(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025040774
(43)【公開日】2025-03-25
(54)【発明の名称】水分散体の製造方法、水分散体、及び水性インク
(51)【国際特許分類】
C09D 17/00 20060101AFI20250317BHJP
C09C 1/36 20060101ALI20250317BHJP
C09C 3/10 20060101ALI20250317BHJP
C09D 11/037 20140101ALI20250317BHJP
【FI】
C09D17/00
C09C1/36
C09C3/10
C09D11/037
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023147789
(22)【出願日】2023-09-12
(71)【出願人】
【識別番号】000250502
【氏名又は名称】理想科学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100170575
【弁理士】
【氏名又は名称】森 太士
(72)【発明者】
【氏名】川口 正剛
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 祥史
(72)【発明者】
【氏名】大澤 信介
(72)【発明者】
【氏名】今西 秀樹
【テーマコード(参考)】
4J037
4J039
【Fターム(参考)】
4J037AA22
4J037CC16
4J037EE12
4J037FF15
4J039AD09
4J039BE01
4J039BE22
4J039CA06
4J039EA18
(57)【要約】
【課題】白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1と、前記酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して前記重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2とを含み、前記工程2は、前記酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の前記重合性モノマーを一度で添加する工程を含み、前記重合性モノマーは、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む、水分散体の製造方法。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1と、
前記酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して前記重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2とを含み、
前記工程2は、前記酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の前記重合性モノマーを一度で添加する工程を含み、
前記重合性モノマーは、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む、
水分散体の製造方法。
【請求項2】
前記酸化チタン複合粒子が、前記酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の複合粒子である、請求項1に記載の水分散体の製造方法。
【請求項3】
前記樹脂が、樹脂粒子の形状を有する、請求項2に記載の水分散体の製造方法。
【請求項4】
前記重合性モノマーAが、前記重合性モノマー全量に対して、30質量%以上である、請求項1又は2に記載の水分散体の製造方法。
【請求項5】
前記酸化チタン粒子が、少なくともアルミナで、表面処理された酸化チタン粒子を含む、請求項1又は2に記載の水分散体の製造方法。
【請求項6】
前記分散剤が、酸性基を有する分散剤を含む、請求項1又は2に記載の水分散体の製造方法。
【請求項7】
前記重合開始剤が、両性イオン構造を有する重合開始剤を含む、請求項1又は2に記載の水分散体の製造方法。
【請求項8】
酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、
水とを含む、水分散体。
【請求項9】
酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、
水とを含む、水性インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、水分散体の製造方法、水分散体、及び水性インクに関する。
【背景技術】
【0002】
フィルム、ダンボール、布などの記録媒体に、文字、絵、図柄などの画像を形成する方法では、スクリーン印刷やグラビア印刷などがあるが、近年では、実質無版であるインクジェット印刷が注目されている。
【0003】
白色ではない記録媒体、例えば、濃色の記録媒体や透明の記録媒体に印刷をする場合、印刷物の発色をよくするために、下地を隠蔽する必要がある場合がある。下地を隠蔽するためには、隠蔽性の白色インクを用いることが一般的であり、そのような白色インクでは、顔料として、隠蔽性が高い無機顔料、特に酸化チタンが汎用される。
【0004】
特許文献1には、酸化チタンを分散剤で分散した水性白色分散体が開示されており、顔料粒子の沈降を抑制する経時分散安定性を有し、白色度が良好な白インキ層を形成できることが記載されている。
【0005】
特許文献2には、白色微粒子(酸化チタン)とポリマー分散剤とを水系媒体中で混合して微粒子水分散体を得る工程、及び得られた微粒子分散液に重合性モノマーを添加して重合し、白色微粒子水分散体を得る工程を含む白色微粒子水分散体の製造方法が開示されており、この白色微粒子水分散体を用いて、インクの吐出安定性と、得られる印刷物の光沢との両立が可能な水系インクが得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2021-105087号公報
【特許文献2】特開2019-73595号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の実施形態は、白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体の製造方法、白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体、及び白色度の高い水性インクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態は、酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1と、前記酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して前記重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2とを含み、前記工程2は、前記酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の前記重合性モノマーを一度で添加する工程を含み、前記重合性モノマーは、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む、水分散体の製造方法に関する。
本発明の他の実施形態は、酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、水とを含む、水分散体に関する。
本発明の他の実施形態は、酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、水とを含む、水性インクに関する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体の製造方法、白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体、及び白色度の高い水性インクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1A】ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【
図1B】ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【
図2A】非ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【
図2B】非ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【
図3A】酸化チタンを分散剤を用いて分散させた場合の、酸化チタン粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【
図3B】酸化チタンを分散剤を用いて分散させた場合の、酸化チタン粒子の1例の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施形態を用いて説明する。以下の実施形態における例示が本発明を限定することはない。以下の説明において、「水性インク」を単に「インク」と称することがある。
【0012】
<水分散体の製造方法>
実施形態による水分散体の製造方法は、酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1と、酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2とを含み、工程2は、酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の重合性モノマーを一度で添加する工程を含み、重合性モノマーは、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む、水分散体の製造方法である。
【0013】
実施形態の水分散体の製造方法で得られる水分散体は、白色度の高い水性インクを得るために使用することができる。その理由は、下記のように考えられるが、本発明の範囲が下記の理論に拘束されることはない。
実施形態の水分散体の製造方法では、酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2において、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む重合性モノマーを用いる。また、工程2は、酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の量の重合性モノマーを添加する工程を含む。ここで、酸化チタン粒子の表面積に対して、水への溶解性が低い重合性モノマーAを含む重合性モノマーが比較的豊富に存在することから、重合性モノマーの重合により樹脂粒子が形成されやすい。これらの樹脂粒子が、酸化チタン粒子の表面にラズベリー状に集まり、ラスベリー状の酸化チタン複合粒子が形成されると推測される。そして、ラズベリー状の粒子形状により表面積が増大することで可視光の反射率が向上し、白色度が向上すると考えられる。
図1A及び
図1Bに、ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真を示す。また、比較のため、
図2A及び
図2Bに、非ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の1例の電子顕微鏡写真を示す。また、さらに比較のために、
図3A及び
図3Bに、酸化チタンを分散剤を用いて分散させた場合の、酸化チタン粒子の1例の電子顕微鏡写真を示す。
【0014】
また、酸化チタンなどの無機顔料は比重が高いため、インクジェットインク等のように比較的低粘度のインクに用いる場合、顔料沈降の抑制が課題となる場合がある。顔料沈降を抑制するために、酸化チタンの粒径を小さくすると、白色の発色性が低下する傾向がある。実施形態の水分散体の製造方法を用いると、顔料の沈降も抑制することができる。その理由は、酸化チタン複合粒子は、酸化チタン単独の粒子に比べて密度が低く、粒子沈降が抑制されやすいためと推測される。また、顔料粒子が沈降すると、沈降した粒子によるケーキ層が形成されて再分散性が低下する場合があるが、実施形態の製造方法で製造された水分散体では、沈降した粒子によるケーキの形成も抑制され、再分散性にも優れる傾向がある。
【0015】
酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1について説明する。
【0016】
酸化チタン粒子としては、とくに限定されない。
酸化チタンの結晶構造には、ルチル型(正方晶)、アナターゼ型(正方晶)、ブルッカイト型(斜方晶)があるが、結晶の安定性、隠蔽性、及び入手性の観点から、ルチル型酸化チタンが好ましい。
【0017】
酸化チタン粒子は、未処理のものを用いることもできるが、良好な分散性を得る観点から、表面処理されたものが好ましい。酸化チタン粒子の表面処理としては無機物による表面処理、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、シリコーンオイル等の有機物による表面処理等が挙げられるが、無機物による表面処理が好ましい。
【0018】
酸化チタン粒子の無機物による表面処理法としては、例えば、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、ジルコニア(ZrO2)、酸化マグネシウム(MgO)等から選ばれる1種以上で処理する方法等が挙げられる。
【0019】
酸化チタン粒子は、光触媒活性による有機物分解性を有するため、光触媒活性を抑止する観点、及び分散時の酸化チタンの濡れを改良する観点から、酸化チタン粒子表面をアルミナ等で表面処理をすることが好ましい。また、酸化チタン粒子表面の酸・塩基状態を調整する観点、及び耐候性を改良する観点からは、シリカを併用して表面処理することも可能である。表面処理層の強度の観点では、シリカよりはアルミナが強いため好ましい。
以上の観点から、酸化チタン粒子は、少なくともアルミナ、シリカ、酸化亜鉛及びジルコニアから選ばれる1種以上で処理することがより好ましく、少なくともアルミナ及びシリカから選ばれる1種以上で処理することが更に好ましく、少なくともアルミナで処理することが特に好ましい。酸化チタン粒子は、例えば、アルミナで表面処理された酸化チタン粒子であってもよく、シリカ及びアルミナで表面処理された酸化チタン粒子であってもよい。
【0020】
酸化チタン粒子の一次粒子径は、150nm以上、180nm以上、200nm以上、又は250nm以上であることが好ましく、400nm以下、350nm以下、300nm以下、又は280nm以下であることが好ましい。酸化チタン粒子の一次粒子径は、例えば、150~400nm、150~350nm、180~300nm、200~300nm、又は250~280nmであってよい。
酸化チタン粒子の一次粒子径は、電子顕微鏡の画像から求めた個数基準の算術平均粒子径である。具体的には、各粒子の長径を用いて算出する。以下、酸化チタン粒子の一次粒子径について同様である。
【0021】
分散剤としては、とくに限定されない。例えば、高分子分散剤、界面活性剤型分散剤等が挙げられる。
分散安定性の観点から、分散剤としては高分子分散剤が好ましい。高分子分散剤の重量平均分子量は、3,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましい。高分子分散剤の重量平均分子量は、例えば、3,000~50,000が好ましく、5,000~30,000がより好ましい。本開示において、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)分析法により、ポリスチレン換算で得られる値である。
ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の形成の観点から、酸性基を有する分散剤が好ましい。酸性基を有する分散剤を用いることで、酸化チタン粒子表面をアニオン性にしやすく、例えば、樹脂粒子がカチオン性である場合に、アニオン性の酸化チタン粒子に吸着することでラズベリー状の酸化チタン複合粒子を得やすくすることができると推測される。酸性基を有する分散剤としては、酸性基を有する高分子分散剤が好ましい。
酸性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基等が挙げられる。
【0022】
酸性基を有する高分子分散剤としては、例えば、イソブチレン-マレイン酸共重合体、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ポリカルボン酸系高分子、及びそれらの塩、等が挙げられる。イソブチレン-マレイン酸共重合体の市販品の例としては、株式会社クラレ製「ISOBAN-600」等が挙げられる。酸性基を有する高分子分散剤として、例えば、「ISOBAN-600」のナトリウム塩等を用いてもよい。芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩の市販品の例としては、花王株式会社「デモールN」等が挙げられる。ポリカルボン酸系高分子及びその塩の市販品の例としては、花王株式会社「デモールEP」等が挙げられる。
【0023】
工程1で得られる酸化チタン水分散体において、分散剤は、酸化チタン粒子に対して0.01~2.0質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1~1.0質量%である。
【0024】
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものを配合することが好ましい。水としては、例えば、精製水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。
【0025】
工程1で得られる酸化チタン水分散体は、その他の成分を含むことができる。その他の成分としては、例えば、pH調整剤、防腐剤等が挙げられる。
【0026】
工程1において、酸化チタン、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る方法は特に限定されず、例えば、公知の方法等により適宜製造することができる。例えば、撹拌機等に、全成分を一括又は分割して投入して分散させて得ることができる。その後、例えば水等をさらに加えてもよい。
酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子の平均粒子径(分散粒子径)は、200~500nmが好ましく、250~450nmが好ましい。
酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子の平均粒子径(分散粒子径)は、動的光散乱法(DLS)を用いて測定した体積基準の平均粒子径である。以下、酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子の平均粒子径(分散粒子径)について同様である。
【0027】
以下、酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2について説明する。
【0028】
工程2では、1種又は2種以上の重合性モノマーを用いることができる。
重合性モノマーとしては、重合性基を有するモノマーを用いることができる。重合性基としては、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリレートモノマー、芳香族基含有モノマー、及び複素環含有モノマー等が挙げられる。(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基、メタクリロイル基、又はこれらの両方を意味する。(メタ)アクリレートは、メタクリレート、アクリレート、又はこれらの両方を意味する。
【0029】
(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、2-エチルヘキシル、ドデシル等の炭素数1~12のアルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソボニル、シクロヘキシル等の式のアルキル基等の脂環式構造を有する基を有する脂環式(メタ)アクリレート;後述する芳香族基含有モノマーの例として挙げられる芳香族基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0030】
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、スチレン、2-メチルスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマー;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、1-ナフチル(メタ)アクリレート、エトキシ化-o-フェニルフェノールアクリレートの芳香族基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0031】
複素環含有モノマーとしては、例えば、ビニルピリジン、ビニルカルバゾール、ビニルピロリドン等が挙げられる。
【0032】
工程2では、1種又は2種以上の重合性モノマーを用いることができる。
重合性モノマーの使用量は、質量比で、酸化チタン粒子1に対して、0.2~10であることが好ましく、0.3~2であることがより好ましく、0.5~1.5であることがさらに好ましい。
【0033】
ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の形成の観点から、工程2では、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを用いることが好ましい。重合性モノマーAの水への溶解度は、23℃で、0.5g/100ml以下であることが好ましく、0.3g/100ml以下であることがより好ましく、実質的に溶解しないことがさらに好ましい。
重合性モノマーAとしては、例えば、スチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ビニルカルバゾール等が挙げられる。
【0034】
重合性モノマーとしては、水性インクの白色度のさらなる向上の観点から、ポリスチレン等の屈折率が高い樹脂を得ることができる重合性モノマーが好ましい。このような重合性モノマーとして、例えば、上記したスチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ビニルカルバゾール等が挙げられる。
また、再分散性のさらなる向上の観点から、低比重、高ガラス転移温度(Tg)、及び疎水性の樹脂を得ることができる重合性モノマーが好ましい。この観点から、スチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ビニルカルバゾール等が好ましい。
【0035】
重合性モノマーAは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてよい。
工程2で用いる重合性モノマーの全量が重合性モノマーAであってもよいし、重合性モノマーAとそれ以外の重合性モノマーの組合せを用いてもよい。重合性モノマーAは、重合性モノマー全量に対して、30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%以上であることがさらに好ましい。重合性モノマーAは、重合性モノマー全量に対して、例えば100質量%以下であってよい。重合性モノマーAは、重合性モノマー全量に対して30~100質量%、50~100質量%又は70~100質量%であってよい。
【0036】
重合開始剤としては、一般に乳化重合に用いられるものを用いることができるが、水溶性の重合開始剤を用いることが好ましい。
重合開始剤の具体例としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素、t-ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジハイドロクロライド、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]4水和物等のアゾ系重合開始剤等が挙げられる。重合開始剤としては、上記したような重合開始剤と還元剤との併用によるレドックス系開始剤を使用することもできる。還元剤としては、ナトリウムスルホキシレートホルムアルデヒド、アスコルビン酸、亜硫酸塩、酒石酸またはその塩等が挙げられる。
【0037】
ラズベリー状の酸化チタン複合粒子の形成の観点から、重合開始剤としては、アニオン性重合開始剤、非イオン性重合開始剤、又は、両性イオン構造を有する重合開始剤が好ましく、両性イオン構造を有する重合開始剤を用いることがより好ましい。両性イオン構造を有する重合開始剤を用いる場合、得られる樹脂粒子に両性の官能基が導入され、これらの樹脂粒子は、酸性から中性の環境でカチオン性となり、アニオン性の表面に吸着しやすくなると考えられる。このため、例えば、酸化チタン粒子表面に分散剤等に由来する酸性基が存在する場合、重合で得られた樹脂粒子が酸化チタン粒子に吸着しやすくなり、ラズベリー状の複合粒子を得やすいと推測される。
【0038】
重合開始剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
重合開始剤の使用量は、重合性モノマーに対して、0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~5質量%であることがより好ましく、0.1~2質量%であることがさらに好ましい。
【0039】
工程2は、酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の重合性モノマーを一度で添加する工程(以下、工程2Xとも呼ぶ。)を含むことができる。この工程2Xでは、酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子全量に対して、質量比で1/5以上の重合性モノマーを、数回に分割して添加したり、又は、連続的滴下等のように連続的に添加したりするのではなく、一度で添加する。工程2Xで添加する重合性モノマーは、工程2で添加する重合性のモノマーの全量であってもよく、その一部であってもよい。
工程2Xで添加する重合性モノマーは、酸化チタン粒子全量に対して1/5以上であることが好ましく、1.5/5以上であることがより好ましく、2/5以上であることがさらに好ましい。工程2Xで添加する重合性モノマーは、酸化チタン粒子全量に対して、例えば、10/5以下、5/5以下、4/5以下又は3/5以下であってよい。工程2Xで添加する重合性モノマーは、例えば、酸化チタン粒子全量に対して、1/5~10/5、1/5~5/5、1.5/5~4/5、又は2/5~3/5であってよい。
【0040】
工程2では、ラズベリー状の酸化チタン複合粒子を得ることができ、これによって、白色度の高い水性インクを得るために使用可能な水分散体とすることができると考えられる。一方、工程2において、工程2Xを含まずに、例えば、重合性モノマー全量を連続的に滴下する場合には、ラズベリー状の粒子を得ることはできない。これは、重合性モノマーの重合が徐々に進み、酸化チタンの表面に樹脂層が薄く徐々に成長するためと推測される。
【0041】
工程2では、界面活性剤をさらに添加してもよい。
界面活性剤は、例えば、酸化チタン粒子の表面に吸着して、粒子表面を改質し、凝集の抑制、粒子表面の疎水化、粒子表面へのイオン性の付与等のために用いることができる。また、界面活性剤は、重合性モノマーの重合の起点として用いてもよい。また、界面活性剤は、重合の安定性を高めるために用いることができる。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤としては、アニオン性又は非イオン性界面活性剤が好ましい。
また、界面活性剤の曇点を利用し、例えば、曇点未満の温度で溶解後、曇点以上の温度にして粒子の表面に析出させたりすることで、界面活性剤の粒子への吸着効率を高めることができる。
【0042】
例えば、界面活性剤を起点にして重合性モノマーを重合する観点から、重合性基を有する界面活性剤を用いることが好ましい。重合性基としては、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、(メタ)アクリロイル等が挙げられる。
【0043】
重合性基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化スルフォネート塩(例えば、日本乳化剤株式会社製「アントックスMS-60」等)、プロペニル-アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルフォネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩(例えば、三洋化成工業株式会社製「エレミノールRS-30」等)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテルスルフォネート塩(例えば、第一工業製薬株式会社製「アクアロンHS-10」等)、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルフォネート塩(例えば、第一工業製薬株式会社製「アクアロンKH-10」等)、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレンのスルフォネート塩(例えば、株式会社ADEKA製「アデカリアソープSE-10」等)、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、株式会社ADEKA製「アデカリアソープSR-10」、「アデカリアソープSR-30」等)、ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩(例えば、第一工業製薬株式会社製「アクアロンAR-10」、「アクアロンAR-20」、「アクアロンAR-30」等)等が挙げられる。
重合性基を有する、非イオン性界面活性剤としては、例えば、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製「アデカリアソープER-20」等)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル(例えば、第一工業製薬株式会社製「アクアロンRN-20」等)、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製「アデカリアソープNE-10」等)、ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル(例えば、第一工業製薬株式会社製「アクアロンAN-10」、「アクアロンAN-20」、「アクアロンAN-30」、「アクアロンAN-5065」等)等が挙げられる。
特に環境面を重視する場合には、非ノニルフェニル型の界面活性剤を用いることがより好ましい。
【0044】
重合性基を有しないアニオン性界面活性剤としては、例えば、アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェート(ドデシル硫酸ナトリウム)等のアルキルサルフェート塩;アンモニウムドデシルスルフォネート、ナトリウムドデシルスルフォネート等のアルキルスルフォネート塩;アンモニウムドデシルベンゼンスルフォネート、ナトリウムドデシルナフタレンスルフォネート等のアルキルアリールスルフォネート塩;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレート等の脂肪酸塩;等が挙げられる。
重合性基を有しない非イオン性界面活性剤としては、例えば、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;ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの縮合物;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;脂肪酸モノグリセライド;ポリアミド;エチレンオキサイドと脂肪族アミンの縮合生成物;等が挙げられる。
重合性基を有しないカチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド等のアルキルアンモニウム塩等が挙げられる。
重合性基を有しない両性界面活性剤としては、例えば、ベタインエステル型乳化剤等が挙げられる。
重合性基を有しない高分子界面活性剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール;ポリビニルピロリドン;ポリヒドロキシエチルアクリレート等のポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;またはこれらの重合体を構成する重合性単量体のうちの1種以上を共重合成分とする共重合体;等が挙げられる。
【0045】
界面活性剤は1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いてよい。
界面活性剤の使用量は、重合性モノマーに対して、0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~8質量%であることがより好ましく、0.1~5質量%であることがさらに好ましい。
【0046】
工程2では、例えば、工程1で得られた酸化チタン水分散体に、重合性モノマー、重合開始剤、及び、必要に応じて、界面活性剤等を加えて、重合性モノマーを重合させることができる。
【0047】
工程2は、酸化チタン粒子全量に対して、質量比で1/5以上の重合性モノマーを一度で添加する工程2Xを含むが、重合性モノマーの残部は、一度で、または分割して添加してもよく、連続的に添加してもよい。重合開始剤、及び必要に応じて加える界面活性剤等は、それぞれ一度に又は分割して加えてもよく、連続的に加えてもよい。
例えば、工程2では、重合性モノマー、重合開始剤及び必要に応じて界面活性剤等の全量を一度に添加して重合反応を行ってもよく、2回以上に分割して添加し、2段階以上の重合反応を行ってもよい。例えば、酸化チタン水分散体又はその希釈物に、重合性モノマー、重合開始剤及び必要に応じて界面活性剤等のそれぞれの一部をそれぞれ一度で添加して重合反応を行って一段階目とし、次いで、重合性モノマー、重合開始剤及び必要に応じて界面活性剤等のそれぞれの残部をそれぞれ一度で添加して2段階目とすることができる。この場合、1段階目または2段階目のいずれかにおいて、添加する重合性モノマーの量が、酸化チタン粒子全量の1/5以上となるようにすればよい。
重合条件は、用いるモノマー、重合開始剤等に応じて適宜調節することができる。重合温度は、例えば、30~150℃が好ましく、50~120℃が好ましい。重合時間は、10~20時間が好ましく、1時間~10時間がより好ましい。2段階以上にわけて重合する場合は、1段階の重合時間は、10分~20時間又は1時間~10時間であってよい。
【0048】
上記のようにして重合性モノマーを重合した後、必要に応じてろ過、遠心分離、水の添加等を行ことができる。
【0049】
上記のようにして、重合性モノマーの重合によって樹脂が合成され、酸化チタン粒子と樹脂とを含む酸化チタン複合粒子の水分散体を得ることができる。
酸化チタン複合粒子において、重合性モノマーの重合によって合成される樹脂は、例えば、重合性モノマーAのホモポリマーであってもよいし、2種以上の重合性モノマーAの共重合体であってもよいし、1種または2種以上の重合性モノマーAとそれ以外の重合性モノマーとの共重合体であってもよい。
【0050】
酸化チタン複合粒子において、重合性モノマーの重合によって得られる樹脂は、好ましくは、酸化チタン粒子の表面を被覆する。樹脂は酸化チタン粒子の表面の少なくとも一部を被覆していればよい。樹脂は、酸化チタン粒子の表面の一部のみ、又は、酸化チタン粒子の表面全体を被覆していてよい。酸化チタン複合粒子において、好ましくは、樹脂は樹脂粒子の形状を有する。酸化チタン複合粒子は、好ましくは、酸化チタン粒子と酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子である。
酸化チタン複合粒子において、酸化チタン粒子の平均粒子径は、例えば、150~400nm、150~350nm、180~300nm、200~300nm、又は250~280nmであってよい。また、酸化チタン複合粒子において、樹脂は、平均粒子径が10~200nmの樹脂粒子の形状を有することが好ましく、より好ましくは、平均粒子径50~180nmである。
酸化チタン複合粒子における酸化チタン粒子及び樹脂粒子の平均粒子径は、電子顕微鏡の画像から求めた個数基準の算術平均径である。具体的には、粒子画像の投影面積と同じ面積となる円の直径(円相当径)を用いて算出する。以下、酸化チタン複合粒子における酸化チタン粒子及び樹脂粒子の平均粒子径について同様である。
【0051】
このようにして得られる水分散体において、酸化チタンは、水分散体全量に対して1~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、20~30質量%がさらに好ましい。
水分散体において、酸化チタン複合粒子は、水分散体全量に対して、酸化チタン複合粒子の構成材料である酸化チタン粒子及び重合性モノマーの合計量として、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましく、40~60質量%がさらに好ましい。
【0052】
水分散体の製造方法では、その他の成分をさらに用いてもよい。その他の成分としては、pH調整剤、防腐剤、防錆剤、消泡剤等が挙げられる。
【0053】
上記した方法で得られる水分散体の粘度は、23℃において1~20mPa・sであることが好ましい。
上記した方法で得られる水分散体中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)は、300~600nmが好ましく、350~550nmが好ましい。
水分散体中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)は、動的光散乱法(DLS)を用いて測定した体積基準の平均粒子径である。以下、水分散体中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)について同様である。
【0054】
<水分散体>
一実施形態による水分散体は、酸化チタン粒子と酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、水とを含む、水分散体である。
この水分散体は、白色度の高いインクを得るために使用可能である。また、顔料の沈降が抑制され、再分散性が優れる水分散体とすることができる。
【0055】
酸化チタン複合粒子において、酸化チタン粒子としては、例えば、上記した水分散体の製造方法で説明した酸化チタン粒子を用いることができる。
【0056】
酸化チタン複合粒子において、樹脂は、例えば、上記した水分散体の製造方法の工程2の重合性モノマーの1種または2種以上を重合して得ることができる樹脂であってよい。樹脂は、上記した重合性モノマーの1種または2種以上にそれぞれ由来する単位を含む樹脂であることが好ましい。
【0057】
酸化チタン複合粒子において、樹脂は、上記した重合性モノマーAに由来する単位を含むことが好ましい。重合性モノマーAに由来する単位は、1種または2種以上が樹脂に含まれてよい。重合性モノマーAに由来する単位は、樹脂の構成に用いる重合性モノマー全量に対する重合性モノマーAの量として、30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%以上であることがさらに好ましい。重合性モノマーAに由来する単位は、樹脂の構成に用いる重合性モノマー全量に対する重合性モノマーAの量として、例えば100質量%以下であってよい。重合性モノマーAに由来する単位は、樹脂の構成に用いる重合性モノマー全量に対する重合性モノマーAの量として、30~100質量%、50~100質量%又は70~100質量%であってよい。
【0058】
酸化チタン複合粒子において、樹脂は、例えば、重合性モノマーAのホモポリマーであってもよいし、2種以上の重合性モノマーAの共重合体であってもよいし、1種または2種以上の重合性モノマーAとそれ以外の重合性モノマーとの共重合体であってもよい。
【0059】
酸化チタン複合粒子において、樹脂は、酸化チタン粒子の表面の少なくとも一部を被覆していればよい。樹脂は、酸化チタン粒子の表面の一部のみ、又は、酸化チタン粒子の表面全体を被覆していてよい。酸化チタン複合粒子において、好ましくは、樹脂は樹脂粒子の形状を有する。
【0060】
酸化チタン複合粒子において、酸化チタン粒子の平均粒子径は、例えば、150~400nm、150~350nm、180~300nm、200~300nm、又は250~280nmであってよい。また、酸化チタン複合粒子において、樹脂は、平均粒子径が10~200nmの樹脂粒子の形状を有することが好ましく、より好ましくは、平均粒子径50~180nmである。
【0061】
酸化チタン複合粒子において、樹脂の量は、樹脂を構成するモノマー全量として、質量比で、酸化チタン粒子1に対して、0.2~10であることが好ましく、0.3~2であることがより好ましく、0.5~1.5であることがさらに好ましい。
【0062】
水分散体において、酸化チタンは、水分散体全量に対して1~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、20~30質量%がさらに好ましい。
水分散体において、酸化チタン複合粒子は、水分散体全量に対して、酸化チタン粒子及び樹脂の構成するモノマーの合計量として、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましく、40~60質量%がさらに好ましい。
【0063】
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものを配合することが好ましい。水としては、例えば、精製水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。
【0064】
水分散体は、その他の成分をさらに含んでもよい。その他の成分としては、上記した水分散体の製造方法で挙げられたものが挙げられる。
【0065】
この水分散体は、例えば、上記した水分散体の製造方法で製造することができる。
水分散体の粘度は、23℃において1~20mPa・sであることが好ましい。
水分散体中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)は、300~600nmが好ましく、350~550nmが好ましい。
【0066】
<水性インク>
一実施形態による水性インクは、酸化チタン粒子と酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、水とを含む、水性インクである。
このインクは、例えば、白インクとして用いることができる。
【0067】
酸化チタン粒子、酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂、及び酸化チタン複合粒子は、それぞれ、上記の水分散体で説明した通りである。
【0068】
水性インクにおいて、酸化チタンは、インク全量に対して0.1~30質量%であることが好ましく、1~20質量%であることがより好ましく、1~15質量%であることがさらに好ましい。
水性インクにおいて、酸化チタン複合粒子は、インク全量に対して、酸化チタン粒子及び樹脂の構成するモノマーの合計量として、2~50質量%が好ましく、5~40質量%がより好ましく、5~30質量%がさらに好ましい。
【0069】
水としては、特に制限されないが、イオン成分をできる限り含まないものを配合することが好ましい。水としては、例えば、精製水、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。
水性インクにおいて、水は、インク全量に対して、40~90質量%が好ましく、50~80質量%がより好ましい。
【0070】
水性インクには、水分散性樹脂を配合することが好ましい。
水分散性樹脂は、水性溶媒中で分散可能な樹脂粒子である。水分散性樹脂は、水分散性を示し、水中で水に溶解することなく分散して水中油(O/W)型エマルションを形成できる。
水分散性樹脂は、水性インク中では、樹脂粒子として分散状態で含まれることが好ましい。水分散性樹脂は、水性インクの製造に際し、樹脂エマルションとして配合することができる。
【0071】
水分散性樹脂としては、例えば、
スチレン-ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート-ブタジエン共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体等の共役ジエン系樹脂;
アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体、またはこれらとスチレン等との共重合体等の(メタ)アクリル系樹脂;
エチレン-酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、
あるいはこれらの各種樹脂のカルボキシ基等の官能基含有単量体による官能基変性樹脂;
メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂等、の水性樹脂エマルジョンが挙げられる。これらの単独樹脂の樹脂エマルジョンを用いてもよく、ハイブリッド型の樹脂エマルジョンを用いてもよい。(メタ)アクリルは、メタクリル、アクリル、又はこれらの両方を意味する。
【0072】
これらの水分散性樹脂は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用することもできる。水分散性樹脂のインク中の含有量は、0.5~30質量%であることが好ましく、1~20質量%であることがより好ましい。
【0073】
インクには、水溶性有機溶剤を配合することが好ましい。水溶性有機溶剤としては、室温で液体であり、水に溶解可能な有機化合物を使用することができ、1気圧20℃において同容量の水と均一に混合する水溶性有機溶剤を用いることが好ましい。例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノール、2-メチル-2-プロパノール等の低級アルコール類;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、テトラ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、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類;モノアセチン、ジアセチン等のアセチン類;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プロピルエーテル、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メチルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類;トリエタノールアミン、1-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、β-チオジグリコール、スルホラン等を用いることができる。水溶性有機溶剤の沸点は、100℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましい。
【0074】
これらの水溶性有機溶剤は、単独で使用してもよく、水と単一の相を形成する限り2種以上を組み合わせて使用することもできる。水溶性有機溶剤のインク中の含有量は、2種以上が用いられる場合はその合計含有量として、5~50質量%であることが好ましく、10~35質量%であることがより好ましい。
【0075】
水性インクは、界面活性剤を含むことが好ましい。
界面活性剤として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤またはこれらの組合せを好ましく用いることができ、非イオン性界面活性剤がより好ましい。また、低分子系界面活性剤、高分子系界面活性剤のいずれを用いてもよい。
【0076】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、脂肪酸ソルビタンエステル等のエステル型界面活性剤;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フェニルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のエーテルエステル型界面活性剤;アセチレン系界面活性剤;シリコーン系界面活性剤;フッ素系界面活性剤等が挙げられる。なかでも、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤を好ましく用いることができる。
【0077】
アセチレン系界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、アセチレン基を有する界面活性剤等を挙げることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、アセチレン基を有するグリコールであって、好ましくはアセチレン基が中央に位置して左右対称の構造を備えるグリコールであり、アセチレングリコールにエチレンオキサイドを付加した構造を備えてもよい。
【0078】
アセチレン系界面活性剤の市販品としては、例えば、エボニックインダストリーズ社製サーフィノールシリーズ「サーフィノール104E」、「サーフィノール104H」、「サーフィノール420」、「サーフィノール440」、「サーフィノール465」、「サーフィノール485」等、日信化学工業株式会社製オルフィンシリーズ「オルフィンE1004」、「オルフィンE1010」、「オルフィンE1020」等を挙げることができる(いずれも商品名)。
【0079】
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル・アラルキル共変性シリコーン系界面活性剤、アクリルシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、例えば、日信化学工業株式会社製の「シルフェイスSAG002」、「シルフェイス503A」、「シルフェイスSAG008」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0080】
また、その他の非イオン性界面活性剤として、例えば、花王株式会社製エマルゲンシリーズ「エマルゲン102KG」、「エマルゲン103」、「エマルゲン104P」、「エマルゲン105」、「エマルゲン106」、「エマルゲン108」、「エマルゲン120」、「エマルゲン147」、「エマルゲン150」、「エマルゲン220」、「エマルゲン350」、「エマルゲン404」、「エマルゲン420」、「エマルゲン705」、「エマルゲン707」、「エマルゲン709」、「エマルゲン1108」、「エマルゲン4085」、「エマルゲン2025G」等のポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0081】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製エマールシリーズ「エマール0」、「エマール10」、「エマール2F」、「エマール40」、「エマール20C」等、ネオペレックスシリーズ「ネオペレックスGS」、「ネオペレックスG-15」、「ネオペレックスG-25」、「ネオペレックスG-65」等、ペレックスシリーズ「ペレックスOT-P」、「ペレックスTR」、「ペレックスCS」、「ペレックスTA」、「ペレックスSS-L」、「ペレックスSS-H」等、デモールシリーズ「デモールN」、「デモールNL」、「デモールRN」、「デモールMS」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0082】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製アセタミンシリーズ「アセタミン24」、「アセタミン86」等、コータミンシリーズ「コータミン24P」、コータミン86P」、「コータミン60W」、「コータミン86W」等、サニゾールシリーズ「サニゾールC」、「サニゾールB-50」等が挙げられる(いずれも商品名)。
【0083】
両性界面活性剤としては、例えば、花王株式会社製アンヒトールシリーズ「アンヒトール20BS」、「アンヒトール24B」、「アンヒトール86B」、「アンヒトール20YB」、「アンヒトール20N」等が挙げられる(いずれも商品名)。
上記した界面活性剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0084】
水性インクに用いる界面活性剤のHLB値は、10.0以下が好ましい。
水性インクに用いる界面活性剤は、アセチレングリコール系界面活性剤等のアセチレン系界面活性剤が好ましく、アセチレングリコール系界面活性剤がより好ましい。
【0085】
界面活性剤の水性インク中の配合量は、水性インク全量に対して、0.1~5.0質量%が好ましく、0.5~3.0質量%がより好ましい。
【0086】
水性インクは、その他の成分を適宜含んでもよい。その他の成分としては、pH調整剤、防腐剤等が挙げられる。
【0087】
水性インクの粘度は、23℃において1~20mPa・sであることが好ましく、2~15mPa・sであることがより好ましく、3~10mPa・sであることがさらに好ましい。
【0088】
水性インクの作製方法は、特に限定されないが、各成分を適宜混合することで所望のインクを得ることができる。例えば、得られた組成物をフィルター等を用いてろ過してもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。酸化チタン複合粒子としては、上記した水分散体の製造方法によって製造された、酸化チタン複合粒子を含む水分散体を用いてもよい。例えば、インクの製造方法は、上記した水分散体の製造方法で酸化チタン複合粒子を含む水分散体を製造する工程を含んでもよい。
【0089】
本実施形態において、記録媒体は、特に限定されるものではなく、普通紙、コート紙、特殊紙等の印刷用紙、布、無機質シート、フィルム、OHPシート等、これらを基材として裏面に粘着層を設けた粘着シート等を用いることができる。
【0090】
本開示は、下記の実施形態を含む。
<1>
酸化チタン粒子、分散剤及び水を含む酸化チタン水分散体を得る工程1と、
前記酸化チタン水分散体に重合性モノマー及び重合開始剤を添加して前記重合性モノマーを重合し、酸化チタン複合粒子を得る工程2とを含み、
前記工程2は、前記酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の前記重合性モノマーを一度で添加する工程を含み、
前記重合性モノマーは、水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAを含む、
水分散体の製造方法。
<2>
前記酸化チタン複合粒子が、前記酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の複合粒子である、<1>に記載の水分散体の製造方法。
<3>
前記樹脂が、樹脂粒子の形状を有する、<2>に記載の水分散体の製造方法。
<4>
前記重合性モノマーAが、前記重合性モノマー全量に対して、30質量%以上である、<1>~<3>のいずれか1項に記載の水分散体の製造方法。
<5>
前記酸化チタン粒子が、少なくともアルミナで、表面処理された酸化チタン粒子を含む、<1>~<4>のいずれか1項に記載の水分散体の製造方法。
<6>
前記分散剤が、酸性基を有する分散剤を含む、<1>~<5>のいずれか1項に記載の水分散体の製造方法。
<7>
前記重合開始剤が、両性イオン構造を有する重合開始剤を含む、<1>~<6>のいずれか1項に記載の水分散体の製造方法。
<8>
酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、
水とを含む、水分散体。
<9>
酸化チタン粒子と前記酸化チタン粒子の表面を被覆する樹脂とを含むラズベリー状の酸化チタン複合粒子と、
水とを含む、水性インク。
【実施例0091】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。
【0092】
(1)酸化チタン水分散体1及び2の作製
250mLのガラス製容器に、精製水30g、下記の酸化チタン粉末1を20g、及び、酸化チタン粉末1に対して0.25質量%の「ISOBAN-600」(株式会社クラレ製、イソブチレン-マレイン酸共重合体)のナトリウム塩(NaOH中和度=0.7、酸性基を有する高分子分散剤)を加えて攪拌した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを135g加え、ポットミルローターにて回転速度100rpmで4時間処理後、ビーズを分離して、酸化チタン水分散体1を得た。20gの酸化チタン粉末1の代わりに20gの下記の酸化チタン粉末2を用いるほかは、酸化チタン水分散体1の製造と同様にして、酸化チタン水分散体2を得た。得られた酸化チタン水分散体1及び2のそれぞれについて、酸化チタン水分散体中の酸化チタン粒子の平均粒子径(分散粒子径)を動的光散乱法(DLS)を用いて測定したところ、酸化チタン水分散体1では、340nm、酸化チタン水分散体2では330nmであった。酸化チタン水分散体1及び2、及び、後述する水分散体1-R~8-Rにおいて、DLSを用いた平均粒子径(分散粒子径)の測定には、大塚電子株式会社製「ELSZ-200ZS」を用いた。
【0093】
酸化チタン粉末1:テイカ株式会社製「JR-605」(アルミナで表面処理された酸化チタン粒子、一次粒子径250nm)
酸化チタン粉末2:石原産業株式会社製「CR-90」(シリカ及びアルミナで表面処理された酸化チタン粒子、一次粒子径250nm)
【0094】
(2)水分散体1-R~9-Rの作製
表1に、水分散体1-R~9-Rの作製に用いた材料及びその使用量を示す。
【0095】
(2-1)水分散体1-R~4-R及び7-Rの作製
(i)第1段階
上記で得られた酸化チタン水分散体1又は2に精製水を加えて、280gの水中に10.0gの酸化チタンと、酸化チタンに対して0.25質量%の「ISOBAN-600」のナトリウム塩(NaOH中和度=0.7)とを含む分散液を調製し、その分散液を、攪拌装置、温度計、滴下ロート、及び還流冷却管を装着した500mLの四ツ口フラスコに入れ、10分間攪拌した。その後、0.025gのドデシル硫酸ナトリウムを1.0gの精製水に溶解させた水溶液を1.0g加えた。次に、70℃に昇温し、0.10gの「VA-057」(富士フイルム和光純薬株式会社製、2,2-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジハイドロクロライド、両性イオン構造を有する重合開始剤)を含む水溶液を1.0g加え、さらに、表1に記載の重合性モノマー1.0gを加え、60分間放置した。
【0096】
(ii)第2段階
次いで、さらに、0.4gのドデシル硫酸ナトリウムを含む水溶液3.0gと、0.10gの「VA-057」を含む水溶液1.0gとを加え、表1に記載の重合性モノマー9.0gを加え、さらに70℃で4時間保持し、攪拌を続けた。冷却後、100μmのメッシュでろ過して、水分散体1~4及び7を得た。得られた水分散体1~4及び7を、4000rpmで15分間遠心分離し、上澄みを分離した後、酸化チタンが25質量%となるように精製水を加えて攪拌し、水分散体1-R~4-R及び7-Rを得た。得られた水分散体1-R~4-R及び7-R中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)を、動的光散乱法(DLS)を用いて測定した。また、水分散体1-R~4-R及び7-Rの少量を凍結乾燥し、この凍結乾燥粉末の粒子の形状を、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。SEMとしては、日本電子株式会社製JSM-7600FAを用いた。
【0097】
(2-2)水分散体5-Rの作製
(i)第1段階
上記で得られた酸化チタン水分散体1に精製水を加えて、280gの水中に10.0gの酸化チタンと、酸化チタンに対して0.25質量%の「ISOBAN-600」のナトリウム塩(NaOH中和度=0.7)とを含む分散液を調製し、その分散液を、攪拌装置、温度計、滴下ロート、及び還流冷却管を装着した500mLの四ツ口フラスコに入れ、窒素雰囲気のもと、室温で攪拌しながら1.8mgの株式会社ADEKA製「アデカリアソープNE-10」を1.0gの精製水に溶解させた水溶液を1分程度かけて加え、10分間攪拌した。
その後、55℃に昇温し、さらに10分間攪拌した後、0.025gのドデシル硫酸ナトリウムを1.0gの精製水に溶解させた水溶液を1.0g加えた。次に、70℃に昇温し、0.10gの「VA-057」を含む水溶液を1.0g加え、さらに、表1に記載の重合性モノマー1.0gを加え、60分間放置した。
【0098】
(ii)第2段階
次いで、さらに、0.4gのドデシル硫酸ナトリウムを含む水溶液3.0gと、0.10gの「VA-057」を含む水溶液1.0gとを加え、表1に記載の重合性モノマー9.0gを加え、さらに70℃で4時間保持し、攪拌を続けた。冷却後、100μmのメッシュでろ過して、水分散体5を得た。得られた水分散体5を、4000rpmで15分間遠心分離し、上澄みを分離した後、酸化チタンが25質量%となるように精製水を加えて攪拌し、水分散体5-Rを得た。得られた水分散体5-R中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)をDLSを用いて測定した。また、水分散体5-Rの少量を凍結乾燥し、この凍結乾燥粉末の粒子の形状を、SEMを用いて観察した。
【0099】
(2-3)水分散体6-Rの作製
重合開始剤として「VA-057」の代わりに、「KPS」(富士フイルム和光純薬株式会社製、過硫酸カリウム、アニオン性重合開始剤)を使用したほかは、水分散体1と同様にして水分散体6を作製した。得られた水分散体6を、4000rpmで15分間遠心分離し、上澄みを分離した後、酸化チタンが25質量%となるように水を加えて攪拌し、水分散体6-Rを得た。得られた水分散体6-R中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)をDLSを用いて測定した。また、水分散体6-Rの少量を凍結乾燥し、この凍結乾燥粉末の粒子の形状を、SEMを用いて観察した。
【0100】
(2-4)水分散体8-Rの作製
重合開始剤として「VA-057」の代わりに、「V-501」(富士フイルム和光純薬株式会社製、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸))を使用し、界面活性剤の硫酸ドデシルナトリウムを用いず、さらに、重合性モノマーを第1段階、第2段階の2回にわけてそれぞれで一度で添加するのではなく、1.25mL/Lの速度で連続的に滴下したほかは、水分散体1と同様にして水分散体8を作製した。得られた水分散体8を、4000rpmで15分間遠心分離し、上澄みを分離した後、酸化チタンが25質量%となるように水を加えて攪拌し、水分散体8-Rを得た。得られた水分散体8-R中の酸化チタン複合粒子の平均粒子径(分散粒子径)をDLSを用いて測定した。また、水分散体8-Rの少量を凍結乾燥し、この凍結乾燥粉末の粒子の形状を、SEMを用いて観察した。
【0101】
(2-5)水分散体9-Rの作製
25.0gの酸化チタン水分散体1に、275.6gの精製水を加えて水分散体9を作製した。得られた水分散体9を、4000rpmで15分間遠心分離し、上澄みを分離した後、酸化チタンが25質量%となるように精製水を加えて攪拌し、水分散体9-Rを得た。
【0102】
上記で使用したドデシル硫酸ナトリウム及び重合性モノマーの詳細は下記の通りである。
ドデシル硫酸ナトリウム:富士フイルム和光純薬株式会社製
スチレン:水への溶解度が23℃で0.03g/100ml、富士フイルム和光純薬株式会社製
ベンジルメタクリレート:水への溶解度が23℃で0.3g/100ml、富士フイルム和光純薬株式会社製
n-ブチルメタクリレート:水への溶解度が23℃で0.3g/100ml、富士フイルム和光純薬株式会社製
メチルメタクリレート:水への溶解度が23℃で1.59g/100ml、富士フイルム和光純薬株式会社製
【0103】
【0104】
(3)水性インクの作製
表2の配合に従い各材料を調合し、均一になるまで十分攪拌した後、メンブレンフィルターでろ過して、水性インクとして、白インク1~9を調製した。
【0105】
表2に記載の材料の詳細は下記の通りである。
【0106】
水分散体1-R~9-R:上記で作製
水分散性(メタ)アクリル系樹脂:ジャパンコーティングレジン株式会社製「モビニール6820」((メタ)アクリル系樹脂エマルション)(有効成分:50質量%)
グリセリン:東京化成工業株式会社製
「オルフィンE1010」:日信化学工業株式会社製アセチレン系界面活性剤
【0107】
【0108】
(4)評価
水分散体1-R~9-R及び白インク1~9を用いて、下記の評価を行った。
【0109】
<分散安定性>
水分散体1-R~9-Rそれぞれの粘度を測定し、初期値とした。水分散体1-R~9-Rのそれぞれを密閉容器に入れ、50℃の恒温槽中で一か月保存後、粘度を測定し、下記の基準で評価した。水分散体1-R~9-Rの粘度は、23℃における粘度であり、レオメータMCR102(Anton Paar社製)で測定した。
(評価基準)
A: 初期からの粘度変化率5%未満
B: 初期からの粘度変化率5%以上、10%未満
C: 初期からの粘度変化率10%以上
【0110】
<再分散性>
水分散体1-R~9-Rのそれぞれを密閉容器に入れ、室温で7日間静置した後、ミックスローターで10分間攪拌し沈降粒子が再分散しているかを目視で観察した。
(評価基準)
S:全て再分散する
A:大部分は再分散するが沈降物がやや残る
B:再分散し難く、沈降物が多く残る
C:沈降物に変化なし
【0111】
<白色度>
白インク1~9のそれぞれを、透明PETフィルム上に10μmバーコーターを使用して塗工し、乾燥した印刷物を作製し、印刷物の白色度をL*値で評価した。具体的には、印刷物を均一濃度板の上にのせ、測色計(ビデオジェット・エックスライト株式会社製「X-Rite eXact」)を用いてL*値を測定し白色度とした。
(評価基準)
A:L*値 70以上
B:L*値 65以上、70未満
C:L*値 65未満
【0112】
【0113】
表1に示されるように、水分散体1-R~6-Rでは、ラズベリー状の酸化チタン複合粒子が形成されていた。表3に示されるように、これら水分散体1-R~6-Rを用いた実施例1~6の白インク1~6は白色度に優れる。また、実施例1~6の水分散体1-R~6-Rは、分散安定性及び再分散性にも優れる。
水への溶解度が23℃で0.5g/100ml以下の重合性モノマーAが用いられていない水分散体7(比較例1)、及び、酸化チタン粒子全量に対して質量比で1/5以上の重合性モノマーを一度で添加する工程を含まず、重合性モノマーが連続的に添加された水分散体8(比較例2)では、得られた酸化チタン複合粒子の形状は非ラズベリー状であった。また、これら水分散体7-R及び8-Rが用いられた比較例1及び2の白インク7及び8は、白色度に劣っていた。また、比較例1及び2の水分散体7-R及び8-Rは、分散安定性及び再分散性のいずれにも劣っていた。
比較例3の、分散剤で分散された酸化チタン水分散体である水分散体9-Rが用いられた白インク9は白色度に劣っていた。また、比較例3の水分散体9-Rは、分散安定性及び再分散性のいずれにも劣っていた。