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特許7366739変性ビニルアルコール系重合体、分散剤、分散液、塗工物及び記録材料
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-13
(45)【発行日】2023-10-23
(54)【発明の名称】変性ビニルアルコール系重合体、分散剤、分散液、塗工物及び記録材料
(51)【国際特許分類】
   B41M 5/337 20060101AFI20231016BHJP
   C08F 8/34 20060101ALI20231016BHJP
   C08L 29/14 20060101ALI20231016BHJP
   C08F 16/38 20060101ALI20231016BHJP
【FI】
B41M5/337
C08F8/34
C08L29/14
C08F16/38
【請求項の数】 1
(21)【出願番号】P 2019236384
(22)【出願日】2019-12-26
(65)【公開番号】P2021105103
(43)【公開日】2021-07-26
【審査請求日】2022-07-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000001085
【氏名又は名称】株式会社クラレ
(72)【発明者】
【氏名】新居 真輔
【審査官】飛彈 浩一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2019/159756(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/159757(WO,A1)
【文献】特開昭63-218741(JP,A)
【文献】特開2013-010918(JP,A)
【文献】特開2015-086383(JP,A)
【文献】特開2012-148460(JP,A)
【文献】特開平10-157290(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 16/38
C08F 8/34
C08L 29/14
B41M 5/337
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と感熱発色層とを有する記録材料であって、
該感熱発色層が染料、顕色剤、増感剤及び変性ビニルアルコール系重合体(A)を含有する記録材料であり、
該変性ビニルアルコール系重合体(A)は、スルホン酸基又はその塩を側鎖に有し、
該スルホン酸基又はその塩の変性量が0.1モル%以上10モル%未満であり、
粘度平均重合度が100以上800以下であり、
けん化度が60モル%以上95モル%以下であり、
残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが0.55以上1以下であり、
かつ該変性ビニルアルコール系重合体(A)が下記式(I)の構造単位を有する、記録材料。
【化1】

(上記式(I)中、X 及びX は少なくとも一方が-Z-SO Yであり、他方が水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、炭素数1~4のアルキル基又は-Z-SO Yである。Yは、それぞれ独立して、水素原子、金属原子又はアンモニウム基である。Zは、それぞれ独立して、単結合又は連結基である。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、変性ビニルアルコール系重合体、分散剤、分散液、塗工物及び記録材料に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、情報の多様化やニーズの拡大に伴い、情報記録分野において各種の記録材料が研究・開発され実用化されている。中でも感熱記録材料や感圧記録材料などの記録材料は、(1)加熱プロセスのみによる簡易な画像の記録が可能なこと、(2)必要な装置のメカニズムが簡単でコンパクト化が容易であり、記録材料が取り扱いやすく安価であること、等の利点を有するので、情報処理分野(卓上計算機、コンピュータ等のアウトプット)、医療計測用レコーダ分野、低・高速ファクシミリ分野、自動券売機分野(乗車券、入場券等)、感熱複写機分野、POSシステムのラベル分野等多岐にわたり用いられている。
【0003】
記録材料の製造工程において、感熱染料や顕色剤を含有する分散液が調製されるが、記録材料を高感度化するさらなる手段として、ロイコ染料を微粒子化する種々の提案がなされてきた。また、このような感熱染料等の分散剤として、例えば、スルホン酸基を含有する酢酸ビニル系樹脂を用いること(特許文献1)、カルボキシル基を有する変性ポリビニルアルコールを用いること(特許文献2)、カルボキシル基含有ポリビニルアルコール系樹脂およびオレフィン・マレイン酸共重合体の水溶性塩を含有してなる樹脂組成物を用いること(特許文献3)等が提案されている。また、水溶性高分子を分散剤とし、ウレアウレタン化合物を用いた分散体組成物を含有する感熱記録材料(特許文献4)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭58-179691号公報
【文献】特開平8-48076号公報
【文献】特開平11-321103号公報
【文献】特開2004-359802号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
染料を含む分散液においては、染料粒子が小さくなるほど分散液の液カブリが激しくなること(液カブリとは、染料粒子が小さくなるにつれて、分散液が黒ずんでくる現象をさす)、また得られた分散液の放置粘度安定性が十分でなく、経時増粘しやすいことがある。従って、分散液の分散粒子径が小さく、液カブリが少なく、分散安定性及び保存安定性に優れ、かつ記録材料の発色感度及び地肌の白色度に優れる分散液が求められる。
【0006】
本開示は、分散液において分散剤として用いた場合に、分散効率が良く分散粒子径を小さくでき、かつ分散液の液カブリが少なく、分散安定性及び保存安定性に優れるビニルアルコール系重合体を提供すること、該ビニルアルコール系重合体を含有する分散剤を提供すること、該分散剤を用いた分散液を提供すること、並びに発色感度及び地肌の白色度に優れた塗工物及び記録材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者が鋭意検討した結果、スルホン酸基又はその塩を側鎖に特定量有し、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが特定の範囲にある変性ビニルアルコール系重合体により上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち本発明は、スルホン酸基又はその塩を側鎖に有し、 該スルホン酸基又はその塩の変性量が0.1モル%以上10モル%未満であり、 粘度平均重合度が100以上800以下であり、けん化度が60モル%以上95モル%以下であり、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが0.55以上1以下である変性ビニルアルコール系重合体(A)である。
【0009】
このとき、上記変性ビニルアルコール系重合体(A)がスルホン酸基又はその塩に結合する芳香環をさらに有することが好ましい。
【0010】
このとき、上記塩がアルカリ金属塩であることが好ましい。
【0011】
本発明はさらに、上記変性ビニルアルコール系重合体(A)を含有する、分散剤をも包含する。
【0012】
本発明はさらに、染料、顕色剤及び増感剤からなる群から選ばれる少なくとも1種と、上記分散剤とを含有する、分散液をも包含する。
【0013】
本発明はさらに、上記分散液を基材に塗工してなる塗工物をも包含する。
【0014】
本発明はさらに、上記塗工物を有する、記録材料をも包含する。
【0015】
本発明はさらに、基材と感熱発色層とを有する記録材料であって、該感熱発色層が染料、顕色剤、増感剤及び上記変性ビニルアルコール系重合体(A)を含有する、記録材料をも包含する。
【発明の効果】
【0016】
本開示の変性ビニルアルコール系重合体を分散剤として用いた分散液は、分散粒子の粒子径が小さく、かつ液カブリが少なく、分散安定性、保存安定性に優れる。さらに、該分散液を用いて作製される塗工物及び記録材料は、発色感度及び地肌の白色度に優れる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
<変性ビニルアルコール系重合体(A)>
本開示の変性ビニルアルコール系重合体(A)(以下、「変性PVA(A)」と略記する場合がある。)は、スルホン酸基(-SO3H)又はその塩(スルホン酸基の塩)を側鎖に有し、上記スルホン酸基又はその塩の変性量が0.1モル%以上10モル%未満であり、粘度平均重合度が100以上800以下であり、けん化度が60モル%以上95モル%以下であり、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクター(以下、単に「ブロックキャラクター」と称する場合がある。)が0.55以上1以下であることを特徴とする。
【0018】
なお、以下、本開示の変性PVA(A)と区別して、変性PVA(A)の製造過程においてまだ変性PVA(A)の特徴を備える前段階のビニルアルコール系重合体を「ビニルアルコール系重合体(B)」(以下、「PVA(B)」と略記する場合がある。)と表記する場合がある。例えば、PVA(B)は、ビニルエステル単量体を重合させてビニルエステル重合体を得た後、該ビニルエステル重合体をけん化して得られる、未変性であり、かつブロックキャラクターが0.55未満のビニルアルコール系重合体である場合がある。また、PVA(B)を「変性PVA(A)の原料」と表現する場合がある。
【0019】
本開示の変性PVA(A)は、上記特徴を備えるため、例えば染料の分散剤として使用した場合に、分散粒子の粒子径が小さく、かつ液カブリが少なく、分散安定性及び保存安定性に優れた分散液が得られる。さらに、該分散液を用いてなる塗工物及び記録材料は、発色感度及び地肌の白色度に優れる。その理由は必ずしも明らかではないが、変性PVA(A)がスルホン酸基又はその塩を側鎖に有し、かつブロックキャラクターが上記範囲となり残存ビニルエステル単位のブロック性が低下することで結晶性が低下し、水溶性が向上すると同時に該変性PVA(A)の疎水性部分が効率よく分散質(例えば染料、顕色剤及び/又は増感剤など)に吸着するため、分散液の保存安定性が良好となるとともに上記物性がいずれもバランス良く向上するものと推測される。
【0020】
なお、変性PVA(A)は、ビニルアルコール単位を主たる繰り返し単位として有する重合体である。変性PVA(A)における全繰り返し単位に占めるビニルアルコール単位の割合の下限は例えば60モル%が好ましく、80モル%がより好ましい。一方、ビニルアルコール単位の割合の上限は例えば95モル%が好ましく、90モル%がより好ましい。また変性PVA(A)における全繰り返し単位に占めるビニルアルコール単位の割合は60モル%以上95モル%以下が好ましく、80モル%以上90モル%以下がより好ましい。
【0021】
上記塩(スルホン酸基の塩)とは、スルホン酸基(-SO3H)の水素イオンが、金属イオンやアンモニウムイオンなどの陽イオンで置換された基をいう。上記塩(スルホン酸基の塩)としては、アルカリ金属塩(-SO3M:Mはアルカリ金属原子である。)が好ましく、ナトリウム塩(-SO3Na)がより好ましい。
【0022】
本開示の変性PVA(A)は、スルホン酸基又はその塩に結合する芳香環をさらに有することが好ましい。芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等の炭素環や、フラン環、ピリジン環等の複素環を挙げることができるが、炭素環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。スルホン酸基又はその塩と芳香環とは、スルホン酸基の硫黄原子を介して結合していることが好ましい。このとき、スルホン酸基又はその塩と芳香環とは、スルホン酸基の硫黄原子を介して直接結合していてもよいし、他の結合鎖(連結基)を介していてもよい。但し、スルホン酸基又はその塩と芳香環とは、直接結合していることが好ましい。
【0023】
PVA(B)の側鎖にスルホン酸基又はその塩を導入する方法としては、後述の通り、スルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドを用いて、PVA(B)をアセタール化する方法が挙げられる。したがって、変性PVA(A)は下記式(I)の構造単位を有することが好ましい。なお、通常、アルカリ触媒を用いてけん化されてなるPVA(B)には、製造工程中のけん化の際に用いたアルカリ触媒が微量に残存する場合がある。このため、アセタール化の際に用いるスルホン酸基を有するアルデヒドが、塩では無くても、得られる変性PVA(A)のスルホン酸基は、アルカリ金属塩等の塩の状態となり得る。また、変性PVA(A)はその側鎖にスルホン酸基及びスルホン酸基の塩を両方有していてもよい。
【0024】
【化1】
【0025】
上記式(I)中、X1及びX2は少なくとも一方が-Z-SO3Yであり、他方が水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、炭素数1~4のアルキル基又は-Z-SO3Yである。Yは、それぞれ独立して、水素原子、金属原子又はアンモニウム基である。Zは、それぞれ独立して、単結合又は連結基である。
【0026】
上記Yで表される金属原子としては、例えばアルカリ金属原子(リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子等)、アルカリ土類金属原子(カルシウム原子等)などが挙げられる。中でも、得られるフィルム等の溶解性の観点から、Yは水素原子及びアルカリ金属原子が好ましく、水素原子及びナトリウム原子がより好ましく、ナトリウム原子がさらに好ましい。なお、Yがアルカリ土類金属原子等の2価以上の金属原子である場合、Yは2つ以上の-SO3 -と結合した架橋構造を形成していてもよい。
【0027】
上記Zで表される連結基としては、例えば2価の炭化水素基の他、-O-、-CO-、-COCO-、-CO(CH2mCO-、-CH(OH)-、-S-、-CS-、-SO-、-SO2-、-NR1-、-CONR1-、-NR1CO-、-CSNR1-、-NR1CS-、-NR1NR1-、-HPO4-、-Si(OR12-、-OSi(OR12-、-OSi(OR12O-、-Ti(OR12-、-OTi(OR12-、-OTi(OR12O-、-Al(OR1)-、-OAl(OR1)-、-OAl(OR1)O-等が挙げられる。ここで、R1は各々独立して任意の置換基であり、水素原子及びアルキル基が好ましい。また、mは1~10の自然数である。また、上記2価の炭化水素基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基等の2価の脂肪族炭化水素基、及びフェニレン基、ナフチレン基等の2価の芳香族炭化水素基が挙げられる。これらの炭化水素が有する水素原子の一部又は全部は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよい。上記Zとしては、単結合が好ましい。
【0028】
上記X1及びX2は、アセタール化に用いるアルデヒドの反応性の観点から、X1が-Z-SO3Yであり、X2が水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、炭素数1~4のアルキル基又は-Z-SO3Yであることが好ましい。上記X1で表される-Z-SO3Yが、アルデヒドが結合している芳香環炭素原子に対して、オルト位の炭素原子に結合していることで、-Z-SO3Yが分子内酸性触媒として作用するため、アルデヒドの反応性がより一層向上するものと推測される。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも塩素原子及び臭素原子が好ましい。炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基等が挙げられ、中でもメチル基及びエチル基が好ましい。X2は、水素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、メチル基又は-SO3Yであることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
【0029】
変性PVA(A)において、スルホン酸基又はその塩の変性量の下限は0.1モル%であり、0.5モル%が好ましく、1モル%がより好ましい。スルホン酸基又はその塩の変性量が上記下限未満の場合は、変性前のPVA(B)と比較して水溶性の向上が不十分である。一方、スルホン酸基又はその塩の変性量は10モル%未満であり、変性量の上限は5モル%が好ましく、3モル%がより好ましい。スルホン酸基又はその塩の変性量が上記上限を超える場合は、変性PVA(A)から得られる分散液を塗工した基材(例えば紙など)の白色度が低下することがある。また上記観点から、変性PVA(A)において、スルホン酸基又はその塩の変性量は0.1モル%以上10モル%未満であり、0.5モル%以上5モル%以下が好ましく、1モル%以上3モル%以下がより好ましい。
【0030】
ここで、スルホン酸基又はその塩の変性量とは、変性PVA(A)が有する全繰り返し単位のモル数に対する、スルホン酸基及びその塩の合計モル数の割合をいう。なお、本明細書においては、-CR2-CR2-で表される構造を1の繰り返し単位とする。上記R2は、それぞれ独立して、水素原子又は任意の置換基であり、同一又は異なる構造単位にそれぞれ含まれる2つのR2は、結合していてもよい。例えば、上記式(I)で表される構造単位は、2つの繰り返し単位からなるとする。一方、ビニルアルコール単位、残存ビニルエステル単位、その他の単量体に由来する構造単位等は、それぞれ1つの繰り返し単位からなるとする。換言すれば、重合に用いられた、炭素-炭素二重結合を有する単量体に対応する構造が、繰り返し単位である。
【0031】
スルホン酸基又はその塩の変性量は、変性PVA(A)の1H-NMR測定により求めることができる。例えば、2-ベンズアルデヒドスルホン酸ナトリウムを用いてアセタール化反応して得られた変性PVA(A)の場合、当該変性PVA(A)をDMSO-d6に溶解し、400MHzの1H-NMRを用いて測定する。ビニルアルコール単位のメチン由来のピークは4.2~5.2ppm(積分値α)、2-ベンズアルデヒドスルホン酸ナトリウムのベンゼン環由来のピークは7.0~8.0ppm付近(積分値β)に帰属され、次式でスルホン酸基又はその塩の変性量が算出される。
スルホン酸又はその塩の変性量(モル%)={(β/4)/α}×100
【0032】
変性PVA(A)において、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターの下限は0.55であり、0.58が好ましく、0.6がより好ましい。ブロックキャラクターが上記範囲であることで、変性PVA(A)を分散剤として含む分散液の保存安定性が良好となる。またPVAのブロックキャラクターが0.55未満の場合は、該PVAを用いて得られる分散液の保存安定性が低い。一方、ブロックキャラクターの上限は1であり、0.9が好ましく、0.85がより好ましく、0.8がさらに好ましく、0.7がよりさらに好ましい。ブロックキャラクターが上記範囲であれば変性PVA(A)の製造効率に優れる。また上記観点から、変性PVA(A)において、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターは0.55以上1以下であり、0.58以上0.8以下が好ましく、0.6以上0.7以下がより好ましい。
【0033】
なお、上述の残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターとは、ビニルアルコール系重合体における残存エステル基と、エステル基のけん化によって生じるヒドロキシル基の分布を表した数値であり、0から2の値をとる。ブロックキャラクターが0であるとは、ビニルアルコール系重合体において完全にブロック的に残存エステル基又はヒドロキシル基が分布しているということを示し、ブロックキャラクターの値が増加するにつれて残存エステル基とヒドロキシル基の交互性が増していき、ブロックキャラクターが1であるとき残存エステル基とヒドロキシル基が完全にランダムに存在し、ブロックキャラクターが2であるとき残存エステル基とヒドロキシル基が完全に交互に存在する。上記残存エステル基とは、けん化処理を経て得られるビニルアルコール系重合体におけるビニルエステル系単量体単位に含まれるエステル基(-O-C(=O)-Q(Qは、ビニルエステル系単量体に含まれる、CH2=CH-O-C(=O)部分以外の炭化水素基を表す。))を意味する。なお、ブロックキャラクターは実施例で後述する13C-NMR測定により求めることができる。ビニルアルコール系重合体が、ビニルエステル系単量体単位及び/又はビニルアルコール単位以外の繰り返し単位を含む場合には、ブロックキャラクターは、ビニルアルコール系重合体中のビニルエステル系単量体単位及び/又はビニルアルコール単位が連続する部位すべてを対象として算出される。
【0034】
上述のブロックキャラクターはビニルエステル系単量体の種類、触媒や溶媒等のけん化条件、けん化後の熱処理等で調整することができる。中でも、一般的な方法によりけん化を行った場合には、通常、ブロックキャラクターは0.55未満となるが、その後加熱下での反応によりブロックキャラクターを0.55以上の値にすることができる。
【0035】
変性PVA(A)の粘度平均重合度は100以上であり、130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く、200以上であることがさらに好ましい。また、変性PVA(A)の粘度平均重合度は、800以下であり、700以下であることが好ましく、600以下であることがより好ましく、500以下であることがさらに好ましく、400以下であることがよりさらに好ましく、300以下であることが特に好ましい。また、変性PVA(A)の粘度平均重合度は100以上800以下であり、120以上700以下であることが好ましく、150以上500以下であることがより好ましく、200以上300以下であることがさらに好ましい。変性PVA(A)の粘度平均重合度が上記範囲であることで、変性PVA(A)を分散剤として用いてなる分散液の分散粒子径を小さくでき、液カブリが少なく、分散安定性、保存安定性、さらにそれを用いてなる塗工物及び記録材料の発色感度及び地肌の白色度を良好にすることができる。変性PVA(A)の粘度平均重合度が100未満であると、分散液の分散粒子径が大きくなり、また発色感度が低下する場合がある。また変性PVA(A)の粘度平均重合度が800を超えると、分散液の分散粒子径が大きくなり、液カブリ、分散安定性、保存安定性、発色感度及び地肌の白色度が悪化する場合がある。
【0036】
変性PVA(A)の粘度平均重合度は、その原料となるPVA(B)の粘度平均重合度をJIS-K6726-1994に準じて測定することにより得られる。具体的には、PVA(B)のけん化度が99.5モル%未満の場合には、該PVA(B)をけん化度が99.5モル%以上になるまでけん化した後、精製したPVAについて、水中、30℃で測定した極限粘度[η](リットル/g)を用いて下記式により粘度平均重合度(P)が求められる。
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
【0037】
変性PVA(A)のけん化度の下限は60モル%であり、70モル%が好ましく、80モル%がより好ましい。一方、当該変性PVA(A)のけん化度の上限は95モル%であり、90モル%が好ましい。また変性PVA(A)のけん化度は60モル%以上95モル%以下であり、70モル%以上95モル%以下が好ましく、80モル%以上90モル%以下がより好ましい。変性PVA(A)のけん化度を上記範囲とすることで、変性PVA(A)を用いてなる分散液の粒子径を小さくすることができ、分散安定性が良好となり、また該分散液を用いてなる塗工物や記録材料の発色感度も良好となる。一方、けん化度が95モル%を超える場合は、得られる分散液の液かぶりが問題になることがあり、該分散液を用いてなる塗工物や記録材料の白色度が低下する場合がある。変性PVA(A)のけん化度はJIS-K6726-1994に記載の方法により測定される。
【0038】
<変性PVA(A)の製造方法>
変性PVA(A)は、例えばビニルエステル単量体を重合させてビニルエステル重合体を得ること、該ビニルエステル重合体をアルコール溶液中でアルカリ触媒を用いてけん化し、PVA(B)を得ること、及び得られたPVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとを、加熱下で混合することにより製造できる。
【0039】
上記ビニルエステル単量体としては、例えばギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられる。中でも、酢酸ビニルが好ましい。
【0040】
ビニルエステル単量体を重合する方法としては、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の方法が挙げられる。これらの方法のうち、無溶媒で行う塊状重合法及びアルコール等の溶媒を用いて行う溶液重合法が好ましく、本開示の効果を高める点では、低級アルコールの存在下で重合する溶液重合法がより好ましい。上記低級アルコールとしては、炭素数3以下のアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、n-プロパノール及びイソプロパノールがより好ましく、メタノールがさらに好ましい。塊状重合法や溶液重合法で重合反応を行うにあたって、反応の方式は回分式及び連続式のいずれの方式も採用できる。
【0041】
重合反応に使用される開始剤としては、例えば2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系開始剤;過酸化ベンゾイル、n-プロピルパーオキシカーボネート等の有機過酸化物系開始剤などの公知の開始剤が挙げられる。重合反応を行う際の重合温度については特に制限はないが、5℃以上200℃以下の範囲が適当である。
【0042】
ビニルエステル単量体を重合させる際には、本開示の趣旨を損なわない範囲内で、さらに共重合可能な単量体を共重合させることができる。このような単量体としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、1-ヘキセン等のα-オレフィン;N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導体;N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチレングリコールビニルエーテル、1,3-プロパンジオールビニルエーテル、1,4-ブタンジオールビニルエーテル等のヒドロキシ基含有ビニルエーテル;アリルアセテート;プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテル等のアリルエーテル;オキシアルキレン基を有する単量体;酢酸イソプロペニル;3-ブテン-1-オール、4-ペンテン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール、7-オクテン-1-オール、9-デセン-1-オール、3-メチル-3-ブテン-1-オール等のヒドロキシ基含有α-オレフィン;ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、3-(メタ)アクリルアミドプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリルアミドプロピルトリエトキシシラン等のシリル基を有する単量体などが挙げられる。これらの単量体の使用量の上限としては、その使用される目的及び用途等によっても異なるが、全単量体に対して20モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましく、3モル%がよりさらに好ましく、2モル%が特に好ましい。また、上述のビニルエステル単量体以外の単量体の使用量が0モル%であることが好ましく、すなわち実質的にビニルエステル単量体のみを重合させることが好ましい。
【0043】
上記重合工程で得られたビニルエステル重合体のけん化反応には、従来公知の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシドなどの塩基性触媒を用いた、加アルコール分解ないし加水分解反応が適用できる。けん化反応に用いられる溶媒としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素などが挙げられ、これらは単独で、又は2種以上を組合せて用いることができる。中でも、メタノール又はメタノールと酢酸メチルとの混合溶液を溶媒として用い、塩基性触媒である水酸化ナトリウムの存在下にけん化反応を行うのが簡便であり好ましい。このような方法により、PVA(B)を得ることができる。
【0044】
上記けん化反応で得られたPVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとを、例えば80℃以上240℃以下の加熱下で混合する工程(以下、「混合工程」と略記することがある。)を経ることで、上記アルデヒドでPVA(B)をアセタール化した変性PVA(A)を得ることができる。
【0045】
スルホン酸基又はその塩(スルホン酸基の塩)を有するアルデヒドとしては特に制限はないが、例えば下記式(II)で表される化合物を用いることができる。
【0046】
【化2】
【0047】
上記式(II)中、X1及びX2の定義及び好ましい範囲は上記式(I)と同様である。式(II)で表される化合物として、例えば2-ベンズアルデヒドスルホン酸、2,4-ベンズアルデヒドジスルホン酸、4-クロロベンズアルデヒド-2-スルホン酸、4-メチルベンズアルデヒド-2-スルホン酸、4-ヒドロキシルベンズアルデヒド-2-スルホン酸又はそれらの塩等が挙げられる。中でも、入手容易性の観点から、2-ベンズアルデヒドスルホン酸、2,4-ベンズアルデヒドジスルホン酸が好ましい。塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、中でも、アルカリ金属塩が好ましく、ナトリウム塩がより好ましい。すなわち、スルホン酸基の塩を有する好適なアルデヒドとしては、2-ベンズアルデヒドスルホン酸ナトリウム、2,4-ベンズアルデヒドジスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
【0048】
上記スルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドの添加量の下限は、PVA(B)100質量部に対して0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。一方、上記スルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドの添加量の上限は、PVA(B)100質量部に対して50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましい。
【0049】
上記混合工程における加熱温度の下限は80℃が好ましく、100℃がより好ましく、130℃がさらに好ましく、150℃がよりさらに好ましい。一方、上記加熱温度の上限は240℃が好ましく、230℃がより好ましく、220℃がさらに好ましく、210℃がよりさらに好ましい。このとき、PVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとを、溶融状態で混合することが好ましい。加熱温度が上記範囲であることで、反応をより良好に進行させることができ、またPVA(B)の分解や、ゲルの発生を抑制することができる。なお、溶融状態とは、少なくともPVA(B)が溶融していることが確認できる状態であればよい。
【0050】
上記混合工程において、加熱下でPVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとを混合する時間に特に制限はないが、混合時間の下限は1分が好ましく、3分がより好ましく、4分がさらに好ましい。一方、混合時間の上限は3時間が好ましく、2時間がより好ましく、1時間がさらに好ましく、30分が特に好ましい。混合時間が上記範囲であることで、反応をより良好に進行させることができ、またPVA(B)の分解や、ゲルの発生を抑制することができる。
【0051】
PVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとを混合する方法に特に制限はないが、例えばリボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、Vブレンダーなどでドライブレンドした後、ニーダールーダー、単軸又は2軸の押出機、ミキシングロール、バンバリーミキサー等の既知の混合装置又は混練装置を使用できる。中でも、十分な混練力を有する単軸又は2軸の押出機を用いて溶融状態で混合する方法が好ましい。
【0052】
上記混合工程において、実質的に溶媒の非存在下で混合を行うことが好ましい。すなわち、PVA(B)からなる粉末とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドからなる粉末とを、上述の加熱下で混合してアセタール化する方法が好ましい。このとき、加熱温度によって、PVA(B)からなる粉末とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドからなる粉末とは、粉末状態で混合してもよいし、溶融状態で混合してもよいが、反応性向上の観点から、溶融状態で混合することが好ましい。本開示の製造方法によれば、実質的に溶媒の非存在下で混合を行うことができるため、溶媒除去等の乾燥工程が不要であり、より容易に変性PVA(A)を製造できる。なお、「実質的に溶媒の非存在下」とは、PVA(B)とスルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとの混合物に、意図的には溶媒が加えられていないことをいう。
【0053】
上記混合工程において、実質的に触媒を用いないことが好ましい。通常、溶液中で行うアセタール化反応では、反応を有利に行うために硫酸、塩酸、燐酸等の無機酸又はそれらのアンモニウム塩のような酸触媒が用いられ、反応系のpHが5以下になるように添加される。反応終了後は、必要に応じてアルカリ性物質で中和する工程が必要となる。本開示の製造方法によれば、実質的に触媒を用いずともアセタール化を進められるので、中和工程等が不要であり、より容易に変性PVA(A)を製造できる。なお、「実質的に触媒を用いない」とは、混合工程において意図的には触媒を添加しないことをいう。
【0054】
上記混合工程において、さらに可塑剤等を添加して溶融軟化温度を低下させてもよい。可塑剤としては、例えばグリセリン、ジグリセリン、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール等の多価アルコール類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテル類;ポリビニルピロリドン等のポリビニルアミド類;N-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド化合物;グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコールにエチレンオキサイドを付加した化合物等が挙げられる。
【0055】
可塑剤の添加量に特に制限はないが、下限としてはPVA(B)100質量部に対して3質量部が好ましく、5質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。一方、可塑剤の添加量の上限としては、PVA(B)100質量部に対して40質量部が好ましく、30質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましい。
【0056】
変性PVA(A)の製造方法においては、上記の混合工程を経ることによりPVA(B)から変性PVA(A)となるとともに、PVA(B)のブロックキャラクターと比較して変性PVA(A)のブロックキャラクターが上昇する。PVA(B)における残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターと、変性PVA(A)における残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターとの差の下限は、0.05が好ましく、0.08がより好ましく、0.1がさらに好ましい。上記ブロックキャラクターの差の上限は、0.4が好ましく、0.35がより好ましく、0.3がさらに好ましい。残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターの差を上記範囲とすることで、変性前のビニルアルコール系重合体と比較してより水溶性に優れ、またより一層分散安定性に優れたPVA(A)が得られる。
【0057】
<分散剤>
本開示の分散剤は、変性PVA(A)を含有する分散剤であって、例えば後述する分散液などに好適に使用できる。
【0058】
上記分散剤は、変性PVA(A)のみから構成されてもよいが、当該変性PVA(A)と共に、一般の感圧記録材料または感熱記録材料などの記録材料に用いられる他の分散剤など、当該変性PVA(A)以外の他の成分を必要に応じてさらに含有してもよい。当該他の成分としては、例えば、上記変性PVA(A)以外のポリビニルアルコール類、スルホン化セルロース類、スルホン化澱粉類、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸類、エチレン-無水マレイン酸共重合体、メチルビニルエーテル-無水マレイン酸共重合体、ビニルアセテート-無水マレイン酸共重合体、イソブチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、高級アルコールの硫酸エステル塩類、アルキルポリエーテルの硫酸エステル塩類、アルキルスルホン酸類、アリールスルホン酸塩類、リン酸エステル類、脂肪族リン酸エステル類、芳香族リン酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル類、ポリオキシエチレンアリール硫酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸エステル類、ジアルキルスルホコハク酸エステル類、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル類、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルリン酸エステル類等が挙げられる。
【0059】
分散剤における変性PVA(A)の含有率は特に制限されないが、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、100質量%、すなわち実質的に分散剤が変性PVA(A)のみからなることがよりさらに好ましい。
【0060】
<分散液>
本開示の分散液は、染料、顕色剤及び増感剤からなる群から選ばれる少なくとも1種と、上記分散剤とを含有する、分散液である。このときの分散媒としては、主として水を用いることが好ましい。また、以下、染料、顕色剤、増感剤それぞれと、上記分散剤とを含有する分散液を、それぞれ「染料分散液」、「顕色剤分散液」、「増感剤分散液」と称する場合がある。但し、上記のように称する場合であっても、上記各呼称はその称する成分以外の成分を含む構成を除外する意味はなく、例えば、染料を主成分としつつもさらに増感剤など染料以外の成分を含む分散液を「染料分散液」と称する場合もある。
【0061】
染料としては、一般の感圧記録材料または感熱記録材料などの記録材料に用いるものであれば特に制限はなく、例えばロイコ染料であってもよい。染料としては、例えば、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)-6-ジメチルアミノフタリド(クリスタル・バイオレット・ラクトン)、3-(p-ジメチルアミノフェニル)-3-(1,2-ジメチルインドール-3-イル)フタリド、3-(p-ジメチルアミノフェニル)-3-(2-フェニルインドール-3-イル)フタリド、3,3-ビス-(9-エチルカルバゾール-3-イル)-5-ジメチルアミノフタリド等のトリアリールメタン系化合物;4,4´-ビスジメチルアミノベンズヒドリンベンジルエーテル、N-ハロフェニルロイコオーラミン等のジフェニルメタン系化合物;ローダミンB-アニリノラクタム、3-ジエチルアミノ-7-ベンジルアミノフルオラン、3-ジエチルアミノ-7-ブチルアミノフルオラン、3-ジエチルアミノ-7-(クロロアニリノ)フルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ピペリジノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-エチル-トリルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-シクロヘキシル-メチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-クロロ-7-(β-エトキシエチル)アミノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-クロロ-7-(γ-クロロプロピル)アミノフルオラン、3-(N-エチル-N-イソアミル)-6-メチル-7-フェニルアミノフルオラン、3-ジブチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン等のキサンテン系化合物;ベンゾイルロイコメチレンブルー、p-ニトロベンゾイルロイコメチレンブルー等のチアジン系化合物;3-メチル-スピロ-ジナフトピラン、3-エチル-スピロ-ジナフトピラン、3-ベンジルスルピロ-ジナフトピラン、3-メチルナフト-(3-メトキシ-ベンゾ)-スピロピラン等のスピロ系化合物等が挙げられる。このような染料は、1種を単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0062】
顕色剤としては、一般の感圧記録材料または感熱記録材料などの記録材料に用いるものであれば特に制限はないが、フェノール類、芳香族カルボン酸誘導体が好ましく、特にビスフェノール類が好ましい。例えば、p-オクチルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、p-フェニルフェノール等のフェノール類;1,1-ビス(p-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(p-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(p-ヒドロキシフェニル)ペンタン、1,1-ビス(p-ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2-ビス(p-ヒドロキシフェニル)ヘキサン、1,1-ビス(p-ヒドロキシフェニル)-2-エチル-ヘキサン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジクロロフェニル)プロパン等のビスフェノール類;ジヒドロキシジフェニルエーテル等が挙げられる。芳香族カルボン酸誘導体としては、p-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸エチル、p-ヒドロキシ安息香酸ブチル、3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸、3,5-ジ-α-メチルベンジルサリチル酸、上記のカルボン酸の多価金属塩等が挙げられる。このような顕色剤は、1種を単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0063】
増感剤としては、一般の感圧記録材料または感熱記録材料などの記録材料に用いるものであれば特に制限はない。例えば、ベンジル-2-ナフチルエーテル、ステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、p-ベンジルオキシ安息香酸ベンジル、1,2-ジ(3-メチルフェノキシ)エタン、1,2-ジ(4-メチルフェノキシ)エタン、1,2-ジ(4-メトキシフェノキシ)エタン、1,2-ジ(4-クロロフェノキシ)エタン、1、2-ジフェノキシエタン、1-(4-メトキシフェノキシ)-2-(3-メチルフェノキシ)エタン、p-メチルチオフェニルベンジルエーテル、1,4-ジ(フェニルチオ)ブタン、p-ベンジルビフェニル、p-トリルビフェニルエーテル、ジ(p-メトキシフェノキシエチル)エーテル、m-ターフェニル、ベンジル-4-メチルチオフェニルエーテル、1-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸フェニルエステル、シュウ酸ジベンジルエステル、シュウ酸-ジ-p-メチルベンジルエステル、シュウ酸-ジ-p-クロロベンジルエステル、テレフタル酸ジブチルエステル、テレフタル酸ジベンジルエステル、イソフタル酸ジブチルエステル、p-アセトトルイジド、p-アセトフェネチジド、N-アセトアセチル-p-トルイジン、ジ(β-ビフェニルエトキシ)ベンゼン等が挙げられる。このような増感剤は、1種を単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0064】
染料分散液に含まれる分散剤は、通常、染料100質量部に対して5~50質量部であることが好ましく、8~30質量部がより好ましく、10~20質量部がさらに好ましい。分散剤の含有量が上記範囲であることで、染料の分散状態、分散安定性をより良好とし、得られる記録材料の発色感度がより良好となる。
【0065】
顕色剤分散液に含まれる分散剤は、通常、顕色剤100質量部に対して5~50質量部であることが好ましく、8~30質量部がより好ましく、10~20質量部がさらに好ましい。分散剤の含有量上記範囲であることで、顕色剤の分散状態、分散安定性をより良好とし、得られる記録材料の発色感度がより良好となる。
【0066】
増感剤分散液に含まれる分散剤は、通常、増感剤100質量部に対して5~50質量部であることが好ましく、8~30質量部がより好ましく、10~20質量部がさらに好ましい。分散剤の含有量上記範囲であることで、増感剤の分散状態、分散安定性をより良好とし、得られる記録材料の発色感度がより良好となる。
【0067】
<塗工物>
上記の分散液を基材に塗工することにより、本開示の塗工物が得られる。基材としては特に制限はなく、例えば紙、合成繊維紙、合成樹脂フィルム等を使用できる。中でも、紙を用いることが好ましい。
【0068】
<記録材料>
本開示の一態様は、上記塗工物を有する記録材料である。
【0069】
また本開示の別の態様は、上記変性PVA(A)、染料、顕色剤及び増感剤を含有する塗工液である。また本開示の一態様として、該塗工液を基材に塗布することにより、記録材料が得られる。
【0070】
また本開示の一態様は、基材と感熱発色層とを有する記録材料であって、該感熱発色層が染料、顕色剤、増感剤及び変性PVA(A)を含有する、記録材料である。
【0071】
記録材料は、感熱記録材料又は感圧記録材料であってもよい。
【0072】
染料、顕色剤及び/又は増感剤の分散には、通常、ボールミル、アトライター、サンドミル、SCミル、リングミル、スパイクミル、コボールミル、ダイノウミル等が使用できる。上記変性PVA(A)を分散剤として用いて、好ましくは粒子径0.1~1.0μm(より好ましくは0.2~0.7μm、さらに好ましくは0.3~0.5μm)の染料、顕色剤及び/又は増感剤を分散質とする分散液や、変性PVA(A)、染料、顕色剤及び増感剤を含有する塗工液が得られる。
【0073】
上記分散液及び塗工液における固形分濃度は特に限定されないが、塗工性等の点から、5~50質量%が好ましく、10~45質量%がより好ましい。上記分散液を基材に塗工して塗工物を得る方法、または塗工液を基材に塗工して感熱記録材を得る際の塗工方法は特に限定されず、公知の方法を採用できる。塗工方法としては、例えばエアーナイフ法、プレート法、グラビア法、ロールコーター法、スプレー法、ディップ法、バー法、エクストルージョン法などの方法を採用できる。上記分散液又は塗工液の塗工量は特に限定されないが、固形分換算で1~10g/m2が好ましく、2~8g/m2がより好ましい。
【0074】
上記感熱発色層は、染料、顕色剤及び増感剤の他に、塗工適性の改善、白色度、発色感度、分散安定性等をさらに高めるため、水性バインダー、フィラー、界面活性剤、滑剤、消泡剤、湿潤剤、圧力発色防止剤等を併用できる。
【0075】
水性バインダーは特に限定されず、公知のものを使用できる。例えば、澱粉及びその誘導体、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース等のセルロース誘導体;変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド/アクリル酸エステル共重合体、アクリルアミド/アクリル酸エステル/メタクリル酸三元共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン/無水マレイン酸共重合体アルカリ金属塩、ポリアクリルアミド、アルギン酸ソーダ、ゼラチン、カゼイン等の水溶性高分子;ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリブチルメタクリレート、エチレン/酢酸ビニル共重合体等のエマルジョン;スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/ブタジエン/アクリル系共重合体等のラテックス等が挙げられる。水性バインダーの添加量は、染料、顕色剤及び増感剤の合計量100質量部に対して1~20質量部であることが好ましい。
【実施例
【0076】
以下、実施例を用いて本開示を更に具体的に説明する。以下において「部」及び「%」は、特に断りのない限り質量基準を意味する。
【0077】
[PVAのけん化度]
PVA(変性PVAを含む)のけん化度は、JIS-K6726-1994に記載の方法により求めた。
【0078】
[PVAの粘度平均重合度]
PVA(変性PVAを含む)の粘度平均重合度は、上述のJIS-K6726-1994に記載の方法で求めた。
【0079】
[変性PVA(A)におけるスルホン酸基又はその塩の変性量]
変性PVA(A)におけるスルホン酸基又はその塩の変性量は、上述の1H-NMRを用いた方法に準じて求めた。
【0080】
[PVAのブロックキャラクター]
PVA(変性PVAを含む)の残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターは、PVAを重水/重メタノール混合溶媒に溶解させた試料について、測定温度70℃、積算回数18000回で13C-NMR測定を行い、メチレン領域に現れる2単位連鎖構造(dyad)に関する3本のピークの解析により、ピークの積分値から求めた。上記3本のピークは、残存エステル基(-O-C(=O)-Q(Qは上記と同一意味を有する))に結合した主鎖の炭素原子と、ヒドロキシル基に結合した主鎖の炭素原子とに挟まれたメチレン炭素;残存エステル基に結合した主鎖の炭素原子と、該炭素原子に近接し、残存エステル基に結合した主鎖の炭素原子とに挟まれたメチレン炭素;及びヒドロキシル基に結合した主鎖の炭素原子と、該炭素原子に近接し、ヒドロキシル基に結合した主鎖の炭素原子とに挟まれたメチレン炭素に相当する。測定法、計算法については「ポバール」(高分子刊行会、1984年発行、第246~249頁)及びMacromolecules,10,532(1977年)に記載されている。
【0081】
[実施例1]
粘度平均重合度250、けん化度85モル%、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが0.53のPVA(B)100質量部と、スルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドとして2-ベンズアルデヒドスルホン酸ナトリウム21.2質量部とをドライブレンドし混合物を得た。なお、上記PVA(B)は、アルカリ触媒を用いてビニルエステル重合体をけん化して得られたものを使用した(後述のPVA(B)についても同様)。得られた混合物を溶融混練した後冷却し、スルホン酸基の塩が側鎖に導入された変性PVA(A)(PVA1)のペレットを得た。溶融混練条件を以下に示す。得られたPVA1の粘度平均重合度は250、けん化度は85モル%、スルホン酸基又はその塩の変性量は2モル%及び残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターは0.66であった。結果を表1に示す。
【0082】
<溶融混練条件>
装置:東洋精機製作所製「ラボプラストミル4C150」
混練時ジャケット温度:180℃
混練時間:5分
【0083】
(1)染料分散液の作製と評価
<染料分散液の作製(濃度35%)>
染料としてロイコ染料(山本化成株式会社製、商品名:ODB-2)100質量部、PVA1を15部、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール(日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104E)0.2部及び蒸留水204部を混合し60分間ビーカーで予備攪拌を行った後、ビーズミル(AIMEX製社製、Ready-mill type NVM-03型)に移し、ガラスビーズ(直径0.5mmのソーダ石英ガラス)を加え(充填率82%)、吐出量55cc/分、高回転数(3400rpm)、冷却下にて60分間かけて分散させ(16パス)、染料分散液を得た。
【0084】
次に、得られた染料分散液の物性を下記の方法により評価した。
【0085】
<染料分散液の粒子径>
染料分散液の粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津株式会社製、型式:SALD-2200)により測定した。PVA1の染料分散液の粒子径は0.33μmであった。この染料分散液の粒子径について、下記基準にて点数を判定した。
5点:0.4μm以下
4点:0.4~0.5μm
3点:0.5~0.7μm
2点:0.7~1.0μm
1点:1.0μm以上
【0086】
<染料分散液の溶液粘度>
上記分散操作後の染料分散液粘度をTOKIMEC INC.製B型粘度計を用いてロータ回転数60rpm、温度20℃の条件下で測定した。PVA1の染料分散液の溶液粘度は40mPa・sであった。この染料分散液の溶解粘度について、下記基準にて点数を判定した。なお、この染料分散液の溶液粘度は、分散液における分散安定性の指標となる。
5点:50mPa・s以下
4点:50~200mPa・s
3点:200~500mPa・s
2点:500~800mPa・s
1点:800mPa・s以上
【0087】
<染料分散液の保存安定性>
上記分散操作後の染料分散液を20℃で24時間保管した後に、染料分散液粘度をTOKIMEC INC.製B型粘度計を用いてロータ回転数60rpm、温度20℃の条件下で測定した。PVA1の染料分散液の保存安定は45mPa・sであり、上記分散操作直後の染料分散液粘度と比較して粘度の増加率が2倍未満であった。この染料分散液の保存安定性について、下記基準にて点数を判定した。
5点:粘度の増加率が2倍未満
3点:粘度の増加率が2倍以上
1点:溶液がゲル化
【0088】
<染料分散液の白色度>
上記分散操作終了後、1時間経過した染料分散液を市販感熱紙(コクヨ株式会社製、商品名:タイ-2010)に手塗り塗工した(塗布量は5g/m2)。この塗工紙のISO白色度をPF-10(商品名、日本電色工業株式会社製)にて測定した。PVA1の染料分散液の白色度は83であった。この塗工紙について、下記基準にて点数を判定した。なおこの染料分散液の白色度が高いほど、液カブリが少なく、また該染料分散液を用いてなる記録材料の地肌の白色度に優れる。
5点:82以上
4点:79~82
3点:75~79
2点:72~75
1点:72以下
【0089】
(2)顕色剤分散液及び増感剤分散液の作製とその評価
<顕色剤分散液の作製(濃度50%)>
顕色剤としてビスフェノールS(日本曹達株式会社製、商品名:D-8)100質量部、PVA1を15部、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール(日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104E)0.2部及び蒸留水210部を混合し60分間ビーカーで予備攪拌を行った後、ビーズミル(AIMEX製社製、Ready-mill type NVM-03型)に移し、ガラスビーズ(直径0.5mmのソーダ石英ガラス)を加え(充填率82%)、吐出量55cc/分、高回転数(3400rpm)、冷却下にて60分間かけて分散させ(16パス)、顕色分散液を得た。得られたPVA1の顕色剤分散液の粒子径測定を実施した結果、粒子径は0.53μmであった。
【0090】
<増感剤分散液の作製(濃度40%)>
増感剤としてベンジル-2-ナフチルエーテル100質量部、PVA1を15部、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール(日信化学工業株式会社製、商品名:サーフィノール104E)0.2部及び蒸留水165部を混合し60分間ビーカーで予備攪拌を行った後、ビーズミル(AIMEX製社製、Ready-mill type NVM-03型)に移し、ガラスビーズ(直径0.5mmのソーダ石英ガラス)を加え(充填率82%)、吐出量55cc/分、高回転数(3400rpm)、冷却下にて60分間かけて分散させ(16パス)、増感剤分散液を得た。得られたPVA1の増感剤分散液の粒子径測定を実施した結果、粒子径は0.62μmであった。
【0091】
(3)記録材料の作製とその評価
<記録材料の作製>
上記染料分散液50部、顕色剤分散液120部、増感剤分散液75部(固形分換算)を混合攪拌した後に、原紙(坪量:60g/m2の上質紙)の表面に、MayerBarを用いて、上記塗工液を3g/m2(固形分換算)塗工した後、ドライヤーを用いて乾燥させ、さらにスーパーカレンダー(線圧:30kg/cm)にて表面処理することにより、記録材料として感熱記録材料(感熱記録紙)を作製した。
【0092】
得られた感熱記録紙の性能を下記の方法により評価した。
【0093】
<感熱記録紙の発色感度>
感熱記録紙に対し熱傾斜試験機(株式会社東洋精機製作所製、商品名:TYPE HG-100、プレス圧力0.6Kg/cm2、プレス時間5秒、プレス温度120℃)を用いて発色試験を実施し、その発色濃度を測定(GretagMacbeth反射濃度計 RD-19)した。PVA1の感熱記録紙の発色感度は1.28であった。この感熱記録紙の発色感度について、下記基準にて点数を判定した。
5点:1.25以上
4点:1.20~1.25
3点:1.10~1.20
2点:1.00~1.10
1点:1.00以下
【0094】
<総合評価>
上記5つの評価項目について記録材料の性能に影響の大きい物性に対して下記式のように傾斜配点を行い、総合評価を実施し、その当該総合評価結果でもってPVAの性能を評価した。結果を表2に示す。なおこの総合評価が40点以上のものを合格、40点未満のものを不合格と判定した。
総合評価(点)=(染料分散液の粒子径点数)+(染料分散液の溶液粘度点数)×2+(染料分散液の安定性点数)×2+(染料分散液の白色度点数)×2+(感熱記録紙の発色感度点数)×5
【0095】
[実施例2~9、比較例1~6]
用いるPVA(B)の種類、スルホン酸基又はその塩を有するアルデヒドの種類及びその使用量、溶融混練温度及び時間を表1に記載のとおり変更した以外は、実施例1と同様にして、PVA2~15を製造した。結果を表1に示す。
【0096】
表1記載のPVA2~15を用いた以外は実施例1と同様にして、PVA2~15の総合評価を実施した。結果を表2に示す。
[比較例7]
粘度平均重合度250、けん化度85モル%、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが0.53のPVA(B)100質量部を用いて10質量%の水溶液を調製し、水溶液温度を50℃に保ちながら2-ベンズアルデヒドスルホン酸ナトリウム2.1質量部を添加してよく攪拌し、そこで水溶液のpHが2.0になるように1.0規定の塩酸を加えた。この状態で6時間維持して反応させたのちに水酸化ナトリウムを加えて中和した。得られた反応生成物を精製して、PVA16を得た。PVA16の粘度平均重合度は250、けん化度は88モル%、スルホン酸基又はその塩の変性量は0.2モル%、残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターは0.53であった。結果を表1に示す。
【0097】
表1記載のPVA16を用いた以外は実施例1と同様にして、PVA16の総合評価を実施した。結果を表2に示す。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
表2の結果から、スルホン酸基又はその塩を側鎖に特定量有し、粘度平均重合度、けん化度及び残存ビニルエステル単位のブロックキャラクターが特定の範囲にある変性PVA(A)は、総合評価が高く、分散剤として優れた性能を有することが分かる。一方、粘度平均重合度が100未満である比較例1、粘度平均重合度が800を超える比較例2、けん化度が60モル%未満の比較例4、変性量が0.1モル%未満の比較例5、変性量が10モル%である比較例6及びブロックキャラクターが0.55未満である比較例7は総合評価に劣る結果となった。また、比較例3は原料であるPVA(B)の粘度平均重合度が高く、溶融混錬中にゲル化し、変性PVA(A)を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【0101】
本開示の変性PVA(A)を用いた分散液は、分散粒子の粒子径が小さく、かつ液カブリが少なく、分散安定性、保存安定性に優れ、さらに該分散液を用いてなる塗工物及び記録材料は、発色感度および地肌の白色度に優れることから、本開示の変性PVA(A)、分散剤、分散液、塗工物及び記録材料の産業上の利用価値は非常に高い。