
実施例1
100ccのプラスチック製ビンに、合成例1の自己分散化高分子化合物Aを4.0部、固体として銅フタロシアニンブルー顔料(大日本インキ化学工業社製の「FASTGEN BLUE GNPS」)を4.0部、メチルエチルケトンを12.0部、直径3mmのジルコニアビーズを100部、計り取り、ペイントシェーカー(東洋精機社製)で2時間分散し、さらにその後、メチルエチルケトン10.0部を追加して混合し、スラリー状の分散液を得た。
つぎに、2−ジメチルアミノエタノール0.2部、水44.8部を秤取し、ビーカーに入れ、マグネチックスターラーで攪拌した。攪拌しながら、上記のスラリー状の分散液15.0部をゆっくりと滴下し、顔料表面に高分子化合物Aを析出付着させた微粒子を生成した。その後、メチルエチルケトンを減圧蒸留により脱溶媒して、顔料濃度が4.65%の水分散体を得た。
【0071】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.156μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.9×10-4N/cm、粘度が1.49mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して31.5部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.158μmで、表面張力が3.9×10-4N/cm、粘度が1.47mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0072】
つぎに、上記の水分散体63.2部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水24.5部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.155μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.36mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.158μmで、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.34mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0073】
実施例2
固体として、銅フタロシアニンブルー顔料(大日本インキ化学工業社製の「FASTGEN BLUE GNPS」)4.0部に代えて、キナクリドン顔料(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の「CINQUASIA MAGENTA RT−355−D」)4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が4.60%の水分散体を得た。
【0074】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.158μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.6×10-4N/cm、粘度が1.48mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して25.5部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.158μmで、表面張力が3.6×10-4N/cm、粘度が1.47mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0075】
つぎに、上記の水分散体65.2部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水22.8部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.152μmで、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.89mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.151μmで、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.86mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0076】
実施例3
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例2の自己分散化高分子化合物B4.0部を使用した以外は、実施例2と同様にして、顔料濃度が4.96%の水分散体を得た。
【0077】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.126μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が4.3×10-4N/cm、粘度が1.38mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して38.6部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.130μmで、表面張力が4.3×10-4N/cm、粘度が1.37mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0078】
つぎに、上記の水分散体60.5部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水27.5部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.133μmで、表面張力が3.7×10-4N/cm、粘度が1.31mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.134μmで、表面張力が3.6×10-4N/cm、粘度が1.30mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0079】
実施例4
固体として、銅フタロシアニンブルー顔料(大日本インキ化学工業社製の「FASTGEN BLUE GNPS」)4.0部に代えて、カーボンブラック(テグサ・ヒュルス社製の「Printex 85」)4.0部を使用し、かつ、合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例3の自己分散化高分子化合物C4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が5.98%の水分散体を得た。
【0080】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.149μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が4.1×10-4N/cm、粘度が1.89mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して44.3部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.146μmで、表面張力が4.1×10-4N/cm、粘度が1.91mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0081】
つぎに、上記の水分散体83.6部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水4.4部を加えて、混合し、顔料分が5%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.149μmで、表面張力が3.7×10-4N/cm、粘度が1.76mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.150μmで、表面張力が3.6×10-4N/cm、粘度が1.77mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0082】
実施例5
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例4の自己分散化高分子化合物D4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が6.30%の水分散体を得た。
【0083】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.157μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.4×10-4N/cm、粘度が1.99mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して33.5部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.156μmで、表面張力が3.4×10-4N/cm、粘度が1.97mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0084】
つぎに、上記の水分散体47.6部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水40.4部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.156μmで、表面張力が3.0×10-4N/cm、粘度が1.73mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.158μmで、表面張力が3.0×10-4N/cm、粘度が1.78mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0085】
実施例6
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例5の自己分散化高分子化合物E4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が4.30%の水分散体を得た。
【0086】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.142μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.8×10-4N/cm、粘度が2.00mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して43.5部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.146μmで、表面張力が3.8×10-4N/cm、粘度が1.97mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0087】
つぎに、上記の水分散体69.8部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水18.2部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.145μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.78mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.149μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.80mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0088】
実施例7
固体として、銅フタロシアニンブルー顔料(大日本インキ化学工業社製の「FASTGEN BLUE GNPS」)4.0部に代えて、ジスアゾ系顔料(クラリアント社製の「Yellow HGAF LP901」)を4.0部使用し、かつ、メチルエチルケトンを12.0部から10.0部に減らし、n−ヘキサン2.0部を加えるようにした以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が5.08%の水分散体を得た。
【0089】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.189μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.6×10-4N/cm、粘度が1.66mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して26.5部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.146μmで、表面張力が3.7×10-4N/cm、粘度が1.63mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0090】
つぎに、上記の水分散体59.0部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水29.0部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.190μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.58mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.192μmで、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.57mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0091】
実施例8
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例6の自己分散化高分子化合物F4.0部を使用した以外は、実施例2と同様にして、顔料濃度が4.63%の水分散体を得た。
【0092】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.190μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.5×10-4N/cm、粘度が1.89mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して32.2部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.188μmで、表面張力が3.5×10-4N/cm、粘度が1.88mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0093】
つぎに、上記の水分散体64.8部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水23.2部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.195μmで、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.67mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.193μmで、表面張力が3.1×10-4N/cm、粘度が1.68mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0094】
実施例9
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、合成例7の自己分散化高分子化合物G4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が4.30%の水分散体を得た。
【0095】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.135μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.8×10-4N/cm、粘度が1.76mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して36.9部であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.138μmで、表面張力が3.8×10-4N/cm、粘度が1.78mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0096】
つぎに、上記の水分散体69.8部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水18.2部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.138μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.82mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.141μmで、表面張力が3.3×10-4N/cm、粘度が1.80mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集は起こらず、非常にすぐれた保存安定性を示した。
【0097】
比較例1
100ccのプラスチック製ビンに、水に自己分散化しない樹脂としてスチレン・アクリル系樹脂(ジョンソンポリマー社製の「ジョンクリル」)を20.0部、固体として銅フタロシアニンブルー顔料(大日本インキ化学工業社製の「ファストゲンブルーGNPS」)を20.0部、水を57.0部、消泡剤(日信化学工業社製の「サーフィノール104」)を1.8部、直径3mmのジルコニアビーズを100部、計り取り、ペイントシェーカー(東洋精機社製)で2時間分散し、さらにその後、水253.0部および上記と同じスチレン・アクリル系樹脂(ジョンソンポリマー社製の「ジョンクリル」)46.5部を追加して混合し、顔料濃度が5.00%の水分散体を得た。
【0098】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.179μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が1.97mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して2.3部であった。このことは、上記の樹脂がほとんど顔料の表面に付着していないことを意味する。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で3日間の保存試験を行った結果、微粒子の平均粒子径が0.335μmで、表面張力が2.9×10-4N/cm、粘度が4.26mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が起こり、顔料の若干の沈降がみられ、保存安定性に欠けていた。
【0099】
つぎに、上記の水分散体60.0部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水28.0部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.169μmで、表面張力が2.8×10-4N/cm、粘度が1.89mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で3日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.648μmで、表面張力が2.8×10-4N/cm、粘度が4.75mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が起こり、顔料の沈降がみられ、保存安定性に欠けていた。
【0100】
比較例2
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、比較合成例1のポリエーテル構造を含まない高分子化合物H4.0部を使用した以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が4.86%の水分散体を得た。
【0101】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.360μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)と、粒子径がかなり大きくなり、表面張力が3.1×10-4N/cm、粘度が2.09mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して11.2部という少ない量であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行った結果、微粒子の平均粒子径が0.538μmで、表面張力が2.8×10-4N/cm、粘度が5.78mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が認められ、保存安定性に欠けていた。
【0102】
つぎに、上記の水分散体61.7部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水26.3部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.455μmで、表面張力が2.6×10-4N/cm、粘度が3.68mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.523μmで、表面張力が2.5×10-4N/cm、粘度が4.08mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が起こり、顔料の沈降が若干みられ、保存安定性に欠けていた。
【0103】
比較例3
合成例1の自己分散化高分子化合物A4.0部に代えて、比較合成例2の酸価が70KOHmg/gを超えるポリエーテル構造を有する高分子化合物Iを4.0部使用するようにした以外は、実施例1と同様にして、顔料濃度が5.19%の水分散体を得た。
【0104】
この水分散体は、微粒子の平均粒子径が0.230μm(コールター社製のレーザードップラー方式の粒度分布計「N4 PLUS」で測定)であり、表面張力が3.2×10-4N/cm、粘度が2.87mPa・sであった。
また、この分散体を水により不揮発分濃度を2%に調整し、33500Gの遠心力を5時間かけて上澄みの不揮発分から遠心沈降による樹脂の被覆量を測定したところ、顔料100部に対して10.4部という少ない量であった。
さらに、この水分散体について、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行った結果、微粒子の平均粒子径が0.453μmで、表面張力が2.7×10-4N/cm、粘度が4.34mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が認められ、保存安定性に欠けていた。
【0105】
つぎに、上記の水分散体57.8部に、浸透剤としてトリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル10.0部、消泡剤(日信化学工業社の「サーフィノール465」)2.0部および水30.2部を加えて、混合し、顔料分が3%である水性のインクジェットプリンタ用インクを調製した。
このインクは、微粒子の平均粒子径が0.280μmで、表面張力が2.8×10-4N/cm、粘度が2.88mPa・sであった。
また、このインクについて、70℃の恒温槽で14日間の保存試験を行ったところ、微粒子の平均粒子径が0.368μmで、表面張力が2.6×10-4N/cm、粘度が3.38mPa・sであり、上記の保存試験で顔料の凝集が起こり、顔料の沈降が若干みられ、保存安定性に欠けていた。
【0106】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、水に不溶性の固体をポリエーテル構造を有する樹脂により被覆した構造の微粒子を含み、上記樹脂による被覆量が上記固体100重量部に対し15〜1,000重量部となる構成としたことにより、顔料や染料をはじめとした広範囲の固体に対しその分散安定性の改善をはかれ、保存中に沈降などの問題を起こさず、長期間安定に保存できる水分散体を提供できる。また、上記固体としてとくに顔料を使用したときには、インクジェットプリンタ用インクとして高速印字性にもすぐれた上記水分散体を提供できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aqueous dispersion obtained by dispersing a water-insoluble solid in the form of fine particles in water, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
This type of water dispersion includes paints, printing inks, liquid developers (wet toners), inks for ink jet printers, and the like that use pigments or dyes as water-insoluble solids, pharmaceuticals that use drugs as the solids, Widely used as industrial products and intermediate products using catalysts and polymerization initiators.
[0003]
It is desired that such an aqueous dispersion has excellent dispersion stability of solid particles and can be stored stably for a long period of time without causing problems such as sedimentation during storage. Therefore, conventionally, by selecting and using the particle size, dispersion stabilizer, etc. according to the type of solid, and for ink jet printer ink, an anionic group-containing resin is acidified on the surface of the pigment, which is a solid particle. Thus, various attempts have been made to improve the dispersion stability by forming a film (Japanese Patent Laid-Open No. 9-151342).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional method cannot be said to have a sufficient effect of improving the dispersion stability, and problems such as solid particles settling during storage are still recognized. Therefore, it is used for applications such as paints and printing inks. In such a case, there has been a problem that the deterioration of the performance cannot be avoided or the use becomes impossible.
[0005]
In light of such circumstances, the object of the present invention is to improve the dispersion stability of a wide range of solid particles including pigments and dyes, without causing problems such as sedimentation during storage, and for a long period of time. The object is to provide an aqueous dispersion which can be stored stably. Another object of the present invention is to provide an aqueous dispersion excellent in high-speed printability as an ink for an ink jet printer in addition to the above performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent investigations for the above object, the present inventors have used a resin having a polyether structure as a component for improving the dispersion stability of solid particles, and used this as an organic solvent phase containing the solid particles. When the aqueous phase is mixed, the resin adheres to the surface of the solid particles, and fine particles having a structure in which the solid particles are coated with the resin are obtained. In this case, the coating amount of the resin is the conventional acid precipitation method ( As a result, the dispersion stability of solid particles is dramatically improved, and no problems such as sedimentation occur during storage. It was found that an aqueous dispersion that can be stored in the water was obtained. This is because a resin having a polyether structure is easily self-dispersed in water. In addition, this water dispersion does not cause inconveniences such as a decrease in surface tension due to the properties of the resin and the coating structure when a pigment or the like is selectively used as solid particles. I also found it to be excellent.
[0007]
  The present invention has been completed based on the above findings.
  That is, the present invention includes fine particles in which a solid insoluble in water is coated with a resin having a polyether structure,The resin having a polyether structure has an acid value of 5 to 70 KOH. mg / G and thisThe water dispersion is characterized in that the coating amount by the resin is 15 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid, and in particular, the above water dispersion in which the solid is a pigment,The aqueous dispersion in which the resin having a polyether structure contains at least one of polyoxyethylene or polyoxypropylene as the polyether structure, and the acrylic resin in which the resin having the polyether structure has a polyether structure in the graft portion The water dispersion comprising the above, the water dispersion having a polyether structure having a number average molecular weight of 1,000 to 100,000, and the water dispersion having a fine particle having an average particle diameter of 0.01 to 0.3 μm. Body, solid concentration is 3 to 10% by weight, surface tension is (3.0 to 6.0) × 10-FourThe aqueous dispersion having N / cm can be provided.
  Further, the present invention provides an aqueous dispersion characterized by mixing an organic solvent phase containing a water-insoluble solid and a resin having a polyether structure with an aqueous phase to obtain an aqueous dispersion having each of the above-mentioned constitutions. It relates to a manufacturing method.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The resin having a polyether structure in the present invention contains in the molecule at least one of a polyether structure having affinity for both a solid surface and water, particularly polyoxyethylene or polyoxypropylene having excellent hydrophilicity. At the same time, it has the property of self-dispersing in water, that is, when a solution in which this resin is dissolved in an organic solvent is prepared and mixed with water, the resin itself self-disperses to form a fine resin dispersion. It has the nature to give.
[0009]
In order to have this property, it is desirable to have a polar group consisting of an acidic group or a basic group in the molecule, and in particular, it has a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, etc. as an acidic group. Among them, it is preferable that the polymer has a carboxyl group having a weak acid strength in which the dispersion particles do not easily aggregate. Such a resin should have an acid value of 5 to 70 KOH mg / g, particularly preferably 10 to 65 KOH mg / g, and more preferably 10 to 50 KOH mg / g. If the acid value is less than 5 KOH mg / g or exceeds 70 KOH mg / g, it tends to be difficult to self-disperse. On the other hand, if the acid value is too low, the affinity with the solid particles is weakened, and it is difficult to obtain a fine aqueous dispersion, or the charge of the solid particles tends to be small. The acid value of the fine particles in the aqueous dispersion is preferably 2 to 95 KOH mg / g, more preferably 5 to 68 KOH mg / g.
[0010]
As described above, the resin having a polyether structure includes various resins such as acrylic, polyester, polyurethane, epoxy, and amino, and one of these is used alone or two or more. Are mixed and used. Acrylic resins, especially acrylic resins with a polyether structure in the graft part, are preferred because they are easy to introduce polar groups into the molecule and graft, and easily impart water self-dispersing properties. It is done.
[0011]
Such an acrylic resin uses a macromonomer having a polyether structure together with an acrylic monomer and a polar group-containing monomer, and if necessary, uses other copolymerizable monomers. It can be obtained by radical polymerization in the presence.
[0012]
Examples of the acrylic monomer include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylic acid-n-propyl, acrylic acid-n-butyl, acrylic acid-t-butyl, acrylic acid 2-ethylhexyl, and octyl acrylate. Acrylates such as lauryl acrylate, cetyl acrylate, stearyl acrylate, behenyl acrylate, benzyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-n-propyl, methacrylic acid-n -Butyl, isobutyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, cetyl methacrylate, stearyl methacrylate, meta Behenyl acrylic acid, and methacrylic acid esters such as benzyl methacrylate is used.
[0013]
As the polar group-containing monomer, an acidic group-containing monomer or a basic group-containing monomer is used. Acidic group-containing monomers include carboxyl groups such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, ethacrylic acid, propylacrylic acid, isopropylacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, acroyloxyethyl phthalate, and acroyloxysuccinate. Monomers, sulfonic acid group-containing monomers such as acrylic acid 2-ethyl sulfonate, methacrylic acid 2-ethyl sulfonate, butylacrylamide sulfonic acid, phosphonic acid groups such as methacrylic acid 2-ethyl phosphonate, acrylic acid 2-ethyl phosphonate And other monomers containing hydroxyl groups such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, and hydroxypropyl methacrylate. Of these, carboxyl group-containing monomers and hydroxyl group-containing monomers are preferred.
[0014]
Basic group-containing monomers include primary amino group-containing monomers such as acrylic acid amide, aminoethyl acrylate, aminopropyl acrylate, methacrylic acid amide, aminoethyl methacrylate, aminopropyl methacrylate, and methyl acrylate. Secondary amino such as aminoethyl, methylaminopropyl acrylate, ethylaminoethyl acrylate, ethylaminopropyl acrylate, methylaminoethyl methacrylate, methylaminopropyl methacrylate, ethylaminoethyl methacrylate, ethylaminopropyl methacrylate Group-containing monomers, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, methacrylate Tertiary amino group-containing monomers such as diethylaminoethyl phosphate, dimethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminoethylmethyl chloride acrylate, dimethylaminoethylmethyl methacrylate methacrylate, dimethylaminoethylbenzyl chloride acrylate And quaternary amino group-containing monomers such as dimethylaminoethyl benzyl chloride salt and the like.
[0015]
As the macromonomer having a polyether structure, a macromonomer in which methoxypolyethylene glycol or methoxypolypropylene glycol is bonded to an acryloyl group or methacryloyl group directly or via an alkyl group is used. Commercially available products include “PE-200”, “PE-350”, “AE-200”, “AE-350”, “AP-400”, “AP-550”, “AP-800” manufactured by NOF Corporation. ”,“ 70 PEP-350 B ”,“ 10 PEP-550 B ”,“ AEP ”,“ 50 POEP-800 B ”,“ 50 AOEP-800 B ”,“ PLE ”,“ ALE ”,“ PSE ”,“ ASE ”,“ PNE ”, “ANE”, “PNP”, “ANP”, “PNEP-600”, “PME-200”, “PME-400”, “PME-1000”, “AME-400”, “PP-500”, “PP” -800 "," PP-1000 "," AMP-10G "," AMP-20G "," AMP-60G "," AM-90G "manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.," Biscoat # "manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. 35 “HP”, “Biscoat # 310”, “Biscoat # 310HP”, “Biscoat # 310HG”, “Biscoat # 312”, “Biscoat # 700”, “Light Acrylate EHDG-A”, “Light Acrylate EC” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. -A "," light acrylate MTG-A "," light acrylate 130A "," light acrylate P-200A "," light acrylate NP-4EA "," light acrylate NP-8EA "," light ester MC "," light Ester 130MA ”,“ Light Ester 041MA ”,“ NK Ester M-20G ”,“ NK Ester M-40G ”,“ NK Ester M-90G ”manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.,“ Adekaria ”manufactured by Asahi Denka Kogyo Co. "SOPE NE-10", "ADEKA rear soap NE-20", " Dekariasopu NE-40 "and the like.
[0016]
The molecular weight of these macromonomers is preferably in the range of 150 to 10,000, more preferably in the range of 180 to 2,000. When the molecular weight is less than 150, the effect of steric repulsion of the graft group is reduced when the resin is attached to the surface of the solid particles, the solids are likely to aggregate and storage stability may be lacking. On the other hand, when the molecular weight exceeds 10,000, when the resin adheres to the surface of the solid, the graft group becomes steric hindrance, the affinity with the solid is deteriorated, and the dispersibility may be lacked.
[0017]
The amount of these macromonomers used is preferably in the range of 5 to 70% by weight, more preferably in the range of 10 to 50% by weight, based on the whole monomer. If it is less than 5% by weight, the effect of the graft group becomes small and the self-dispersibility is poor. If it exceeds 70% by weight, the hydrophilicity of the resin increases so that it is easily dissolved in water, and the resin adheres to the solid surface. It tends to be difficult to do.
[0018]
Examples of other copolymerizable monomers include styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, and itacon such as benzyl itaconate. Acid esters, maleate esters such as dimethyl maleate, fumarate esters such as dimethyl fumarate, α-olefins such as ethylene, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, etc. .
[0019]
The radical polymerization may be performed using a known general method such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, or redox polymerization. Solution polymerization is particularly preferred because the reaction method is simple. Non-reactive solvents used for solution polymerization include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and mineral spirits, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, ester solvents such as butyl acetate, methanol, butanol, etc. Alcohol solvents, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and isobutyl methyl ketone, and aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and pyridine. If necessary, these solvents may be used in combination.
[0020]
Catalysts used for radical polymerization include t-butyl peroxybenzoate, di-t-butyl peroxide, cumene peroxide, acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and other organic peroxides, azobisisobutyrate. Known polymerization initiators such as azo compounds such as nitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile and the like can be mentioned. In radical polymerization, the reaction conditions vary depending on the polymerization initiator and the solvent, but the reaction temperature is 180 ° C. or lower, preferably 30 to 150 ° C., and the reaction time is 30 minutes to 40 hours, preferably 2 hours to 30 hours. .
[0021]
As the resin having a polyether structure in the present invention, an acrylic resin having the above polyether structure in the graft portion is most preferably used. The number average molecular weight of these resins is 1,000 to 100,000, Preferably it is in the range of 3,000 to 30,000. When the number average molecular weight is less than 1,000, it tends to be difficult to finely disperse the solid particles, and the solid particles are likely to settle. Moreover, when it exceeds 100,000, it becomes difficult to melt | dissolve in a solvent, and the viscosity of an aqueous dispersion tends to become remarkably high.
[0022]
Examples of the water-insoluble solid in the present invention include inorganic pigments, organic pigments, dyes that do not dissolve in water and organic solvents in applications such as paints, printing inks (particularly inks for inkjet printers), and liquid developers. Is used. In addition, various solid substances that do not dissolve in water and organic solvents, such as fillers, drugs, polymerization initiators, catalysts, and ultraviolet absorbers, are used depending on the purpose of use.
[0023]
Examples of inorganic pigments include carbon black, titanium oxide, zinc white, zinc oxide, tripon, iron oxide, aluminum oxide, silicon dioxide, kaolinite, montmorillonite, talc, barium sulfate, calcium carbonate, silica, alumina, cadmium red, Red, molybdenum red, chromium vermilion, molybdate orange, yellow lead, chrome yellow, cadmium yellow, yellow iron oxide, titanium yellow, chromium oxide, pyridian, cobalt green, titanium cobalt green, cobalt chrome green, ultramarine blue, ultramarine blue , Bitumen, cobalt blue, cerulean blue, manganese violet, cobalt violet, mica and the like.
[0024]
Examples of organic pigments include azo, azomethine, polyazo, phthalocyanine, quinacridone, anthraquinone, indigo, thioindigo, quinophthalone, benzimidazolone, isoindoline, and isoindolinone. A pigment is used. Examples of dyes that do not dissolve in water and organic solvents include azo, anthraquinone, indigo, phthalocyanine, carbonyl, quinoneimine, methine, quinoline, and nitro dyes, among these, Disperse dyes are particularly preferable.
[0025]
The aqueous dispersion of the present invention contains fine particles having a structure in which such a water-insoluble solid is coated with the above-described resin having a polyether structure, and the coating amount by the resin is 15 to 1 with respect to 100 parts by weight of the solid. , 000 parts by weight. Particularly preferably, the coating amount with the resin is 20 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid, and more preferably the coating amount with the resin is 25 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid. The fine particles have an average particle diameter in the range of 0.01 to 0.3 μm, preferably in the range of 0.015 to 0.2 μm.
[0026]
The resin-coated structure includes chemical bonds (acid-base bonds, ionic bonds, covalent bonds, etc.) and physical bonds (bonds by resin aggregation, mechanical bonds by dispersion force, etc.) between the resin and the solid. It is based on any of the physicochemical bonds or a combination of these, and has a fairly strong adhesion form. The coating amount of the resin having such an adhesion form is adjusted, for example, by adjusting the non-volatile concentration of the aqueous dispersion to 2% by weight, and then centrifuging the aqueous dispersion until the supernatant becomes transparent. It can obtain | require indirectly by measuring the resin concentration in it.
[0027]
The aqueous dispersion of the present invention configured as described above has the above-mentioned properties of the resin, and has a coating structure as described above. Disperse stably, and exhibit far superior performance in dispersion stability compared to conventional products. As a result, problems such as sedimentation no longer occur during storage, and stable storage for a long period of time becomes possible.
[0028]
On the other hand, when the coating amount of the resin and the average particle diameter of the fine particles deviate from the above range, such an effect is hardly obtained. In particular, when the coating amount of the resin is less than 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid, the solids in the aqueous dispersion are likely to aggregate with each other, resulting in poor storage stability, and fixing to printed matter. Also lacks. Moreover, when the coating amount of the resin exceeds 1,000 parts by weight, the effect is saturated. Furthermore, when the average particle diameter of the fine particles exceeds 0.3 μm, the dispersion stability tends to be inferior, and aggregation tends to occur. When ink is used, the color reproducibility of the printed matter is deteriorated, or the inkjet This is likely to cause clogging of printer nozzles. Further, when the average particle diameter of the fine particles is less than 0.01 μm, the contrast of the printed matter tends to be lowered.
[0029]
In addition to the above dispersion stability, the aqueous dispersion of the present invention can maintain the surface tension at a high value by taking the properties of the resin and the coating structure. Specifically, when the solid concentration is 3 to 10% by weight, the surface tension is (3.0 to 6.0) × 10.-FourN / cm, preferably (3.5 to 5.5) × 10-FourN / cm. For this reason, in the case of ink for an ink jet printer, the droplets have a very stable spherical shape, and the image is not disturbed and excellent in high-speed printability.
[0030]
On the other hand, the surface tension is 3.0 × 10-FourIn the case of an ink for an ink jet printer, an aqueous dispersion having an N / cm value of less than N / cm may cause the droplets not to have a stable spherical shape, which may cause image disturbance and impair high-speed printability. As a conventional technique for improving the storage stability of ink, there is an attempt to use a resin containing a silicone component as a dispersion stabilizer (Japanese Patent Laid-Open No. 10-279873). In this case, the surface tension of the ink is 3 .0x10-FourIt becomes less than N / cm, so that characteristics such as high-speed printability cannot be satisfied as ink for inkjet printers.
[0031]
In the aqueous dispersion of the present invention, an organic solvent phase containing a water-insoluble solid and a resin having a polyether structure is mixed with an aqueous phase, and the resin is adhered to the surface of solid particles. It can be produced by a method of producing fine particles having a structure covered with. That is, according to this method, as a result of the resin easily depositing and adhering in large quantities on the surface of the solid particles, a coating structure in which the coating amount with respect to the solid is 15% by weight or more can be formed.
[0032]
Specifically, the above-described method of the present invention includes A) a dispersion step of dispersing a water-insoluble solid in an organic solvent in which a resin having a polyether structure is dissolved, and B) the dispersion obtained in the above-described dispersion step. Mixing to inject water into the liquid or injecting the dispersion obtained in the above dispersion step into water and mixing the dispersion and water to deposit the resin on the surface of solid particles Step C) If necessary, after the mixing step, the step can be carried out by a concentration step of distilling the solvent.
[0033]
In the above step A, a resin having a polyether structure is dissolved in an organic solvent, a water-insoluble solid is added thereto, and if necessary, using a dispersion medium such as glass beads, steel beads, zirconia beads, Dispersion is obtained by dispersing using a disperser such as a bead mill such as a dyno mill or a DSP-mill, a roll mill, a sand mill, an attritor, a high pressure spray mill such as a kneader or nanomizer. At that time, if necessary, various additives such as a surfactant, a resin, a pigment dispersant, a pigment derivative, and a charge generator may be added.
[0034]
The dispersion condition for dispersing with the disperser depends on the type of solid and the type of disperser, but considering the economy, the temperature is in the range of 0 to 150 ° C., and the shorter the dispersion time, the better. A dispersion time of 0.1 to 10 hours / kg is satisfactory in terms of productivity. The particle diameter after dispersion is appropriately selected so that the average particle diameter of the fine particles having a coating structure with the final target resin falls within the above range. The method for measuring the particle size is not particularly limited, and a generally used method may be employed. For example, it can be measured by a laser scattering method or a centrifugal sedimentation type particle size distribution measuring device.
[0035]
In the step B, water is slowly added and mixed in the dispersion obtained in the step A or the water obtained in the step A. In this case, at the time of addition or after addition, the mixture is uniformly mixed using a simple stirrer such as a three-one motor, a magnetic stirrer, a disper, or a homogenizer. You may mix using mixers, such as a line mixer. Furthermore, for the purpose of making the precipitated particles finer, they may be mixed using a disperser such as a bead mill or a high-pressure jet mill.
[0036]
The above step C is carried out for the purpose of removing the solvent when the presence of the organic solvent is not preferable. As the concentration method, a normal atmospheric pressure or vacuum distillation method can be employed. The organic solvent to be removed by concentration is a solvent used for dissolving the resin having a polyether structure in the step A, and is an easily soluble organic solvent such as methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, isopropyl alcohol, and ethyl alcohol, and Those having a boiling point of 100 ° C. or less are preferably used.
[0037]
The aqueous dispersion thus obtained should have a water content in the range of 50 to 10,000 parts by weight, preferably 100 to 3,000 parts by weight, per 100 parts by weight of the water-insoluble solid. Various additives added as necessary during the manufacturing process, that is, surfactants, pigment dispersants, pigment derivatives, charge generators, etc., as well as antiseptics, deodorants, anti-skinning agents, etc. , Fragrances and the like may be included.
[0038]
The aqueous dispersion having the above-described configuration of the present invention can be used for various applications depending on the type of solid. Particularly, those using pigments as solids are useful as paints, printing inks such as gravure inks, inks for inkjet printers, liquid toners for wet electrophotographic printers and inkjet printers using electrostatic force. In particular, in the ink field, since the resin having a polyether structure that self-disperses in water covers the pigment surface, the pigment hardly aggregates and can be used stably for a long period of time.
[0039]
When the aqueous dispersion of the present invention is used for the above applications, a binder or an organic solvent is added depending on the application, and various additives are added to adjust to a predetermined solid concentration or binder concentration. To do. At this time, stirring and mixing may be performed using a simple stirrer such as a disper, and it is possible to contribute to energy saving and low cost without using a conventionally required disperser.
[0040]
The above binders include natural proteins, celluloses, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinyl ether, polyvinyl pyrrolidone, acrylic resins, polyester resins, alkyd resins, urethane resins, amide resins, aromatic amide resins, melamine resins. , Ether resins, fluororesins, styrene-acrylic resins, styrene-maleic resins and other synthetic polymers, and various other known resins such as photosensitive resins, thermosetting resins, ultraviolet curable resins, and electron beam curable resins. Can be used. The above additives include various known ones such as anionic, cationic or nonionic surfactants, anti-skinning agents, leveling agents, charge control agents such as metal soap and lecithin, and wetting agents. Used.
[0041]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described in more detail.
Hereinafter, “parts” and “%” mean “parts by weight” and “% by weight” unless otherwise specified. In addition, all reagents without precautions are those using reagent grade 1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
[0042]
In the following examples, “self-dispersing polymer compounds A to G” used as resins having a polyether structure that self-disperses in water were synthesized according to Synthesis Examples 1 to 7 below. is there. Further, in the following comparative examples, “polymer compound H not including a polyether structure” and “polymer compound I having a polyether structure with an acid value exceeding 70 KOH mg / g” used as a substitute for the above-mentioned resin are: This was synthesized according to Comparative Synthesis Examples 1 and 2 below.
[0043]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0044]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while sealing with nitrogen. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound A having a nonvolatile content of 51.0%, an acid value of 29.0 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 13,000.
[0045]
After 1 part of the polymer compound A thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, 0.5 part of water was added, and then it was self-dispersed, and the average particle size was 0.035 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter) It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0046]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0047]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while nitrogen sealing was performed. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound B having a nonvolatile content of 51.5%, an acid value of 27.5 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 7,000.
[0048]
After 1 part of the polymer compound B thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, 0.5 part of water was added, and it was self-dispersed. The average particle size was 0.032 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter Inc.). It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0049]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0050]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while nitrogen sealing was performed. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound C having a nonvolatile content of 44.7%, an acid value of 19.7 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 13,000.
[0051]
After 1 part of the polymer compound C thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, 0.5 part of water was added, and it was self-dispersed. The average particle size was 0.040 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter) It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0052]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0053]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 80 ° C. while sealing with nitrogen. The above solution was added dropwise thereto over 2 hours, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 13 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound D having a nonvolatile content of 50.5%, an acid value of 26.2 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 21,000.
[0054]
After 1 part of the polymer compound D thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, 0.5 part of water was added, and it was self-dispersed. The average particle size was 0.045 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter Inc.). It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0055]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0056]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while nitrogen sealing was performed. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound E having a nonvolatile content of 47.3%, an acid value of 45.6 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 16,000.
[0057]
After 1 part of the polymer compound E thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone and 0.5 parts of water was added, it was self-dispersed and the average particle size was 0.025 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter) It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0058]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0059]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while nitrogen sealing was performed. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained a polymer compound F having a nonvolatile content of 47.7%, an acid value of 34.5 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 10,000.
[0060]
After 1 part of the polymer compound F thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, 0.5 part of water was added, and it was self-dispersed to have an average particle size of 0.055 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter) It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0061]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0062]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. while nitrogen sealing was performed. The above solution was added dropwise thereto over 4 hours, and after completion of the addition, the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours. The solution after the reaction contained a polymer compound G having a nonvolatile content of 48.8%, an acid value of 14.6 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 15,000.
[0063]
After 1 part of the polymer compound G thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone and 0.5 parts of water was added, it was self-dispersed and the average particle size was 0.098 μm (Laser Doppler system manufactured by Coulter) It was found that a dispersion of a particle size distribution meter “N4 PLUS” was obtained.
[0064]
Comparative Synthesis Example 1(Synthesis of polymer compound H containing no polyether structure)
n-butyl acrylate 41.3 parts
n-Butyl methacrylate 23.0 parts
Styrene 17.2 parts
Methacrylic acid 3.5 parts
2-hydroxyethyl methacrylate 15.0 parts
Perbutyl O (Nippon Yushi Co., Ltd. peroxyester) 2.0 parts
The above components were mixed to prepare a solution.
[0065]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 80 ° C. while sealing with nitrogen. The above solution was added dropwise thereto over 2 hours, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 15 hours. The solution after the reaction contained a polymer compound H having a nonvolatile content of 52.0%, an acid value of 25.8 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 24,000.
[0066]
After 1 part of the polymer compound H thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone, water was added, but the polymer compound H was precipitated without being self-dispersed. That is, it was found that the polymer compound H does not contain a polyether structure in the molecule and does not have a property of self-dispersing in water.
[0067]
Figure 0004109713
The above components were mixed to prepare a solution.
[0068]
Next, 100 parts of methyl ethyl ketone was measured into a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, and the temperature was raised to 80 ° C. while sealing with nitrogen. The above solution was added dropwise thereto over 2 hours, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 80 ° C. for 12 hours. The solution after the reaction contained Polymer Compound I having a nonvolatile content of 51.3%, an acid value of 71.8 KOH mg / g, and a number average molecular weight of 14,000.
[0069]
1 part of the polymer compound I thus obtained was diluted with methyl ethyl ketone and then 2 parts of water was added. Then, it was self-dispersed and the average particle size was 0.015 μm (the particle size of the laser Doppler system manufactured by Coulter) Dispersion meter “N4 PLUS” was measured, but it was found that it was partially dissolved in water.
[0070]
Example 1
In a 100 cc plastic bottle, 4.0 parts of self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1 and 4.0 parts of copper phthalocyanine blue pigment (“FASTGEN BLUE GNPS” manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a solid Measure 12.0 parts of methyl ethyl ketone and 100 parts of zirconia beads with a diameter of 3 mm, disperse with a paint shaker (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) for 2 hours, and then add 10.0 parts of methyl ethyl ketone and mix to make a slurry. A dispersion was obtained.
Next, 0.2 part of 2-dimethylaminoethanol and 44.8 parts of water were weighed, put into a beaker, and stirred with a magnetic stirrer. While stirring, 15.0 parts of the above slurry dispersion was slowly dropped to produce fine particles in which the polymer compound A was deposited on the pigment surface. Thereafter, methyl ethyl ketone was desolvated by distillation under reduced pressure to obtain an aqueous dispersion having a pigment concentration of 4.65%.
[0071]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.156 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter) and a surface tension of 3.9 × 10.-FourN / cm, viscosity was 1.49 mPa · s.
Further, the dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. .5 parts.
Further, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.158 μm and the surface tension was 3.9 × 10 6.-FourThe N / cm and the viscosity were 1.47 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0072]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 63.2 parts of the aqueous dispersion. And 24.5 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.155 μm and a surface tension of 3.3 × 10 5.-FourN / cm, viscosity was 1.36 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostatic chamber at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.158 μm, and the surface tension was 3.2 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.34 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0073]
Example 2
Instead of 4.0 parts of copper phthalocyanine blue pigment ("FASTGEN BLUE GNPS" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a solid, quinacridone pigment ("CINQUASIA MAGENTA RT-355-D" manufactured by Ciba Specialty Chemicals) ) A water dispersion having a pigment concentration of 4.60% was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4.0 parts was used.
[0074]
This aqueous dispersion has an average particle diameter of 0.158 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 3.6 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.48 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500G. .5 parts.
Furthermore, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.158 μm and the surface tension was 3.6 × 10 6.-FourThe N / cm and the viscosity were 1.47 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0075]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrating agent and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 65.2 parts of the above aqueous dispersion. And 22.8 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.152 μm and a surface tension of 3.2 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.89 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.151 μm and the surface tension was 3.2 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.86 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0076]
Example 3
The pigment concentration was 4 in the same manner as in Example 2 except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound B of Synthesis Example 2 was used instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1. 96% aqueous dispersion was obtained.
[0077]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.126 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter) and a surface tension of 4.3 × 10.-FourN / cm, viscosity was 1.38 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the resin coating amount by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500 G. .6 parts.
Furthermore, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.130 μm and the surface tension was 4.3 × 10.-FourN / cm and viscosity were 1.37 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0078]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 60.5 parts of the above aqueous dispersion. And 27.5 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.133 μm and a surface tension of 3.7 × 10 6.-FourThe viscosity was N / cm and the viscosity was 1.31 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostatic chamber at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.134 μm and the surface tension was 3.6 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.30 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0079]
Example 4
Instead of 4.0 parts of copper phthalocyanine blue pigment ("FASTGEN BLUE GNPS" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a solid, 4.0 parts of carbon black ("Printex 85" manufactured by Tegusa Huls) are used. And, in place of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1, the same procedure as in Example 1 was conducted except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound C of Synthesis Example 3 was used. An aqueous dispersion having a pigment concentration of 5.98% was obtained.
[0080]
This aqueous dispersion has an average particle diameter of 0.149 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 4.1 × 10.-FourN / cm, viscosity was 1.89 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500G. 3 parts.
Further, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.146 μm and the surface tension was 4.1 × 10.-FourN / cm and viscosity were 1.91 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0081]
Next, 83.6 parts of the above aqueous dispersion, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant, and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) Then, 4.4 parts of water was added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 5%.
This ink has an average particle diameter of 0.149 μm and a surface tension of 3.7 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.76 mPa · s.
In addition, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostatic chamber at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.150 μm and the surface tension was 3.6 × 10 6.-FourThe N / cm and the viscosity were 1.77 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0082]
Example 5
The pigment concentration was 6 in the same manner as in Example 1 except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound D of Synthesis Example 4 was used instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1. A 30% aqueous dispersion was obtained.
[0083]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.157 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 3.4 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.99 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coated by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500 G. .5 parts.
Further, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle size of the fine particles was 0.156 μm and the surface tension was 3.4 × 10 6.-FourThe N / cm and viscosity were 1.97 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0084]
Next, 47.6 parts of the above aqueous dispersion, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant, 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) And 40.4 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.156 μm and a surface tension of 3.0 × 10 6.-FourN / cm, the viscosity was 1.73 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostatic chamber at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.158 μm, and the surface tension was 3.0 × 10.-FourN / cm and viscosity were 1.78 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0085]
Example 6
The pigment concentration is 4 in the same manner as in Example 1 except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound E of Synthesis Example 5 is used instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1. A 30% aqueous dispersion was obtained.
[0086]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.142 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 3.8 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 2.00 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500 G. .5 parts.
Further, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.146 μm and the surface tension was 3.8 × 10 6.-FourThe N / cm and viscosity were 1.97 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0087]
Next, 69.8 parts of the above aqueous dispersion, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant, and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) And 18.2 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.145 μm and a surface tension of 3.3 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.78 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.149 μm and the surface tension was 3.3 × 10.-FourN / cm and viscosity were 1.80 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0088]
Example 7
Instead of 4.0 parts of copper phthalocyanine blue pigment ("FASTGEN BLUE GNPS" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a solid, 4.0 parts of disazo pigment ("Yellow HGAF LP901" manufactured by Clariant) are used. In addition, water having a pigment concentration of 5.08% was obtained in the same manner as in Example 1 except that methyl ethyl ketone was reduced from 12.0 parts to 10.0 parts and 2.0 parts of n-hexane was added. A dispersion was obtained.
[0089]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.189 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter) and a surface tension of 3.6 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.66 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coated by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. .5 parts.
Further, when this aqueous dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.146 μm and the surface tension was 3.7 × 10 6.-FourThe N / cm and viscosity were 1.63 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0090]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 59.0 parts of the above aqueous dispersion. And 29.0 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.190 μm and a surface tension of 3.3 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.58 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.192 μm and the surface tension was 3.2 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.57 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was very good.
[0091]
Example 8
The pigment concentration was 4 in the same manner as in Example 2 except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound F of Synthesis Example 6 was used instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1. A 63% aqueous dispersion was obtained.
[0092]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.190 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter) and a surface tension of 3.5 × 10.-FourN / cm, viscosity was 1.89 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coated by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant over 33 hours with a centrifugal force of 33500 G. 2 parts.
Furthermore, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.188 μm and the surface tension was 3.5 × 10.-FourN / cm, the viscosity was 1.88 mPa · s, and in the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0093]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 64.8 parts of the above aqueous dispersion. And 23.2 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.195 μm and a surface tension of 3.2 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.67 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.193 μm, and the surface tension was 3.1 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.68 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was very good.
[0094]
Example 9
The pigment concentration was 4 in the same manner as in Example 1 except that 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound G of Synthesis Example 7 was used instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1. A 30% aqueous dispersion was obtained.
[0095]
This aqueous dispersion has an average particle diameter of 0.135 μm (measured with a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 3.8 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.76 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. 9 parts.
Further, when this water dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.138 μm and the surface tension was 3.8 × 10 6.-FourN / cm and viscosity were 1.78 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0096]
Next, 69.8 parts of the above aqueous dispersion, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant, and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) And 18.2 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.138 μm and a surface tension of 3.3 × 10 10.-FourThe viscosity was N / cm and the viscosity was 1.82 mPa · s.
In addition, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostatic chamber at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.141 μm and the surface tension was 3.3 × 10.-FourN / cm and viscosity were 1.80 mPa · s. In the above storage test, pigment aggregation did not occur, and the storage stability was excellent.
[0097]
Comparative Example 1
In a 100 cc plastic bottle, 20.0 parts of styrene / acrylic resin (“John Crill” manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd.) as a resin that does not self-disperse in water, and copper phthalocyanine blue pigment (Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a solid "Fastgen Blue GNPS") 20.0 parts, water 57.0 parts, defoaming agent ("Surfinol 104" manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) 1.8 parts, zirconia beads 3 mm in diameter 100 parts, weighed and dispersed in a paint shaker (Toyo Seiki Co., Ltd.) for 2 hours, and then 253.0 parts of water and the same styrene / acrylic resin (“John Crill” manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd.) 46 .5 parts was added and mixed to obtain an aqueous dispersion having a pigment concentration of 5.00%.
[0098]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.179 μm (measured by a laser Doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter) and a surface tension of 3.2 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.97 mPa · s.
Further, the dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. 3 parts. This means that the above resin hardly adheres to the surface of the pigment.
Further, the aqueous dispersion was subjected to a storage test for 3 days in a thermostat at 70 ° C. As a result, the average particle diameter of the fine particles was 0.335 μm and the surface tension was 2.9 × 10.-FourN / cm, viscosity was 4.26 mPa · s, pigment aggregation occurred in the above storage test, pigment was slightly settled, and storage stability was lacking.
[0099]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 60.0 parts of the above aqueous dispersion. And 28.0 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle size of 0.169 μm and a surface tension of 2.8 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 1.89 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 3 days in a constant temperature bath at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.648 μm and the surface tension was 2.8 × 10 6.-FourN / cm, viscosity was 4.75 mPa · s, pigment aggregation occurred in the above storage test, pigment sedimentation was observed, and storage stability was lacking.
[0100]
Comparative Example 2
In place of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A in Synthesis Example 1 and using 4.0 parts of the polymer compound H that does not include a polyether structure in Comparative Synthesis Example 1, as in Example 1, An aqueous dispersion having a pigment concentration of 4.86% was obtained.
[0101]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.360 μm (measured with a laser doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter), a particle size considerably increased, and a surface tension of 3.1 ×. 10-FourThe viscosity was N / cm and the viscosity was 2.09 mPa · s.
The dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coating by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. The amount was as small as 2 parts.
Further, the aqueous dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a constant temperature bath at 70 ° C. As a result, the average particle diameter of the fine particles was 0.538 μm and the surface tension was 2.8 × 10 6.-FourThe N / cm and the viscosity were 5.78 mPa · s. In the above storage test, aggregation of the pigment was observed and the storage stability was lacking.
[0102]
Next, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 61.7 parts of the above aqueous dispersion. And 26.3 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle diameter of 0.455 μm and a surface tension of 2.6 × 10 6.-FourN / cm, the viscosity was 3.68 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.523 μm, and the surface tension was 2.5 × 10.-FourN / cm, viscosity was 4.08 mPa · s, pigment aggregation occurred in the above storage test, pigment sedimentation was observed, and storage stability was lacking.
[0103]
Comparative Example 3
Instead of 4.0 parts of the self-dispersing polymer compound A of Synthesis Example 1, 4.0 parts of Polymer Compound I having a polyether structure with an acid value of 70 KOH mg / g in Comparative Synthesis Example 2 was used. Except for this, an aqueous dispersion having a pigment concentration of 5.19% was obtained in the same manner as in Example 1.
[0104]
This aqueous dispersion has an average particle size of 0.230 μm (measured with a laser doppler type particle size distribution meter “N4 PLUS” manufactured by Coulter, Inc.) and a surface tension of 3.2 × 10 6.-FourN / cm and the viscosity were 2.87 mPa · s.
Further, the dispersion was adjusted to a non-volatile content concentration of 2% with water, and the amount of resin coated by centrifugal sedimentation was measured from the non-volatile content of the supernatant with a centrifugal force of 33500 G over 5 hours. The amount was as small as 4 parts.
Further, the aqueous dispersion was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C. As a result, the average particle diameter of the fine particles was 0.453 μm and the surface tension was 2.7 × 10.-FourN / cm, the viscosity was 4.34 mPa · s, the aggregation of the pigment was observed in the above storage test, and the storage stability was lacking.
[0105]
Next, 57.8 parts of the above aqueous dispersion, 10.0 parts of triethylene glycol mono-n-butyl ether as a penetrant, and 2.0 parts of an antifoaming agent (“Surfinol 465” from Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) And 30.2 parts of water were added and mixed to prepare an aqueous inkjet printer ink having a pigment content of 3%.
This ink has an average particle size of 0.280 μm and a surface tension of 2.8 × 10 6.-FourN / cm, the viscosity was 2.88 mPa · s.
Further, when this ink was subjected to a storage test for 14 days in a thermostat at 70 ° C., the average particle diameter of the fine particles was 0.368 μm and the surface tension was 2.6 × 10.-FourN / cm, viscosity was 3.38 mPa · s, pigment aggregation occurred in the above storage test, pigment sedimentation was slightly observed, and storage stability was lacking.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes fine particles having a structure in which a solid insoluble in water is coated with a resin having a polyether structure, and the coating amount by the resin is 15 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid. This configuration improves the dispersion stability of a wide range of solids including pigments and dyes, and does not cause sedimentation during storage, and can be stored stably for a long period of time. Can provide. In addition, when a pigment is used as the solid, the water dispersion having excellent high-speed printability as an ink for an ink jet printer can be provided.

Claims (8)

水に不溶性の固体がポリエーテル構造を有する樹脂により被覆された微粒子を含み、上記ポリエーテル構造を有する樹脂は、酸価が5〜70KOH mg /gであり、この樹脂による被覆量が固体100重量部に対し15〜1,000重量部であることを特徴とする水分散体。A solid insoluble in water contains fine particles coated with a resin having a polyether structure, and the resin having the polyether structure has an acid value of 5 to 70 KOH mg / g, and the coating amount by this resin is 100 wt. An aqueous dispersion characterized by being 15 to 1,000 parts by weight per part. 固体は、顔料である請求項1に記載の水分散体。  The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the solid is a pigment. ポリエーテル構造を有する樹脂は、ポリエーテル構造としてポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンのうちのいずれか少なくとも一方を含む請求項1に記載の水分散体。  The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the resin having a polyether structure contains at least one of polyoxyethylene or polyoxypropylene as a polyether structure. ポリエーテル構造を有する樹脂は、ポリエーテル構造をグラフト部に有するアクリル系樹脂からなる請求項1に記載の水分散体。  The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the resin having a polyether structure is an acrylic resin having a polyether structure in a graft portion. ポリエーテル構造を有する樹脂は、数平均分子量が1,000〜100,000である請求項1に記載の水分散体。  The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the resin having a polyether structure has a number average molecular weight of 1,000 to 100,000. 微粒子は、平均粒子径が0.01〜0.3μmである請求項1に記載の水分散体。  The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the fine particles have an average particle diameter of 0.01 to 0.3 μm. 固体濃度が3〜10重量%において、表面張力が、(3.0〜6.0)×10-4N/cmである請求項1に記載の水分散体。The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the solid tension is 3 to 10% by weight and the surface tension is (3.0 to 6.0) x 10 -4 N / cm. 水に不溶性の固体とポリエーテル構造を有する樹脂を含む有機溶媒相を、水相と混合して、請求項1〜のいずれかに記載の水分散体を得ることを特徴とする水分散体の製造方法。A water dispersion according to any one of claims 1 to 7 , wherein an organic solvent phase comprising a water-insoluble solid and a resin having a polyether structure is mixed with the water phase to obtain the water dispersion according to any one of claims 1 to 7. Manufacturing method.
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