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発明の名称 顔料水系分散体およびインクジェットインキ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−64563(P2001−64563A)
公開日 平成13年3月13日(2001.3.13)
出願番号 特願平11−242437
出願日 平成11年8月30日(1999.8.30)
代理人
発明者 間 清二 / 佐武 順
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 比表面積が80m2/g〜120m2/gであるキナクリドン系顔料(A)を、ポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩からなる分散剤(B)の存在下、水性媒体(C)中に分散してなることを特徴とする顔料水系分散体。
【請求項2】 キナクリドン系顔料(A)が13〜18重量%、分散剤(B)が2.5〜5.5重量%および水性媒体(C)が76.5〜84.5重量%からなる請求項1記載の顔料水系分散体。
【請求項3】 レーザー光散乱法による積算粒度1%値が20〜40nm、50%値が50〜70nm、かつ99%値が250nm以下である請求項1または2記載の顔料水系分散体。
【請求項4】 25℃における粘度が2〜6cpsである請求項1ないし3いずれか記載の顔料水系分散体。
【請求項5】 請求項1ないし4いずれか記載の顔料水系分散体を含むインクジェットインキ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、キナクリドン系顔料を含む顔料水系分散体、およびそれを用いたインクジェットインキに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、インクジェット記録に用いられるインクジェットインキは、染料を水系媒体に溶解させた染料インキが用いられていた。このような染料インキは、インキの保存安定性、プリンタノズルからの吐出安定性、印刷物の鮮明性、発色性は良好であるが、印刷物の耐水性、耐光性が悪いという問題点があった。このような問題点に対して、被印刷物に耐水性の塗工剤を塗布することにより耐水性を上げる方法、インキと共に耐水化剤を吐出する方法が提案されているが、高コストになるなど、根本的な可決にいたっておらず、また、耐光性に関しては、解決できていない。これに対し、近年、耐水性、耐光性が良好な顔料インキが検討されている。これは、不溶性の顔料を、水などの媒体に分散して得られるが、染料インキと比較してインキの保存安定性、吐出安定性、耐目詰まり性に劣り、満足なインキが得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記従来の問題点を解決し、保存安定性、吐出安定性、耐目詰まり性に優れる顔料水系分散体およびインクジェットインキを提供することである。本発明者等は、微細なキナクリドン系顔料の水系分散安定化に、分散剤としてポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩を用いることにより極めて有効に作用することを見いだし本発明に至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、比表面積が80m2/g〜120m2/gであるキナクリドン系顔料(A)を、ポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩からなる分散剤(B)の存在下、水性媒体(C)中に分散してなる顔料水系分散体に関する。
【0005】更に本発明は、キナクリドン系顔料(A)が13〜18重量%、分散剤(B)が2.5〜5.5重量%および水性媒体(C)76.5〜84.5重量%からなる上記顔料水系分散体に関する。更に本発明、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が20〜40nm、50%値が50〜70nm、99%値が250nm以下である上記顔料水系分散体に関する。更に本発明は、25℃における粘度が2〜6cpsである上記顔料水系分散体に関する。更に本発明、上記顔料水系分散体を含むインクジェットインキに関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のキナクリドン系顔料とは、無置換キナクリドン、2,9−ジメチルキナクリドン、4,11−ジクロロキナクリドン等の無置換又は置換キナクリドン、およびそれらの固溶体を含み、C.I.ナンバーで表すと、ピグメントヴァイオレット19,ピグメントレッド122,ピグメントレッド207,ピグメントオレンジ48,ピグメントオレンジ49,ピグメントレッド209,ピグメントレッド206,ピグメントバイオレット42等があげられる。
【0007】キナクリドン系顔料の粒子径は、微細な物がインクジェットインキとして好適であり、顔料の粒子径を表す指標である比表面積が、80m2/g〜120m2/gが好適である。比表面積が80m2/gより小さくなると、分散粒径が大きくなり、顔料の沈降が起こりやすく、また、120m2/gより大きくなると、インキの耐光性が悪化する。本発明において比表面積は窒素吸着法で測定したものをいう。
【0008】本発明のポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩とは、平均重合度4〜30のポリエチレンオキシドのα位にエーテル結合を介して、ベンゼン環の置換可能な位置に1〜3個スチレンが付加したメチルフェニル基が結合し、ω位にアルカリ金属塩またはアンモニウム塩を形成したスルホン酸基が結合している水溶性重合体である。
【0009】ポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩は、顔料水系分散体中、2.5〜5.5重量%配合され、上記配合割合より少ないと安定な分散体が得られず、また、多いとインクジェットインキとしての耐水性を悪化させる。
【0010】本発明の水性媒体は、水もしくは水と水性溶剤の混合物からなり、混合物の場合は、水性溶剤は水性媒体中の50重量%以下を占める。水性溶剤は、顔料水系分散体の用途によって、選定することが可能であり、例えば、用途がインクジェットインキの場合は、後述する水性溶剤を使用することができる。
【0011】本発明の顔料水系分散体は、キナクリドン系顔料、ポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩および水性媒体を、ディスパー、ホモミクサー、ペイントシェーカー、サンドミル、ロールミル、ナノマイザー等の分散機により分散して得られる。
【0012】顔料水系分散体は、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が20〜40nm、50%値が50〜70nm、かつ99%値が250nm以下であることが好適である。過度の微細粒子が多すぎると、分散体の保存安定性が悪化する恐れがあり、また、粗大粒子が多すぎると、顔料粒子の沈降が起きやすく、インクジェットインキとして好適でない。本発明の顔料水系分散体は、25℃における粘度が、2〜6cpsであることが好ましく、6cpsを越えるような顔料水系分散体は、インクジェットインキとして、好ましい粘度範囲の調製が困難となる。
【0013】本発明の顔料水系分散体は、水性媒体、各種添加剤等と混合し、物性を調整することにより、インクジェットインキとして用いることができる。水性媒体は、水および必要に応じて水性溶剤から構成される。 水としては、金属イオン等を除去したイオン交換水あるいは蒸留水が、インキの49〜95重量%の範囲で用いられる。
【0014】水性溶剤には、インキのノズル部分での乾燥、インキの固化を防止し、安定にインキの噴射を行わせ、ノズルの経時での乾燥を防止するための保湿剤として働く水性溶剤と、インキの被印刷体が紙のような浸透性のある材料のときに、紙へのインキの浸透をはやめ見掛けの乾燥性を早くする浸透剤として働く水性溶剤と、インキの紙での乾燥を速めるための乾燥促進剤として働く水性溶剤とがある。
【0015】保湿剤として働く水性溶剤としては、1,3−プロパンジオール、1,2−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,4,6−ヘキサントリオール、グリセリン、テトラフルフリルアルコール、ケトンアルコール、N−メチル−2−ピロリドン、置換ピロリドン、4−メトキシ−4−メチルペンタノン等が例示できる。これらの水性溶剤は、単独ないし混合してインキの1〜50重量%、好ましくはインキの2〜25重量%の範囲で用いられる。
【0016】浸透剤として働く水性溶剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテルのグリコールエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコールが例示できる。
【0017】これらの水性溶剤は、単独ないし混合してインキの0〜5重量%、好ましくは1〜5重量%の範囲で用いられる。浸透剤として働く水性溶剤は、上記使用量で十分な効果があり、これよりも多いと印字の滲み、紙抜け(プリントスルー)を起こし好ましくなくなる。乾燥促進剤として働く水性溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類が例示できる。これらの水性溶剤は、単独ないし混合してインキの0.1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%の範囲で用いられる。
【0018】また、本発明のインキジェトインキは、表面張力や、プリンターの接液材料との濡れ性、吐出安定性を付与するために、ノニオン性、アニオン性、カチオン性または両イオン性の界面活性剤を添加することができる。
【0019】ノニオン性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、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、フッ素系、シリコン系等のノニオン性活性剤が例示できる。
【0020】アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロール脂肪酸エステル等が例示できる。
【0021】カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルイミダゾリウム塩等が例示できる。両イオン性界面活性剤としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド、ホスファジルコリン等が例示できる。
【0022】界面活性剤のうち、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤は、浸透性のある被印刷体へのインキの浸透性をはやめ見かけの乾燥性を早くする浸透剤としての働きもする。これらの浸透剤としても働くアニオン性界面活性剤のインキ中の含有量は、0.1〜5重量%の範囲であることが好ましい。浸透剤としても働くアニオン性界面活性剤は、上記使用量で十分な効果があり、これよりも多いと印字の滲み、紙抜け(プリントスルー)を起こし好ましくなくなる。
【0023】本発明のインクジェットインキには、防黴剤、キレート剤をはじめとする種々の添加剤を添加することができる。防黴剤は、インキへの黴の発生を防止するものであり、デヒドロ酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ソジウムビリジンチオン−1−オキサイド、ジンクピリジンチオン−1−オキサイド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩等が用いられる。これらは、インキの0.05〜1.0重量%の範囲で用いられる。
【0024】キレート剤は、インキ中の金属イオンを封鎖し、ノズル部での金属の析出やインキ中で不溶解性物の析出等を防止するものであり、エチレンジアミンテトラアセティックアシド、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのナトリウム塩、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのジアンモニウム塩、エチレンジアミンテトラアセティックアシドのテトラアンモニウム塩等が用いられる。これらは、インキの0.005〜0.5重量%の範囲で用いられる。また、色相の調整、濃度の付与等を目的として、耐水性、耐光性に問題の無いような形で、染料を用いることができる。
【0025】また、インキのpHを調整し、インキの安定ないし記録装置中のインキ配管との安定性を得るため、アミン、無機塩、アンモニア等のpH調整剤、リン酸等の緩衝液を用いることができる。また、インキの循環、移動、あるいはインキ製造時の泡の発生を防止するため、消泡剤を添加することもできる。また、耐水性、記録紙への定着性を付与する目的で、他の水溶性樹脂、水分散性樹脂を添加することができる。
【0026】本発明のインクジェットインキは、本発明の顔料水系分散体に、必要に応じて水性媒体、添加剤を混合し、ディスパー、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェーカー、超音波分散機等で攪拌、分散、混合することにより製造できる。本発明のインクジェットインキは、孔径0.65μm以下のフィルター、さらには孔径0.45μm以下のフィルターで十分濾過することが好ましい。フィルター濾過に先立ち遠心分離による濾過を行うこともでき,これにより、フィルター濾過における目詰まりを少なくし,フィルター交換を少なくできる。インキの粘度は、記録装置の方式にもよるが、25℃において0.8〜40センチポイズであることが好ましい。
【0027】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、実施例中、「部」および「%」は、「重量部」および「重量%」をそれぞれ表す。
(実施例1)比表面積90m2/gのジメチルキナクリドン顔料15部、エチレンオキシドの平均重合度7,スチレン平均付加数1.5のポリエチレンオキシドスチレン化3−メチルフェニルエーテルスルホン化物のナトリウム塩3部、イオン交換水82部をマヨネーズ瓶に仕込み、1mmガラスビーズを充填したサンドミルにより4時間分散を行い、25℃における粘度4cps、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が35nm、50%値が60nm、99%値が180nmの紅色顔料水系分散体を得た。得られた顔料水系分散体は、60℃で3週間の保存後も、粘度、粒径に変化が見られなかった。次に、得られた顔料水系分散体20部、保湿剤としてグリセリン20部、浸透剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム0.5部、防かび剤として 1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩 0.1部、バインダー樹脂としてアクリル系エマルジョン(トークリルW−261:東洋インキ製造(株)社製)0.5部、イオン交換水58.9部をディスパーにより攪拌、混合し、その後ナイロン66製0.45μmのメンブランフィルターにより濾過することにより、インクジェットインキを得た。得られたインクジェットインキは、25℃における粘度1.8cps、平均粒径60nmであり、60℃で3週間保存後の粘度、粒径に変化が見られず、また沈降物も見られなかった。また、得られたインクジェットインキをヒューレットパッカード社製デスクジェット720C用カートリッジに注入し、印字試験を行ったところ、良好な印字物が得られ、また、室温に1週間放置後の印字でも、目詰まりが発生しなかった。
【0028】(実施例2)比表面積100m2/gのキナクリドン顔料15部、エチレンオキシドの平均重合度7,スチレン平均付加数1.5のポリエチレンオキシドスチレン化3−メチルフェニルエーテルスルホン化物のナトリウム塩4部、イオン交換水81部をマヨネーズ瓶に仕込み、1mmガラスビーズを充填したサンドミルにより4時間分散を行い、25℃における粘度5cps、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が30nm、50%値が55nm、99%値が170nmの紅色顔料水系分散体を得た。得られた顔料水系分散体は、60℃で3週間の保存後も、粘度、粒径に変化が見られなかった。次に、得られた顔料水系分散体20部、保湿剤としてグリセリン20部、浸透剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム0.5部、防かび剤として 1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩 0.1部、バインダー樹脂としてアクリル系エマルジョン(トークリルW−261:東洋インキ製造(株)社製)0.5部、イオン交換水58.9部をディスパーにより攪拌、混合し、その後ナイロン66製0.45μmのメンブランフィルターにより濾過することにより、インクジェットインキを得た。得られたインクジェットインキは、25℃における粘度2.0cps、平均粒径55nmであり、60℃で3週間保存後の粘度、粒径に変化が見られず、また沈降物も見られなかった。また、得られたインクジェットインキをヒューレットパッカード社製デスクジェット720C用カートリッジに注入し、印字試験を行ったところ、良好な印字物が得られ、また、室温に1週間放置後の印字でも、目詰まりが発生しなかった。
【0029】(比較例1)比表面積100m2/gのキナクリドン顔料15部、エチレンオキシドの平均重合度13のポリエチレンオキシドβ−ナフトールエーテルスルホン酸ナトリウム5部、イオン交換水80部を、実施例1と同様に分散を行ったところ、25℃における粘度2.5cps、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が30nm、50%値が50nm、99%値が210nmの紅色顔料水系分散体を得た。得られた顔料水系分散体を60℃に保存したところ、1週間後にゲル化に至った。
【0030】(比較例2)比表面積60m2/gのジメチルキナクリドン顔料15部、エチレンオキシドの平均重合度7,スチレン平均付加数1.5のポリエチレンオキシドスチレン化3−メチルフェニルエーテルスルホン化物のナトリウム塩3部、イオン交換水82部をマヨネーズ瓶に仕込み、1mmガラスビーズを充填したサンドミルにより4時間分散を行い、25℃における粘度2.5cps、レーザー光散乱法による積算粒度1%値が50nm、50%値が120nm、99%値が400nmの紅色顔料水系分散体を得た。得られた顔料水系分散体は、60℃で2週間の保存後に、沈降物が見られた。次に、得られた顔料水系分散体20部、保湿剤としてグリセリン20部、浸透剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム0.5部、防かび剤として 1−ベンズイソチアゾリン−3−オンのアミン塩 0.1部、バインダー樹脂としてアクリル系エマルジョン(トークリルW−261:東洋インキ製造(株)社製)0.5部、イオン交換水58.9部をディスパーにより攪拌、混合し、その後ナイロン66製0.45μmのメンブランフィルターにより濾過することにより、インクジェットインキを得た。得られたインクジェットインキは、25℃における粘度1.7cps、平均粒径120nmであり、60℃で3週間保存後の粘度、粒径に変化が見られなかったが、沈降物が見られた。また、得られたインクジェットインキをヒューレットパッカード社製デスクジェット720C用カートリッジに注入し、印字試験を行ったところ、吐出時のインキに方向が乱れが生じ、画像の再現が得られなかった。また、室温に1週間放置後の印字で、目詰まりが発生した。
【発明の効果】本発明では、キナクリドン系顔料を微細化すると共に、ポリエチレンオキシドスチレン化メチルフェニルエーテルスルホン化物のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩を分散剤として用いることにより、保存安定性、低粘度の顔料水系分散体を得られ、この顔料水系分散体を用いることにより、保存安定性、吐出安定性、耐目詰まり性に優れるインクジェットインキが得られた。




 

 


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