JP6315172B2 - 卑金属顔料水性分散液および水性インク組成物 - Google Patents
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Description
付与し、水性媒体中での分散安定性を向上するための検討は、アルミニウム顔料の表面処理の観点からなされたものがほとんどであった。
本発明に係る卑金属顔料水性分散液の一態様は、
フッ素系化合物によって表面処理された卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む卑金属顔料水性分散液であって、
前記溶媒として、交流式誘電率測定装置を用いて測定した23℃、10kHz時の比誘電率が30以上50以下の溶媒を1種以上と、前記比誘電率が30未満の溶媒を1種以上と、をさらに含み、
前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記比誘電率が30以上50以下の溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記比誘電率が30未満の溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする。
適用例1の卑金属顔料水性分散液において、
遠心分離によって前記卑金属顔料を取り除いた溶媒について交流式誘電率測定装置を用いて23℃、10kHz時の比誘電率を測定したときに45以上60以下であることができる。
適用例1または適用例2の卑金属顔料水性分散液において、
前記卑金属顔料が、リン片状であることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか一例の卑金属顔料水性分散液において、
前記フッ素系化合物が、パーフルオロアルキル基を有することができる。
適用例4の卑金属顔料水性分散液において、
前記パーフルオロアルキル基の炭素数が1〜6であることができる。
本発明に係る水性インク組成物の一態様は、
フッ素系化合物によって表面処理された卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む水性インク組成物であって、
前記溶媒として、交流式誘電率測定装置を用いて測定した23℃、10kHz時の比誘電率が30以上50以下の溶媒を1種以上と、前記比誘電率が30未満の溶媒を1種以上と、をさらに含み、
前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記比誘電率が30以上50以下の溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記比誘電率が30未満の溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする。
適用例6の水性インク組成物において、
遠心分離によって前記卑金属顔料を取り除いた溶媒について交流式誘電率測定装置を用いて23℃、10kHz時の比誘電率を測定したときに45以上60以下であることができる。
適用例6または適用例7の水性インク組成物において、
前記卑金属顔料が、リン片状であることができる。
適用例6ないし適用例8のいずれか一例の水性インク組成物において、
前記フッ素系化合物が、パーフルオロアルキル基を有することができる。
適用例9の水性インク組成物において、
前記パーフルオロアルキル基の炭素数が1〜6であることができる。
適用例6ないし適用例10のいずれか一例の水性インク組成物において、
重合性化合物を実質的に含有しないことができる。
本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液は、フッ素系化合物によって表面処理された卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む卑金属顔料水性分散液であって、前記溶媒として、交流式誘電率測定装置を用いて測定した23℃、10kHz時の比誘電率が30以上50以下の溶媒を1種以上と、前記比誘電率が30未満の溶媒を1種以上と、をさらに含み、前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記比誘電率が30以上50以下の溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記比誘電率が30未満の溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする。
まず、卑金属を含む材料で構成された顔料粒子(母粒子)について説明する。母粒子は、少なくとも表面付近を含む領域が卑金属で構成されたものであればよく、全体が卑金属で構成されたものであってもよい。また、母粒子は、非金属材料で構成された基部と、該基部を被覆する卑金属で構成された被膜と、を有するものであってもよい。
の母粒子が得られるため、母粒子が本来有する金属光沢性等をより効果的に発現させることができる。
次に、母粒子の表面処理に用いられるフッ素系化合物について説明する。上述したように、本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液に含まれる卑金属顔料は、上記母粒子がフッ素系化合物によって表面処理されたものである。このようなフッ素系化合物としては、フッ素系ホスホン酸、フッ素系カルボン酸、フッ素系スルホン酸、およびこれらの塩等を好ましく用いることができる。これらのフッ素系化合物であれば、リン酸基、カルボキシ基、スルホン酸基等が、母粒子の表面に結合することにより被膜を形成することができるので、耐水性が付与された卑金属顔料が得られる。これにより、卑金属顔料が水性媒体中における水と反応することを効果的に抑制でき、また分散性にも優れた卑金属顔料水性分散液が得られる。これらの中でも、リン酸基が母粒子表面への結合能力に特に優れていることから、フッ素系ホスホン酸およびその塩がより好ましい。
本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液は、水と、交流式誘電率測定装置を用いて測
定した23℃、10kHz時の比誘電率が30以上50以下の溶媒を1種以上と、前記比誘電率が30未満の溶媒を1種以上と、を含み、溶媒の総量を100質量%としたときに、前記比誘電率が30以上50以下の溶媒の総和が5質量%以上50質量%であり、前記比誘電率が30未満の溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下である水性媒体中に上記の卑金属顔料が分散されてなるものである。
比誘電率は、各溶媒の比誘電率の加重平均に近い値を示すのが一般的であるが、溶剤間の相互作用等の他の要因によって加重平均の値とは離れた値を示す場合も多く存在する。
EF−601、EFTOP EF−801、EFTOP EF−802(以上いずれも商品名、三菱マテリアル株式会社製);フタージェント222F、フタージェント251、FTX−218(以上いずれも商品名、株式会社ネオス製);サーフロンSC−101、サーフロンKH−40(以上いずれも商品名、AGCセイミケミカル株式会社製)等が挙げられる。
本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液は、例えば以下のようにして製造することができる。
1.1.4.1.形状
本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液に含まれる卑金属顔料の形状は、球状、紡錘形状、針状等、いかなる形状のものであってもよいが、リン片状であることが好ましい。卑金属顔料の形状がリン片状である場合、光反射性が良好となるため、金属光沢性に優れた画像を記録することができる。
本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液に含まれる卑金属顔料では、平均粒子径が0.25〜3μmであることが好ましく、0.25〜1.5μmであることがより好ましく、0.3μm以上1.0μm未満が特に好ましい。また、本実施の形態に係る卑金属顔料水性分散液に含まれる卑金属顔料では、平均厚みが1〜100nmであることが好ましく、10〜70nmであることがより好ましい。卑金属顔料の平均粒子径及び平均厚みが上記範囲にあることで、水性インク組成物に適用した場合において、塗膜の平滑性に優れ、金属光沢性に優れた画像を記録することができる。また、生産性良く顔料分散液を製造できると共に、水性インク組成物製造時における卑金属顔料の不本意な変形を防止することもできる。
本実施の形態に係る水性インク組成物は、フッ素系化合物によって表面処理された卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む水性インク組成物であって、前記溶媒として、交流式誘電率測定装置を用いて測定した23℃、10kHz時の比誘電率が30以上50以下の溶媒を1種以上と、前記比誘電率が30未満の溶媒を1種以上と、をさらに含み、前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記比誘電率が30以上50以下の溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記比誘電率が30未満の溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする。
同様であるため説明を省略する。
ファックF−558、メガファックR−94、メガファックRS−75、メガファックRS−72−K(以上いずれも商品名、DIC株式会社製);EFTOP EF−351、EFTOP EF−352、EFTOP EF−601、EFTOP EF−801、EFTOP EF−802(以上いずれも商品名、三菱マテリアル株式会社製);フタージェント222F、フタージェント251、FTX−218(以上いずれも商品名、株式会社ネオス製);サーフロンSC−101、サーフロンKH−40(以上いずれも商品名、AGCセイミケミカル株式会社製)等が挙げられる。さらに、水性インク組成物には、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などのその他の界面活性剤を添加することもできる。
合物としては、例えば、特開平6−9714号、特開2001−310937号、特開2001−220526号などの各公報に記載されているエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例、比較例中の「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準である。
3.1.1.アルミニウム粒子分散液の調製
まず、表面が平滑なポリエチレンテレフタレート製のフィルム(表面粗さRaが0.02μm以下)を用意した。
表1に記載の各溶媒の比誘電率を、23℃において交流式誘電率測定装置(TAインスツルメント社製、装置名「ARES−K2」)を用いた平行板コンデンサ法により測定した。具体的には、23℃環境下において、平行に設置された2つの電極板(直径25mm
φのステンレスプレート)の間(極板間のギャップは0.5mm)に試料となる溶媒を挟んでコンデンサを形成し、次いで、1Vの交流を10〜100kHzの周波数で印加して比誘電率を測定し、10kHzの周波数で印加した時の比誘電率を求めた。各溶媒の比誘電率の測定結果を表1に併せて示す。
<分散性評価試験>
10μmのフィルター(MILIPORE社製、MITEX MEMBRANE FILTERS(型番:LCWPO4700))に対して、上記で得られたアルミニウム粒子分散液がどれだけ通過するかにより、分散性を評価した。分散性の評価基準は、以下の通りである。分散性評価試験の結果を表1に併せて示す。
「A」・・・・フィルター通過量が100cc以上
「B」・・・・フィルター通過量が10cc以上100cc未満
「C」・・・・フィルター通過量が5cc以上10cc未満
「D」・・・・フィルター通過量が1cc以上5cc未満
「E」・・・・フィルター通過量が1cc未満
表1に、実験例1〜8における評価試験の結果を示す。表1中の、各実験例内の数値は「質量%」を示し、「−」は添加していないことを示す。
用した場合、分散性が良好となる傾向が認められた。
3.2.1.アルミニウム粒子分散液の調製
上記「3.1.1.アルミニウム粒子分散液の調製」において、溶媒置換の際に表2に記載の水性媒体(混合溶媒)を使用したこと以外は同様にして各アルミニウム粒子分散液を調製した。
上記「3.1.2.比誘電率測定」と同様にして、表2に記載の水性媒体(混合溶媒)の比誘電率を測定した。各水性媒体(混合溶媒)の比誘電率の測定結果を表2に併せて示す。
<分散性評価試験>
上記と同様にして、アルミニウム粒子分散液の分散性を評価した。分散性評価試験の結果を表2に併せて示す。
上記で得られたアルミニウム粒子分散液をアルミパックに10cc封入した。そのアルミパックを70℃恒温下にて6日間貯蔵した。貯蔵後のガス発生量をアルキメデス法により測定した。また、70℃で6日間貯蔵した後の分散液の外観を目視により観察した。耐水性の評価基準は、以下の通りである。耐水性評価試験の結果を表2に併せて示す。
「A」・・・ガス発生量が0.5cc/g(分散液)未満、かつ、外観変化なし
「B」・・・ガス発生量が0.5cc/g(分散液)以上1cc/g(分散液)未満、かつ、外観変化なし
「C」・・・ガス発生量が1cc/g(分散液)以上、またはAl(OH)3の生成が認められ白化
表2に、実験例9〜22における評価試験の結果を示す。表2中の、各実験例内の数値は「質量%」を示し、「−」は添加していないことを示す。
3.3.1.水性インク組成物の調製
上記「3.1.1.アルミニウム粒子分散液の調製」において、溶媒置換の際に表3に記載の水性媒体(混合溶媒)を使用したこと以外は同様にして各水性インク組成物を調製した。
上記で得られた水性インク組成物を遠心分離(3,000rpm、10分間)してアルミニウム粒子を沈降させてその上澄み液を試料とした以外は、上記「3.1.2.比誘電率測定」と同様にして、表3に記載の水性媒体(混合溶媒)の比誘電率を測定した。各水性媒体(混合溶媒)の比誘電率の測定結果を表3に併せて示す。
<分散性評価試験>
上記と同様にして、各水性インク組成物の分散性を評価した。分散性評価試験の結果を表3に併せて示す。
上記と同様にして、各水性インク組成物の耐水性を評価した。耐水性評価試験の結果を表3に併せて示す。
表3に、実施例1〜11、比較例1〜4における評価試験の結果を示す。なお、表3中の「メガファックF−553」は、DIC株式会社製のフッ素系界面活性剤(含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー)の商品名である。表3中の、各実施例および各比較例内の数値は「質量%」を示し、「−」は添加していないことを示す。
Claims (7)
- フッ素系化合物によって表面処理されたAl、Fe、Zn、Pb、Cu、Ni、Co、Crおよびこれらの合金から選ばれる1種以上の卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む卑金属顔料水性分散液であって、
前記フッ素系化合物が、下記一般式(1)、(3)および(4)で表される化合物から選ばれる1種であり、
前記溶媒として、グリセリン、プロピレングリコールおよびメチルアルコールから選ばれる第1溶媒を1種以上と、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、アセトン、ヘキシレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールジエチルエーテルおよび2−ピロリドンから選ばれる第2溶媒を1種以上と、をさらに含み、
前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記第1溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記第2溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下である、卑金属顔料水性分散液。
- 遠心分離によって前記卑金属顔料を取り除いた溶媒について交流式誘電率測定装置を用いて23℃、10kHz時の比誘電率を測定したときに45以上60以下である、請求項1に記載の卑金属顔料水性分散液。
- 前記卑金属顔料が、リン片状である、請求項1または請求項2に記載の卑金属顔料水性分散液。
- フッ素系化合物によって表面処理されたAl、Fe、Zn、Pb、Cu、Ni、Co、Crおよびこれらの合金から選ばれる1種以上の卑金属顔料と、溶媒の一部としての水と、を含む水性インク組成物であって、
前記フッ素系化合物が、下記一般式(1)、(3)および(4)で表される化合物から選ばれる1種であり、
前記溶媒として、グリセリン、プロピレングリコールおよびメチルアルコールから選ば
れる第1溶媒を1種以上と、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、アセトン、ヘキシレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールジエチルエーテルおよび2−ピロリドンから選ばれる第2溶媒を1種以上と、をさらに含み、
前記溶媒の総量を100質量%としたときに、前記第1溶媒の総和が5質量%以上50質量%以下であり、前記第2溶媒の総和が5質量%以上20質量%以下である、水性インク組成物。
- 遠心分離によって前記卑金属顔料を取り除いた溶媒について交流式誘電率測定装置を用いて23℃、10kHz時の比誘電率を測定したときに45以上60以下である、請求項4に記載の水性インク組成物。
- 前記卑金属顔料が、リン片状である、請求項4または請求項5に記載の水性インク組成物。
- 重合性化合物を実質的に含有しない、請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載の水性インク組成物。
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