JPWO2018047438A1 - 水分散物及びその製造方法、並びに画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

ウレタン結合及び/又はウレア結合を含む三次元架橋構造を有するシェル、及び、コアを含み、シェル及び/又はコアに重合性基を有するマイクロカプセルと、ウレタン結合及び/又はウレア結合並びにアニオン性基を含み、重量平均分子量が5000以上であり、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数であるアニオン性基価が0.10〜2.50mmol/gである分散剤と、水と、を含有する水分散物、上記水分散物の製造方法、並びに上記水分散物を用いた画像形成方法。

Description

本開示は、水分散物及びその製造方法、並びに画像形成方法に関する。
従来より、コアとシェルとを含むマイクロカプセルが、水系媒体(水を含む媒体)中に分散されている、マイクロカプセルの水分散物が知られている。
例えば、芯物質(即ち、コア)を確実に内包し、定着型感熱記録材料の生保存後の地肌かぶりを低減し、非定着型感熱記録材料の画像印画後の地肌部のステインを向上させることができるマイクロカプセルの製造方法として、特定のジアゾニウム塩及びマイクロカプセル壁前駆体を水溶性高分子水溶液中に添加し乳化した後、上記マイクロカプセル壁前駆体を重合させるマイクロカプセルの製造方法において、上記水溶性高分子水溶液のpHを4より大きく6以下に調整するマイクロカプセルの製造方法が知られている(例えば、特開2001−130143号公報参照)。この特開2001−130143号公報には、水溶性高分子水溶液に含まれる水溶性高分子として、フタル化ゼラチンを用いてマイクロカプセルを分散させる方法が開示されている。
また、取扱い性や無臭性、安全性等の観点から有利な水性インクにおいて、特に吐出安定性が高く、色相や発色性、耐候性、耐水性、耐オゾン性に優れ、画質面での欠点がないインク組成物として、カプセルの芯物質として、少なくとも1種の疎水性色素と、少なくとも1種の疎水性ポリマーと、少なくとも1種の高沸点有機溶媒とを含有した着色組成物を内包し、且つ、特定の2官能イシアネート化合物と、同一分子内に3個以上のイシアネート基を有する多官能イシアネート化合物と、を用いてカプセル壁を形成したマイクロカプセル含有着色微粒子分散物を用いたインク組成物が知られている(例えば、特開2004−75759号公報参照)。この特開2004−75759号公報にも、フタル化ゼラチンを用いてマイクロカプセルを分散させる方法が開示されている。
また、内包する揮散性物質の徐放性に優れ、長期間にわたって揮散性物質を放出させることのできる揮散性物質を内包したマイクロカプセルとして、芯部が殻部で被覆され、上記芯部が揮散性物質(例えば、農薬、香料又は植物精油)を含有するゲル状ポリウレタン樹脂で形成され、上記殻部がポリウレア樹脂で形成されている揮散性物質内包マイクロカプセルが知られている(例えば、特開平9−57091号公報参照)。この特開平9−57091号公報には、揮散性物質内包マイクロカプセルの水分散物が記載されており、この水分散物が、水溶性ポリウレタン樹脂を更に含むことが開示されている。
近年、光硬化性が付与されたマイクロカプセルの水分散物を用い、光硬化により、硬度に優れた膜を形成する方法も検討されている。かかる光硬化性が付与されたマイクロカプセルの水分散物について、マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させることが求められる場合がある。このような場合として、具体的には、マイクロカプセルの水分散物をインクジェット用インク(以下、単に「インク」ともいう)として用いる場合、マイクロカプセルの水分散物を塗膜形成用の塗布液(いわゆる「コーティング液」)として用いる場合、等が挙げられる。
上記事情の下、特開2001−130143号公報及び特開2004−75759号公報に記載されたマイクロカプセルの水分散物について、マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させることが望ましいと考えられる。
また、特開平9−57091号公報に記載されているマイクロカプセルの水分散物は、農薬、香料、植物精油等の揮散性物質を内包したマイクロカプセルの水分散物である。このため、特開平9−57091号公報では、マイクロカプセルの水分散物に光硬化性を付与することは全く考慮されていない。むしろ、特開平9−57091号公報に記載されたマイクロカプセルの水分散物に光硬化性を付与したのでは、マイクロカプセルに内包される、農薬、香料、植物精油等の性質が劣化し、特開平9−57091号公報に記載された発明本来の目的が損なわれるおそれがある。
本開示の一態様の目的は、硬度に優れた膜を形成でき、マイクロカプセルの分散安定性に優れた水分散物を提供することである。
本開示の別の一態様の目的は、上記水分散物の製造方法を提供することである。
本開示の更に別の一態様の目的は、上記水分散物を用いた画像形成方法を提供することである。
上記課題を解決するための具体的手段は以下の態様を含む。
<1> ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を含む三次元架橋構造を有するシェル、並びに、コアを含み、前記シェル及び前記コアの少なくとも一方に重合性基を有するマイクロカプセルと、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びにアニオン性基を含み、重量平均分子量が5000以上であり、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数であるアニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gである分散剤と、
水と、
を含有する水分散物。
<2> 分散剤が、下記構造単位(C)を含む<1>に記載の水分散物。
構造単位(C)中、
C1は、2価の有機基であって、2価の有機基の2つの結合位置にそれぞれ水素原子を結合させた化合物HRC1Hを想定した場合に、化合物HRC1HのClogPが1.00以上である2価の有機基を表し、
C1は、O、S、NH、又はNZC1を表し、
C2は、O、S、NH、又はNZC2を表し、
C1及びZC2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
2つの*3は、それぞれ、構造単位(C)以外の構造単位との結合位置を表す。
<3> 分散剤が、更に、下記構造単位(A)と下記構造単位(B)とを含む<2>に記載の水分散物。
構造単位(A)中、
A1は、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を表し、
2つの*1は、それぞれ、構造単位(A)以外の構造単位との結合位置を表す。
構造単位(B)中、
は、(pX+2)価の有機基を表し、
pXは、1以上の整数を表し、
B1は、O、S、NH、又はNZB1を表し、
B2は、O、S、NH、又はNZB2を表し、
B1及びZB2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
B1は、単結合又は2価の連結基を表し、
2つの*2は、それぞれ、構造単位(B)以外の構造単位との結合位置を表す。
構造単位(B)中のカルボキシ基は、中和されていてもよい。
<4> 構造単位(A)中のRA1で表される2価の炭化水素基が、環式構造を含む<3>に記載の水分散物。
<5> 化合物HRC1HのClogPが、3.00以上である化合物である<2>〜<4>のいずれか1つに記載の水分散物。
<6> 構造単位(C)中のRC1が、
ポリアルキレングリコールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリアルキレンオキシ基、
ポリカーボネートジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリカーボネート基、
ポリエステルジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリエステル基、
ポリアルキレングリコール、ポリカーボネートジオール及びポリエステルジオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基、又は、
炭素数2〜50のジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基
である<2>〜<5>のいずれか1つに記載の水分散物。
<7> 構造単位(C)中のRC1で表される2価の有機基が、環式構造を含む<2>〜<6>のいずれか1つに記載の水分散物。
<8> 分散剤の重量平均分子量が、10000〜100000である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の水分散物。
<9> 分散剤のアニオン性基価が、0.30mmol/g〜1.50mmol/gである<1>〜<8>のいずれか1つに記載の水分散物。
<10> シェルが、環式構造を含む<1>〜<9>のいずれか1つに記載の水分散物。
<11> 重合性基が、ラジカル重合性基であり、
コアが、ラジカル重合性基を有する化合物として、ラジカル重合性化合物を含む<1>〜<10>のいずれか1つに記載の水分散物。
<12> コアが、ラジカル重合性基を有する化合物として、2官能以下のラジカル重合性化合物と、3官能以上のラジカル重合性化合物と、を含む<11>に記載の水分散物。
<13> コアが、光重合開始剤を含む<1>〜<12>のいずれか1つに記載の水分散物。
<14> 重合性基が、熱重合性基であり、
コアが、熱重合性基を有する化合物として、熱重合性化合物を含む<1>〜<10>のいずれか1つに記載の水分散物。
<15> マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量が、水分散物の全固形分に対して50質量%以上である<1>〜<14>のいずれか1つに記載の水分散物。
<16> インクジェット用インクとして用いられる<1>〜<15>のいずれか1つに記載の水分散物。
<17> <1>〜<16>のいずれか1つに記載の水分散物を製造する方法であって、
有機溶媒、分散剤、3官能以上のイソシアネート化合物、並びに、重合性基を導入したイソシアネート化合物及び重合性化合物の少なくとも一方を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、マイクロカプセルを形成することを含む水分散物の製造方法。
<18> <1>〜<16>のいずれか1つに記載の水分散物を、記録媒体上に付与することと、
記録媒体上に付与された水分散物を硬化させることと、
を含む画像形成方法。
本開示の一態様によれば、硬度に優れた膜を形成でき、マイクロカプセルの分散安定性に優れた水分散物が提供される。
本開示の別の一態様によれば、上記水分散物の製造方法が提供される。
本開示の更に別の一態様によれば、上記水分散物を用いた画像形成方法が提供される。
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本明細書において、化学式中の「*」は、結合位置を示す。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、「光」は、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線等の活性エネルギー線を包含する概念である。
本明細書では、紫外線を、「UV(Ultra Violet)光」ということがある。
本明細書では、LED(Light Emitting Diode)光源から生じた光を、「LED光」ということがある。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の両方を包含する概念である。
〔水分散物〕
本開示の水分散物は、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を含む三次元架橋構造を有するシェル、並びに、コアを含み、前記シェル及び前記コアの少なくとも一方に重合性基を有するマイクロカプセルと、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びにアニオン性基を含み、重量平均分子量が5000以上であり、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数であるアニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gである分散剤と、
水と、
を含有する。
本開示の水分散物は、硬度に優れた膜を形成でき、マイクロカプセルの分散安定性に優れる水分散物である。
かかる効果が奏される推定理由は、以下のとおりである。但し、本開示の水分散物は、以下の推定理由によって限定されることはない。
本開示の水分散物がマイクロカプセルの分散安定性に優れる理由の一つとして、以下の理由が考えられる。
即ち、本開示の水分散物において、分散質であるマイクロカプセルは、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合(以下、「ウレタン結合等」ともいう)を含む三次元架橋構造を有するシェルを有する。
一方、本開示の水分散物における上記分散剤も、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合(即ち、ウレタン結合等)を有する。
本開示の水分散物では、マイクロカプセルのシェルに含まれるウレタン結合等と、上記分散剤に含まれるウレタン結合等と、の間に相互作用(例えば、水素結合による相互作用)が生じる。
本開示の水分散物によれば、このシェルと上記分散剤との相互作用、及び、上記分散剤のアニオン性基による分散作用と、が相まって、マイクロカプセルの分散安定性が向上すると考えられる。
また、本開示において、シェルがウレタン結合等を含む三次元架橋構造を有することも、マイクロカプセルの分散安定性に寄与していると考えられる。
即ち、本開示におけるマイクロカプセルは、ウレタン結合等を含む三次元架橋構造を有するシェルを有することにより、強固な構造を有している。個々のマイクロカプセルの構造が強固であることから、マイクロカプセル同士の凝集又は合一が抑制されるので、ひいてはマイクロカプセルの分散安定性が向上すると考えられる。
また、本開示において、分散剤の重量平均分子量が5000以上であり、分散剤のアニオン性基価が2.50mmol/g以下であることも、マイクロカプセルの分散安定性に寄与していると考えられる。この理由は、分散剤の重量平均分子量が5000以上であり、かつ、分散剤のアニオン性基価が2.50mmol/g以下であることにより、分散剤全体の疎水性が高まり、その結果、分散剤とシェルとの相互作用がより強くなるためと考えられる。
また、本開示において、分散剤のアニオン性基価が0.10mmol/g以上であることも、マイクロカプセルの分散安定性に寄与していると考えられる。この理由は、分散剤のアニオン性基価が0.10mmol/g以上であることにより、分散作用を有するアニオン性基の量がある程度確保されるためと考えられる。
後述する実施例では、マイクロカプセルの分散安定性を、インクジェットヘッドからの吐出性及び保存安定性を評価することによって評価した。
次に、本開示の水分散物によって硬度に優れた膜を形成できる推定理由について説明する。
本開示の水分散物は、重合性基を有するマイクロカプセルを含有するので、重合によって硬化される性質を有している。重合(硬化)は、光照射、加熱、及び赤外線照射からなる群から選択される少なくとも1つによって行われる。
このため、本開示の水分散物を用いて膜を形成し、形成された膜を硬化させた場合には、硬度に優れた膜が形成されると考えられる。
また、マイクロカプセルのシェルが、強固な三次元架橋構造を有していることも、膜の硬度向上に寄与していると考えられる。
後述する実施例では、形成された膜の硬度を、画像の鉛筆硬度を評価することによって評価した。
本開示の水分散物において、マイクロカプセルの重合性基(コア及びシェルの少なくとも一方に有している重合性基)としては、光重合性基又は熱重合性基が好ましい。
光重合性基としては、ラジカル重合性基が好ましく、エチレン性二重結合を含む基がより好ましく、ビニル基及び1−メチルビニル基の少なくとも一方を含む基が更に好ましい。ラジカル重合性基としては、ラジカル重合反応性及び形成される膜の硬度の観点から、(メタ)アクリロイル基が特に好ましい。
熱重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基、アジリジニル基、アゼチジニル基、ケトン基、アルデヒド基、又はブロックイソシアネート基が好ましい。
マイクロカプセルは、重合性基を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
マイクロカプセルが重合性基を有することは、例えば、フーリエ変換赤外線分光測定(FT−IR)分析によって確認することができる。
本開示の水分散物において、マイクロカプセルは、重合性基を、コア及びシェルのいずれに有していてもよいし、両方に有していてもよい。
膜の硬度の観点から、少なくともコアが重合性基を有することが好ましく、コアが重合性化合物を含むことがより好ましい。
ここでいう「重合性化合物」は、重合性基を有する化合物全般のうち、コアに含まれ得る重合性化合物(後述の内包重合性化合物)を意味する。シェルに重合性基を導入するための、後述する「重合性基を導入したイソシアネート化合物」は、ここでいう「重合性化合物」の概念には包含されないものとする。
「重合性化合物」(内包重合性化合物)及び「重合性基を導入したイソシアネート化合物」の各々の好ましい態様については、後述する。
更に、本開示の水分散物によれば、基材との密着性に優れた膜を形成できる。
基材との密着性に優れた膜を形成できる理由としては、硬度に優れた膜を形成できる推定理由と同様の理由が考えられる。
更に、分散剤の重量平均分子量が5000以上であり、分散剤のアニオン性基価が2.50mmol/g以下であることにより、分散剤全体の疎水性が高まることも、膜と基材との密着性向上に寄与していると考えられる。
また、一般に、粒子の水分散物に対し、再分散性が求められることがある。
ここで、「再分散性」とは、水分散物中の水が蒸発して形成された固化物に対して、水系液体(例えば、水、水溶液、水分散物等)を供給することにより、固化物中の粒子(ここではマイクロカプセル)が水系液体中に再び分散する性質を意味する。上記の固化物の例としては、塗布ヘッド又はインクジェットヘッドに形成された水分散物の固化物が挙げられる。
本開示の水分散物は、上記マイクロカプセルを含有することにより、再分散性にも優れる。
再分散性に優れる理由としては、マイクロカプセルの分散安定性に優れる理由と同様であると考えられる。
また、本開示の水分散物において、マイクロカプセルのシェルは、必ずしも親水性基を有している必要はない。本開示の水分散物では、マイクロカプセルのシェルが親水性基を有しなくても、分散剤がアニオン性基を有するので、マイクロカプセルの分散安定性が好適に確保される。
即ち、シェルに親水性基を持たせることが必須ではなく、シェルの形成の自由度が高い(シェルを形成し易い)ことも、本開示の水分散物の利点の一つである。
また、マイクロカプセルのシェルが親水性基を有する場合には、分散剤のアニオン性基による作用と相まって、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
マイクロカプセルのシェルが親水性基を有する場合において、マイクロカプセルの分散安定性をより向上できることも、本開示の水分散物の利点の一つである。
本開示の水分散物に含まれる分散剤の好ましい態様については後述する。
また、本開示の水分散物において、マイクロカプセルの全固形分の含有質量に対する分散剤の含有質量の比(以下、質量比〔分散剤/MC固形分〕ともいう)は、0.005〜4.000であることが好ましく、0.100〜4.000であることがより好ましく、0.200〜2.500であることが更に好ましく、0.200〜2.000であることが特に好ましい。
質量比〔分散剤/MC固形分〕が0.005以上であると、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
質量比〔分散剤/MC固形分〕が4.000以下であると、形成される膜の硬度がより向上する。この理由は、水分散物中において、マイクロカプセルの量がある程度確保され、ひいては、硬化性成分(重合性基等)の量もある程度確保されるため、と考えられる。
水分散液中の質量比〔分散剤/MC固形分〕は、以下の方法によって確認することができる。
まず、遠心分離により、水分散液からマイクロカプセル及び分散剤を取り出す。次に、取り出したマイクロカプセル及び分散剤を溶剤で洗浄することにより、溶剤に対する溶解成分としての分散剤及びコアと、残存成分(即ち、溶剤に対する不溶成分)としてのシェルと、に分離する。次に、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、質量スペクトル(MS)、核磁気共鳴スペクトル(NMR)等の分析手段により、各成分の同定及び定量を行う。得られた結果に基づき、コア及びシェルの合計量(即ち、MC固形分)に対する分散剤の質量比、即ち、質量比〔分散剤/MC固形分〕を求める。
本開示の水分散物による効果をより効果的に得る観点から、マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量は、水分散物の全固形分に対して50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、85質量%以上であることが更に好ましい。
本開示の水分散物において、マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量は、水分散物の全量に対して、1質量%〜50質量%であることが好ましく、3質量%〜40質量%であることがより好ましく、5質量%〜30質量%であることが更に好ましい。
合計量が1質量%以上であると、形成される膜の硬度がより向上する。また、合計量が50質量%以下であると、マイクロカプセルの分散安定性により優れる。
また、本開示の水分散物において、マイクロカプセルの体積平均分散粒子径は、マイクロカプセルの分散安定性の観点から、0.01μm〜10.0μmであることが好ましく、0.01μm〜5μmであることがより好ましく、0.05μm〜1μmであることが更に好ましく、0.05μm〜0.5μmが更に好ましく、0.05μm〜0.3μmが更に好ましく、0.1μm〜0.3μmが特に好ましい。
本明細書中において、「マイクロカプセルの体積平均分散粒子径」は、光散乱法によって測定された値を指す。光散乱法によるマイクロカプセルの体積平均分散粒子径の測定は、例えば、LA−960((株)堀場製作所)を用いて行う。
また、「マイクロカプセルの体積平均分散粒子径」は、分散剤によって分散されている状態のマイクロカプセルの体積平均粒子径を意味する。
本開示の水分散物は、基材(例えば記録媒体)に対して膜(例えば画像)を形成するための液体として好適に用いることができる。
かかる液体としては、記録媒体としての基材に対して画像を形成するためインクジェット用インク、基材に対して塗膜を形成するための塗布液(いわゆるコーティング液)、等が挙げられる。
本開示の水分散物は、特に、インクジェット用インクとして用いられることが好ましい。これにより、記録媒体との密着性及び硬度に優れた画像が形成される。また、この場合、水分散物は、インクジェットヘッドからの吐出性及び保存安定性に優れる。
本開示の水分散物の用途の一つであるインクジェット用インクは、色材を含有するインクジェット用インクであっても、色材を含有しないインクジェット用インク(「クリアインク」等と呼ばれることもある)であってもよい。
本開示の水分散物の別の用途である塗布液についても同様である。
本開示の水分散物が、色材を含有するインクジェット用インクとして用いられる場合には、形成される画像の光沢が向上し得る。
この理由は、マイクロカプセルと相互作用している上述の分散剤が、記録媒体へ付与された水分散物中においては、色材とも相互作用することが関係していると推測される。
本開示において、膜を形成するための基材としては特に限定されず、公知の基材を使用することができる。
基材としては、例えば、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等の金属の板)、プラスチックフィルム(例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂等のフィルム)、上述した金属がラミネートされ又は蒸着された紙、上述した金属がラミネートされ又は蒸着されたプラスチックフィルム等が挙げられる。
本開示の水分散物は、基材に対する密着性に優れた膜を形成できるため、非吸収性の基材に対して膜を形成する用途に特に好適である。
非吸収性の基材としては、PVC基材、PS基材、PC基材、PET基材、グリコール変性PET基材、PE基材、PP基材、アクリル樹脂基材等のプラスチック基材、又は、プラスチックがラミネートされた紙基材が好ましい。
基材の表面には、コロナ処理が施されていてもよい。
本開示のインクによれば、PET基材等の一般的なプラスチック基材に対してだけでなく、水系インクによる画像形成では画像との密着性を確保することが難しい基材に対しても、密着性に優れた画像を形成することができる。
水系インクによる画像形成では画像との密着性を確保することが難しい基材としては、極性基を有しない疎水性の基材が挙げられる。
極性基を有しない疎水性の基材としては、PS基材、コロナ処理されたPP基材(以下、「コロナPP」ともいう)、PE基材、PEがラミネートされた紙基材、等が挙げられる。
以下、本開示の水分散物の各成分について説明する。
<分散剤>
本開示の水分散物は、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びにアニオン性基を含み、重量平均分子量が5000以上であり、アニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gである分散剤を含有する。本開示の水分散物は、上記分散剤を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
本開示の水分散物において、分散剤は、マイクロカプセルを水系媒体(水を含む媒体)中に分散させる機能を有する。
本開示の水分散物の好ましい態様は、分散剤とマイクロカプセルのシェルとの相互作用(例えば水素結合による相互作用)により、分散剤がマイクロカプセルのシェルに吸着している態様である。但し、分散剤とシェルとの間の相互作用は、共有結合ではない。
分散剤とシェルとの間の相互作用が共有結合ではないことは、以下の分析によって確認することができる。
まず、遠心分離により、水分散液から分散剤及びマイクロカプセルを取り出す。次に、取り出した分散剤及びマイクロカプセルを溶剤で洗浄することにより、溶剤に対する溶解成分としての分散剤及びコアと、残存成分(即ち、溶剤に対する不溶成分)としてのシェルと、に分離する。分離された各成分をフーリエ変換赤外線吸収スペクトル(FT−IR)によって、分散剤とシェルとの間の相互作用が共有結合ではないことを確認する。
分散剤の重量平均分子量(Mw)は、5000以上であるが、分散安定性をより向上させる観点から、好ましくは5000〜200000であり、より好ましくは10000〜100000であり、更に好ましくは15000〜80000であり、特に好ましくは20000〜60000である。
本明細書中において、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定された値を意味する。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定は、測定装置として、HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株))を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)Super Multipore HZ−H(4.6mmID×15cm、東ソー(株))を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、測定条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、及び測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行う。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
分散剤は、アニオン性基を含む。
これにより、マイクロカプセルの分散安定性が向上し得る。
分散剤は、アニオン性基を有する構造単位である、後述する構造単位(B)を含むことが好ましい。
また、分散剤のアニオン性基価は、0.10mmol/g〜2.50mmol/gである。これにより、マイクロカプセルの分散安定性が向上する。
詳細には、分散剤のアニオン性基価が0.10mmol/g以上であることにより、分散作用を有するアニオン性基の数がある程度確保され、その結果、マイクロカプセルの分散安定性が向上する。
また、その一方で、分散剤のアニオン性基価が2.50mmol/g以下であることにより、分散剤自体の疎水性が高まり、マイクロカプセルとの相互作用が強くなり、これにより、マイクロカプセルの分散安定性が向上する。
また、分散剤のアニオン性基価が2.50mmol/g以下であること(即ち、分散剤自体の疎水性が高いこと)は、膜と基材との密着性向上にも寄与する。
分散剤のアニオン性基価は、0.30mmol/g〜2.00mmol/gであることが好ましく、0.30mmol/g〜1.50mmol/gであることがより好ましい。
本開示において、アニオン性基価は、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数である。本開示におけるアニオン性基価は、中和滴定によって求めるものとする。
分散剤におけるアニオン性基は、中和されていないアニオン性基であってもよいし、中和されたアニオン性基であってもよい。
中和されていないアニオン性基としては、カルボキシ基、スルホ基、硫酸基、ホスホン酸基、リン酸基、等が挙げられる。
中和されたアニオン性基としては、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩、硫酸基の塩、ホスホン酸基の塩、リン酸基の塩、等が挙げられる。
本明細書中において、「カルボキシ基が中和されている」とは、アニオン性基としてのカルボキシ基が、「塩」の形態(例えば、「−COONa」)となっていることを指す。アニオン性基としての、スルホ基、硫酸基、ホスホン酸基、及びリン酸基についても同様である。
中和は、例えば、アルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、有機アミン(例えば、トリエチルアミン等)を用いて行うことができる。
分散剤に含まれるアニオン性基としては、分散安定性の観点から、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホ基、スルホ基の塩、硫酸基、硫酸基の塩、ホスホン酸基、ホスホン酸基の塩、リン酸基、及びリン酸基の塩からなる群から選択される少なくとも一種が好ましく、カルボキシ基及びカルボキシ基の塩からなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
上述した、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩、硫酸基の塩、ホスホン酸基の塩、及びリン酸基の塩における「塩」としては、アルカリ金属塩又は有機アミン塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。
アルカリ金属塩におけるアルカリ金属としては、K又はNaが好ましい。
分散剤の中和度は、50%〜100%が好ましく、70%〜90%がより好ましい。
ここで、中和度とは、水分散液に含有される分散剤全体における、「中和されていないアニオン性基の数と中和されたアニオン性基の数との合計」に対する「中和されたアニオン性基の数」の比(即ち、比〔中和されたアニオン性基の数/(中和されていないアニオン性基の数+中和されたアニオン性基の数)〕)を指す。
分散剤の中和度(%)は、中和滴定によって測定される。
また、分散剤及びマイクロカプセルの全体におけるアニオン性基の中和度は、50%〜100%が好ましく、70%〜95%がより好ましい。
ここで、中和度とは、水分散液に含有される、分散剤及びマイクロカプセルの全体における、「中和されていないアニオン性基の数と中和されたアニオン性基の数との合計」に対する「中和されたアニオン性基の数」の比(即ち、比〔中和されたアニオン性基の数/(中和されていないアニオン性基の数+中和されたアニオン性基の数)〕)を指す。
分散剤及びマイクロカプセルの全体の中和度(%)も、中和滴定によって測定される。
本開示の水分散物中、分散剤及びマイクロカプセルの全体の中和度(%)は、以下のようにして求める。
まず、測定対象である、上記分散剤及び上記マイクロカプセルを含む水分散物を準備する。
準備した水分散物50gに対し、80000rpm(round per minute;以下同じ。)、40分の条件の遠心分離を施す。遠心分離によって生じた上澄み液を除去し、沈殿物(分散剤及びマイクロカプセル)を回収する。
容器1に、回収した分散剤及びマイクロカプセルを約0.5g秤量し、秤量値W1(g)を記録する。次いで、テトラヒドロフラン(THF)54mL及び蒸留水6mLの混合液を添加し、秤量した分散剤及びマイクロカプセルを希釈することにより中和度測定用試料1を得る。
得られた中和度測定用試料1に対し、滴定液として0.1N(=0.1mol/L)水酸化ナトリウム水溶液を用いて滴定を行い、当量点までに要した滴定液量をF1(mL)として記録する。滴定において複数の当量点が得られた場合は、複数の当量点までに要した複数の滴定液量のうちの最大値をF1(mL)とする。F1(mL)と水酸化ナトリウム水溶液の規定度(0.1mol/L)との積が、分散剤及びマイクロカプセルに含まれるアニオン性基のうちの中和されていないアニオン性基(例えば、−COOH)のミリモル数に相当する。
また、容器2に、回収した分散剤及びマイクロカプセルを約0.5g秤量し、秤量値W2(g)を記録する。次いで、酢酸60mLを添加し、秤量した分散剤及びマイクロカプセルを希釈することにより中和度測定用試料2を得る。
得られた中和度測定用試料2に対し、滴定液として0.1N(=0.1mol/L)過塩素酸酢酸溶液を用いて滴定を行い、当量点までに要した滴定液量をF2(mL)として記録する。滴定において複数の当量点が得られた場合は、複数の当量点までに要した複数の滴定液量のうちの最大値をF2(mL)とする。F2(mL)と過塩素酸酢酸溶液の規定度(0.1mol/L)との積が、分散剤及びマイクロカプセルに含まれるアニオン性基のうちの中和されたアニオン性基(例えば、−COONa)のミリモル数に相当する。
「F1(mL)」及び「F2(mL)」の測定値に基づき、下記の式に従って、アニオン性基の中和度(%)を求める。
F1(mL)×水酸化ナトリウム水溶液の規定度(0.1mol/L)/W1(g)+F2(mL)×過塩素酸酢酸溶液の規定度(0.1mol/L)/W2(g) = 分散剤及びマイクロカプセルの合計1g中に含まれるアニオン性基の全ミリモル数(中和されたアニオン性基及び中和されていないアニオン性基の全ミリモル数)(mmol/g)・・・(1)
F2(mL)×過塩素酸酢酸溶液の規定度(0.1mol/L)/W2(g) = 分散剤及びマイクロカプセルの合計1g中に含まれるアニオン性基のうちの中和されたアニオン性基のミリモル数(mmol/g)・・・(2)
中和度(%) = (2)/(1)×100
(構造単位(C))
分散剤は、下記構造単位(C)を含むことが好ましい。これにより、分散剤の疎水性が高められ、その結果、マイクロカプセルの分散安定性、及び、膜と基材との密着性がより向上する。
構造単位(C)中、
C1は、2価の有機基であって、この2価の有機基の2つの結合位置にそれぞれ水素原子を結合させた化合物HRC1Hを想定した場合に、化合物HRC1HのClogPが0.50以上(好ましくは1.00以上)である2価の有機基を表し、
C1は、O、S、NH、又はNZC1を表し、
C2は、O、S、NH、又はNZC2を表し、
C1及びZC2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
2つの*3は、それぞれ、構造単位(C)以外の構造単位との結合位置を表す。
ここで、「2つの*3は、それぞれ、構造単位(C)以外の構造単位との結合位置を表す」とは、分散剤において、構造単位(C)同士が直接結合することはないことを意味する。
構造単位(C)中の*3の位置に結合する構造単位(C)以外の構造単位は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
上記構造単位(C)以外の構造単位としては特に制限はないが、例えば、後述の構造単位(A)が挙げられる。また、分散剤が、構造単位(A)以外のイソシアネート化合物に由来する構造単位を含む場合には、上記構造単位(C)以外の構造単位として、構造単位(A)以外のイソシアネート化合物に由来する構造単位も挙げられる。
C1は、2価の有機基であって、この2価の有機基の2つの結合位置にそれぞれ水素原子を結合させた化合物HRC1Hを想定した場合に、化合物HRC1HのClogPが0.50以上(好ましくは1.00以上)である2価の有機基を表す。
言い換えれば、RC1は、化合物HRC1Hから水素原子を2つ除いた2価の有機基である。
以下、化合物HRC1HのClogPを、「ClogP(RC1)」ともいう。
ここで、「ClogP」とは、化合物の疎水性を表すパラメータである。ClogPの値が高いほど、化合物の疎水性が高いことを示す。
ClogPは、1−オクタノール及び水への分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogP値の計算に用いる方法及びソフトウェアについては、それぞれ、公知の方法及びソフトウェアを用いることができる。
本明細書におけるClogP(例えば、化合物HRC1HのClogP)は、Daylight Chemical Information Systems社のシステム「PCModels」に組み込まれたClogPプログラムによって得られた値を意味する。
ClogP(RC1)(即ち、化合物HRC1HのClogP)は、マイクロカプセルの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、1.00以上であることが好ましく、2.00以上であることがより好ましく、3.00以上であることが更に好ましい。
ClogP(RC1)の上限は特に制限はないが、上限は、例えば25.00である。
C1は、化合物HRC1HのClogPが0.50以上(好ましくは1.00以上)である2価の有機基であればよく、その他には特に制限はない。
マイクロカプセルの分散安定性をより向上させる観点から、RC1としては、ジオール化合物(即ち、ヒドロキシ基を2つ有する化合物)からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基、又は、ジアミン化合物(即ち、アミノ基を2つ有する化合物)からアミノ基を2つ除いた2価の有機基が好ましい。
C1が、ジオール化合物からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基である場合、構造単位(C)中のYC1及びYC2は、いずれもOであることが好ましい。
C1が、ジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基である場合、構造単位(C)中のYC1がNH又はNZC1であり、かつ、構造単位(C)中のYC2がNH又はNZC2であることが好ましい。
上述した、RC1を形成し得るジオール化合物又はジアミン化合物の分子量は、分散剤の重量平均分子量(Mw)に応じて適宜調整される。
C1を形成し得るジオール化合物又はジアミン化合物の分子量は、例えば60以上である。分子量60は、エチレンジアミンの分子量である。
上記分子量の上限は、分散剤の重量平均分子量(Mw)に応じて適宜調整される。例えば、RC1を形成し得るジオール化合物又はジアミン化合物の数平均分子量(Mn)の上限として、30000が挙げられ、20000が好ましく、10000がより好ましい。
ここで、数平均分子量(Mn)は、前述した条件のGPCによって測定された値を指す。
C1を形成するためのジオール化合物としては、
ポリアルキレングリコール(好ましくは、ポリエチレングリコール又はポリテトラメチレングリコール)、
ポリマージオール(即ち、ヒドロキシ基を2つ有するポリマー)、又は、
ポリアルキレングリコール及びポリマージオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物(以下、単に「炭素数2〜50のジオール化合物」ともいう)が好ましい。
C1を形成するためのジアミン化合物としては、
ポリオキシアルキレンジアミン(好ましくは、ポリオキシプロピレンジアミン)、
ポリマージアミン(即ち、アミノ基を2つ有するポリマー)、又は、
ポリオキシアルキレンジアミン及びポリマージアミン以外の炭素数2〜50のジアミン化合物(以下、単に「炭素数2〜50のジアミン化合物」ともいう)が好ましい。
ポリマージオールとしては、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリブタジエンジオール、ポリイソプレンジオール、ポリオレフィンジオール、等が挙げられ、ポリエステルジオール又はポリカーボネートジオールが好ましい。
ポリマージオールとしては、下記表1に示す市販品を用いてもよい。
マイクロカプセルの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、RC1としては、
ポリアルキレングリコールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリアルキレンオキシ基、
ポリカーボネートジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリカーボネート基、
ポリエステルジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリエステル基、
ポリアルキレングリコール、ポリカーボネートジオール及びポリエステルジオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基、又は、
炭素数2〜50のジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基
が更に好ましい。
C1が、上記2価のポリアルキレンオキシ基である場合、構造単位(C)中のYC1及びYC2は、いずれもOであることが好ましい。
C1が、上記2価のポリカーボネート基である場合、構造単位(C)中のYC1及びYC2は、いずれもOであることが好ましい。
C1が、上記2価のポリエステル基である場合、構造単位(C)中のYC1及びYC2は、いずれもOであることが好ましい。
C1が、上記の、ポリアルキレングリコール、ポリカーボネートジオール及びポリエステルジオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基である場合、構造単位(C)中のYC1及びYC2は、いずれもOであることが好ましい。
C1が、上記の、炭素数2〜50のジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基である場合、構造単位(C)中のYC1がNH又はNZC1であり、かつ、構造単位(C)中のYC2がNH又はNZC2であることが好ましい。
C1で表される2価のポリアルキレンオキシ基における繰り返し数は、2〜50が好ましく、4〜50がより好ましく、6〜40が特に好ましい。
C1で表される2価のポリアルキレンオキシ基としては、2価のポリプロピレンオキシ基又は2価のポリテトラメチレンオキシ基が特に好ましい。
C1で表される2価のポリカーボネート基における繰り返し数は、2〜50が好ましく、4〜30がより好ましく、6〜20が特に好ましい。
C1で表される2価のポリエステル基における繰り返し数は、2〜50が好ましく、4〜30がより好ましく、6〜20が特に好ましい。
C1で表される、ポリアルキレングリコール、ポリカーボネートジオール及びポリエステルジオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物(以下、単に「炭素数2〜50のジオール化合物」ともいう)からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基において、炭素数2〜50のジオール化合物の炭素数は、5〜50が好ましく、6〜50がより好ましい。
C1で表される、炭素数2〜50のジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基の炭素数は、5〜50が好ましく、6〜50がより好ましい。
以下、RC1を形成するための炭素数2〜50のジオール化合物の具体例を列挙し、各ジオール化合物(即ち、各具体例)の下に、各ジオール化合物に対応する化合物HRC1Hを示す。
各ジオール化合物及び各化合物HRC1Hには、それぞれ、分子量、ClogP等を併記する。
C1を形成するための炭素数2〜50のジオール化合物は、言い換えれば、RC1の2つの結合位置にそれぞれヒドロキシ基が結合した構造の炭素数2〜50のジオール化合物である。
ジオール化合物に対応する化合物HRC1Hは、ジオール化合物から2つのヒドロキシ基を除いてRC1とし、このRC1の2つの結合位置の各々に水素原子が結合した化合物である。
例えば、以下の一つ目の例について説明すると、ジオール化合物としてのエチレングリコール(構造式はHO−CHCH−OH)に対応する化合物HRC1Hは、エタン(構造式はCH−CH)である。
以下、RC1を形成するための炭素数2〜50のジアミン化合物の具体例を列挙し、各ジアミン化合物(即ち、各具体例)の下に、各ジアミン化合物に対応する化合物HRC1Hを示す。
各化合物には、分子量、ClogP等を併記する。
C1を形成するための炭素数2〜50のジアミン化合物は、言い換えれば、RC1の2つの結合位置にそれぞれヒドロキシ基が結合した構造の炭素数2〜50のジアミン化合物である。
ジアミン化合物に対応する化合物HRC1Hは、ジアミン化合物から2つのアミノ基を除いてRC1(2価の有機基)とし、このRC1の2つの結合位置の各々に水素原子が結合した化合物である。
以下、RC1を形成するための、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、ポリカーボネートジオールC6(即ち、炭素数6のアルキレン基を有するポリカーボネートジオール)、及びポリエステルジオールC6(即ち、炭素数6のアルキレン基を有するポリカーボネートジオール)の各々の具体例を示す。
各具体例には、ClogP(RC1)(即ち、各具体例に対応する化合物HRC1HのClogP)を併記する。
化合物HRC1Hは、各具体例から2つのヒドロキシ基を除いてRC1とし、RC1の2つの結合位置に水素原子を結合させた構造の化合物である。
C1で表される2価の有機基は、マイクロカプセルの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、環式構造(より好ましくは脂環式構造又は芳香環式構造)を有することが好ましい。この場合の2価の有機基の炭素数は、6〜50が好ましく、6〜30がより好ましく、6〜20が特に好ましい。
マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させる観点からみたより好ましい態様は、RC1で表される2価の有機基が環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが環式構造を含む態様である。
マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させる観点からみた更に好ましい態様は、
C1で表される2価の有機基が脂環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが脂環式構造を含む態様、又は、
C1で表される2価の有機基が芳香環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが芳香環式構造を含む態様である。
また、RC1で表される2価の有機基は、膜と基材との密着性をより向上させる観点から、脂環式構造を含むことが好ましい。この場合の2価の有機基の炭素数は、6〜50が好ましく、6〜30がより好ましく、6〜20が特に好ましい。
C1は、O、S、NH、又はNZC1を表す。
C1は、O、NH、又はNZC1であることが好ましく、O又はNHであることがより好ましく、Oであることが特に好ましい。
C1は、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。
C1で表される炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基が好ましく、アルキル基が特に好ましい。
C1の炭素数としては、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。
C2は、O、S、NH、又はNZC2を表す。
C2は、O、NH、又はNZC2であることが好ましく、O又はNHであることがより好ましく、Oであることが特に好ましい。
C2は、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。
C2の好ましい態様は、ZC1の好ましい態様と同様である。
分散剤中における構造単位(C)の含有量は、分散剤の全量に対し、8質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。
構造単位(C)の含有量が分散剤の全量に対して8質量%以上であると、分散剤とマイクロカプセルのシェルとの相互作用がより高まり、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
分散剤中における構造単位(C)の含有量は、分散剤の全量に対し、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることが更に好ましい。
構造単位(C)の含有量が分散剤の全量に対して80質量%以下であると、分散剤中のアニオン性基の量が確保され易いので、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
構造単位(C)を形成するための化合物(以下、「単位(C)形成用化合物」ともいう)としては、上述した構造単位(C)の2つの*3の各々に水素原子を結合させた化合物(好ましくは、上述したジオール化合物又はジアミン化合物)が好ましい。
また、構造単位(C)が分散剤の末端に位置する場合には、分散剤の末端に位置する構造単位(C)における2つの「*3」のうちのいずれか1つの位置に水素結合が結合する。
(構造単位(A)、構造単位(B))
分散剤が構造単位(C)を含む場合、分散剤は、更に、下記構造単位(A)と下記構造単位(B)とを含むことがより好ましい。
構造単位(A)は、構造単位(C)と同様に、分散剤全体の疎水性を高める機能を有する。分散剤が、構造単位(A)及び構造単位(C)を含む場合には、構造単位(A)及び構造単位(C)によって分散剤全体の疎水性が高められ、その結果、分散剤とマイクロカプセルのシェルとの相互作用が高められる。
一方、構造単位(B)は、分散作用を有するアニオン性基(具体的には、カルボキシ基又はその塩)を有する構造単位であり、この構造単位(B)を含む分散剤により、マイクロカプセルが水系媒体中に分散される。
従って、分散剤が、構造単位(A)〜(C)の全てを含む場合には、マイクロカプセルの分散安定性に特に優れる。更に、この場合、分散剤全体の疎水性が高められるので、膜と基材との密着性もより向上する。
−構造単位(A)−
構造単位(A)は以下のとおりである。
構造単位(A)中、
A1は、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を表し、
2つの*1は、それぞれ、構造単位(A)以外の構造単位との結合位置を表す。
ここで、「2つの*1は、それぞれ、構造単位(A)以外の構造単位との結合位置を表す」とは、分散剤において、構造単位(A)同士が直接結合することはないことを意味する。
構造単位(A)中の*1の位置に結合する構造単位(A)以外の構造単位は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
上記構造単位(A)以外の構造単位としては特に制限はないが、例えば、構造単位(B)及び構造単位(C)が挙げられる。また、分散剤が、構造単位(B)及び構造単位(C)以外の、ジオール化合物に由来する構造単位、ジアミン化合物に由来する構造単位、又はジチオール化合物に由来する構造単位を含む場合には、上記構造単位(A)以外の構造単位として、これらの構造単位も挙げられる。
A1で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基は、環式構造を含んでいてもよく、置換基を有していてもよい。
A1で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基における炭素数(即ち、1〜20)は、置換基を有する場合には、置換基も含めた基全体の炭素数を意味する。
置換基としては、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、等が挙げられる。
A1で表される2価の炭化水素基としては、脂環式構造を含んでいてもよいアルキレン基、アリーレン基、アルキレンアリーレン基、アリーレンアルキレンアリーレン基、アルキレンアリーレンアルキレン基、等が挙げられる。
A1で表される2価の炭化水素基は、マイクロカプセルの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、環式構造を含むことが好ましく、脂環式構造又は芳香環式構造を含むことがより好ましい。この場合の2価の炭化水素基の炭素数は6〜20が好ましい。
マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させる観点からみた好ましい態様は、RA1で表される2価の炭化水素基が環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが環式構造を含む態様である。
マイクロカプセルの分散安定性を更に向上させる観点からみた更に好ましい態様は、
A1で表される2価の炭化水素基が脂環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが脂環式構造を含む態様、又は、
A1で表される2価の炭化水素基が芳香環式構造を含み、かつ、マイクロカプセルのシェルが芳香環式構造を含む態様である。
また、RA1で表される2価の炭化水素基は、膜と基材との密着性をより向上させる観点から、脂環式構造を含むことが特に好ましい。この場合の2価の炭化水素基の炭素数は6〜20が好ましい。
A1で表される2価の炭化水素基は、下記(R−1)〜(R−20)のいずれか1つで表される基(以下、基(R−1)〜基(R−20)ともいう)であることが好ましい。(R−1)〜(R−20)中、*は、結合位置を示す。
A1としては、マイクロカプセルの分散安定性をより向上させる観点から、脂環式構造又は芳香環式構造を含む、基(R−1)〜基(R−4)及び基(R−9)〜基(R−20)が好ましい。
また、RA1としては、膜と基材との密着性をより向上させる観点から、基(R−1)〜基(R−4)が特に好ましい。
構造単位(A)は、好ましくは、2官能のイソシアネート化合物(即ち、イソシアネート基を2つ有する化合物)を用いて形成される。
2官能のイソシアネート化合物として、好ましくは、基(R−1)〜基(R−20)を形成するための化合物(即ち、基(R−1)〜基(R−20)の各々における2つの結合位置(*)に、それぞれNCO基(即ち、イソシアネート基)が結合した構造を有する化合物)である。
2官能のイソシアネート化合物の具体例は、後述するアダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物を形成するための2官能のイソシアネート化合物の具体例と同様である。
分散剤中における構造単位(A)の含有量は、分散剤の全量に対し、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることが特に好ましい。
構造単位(A)の含有量が分散剤の全量に対して10質量%以上であると、分散剤全体の疎水性がより高められ、分散剤とマイクロカプセルのシェルとの相互作用がより高まり、その結果、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
分散剤中における構造単位(A)の含有量は、分散剤の全量に対し、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましい。
構造単位(A)の含有量が分散剤の全量に対して80質量%以下であると、分散剤中のアニオン性基の量が確保され易いので、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
構造単位(A)を形成するための化合物(以下、「単位(A)形成用化合物」ともいう)としては、上述した2官能のイソシアネート化合物が好ましい。
−構造単位(B)−
構造単位(B)は以下のとおりである。
構造単位(B)は、アニオン性基として、カルボキシ基又はカルボキシ基の塩を有する化合物である。
構造単位(B)中、
は、(pX+2)価の有機基を表し、
pXは、1以上の整数を表し、
B1は、O、S、NH、又はNZB1を表し、
B2は、O、S、NH、又はNZB2を表し、
B1及びZB2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
B1は、単結合又は2価の連結基を表し、
2つの*2は、それぞれ、構造単位(B)以外の構造単位との結合位置を表す。
構造単位(B)中のカルボキシ基は、中和されていてもよい。
ここで、「2つの*2は、それぞれ、構造単位(B)以外の構造単位との結合位置を表す」とは、分散剤において、構造単位(B)同士が直接結合することはないことを意味する。
構造単位(B)中の*2の位置に結合する構造単位(B)以外の構造単位は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
上記構造単位(B)以外の構造単位としては特に制限はないが、例えば、構造単位(A)が挙げられる。また、分散剤が、構造単位(A)以外のイソシアネート化合物に由来する構造単位を含む場合には、上記構造単位(C)以外の構造単位として、構造単位(A)以外のイソシアネート化合物に由来する構造単位も挙げられる。
ここで、「構造単位(B)中のカルボキシ基は、中和されていてもよい。」とは、分散剤中に含まれ得る少なくとも一部の構造単位(B)において、カルボキシ基が、カルボキシ基の塩(例えば、−C(=O)ONa)を形成していてもよいことを意味する。
分散剤の好ましい中和度については前述のとおりである。
構造単位(B)中、pXは、1以上の整数を表す。
pXとしては、1〜6の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。
構造単位(B)中、Xの具体例としては、下記(BX−1)〜(BX−7)で表される基(以下、基(BX−1)〜基(BX−7)ともいう)であることが好ましい。
中でも、基(BX−1)〜基(BX−3)が更に好ましく、基(BX−1)又は基(BX−2)が更に好ましく、基(BX−1)が特に好ましい。
基(BX−1)〜基(BX−7)中、*及び**は、いずれも結合位置を示す。
基(BX−1)〜基(BX−3)中、**は、LB1(但し、LB1が単結合である場合にはカルボニル炭素)との結合位置を示し、*は、YB1又はYB2との結合位置を示す。
基(BX−4)〜基(BX−7)においては、いずれの*が、LB1(但し、LB1が単結合である場合にはカルボニル炭素)との結合位置であってもよい。
基(BX−1)中のRX1及び基(BX−3)中のRX3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10(より好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基を表す。
基(BX−2)中のRX2は、炭素数1〜10(より好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基を表す。
基(BX−2)中、xは、0〜3の整数を表し、yは、1〜4の整数を表し、xとyとの合計は、2〜4の整数である。
基(BX−3)中のLX3は、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を表す。
X3で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基の好ましい範囲は、構造単位(A)中のRA1で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基の好ましい範囲と同様である。
構造単位(B)中、LB1は、単結合又は2価の連結基を表すが、単結合であることが好ましい。
B1で表される2価の連結基の好ましい範囲は、構造単位(A)中のRA1で表される炭素数1〜20の2価の炭化水素基の好ましい範囲と同様である。
B1は、O、S、NH、又はNZB1を表す。
B1は、O、NH、又はNZB1であることが好ましく、O又はNHであることがより好ましく、Oであることが特に好ましい。
B1は、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。
B1の好ましい態様は、構造単位(C)中のZC1の好ましい態様と同様である。
B2は、O、S、NH、又はNZB2を表す。
B2は、O、NH、又はNZB2であることが好ましく、O又はNHであることがより好ましく、Oであることが特に好ましい。
B2は、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。
B2の好ましい態様は、構造単位(C)中のZC1の好ましい態様と同様である。
構造単位(B)としては、以下の構造単位(B1)が特に好ましい。
構造単位(B1)中、RX1及び*2は、それぞれ、構造単位(B1)中のRX1及び*2と同義である。
分散剤中における構造単位(B)の含有量は、分散剤のアニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gとなる範囲で調整される。
分散剤中における構造単位(B)の含有量は、分散剤の全量に対し、3質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、8質量%以上であることが特に好ましい。
構造単位(B)の含有量が分散剤の全量に対して3質量%以上であると、分散剤のアニオン性基価を0.10mmol/g以上に調整し易く、分散剤中のアニオン性基の量を確保し易いので、マイクロカプセルの分散安定性を向上させ易い。
分散剤中における構造単位(B)の含有量は、分散剤の全量に対し、35質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。
構造単位(B)の含有量が分散剤の全量に対して35質量%以下であると、分散剤全体の疎水性を保ち易く、分散剤とマイクロカプセルのシェルとの相互作用をより高め易く、このため、マイクロカプセルの分散安定性をより向上させ易い。
構造単位(B)を形成するための化合物(以下、「単位(B)形成用化合物」ともいう)としては、上述した構造単位(B)の2つの*2の各々に水素原子を結合させた化合物(好ましくは、カルボキシ基及びその塩の少なくとも一方を有するジオール化合物、又は、カルボキシ基及びその塩の少なくとも一方を有するジアミン化合物)が好ましい。
<マイクロカプセル>
本開示の水分散物は、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を含む三次元架橋構造を有するシェル、並びに、コアを含み、シェル及びコアの少なくとも一方に重合性基を有するマイクロカプセルを含有する。
本開示におけるマイクロカプセルは、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を含む三次元架橋構造を有する最外郭のシェルと、シェルに内包された領域であるコアと、からなる。
マイクロカプセルであることは、マイクロカプセルの水分散物を支持体上に塗布し、乾燥させて形態観察用のサンプルを得た後、このサンプルを切断し、切断面を電子顕微鏡等で観察することにより確認できる。
本開示の水分散物に含有されるマイクロカプセルは、1種のみであっても2種以上であってもよい。
マイクロカプセルは、本開示の水分散物における分散質である。
前述のとおり、本開示の水分散物が上記マイクロカプセルを含有することにより、形成される膜の硬度が向上する。
また、前述のとおり、本開示の水分散物は、上記マイクロカプセルと、前述の分散剤と、を含有することにより、優れた分散安定性を保持する。更に、膜と基材との密着性にも優れる。
<マイクロカプセルのシェル>
マイクロカプセルのシェルは、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を含む三次元架橋構造を有する。
本明細書中において、「三次元架橋構造」とは、架橋によって形成された立体的な網目構造を指す。
前述のとおり、シェルの上記三次元架橋構造は、分散安定性及び再分散性の向上に寄与する。
マイクロカプセルのシェルが三次元架橋構造を有することは、以下のようにして確認する。以下の操作を、液温25℃の条件で行う。
また、以下の操作は、水分散物が顔料を含有していない場合にはこの水分散物をそのまま用いて行い、水分散物が顔料を含有している場合には、まず、遠心分離によって水分散物から顔料を除去し、顔料が除去された水分散物に対して行う。
水分散物から試料を採取する。採取した試料に対し、この試料中の全固形分に対して100質量倍のテトラヒドロフラン(THF)を加えて混合し、希釈液を調製する。得られた希釈液に対し、80000rpm、40分の条件の遠心分離を施す。遠心分離後に、残渣があるかどうかを目視で確認する。残渣がある場合、残渣を水で再分散させて再分散液を調製し、得られた再分散液について、湿式粒度分布測定装置(LA−960、(株)堀場製作所製)を用い、光散乱法によって粒度分布を測定する。
以上の操作によって粒度分布が確認できた場合を、マイクロカプセルのシェルが三次元架橋構造を有すると判断する。
また、三次元架橋構造は、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を有する。三次元架橋構造は、ウレタン結合及びウレア結合の両方を有することが好ましい。
三次元架橋構造を有するシェル1g中に含まれるウレタン結合及びウレア結合の合計量(mmol/g)は、1mmol/g〜10mmol/gが好ましく、1.5mmol/g〜9mmol/gがより好ましく、2mmol/g〜8mmol/gが特に好ましい。
マイクロカプセルのシェルは、マイクロカプセルの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、環式構造を含むことが好ましい。
環式構造としては、例えば、脂環式構造、芳香環式構造が挙げられる。
脂環式構造としては、シクロヘキサン環構造、ビシクロヘキサン環構造、ビシクロデカン環構造、イソボルネン環構造、ジシクロペンタン環構造、アダマンタン環構造、トリシクロデカン環構造、等が挙げられる。
芳香環構造としては、ベンゼン環構造、ナフタレン環構造、ビフェニル環構造、等が挙げられる。
マイクロカプセルのシェルは、膜と基材との密着性をより向上させる観点から、脂環式構造を含むことが特に好ましい。
(構造(1))
シェルの三次元架橋構造は、下記構造(1)を含むことが好ましい。
三次元架橋構造は、下記構造(1)を複数含んでいてもよく、複数の構造(1)は、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。
構造(1)中、Xは、環式構造を含んでいてもよい炭化水素基、−NH−、>N−、−C(=O)−、−O−、及び−S−からなる群から選ばれる少なくとも2つを連結して形成される(p+m+n)価の有機基を表す。
構造(1)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、環式構造を含んでいてもよい炭素数5〜15の炭化水素基を表す。
構造(1)中、*は、結合位置を表し、p、m、及びnは、それぞれ0以上であり、p+m+nは3以上である。
X、R、R、及びRの分子量の合計としては、2000未満が好ましく、1500未満が好ましく、1000未満がより好ましい。X、R、R、及びRの分子量の合計が2000未満であると、コアに内包される化合物の内包率を高くすることができる。
Xで表される有機基における炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜15の炭化水素基が好ましく、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜10の炭化水素基がより好ましい。
Xで表される有機基における炭化水素基、並びに、R、R、及びRで表される炭化水素基が有していてもよい環式構造としては、例えば、脂環式構造、芳香環式構造が挙げられる。
脂環式構造としては、シクロヘキサン環構造、ビシクロヘキサン環構造、ビシクロデカン環構造、イソボルネン環構造、ジシクロペンタン環構造、アダマンタン環構造、トリシクロデカン環構造、等が挙げられる。
芳香環構造としては、ベンゼン環構造、ナフタレン環構造、ビフェニル環構造、等が挙げられる。
マイクロカプセルの分散安定性をより向上させる観点から、Xで表される有機基における炭化水素基、並びに、R、R、及びRで表される炭化水素基の少なくとも一方は、環式構造を含むことが好ましく、脂環式構造又は芳香環式構造を含むことが好ましい。
膜と基材との密着性をより向上させる観点から、Xで表される有機基における炭化水素基、並びに、R、R、及びRで表される炭化水素基の少なくとも一方は、脂環式構造を含むことが特に好ましい。
構造(1)中、pは、0以上であり、1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6が更に好ましく、1〜3が特に好ましい。
構造(1)中、mは、0以上であり、1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6が更に好ましく、1〜3が特に好ましい。
構造(1)中、nは、0以上であり、1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6が更に好ましく、1〜3が特に好ましい。
構造(1)中、p+m+nは、3〜10の整数が好ましく、3〜8の整数がより好ましく、3〜6の整数が更に好ましい。
Xで表される(p+m+n)価の有機基は、下記(X−1)〜(X−12)のいずれか1つで表される基であることが好ましい。
式(X−1)〜式(X−12)中、nは、1〜200の整数を示し、好ましくは1〜50の整数、より好ましくは1〜15の整数、特に好ましくは1〜8の整数を表す。
式(X−11)〜式(X−12)中、*は、結合位置を表す。
式(X−1)〜式(X−10)中、Yは、下記の(Y−1)を示す。
(Y−1)中、*は、(X−1)〜(X−10)におけるS又はOとの結合位置を表し、*は、構造(1)におけるR、R、又はRとの結合位置を表す。
構造(1)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、環式構造を含んでいてもよい炭素数5〜15の炭化水素基を表す。
、R、及びRにおける炭化水素基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、後述する、シェルに含まれ得る親水性基が挙げられる。
、R、及びRは、それぞれ独立に、前述の分散剤に含有され得る構造単位(A)(詳しくはR1A)における基(R−1)〜基(R−20)のいずれか1つであることが好ましい。
シェル中の構造(1)の含有率は、シェルの全質量に対して8質量%〜100質量%であることが好ましく、25質量%〜100質量%がより好ましく、50質量%〜100質量%がさらに好ましい。
シェルは、構造(1)として、下記構造(2)、構造(3)、及び構造(4)の少なくとも1つの構造を含むことが好ましい。
構造(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、環式構造を含んでいてもよい炭素数5〜15の炭化水素基を表す。
構造(2)の、R、R及びRで表される炭化水素基は、それぞれ、構造(1)の、R、R、及びRで表される炭化水素基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
構造(2)中、*は、結合位置を表す。
構造(3)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、環式構造を含んでいてもよい炭素数5〜15の炭化水素基を表す。
構造(3)の、R、R及びRで表される炭化水素基は、それぞれ、構造(1)の、R、R、及びRで表される炭化水素基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
構造(3)中、*は、結合位置を表す。
構造(4)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、環式構造を含んでいてもよい炭素数5〜15の炭化水素基を表す。
構造(4)の、R、R及びRで表される炭化水素基は、それぞれ、構造(1)の、R、R、及びRで表される炭化水素基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
構造(4)中、*は、結合位置を表す。
構造(1)〜構造(4)の具体例としては、下記表2に示す構造が挙げられる。
マイクロカプセルのシェルの三次元架橋構造は、例えば、3官能以上のイソシアネート化合物又は2官能のイソシアネート化合物と、水又は2つ以上の活性水素基を有する化合物と、の反応により形成できる。
特に、マイクロカプセルを製造する際の原料が、3つ以上の反応性基(イソシアネート基又は活性水素基)を有する化合物を少なくとも1種を含む場合には、架橋反応が三次元でより効果的に進行し、立体的な網目構造がより効果的に形成される。
マイクロカプセルにおける三次元架橋構造は、3官能以上のイソシアネート化合物と水との反応により形成された生成物であることが好ましい。
例えば、構造(2)は、上記3官能以上のイソシアネート化合物として、構造(2)の3つの末端のウレア結合をそれぞれイソシアネート基に置き換えた3官能のイソシアネート化合物を用いて形成できる。この3官能のイソシアネート化合物は、後述するアダクト型の3官能のイソシアネート化合物のうちの1種である。
また、構造(3)は、上記3官能以上のイソシアネート化合物として、構造(3)の3つの末端のウレア結合をそれぞれイソシアネート基に置き換えた3官能のイソシアネート化合物を用いて形成できる。この3官能のイソシアネート化合物は、後述するイソシアヌレート型の3官能のイソシアネート化合物のうちの1種である。
また、構造(4)は、上記3官能以上のイソシアネート化合物として、構造(4)の3つの末端のウレア結合をそれぞれイソシアネート基に置き換えた3官能のイソシアネート化合物を用いて形成できる。この3官能のイソシアネート化合物は、後述するビウレット型の3官能のイソシアネート化合物のうちの1種である。
(3官能以上のイソシアネート化合物)
3官能以上のイソシアネート化合物は、分子内に3つ以上のイソシアネート基を有する化合物であり、後述の方法により合成した化合物、及び公知の化合物を使用することができる。3官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、3官能以上の芳香族イソシアネート化合物、3官能以上の脂肪族イソシアネート化合物などが挙げられる。
公知の化合物としては例えば「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(岩田敬治編、日刊工業新聞社発行(1987))に記載されている化合物が挙げられる。
3官能以上のイソシアネート化合物としては、国際公開第2016/052053号の段落0033〜0069に記載された3官能以上のイソシアネート化合物を用いることができる。
3官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、2官能のイソシアネート化合物(分子中に2つのイソシアネート基を有する化合物)と3官能以上のポリオール、ポリアミン、及びポリチオールなどの分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物とのアダクト体(付加物)として3官能以上としたイソシアネート化合物(アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物)、2官能のイソシアネート化合物の3量体(ビウレット型又はイソシアヌレート型の3官能以上のイソシアネート化合物)、並びにベンゼンイソシアネートのホルマリン縮合物などの分子内に3つ以上のイソシアネート基を有する化合物も好ましい。
これらの3官能以上のイソシアネート化合物は、複数の化合物が含まれる混合物であってもよく、他の成分を含んでいてもよい。
−アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物−
アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物については、国際公開第2016/052053号の段落0039〜0063の記載を参照できる。
アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物の合成は、後述の分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物と後述の2官能のイソシアネート化合物とを反応させることで行うことができる。なお、活性水素基とは、ヒドロキシル基、1級アミノ基、2級アミノ基、及びメルカプト基を意味する。
アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物は、例えば、分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物と2官能のイソシアネート化合物とを有機溶剤中で、攪拌しながら加熱(50℃〜100℃)することにより、又はオクチル酸第1錫等の触媒を添加しながら低温(0℃〜70℃)で攪拌することで得ることができる。
一般に、分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物と反応させる2官能のイソシアネート化合物のモル数(分子数)は、分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物における活性水素基のモル数(活性水素基の当量数)に対し、0.6倍以上のモル数(分子数)の2官能のイソシアネート化合物が使用される。2官能のイソシアネート化合物のモル数は、上記の活性水素基のモル数の0.6倍〜5倍が好ましく、0.6倍〜3倍がより好ましく、0.8倍〜2倍がさらに好ましい。
また、アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物は、分子中に2つの活性水素基を有する化合物と2官能のイソシアネート化合物との付加物(プレポリマー)を合成後、このプレポリマーと分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物を反応させることにより得ることもできる。
2官能のイソシアネート化合物としては、例えば、2官能の芳香族イソシアネート化合物、2官能の脂肪族イソシアネート化合物などを挙げることができる。
2官能のイソシアネート化合物の具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、ナフタレン−1,4−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、3,3’−ジメトキシ−ビフェニルジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート(XDI)、p−キシリレンジイソシアネート、4−クロロキシリレン−1,3−ジイソシアネート、2−メチルキシリレン−1,3−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルヘキサフルオロプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、プロピレン−1,2−ジイソシアネート、ブチレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,4−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(HXDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、1,3−ビス(2−イソシアナト−2−プロピル)ベンゼンなどが挙げられる。
また、2官能のイソシアネート化合物としては、上記の化合物から誘導される2官能のイソシアネート化合物も使用することができる。例えば、デュラネート(登録商標)D101、D201、A101(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
アダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物としては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、D−102、D−103、D−103H、D−103M2、P49−75S、D−110N、D−120N、D−140N、D−160N(三井化学株式会社製)、デスモジュール(登録商標)L75、UL57SP(住化バイエルウレタン株式会社製)、コロネート(登録商標)HL、HX、L(日本ポリウレタン株式会社製)、P301−75E(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
これらのアダクト型の3官能以上のイソシアネート化合物の中でも、D−110N、D−120N、D−140N、D−160N(三井化学株式会社製)がより好ましい。
−イソシアヌレート型又はビウレット型の3官能以上のイソシアネート化合物−
イソシアヌレート型又はビウレット型の3官能以上のイソシアネート化合物については、国際公開第2016/052053号の段落0064〜0069の記載を参照できる。
イソシアヌレート型の3官能以上のイソシアネート化合物としては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、D−127N、D−170N、D−170HN、D−172N、D−177N(三井化学株式会社製)、スミジュールN3300、デスモジュール(登録商標)N3600、N3900、Z4470BA(住化バイエルウレタン)、コロネート(登録商標)HX、HK(日本ポリウレタン株式会社製)、デュラネート(登録商標)TPA−100、TKA−100、TSA−100、TSS−100、TLA−100、TSE−100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
ビウレット型の3官能以上のイソシアネート化合物としては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、D−165N、NP1100(三井化学株式会社製)、デスモジュール(登録商標)N3200(住化バイエルウレタン)、デュラネート(登録商標)24A−100(旭化成株式会社製)などが挙げられる。
これらのイソシアヌレート型又はビウレット型の3官能以上のイソシアネート化合物の中でも、デュラネート(登録商標)24A−100(旭化成株式会社製)、D−127(三井化学株式会社製)、TKA−100、及びTSE−100(旭化成株式会社製)がより好ましい。
3官能以上のイソシアネート化合物1g中に含まれるイソシアネート基含有量(単位:mmol/g)は、1mmol/g〜10mmol/gが好ましく、1.5mmol/g〜8mmol/gがより好ましく、2mmol/g〜6mmol/gがさらに好ましい。
イソシアネート基含有量は、対象のイソシアネート化合物を脱水トルエンに溶解後、過剰のジノルマルブチルアミン溶液を加えて反応させ、残りのジノルマルブチルアミンを塩酸で逆滴定し、滴定曲線上の変曲点での滴定量から算出することができる。
より具体的には以下の方法により算出できる。
イソシアネート基含有量は、電位差滴定装置(AT−510、京都電子工業(株)製)を用いて、25℃において、1mol/L塩酸水溶液により下記のブランク測定及び試料測定に示す方法で中和滴定を行い、得られる滴定量Z1及びZ2から下記式(N)により算出できる。
イソシアネート基含有量(mmol/g)=(Z1−Z2)/(W×Y)…式(N)
式(N)中、Z1はブランクの滴定量、Z2は試料の滴定量、Wは試料の固形分、Yは試料の質量を表す。
〜ブランク測定〜
100mLビーカーに、脱水トルエン10mL、2mol/Lジノルマルブチルアミン溶液10.0mL、及びイソプロピルアルコール50mLを入れて混合し混合液を調製する。この混合液に対して1mol/L塩酸溶液を用いて中和滴定を行い、滴定曲線上の変曲点を終点として、終点までの滴定量Z1(mL)を求める。
〜試料測定〜
固形分W質量%の試料(イソシアネート化合物)Ygを100mLビーカーに採取し、このビーカーに脱水トルエン20(mL)を加えて、試料を溶解させ、溶液を調製する。この溶液に、2mol/Lジノルマルブチルアミン溶液10.0mLを加えて混合し、その後20分以上静置する。静置後の溶液にイソプロピルアルコール50mLを加える。その後、1mol/L塩酸溶液を用いて中和滴定を行い、滴定曲線上の変曲点を終点として、終点までの滴定量Z2(mL)を求める。
(水又は2つ以上の活性水素基を有する化合物)
マイクロカプセルのシェルは、既述の3官能以上のイソシアネート化合物と、水又は2つ以上の活性水素基を有する化合物と、を反応させることによって形成され得る。
3官能以上のイソシアネート化合物と反応させる化合物としては、一般に水が使用される。3官能以上のイソシアネート化合物と水とが反応することにより、ウレア結合を有する三次元架橋構造が形成される。
また、3官能以上のイソシアネート化合物と反応させる化合物としては、水以外にも、2つ以上の活性水素基を有する化合物も挙げられる。2つ以上の活性水素基を有する化合物として、多官能アルコール、多官能フェノール、窒素原子上に水素原子を有する多官能アミン、多官能チオールも用いることができる。
3官能以上のイソシアネート化合物と、多官能アルコール又は多官能フェノールと、が反応することにより、ウレタン結合を有する三次元架橋構造が形成される。
3官能以上のイソシアネート化合物と、窒素原子上に水素原子を有する多官能アミンと、が反応することにより、ウレア結合を有する三次元架橋構造が形成される。
多官能アルコールの具体例としては、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、4,4’,4’’−トリヒドロキシトリフェニルメタンなどが挙げられる。
多官能アミンの具体例としては、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミンなどが挙げられる。
多官能チオールの具体例としては、1,3−プロパンジチオール、1,2−エタンジチオールなどが挙げられる。
多官能フェノールの具体例としては、ビスフェノールAなどが挙げられる。
これらの化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、2つ以上の活性水素基を有する化合物には、既述の分子中に3つ以上の活性水素基を有する化合物も含まれる。
(シェルに含まれ得る親水性基)
シェルは、親水性基(好ましくはアニオン性基又はノニオン性基)を有していてもよい。
シェルが親水性基を有する場合には、シェルの親水性基による作用と分散剤の親水性基による作用と、が相まって、マイクロカプセルの分散安定性がより向上する。
シェルに含まれ得る親水性基の好ましい態様は、分散剤中の親水性基の好ましい態様と同様である。
シェルに含まれ得る親水性基及びシェルへの親水性基の導入方法については、国際公開第2016/052053号の段落0109〜0118の記載を参照できる。
(シェルへの重合性基の導入方法)
前述のとおり、マイクロカプセルは、コア及びシェルの少なくとも一方に、重合性基を有する。
マイクロカプセルが重合性基を有することで、活性エネルギー線の照射により、互いに隣接するマイクロカプセル同士が結合し架橋構造を形成することができ、架橋性が高く、膜強度に優れた画像を形成することができる。
マイクロカプセルは、シェルの三次元架橋構造中に重合性基が導入された形態で重合性基を有していてもよく、コアに重合性化合物が含まれる形態で重合性基を有していてもよい。また、マイクロカプセルは、上記の両方の形態で重合性基を有していてもよい。
マイクロカプセルのコアに重合性化合物が含まれない場合、マイクロカプセルは、三次元架橋構造中に重合性基を有する。
以下、シェルの三次元架橋構造への重合性基の導入方法について説明する。
コアに含まれ得る重合性化合物については後述する。
シェルの三次元架橋構造への重合性基の導入方法としては、例えば、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を有する三次元架橋構造を形成する際に、既述の3官能以上のイソシアネート化合物と、水又は既述の2つ以上の活性水素基を有する化合物と、重合性基導入用モノマーと、を反応させる方法;
既述の3官能以上のイソシアネート化合物を製造する際に、まず、既述の2官能のイソシアネート化合物と重合性基導入用モノマーとを反応させて重合性基を導入したイソシアネート化合物を製造し、次いで、この重合性基を導入したイソシアネート化合物と、水又は既述の2つ以上の活性水素基を有する化合物と、を反応させる方法;
マイクロカプセルを製造する際に、マイクロカプセルを構成する成分とともに、重合性基導入用モノマーを油相成分に溶解させ、油相成分に水相成分を添加、混合し、乳化する方法;
等が挙げられる。
重合性基導入用モノマーとしては、少なくとも1つ活性水素基を有し、少なくとも1つ末端にエチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられる。
シェルへの重合性基の導入方法及び重合性基導入用モノマー(例えば、少なくとも1つ活性水素基を有し、少なくとも1つ末端にエチレン性不飽和結合を有する化合物)については、国際公開第2016/052053号の段落0075〜0089の記載を参照できる。
少なくとも1つ活性水素基を有し、少なくとも1つ末端にエチレン性不飽和結合を有する化合物としては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製)、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート(日本化成株式会社製)、ブレンマー(登録商標)AE−90U(n=2)、AE−200(n=4.5)、AE−400(n=10)、AP−150(n=3)、AP−400(n=6)、AP−550(n=9)、AP−800(n=13)(日油株式会社製)、DENACOL(登録商標)ACRYLATE DA−212、DA−250、DA−314、DA−721、DA−722、DA−911M、DA−920、DA−931(ナガセケムテックス株式会社製)等のアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(共栄社化学株式会社製)、ブレンマー(登録商標)PE−90(n=2)、PE−200(n=4.5)、PE−350(n=8)、PP−1000(n=4〜6)、PP−500(n=9)、PP−800(n=13)(日油株式会社製)等のメタクリレート、アクリルアミド(KJケミカルズ株式会社製)、A−TMM−3L(新中村化学工業社製)、SR399E(サートマー社製)などが挙げられる。
これらの少なくとも1つ活性水素基を有し、少なくとも1つ末端にエチレン性不飽和結合を有する化合物の中で、ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製)、AE−400(n=10)、AP−400(n=6)(日油株式会社製)、DENACOL(登録商標)ACRYLATE DA−212(ナガセケムテックス株式会社製)、及びPP−500(n=9)(日油株式会社製)、A−TMM−3L(新中村化学工業社製)、又はSR399E(サートマー社製)が好ましい。
シェルへの重合性基の導入は、例えば、重合性基を導入したイソシアネート化合物と、既述の2つ以上の活性水素基を有する化合物と、を反応させることによって行うことができる。
重合性基を導入したイソシアネート化合物の製造においては、ポリイソシアネート(即ち、3官能以上のイソシアネート化合物)と重合性基導入モノマーとを、重合性基導入モノマーの活性水素基のモル数がポリイソシアネートのイソシアネート基のモル数の0.01倍〜0.3倍(より好ましくは0.02倍〜0.25倍、更に好ましくは0.03倍〜0.2倍)となる比率で反応させることが好ましい。
重合性基を導入したイソシアネート化合物は、イソシアネート基の平均官能基数が3以下である場合もある。しかし、この場合においても、シェルを形成するための原料中に3官能以上のイソシアネート化合物が少なくとも1つ含まれていれば、三次元架橋構造を有するシェルを形成することが可能である。
<マイクロカプセルのコア>
マイクロカプセルのコアに含まれる成分としては、特に制限はない。
コアには、例えば、重合性化合物、光重合開始剤、増感剤などが含まれてもよい。また、コアは、後述する後述する水分散物のその他の成分を含んでいてもよい。
(重合性化合物)
マイクロカプセルのコアは、重合性化合物を含むことが好ましい。この態様によれば、膜の硬化感度及び膜の硬度がより向上する。
以下、マイクロカプセルのコアが重合性化合物を含むことを、マイクロカプセルが重合性化合物を内包していると称し、コアに含まれる重合性化合物を、「内包重合性化合物」と称することがある。
前述のとおり、ここでいう「重合性化合物」(内包重合性化合物)は、コアに含まれる重合性化合物を意味する。ここでいう「重合性化合物」(内包重合性化合物)の概念には、シェルに重合性基を導入するための化合物である前述の「重合性基を導入したイソシアネート化合物」は包含されないものとする。
コアが重合性化合物を含む場合、コア含まれる重合性化合物(内包重合性化合物)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
コアが重合性化合物を含む場合、重合性化合物の重合性基は、コアの重合性基として機能する。
なお、マイクロカプセルのコアが重合性化合物を含む態様において、コアだけでなくシェルも重合性基を有していてもよい。
マイクロカプセルのコアに含まれ得る重合性化合物としては、活性エネルギー線(単に「光」ともいう)の照射によって重合硬化する光重合性化合物、又は、加熱もしくは赤外線の照射によって重合硬化する熱重合性化合物が好ましい。光重合性化合物としては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物が好ましい。
ここで、マイクロカプセルのコアが光重合性化合物(例えば、ラジカル重合性化合物)を含むとは、マイクロカプセルの重合性基が光重合性基(例えばラジカル重合性基)であり、コアが光重合性基(例えばラジカル重合性基)を有する化合物として、光重合性化合物(例えば、ラジカル重合性化合物)を含むことを意味する。
また、マイクロカプセルのコアが熱重合性化合物を含むとは、マイクロカプセルの重合性基が熱重合性基であり、コアが熱重合性基を有する化合物として、熱重合性化合物を含むことを意味する。
マイクロカプセルのコアに含まれ得る重合性化合物は、重合性モノマー、重合性オリゴマー、及び重合性ポリマーのいずれであってもよいが、膜の硬化感度及び膜の硬度を向上させる観点からは、重合性モノマーが好ましい。中でも、より好ましい重合性化合物は、光硬化性の重合性モノマー(光重合性モノマー)及び熱硬化性の重合性モノマー(熱重合性モノマー)である。
マイクロカプセルのコアに含まれ得る重合性化合物(好ましくは重合性モノマー。以下、同じ。)の含有量(2種以上含む場合には合計量)は、膜の硬化感度及び膜の硬度を向上させる観点から、マイクロカプセルの全固形分量に対して、10質量%〜70質量%が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましく、30質量%〜55質量%が更に好ましい。
マイクロカプセルのコアが重合性化合物を含む場合、コアは、重合性化合物を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
マイクロカプセルのコアは、2官能以下のラジカル重合性化合物(好ましくは2官能以下のラジカル重合性モノマー。以下同じ。)及び3官能以上のラジカル重合性化合物(好ましくは3官能以上のラジカル重合性モノマー。以下同じ。)を含むことが好ましい。マイクロカプセルのコアが、2官能以下のラジカル重合性化合物と3官能以上のラジカル重合性化合物とを含む態様によれば、硬度に優れ、かつ、基材との密着性に優れた膜を形成できる。上記態様では、2官能以下のラジカル重合性化合物が、膜の基材との密着性に寄与し、3官能以上のラジカル重合性化合物が、膜の硬度向上に寄与すると考えられる。
コアが2官能以下のラジカル重合性化合物と3官能以上のラジカル重合性化合物とを含む場合、3官能以上のラジカル重合性化合物の割合は、2官能以下のラジカル重合性化合物及び3官能以上のラジカル重合性化合物の合計質量に対して、10質量%〜90質量%が好ましく、20質量%〜70質量%がより好ましく、30質量%〜55質量%が更に好ましい。
コアに含まれ得る重合性化合物(例えばラジカル重合性化合物)としては、インクの分散安定性及び膜と基材との密着性をより向上させる観点から、一分子中に、1つ以上の環式構造と、2つ以上の(メタ)アクリロイル基と、を含むラジカル重合性化合物(以下、「2官能以上の環式重合性化合物」ともいう)も好ましい。
2官能以上の環式重合性化合物としては、
トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、
ビスフェノールAエチレンオキシド(EO)付加物ジ(メタ)アクリレート、
ビスフェノールAプロピレンオキシド(PO)付加物ジ(メタ)アクリレート、
エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、
アルコキシ化ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、
アルコキシ化シクロヘキサノンジメタノールジ(メタ)アクリレート、
シクロヘキサノンジメタノールジ(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
コアが2官能以上の環式重合性化合物を含む場合、この重合性化合物全体に占める2官能以上の環式重合性化合物の割合は、10質量%〜100質量%が好ましく、30質量%〜100質量%がより好ましく、40質量%〜100質量%が特に好ましい。
重合性化合物の分子量としては、重量平均分子量として、好ましくは100〜100000であり、より好ましくは100〜30000であり、更に好ましくは100〜10000であり、更に好ましくは100〜4000であり、更に好ましくは100〜2000であり、更に好ましくは100〜1000であり、更に好ましくは100〜900であり、更に好ましくは100〜800であり、特に好ましくは150〜750である。
なお、重合性化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した値である。測定方法は既述のとおりである。
−重合性モノマー−
マイクロカプセルのコアに含まれ得る重合性モノマーとしては、光の照射によって重合硬化する光重合性モノマー、及び加熱もしくは赤外線の照射によって重合硬化する熱重合性モノマーを挙げることができる。
重合性化合物として光重合性モノマーを含む場合、後述の光重合開始剤を含む態様が好ましい。また、重合性化合物として熱重合性モノマーを含む場合、後述の光熱変換剤、熱硬化促進剤、又は光熱変換剤及び熱硬化促進剤を含む態様が好ましい。
<光重合性モノマー>
光重合性モノマーとしては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性モノマー(即ち、ラジカル重合性モノマー)及びカチオン重合可能なカチオン重合性基を有する重合性モノマー(即ち、カチオン重合性モノマー)から選択できる。
ラジカル重合性モノマーの例としては、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、スチレン化合物、ビニルナフタレン化合物、N−ビニル複素環化合物、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、及び不飽和ウレタンが挙げられる。
ラジカル重合性モノマーは、エチレン性不飽和基を有する化合物が好ましい。
マイクロカプセルのコアがラジカル重合性モノマーを含む場合、コアは、ラジカル重合性モノマーを1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
アクリレート化合物としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、カルビトールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、トリデシルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート(PEA)、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、オリゴエステルアクリレート、エポキシアクリレート、イソボルニルアクリレート(IBOA)、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、環式トリメチロールプロパンフォルマルアクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−ビニロキシエトキシ)エチルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート、4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソアミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2−エチルヘキシルジグリコールアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイルオキシエチルヒドロフタル酸、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ビニルエーテルアクリレート、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシフタル酸、2−アクリロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、ラクトン変性アクリレート、アクリロイルモルホリン、アクリルアミド、置換アクリルアミド(例えば、N−メチロールアクリルアミド、及びジアセトンアクリルアミド)等の単官能のアクリレート化合物;
ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジアクリレート(NDDA)、1,10−デカンジオールジアクリレート(DDDA)、3−メチルペンタジオールジアクリレート(3MPDDA)、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキシド(EO)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキシド(PO)付加物ジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ヒドロキシピネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、アルコキシ化ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、アルコキシ化シクロヘキサノンジメタノールジアクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、シクロヘキサノンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、ネオペンチルグリコールプロピレンオキシド付加物ジアクリレート等の2官能のアクリレート化合物;
トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、プロポキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート等の3官能以上のアクリレート化合物などが挙げられる。
メタクリレート化合物としては、メチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等の単官能のメタクリレート化合物;
ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、テトラエチレングリコールジメタクリレート等の2官能のメタクリレート化合物などが挙げられる。
スチレン化合物としては、スチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、β−メチルスチレン、p−メチル−β−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシ−β−メチルスチレン等が挙げられる。
ビニルナフタレン化合物としては、1−ビニルナフタレン、メチル−1−ビニルナフタレン、β−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メチル−1−ビニルナフタレン、4−メトキシ−1−ビニルナフタレン等が挙げられる。
N−ビニル複素環化合物としては、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルエチルアセトアミド、N−ビニルピロール、N−ビニフェノチアジン、N−ビニルアセトアニリド、N−ビニルエチルアセトアミド、N−ビニルコハク酸イミド、N−ビニルフタルイミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルイミダゾール等が挙げられる。
その他のラジカル重合性のモノマーとしては、アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、N−ビニルホルムアミド等のN−ビニルアミドが挙げられる。
これらのラジカル重合性モノマーの中でも、2官能以下のラジカル重合性モノマーとしては、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジアクリレート(NDDA)、1,10−デカンジオールジアクリレート(DDDA)、3−メチルペンタジオールジアクリレート(3MPDDA)、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、シクロヘキサノンジメタノールジアクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、及びポリプロピレングリコールジアクリレートから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
また、3官能以上のラジカル重合性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、プロポキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、及びプロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
2官能以下のラジカル重合性モノマーと3官能以上のラジカル重合性のモノマーとの組合せとしては、2官能以下のアクリレート化合物と3官能以上のアクリレート化合物との組合せが好ましく、2官能のアクリレート化合物と3官能以上のアクリレート化合物との組合せが更に好ましく、2官能のアクリレート化合物と3〜8官能のアクリレート化合物との組合せが更に好ましく、2官能のアクリレート化合物と3〜6官能のアクリレート化合物との組合せが更に好ましい。
さらに、2官能のアクリレート化合物として、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジアクリレート(NDDA)、1,10−デカンジオールジアクリレート(DDDA)、3−メチルペンタジオールジアクリレート(3MPDDA)、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、シクロヘキサノンジメタノールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、及びポリプロピレングリコールジアクリレートから選ばれる少なくとも1種と、3〜6官能のアクリレート化合物として、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、プロポキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、及びプロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートから選ばれる少なくとも1種と、を組み合わせることが最も好ましい。
上記に挙げたラジカル重合性モノマーの他にも、山下晋三編、「架橋剤ハンドブック」、(1981年大成社);加藤清視編、「UV・EB硬化ハンドブック(原料編)」(1985年、高分子刊行会);ラドテック研究会編、「UV・EB硬化技術の応用と市場」、79頁、(1989年、シーエムシー);滝山栄一郎著、「ポリエステル樹脂ハンドブック」、(1988年、日刊工業新聞社)等に記載の市販品、並びに業界で公知のラジカル重合性及び架橋性のモノマーを用いることができる。
カチオン重合性モノマーの例としては、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、及びオキセタン化合物が挙げられる。
カチオン重合性モノマーとしては、少なくとも1つのオレフィン、チオエーテル、アセタール、チオキサン、チエタン、アジリジン、N複素環、O複素環、S複素環、P複素環、アルデヒド、ラクタム、又は環式エステル基を有する化合物が好ましい。
カチオン重合性モノマーとしては、例えば、J. V. Crivelloらの「Advances in Polymer Science」, 62, pages 1 to 47 (1984)、Leeらの「Handbook of Epoxy Resins」, McGraw Hill Book Company, New York (1967) 、及びP. F. Bruinsらの「Epoxy Resin Technology」,(1968)に記載の化合物を用いることができる。
また、光重合性モノマーとしては、特開平7−159983号公報、特公平7−31399号公報、特開平8−224982号公報、特開平10−863号公報、特開平9−134011号公報、特表2004−514014号公報等の各公報に記載の光重合性組成物に用いられる光硬化性の重合性モノマーが知られており、これらもマイクロカプセルのコアに含まれ得る重合性モノマーとして適用することができる。
光重合性モノマーとしては、上市されている市販品を用いてもよい。
光重合性モノマーの市販品の例としては、AH−600(2官能)、AT−600(2官能)、UA−306H(6官能)、UA−306T(6官能)、UA−306I(6官能)、UA−510H(10官能)、UF−8001G(2官能)、DAUA−167(2官能)、ライトアクリレートNPA(2官能)、ライトアクリレート3EG−A(2官能)(以上、共栄社化学(株))、SR339A(PEA、単官能)、SR506(IBOA、単官能)、CD262(2官能)、SR238(HDDA、2官能)、SR341(3MPDDA、2官能)、SR508(2官能)、SR306H(2官能)、CD560(2官能)、SR833S(2官能)、SR444(3官能)、SR454(3官能)、SR492(3官能)、SR499(3官能)、CD501(3官能)、SR502(3官能)、SR9020(3官能)、CD9021(3官能)、SR9035(3官能)、SR494(4官能)、SR399E(5官能)(以上、サートマー社)、A−NOD−N(NDDA、2官能)、A−DOD−N(DDDA、2官能)、A−200(2官能)、APG−400(2官能)、A−BPE−10(2官能)、A−BPE−20(2官能)、A−9300(3官能)、A−9300−1CL(3官能)、A−TMPT(3官能)、A−TMM−3L(3官能)、A−TMMT(4官能)、AD−TMP(4官能)(以上、新中村化学工業(株))、UV−7510B(3官能)(日本合成化学(株))、KAYARAD DPCA−30(6官能)、KAYARAD DPEA−12(6官能)(以上、日本化薬(株))等が挙げられる。
その他、重合性モノマーとしては、NPGPODA(ネオペンチルグリコールプロピレンオキシド付加物ジアクリレート)、SR531、SR285、SR256(以上、サートマー社)、A−DHP(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、新中村化学工業(株))、アロニックス(登録商標)M−156(東亞合成(株))、V−CAP(BASF社)、ビスコート#192(大阪有機化学工業(株))等の市販品を好適に用いることができる。
これらの市販品の中でも、特に環式構造を有する光重合性モノマーである、SR506、SR833S、A−9300、又はA−9300−CLが好ましく、SR833Sが特に好ましい。
<熱重合性モノマー>
熱重合性モノマーは、加熱もしくは赤外線の照射によって重合可能な重合性モノマーの群から選択できる。熱重合性モノマーとしては、例えば、エポキシ、オキセタン、アジリジン、アゼチジン、ケトン、アルデヒド、又はブロックイソシアナート等の化合物が挙げられる。
上記のうち、エポキシ化合物としては、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、3−(ビス(グリシジルオキシメチル)メトキシ)−1,2−プロパンジオール、リモネンオキシド、2−ビフェニルグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’、4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、エピクロロヒドリン−ビスフェノールS由来のエポキシド、エポキシ化スチレン、エピクロロヒドリン−ビスフェノールF由来のエポキシド、エピクロロヒドリン−ビスフェノールA由来のエポキシド、エポキシ化ノボラック、脂環式ジエポキシド等の2官能以下のエポキシ化合物;
多塩基酸のポリグリシジルエステル、ポリオールのポリグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールのポリグリシジルエーテル、芳香族ポリオールのポリグリシジルエステル、ウレタンポリエポキシ化合物、ポリエポキシポリブタジエン等の3官能以上のエポキシ化合物などが挙げられる。
オキセタン化合物としては、3−エチル−3−ヒドロキシメチル−1−オキセタン、1,4ビス[3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3−エチル−3−フェノキシメチル−オキセタン、ビス([1−エチル(3−オキセタニル)]メチル)エーテル、3−エチル−3−[(2−エチルヘキシルオキシ)メチル]オキセタン、3−エチル−[(トリエトキシシリルプロポキシ)メチル]オキセタン、3,3−ジメチル−2−(p−メトキシフェニル)−オキセタン等が挙げられる。
ブロックイソシアナート化合物としては、イソシアナート化合物をブロック化剤(活性水素含有化合物)で不活性化した化合物が挙げられる。
イソシアナート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、トルイルジイソシアナート、キシリレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート三量体、トリメチルへキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、水添キシリレンジイソシアナート、タケネート(登録商標;三井化学社)、デュラネート(登録商標;旭化成社)、Bayhydur(登録商標;バイエルAG社)などの市販のイソシアナート、又はこれらを組み合わせた二官能以上のイソシアナートが好ましい。
ブロック化剤としては、ラクタム[例えばε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等]、オキシム[例えばアセトオキシム、メチルエチルケトオキシム(MEKオキシム)、メチルイソブチルケトオキシム(MIBKオキシム)、シクロヘキサノンオキシム等]、アミン[例えば脂肪族アミン(ジメチルアミン、ジイソピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソブチルアミン等)、脂環式アミン(メチルヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等)、芳香族アミン(アニリン、ジフェニルアミン等)]、脂肪族アルコール[例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール等]、フェノールおよびアルキルフェノール[例えばフェノール、クレゾール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール、ジイソプロピルフェノール、ジ−t−ブチルフェノール等]、イミダゾール[例えばイミダゾール、2−メチルイミダゾール等]、ピラゾール[例えばピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール等]、イミン[例えばエチレンイミン、ポリエチレンイミン等]、活性メチレン[例えばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジイソプロピル、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等]、特開2002−309217号公報及び特開2008−239890号公報に記載のブロック化剤、並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。中でも、ブロック化剤としては、オキシム、ラクタム、ピラゾール、活性メチレン、アミンが好ましい。
ブロックイソシアナート化合物としては、上市されている市販品を用いてもよく、例えば、TrixeneTMBI7982、BI7641,BI7642、BI7950、BI7960、BI7991等(Baxenden Chemicals LTD)、Bayhydur(登録商標;Bayer AG社)が好適に用いられる。また、国際公開第2015/158654号の段落0064に記載の化合物群も好適に用いられる。
重合性モノマーは、マイクロカプセルを製造する際に、マイクロカプセルを構成する成分とともに重合性モノマーを油相成分として溶解し、油相成分に水相成分を添加、混合し、乳化することで、マイクロカプセルのコアに含ませることができる。
重合性モノマーの分子量としては、重量平均分子量として、好ましくは100〜4000であり、より好ましくは100〜2000であり、更に好ましくは100〜1000であり、更に好ましくは100〜900であり、更に好ましくは100〜800であり、特に好ましくは150〜750である。
なお、重合性モノマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した値である。測定方法は既述のとおりである。
−重合性オリゴマー及び重合性ポリマー−
重合性化合物が重合性オリゴマー又は重合性ポリマーである態様は、膜の硬化収縮が低減され、膜と基材との密着性の低下が抑制される点において有利である。重合性化合物として光硬化性の重合性オリゴマー又は重合性ポリマーを含む場合には、後述の光重合開始剤を含む態様が好ましい。また、重合性化合物として熱硬化性の重合性オリゴマー又は重合性ポリマーを含む場合には、後述の光熱変換剤、熱硬化促進剤、又は光熱変換剤及び熱硬化促進剤を含む態様が好ましい。
重合性オリゴマー又は重合性ポリマーとしては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリブタジエン等のオリゴマー又はポリマーが挙げられる。
また、重合性オリゴマー又は重合性ポリマーとしては、エポキシアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等の樹脂を用いてもよい。
これらの中でも、重合性オリゴマー又は重合性ポリマーとしては、硬化収縮低減の観点から、ハードセグメントとソフトセグメントとを合わせ持ち、硬化の際の応力緩和が可能な樹脂であることが好ましく、特に、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種のオリゴマー又はポリマーであることがより好ましい。
重合性オリゴマー又は重合性ポリマーが有する重合性基としては、(メタ)アクリル基、ビニル基、アリル基、スチリル基等のエチレン性不飽和基、エポキシ基などが好ましく、重合反応性の観点から、(メタ)アクリル基、ビニル基、及びスチリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基がより好ましく、(メタ)アクリル基が特に好ましい。
マイクロカプセルのコアが重合性化合物として重合性オリゴマー又は重合性ポリマーを含む場合、重合性オリゴマー又は重合性ポリマーは、重合性基を1種のみ有していてもよく、2種以上有していてもよい。
これらの重合性基は、高分子反応又は共重合によって、ポリマー又はオリゴマーに導入することができる。
例えば、カルボキシ基を側鎖に有するポリマー又はオリゴマーとグリシジルメタクリレートとの反応、又はエポキシ基を有するポリマー又はオリゴマーとメタクリル酸等のエチレン性不飽和基含有カルボン酸との反応を利用することにより、ポリマー又はオリゴマーに重合性基を導入することができる。
重合性オリゴマー及び重合性ポリマーとしては、上市されている市販品を用いてもよい。
重合性オリゴマー及び重合性ポリマーの市販品の例としては、(ACA)Z200M、(ACA)Z230AA、(ACA)Z251、(ACA)Z254F(以上、ダイセル・オルネクス(株))、ヒタロイド7975D(日立化成(株))等のアクリル樹脂;
EBECRYL(登録商標)8402、EBECRYL(登録商標)8405、EBECRYL(登録商標)9270、EBECRYL(登録商標)8311、EBECRYL(登録商標)8701、KRM8667、KRM8528(以上、ダイセル・オルネクス(株))、CN964、CN9012、CN968、CN996、CN975、CN9782(以上、サートマー社)、UV−6300B、UV−7600B、UV−7605B、UV−7620EA、UV−7630B(以上、日本合成化学工業(株))、U−6HA、U−15HA、U−108A、U−200PA、UA−4200(以上、新中村化学工業(株))、テスラック2300、ヒタロイド4863、テスラック2328、テスラック2350、ヒタロイド7902−1(以上、日立化成(株))、8UA−017、8UA−239、8UA−239H、8UA−140、8UA−585H、8UA−347H、8UX−015A(以上、大成ファインケミカル(株))等のウレタン樹脂;
CN294、CN2254、CN2260、CN2271E、CN2300、CN2301、CN2302、CN2303、CN2304(以上、サートマー社)、EBECRYL(登録商標)436、EBECRYL(登録商標)438、EBECRYL(登録商標)446、EBECRYL(登録商標)524、EBECRYL(登録商標)525、EBECRYL(登録商標)811、EBECRYL(登録商標)812(以上、ダイセル・オルネクス(株))等のポリエステル樹脂;
ブレンマー(登録商標)ADE−400A、ブレンマー(登録商標)ADP−400(以上、日油(株))等のポリエーテル樹脂;
ポリカーボネートジオールジアクリレート(宇部興産(株))等のポリカーボネート樹脂;
EBECRYL(登録商標)3708(ダイセル・オルネクス(株))、CN120、CN120B60、CN120B80、CN120E50(以上、サートマー社)、ヒタロイド7851(日立化成(株))、EPICLON(登録商標)840(DIC社)等のエポキシ樹脂;
CN301、CN303、CN307(以上、サートマー社)等のポリブタジエン樹脂などが挙げられる。
(光重合開始剤)
マイクロカプセルのコアは、光重合開始剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。即ち、マイクロカプセルは、光重合開始剤の少なくとも1種を内包していてもよい。
マイクロカプセルの重合性基が光重合性基(好ましくはラジカル重合性基)である場合(特に、コアが光重合性化合物(更に好ましくはラジカル重合性化合物)を含む場合)には、マイクロカプセルのコアは、光重合開始剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
マイクロカプセルのコアが光重合開始剤を含む場合には、活性エネルギー線に対する感度が高くなり、硬度により優れ、かつ、基材との密着性にもより優れた膜(例えば画像)が得られる。
詳細には、本開示の水分散物におけるマイクロカプセルは、シェル及びコアの少なくとも一方に重合性基を有している。マイクロカプセルのコアが光重合開始剤を含む場合、1つのマイクロカプセルが、重合性基と光重合開始剤との両方を有する。このため、重合性基と光重合開始剤との距離が近くなるので、従来の光硬化性組成物を用いた場合と比較して、膜の硬化感度(以下、単に「感度」ともいう。)が向上する。その結果、硬度により優れ、かつ、基材との密着性にもより優れた膜が形成される。
また、マイクロカプセルのコアが光重合開始剤を含む場合、従来、高感度ではあるが水への分散性が低い又は溶解性が低いために用いることが難しかった光重合開始剤(例えば、水への溶解度が25℃において1.0質量%以下である光重合開始剤)を用いることができる。これにより、使用する光重合開始剤の選択の幅が広がり、ひいては、用いられる光源の選択の幅も広がる。このため、従来よりも硬化感度が向上し得る。
上述の、高感度ではあるが水への分散性が低い又は溶解性が低いために用いることが難しかった光重合開始剤として、具体的には、後述のカルボニル化合物及びアシルホスフィンオキシド化合物が挙げられ、アシルホスフィンオキシド化合物が好ましい。
このように、本開示の水分散物は、水に対する溶解性が低い物質をマイクロカプセルのコアに含ませることにより、水系の組成物である水分散物中に含有させることができる。このことも本開示の水分散物の利点の一つである。
また、マイクロカプセルのコアが光重合開始剤を含む態様の水分散物は、従来の光硬化性組成物と比較して、保存安定性にも優れる。この理由は、光重合開始剤がマイクロカプセルのコアに含まれていることにより、光重合開始剤の凝集又は沈降が抑制されるためと考えられる。更に、光重合開始剤を含むコアがシェルによって覆われていることにより、光重合開始剤の泣き出し(ブリードアウト)が抑制され、マイクロカプセルの分散安定性が向上するため、と考えられる。
マイクロカプセルのコアに含まれ得る光重合開始剤(以下、内包光重合開始剤ともいう)としては、公知の光重合開始剤を適宜選択して使用することができる。
内包光重合開始剤は、光(即ち、活性エネルギー線)を吸収して重合開始種であるラジカルを生成する化合物である。
内包光重合開始剤としては公知の化合物を使用できるが、好ましい内包光重合開始剤として、(a)芳香族ケトン類等のカルボニル化合物、(b)アシルホスフィンオキシド化合物、(c)芳香族オニウム塩化合物、(d)有機過酸化物、(e)チオ化合物、(f)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(g)ケトオキシムエステル化合物、(h)ボレート化合物、(i)アジニウム化合物、(j)メタロセン化合物、(k)活性エステル化合物、(l)炭素ハロゲン結合を有する化合物、(m)アルキルアミン化合物等が挙げられる。
これらの内包光重合開始剤は、上記(a)〜(m)の化合物を1種単独もしくは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(a)カルボニル化合物、(b)アシルホスフィンオキシド化合物、及び、(e)チオ化合物の好ましい例としては、”RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY”,J.P.FOUASSIER,J.F.RABEK(1993)、pp.77〜117に記載のベンゾフェノン骨格又はチオキサントン骨格を有する化合物等が挙げられる。
より好ましい例としては、特公昭47−6416号公報記載のα−チオベンゾフェノン化合物、特公昭47−3981号公報記載のベンゾインエーテル化合物、特公昭47−22326号公報記載のα−置換ベンゾイン化合物、特公昭47−23664号公報記載のベンゾイン誘導体、特開昭57−30704号公報記載のアロイルホスホン酸エステル、特公昭60−26483号公報記載のジアルコキシベンゾフェノン、特公昭60−26403号公報、特開昭62−81345号公報記載のベンゾインエーテル類、特公平1−34242号公報、米国特許第4,318,791号パンフレット、ヨーロッパ特許0284561A1号公報に記載のα−アミノベンゾフェノン類、特開平2−211452号公報記載のp−ジ(ジメチルアミノベンゾイル)ベンゼン、特開昭61−194062号公報記載のチオ置換芳香族ケトン、特公平2−9597号公報記載のアシルホスフィンスルフィド、特公平2−9596号公報記載のアシルホスフィン、特公昭63−61950号公報記載のチオキサントン類、特公昭59−42864号公報記載のクマリン類等を挙げることができる。
また、特開2008−105379号公報又は特開2009−114290号公報に記載の重合開始剤も好ましい。
光重合開始剤の市販品の例としては、IRGACURE(登録商標)184、369、500、651、819、907、1000、1300、1700、1870、DAROCUR(登録商標)1173、2959、4265、ITX、LUCIRIN(登録商標)TPO〔以上、全てBASF社製〕、ESACURE(登録商標)KTO37、KTO46、KIP150、EDB〔以上、全てLamberti社製〕、H−Nu(登録商標)470、470X〔以上、全てSpectra Group Limited社製〕、Omnipol TX、9210〔以上、全てIGM Resins B.V.社〕、SPEEDCURE7005、7010、7040〔以上、LAMBSON社製〕等が挙げられる。
これらの内包光重合開始剤の中でも、(a)カルボニル化合物又は(b)アシルホスフィンオキシド化合物がより好ましく、具体的には、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(例えば、BASF社製のIRGACURE(登録商標)819)、2−(ジメチルアミン)−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジル−1−ブタノン(例えば、BASF社製のIRGACURE(登録商標)369)、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(例えば、BASF社製のIRGACURE(登録商標)907)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(例えば、BASF社製のIRGACURE(登録商標)184)、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキシド(例えば、DAROCUR(登録商標)TPO、LUCIRIN(登録商標)TPO(いずれもBASF社製))などが挙げられる。
これらの中でも、感度向上の観点及びLED光への適合性の観点等から、内包光重合開始剤としては、(b)アシルホスフィンオキシド化合物が好ましく、モノアシルホスフィンオキシド化合物(特に好ましくは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキシド)、又は、ビスアシルホスフィンオキシド化合物(特に好ましくは、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド)がより好ましい。
LED光の波長としては、355nm、365nm、385nm、395nm、又は405nmが好ましい。
また、マイグレーション抑制の観点からみると、内包光重合開始剤としては、高分子型光重合開始剤も好ましい。
高分子型光重合開始剤としては、前述の、Omnipol TX、9210;SPEEDCURE7005、7010、7040;が挙げられる。
内包光重合開始剤は、マイクロカプセルを製造する際に、マイクロカプセルを構成する成分とともに内包光重合開始剤を油相成分として溶解し、油相成分に水相成分を添加、混合し、乳化することで、マイクロカプセルのコアに含めることができる。
内包光重合開始剤の含有量は、マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量に対して、0.1質量%〜25質量%が好ましく、より好ましくは0.5質量%〜20質量%、さらに好ましくは1質量%〜15質量%である。
−内包率−
本開示の水分散物では、膜の硬化感度の観点から、光重合開始剤の内包率(質量%)が、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が更に好ましく、95質量%以上が更に好ましく、97質量%以上が更に好ましく、99質量%以上が特に好ましい。
水分散物に光重合開始剤が2種以上含有される場合、少なくとも1種の光重合開始剤の内包率が、上述した好ましい範囲であることが好ましい。
ここで、光重合開始剤の内包率(質量%)とは、水分散物を調製した場合の水分散物中の光重合開始剤の全量に対する、マイクロカプセルのコアに含まれている(即ち、マイクロカプセルに内包されている)光重合開始剤の量を意味し、以下のようにして求められた値を指す。
−光重合開始剤の内包率(質量%)の測定方法−
以下の操作を、液温25℃の条件で行う。
以下の操作は、水分散物が顔料を含有していない場合にはこの水分散物をそのまま用いて行い、水分散物が顔料を含有している場合には、まず、遠心分離によって水分散物から顔料を除去し、顔料が除去された水分散物に対して行う。
まず、水分散物から、同質量の試料を2つ(以下、「試料1」及び「試料2」とする。)採取する。
試料1に対し、この試料1中の全固形分に対して500質量倍のテトラヒドロフラン(THF)を加えて混合し、希釈液を調製する。得られた希釈液に対し、80000rpm、40分の条件の遠心分離を施す。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液1」とする。)を採取する。この操作により、試料1に含まれていた全ての光重合開始剤が、上澄み液1中に抽出されると考えられる。採取された上澄み液1中に含まれる光重合開始剤の質量を、液体クロマトグラフィー(例えば、Waters社の液体クロマトグラフィー装置)によって測定する。得られた光重合開始剤の質量を、「光重合開始剤の全量」とする。
また、試料2に対し、上記希釈液に施した遠心分離と同じ条件の遠心分離を施す。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液2」とする。)を採取する。この操作により、試料2において、マイクロカプセルに内包されていなかった(即ち、遊離していた)光重合開始剤が、上澄み液2中に抽出されると考えられる。採取された上澄み液2中に含まれる光重合開始剤の質量を、液体クロマトグラフィー(例えば、Waters社の液体クロマトグラフィー装置)によって測定する。得られた光重合開始剤の質量を、「光重合開始剤の遊離量」とする。
上記「光重合開始剤の全量」及び上記「光重合開始剤の遊離量」に基づき、下記の式に従って、光重合開始剤の内包率(質量%)を求める。
光重合開始剤の内包率(質量%) = ((光重合開始剤の全量−光重合開始剤の遊離量)/光重合開始剤の全量)×100
水分散物が2種以上の光重合開始剤を含む場合には、2種以上の光重合開始剤の合計量を「光重合開始剤の全量」とし、2種以上の光重合開始剤の遊離量の合計を「光重合開始剤の遊離量」として2種以上の光重合開始剤全体の内包率を求めてもよく、いずれか1種の光重合開始剤の量を「光重合開始剤の全量」とし、上記いずれか1種の光重合開始剤の遊離量を「光重合開始剤の遊離量」として上記いずれか1種の光重合開始剤の内包率を求めてもよい。
なお、光重合開始剤以外の成分(例えば、前述の重合性化合物)がマイクロカプセルに内包されているか否か(即ち、マイクロカプセルのコアに含まれているか否か)についても、マイクロカプセルに光重合開始剤が内包されているか否かを調べる方法と同様の方法によって確認することができる。
但し、分子量1000以上の化合物については、上記の上澄み液1及び上澄み液2に含まれる化合物の質量を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定し、それぞれ「化合物の全量」及び「化合物の遊離量」とし、化合物の内包率(質量%)を求める。
本明細書中におけるGPCによる測定条件については前述したとおりである。
本明細書中において、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定は、測定装置として、HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株))を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)Super Multipore HZ−H(4.6mmID×15cm、東ソー(株))を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、測定条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、及び測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行う。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
(増感剤)
マイクロカプセルのコアは、増感剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
コアが光重合開始剤の少なくとも1種を含む場合には、上記コアは、増感剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。
マイクロカプセルのコアが増感剤を含有すると、活性エネルギー線照射による光重合開始剤の分解がより促進され得る。
増感剤は、特定の活性エネルギー線を吸収して電子励起状態となる物質である。電子励起状態となった増感剤は、光重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱等の作用を生じる。これにより、光重合開始剤の化学変化、即ち、分解、ラジカル、酸又は塩基の生成等が促進される。
増感剤としては、例えば、ベンゾフェノン、チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、アントラキノン、3−アシルクマリン誘導体、ターフェニル、スチリルケトン、3−(アロイルメチレン)チアゾリン、ショウノウキノン、エオシン、ローダミン、エリスロシン等が挙げられる。
また、増感剤としては、特開2010−24276号公報に記載の一般式(i)で表される化合物や、特開平6−107718号公報に記載の一般式(I)で表される化合物も、好適に使用できる。
上記の中でも、増感剤としては、LED光への適合性及び光重合開始剤との反応性の観点から、チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、及びベンゾフェノンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、チオキサントン及びイソプロピルチオキサントンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、イソプロピルチオキサントンが更に好ましい。
マイクロカプセルのコアが増感剤を含む場合、増感剤を1種単独で含んでもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
マイクロカプセルのコアが増感剤を含む場合、増感剤の含有量は、マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量に対し、0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.2質量%〜15質量%であることがより好ましく、0.3質量%〜10質量%であることが更に好ましい。
(光熱変換剤)
マイクロカプセルのコアが重合性化合物として熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)を含む場合、コアは、光熱変換剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
光熱変換剤は、赤外線等の光(即ち、活性エネルギー線)を吸収して発熱し、熱重合性化合物を重合硬化させる化合物である。光熱変換剤としては、公知の化合物を用いることができる。
光熱変換剤としては、赤外線吸収剤が好ましい。赤外線吸収剤としては、例えば、ポリメチルインドリウム、インドシアニングリーン、ポリメチン色素、クロコニウム色素、シアニン色素、メロシアニン色素、スクワリリウム色素、カルコゲノピリロアリリデン色素、金属チオレート錯体色素、ビス(カルコゲノピリロ)ポリメチン色素、オキシインドリジン色素、ビスアミノアリルポリメチン色素、インドリジン色素、ピリリウム色素、キノイド色素、キノン色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、カーボンブラック等が挙げられる。
光熱変換剤は、マイクロカプセルを製造する際に、マイクロカプセルを構成する成分と光熱変換剤とを油相として溶解させ、油相に水相を添加し、混合し、得られた混合物を乳化することで、マイクロカプセルのコアに含めることができる。
光熱変換剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
光熱変換剤の含有量は、マイクロカプセルの全固形分量に対して、0.1質量%〜25質量%であることが好ましく、0.5質量%〜20質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることが更に好ましい。
光熱変換剤の内包率(質量%)及び内包率の測定方法については、光重合開始剤の内包率及び内包率の測定方法に準ずるものとする。
(熱硬化促進剤)
マイクロカプセルのコアが重合性化合物として熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)を含む場合、コアは、熱硬化促進剤の少なくとも1種を含んでいてもよい。
熱硬化促進剤は、熱重合性化合物(好ましくは熱重合性モノマー)の熱硬化反応を触媒的に促進する化合物である。
熱硬化促進剤としては、公知の化合物を使用することができる。熱硬化促進剤としては、酸もしくは塩基、及び加熱により酸もしくは塩基を発生させる化合物が好ましく、例えば、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、脂肪族アルコール、フェノール、脂肪族アミン、芳香族アミン、イミダゾール(例えば、2−メチルイミダゾール、フェニルイミダゾール等)、ピラゾール等が挙げられる。
熱硬化促進剤は、マイクロカプセルを製造する際、マイクロカプセルを形成する成分と熱硬化促進剤とを混合し溶解させて油相とし、油相に水相を添加して混合し、得られた混合物を乳化することで、マイクロカプセルのコアに含めることができる。
熱硬化促進剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
熱硬化促進剤の含有量は、マイクロカプセルの全固形分量に対して、0.1質量%〜25質量%であることが好ましく、0.5質量%〜20質量%であることがより好ましく、1質量%〜15質量%であることが更に好ましい。
熱硬化促進剤の内包率(質量%)及び内包率の測定方法については、光重合開始剤の内包率及び内包率の測定方法に準ずるものとする。
<水>
本開示の水分散物は、分散媒として、水を含有する。
本開示の水分散物中の水の含有量には特に制限はないが、水の含有量は、水分散物の全量に対し、好ましくは10質量%〜99質量%であり、より好ましくは20質量%〜95質量%であり、さらに好ましくは30質量%〜90質量%であり、特に好ましくは50質量%〜90質量%である。
<色材>
本開示の水分散物は、色材を少なくとも1種含有してもよい。
水分散物が色材を含有する場合、水分散物は、マイクロカプセルの外部に含有されることが好ましい。
色材としては、特に制限はなく、顔料、水溶性染料、分散染料等の公知の色材から任意に選択して使用することができる。この中でも、耐候性に優れ、色再現性に富む点から、顔料を含むことがより好ましい。
顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の有機顔料及び無機顔料などが挙げられ、また、染料で染色した樹脂粒子、市販の顔料分散体や表面処理された顔料(例えば、顔料を分散媒として水、液状化合物や不溶性の樹脂等に分散させたもの、及び、樹脂や顔料誘導体等で顔料表面を処理したもの等)も挙げられる。
有機顔料及び無機顔料としては、例えば、黄色顔料、赤色顔料、マゼンタ顔料、青色顔料、シアン顔料、緑色顔料、橙色顔料、紫色顔料、褐色顔料、黒色顔料、白色顔料等が挙げられる。
水分散物に含有され得る色材については、国際公開第2015/074794号の段落0122〜0129の記載を適宜参照することができる。
<その他の成分>
本開示の水分散物は、必要に応じて、上記で説明した以外のその他の成分を含有していてもよい。
その他の成分は、マイクロカプセルの内部に含まれていてもよいし、マイクロカプセルの外部に含まれていてもよい。
(有機溶剤)
本開示の水分散物は、有機溶剤を含有していてもよい。
本開示の水分散物が有機溶剤を含有すると、膜と基材との密着性がより向上し得る。
本開示の水分散物が有機溶剤を含有する場合、有機溶剤の含有量は、水分散物の全量に対して、0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%であることがより好ましい。
有機溶剤の具体例は、以下のとおりである。
・アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等)、
・多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール、2−メチルプロパンジオール等)、
・多価アルコールエーテル類(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等)、
・アミン類(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、
・アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、
・複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン等)、
・スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、
・スルホン類(例えば、スルホラン等)、
・その他(尿素、アセトニトリル、アセトン等)
(界面活性剤)
本開示の水分散物は、界面活性剤を少なくとも1種含有していてもよい。
本開示の水分散物が界面活性剤を含有すると、水分散物の基材への濡れ性が向上する。
なお、ここでいう界面活性剤は、前述の「ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びに親水性基を有する分散剤」以外の界面活性剤を意味する。
界面活性剤としては、例えば、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等が挙げられる。
これらの中でも、界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、及びアルキルベンゼンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤が好ましく、アルキル硫酸塩が特に好ましい。
界面活性剤としては、マイクロカプセルの分散性の観点から、アルキル鎖長が8〜18のアルキル硫酸塩であることが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS、アルキル鎖長:12)及びセチル硫酸ナトリウム(SCS、アルキル鎖長:16)から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、セチル硫酸ナトリウム(SCS)であることが更に好ましい。
また、上述の界面活性剤以外のその他の界面活性剤として、特開昭62−173463号及び同62−183457号の各公報に記載されたものも挙げられる。例えば、その他の界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、シロキサン類等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
また、界面活性剤として、有機フルオロ化合物も挙げられる。
有機フルオロ化合物は、疎水性であることが好ましい。有機フルオロ化合物としては、フッ素系界面活性剤、オイル状フッ素系化合物(例えば、フッ素油)、及び固体状フッ素化合物樹脂(例えば、四フッ化エチレン樹脂)が含まれ、特公昭57−9053号(第8欄〜第17欄)、及び特開昭62−135826号の各公報に記載されたものが挙げられる。
なお、本開示の水分散物は、前述の「ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びに親水性基を有する分散剤」を含むため、アニオン性界面活性剤(即ち、「ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びに親水性基を有する分散剤」以外のアニオン性界面活性剤)を実質的に含有しないこともできる。
ここで、「実質的に含有しない」とは、水分散物の全量に対し、含有量が1質量%未満(好ましくは0.1質量%未満)であることを指す。
水分散物がアニオン性界面活性剤を実質的に含有しない態様は、水分散物の起泡を抑制できるという利点、塗膜の耐水性を向上できるという利点、塗膜形成後にブリードアウトによる白化を抑制できるという利点、等を有する。また、特に、アニオン性分散性基を有する顔料分散物とマイクロカプセル分散液とを組み合わせる場合には、アニオン性界面活性剤により系中のイオン濃度が上昇し、アニオン性顔料分散剤の電離度が低下して、顔料の分散性が低下することを抑制できるという利点も有する。
(重合禁止剤)
本開示の水分散物は、重合禁止剤を含有していてもよい。
本開示の水分散物が重合禁止剤を含有すると、水分散物の保存安定性がより向上し得る。
重合禁止剤としては、p−メトキシフェノール、キノン類(例えば、ハイドロキノン、ベンゾキノン、メトキシベンゾキノン等)、フェノチアジン、カテコール類、アルキルフェノール類(例えば、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)等)、アルキルビスフェノール類、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅、サリチル酸銅、チオジプロピオン酸エステル類、メルカプトベンズイミダゾール、ホスファイト類、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)、2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−オキシル(TEMPOL)、クペロンAl、トリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩などが挙げられる。
これらの中でも、p−メトキシフェノール、カテコール類、キノン類、アルキルフェノール類、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、及びトリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩から選ばれる少なくとも1種が好ましく、p−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ベンゾキノン、BHT、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、及びトリス(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)アルミニウム塩から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
(紫外線吸収剤)
本開示の水分散物は、紫外線吸収剤を含有していてもよい。
本開示の水分散物が紫外線吸収剤を含有すると、膜の耐候性等がより向上し得る。
紫外線吸収剤としては、公知の紫外線吸収剤、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物、ベンズオキサゾール系化合物等が挙げられる。
また、本開示の水分散物は、膜物性、密着性、及び吐出性制御の観点から、必要に応じ、マイクロカプセルの外部に、光重合開始剤、重合性化合物、水溶性樹脂、水分散性樹脂等を含有していてもよい。
これらの成分は、水溶性又は水分散性を有することが好ましい。
ここで、「水溶性」とは、105℃で2時間乾燥させた場合に、25℃の蒸留水100g対する溶解量が1gを超える性質を指す。
また、「水分散性」とは、水不溶性であって、かつ、水中に分散される性質を指す。ここで、「水不溶性」とは、105℃で2時間乾燥させた場合に、25℃の蒸留水100gに対する溶解量が1g以下である性質を指す。
また、「水分散物がマイクロカプセルの外部に光重合開始剤を含有している」とは、水分散物がマイクロカプセルに内包されない光重合開始剤を含有していることを意味する。重合性化合物、水溶性樹脂、水分散性樹脂等をマイクロカプセルの外部に含有している場合も同様である。
マイクロカプセルの外部に含有され得る、光重合開始剤、重合性化合物、及び樹脂については、国際公開第2015/074794号の段落0139〜0157の記載を適宜参照することができる。
<水分散物の好ましい物性>
本開示の水分散物は、水分散物を25℃〜50℃とした場合に、粘度が、3mPa・s〜15mPa・sであることが好ましく、3mPa・s〜13mPa・sであることがより好ましい。特に、本開示の水分散物は、水分散物を25℃とした場合における粘度が、50mPa・s以下であることが好ましい。水分散物の粘度が上記の範囲であると、水分散物をインクとして用いた場合に、より高い吐出性を実現できる。
なお、水分散物の粘度は、粘度計(VISCOMETER TV−22、東機産業(株))を用いて測定される値である。
〔水分散物の製造方法〕
前述した本開示の水分散物を製造する方法には特に制限はないが、以下に示す、本開示の水分散物の製造方法が好適である。
即ち、本開示の水分散物の製造方法(以下、「本開示の製造方法」ともいう)は、有機溶媒、上述した分散剤(即ち、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びに親水性基を有する分散剤)、3官能以上のイソシアネート化合物、並びに、重合性基を導入したイソシアネート化合物及び重合性化合物の少なくとも一方を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、上述したマイクロカプセルを形成すること(以下、「マイクロカプセル形成工程」ともいう)を含む。
マイクロカプセル形成工程で用いる油相成分は、有機溶媒と、上記分散剤と、3官能以上のイソシアネート化合物と、重合性基を導入したイソシアネート化合物及び重合性化合物の少なくとも一方と、を含む。
前述のとおり、重合性化合物は、重合性基を有する化合物(但し、重合性基を導入したイソシアネート化合物を除く)である。
重合性基を導入したイソシアネート化合物における重合性基、及び、重合性化合物における重合性基は、いずれも、光重合性基(例えばラジカル重合性基)であっても熱重合性基であってもよい。
油相成分は、光重合性基(例えばラジカル重合性基)を導入したイソシアネート化合物及び光重合性化合物(例えばラジカル重合性化合物)の少なくとも一方を含むか、又は、熱重合性基を導入したイソシアネート化合物及び熱重合性化合物の少なくとも一方を含むことが好ましい。
油相成分が、光重合性基(例えばラジカル重合性基)を導入したイソシアネート化合物及び光重合性化合物(例えばラジカル重合性化合物)の少なくとも一方を含む場合、油相成分は、更に、光重合開始剤を含むことが好ましい。
マイクロカプセル形成工程で用いる水相成分は、水を含む。
マイクロカプセル形成工程では、これら油相成分と水相成分とを混合し、得られた混合物を乳化させることにより、コアを取り囲むようにして、三次元架橋構造を有するシェルが形成される。これにより、シェルとコアとを含むマイクロカプセルが形成される。形成されたマイクロカプセルは、製造される水分散物において分散質として機能する。
水相成分中の水は、製造される水分散物における分散媒として機能する。
油相成分中の上記分散剤は、形成されたマイクロカプセルのシェルと相互作用することにより、マイクロカプセル(分散質)の水(分散媒)に対する分散に寄与する。
シェルの形成について、より詳細には、3官能以上のイソシアネート化合物と水との反応により、ウレア結合を含む三次元架橋構造を有するシェルが形成される。
ここで、3官能以上のイソシアネート化合物がウレタン結合を有する場合には、シェルの三次元架橋構造に、ウレタン結合も含まれることとなる。
また、油相成分及び水相成分の少なくとも一方が、既述の2つ以上の活性水素基を有する化合物を含む場合には、3官能以上のイソシアネート化合物と2つ以上の活性水素基を有する化合物との反応により、ウレタン結合を含む三次元架橋構造を有するシェルが形成される。
また、油相成分が、重合性基を導入したイソシアネート化合物を含む場合には、この重合性基を導入したイソシアネート化合物も、シェルの形成反応に関与し、これにより、シェルに重合性基が導入される(即ち、重合性基を有するシェルが形成される)。
また、油相成分が重合性化合物を含む場合には、コアに重合性化合物が含まれることになる。
油相成分に含まれる有機溶媒としては、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン等が挙げられる。
有機溶媒は、マイクロカプセルの形成過程において、また、マイクロカプセルの形成後において、その少なくとも一部が除去されることが好ましい。
油相成分に含まれる、分散剤、3官能以上のイソシアネート化合物等の各成分の好ましい態様は、それぞれ、「水分散物」の項において説明したとおりである。
油相成分に含まれる各成分は、単に混合すればよく、全ての成分を一度に混合してもよいし、各成分をいくつかに分けて混合してもよい。
油相成分は、「水分散物」の項中で説明した各成分を含むことができる。
例えば、油相成分は、光重合開始剤を含むことができる。これにより、マイクロカプセルのコアに、光重合開始剤を含ませることができる。
また、油相成分は、増感剤を含むことができる。これにより、マイクロカプセルのコアに、増感剤を含ませることができる。
また、油相成分は、前述した親水性基を有する化合物(好ましくは、前述した親水性基を導入したイソシアネート化合物)を含むことができる。これにより、マイクロカプセルのシェル中に、親水性基を導入することができる。
水相成分は、水を含むこと以外には特に制限はなく、水のみであってもよい。
水相成分は、分散剤に対する中和剤として、例えば、アルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、有機アミン(例えば、トリエチルアミン等)を含んでもよい。
また、水相成分は、界面活性剤を含んでもよい。ここでいう界面活性剤には、上記分散剤は含まれないものとする。
界面活性剤としては、比較的長鎖の疎水基を有する界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤としては、「界面活性剤便覧」(西一郎他、産業図書発行(1980))に記載の界面活性剤、具体的には、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸等のアルカリ金属塩が好ましく、アルキル硫酸エステル塩がより好ましい。アルキル硫酸エステル塩のアルキル鎖長は、分散安定性の観点から、12以上が好ましく、16以上がより好ましい。
但し、本開示では、上記分散剤を含むことから、水相成分が実質的に界面活性剤を含まない態様であってもよい。
ここで、「水相成分が実質的に界面活性剤を含まない」とは、水相成分の全量に対する界面活性剤の含有量が1質量%未満(好ましくは0.1質量%未満)であることを指す。
水相成分が界面活性剤を実質的に含有しない態様の利点は、前述した、水分散物がアニオン性界面活性剤を実質的に含有しない態様の利点と同様である。
本開示の製造方法における、油相成分及び水相成分から有機溶媒及び水を除いた全量が、製造される水分散物における、マイクロカプセルの全固形分量及び分散剤の合計量に対応する。
本実施形成の製造方法に用いられる、3官能以上のイソシアネート化合物等の各成分の使用量の好ましい範囲については、既述の「水分散物」の項を参照できる。この参照の際、既述の「水分散物」の項における、「含有量」及び「マイクロカプセルの全固形分量及び分散剤の合計量」は、それぞれ、「使用量」及び「油相成分及び水相成分から有機溶媒及び水を除いた全量」と読み替える。
例えば、既述の「水分散物」の項における、「内包光重合開始剤の含有量は、マイクロカプセルの全固形分と分散剤との合計量に対して、0.1質量%〜25質量%が好ましく、より好ましくは0.5質量%〜20質量%、さらに好ましくは1質量%〜15質量%である。」との記載は、本開示の製造方法においては、「内包光重合開始剤の使用量は、油相成分及び水相成分から有機溶媒及び水を除いた全量に対して、0.1質量%〜25質量%が好ましく、より好ましくは0.5質量%〜20質量%、さらに好ましくは1質量%〜15質量%である。」と読み替えることができる。
油相成分に含まれる各成分は、単に混合すればよく、全ての成分を一度に混合してもよいし、各成分をいくつかに分けて混合してもよい。
マイクロカプセル形成工程において、油相成分と水相成分との混合の方法には特に限定はないが、例えば、攪拌による混合が挙げられる。
マイクロカプセル形成工程において、乳化の方法には特に限定はないが、例えば、ホモジナイザー等の乳化装置(例えば、分散機等)による乳化が挙げられる。
乳化における分散機の回転数は、例えば、5000rpm〜20000rpmであり、好ましくは10000rpm〜15000rpmである。
乳化における回転時間は、例えば、1分間〜120分間であり、好ましくは3分間〜60分間であり、より好ましくは3分間〜30分間であり、更に好ましくは5分間〜15分間である。
マイクロカプセル形成工程における乳化は、加熱下で行ってもよい。
乳化を加熱下で行うことにより、乳化によるマイクロカプセルの形成反応をより効率よく進行させることができる。
また、乳化を加熱下で行うことにより、油相成分中の有機溶媒の少なくとも一部を、混合物中から除去し易い。
乳化を加熱下で行う場合の加熱温度としては、35℃〜70℃が好ましく、40℃〜60℃がより好ましい。
また、マイクロカプセル形成工程は、混合物を(例えば35℃未満の温度で)乳化させる乳化段階と、乳化段階によって得られた乳化物を(例えば35℃以上の温度で)加熱する加熱段階と、を含んでいてもよい。
乳化段階と加熱段階とを含む態様では、特に加熱段階において、マイクロカプセルの形成反応をより効率よく進行させることができる。
また、乳化段階と加熱段階とを含む態様では、特に加熱段階において、油相成分中の有機溶媒の少なくとも一部を、混合物中から除去し易い。
加熱段階における加熱温度としては、35℃〜70℃が好ましく、40℃〜60℃がより好ましい。
加熱段階における加熱時間は、6時間〜50時間が好ましく、12時間〜40時間がより好ましく、15時間〜35時間が更に好ましい。
また、本開示の製造方法は、必要に応じて、マイクロカプセル形成工程以外のその他の工程を有していてもよい。
その他の工程としては、マイクロカプセル形成工程後において、水分散物にその他の成分(顔料等)を添加する工程が挙げられる。
添加されるその他の成分(顔料等)については、水分散物に含有され得るその他の成分として既に説明したとおりである。
〔画像形成方法〕
本開示の画像形成方法は、上述した本開示の水分散物を記録媒体上に付与すること(以下、「付与工程」ともいう)と、記録媒体上に付与された上記水分散物を硬化させること(以下、「硬化工程」ともいう)と、を含む。
本開示の画像形成方法は、必要に応じその他の工程を含んでいてもよい。
本開示の画像形成方法によれば、記録媒体上に、硬度に優れた画像が形成される。この画像は、記録媒体との密着性にも優れる。
また、本開示の画像形成方法は、水分散物のインクジェットヘッドからの吐出性に優れ、また、水分散物の保存安定性に優れる。
(付与工程)
付与工程は、本開示の水分散物を記録媒体上に付与する工程である。
記録媒体上に水分散物を付与する態様としては、上記水分散物をインクジェット用インクとして用い、記録媒体上に上記水分散物(即ち、インクジェット用インク)をインクジェット法によって付与する態様が特に好ましい。
記録媒体としては、「本開示の水分散物を用いて膜を形成するための基材」として例示した基材を用いることができる。
インクジェット法による水分散物の付与は、公知のインクジェット記録装置を用いて行うことができる。
インクジェット記録装置としては特に制限はなく、目的とする解像度を達成し得る公知のインクジェット記録装置を任意に選択して使用することができる。すなわち、市販品を含む公知のインクジェット記録装置であれば、いずれも、画像形成方法における記録媒体への水分散物の吐出を行うことができる。
インクジェット記録装置としては、例えば、インク供給系、温度センサー、加熱手段を含む装置が挙げられる。
インク供給系は、例えば、本開示の水分散物であるインクジェット用インクを含む元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドからなる。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、好ましくは1pl〜100pl、より好ましくは8pl〜30plのマルチサイズドットを、好ましくは320dpi(dot per inch)×320dpi〜4000dpi×4000dpi(dot per inch)、より好ましくは400dpi×400dpi〜1600dpi×1600dpi、さらに好ましくは720dpi×720dpiの解像度で吐出できるよう駆動することができる。なお、dpiとは、2.54cm(1inch)当たりのドット数を表す。
(硬化工程)
硬化工程は、記録媒体上に付与された上記水分散物を硬化させる硬化工程である。
この硬化工程により、マイクロカプセルの架橋反応が進行し、画像を定着させ、画像の膜強度等を向上させることが可能となる。
硬化工程としては、水分散物が光重合性化合物(及び、好ましくは光重合開始剤)を含む場合には、活性エネルギー線(光)を照射する照射工程(以下、照射工程A)が好ましく、水分散物が硬化成分として熱重合性化合物を含む場合には、加熱又は赤外線の照射を行う照射工程(以下、照射工程B)が好ましい。
(照射工程A)
照射工程Aは、記録媒体上に付与された水分散物に、活性エネルギー線を照射する工程である。
照射工程Aでは、記録媒体上に付与された水分散物に活性エネルギー線を照射することで、水分散物中のマイクロカプセルの架橋反応が進行し、画像を定着させ、画像の膜強度等を向上させることが可能となる。
照射工程Aで用いることができる活性エネルギー線としては、紫外線(UV光)、可視光線、電子線等を挙げられ、これらの中でも、UV光が好ましい。
活性エネルギー線(光)のピーク波長は、200nm〜405nmであることが好ましく、220nm〜390nmであることがより好ましく、220nm〜385nmであることが更に好ましい。
また、200nm〜310nmであることも好ましく、200nm〜280nmであることも好ましい。
活性エネルギー線(光)が照射される際の露光面照度は、例えば10mW/cm〜2000mW/cm、好ましくは20mW/cm〜1000mW/cmである。
活性エネルギー線(光)を発生させるための源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、UV蛍光灯、ガスレーザー、固体レーザー等が広く知られている。
また、上記で例示された光源の、半導体紫外発光デバイスへの置き換えは、産業的にも環境的にも非常に有用である。
半導体紫外発光デバイスの中でも、LED(Light Emitting Diode)及びLD(Laser Diode)は、小型、高寿命、高効率、及び低コストであり、光源として期待されている。
光源としては、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、LED、又は青紫レーザーが好ましい。
これらの中でも、増感剤と光重合開始剤とを併用する場合は、波長365nm、405nm、若しくは436nmの光照射が可能な超高圧水銀ランプ、波長365nm、405nm、若しくは436nmの光照射が可能な高圧水銀ランプ、又は、波長355nm、365nm、385nm、395nm、若しくは405nmの光照射が可能なLEDがより好ましく、波長355nm、365nm、385nm、395nm、若しくは405nmの光照射が可能なLEDが最も好ましい。
照射工程Aおいて、記録媒体上に付与された水分散物に対する活性エネルギー線の照射時間は、例えば0.01秒間〜120秒間であり、好ましくは0.1秒間〜90秒間である。
照射条件並びに基本的な照射方法は、特開昭60−132767号公報に開示されている照射条件及び照射方法を同様に適用することができる。
活性エネルギー線の照射方式として、具体的には、インクの吐出装置を含むヘッドユニットの両側に光源を設け、いわゆるシャトル方式でヘッドユニット及び光源を走査する方式、又は、駆動を伴わない別光源によって活性エネルギー線の照射を行う方式が好ましい。
活性エネルギー線の照射は、水分散物を着弾して加熱乾燥を行った後、一定時間(例えば0.01秒間〜120秒間、好ましくは0.01秒間〜60秒間)をおいて行うことが好ましい。
(照射工程B)
記録媒体上に付与された水分散物に加熱もしくは赤外線の照射を行う照射工程Bを設けてもよい。記録媒体上に付与された水分散物に加熱もしくは赤外線の照射を行って加熱硬化させることで、水分散物中のマイクロカプセルにおける熱硬化性基の架橋反応が進行し、画像を定着させ、画像の膜強度等を向上させることが可能となる。
加熱を行う加熱手段としては、特に限定されるものではなく、例えば、ヒートドラム、温風、赤外線ランプ、赤外線LED、赤外線ヒーター、熱オーブン、ヒート版、赤外線レーザー、赤外線ドライヤー等が挙げられる。中でも、水分散物を効率的に加熱硬化可能な点で、波長0.8μm〜1.5μm又は2.0μm〜3.5μmに極大吸収波長を有する、近赤外線〜遠赤外線に発光波長を有する発光ダイオード(LED)、近赤外線〜遠赤外線を放射するヒーター、近赤外線〜遠赤外線に発振波長を有するレーザー、又は近赤外線〜遠赤外線を放射するドライヤーが好ましい。
加熱時における加熱温度は、40℃以上が好ましく、40℃〜200℃がより好ましく、100℃〜180℃が更に好ましい。加熱温度は、記録媒体上の水分散物の温度を指し、赤外線サーモグラフィ装置H2640(日本アビオニクス株式会社製)を用いたサーモグラフで測定することができる。
加熱時間は、加熱温度、水分散物の組成、及び印刷速度等を加味し、適宜設定することができる。
また、記録媒体上に付与された水分散物の加熱硬化を担う照射工程Bは、後述する加熱乾燥工程を兼ねていてもよい。
(加熱乾燥工程)
画像形成方法は、必要により、付与工程後であって硬化工程前に、更に加熱乾燥工程を有していてもよい。
加熱乾燥工程において、記録媒体上に吐出された水分散物は、加熱手段により、水及び必要に応じて併用される有機溶剤が蒸発されることにより画像が定着されることが好ましい。
加熱手段としては、水及び必要に応じて併用される有機溶剤を乾燥させることができればよい。加熱手段は特に限定されないが、ヒートドラム、温風、赤外線ランプ、熱オーブン、ヒート版加熱などが挙げられる。
加熱温度は、40℃以上が好ましく、40℃〜150℃程度がより好ましく、40℃〜80℃程度が更に好ましい。
なお、加熱時間は、水分散物の組成及び印刷速度を加味して適宜設定できる。
加熱により定着された水分散物は、必要に応じ、照射工程において活性エネルギー線を照射して、さらに光定着される。既述のごとく、照射工程においては、UV光による定着をすることが好ましい。
以下、本開示を実施例により具体的に説明するが、本開示はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
以下において、「部」は、特に断りが無い限り、質量部を表す。
また、以下において、「単位(A)」、「単位(B)」及び「単位(C)」は、それぞれ、構造単位A、構造単位B及び構造単位Cを意味する。
〔分散剤の合成〕
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びにアニオン性基を含む下記分散剤P−1〜P−26の合成を行った。
下記分散剤P−1〜P−26において、(A)、(B)、及び(C)は、それぞれ、単位(A)、単位(B)、及び単位(C)を示す。
また、下記分散剤P−1〜P−26おいて、(A)中の*1は、(B)又は(C)との結合位置であり、(B)中の*2は、(A)との結合位置であり、(C)中の*3は、(A)との結合位置である。
下記分散剤P−1〜P−26において、「ClogP(RC1)」は、単位(C)のRC1の2つの結合位置に各々に水素原子を結合させた化合物HRC1HのClogPを示す。
下記分散剤P−1〜P−26において、Mwは、重量平均分子量を表す。
下記分散剤P−1〜P−26において、各単位の含有量(質量%)は、分散剤全量に対する、単位(A)〜(C)の各々の含有量を示す。
下記分散剤P−1〜P−26において、アニオン性基価(mmol/g)は、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数であり、詳細には、以下のようにして中和滴定によって求められた値である。
−分散剤のアニオン性基価の中和滴定による測定−
容器に、分散剤を約0.5g秤量し、秤量値W(g)を記録した。次いで、テトラヒドロフラン(THF)54mL及び蒸留水6mLの混合液を添加し、秤量した分散剤を希釈することによりアニオン性基価測定用試料を得た。
得られたアニオン性基価測定用試料に対し、滴定液として0.1N(=0.1mol/L)水酸化ナトリウム水溶液を用いて滴定を行い、当量点までに要した滴定液量をF(mL)として記録した。滴定において複数の当量点が得られた場合は、複数の当量点までに要した複数の滴定液量のうちの最大値をF(mL)とした。F(mL)と水酸化ナトリウム水溶液の規定度(0.1mol/L)との積が、分散剤に含まれるアニオン性基(例えば、−COOH)のミリモル数に相当する。
F1(mL)の測定値に基づき、下記の式に従って、分散剤のアニオン性基価(mmol/g)を求めた。
分散剤のアニオン性基価(mmol/g)= F(mL)×水酸化ナトリウム水溶液の規定度(0.1mol/L)/W(g)
<分散剤P−1の合成>
三口フラスコに、単位(A)形成用化合物としてのイソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」ともいう)(26.8g)、単位(B)形成用化合物としての2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸(以下、「DMBA」ともいう)(12.5g)、及び酢酸エチル(39.3g)を加え、70℃に加熱した。そこに、ネオスタンU−600(日東化成(株)製、無機ビスマス触媒;以下、「U−600」ともいう)を0.0786g添加し、70℃で4時間撹拌した。そこに、単位(C)形成用化合物としてのJEFFAMINE(登録商標) D−2000(ハンツマン ペトロケミカル コーポレーション製;数平均分子量2000のポリオキシプロピレンジアミン)(60.7g)と酢酸エチル(60.7g)との混合液を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、U−600をさらに0.121g添加し、70℃2時間撹拌した。次に、そこにメタノール(1.5g)を添加し、70℃でさらに5時間撹拌した。5時間の撹拌終了後の液体を室温まで放冷し、次いで酢酸エチルによって濃度調整を行うことにより、分散剤P−1の30質量%酢酸エチル溶液を得た。
<分散剤P−2の合成>
三口フラスコに、単位(A)形成用化合物としてのIPDI(26.8g)、単位(B)形成用化合物としてのDMBA(12.5g)、単位(C)形成用化合物としての数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール(60.7g)、及び酢酸エチル(100g)を加え、70℃に加熱した。そこに、U−600を0.2g添加し、70℃で15時間撹拌した。次に、そこにメタノール(1.5g)を添加し、70℃でさらに5時間撹拌した。5時間の撹拌終了後の液体を室温まで放冷し、次いで酢酸エチルで濃度調整を行うことにより、分散剤P−2の30質量%酢酸エチル溶液を得た。
<分散剤P−3〜P−26の合成>
単位(A)形成用化合物、単位(B)形成用化合物、及び単位(C)形成用化合物の少なくとも1つを変更し、必要に応じ、各化合物の添加量を調整したこと以外は分散剤P−2の合成と同様にして、分散剤P−3〜P−26の合成をそれぞれ行った。
各化合物の添加量は、分散剤P−3〜P−26中の各単位の含有量が上述した値となるように調整した。
分散剤P−3の合成では、単位(C)形成用化合物を、日立化成(株)のポリエステルジオール「テスラック(登録商標)2461」に変更した。
分散剤P−4の合成では、単位(C)形成用化合物を、旭化成ケミカルズ(株)のポリカーボネートジオール「デュラノール(登録商標)T6002」に変更した。
分散剤P−5の合成では、単位(C)形成用化合物を、テトラエチレングリコールに変更した。
分散剤P−6の合成では、単位(C)形成用化合物を、トリプロピレングリコールに変更した。
分散剤P−7の合成では、単位(C)形成用化合物を、ブタンジオールに変更した。
分散剤P−8の合成では、単位(C)形成用化合物を、ドデカンジオールに変更した。
分散剤P−9の合成では、単位(C)形成用化合物を、ペルヒドロビスフェノールAに変更した。
分散剤P−10の合成では、単位(C)形成用化合物を、1,4−シクロヘキサンジメタノールに変更した。
分散剤P−11の合成では、単位(C)形成用化合物を、ベンゼンジメタノールに変更した。
分散剤P−12の合成では、単位(C)形成用化合物を、ビス[3,5−ジブロモ−4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホンに変更した。
分散剤P−13の合成では、単位(C)形成用化合物を、バチルアルコールに変更した。
分散剤P−14の合成では、単位(C)形成用化合物を、グリセリンモノメタクリレート(GLM)に変更した。
分散剤P−15の合成では、単位(A)形成用化合物を、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)に変更し、単位(C)形成用化合物を、ドデカンジオールに変更した。
分散剤P−16の合成では、単位(B)形成用化合物を、3,5−ジヒドロキシ安息香酸に変更し、単位(C)形成用化合物を、ドデカンジオールに変更した。
分散剤P−17〜P−26の合成では、単位(C)形成用化合物を、トリシクロデカンジメタノールに変更した。
〔実施例1〕
<マイクロカプセルの水分散物の作製>
(油相成分の調製)
下記の「油相成分の全固形分の組成」に示した全固形分と、有機溶剤としての酢酸エチルと、を用い、固形分濃度が33質量%である油相成分を48.5g調製した。
この油相成分の全固形分(合計で100質量%とする)の組成は、以下のとおりである。
この油相成分において、マイクロカプセルの全固形分(以下、「MC固形分」ともいう)全体に対する分散剤の質量比(以下、「質量比〔分散剤/MC固形分〕」ともいう)は、0.667である(算出式: 40質量%/60質量%=0.667)。
−油相成分の全固形分の組成(合計で100質量%)−
・分散剤P−1〔分散剤〕 … 40質量%
・三井化学(株)製のタケネート(登録商標)D−120Nの固形分(環式構造を含む3官能イソシアネート化合物;表3中、「120N」)〔シェル原料〕 … 13質量%
・サートマー社製のSR833S(トリシクロデカンジメタノールジアクリレート;環式構造を含む2官能のラジカル重合性化合物;表3中、「SR833」)〔コア〕 … 22質量%
・サートマー社製のSR399E(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;環式構造を含まない5官能のラジカル重合性化合物;表3中、「SR399」)〔コア〕 … 22質量%
・BASF社製のIRGACURE(登録商標)819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド;光重合開始剤)〔コア〕 … 3質量%
表3中、「120N」、「110N」、「SR833」、及び「CD406」に各々に続けて記載された「*」は、これら各材料が環式構造を含む材料であることを意味する。後述の表4及び表5において、材料名に続けて記載された「*」の意味も同様である。
タケネートD−120Nの固形分(表3中、「120N」)は、以下に示すように、トリメチロールプロパン(TMP)と、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(HXDI)と、を1:3(モル比)で反応させた反応生成物(即ち、3官能イソシアネート化合物)である。
タケネートD−120Nは、上記反応混合物の75質量%酢酸エチル溶液である。
(水相成分の準備)
水相成分として、蒸留水43gに水酸化ナトリウムを、分散剤の中和度が90%となる量添加し、15分撹拌した。
水酸化ナトリウムの具体的な量は、以下の算出式によって求めた。
水酸化ナトリウムの量(g)=油相成分の全量(g)×(油相成分の固形分濃度(質量%)/100)×(油相成分の全固形分に対する分散剤の含有量(質量%)/100)×分散剤のアニオン性基価(mmol/g)×0.9×水酸化ナトリウムの分子量(g/mol)/1000
(マイクロカプセル形成工程)
上記油相成分と上記水相成分とを混合し、得られた混合物を、室温(25℃。以下同じ。)で、ホモジナイザーを用いて12000rpmで10分間乳化させ、乳化物を得た。
得られた乳化物を蒸留水15.3gに添加し、得られた液体を50℃に加熱し、50℃で5時間攪拌することにより、上記液体から酢酸エチルを留去した。酢酸エチルの留去後の液体を、さらに50℃で24時間攪拌することにより、液体中にマイクロカプセルを形成させた。
次に、マイクロカプセルを含む液体を、固形分含有量(即ち、マイクロカプセルの固形分含有量と分散剤の含有量との合計量)が20質量%となるように蒸留水で希釈することにより、マイクロカプセルの水分散物を得た。
<インクジェット用インクの作製>
下記組成の各成分を混合し、インクジェット用インクを作製した。
作製されたインクジェット用インクも、マイクロカプセルの水分散物の一態様である。 本実施例中では、ここで作製されたインクジェット用インクを「インク」と称し、上記で作製した(即ち、ここで作製するインクの原料のうちの一つである)マイクロカプセルの水分散物と区別する。
−インクの組成−
・上記マイクロカプセルの水分散物 … 82部
・顔料分散液(Pro−jet Cyan APD1000(FUJIFILM Imaging Colorants社製)、顔料濃度14質量%) … 13部
・フッ素系界面活性剤(DuPont社製、Capstone FS−31、固形分25質量%) … 0.3部
・2−メチルプロパンジオール … 4.7部
<評価>
上記で得られたインクを用い、以下の評価を行った。
結果を表3に示す。
(硬化膜の鉛筆硬度)
調液後、室温での保管時間が1日以内の上記インクを、基材上に塗布することにより、上記基材上に厚さ12μmの塗膜を形成した。ここで、基材としては、ポリスチレン(PS)シート(Robert Horne社製の「falcon hi impact polystyrene」)(以下、「PS基材」ともいう)を用いた。
また、上記塗布は、RK PRINT COAT INSTRUMENTS社製 Kハンドコーター KハンドコーターのNo.2バーを用いて行った。
次に、上記塗膜を60℃で3分間乾燥させた。
乾燥後の塗膜に対し、紫外線(UV)を照射することにより、塗膜を硬化させ、硬化膜を得た。
紫外線(UV)の照射は、露光光源としてオゾンレスメタルハライドランプMAN250Lを搭載し、コンベアスピード35m/分、露光強度2.0W/cmに設定した実験用UVミニコンベア装置CSOT((株)ジーエス・ユアサパワーサプライ製)を用いた。
上記硬化膜について、JIS K5600−5−4(1999年)に基づき、鉛筆硬度を測定した。
鉛筆硬度の測定に用いる鉛筆としては、三菱鉛筆(株)製のUNI(登録商標)を使用した。
なお、鉛筆硬度の許容範囲はHB以上であり、H以上であることが好ましい。鉛筆硬度がB以下である硬化膜は、取り扱い時に傷が生じる可能性があり好ましくない。
(インクの吐出性)
調液後、室温での保管時間が1日以内の上記インクを、インクジェットプリンタ(ローランド ディー.ジー.社製、SP−300V)のヘッドから30分間吐出し、次いで吐出を停止した。
吐出の停止から10分間経過した後、上述の基材上に、再び上記ヘッドから上記インクを吐出させ、5cm×5cmのベタ画像を形成した。
これらの画像を目視で観察し、不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの有無を確認し、下記評価基準に従ってインクの吐出性を評価した。
下記評価基準において、インクの吐出性が最も優れるものは、Aである。
−吐出性の評価基準−
A:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生が認められず、良好な画像が得られた。
B:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生がわずかに認められたが、実用上支障を来さない程度であった。
C:不吐出ノズルの発生等によるドット欠けの発生があり、実用に耐えない画像であった。
D:ヘッドから吐出できなかった。
(インクの保存安定性)
調液後、室温での保管時間が1日以内の上記インクから1gの試料を採取し、採取した試料の粘度(以下、「経時前粘度」とする)を測定した。
次に、経時前粘度を測定した試料を容器に密封し、60℃で3週間経時させた。
3週間経時後の試料について、粘度(以下、「3週間経時後粘度」とする)を測定した。
経時前粘度及び3週間経時後粘度に基づき、下記式により、粘度の上昇率(%)を求めた。
粘度の上昇率(%)=((3週間経時後粘度−経時前粘度)/経時前粘度)×100
得られた粘度の上昇率(%)に基づき、下記評価基準に従い、インクの保存安定性を評価した。下記評価基準において、インクの保存安定性が最も優れるものは、Aである。
−インクの保存安定性の評価基準−
A:粘度の上昇率が0%以上15%未満であった
B:粘度の上昇率が15%以上20%未満であった
C:粘度の上昇率が20%以上25%未満であった
D:粘度の上昇率が25%以上であった
(硬化膜の密着性(PS基材))
上記鉛筆硬度の評価における硬化膜の形成と同様にして、硬化膜を形成した。
得られた硬化膜に対し、ISO2409(2013年)(クロスカット法)に準拠してクロスハッチテストを実施し、以下の評価基準に従って評価した。
このクロスハッチテストでは、カット間隔を1mmとし、1mm角の正方形の格子を25個形成した。
下記評価基準において、格子が剥がれた割合(%)は、下記式によって求められた値である。下記式における全格子数は25である。
格子が剥がれた割合(%)=〔(剥がれが生じた格子数)/(全格子数)〕×100
−硬化膜の密着性の評価基準−
0: 格子が剥がれた割合(%)が0%であった。
1: 格子が剥がれた割合(%)が0%超5%以下であった。
2: 格子が剥がれた割合(%)が5%超15%以下であった。
3: 格子が剥がれた割合(%)が15%超35%以下であった。
4: 格子が剥がれた割合(%)が35%超65%以下であった。
5: 格子が剥がれた割合(%)が65%超であった。
(硬化膜の密着性(基材:コロナPP))
基材を、下記のコロナPP基材に変更したこと以外は上記硬化膜の密着性(PS)と同様の評価を行った。
コロナPP基材とは、コロナ処理されたPP(ポリプロピレン)基材を意味する。
コロナPP基材として、具体的には、三井化学東セロ株式会社製のポリプロピレンフィルム「OP U−1 #50」を用いた。
上記硬化膜の密着性の評価に用いた、PS基材及びコロナPP基材は、いずれも表面に極性基を有しない疎水性の基材である点で、表面に極性基を有するPET(ポリエチレンテレフタレート)基材及びPVC(ポリ塩化ビニル)基材とは異なる。このため、水系のインクを用いた画像形成において、PS基材及びコロナPP基材は、PET基材及びPVC基材と比較して、画像(硬化膜)と基材との密着性が得られにくい基材である。
従って、PS基材及びコロナPP基材を用いた上記硬化膜の密着性の評価は、厳格な条件の密着性評価である。このため、上記硬化膜の密着性の評価結果に優れることは、硬化膜の基材との密着性が極めて優れることを意味する。
〔実施例2〜26〕
分散剤の種類を、下記表3に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表3に示す。
〔実施例27〜35〕
分散剤と、MC固形分(即ち、シェル原料及びコア)と、の合計質量を一定としたまま、分散剤とMC固形分との質量比を変更することにより、質量比〔分散剤/MC成分〕を表3に示すように変更したこと以外は実施例18と同様の操作を行った。
結果を表3に示す。
〔実施例36〜37〕
シェル原料を、表4に示すように変更したこと以外は実施例18と同様の操作を行った。
表4中、「110N」は、三井化学(株)製のタケネート(登録商標)D−110Nの固形分を意味し、「160N」は、三井化学(株)製のタケネート(登録商標)D−160Nの固形分を意味する。表4中、「110N」に続けて記載された*は、環式構造を含む材料であることを意味する。
タケネートD−110Nの固形分(表4中、「110N」)は、以下に示すように、トリメチロールプロパン(TMP)と、m−キシリレンジイソシアネート(XDI)と、を1:3(モル比)で反応させた反応生成物(即ち、3官能イソシアネート化合物)である。タケネートD−110Nは、上記反応生成物の75質量%酢酸エチル溶液である。
タケネートD−160Nの固形分(表4中、「160N」)は、以下に示すように、トリメチロールプロパン(TMP)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)と、を1:3(モル比)で反応させた反応生成物(即ち、3官能イソシアネート化合物)である。タケネートD−160Nは、上記反応生成物の75質量%酢酸エチル溶液である。
〔実施例38〕
いずれもラジカル重合性化合物であるSR833SとSR399Eとの質量比を一定としたままで、ラジカル重合性化合物(SR833S及びSR399E)の一部を、増感剤(ITX:2−イソプロピルチオキサントン)に置き換えたこと以外は実施例18と同様の操作を行った。
結果を表4に示す。
実施例38において、油相成分の全固形分に対する増感剤の含有量は、0.6質量%となるようにした。
〔実施例39〜43〕
ラジカル重合性化合物の合計量を一定としたまま、各ラジカル重合性化合物の種類を表4に示すように変更したこと以外は、実施例18と同様の操作を行った。
結果を表4に示す。
表3及び表4中のラジカル重合性化合物の詳細は以下のとおりである。
・SR833 … サートマー社製のSR833Sである。化合物名はトリシクロデカンジメタノールジアクリレートである。この化合物は、環式構造を含む2官能のラジカル重合性化合物(ラジカル重合性モノマー)である。
・SR399 … サートマー社製のSR399Eである。化合物名はジペンタエリスリトールペンタアクリレートである。この化合物は、環式構造を含まない5官能のラジカル重合性化合物(ラジカル重合性モノマー)である。
・SR306 … サートマー社製のSR306Hである。化合物名はトリプロピレングリコールジアクリレートである。この化合物は、環式構造を含まない2官能のラジカル重合性化合物(ラジカル重合性モノマー)である。
・CD406 … サートマー社製のCD406である。化合物名は、シクロヘキサンジメタノールジアクリレートである。この化合物は、環式構造を含む2官能のラジカル重合性化合物(ラジカル重合性モノマー)である。
・A−TMPT … 新中村化学工業社製のA−TMPTである。化合物名は、トリメチロールプロパントリアクリレートである。この化合物は、環式構造を含まない3官能のラジカル重合性化合物(ラジカル重合性モノマー)である。
〔比較例1〜3〕
分散剤P−1を、同質量の表4に示す分散剤に変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表4に示す。
比較例1における分散剤「F1」は、比較用分散剤であり、具体的には、ポリアクリル酸ナトリウム(日本触媒製YS100)である。
比較例2における分散剤「F2」は、比較用分散剤であり、具体的には、フタル化ゼラチン(新田ゼラチン製#801)である。
比較例3における分散剤「F3」は、比較用分散剤であり、具体的には、PVA(ポリビニルアルコール)(クラレ製PVA−102)である。
−表3及び表4(及び、後述の表5)の説明−
表3及び表4(及び、後述の表5)中の用語は以下のとおりである。
・「MC固形分」は、マイクロカプセルの全固形分を示す。
・「NCO化合物」は、イソシアネート化合物を示す。
・「開始剤」は、光重合開始剤を示す。
・「開始剤」欄及び「増感剤」欄において、「Y」は含有することを意味し、「−」は含有しないことを意味する。
・「シェル」欄の「結合(U)」欄中の「Y」は、シェルが、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を含むことを示し、この欄中の「−」は、シェルが、ウレタン結合もウレア結合も含まないことを示す。
・「分散剤」欄の「結合(U)」欄中の「Y」は、分散剤が、ウレタン結合及びウレア結合の少なくとも一方を含むことを示し、この欄中の「−」は、分散剤が、ウレタン結合もウレア結合も含まないことを示す。
・「RA1中の環式構造」欄中の「Y」は、単位(A)中のRA1が、環式構造を含むことを示し、この欄中の「−」は、単位(A)中のRA1が、環式構造を含まないことを示す。
・「RC1中の環式構造」欄中の「Y」は、単位(C)中のRC1が、環式構造を含むことを示し、この欄中の「−」は、単位(C)中のRC1が、環式構造を含まないことを示す。
・「ClogP(RC1)」は、単位(C)のRC1の2つの結合位置に、それぞれ水素原子を結合させた化合物HRC1HのClogPを示す。
・「アニオン性基価(mmol/g)」は、前述の中和滴定によって求められた値を示す。
・「120N」、「110N」、「SR833」、及び「CD406」に各々に続けて記載された「*」は、これら各材料が環式構造を含む材料であることを示す。
表3及び表4に示すように、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合(結合(U))を含むシェル、並びに、コアを含むマイクロカプセルと、
ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合(結合(U))並びにアニオン性基(単位(B)中のアニオン性基)を含み、重量平均分子量(Mw)が5000以上であり、アニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gである分散剤と、
水と、
を含有するインク(即ち、水分散物)を用いた実施例1〜43では、硬化膜の鉛筆硬度に優れ、インクの分散安定性(即ち、吐出性及び保存安定性)に優れていた。更に、実施例1〜43では、硬化膜と基材(PS基材又はコロナPP基材)との密着性にも優れていた。
一方、ウレタン結合もウレア結合も有しない分散剤F1〜F3を用いた比較例1〜3では、インクの分散安定性(即ち、吐出性及び保存安定性)が低下した。
更に、比較例1〜3では、硬化膜の鉛筆硬度、及び、硬化膜の基材(PS基材又はコロナPP基材)との密着性も低下した。比較例1〜3において、硬化膜の基材との密着性が低下した理由は、分散剤(F1〜F3)の親水性が高すぎるために、疎水的な基材(PS基材又はコロナPP基材)との相互作用が弱まったためと考えられる。
また、実施例5の吐出性と実施例6の吐出性との対比より、ClogP(RC1)(即ち、化合物HRC1HのClogP)が1.00以上である場合には、マイクロカプセルの分散安定性がより向上することがわかる。
また、実施例7の保存安定性と実施例11の保存安定性との対比より、ClogP(RC1)(即ち、化合物HRC1HのClogP)が3.00以上である場合には、マイクロカプセルの分散安定性が更に向上することがわかる。
また、実施例1〜16の密着性(PS)の結果より、単位(A)中のRA1にも単位(C)中のRC1にも環式構造が含まれない場合(実施例15)と比較して、単位(A)中のRA1が環式構造を含む場合(実施例1〜14及び16)には、硬化膜と基材との密着性が向上することがわかる。特に、単位(C)中のRC1が環式構造を含む場合(実施例9〜12)には、硬化膜と基材との密着性が更に向上することがわかる。
また、実施例17〜21の保存安定性の結果より、分散剤の重量平均分子量(Mw)が10000〜100000である場合には、マイクロカプセルの分散安定性がより向上することがわかる。
また、実施例22〜26の保存安定性の結果より、分散剤のアニオン性基価が0.30mmol/g〜1.50mmol/gである場合には、マイクロカプセルの分散安定性がより向上することがわかる。
また、実施例18、36及び37の密着性の結果より、マイクロカプセルのシェルが環式構造(特に、脂環式構造)を有する場合には、硬化膜の基材との密着性がより向上することがわかる。
また、実施例18及び39〜43の鉛筆硬度及び密着性の結果より、マイクロカプセルのコアが、2官能以下のラジカル重合性化合物と3官能以上のラジカル重合性化合物とを含む場合には、硬化膜の硬度と、硬化膜の基材との密着性と、がより高いレベルで両立されることがわかる。
また、これら実施例18及び39〜43の結果より、マイクロカプセルのコアが、環式構造を含むラジカル重合性化合物を含む場合には、硬化膜の基材との密着性がより向上することもわかる。
また、実施例27〜35の結果より、質量比〔分散剤/MC固形分〕が0.200〜1.500であると、硬化膜の硬度と、硬化膜の基材との密着性と、がより高いレベルで両立されることがわかる。
<マイクロカプセルの水分散物に関する確認>
実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物の各々について、以下の確認を行った。
(マイクロカプセルの体積平均分散粒子径)
実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物の各々について、マイクロカプセルの体積平均分散粒子径を光散乱法によって測定した。その結果、マイクロカプセルの体積平均分散粒子径は、0.1μm〜0.3μmの範囲であった。
ここで、光散乱法による体積平均分散粒子径の測定には、湿式粒度分布測定装置LA−960((株)堀場製作所製)を用いた。
(マイクロカプセルのシェルが三次元架橋構造を有するか否かの確認)
実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物について、以下の方法により、マイクロカプセルのシェルが実際に三次元架橋構造を有するか否かを確認した。なお、以下の操作は、液温25℃の条件で行った。
マイクロカプセルの水分散物から試料を採取した。採取した試料に対し、この試料中の全固形分の100質量倍のテトラヒドロフラン(THF)を加えて混合し、希釈液を調製した。得られた希釈液に対して、遠心分離(80000rpm、40分間)を施した。遠心分離後、目視によって残渣の有無を確認し、残渣が確認された場合には、この残渣に水を加え、スターラーを用いて1時間攪拌することにより、残渣を水で再分散させて再分散液を得た。得られた再分散液について、湿式粒度分布測定装置(LA−960、(株)堀場製作所)を用い、光散乱法によって粒度分布を測定した。以上の操作により、粒度分布が確認された場合を、マイクロカプセルのシェルが三次元架橋構造を有すると判断した。
その結果、実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物のいずれにおいても、マイクロカプセルのシェルが三次元架橋構造を有することが確認された。
また、以上の結果とフーリエ変換赤外線分光測定(FT−IR)の結果とから、実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物のいずれにおいても、マイクロカプセルが重合性基を有することが確認された。
(マイクロカプセルのコアが光重合開始剤を含むか否かの確認)
実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物について、光重合開始剤の内包率(%)を測定することにより、マイクロカプセルのコアが実際に光重合開始剤を含むか否かを確認した。詳細を以下に示す。なお、以下の操作は、液温25℃の条件で行った。
マイクロカプセルの水分散物から、同質量の試料を2つ(以下、「試料1A」及び「試料2A」とする。)採取した。
試料1Aに対し、この試料1A中の全固形分に対して100質量倍のテトラヒドロフラン(THF)を加えて混合し、希釈液を調製した。得られた希釈液に対し、80000rpm、40分の条件の遠心分離を施した。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液1A」とする。)を採取した。採取された上澄み液1A中に含まれる光重合開始剤の質量を、Waters社の液体クロマトグラフィー装置「Waters2695」によって測定した。得られた光重合開始剤の質量を、「光重合開始剤の全量」とした。
また、試料2Aに対し、上記希釈液に施した遠心分離と同じ条件の遠心分離を施した。遠心分離によって生じた上澄み液(以下、「上澄み液2A」とする。)を採取した。採取された上澄み液2A中に含まれる光重合開始剤の質量を、上記液体クロマトグラフィー装置によって測定した。得られた光重合開始剤の質量を、「光重合開始剤の遊離量」とした。
上記「光重合開始剤の全量」及び上記「光重合開始剤の遊離量」に基づき、下記の式に従って、光重合開始剤の内包率(質量%)を求めた。
光重合開始剤の内包率(質量%) = ((光重合開始剤の全量−光重合開始剤の遊離量)/光重合開始剤の全量)×100
その結果、実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物のいずれにおいても、光重合開始剤の内包率は99%以上であり、マイクロカプセルのコアが実際に光重合開始剤を含むことが確認された。
(マイクロカプセルのコアが重合性化合物を含むか否かの確認)
マイクロカプセルの水分散物について、重合性化合物の内包率(%)を測定することにより、マイクロカプセルのコアが実際に重合性化合物を内包するか否かを確認した。
重合性モノマーの内包率は、上述した光重合開始剤の内包率と同様の方法によって測定した。
その結果、実施例1〜43におけるマイクロカプセルの水分散物のいずれにおいても、重合性化合物の内包率はいずれも99%以上であり、マイクロカプセルのコアが実際に重合性化合物を内包することが確認された。
ここで、2種の重合性化合物を用いた実施例1〜38については、2種の重合性化合物のそれぞれについて内包率の測定を行った。その結果、実施例1〜38のいずれにおいても、2種の重合性化合物の内包率はいずれも99%以上であり、マイクロカプセルのコアが実際に2種の重合性化合物を内包することが確認された。
〔実施例101〕
実施例18の「マイクロカプセルの水分散物の作製」及び「インクジェット用インクの作製」において、SR833S及びSR399Eを、60℃、2.67kPa(20torr)の条件でプロピレングリコールモノメチルエーテルを減圧留去したTrixeneTMBI7982(熱重合性化合物(熱重合性モノマー);ブロックイソシアナート;Baxenden Chemicals社)に変更し、IRGACURE819を用いなかったこと以外は同様にして、実施例101のインクを作製した。
ここで、60℃、2.67kPa(20torr)の条件でプロピレングリコールモノメチルエーテルを減圧留去したTrixeneTMBI7982の質量は、実施例18におけるSR833S及びSR399Eの合計質量と同質量とした。
以下、「60℃、2.67kPa(20torr)の条件でプロピレングリコールモノメチルエーテルを減圧留去したTrixeneTMBI7982」を、「BI7982」ともいう。
実施例101のインクを用い、以下の点以外は実施例18の評価と同様にして、実施例101の評価を行った。
実施例101の評価では、実施例18の評価における「乾燥後の塗膜に対してUVを照射する」操作を、乾燥後の塗膜を160℃のオーブンで5分加熱する操作に変更することにより、乾燥後の塗膜を硬化させた。
結果を表5に示す。
〔実施例102〕
実施例18の「マイクロカプセルの水分散物」及び「インクジェット用インクの作製」において、SR833S及びSR399Eを、EPICLONTM840(エポキシ基を有する熱重合性化合物(熱重合性オリゴマー)、DIC社;以下、「EP840」ともいう)に変更し、かつ、IRGACURE819を、同質量の2−メチルイミダゾール(熱硬化促進剤)に変更したこと以外は同様にして、実施例102のインクを作製した。
ここで、EP840の質量は、実施例18におけるSR833S及びSR399Eの合計質量と同質量とした。
実施例102のインクを用い、実施例101と同様の評価を行った。
結果を表5に示す。
〔比較例101〕
比較例1の「マイクロカプセルの水分散物」及び「インクジェット用インクの作製」において、SR833S及びSR399Eを、BI7982に変更し、かつ、IRGACURE819を用いなかったこと以外は同様にして、比較例101のインクを作製した。
ここで、BI7982の質量は、比較例1におけるSR833S及びSR399Eの合計質量と同質量とした。
比較例101のインクを用い、実施例101と同様の評価を行った。
結果を表5に示す。
表5に示すように、ラジカル重合性化合物に代えて、熱重合性化合物を用いた実施例101及び102においても、ラジカル重合性化合物を用いた実施例18と同様の効果が確認された。
2016年9月6日に出願された日本国特許出願2016−173951号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

Claims (18)

  1. ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合を含む三次元架橋構造を有するシェル、並びに、コアを含み、前記シェル及び前記コアの少なくとも一方に重合性基を有するマイクロカプセルと、
    ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる少なくとも1種の結合並びにアニオン性基を含み、重量平均分子量が5000以上であり、分散剤1g中に含まれるアニオン性基のミリモル数であるアニオン性基価が0.10mmol/g〜2.50mmol/gである分散剤と、
    水と、
    を含有する水分散物。
  2. 前記分散剤が、下記構造単位(C)を含む請求項1に記載の水分散物。

    構造単位(C)中、
    C1は、2価の有機基であって、前記2価の有機基の2つの結合位置にそれぞれ水素原子を結合させた化合物HRC1Hを想定した場合に、前記化合物HRC1HのClogPが1.00以上である2価の有機基を表し、
    C1は、O、S、NH、又はNZC1を表し、
    C2は、O、S、NH、又はNZC2を表し、
    C1及びZC2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
    2つの*3は、それぞれ、構造単位(C)以外の構造単位との結合位置を表す。
  3. 前記分散剤が、更に、下記構造単位(A)と下記構造単位(B)とを含む請求項2に記載の水分散物。

    構造単位(A)中、
    A1は、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を表し、
    2つの*1は、それぞれ、構造単位(A)以外の構造単位との結合位置を表す。

    構造単位(B)中、
    は、(pX+2)価の有機基を表し、
    pXは、1以上の整数を表し、
    B1は、O、S、NH、又はNZB1を表し、
    B2は、O、S、NH、又はNZB2を表し、
    B1及びZB2は、それぞれ独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
    B1は、単結合又は2価の連結基を表し、
    2つの*2は、それぞれ、構造単位(B)以外の構造単位との結合位置を表す。
    構造単位(B)中のカルボキシ基は、中和されていてもよい。
  4. 前記構造単位(A)中の前記RA1で表される2価の炭化水素基が、環式構造を含む請求項3に記載の水分散物。
  5. 前記化合物HRC1HのClogPが、3.00以上である請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の水分散物。
  6. 前記構造単位(C)中の前記RC1が、
    ポリアルキレングリコールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリアルキレンオキシ基、
    ポリカーボネートジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリカーボネート基、
    ポリエステルジオールからヒドロキシ基を2つ除いた2価のポリエステル基、
    ポリアルキレングリコール、ポリカーボネートジオール及びポリエステルジオール以外の炭素数2〜50のジオール化合物からヒドロキシ基を2つ除いた2価の有機基、又は、
    炭素数2〜50のジアミン化合物からアミノ基を2つ除いた2価の有機基
    である請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載の水分散物。
  7. 前記構造単位(C)中の前記RC1で表される2価の有機基が、環式構造を含む請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載の水分散物。
  8. 前記分散剤の重量平均分子量が、10000〜100000である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の水分散物。
  9. 前記分散剤の前記アニオン性基価が、0.30mmol/g〜1.50mmol/gである請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の水分散物。
  10. 前記シェルが、環式構造を含む請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の水分散物。
  11. 前記重合性基が、ラジカル重合性基であり、
    前記コアが、前記ラジカル重合性基を有する化合物として、ラジカル重合性化合物を含む請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の水分散物。
  12. 前記コアが、前記ラジカル重合性基を有する化合物として、2官能以下のラジカル重合性化合物と、3官能以上のラジカル重合性化合物と、を含む請求項11に記載の水分散物。
  13. 前記コアが、光重合開始剤を含む請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の水分散物。
  14. 前記重合性基が、熱重合性基であり、
    前記コアが、前記熱重合性基を有する化合物として、熱重合性化合物を含む請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の水分散物。
  15. 前記マイクロカプセルの全固形分と前記分散剤との合計量が、水分散物の全固形分に対して50質量%以上である請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の水分散物。
  16. インクジェット用インクとして用いられる請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載の水分散物。
  17. 請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の水分散物を製造する方法であって、
    有機溶媒、前記分散剤、3官能以上のイソシアネート化合物、並びに、重合性基を導入したイソシアネート化合物及び重合性化合物の少なくとも一方を含む油相成分と、水を含む水相成分と、を混合し、乳化させることにより、前記マイクロカプセルを形成することを含む水分散物の製造方法。
  18. 請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の水分散物を、記録媒体上に付与することと、
    記録媒体上に付与された前記水分散物を硬化させることと、
    を含む画像形成方法。
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