[发明专利]水性颜料分散液的制造方法及喷墨记录用油墨

说明书

技术领域

本发明涉及用于得到适于制作喷墨记录用油墨的、含有颜料、树 脂、润湿剂和碱性化合物的水性颜料分散液的制造方法。

背景技术

在印刷油墨和涂装用涂料等中，出于向对环境优异的制品转换的 考虑，正在积极地研究、或者实施作为主原料的有机溶剂向水的转换 即水性化转变。在这些水性化的转变中，使颜料分散于水性介质中并 将该分散状态长期稳定地保持的技术是非常重要的。并且，作为这样 的实现颜料的稳定分散的方法之一，提出了各种分散剂或者分散方法。

特别是喷墨记录中使用的油墨所要求的品质，在分散粒径的细度、 各种环境条件下必须长期保持稳定的分散状态方面等，极其苛刻并且 也非常难以实现。通常，为了实现稳定的颜料分散，理想的是适当选 择对各颜料最佳的分散剂并进行分散。水性喷墨记录用打印机，为了 防止由水分蒸发而造成的喷嘴堵塞，具有喷嘴的压盖机构。其中，也 进行由一个压盖单元来保护多种颜色的喷嘴，压盖单元中没有避免与 其它颜色油墨接触的模式也很多。另外，各种颜色的喷出喷嘴也接近， 因此需要选择能够防止因油墨的接触混合而导致的分散不稳定的分散 剂。例如，按照各自的颜色使用阴离子类分散剂和阳离子类分散剂时， 可以容易地推测到由于压盖单元内的接触混合，分散可能变得不稳定。

在以全色印刷为前提的喷墨记录中，最少也需要黑色、青色、洋 红色和黄色四种颜色。既要考虑压盖单元内的各种颜色油墨的混合特 性又要考虑按每种颜色选择分散剂的烦琐时，优选研究以下方法，其 中，即使对于化学结构和表面状态、其它各种特性差异大的颜料而言， 也使共同的一种分散剂良好地发挥作用。由于这样的理由，作为喷墨 记录用水性分散液的分散剂，多数情况下使用可以应用于比较多种的 颜料的高分子树脂类分散剂，作为这样的高分子树脂类分散剂之一， 适合使用各种苯乙烯-丙烯酸类共聚物。

可以认为：在苯乙烯-丙烯酸类共聚物中，来自苯乙烯的苯环与颜 料的吸附位结合，来自丙烯酸的羧基在水性分散介质中电离，由此具 有负电荷，使分散粒子相互排斥来维持分散。因此，虽然颜料表面为 疏水性的情况下有效地发挥作用，但是颜料表面为亲水性的情况下， 苯环不吸附到颜料表面而是吸附羧基，具有不一定有利于在水性介质 中分散的特性。

在合成颜料中有：如酞菁颜料和稠合多环颜料这样的以有机溶剂 为合成溶剂来合成的颜料、及如偶氮类颜料和色淀颜料这样的在以水 为主成分的合成溶剂中合成的颜料。与在有机溶剂中合成的颜料相比， 在以水为主成分的合成溶剂中合成的颜料具有疏水性低、亲水性强的 倾向。通常，多数情况下，在喷墨记录用油墨中，黑色油墨用着色剂 主要使用炭黑，青色油墨用着色剂主要使用铜酞菁颜料，洋红色油墨 用着色剂主要使用作为稠合多环颜料的喹吖啶酮颜料，另外黄色油墨 用着色剂主要使用偶氮类颜料。其中，炭黑、铜酞菁颜料、喹吖啶酮 颜料的表面为强疏水性，但是在以水为主成分的合成溶剂中合成的偶 氮类颜料的表面的亲水性强。因此，对于黄色油墨中使用的偶氮类颜 料而言，苯乙烯-丙烯酸类共聚物的吸附不如其它颜色吸附得好。其结 果颜料分散困难，同时未吸附到颜料上的分散剂量增多，因此未吸附 到颜料上而在分散介质中溶解的状态的分散剂和以胶束状存在的分散 剂起到中介作用，也认为引起分散的颜料相互之间的聚集，在水性介 质中的分散存在问题。

另外，一般多数情况下偶氮类颜料的耐光性弱。能够满足耐光性、 色调、彩度、发色强度等作为喷墨记录用油墨所要求的所有特性的黄 色颜料不多，期待可以满足所有这些特性的黄色油墨的实现。因此， 对于作为分散剂起作用的例如苯乙烯-丙烯酸类共聚物的结构选定、及 使用选定的分散剂的分散方法的研究是极为重要的。

另一方面，也存在通过表面处理来改变颜料的表面状态的手段。 例如，松香处理和表面活性剂处理、颜料衍生物处理等。即使是亲水 性高的颜料表面，通过这些表面处理也可以将其表面状态变为疏水性。 但是，当施加强分散能量使颜料微细分散至一次粒子的大小时，也有 时这些添加剂从颜料表面剥离而恢复为颜料本来的亲水性表面。另外， 可以认为剥离的表面处理剂的存在阻碍苯乙烯-丙烯酸类共聚物的苯环 与颜料的吸附位的结合，或者引起在分散介质中以溶解的状态或胶束 状存在的高分子树脂类分散剂量的增加，因此造成分散不良。因此， 在重视分散稳定性的情况下，将表面状态改性的添加剂的添加未必是 优选方法。如果可能，优选不使用它们来实现良好的分散稳定性。