JP2009209025A - Composite fine particle, method for producing the same and inkjet recording body using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は銀塩写真調光沢インクジェット記録体のインク受容層の材料として有用な複合微粒子とその製造方法、及びそれを用いたインクジェット記録体に関する。さらに詳しくは、本発明の複合微粒子は製造が容易であり、かつ本発明の複合微粒子をインク受容層に用いたインクジェット記録体は、塗膜面質と画質に優れるばかりでなく、インク定着性に優れているので、高温高湿下で連続印刷を行なった場合でも画質低下が少ないという特徴を有するものである。 The present invention relates to composite fine particles useful as a material for an ink receiving layer of a silver salt photographic glossy ink jet recording material, a method for producing the same, and an ink jet recording material using the same. More specifically, the composite fine particles of the present invention are easy to produce, and the ink jet recording material using the composite fine particles of the present invention for the ink receiving layer not only has excellent coating surface quality and image quality, but also has excellent ink fixing properties. Since it is excellent, it has a feature that there is little deterioration in image quality even when continuous printing is performed under high temperature and high humidity.
これまでにコンピューターなどの出力用として、ワイヤードット記録方式、感熱発色記録方式、溶融熱転写記録方式、昇華記録方式、電子写真方式、インクジェット記録方式などの種々の方式が開発されている。中でもインクジェット記録方式は、記録用シートとして普通紙を使用できること、ランニングコストが安価なこと、ハードウェアがコンパクトで安価なことから、パーソナルユーズに適した記録方式として認知され、プリンターの販売台数を急速に伸ばしてきた。その普及に伴ってハードウェアの改良も進み、フルカラー化や、高速化、高画質化が急速に進展したため、出力用途も単純なモノクロ文字出力から銀塩写真の代替えとなるデジタル画像出力までに拡大しつつあり、必然的に記録紙側に要求される品質も厳しくなってきた。 Various output systems such as a wire dot recording system, a thermal coloring recording system, a melt thermal transfer recording system, a sublimation recording system, an electrophotographic system, and an ink jet recording system have been developed so far. Above all, the inkjet recording method is recognized as a recording method suitable for personal use because of the fact that plain paper can be used as a recording sheet, the running cost is low, and the hardware is compact and inexpensive. Has stretched to. With the widespread use of hardware, full-color, high-speed, and high-quality images have rapidly advanced, so output applications can be expanded from simple monochrome text output to digital image output that can replace silver halide photography. However, inevitably, the quality required for the recording paper side has become stricter.
市販されているインクジェット記録紙の中でも、銀塩写真調のフルカラー画像を出力できるメディアとして、光沢紙の販売量が近年急速に増加している。光沢紙の製造においては如何にして「銀塩写真に近づける」かが重要な鍵とされ、「印字画質」だけでなく「得られた画質を長期間保持できる」ことも求められる。「印字画質」に関しては、プリンターの印刷高速化に伴いより厳しくなったインク吸収速度の改良要求や、光沢紙の低価格化による原材料費の制約の範囲内で、更なる向上を可能とする記録体側の材料開発が必要とされている。中でも、銀塩写真対比で大きく劣っていた「画像耐光性や耐オゾン性」に関しては、近年のインクの改良によりある程度の向上がなされたが、画像の定着性再現性や鮮明性に関しては、未だ改善を要する側面がある。インクジェットプリンタのインクは、染料もしくは顔料色素を溶媒に溶解もしくは分散させているため、印字後の色素を記録紙に充分に定着させるためには、インク溶媒を気化などの手段により除去する必要があるが、簡便に複数の写真画像を出力しようとすると、プリンターの排出トレイ上で印字後の光沢紙が(インク溶媒が乾燥するまもなく)順次積層されるような状態となってしまうため、すみやかにインク溶媒を気化させるのは困難な状況が生じる。記録紙内にインク溶媒が閉じ込められた状態が続くと、定着が不十分な色素は、インク溶媒の拡散と共に受容層内を拡散してしまうため、印字画像の鮮明性低下や、にじみが生じがちである。特に、目視での判定が敏感となる肌色や、濃色ベタ部の均一性を過酷な出力条件下でも良好に保つためには、より強固なインク定着性が求められる。 Among commercially available ink jet recording papers, the sales volume of glossy paper is rapidly increasing as a medium capable of outputting a silver salt photographic full color image in recent years. In the production of glossy paper, how to “get close to a silver salt photograph” is an important key, and not only “print image quality” but also “can maintain the obtained image quality for a long time” is required. With regard to “print image quality”, recording that enables further improvement within the scope of demands for improvement in ink absorption speed, which became more severe as the printing speed of printers increased, and restrictions on raw material costs due to lower prices for glossy paper Body material development is needed. Among them, “image light resistance and ozone resistance”, which was greatly inferior to silver salt photography, has been improved to some extent by recent improvements in ink, but the image fixability reproducibility and sharpness are still unclear. There are aspects that need improvement. Ink jet printer ink has dye or pigment dye dissolved or dispersed in a solvent. In order to sufficiently fix the dye after printing on the recording paper, it is necessary to remove the ink solvent by means such as vaporization. However, when trying to output a plurality of photographic images easily, glossy paper after printing will be in a state of being sequentially stacked (soon after the ink solvent is dried) on the printer's discharge tray. It is difficult to evaporate the solvent. If the ink solvent is confined in the recording paper, the dye that is not sufficiently fixed diffuses in the receiving layer as the ink solvent diffuses.Therefore, the sharpness of the printed image and blurring tend to occur. It is. In particular, a stronger ink fixing property is required in order to keep the skin color that is visually sensitive and the uniformity of the dark solid portion well even under severe output conditions.
鮮やかな出力画像を得て、且つそれを保持するためには、インク中に含まれる染料もしくは顔料である色素と反応性が高く、かつインク溶媒が残留した状態であっても安定な結合体を形成しうる「カチオン定着剤」を受容側のインクジェット記録体に含ませておくことが必要である。かかる定着剤はインクが印字されたらすみやかに結合し、不溶化し得ることが重要となる。現在、市販されているインクジェット記録体の多くで、この定着剤として水溶性のカチオン樹脂を使用することが一般的に行われている。例えば特開昭60−61887号公報(特許文献1参照)にも開示されているように、インクの定着能に優れることが古くから知られているポリアリルアミン類や、特開2004−122769号公報(特許文献2参照)に開示されている、染料インクの画像保存性が良好な5員環アミジン構造を含むカチオン樹脂等の「1級アミン構造を含む水溶性カチオン樹脂」が好適とされる。しかし、近年の高品質化したインクジェットプリンタ用インクは、様々な構造を有する各種染料もしくは顔料からなる着色成分を複数組み合わせて作られた混合物であるため、単一の定着剤でフルカラーの画像を定着させるのはかなり困難な状況となっている。単にカチオン樹脂を増量することで定着能向上を図っても、その効果はあまり期待出来ないだけでなく、毛管現象であるインク吸収を阻害する可能性が高い。更に、これらのカチオン樹脂は、吸湿しやすいためインク受容層中においても比較的運動しやすいこともあってか、高温高湿、光やオゾンといった外部環境の変化や刺激に対して比較的変質しやすく、画像保存性や白紙保存性の悪化要因ともなりうるため、添加量の設定には注意を要する。以上の背景から、カチオン樹脂以外の定着剤の開発が望まれた。 In order to obtain a vivid output image and retain it, a stable combination is required even when the ink solvent remains in a state that is highly reactive with the dye that is a dye or pigment contained in the ink. It is necessary to include a “cationic fixing agent” that can be formed in the inkjet recording medium on the receiving side. It is important that such a fixing agent can be quickly bonded and insolubilized when ink is printed. Currently, in many commercially available ink jet recording materials, a water-soluble cationic resin is generally used as the fixing agent. For example, as disclosed in JP-A-60-61887 (see Patent Document 1), polyallylamines that have long been known to have excellent ink fixing ability, and JP-A-2004-122769. A “water-soluble cationic resin containing a primary amine structure” such as a cationic resin containing a 5-membered ring amidine structure, which is disclosed in (Patent Document 2) and has good image storage stability of a dye ink, is suitable. However, recent high-quality ink for inkjet printers is a mixture made by combining multiple color components composed of various dyes or pigments with various structures, so it can fix a full-color image with a single fixing agent. It is a very difficult situation. Even if the fixing ability is improved simply by increasing the amount of the cationic resin, the effect cannot be expected so much, and there is a high possibility that the ink absorption, which is a capillary phenomenon, will be inhibited. Furthermore, these cationic resins are easy to absorb moisture and may move relatively easily in the ink receiving layer, and may be relatively deteriorated by changes in external environment and stimuli such as high temperature and high humidity, light and ozone. This is easy and may cause deterioration of image storability and blank sheet storability, so care must be taken when setting the addition amount. From the above background, development of fixing agents other than cationic resins has been desired.
既存のカチオン樹脂以外の定着剤の代表例として、特開2000−309157号公報(特許文献3参照)記載のアルミニウムもしくは周期表4A族の元素を含む水溶性化合物があげられ、中でも塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物やチタン、ジルコニウム化合物が好適と例示されている。ただし、定着剤としてこれらを単独で使用するだけでは、インク定着能が不十分であるため、鮮明な画像を得るためにカチオン樹脂の併用が検討されている。しかしこの場合、カチオン樹脂由来の保存性悪化は避けられない。特開平4−7189号公報(特許文献4参照)には、ジルコニウム化合物として酸塩化ジルコニウム系活性無機ポリマーが提案されているが、これも同様に単独では十分な定着能を得ることは出来なかった。 Representative examples of fixing agents other than the existing cationic resins include water-soluble compounds containing aluminum or elements of Group 4A of the periodic table described in JP-A-2000-309157 (see Patent Document 3). Aluminum oxide compounds, titanium and zirconium compounds are exemplified as suitable. However, if these are used alone as the fixing agent, the ink fixing ability is insufficient, and therefore the combined use of a cationic resin is being studied in order to obtain a clear image. However, in this case, deterioration of storage stability derived from the cationic resin is inevitable. In JP-A-4-7189 (see Patent Document 4), a zirconium oxychloride-based active inorganic polymer has been proposed as a zirconium compound, but this also failed to obtain a sufficient fixing ability by itself. .
特開2006−160539号公報(特許文献5参照)、特開2006−224432号公報(特許文献6参照)には、チタンやジルコニウムなどの遷移金属酸化物で被覆してなるシリカ微粒子が提案されているが、これらはシリカ微粒子より得られる良好なインク吸収性を保ちつつ、遷移金属酸化物の高屈折率により塗膜光沢を高めることを意図しており、有機溶媒に溶解した遷移金属アルコキシドや遷移金属アセチルアセトネートなどの遷移金属酸化物前駆体を、結晶水が存在するシリカ表層のみ加水分解させることで、均一な酸化物被覆層を得るものである。この条件下では、反応性の高い遷移金属前駆体は充分に加水分解されて酸化物層となり、チタンやジルコニウムのカチオン性は乏しい状態になるため、インク定着能を向上させる効果は得られない。 JP-A-2006-160539 (see Patent Document 5) and JP-A-2006-224432 (see Patent Document 6) propose silica fine particles coated with a transition metal oxide such as titanium or zirconium. However, they are intended to increase the gloss of the coating film due to the high refractive index of the transition metal oxide while maintaining the good ink absorbability obtained from the silica fine particles. A uniform oxide coating layer is obtained by hydrolyzing the transition metal oxide precursor such as metal acetylacetonate only on the silica surface layer where crystal water is present. Under these conditions, the highly reactive transition metal precursor is sufficiently hydrolyzed to form an oxide layer, and the cationic properties of titanium and zirconium are poor, so that the effect of improving the ink fixing ability cannot be obtained.
カチオン樹脂の使用量を低減しつつ定着能を確保するため、特開2001−10209号公報(特許文献7参照)にはシランカップリング剤を定着剤であるカチオン樹脂と併用することが提案されており、特にカチオン性の4級アンモニウム構造を有するシランカップリング剤を使うと好適であると明示されている。シランカップリング剤自体は特開昭62−178384号公報(特許文献8参照)にも記載されているようにインクジェット記録体に供する顔料の表面処理剤として古くから用いられている材料である。インク受容層の定着剤としてカチオン性シランカップリング剤を用いた場合、カチオン基がインク受容層の主成分である顔料の表面にカチオン樹脂よりも強固に結合もしくは吸着されているため、外部刺激に対する耐性が高まり、インク吸収性や画像保存性が向上することが期待される。しかし、このカチオン性シランカップリング剤をインク定着剤として単独で使用しても十分なインク定着能が得られなかったため、その品質は特に高温高湿環境下での画像の鮮明性が劣る傾向があった。 In order to ensure the fixing ability while reducing the amount of the cationic resin used, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-10209 (see Patent Document 7) proposes to use a silane coupling agent in combination with a cationic resin as a fixing agent. In particular, it is clearly stated that it is preferable to use a silane coupling agent having a cationic quaternary ammonium structure. The silane coupling agent itself is a material that has been used for a long time as a surface treatment agent for pigments used in ink jet recording materials, as described in JP-A No. 62-178384 (see Patent Document 8). When a cationic silane coupling agent is used as the fixing agent of the ink receiving layer, the cationic group is bonded or adsorbed to the surface of the pigment, which is the main component of the ink receiving layer, more strongly than the cationic resin, so that it can resist external stimuli. It is expected that the resistance is increased and the ink absorbability and the image storage stability are improved. However, even if this cationic silane coupling agent was used alone as an ink fixing agent, sufficient ink fixing ability could not be obtained, so the quality of the image tends to be inferior particularly in a high temperature and high humidity environment. there were.
特開2006−110770号公報(特許文献9参照)には、このカチオン性シランカップリング剤の定着能不足を補うため、水溶性多価金属化合物を組み合わせることが提案されている。ここに示されているインクジェット記録材料は、シランカップリング剤存在下で粉砕・分散処理されたシリカ微粒子を主成分としたインク受容層が水溶性多価金属化合物を含有してなる。シランカップリング剤としてはカチオン性を有するものが、水溶性多価金属化合物としてはアルミニウム化合物もしくはジルコニウム化合物が好適とされ、水溶性多価金属化合物の添加時期は、塗布直前の添加が好ましいとされる。この改良により、カチオン性シランカップリング剤を単独で使用した場合に比べ、インク定着能にある程度の向上が確認されたが、水溶性多価金属化合物自体のインク受容層に対する結合力が不十分であったためか、画像耐水性の悪化がみられただけでなく、最も重要な通常環境での画質の劣化の指標とされる塗膜の光沢度や印字濃度の低下も生じたため更なる改良が必要であった。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-110770 (see Patent Document 9) proposes a combination of a water-soluble polyvalent metal compound in order to compensate for the insufficient fixing ability of the cationic silane coupling agent. In the ink jet recording material shown here, an ink receiving layer containing silica fine particles pulverized and dispersed in the presence of a silane coupling agent as a main component contains a water-soluble polyvalent metal compound. The silane coupling agent has a cationic property, and the water-soluble polyvalent metal compound is preferably an aluminum compound or a zirconium compound, and the water-soluble polyvalent metal compound is preferably added immediately before coating. The As a result of this improvement, a certain degree of improvement in the ink fixing ability was confirmed as compared with the case where the cationic silane coupling agent was used alone, but the binding strength of the water-soluble polyvalent metal compound itself to the ink receiving layer was insufficient. Because of this, not only image water resistance was deteriorated, but also the glossiness of the paint film and the print density, which are the most important indicators of image quality deterioration in normal environments, were reduced, so further improvement is necessary. Met.
一方、本研究者らはこれらの欠点を克服しうる新規インク定着剤として、アミノ基含有シランカップリング剤とジルコニウム化合物を重合してなるZr−O−Si結合を有する重合体を検討した。この重合体と無機顔料からなる複合微粒子は、より優れたインク定着能を示すことが確認されたが、その製造過程に無機顔料と重合体の混合により凝集した水性スラリーを再分散する工程があり、この処理には高圧でオリフィスを通過した高速のスラリー状混合物を対向衝突させたり、固定された壁に衝突させることにより分散、或いは粉砕する方式が好適に用いられる。しかし、これらの分散設備は単位時間当たりの処理能力があまり高くなく、且つ、分散機内部の磨耗を防ぐために中枢部にダイヤモンドを必要があるなど、生産性や設備面でコストに及ぼす影響が大きく、その改善が求められた。 On the other hand, the present inventors examined a polymer having a Zr—O—Si bond obtained by polymerizing an amino group-containing silane coupling agent and a zirconium compound as a novel ink fixing agent capable of overcoming these drawbacks. The composite fine particles composed of this polymer and inorganic pigment have been confirmed to exhibit better ink fixing ability, but there is a step of redispersing the aqueous slurry aggregated by mixing the inorganic pigment and polymer in the production process. In this treatment, a high-speed slurry mixture that has passed through the orifice at a high pressure is preferably collided oppositely, or dispersed or pulverized by colliding with a fixed wall. However, these distributed facilities do not have a very high processing capacity per unit time, and diamonds are required in the central part to prevent wear inside the disperser, which has a large impact on productivity and facilities. The improvement was called for.
本発明は、前述した銀塩写真調光沢インクジェット記録体のインク受容層が備えるべき品質を高度に実現し、かつ生産性が良好で、設備面で負担の少ないインクジェット記録体向け複合微粒子を提供しようとするものである。併せて該複合微粒子の好ましい製造方法、及び該複合微粒子を用いたインクジェット記録体を開示しようとするものである。 The present invention provides a composite fine particle for an ink jet recording material that realizes the quality that the ink receiving layer of the above-described silver salt photographic glossy ink jet recording material should have at a high level, has good productivity, and has less burden on facilities. It is what. In addition, a preferred method for producing the composite fine particles and an ink jet recording material using the composite fine particles are disclosed.
本発明者らは、アミノ基含有シランカップリング剤とジルコニウム化合物を予め水性溶媒中で適度に重合させ、両者がZr−O−Si結合を介して一体化したカチオン性の重合体の改良を進めた。この重合体を使用すると、ジルコニウム化合物などの水溶性多価金属化合物をそのまま無機顔料に併せた場合よりは複合化時の凝集が軽減されたため、より透明性の高い塗膜を得ることが出来るものであった。しかしながら、この重合体の使用による改善効果は必ずしも充分とは言えず、特に無機顔料として凝集力の強い高比表面積の気相法シリカなどを用いた場合、再分散処理のために分散力は強いが生産効率の面で劣る高圧分散機の使用が不可欠であった。本研究者らは、この強固な凝集が発生する原因は、超微粒子とみなすこともできる重合体の粒子径が小さ過ぎるためと推定した。 The present inventors proceeded to improve a cationic polymer in which an amino group-containing silane coupling agent and a zirconium compound were appropriately polymerized in advance in an aqueous solvent, and both were integrated via a Zr—O—Si bond. It was. When this polymer is used, a water-soluble polyvalent metal compound such as a zirconium compound can be combined with an inorganic pigment as it is, so that aggregation at the time of compounding is reduced, so that a coating with higher transparency can be obtained. Met. However, the improvement effect due to the use of this polymer is not always sufficient, and particularly when a high specific surface area gas phase method silica having a strong cohesive force is used as the inorganic pigment, the dispersion power is strong due to the redispersion treatment. However, it was essential to use a high-pressure disperser that was inferior in production efficiency. The present researchers estimated that the cause of this strong aggregation is that the particle size of the polymer, which can be regarded as ultrafine particles, is too small.
そこで、超微粒子の粒子径を増すことで複合化時の凝集を緩和し、生産性の悪化やコスト上昇を招いている「再分散工程」に要するエネルギーの軽減を図ることを試みた。しかし、単に粒径を増すためにアミノ基含有シランカップリング剤とジルコニウム化合物の重合促進を意図して重合時間の延長や温度、pHの調整等を試みると、アミノ基の変質による着色が生じたり、ジルコニウムの加水分解が進行しすぎてインク定着能を有するカチオン比率が低下するためか、インク定着能が悪化したり、得られる超微粒子の粒子径にばらつきが生じインクジェット記録体の塗膜欠陥の原因ともなりうる粗大粒子が生成するなど、問題が多く発生した。 Therefore, an attempt was made to reduce the energy required for the “redispersion process” that increases the particle size of the ultrafine particles to alleviate aggregation during compounding, resulting in deterioration of productivity and cost increase. However, if an attempt is made to extend the polymerization time or adjust the temperature or pH with the intention of promoting the polymerization of the amino group-containing silane coupling agent and the zirconium compound in order to simply increase the particle size, coloring due to alteration of the amino group may occur. , Because the hydrolysis of zirconium proceeds too much and the cation ratio having the ink fixing ability decreases, the ink fixing ability deteriorates, or the particle diameter of the resulting ultrafine particles varies, resulting in coating film defects on the ink jet recording body. Many problems occurred, such as the generation of coarse particles that could be the cause.
次に、アミノ基含有シランカップリング剤とジルコニウム化合物の重合の際に核となる粒子を導入することで、カチオン性を呈する超微粒子の粒径増を試みたところ、前述のような着色や粗大粒子が生じることなく、超微粒子が得られた。これは、アミノ基含有シランカップリング剤とジルコニウム化合物の加水分解による重合反応が、核粒子の表面で速やかに且つ均一に進行するためだと考えられる。即ち、この超微粒子は「核粒子の少なくとも一部を、アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む重合体により構成される被覆層が被覆する」構造を有する。
この超微粒子が核として核粒子を有するため、より大きな適度な粒子径を有して生成されるため、先に説明したような凝集力の強い高比表面積の気相法シリカなどを無機顔料として複合化した場合でも、過度の凝集が生じることなく、得られる複合微粒子の再分散に要する負荷の軽減が可能となった。この複合微粒子を用いたインクジェット記録体は、核粒子を用いなかった場合と同等の優れた品質を示した。なお、この複合化とは無機顔料の周囲の少なくとも一部に超微粒子を結合して備えることをいう。
Next, we attempted to increase the particle size of the ultrafine particles exhibiting a cationic property by introducing particles serving as nuclei during the polymerization of the amino group-containing silane coupling agent and the zirconium compound. Ultrafine particles were obtained without generation of particles. This is presumably because the polymerization reaction by hydrolysis of the amino group-containing silane coupling agent and the zirconium compound proceeds promptly and uniformly on the surface of the core particles. In other words, this ultrafine particle is “covered at least a part of the core particle by a coating layer composed of a polymer containing an amino group and a M—O—Si bond (M represents a divalent or higher metal atom)”. It has a structure.
Since these ultrafine particles have core particles as nuclei, they are produced with a larger appropriate particle size. Therefore, as described above, gas phase method silica having a high cohesive force and high specific surface area is used as an inorganic pigment. Even in the case of complexing, it was possible to reduce the load required for redispersion of the resulting composite fine particles without causing excessive aggregation. The ink jet recording material using the composite fine particles showed excellent quality equivalent to the case where the core particles were not used. In this connection, the composite means that ultrafine particles are bonded to at least a part of the periphery of the inorganic pigment.
ここで用いる核となる粒子はインク定着剤としての機能を期待するものではないため、有効成分となる被覆層を保持することが出来れば、特にその組成に拘らず利用可能であった。また、核粒子の導入により被覆層の重合が速やかに進行できるようになったためか、発端となったジルコニウム化合物以外の2価以上の金属化合物を超微粒子の被覆層原料として利用しても、良好な品質のインクジェット記録体が得られた。中でも、ジルコニウム化合物、チタン化合物、アルミニウム化合物、亜鉛化合物を用いた場合、特に優れた品質のインクジェット記録体が得られたが、金属イオンの種類によって画像を形成する際のインクの発色が微妙に異なるため、使用可能な金属イオンの種類が多様化することは、画像の色調調整を容易とする点からも非常に好ましく、その他の金属化合物も有効に活用される。 Since the core particles used here are not expected to function as an ink fixing agent, they can be used regardless of their composition as long as they can hold a coating layer as an active ingredient. In addition, it is good even if a metal compound having a valence of 2 or more other than the starting zirconium compound is used as a raw material for the coating layer of the ultrafine particles, because the polymerization of the coating layer can proceed rapidly by the introduction of the core particles. A high quality ink jet recording material was obtained. In particular, when a zirconium compound, a titanium compound, an aluminum compound, or a zinc compound was used, an ink jet recording body with particularly excellent quality was obtained. However, the color of ink when forming an image differs slightly depending on the type of metal ion. Therefore, diversifying the types of metal ions that can be used is very preferable from the viewpoint of facilitating the adjustment of the color tone of an image, and other metal compounds are also effectively used.
また、本発明者らは上記「アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層と核粒子を備える超微粒子」と無機顔料を水性媒体中で複合化する際に、Mの金属イオンとキレートを形成しうる親水性重合体が存在するとMイオンの過度の加水分解が抑制されるためか、複合微粒子ゾルの安定性が向上することを見出し、本発明を完成した。 In addition, the present inventors also described the above “ultrafine particles comprising a coating layer containing amino groups and M—O—Si bonds (M represents a divalent or higher-valent metal atom) and core particles” and an inorganic pigment in an aqueous medium. When complexing, if a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the metal ion of M is present, the excessive hydrolysis of the M ion is suppressed, or the stability of the composite fine particle sol is improved, The present invention has been completed.
従って、本願は以下の発明を包含する:
(1)無機顔料と、核粒子及び該核粒子の表面の少なくとも一部を被覆するアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む重合体の層を有する超微粒子とを、該無機顔料の周囲が少なくとも一部に該超微粒子を結合して備える、複合微粒子。
(2)前記分子内にアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む重合体と、前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体との少なくとも一部が互いに配位した状態である(1)の複合微粒子。
(3)核粒子を含む水性溶媒中で、アミノ基含有シランカップリング剤と、2価以上の金属化合物を重合して、該核粒子の表面の少なくとも一部を被覆するアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を重合体の層を有する超微粒子の水性分散液を得、該水性分散液に無機顔料を分散して得られた複合微粒子。
(4)核粒子が、粒子径4〜30nmのコロイダルシリカであることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の複合微粒子。
(5)前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体が、ポリアリルアミンであることを特徴とする(2)又は(4)に記載の複合微粒子。
(6)前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体の重量平均分子量が、5000〜50000であることを特徴とする(2)、(4)又は(5)に記載の複合微粒子。
(7)無機顔料が、平均粒子径1μm以下の気相法シリカであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の複合微粒子。
(8)前記Mがジルコニウム、アルミニウム、チタン及び亜鉛から成る群から選ばれる少なくとも一種の金属原子である、(1)〜(7)のいずれかに記載の複合粒子。
(9)前記超微粒子が、核となる粒子を含む水性溶媒中で、アミノ基含有シランカップリング剤と2価以上の金属化合物の重合により形成されたものであることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の複合微粒子。
(10)前記アミノ基含有シランカップリング剤が、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン及びN−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシランから成る群より選ばれる少なくとも一種もしくはその加水分解物及び重合体であることを特徴とする(9)に記載の複合微粒子。
(11)前記2価以上の金属化合物が、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、チタン化合物、亜鉛化合物より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする(9)又は(10)に記載の複合微粒子。
(12)無機顔料と超微粒子の固形分比率が、無機顔料100質量部に対して、超微粒子が2〜20質量部であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載の複合微粒子。
(13)無機顔料と超微粒子及び親水性重合体の固形分比率が、無機顔料100質量部に対して、超微粒子が2〜20質量部、親水性重合体が0.5〜5質量部であることを特徴とする(2)〜(12)のいずれかに記載の複合微粒子。
(14)(1)〜(13)のいずれかに記載の複合微粒子を含有することを特徴とするインクジェット記録体。
(15)核粒子を含む水性溶媒中で、アミノ基含有シランカップリング剤と、2価以上の金属化合物を重合して、該核粒子の表面の少なくとも一部を被覆するアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む重合体の層を有する超微粒子の水性分散液を得、該水性分散液に無機顔料と必要に応じて希釈水を加え、分散して複合化することを特徴とする複合微粒子の製造方法。
(16)核粒子を含む水性溶媒中で、アミノ基含有シランカップリング剤と、2価以上の金属化合物を重合して、該核粒子の表面の少なくとも一部を被覆するアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む重合体の層を有する超微粒子の水性分散液を得、該水性分散液に、前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体と無機顔料を加え、分散して複合化することを特徴とする複合微粒子の製造方法。
Accordingly, this application includes the following inventions:
(1) An inorganic pigment, a core layer and a polymer layer containing an amino group and M-O-Si bond (M represents a divalent or higher metal atom) covering at least a part of the surface of the core particle. Composite fine particles comprising ultrafine particles having the fine particles bonded to at least a part of the periphery of the inorganic pigment.
(2) A polymer containing an amino group and a M—O—Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom) in the molecule, and a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion. The composite fine particles according to (1), wherein at least some of them are coordinated with each other.
(3) In an aqueous solvent containing core particles, an amino group-containing silane coupling agent and a divalent or higher valent metal compound are polymerized to cover at least a part of the surface of the core particles and M-O Composite fine particles obtained by obtaining an aqueous dispersion of ultrafine particles having a polymer layer with a Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom), and dispersing an inorganic pigment in the aqueous dispersion.
(4) The composite fine particle according to any one of (1) to (3), wherein the core particle is colloidal silica having a particle diameter of 4 to 30 nm.
(5) The composite microparticle according to (2) or (4), wherein the hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion is polyallylamine.
(6) The composite microparticle according to (2), (4) or (5), wherein the hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion has a weight average molecular weight of 5,000 to 50,000.
(7) The composite fine particles according to any one of (1) to (6), wherein the inorganic pigment is gas phase method silica having an average particle diameter of 1 μm or less.
(8) The composite particle according to any one of (1) to (7), wherein M is at least one metal atom selected from the group consisting of zirconium, aluminum, titanium, and zinc.
(9) The ultrafine particles are formed by polymerization of an amino group-containing silane coupling agent and a divalent or higher metal compound in an aqueous solvent containing core particles (1) The composite fine particle according to any one of to (8).
(10) The amino group-containing silane coupling agent includes 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-2 (aminoethyl). The composite microparticle according to (9), which is at least one selected from the group consisting of 3-aminopropyltriethoxysilane or a hydrolyzate and polymer thereof.
(11) The composite fine particles according to (9) or (10), wherein the divalent or higher valent metal compound is at least one selected from a zirconium compound, an aluminum compound, a titanium compound, and a zinc compound.
(12) The solid content ratio of the inorganic pigment and the ultrafine particles is 2 to 20 parts by mass of the ultrafine particles with respect to 100 parts by mass of the inorganic pigment, according to any one of (1) to (11) Composite fine particles.
(13) The solid content ratio of the inorganic pigment, the ultrafine particles and the hydrophilic polymer is 2 to 20 parts by mass of the ultrafine particles and 0.5 to 5 parts by mass of the hydrophilic polymer with respect to 100 parts by mass of the inorganic pigment. The composite fine particles according to any one of (2) to (12), wherein
(14) An ink jet recording material comprising the composite fine particles according to any one of (1) to (13).
(15) In an aqueous solvent containing core particles, amino group-containing silane coupling agent and divalent or higher valent metal compound are polymerized to cover at least a part of the surface of the core particles and M-O An aqueous dispersion of ultrafine particles having a polymer layer containing a -Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom) is obtained, and an inorganic pigment and, if necessary, dilution water are added to the aqueous dispersion to disperse And a composite fine particle production method, wherein the composite fine particles are combined.
(16) In an aqueous solvent containing core particles, an amino group-containing silane coupling agent and a divalent or higher-valent metal compound are polymerized to cover at least a part of the surface of the core particles and M-O An aqueous dispersion of ultrafine particles having a polymer layer containing a -Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom) is obtained, and hydrophilicity capable of forming a chelate with the M ion in the aqueous dispersion A method for producing composite fine particles, comprising adding a polymer and an inorganic pigment, and dispersing and compositing.
本発明の複合微粒子は、製造時の複合化工程において生じる微粒子間の凝集が穏やかなため、比較的簡単な分散で調製可能である。そのため、生産性も良好で、その製造の際における設備面での負担が少ない。本発明の複合微粒子をインク受容層に用いた銀塩写真調光沢インクジェット記録体は、塗膜面質と画質に優れるばかりでなく、インク定着性に優れているので、高温高湿下で連続印刷を行なった場合でも画質低下が少ないという特徴を有する。 The composite microparticles of the present invention can be prepared with a relatively simple dispersion because the aggregation between the microparticles generated in the composite process during production is gentle. Therefore, productivity is also good, and there is little burden on the facility side during the production. The silver salt photographic glossy inkjet recording material using the composite fine particles of the present invention for the ink receiving layer not only has excellent coating surface quality and image quality, but also has excellent ink fixing properties, so it can be continuously printed at high temperature and high humidity. Even when this is performed, there is a feature that there is little deterioration in image quality.
(複合微粒子の調製)
本発明の複合微粒子は、核粒子をアミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子、好ましくはZr,Al,Ti,Znなどを示す)を含む重合体層で核粒子の表面の少なくとも一部、好ましくは全部を被覆した構造を有する超微粒子と、無機顔料、更に好ましくは、前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体とが複合化されてなる。以下に、複合微粒子の原料となる超微粒子と、親水性重合体、及び無機顔料の条件や調製方法について示す。
(Preparation of composite fine particles)
The composite fine particle of the present invention is a nuclear particle comprising a polymer layer containing an amino group and a M—O—Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom, preferably Zr, Al, Ti, Zn, etc.). The ultrafine particles having a structure in which at least a part, preferably all, of the surface is coated with an inorganic pigment, more preferably a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion. The conditions and preparation methods for the ultrafine particles, the hydrophilic polymer, and the inorganic pigment that are the raw materials for the composite fine particles are shown below.
(アミノ基とM−O−Si結合を含む被覆層と核粒子より構成される超微粒子の調製)
複合微粒子調製製造に供する「アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子、好ましくはZr,Al,Ti,Znなどを示す)を含む被覆層と核粒子からなる超微粒子」は、核粒子の少なくとも一部の表面にアミノ基とM−O−Si結合を含む被覆層が形成されていればよく、それぞれの分布状態や調製法は特に限定するものではないが、好適な調製法の一例として、核粒子を含む溶媒中で、アミノ基含有シランカップリング剤と加水分解性を有する2価以上の金属化合物を重合させる方法があげられる。また、この重合の際、「前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体」を共存させると得られる複合微粒子の品質安定性の面で好ましいが、これに関しては後述する。
(Preparation of ultrafine particles composed of a coating layer containing amino groups and M-O-Si bonds and core particles)
“Ultra-fine particles composed of a coating layer containing an amino group and an M—O—Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom, preferably Zr, Al, Ti, Zn, etc.) and a core particle for preparation and production of composite fine particles ”As long as a coating layer containing an amino group and a M—O—Si bond is formed on at least a part of the surface of the core particle, and each distribution state and preparation method are not particularly limited. An example of such a preparation method is a method in which an amino group-containing silane coupling agent and a hydrolyzable divalent or higher metal compound are polymerized in a solvent containing core particles. Further, in this polymerization, it is preferable from the viewpoint of the quality stability of the composite fine particles obtained when the “hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion” is coexistent, but this will be described later.
超微粒子の核は、少なくとも一部の表面に「アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層」が形成できれば良く、インク定着能を期待するものではないため、該被覆層と強固に結合できる材料であれば特に限定するものではないが、例えば、インク受容層の材料として後述する各種無機顔料が利用できる。中でも、速やかにその被覆層を形成するために、カチオン性の被覆層と結合しやすいアニオン性の材料か、加水分解により被覆層成分とM−O−Si結合を形成可能な材料であると好ましい。これらの要件に該等する材料として、コロイダルシリカが最も好適な核粒子材料として例示できる。コロイダルシリカとしては、市販されている化成品(例えば、日産化学工業株式会社製:スノーテックスシリーズ、触媒化成工業株式会社製:カタロイドシリーズなど)をそのまま利用しても良いし、後述する種々の手法、例えば、溶媒に溶解したアルコキシシランに適当な酸やアルカリ水溶液を添加して加水分解させるなどの手法で核粒子を調製しても良い。被覆層を形成する際に過度な凝集が発生するのを避けるために、分散性の良好な(所謂単分散の)ゾルを用いると好ましい。また、その粒子径は、小さすぎると核粒子を導入した効果が得られず、大きすぎると、インクジェット記録体のインク受容層の表層欠陥や透明性低下につながるおそれ恐れがあるため、そのサイズは粒子径2〜50nmが好ましく、より好ましくは4〜30nmであるが、核粒子や被覆層の種類や処方によっても最適値は異なるため、これに限定するものではない。
ここで、平均粒子径とは市販の粒子径測定装置を用いて、動的光散乱法によって測定される粒子径(キュムラント法で求められる値)である。前述の微粒子は粒子径が非常に小さいため、測定精度を確保するために測定可能下限レンジが1nm以下の装置を利用することが好ましい。
The core of the ultrafine particles only needs to be able to form a “coating layer containing an amino group and M—O—Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom)” on at least a part of the surface. The material is not particularly limited as long as it is a material that can be firmly bonded to the coating layer. For example, various inorganic pigments described later can be used as the material of the ink receiving layer. Among these, in order to quickly form the coating layer, an anionic material that is easily bonded to the cationic coating layer or a material that can form a M-O-Si bond with the coating layer component by hydrolysis is preferable. . As a material that meets these requirements, colloidal silica can be exemplified as the most preferable core particle material. As the colloidal silica, commercially available chemical products (for example, manufactured by NISSAN CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD .: Snowtex series, manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd .: Cataloid series, etc.) may be used as they are. The core particles may be prepared by a technique, for example, a technique of adding an appropriate acid or aqueous alkali solution to an alkoxysilane dissolved in a solvent to cause hydrolysis. In order to avoid excessive aggregation when forming the coating layer, it is preferable to use a sol with good dispersibility (so-called monodisperse). In addition, if the particle size is too small, the effect of introducing the core particles cannot be obtained, and if it is too large, there is a possibility that the ink receiving layer of the ink jet recording body may have a surface layer defect or a decrease in transparency. The particle diameter is preferably 2 to 50 nm, and more preferably 4 to 30 nm. However, the optimum value varies depending on the type and formulation of the core particles and the coating layer, and is not limited thereto.
Here, the average particle size is a particle size (value obtained by cumulant method) measured by a dynamic light scattering method using a commercially available particle size measuring device. Since the above-mentioned fine particles have a very small particle diameter, it is preferable to use an apparatus having a measurable lower limit range of 1 nm or less in order to ensure measurement accuracy.
超微粒子の被覆層の材料として好適に利用されるアミノ基含有シランカップリング剤は、水を含む溶媒中に溶解すると加水分解によりシラノール基が生成し、一部のシラノール基同士が縮合してSi-O-Si結合を形成する。この時、加水分解性を有する2価以上の金属化合物が存在すると、一部のシラノール基は金属化合物の金属イオンとM−O−Si結合を介して結合する。シランカップリング剤は通常2個又は3個のシラノール生成基を有しており、Si-O-Si結合とM−O−Siの生成が進行する結果、三次元の重合体、本発明における被覆層が生成する。
アミノ基含有シランカップリング剤の具体的な構造としては特に限定するものではないが、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(CAS番号4369−14−6)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(CAS番号21142−29−0)、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン(CAS番号1760−24−3)、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン(CAS番号5089−72−5)、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(CAS番号3069−29−2)、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(CAS番号3086−76−6)、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、等が例示でき、信越化学工業株式会社、GE東芝シリコーン株式会社、東レ・ダウコーニング株式会社等、各社からシランカップリング剤の名称で市販されている。中でも、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシランは、アミノ基含有シランカップリング剤の中でもアミノ基1個あたりの分子量が小さいのでカチオン性が高く、且つシラノール基となるアルコキシル基も多いために重合反応性が高く、好適に利用される。
The amino group-containing silane coupling agent that is suitably used as a material for the ultrafine particle coating layer generates silanol groups by hydrolysis when dissolved in a solvent containing water, and some silanol groups are condensed to form Si. -O-Si bond is formed. At this time, if a divalent or higher-valent metal compound having hydrolyzability is present, a part of the silanol group is bonded to the metal ion of the metal compound through the M—O—Si bond. The silane coupling agent usually has 2 or 3 silanol-forming groups, and as a result of the progress of generation of Si—O—Si bonds and M—O—Si, a three-dimensional polymer, coating in the present invention A layer is generated.
The specific structure of the amino group-containing silane coupling agent is not particularly limited, but 3-aminopropyltrimethoxysilane (CAS number 4369-14-6), 3-aminopropyltriethoxysilane (CAS number 21142). -29-0), N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane (CAS number 1760-24-3), N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane (CAS number 5089-72). -5), N-2 (aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane (CAS number 3069-29-2), N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (CAS number 3086-76-6), 3 -Triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, etc. Illustration can, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., GE Toshiba Silicone Co., Dow Corning Toray Co., Ltd. and the like, sold under the name of the silane coupling agent from the company. Among them, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane are amino acids. Among the group-containing silane coupling agents, since the molecular weight per amino group is small, the cationic property is high, and since there are many alkoxyl groups that become silanol groups, the polymerization reactivity is high, and it is suitably used.
アミノ基含有シランカップリング剤は、まずアルコキシル基をシラノール基に変換するために、予め加水分解することが好ましい。シラノール生成基がメトキシ基の場合には加水分解速度が速いので予め加水分解する操作を省略することもできる。加水分解は、従来公知の方法、例えば、溶媒中で水と反応させ、必要に応じて酸やアルカリなどの触媒を添加する方法等により行うことができる。
加水分解を行う溶媒は、加水分解後のシランカップリング剤が均一に溶解することが可能であれば、特に種類は限定しないが、反応の必須成分でもある水が最も好適である。加水分解時のアミノ基含有シランカップリング剤の濃度は、低すぎると金属化合物との重合反応が進行しにくくなり、高すぎると金属化合物との反応前に、アミノ基含有シランカップリング剤単独で過度の重合が進行してしまうため、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜45質量%、最も好ましくは10〜40質量%が好適である。また、過度の重合物であるゲル状物の発生を抑制するために、アミノ基含有シランカップリング剤を溶媒に希釈する際は、溶媒を攪拌した状態で徐々に滴下すると良い。
The amino group-containing silane coupling agent is preferably hydrolyzed in advance in order to convert the alkoxyl group into a silanol group. In the case where the silanol-forming group is a methoxy group, the hydrolysis rate is fast, so that the operation of hydrolysis in advance can be omitted. Hydrolysis can be performed by a conventionally known method, for example, a method of reacting with water in a solvent and adding a catalyst such as acid or alkali as necessary.
The solvent for the hydrolysis is not particularly limited as long as the silane coupling agent after hydrolysis can be uniformly dissolved, but water that is an essential component of the reaction is most preferable. If the concentration of the amino group-containing silane coupling agent at the time of hydrolysis is too low, the polymerization reaction with the metal compound will hardly proceed, and if it is too high, the amino group-containing silane coupling agent alone will not be allowed to react with the metal compound. Since excessive polymerization proceeds, it is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 45% by mass, and most preferably 10 to 40% by mass. Moreover, when diluting an amino group containing silane coupling agent in a solvent in order to suppress generation | occurrence | production of the gel-like substance which is an excessive polymer, it is good to add it gradually in the state which stirred the solvent.
加水分解時に酸を添加すると、アミノ基含有シランカップリング剤の加水分解反応を促進しつつ、生成するシラノール基の安定性を高めて過度の重合を抑制する、などの効果が期待できる。酸の添加時期は、シランカップリング剤滴下前に予め溶媒に混合しておいても良いし、滴下後の溶液に後から混合してもよい。酸の種類は特に限定するものではないが、代表例としては、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、硝酸、硫酸、燐酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、乳酸、シュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、フタル酸などが例示でき、他にも例えば「化学便覧 基礎編 改訂5版(社団法人日本化学会編、丸善株式会社発行)11章」に記載の各種、無機酸、有機酸が使用できる。 When an acid is added at the time of hydrolysis, effects such as enhancing the stability of the silanol groups produced and suppressing excessive polymerization while promoting the hydrolysis reaction of the amino group-containing silane coupling agent can be expected. The acid may be added in advance to a solvent before the silane coupling agent is dropped, or may be mixed later into the solution after dropping. The type of acid is not particularly limited, but representative examples include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, glycolic acid, lactic acid, oxalic acid, Citric acid, malic acid, phthalic acid, etc. can be exemplified. In addition, various kinds of inorganic acids, organics described in “Chemical Handbook Basic Edition, Revised 5th Edition (Chemical Society of Japan, published by Maruzen Co., Ltd.) Chapter 11” Acid can be used.
各種酸の中でも、超微粒子から調製する複合微粒子を塗料化する際の増粘が少ないことから一価の酸が好適に利用される。また、超微粒子分散液調製時の粗大粒子の生成が少なく、粒径制御が比較的容易であることから、カルボン酸が好適であり、中でも水酸基を有するヒドロキシカルボン酸が最も好適に利用できる。具体的にはα−乳酸、グリコール酸が価格、性能の面から最適な材料であるといえる。 Among various acids, a monovalent acid is preferably used because of a small increase in viscosity when forming composite fine particles prepared from ultrafine particles. Further, since the generation of coarse particles during preparation of the ultrafine particle dispersion is small and the particle size control is relatively easy, carboxylic acid is preferable, and among these, hydroxycarboxylic acid having a hydroxyl group is most preferably used. Specifically, it can be said that α-lactic acid and glycolic acid are optimum materials in terms of price and performance.
アミノ基含有シランカップリング剤の滴下や酸添加を行うと希釈熱や反応熱が発生するため、シランカップリング剤同士の不適な重合が促進される恐れがある。そのため溶液の液温は、過度に上昇しないよう制御しておくのが好ましい。但し、金属化合物との反応性を保てる範囲内であれば、アミノ基含有シランカップリング剤同士の重合をある程度意図的に進行させておいても良い。
以上のようにして、アミノ基含有シランカップリング剤溶液の調製を行うが、代わりにもしくは混合して、市販されているアミノ基含有シランカップリング剤の加水分解溶液(例えば、商品名:KBP−90、信越化学工業株式会社製:32%水溶液)や、アミノ基含有シランカップリング剤の重合物溶液(例えば、サイラエースS−330、サイラエースS−320、チッソ株式会社製)等を使用しても良い。
If the amino group-containing silane coupling agent is added dropwise or acid is added, heat of dilution or heat of reaction is generated, which may promote inappropriate polymerization between the silane coupling agents. Therefore, the liquid temperature of the solution is preferably controlled so as not to rise excessively. However, as long as the reactivity with the metal compound can be maintained, the polymerization of the amino group-containing silane coupling agents may be intentionally progressed to some extent.
As described above, an amino group-containing silane coupling agent solution is prepared, but instead of or mixed with, a commercially available hydrolysis solution of an amino group-containing silane coupling agent (for example, trade name: KBP- 90, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: 32% aqueous solution) or a polymer solution of an amino group-containing silane coupling agent (for example, Silaace S-330, Silaace S-320, manufactured by Chisso Corporation) or the like. good.
一方、被覆層中の2価以上の金属原子である「M」の供給源として利用できる金属化合物としては、加水分解性を有する2価以上の金属化合物であれば特に制限なく利用できるが、中でも、インク定着能の観点からジルコニウム化合物、チタン化合物、アルミニウム化合物、亜鉛化合物が好ましく利用できる。特にジルコニウム化合物が最も好適に利用できる。
ジルコニウム化合物としては、塩化ジルコニウム(ZrCl4)、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・nH2O)、硫酸ジルコニウム(Zr(SO4)2・nH2O)、オキシ硫酸ジルコニウム(ZrOSO4・nH2O)、硝酸ジルコニウム(Zr(NO3)4・nH2O)、オキシ硝酸ジルコニウム(ZrO(NO3)2・nH2O)、二酢酸ジルコニウム(Zr(CH3COO)2)、四酢酸ジルコニウム(Zr(CH3COO)4)、オキシ酢酸ジルコニウム (ZrO(CH3COO)2)、炭酸ジルコニウムアンモニウム((NH4)2ZrO(CO3)2)等、各種ジルコニウム塩の他、ジルコニウムアルコキシド類等が例示される。但し、ジルコニウム化合物の中でもジルコニウムアルコキシド類は、その加水分解及び重合反応速度が非常に速いため、反応の制御が難しく、特にアルコキシル基の多いものほど急激な重合による粗大な水酸化ジルコニウムの沈殿が生成しやすい傾向があるため注意を要す。最も好ましい溶媒である水に対する溶解性や、化合物自身のpH、コスト、超微粒子化した際にインク定着能を担うカチオン性を呈する性質等を鑑みると、化学式中にZrOの単位を有しているジルコニウム塩、すなわちオキシジルコニウム塩が好ましく、中でもオキシ塩化ジルコニウム(別名:塩化ジルコニール、酸化塩化ジルコニウム)が最も好適である。このオキシ塩化ジルコニウムは、例えば、第一稀元素化学工業株式会社より製品名:酸塩化ジルコニウム、ジルコゾールZC、ジルコゾールZC−20として購入することができる。
On the other hand, as a metal compound that can be used as a source of “M” that is a divalent or higher metal atom in the coating layer, any metal compound that is hydrolyzable or higher can be used without particular limitation. From the viewpoint of ink fixing ability, zirconium compounds, titanium compounds, aluminum compounds, and zinc compounds can be preferably used. In particular, a zirconium compound can be most suitably used.
Zirconium chloride (ZrCl 4 ), zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · nH 2 O), zirconium sulfate (Zr (SO 4 ) 2 · nH 2 O), zirconium oxysulfate (ZrOSO 4 · nH 2 O) , Zirconium nitrate (Zr (NO 3 ) 4 .nH 2 O), zirconium oxynitrate (ZrO (NO 3 ) 2 .nH 2 O), zirconium diacetate (Zr (CH 3 COO) 2 ), zirconium tetraacetate (Zr) (CH 3 COO) 4 ), zirconium oxyacetate (ZrO (CH 3 COO) 2 ), zirconium carbonate ammonium ((NH 4 ) 2 ZrO (CO 3 ) 2 ), various zirconium salts, zirconium alkoxides, etc. Illustrated. However, among the zirconium compounds, zirconium alkoxides are very fast in hydrolysis and polymerization reaction, so the reaction is difficult to control. In particular, as the number of alkoxyl groups increases, coarse zirconium hydroxide precipitates due to rapid polymerization. Be careful because it tends to be easy to do. In view of solubility in water, which is the most preferable solvent, pH of the compound itself, cost, and the property of exhibiting cationic property that bears ink fixing ability when it is made into ultrafine particles, it has a unit of ZrO in the chemical formula. Zirconium salts, that is, oxyzirconium salts are preferred, and among them, zirconium oxychloride (also known as zirconyl chloride, zirconium oxide chloride) is most preferred. This zirconium oxychloride can be purchased, for example, from Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd. as product names: zirconium oxychloride, zircozole ZC, zircozole ZC-20.
ジルコニウム化合物は、溶液中で加水分解が進行し多核イオンを形成することが知られており(「無機化学」J.D.LEE著、東京化学同人、1982年、321ページ)、アミノ基含有シランカップリング剤と反応させる前にジルコニウム化合物の加水分解を意図的に行って多核イオンの含有量を高めてもよい。また、多核イオンの含有量を高めた市販のジルコニウム化合物(例えば、商品名:ジルコゾールZC−2、第一稀元素化学工業株式会社製)を利用しても良い。
これらはアミノ基含有シランカップリング剤と同様に、適当な溶媒に均一に溶解した後、超微粒子調製に供される。溶解に好ましい溶媒、濃度は、前述のアミノ基含有シランカップリング剤と同様である。
Zirconium compounds are known to hydrolyze in solution to form polynuclear ions ("Inorganic Chemistry" by JD LEEE, Tokyo Kagaku Dojin, 1982, p. 321) and amino group-containing silanes. Prior to reacting with the coupling agent, the zirconium compound may be intentionally hydrolyzed to increase the content of polynuclear ions. Moreover, you may utilize the commercially available zirconium compound (For example, brand name: Zircosol ZC-2, the 1st rare element chemical industry company make) which raised content of a polynuclear ion.
Similar to the amino group-containing silane coupling agent, these are uniformly dissolved in an appropriate solvent and then used for preparation of ultrafine particles. The preferred solvent and concentration for dissolution are the same as those for the amino group-containing silane coupling agent.
一方、アルミニウム化合物としては、塩化アルミニウム、テトラクロロアルミン酸塩(例えば、ナトリウム塩等)、臭化アルミニウム、テトラブロモアルミン酸塩(例えば、カリウム塩など)、ヨウ化アルミニウム、アルミン酸塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等)、フッ化アルミニウム、ヘキサフルオロアルミン酸(例えば、カリウム塩等)、硫酸アルミニウム、塩基性硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム(ミョウバン)、硫酸アンモニウムアルミニウム(アンモニウムミョウバン)、硫酸ナトリウムアルミニウム、燐酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、燐酸水素アルミニウム、炭酸アルミニウム、ポリ硫酸珪酸アルミニウム、ギ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、蓚酸アルミニウム等の各種アルミニウム塩のほか、アルミニウムアルコキシド類等が例示される。また、ジルコニウム化合物と同様に、加水分解が進行し高塩基性塩の状態となっている高分子量品(例えば、多木化学株式会社製、ポリ塩化アルミニウム:商品名PAC、高塩基性塩化アルミニウム:商品名タキバイン、高塩基性乳酸アルミニウム:商品名タキセラム等)も好ましく用いることが出来る。
チタン化合物としては、四塩化チタン、硫酸チタン、塩基性乳酸チタン、乳酸チタンアンモニウム塩等、各種チタン塩のほか、チタンアルコキシド類等が、亜鉛化合物としては、塩化亜鉛、塩化亜鉛アンモニウム、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、ピロリン酸亜鉛、クエン酸亜鉛、乳酸亜鉛、などの各種亜鉛塩が例示される。
以上の金属化合物は、単独で使用しても、二種類以上を混合して使用しても良く、また、例示した化合物以外の金属化合物を利用しても良い。
On the other hand, aluminum compounds include aluminum chloride, tetrachloroaluminate (eg, sodium salt), aluminum bromide, tetrabromoaluminate (eg, potassium salt), aluminum iodide, aluminate (eg, Sodium salt, potassium salt, calcium salt, etc.), aluminum fluoride, hexafluoroaluminic acid (eg, potassium salt), aluminum sulfate, basic aluminum sulfate, potassium aluminum sulfate (alum), ammonium aluminum sulfate (ammonium alum), sulfuric acid Sodium aluminum, aluminum phosphate, aluminum nitrate, aluminum hydrogen phosphate, aluminum carbonate, polysulfuric acid aluminum silicate, aluminum formate, aluminum acetate, aluminum lactate, aluminum oxalate In addition to the various aluminum salts and the like, aluminum alkoxides and the like. Moreover, like a zirconium compound, the high molecular weight product (for example, the product made from Taki Chemical Co., Ltd., polyaluminum chloride: brand name PAC, highly basic aluminum chloride: Trade name tachyvine, highly basic aluminum lactate: trade name taxanelam, etc.) can also be preferably used.
Titanium compounds include titanium tetrachloride, titanium sulfate, basic titanium lactate, titanium lactate ammonium salt, various titanium salts, titanium alkoxides, etc., and zinc compounds include zinc chloride, zinc ammonium chloride, zinc sulfate, Various zinc salts such as zinc acetate, zinc nitrate, zinc pyrophosphate, zinc citrate, and zinc lactate are exemplified.
The above metal compounds may be used singly or in combination of two or more, and metal compounds other than the exemplified compounds may be used.
以上の通りに調製したアミノ基含有シランカップリング剤溶液と金属化合物溶液を混合し、核となる粒子の存在下で重合させることで、本発明の超微粒子を調製する。アミノ基含有シランカップリング剤溶液と金属化合物溶液を混合する際の溶液pHが高すぎるとインクジェット記録体の品質低下につながる金属酸化物の粗大粒子が析出しやすいため、溶液pHは常に7以下の酸性に保つことが好ましい。アミノ基含有シランカップリング剤の溶液pHは通常7以上であるため、酸を添加することはpH調整の観点からも望まれる。また、金属化合物水溶液もpHが高い場合は、混合前に酸を添加しても良い。核となる粒子の添加方法としては、予め核となる粒子を含ませた水性媒体中に、アミノ基含有シランカップリング剤溶液と金属化合物溶液を順次添加する方法が好ましいが、特に制限は無く、アミノ基含有シランカップリング剤溶液、金属化合物溶液のいずれか、或いは両方に予め混合しておいても良い。 The amino group-containing silane coupling agent solution prepared as described above and the metal compound solution are mixed and polymerized in the presence of the core particles to prepare the ultrafine particles of the present invention. When the solution pH when mixing the amino group-containing silane coupling agent solution and the metal compound solution is too high, coarse particles of the metal oxide that lead to deterioration of the quality of the ink jet recording material are likely to be precipitated. It is preferable to keep it acidic. Since the solution pH of the amino group-containing silane coupling agent is usually 7 or more, addition of an acid is also desired from the viewpoint of pH adjustment. Further, when the pH of the metal compound aqueous solution is also high, an acid may be added before mixing. As a method for adding the core particles, a method of sequentially adding an amino group-containing silane coupling agent solution and a metal compound solution in an aqueous medium containing the core particles in advance is not particularly limited, The amino group-containing silane coupling agent solution, the metal compound solution, or both may be mixed in advance.
被覆構造を有する超微粒子の平均粒子径は、当然の事ながら核粒子として利用する超微粒子の直径分よりも「被覆層の厚さ×2」で大きくなるはずであるが、被覆処理中に生じた凝集により、粒子同士が会合するため、動的光散乱によって測定される粒子径が大幅に増大することも多い。この場合、意図した被覆層の厚さを確認するには、被覆処理後の超微粒子に高度な分散処理を施した後、透過型電子顕微鏡で撮影し、個々の粒子の粒子径をその投影面積に等しい円を仮定したときの直径を算出し、未処理核粒子の直径との差を算出すればよいが、実質的には、この時点で超微粒子がある程度会合していても、後の無機顔料との複合化工程時に分散され、均一化されるためあまり支障はない。但し、より高度の分散状態を得るために、この被覆超微粒子分散液に、後に示す各種分散設備を用いて分散処理を施しても良い。 The average particle diameter of the ultrafine particles having the coating structure should naturally be larger by the “thickness of the coating layer × 2” than the diameter of the ultrafine particles used as the core particles, but occurs during the coating process. Since the particles aggregate due to the agglomeration, the particle diameter measured by dynamic light scattering often increases greatly. In this case, in order to confirm the thickness of the intended coating layer, after applying a high degree of dispersion treatment to the ultrafine particles after coating treatment, images are taken with a transmission electron microscope, and the particle size of each particle is measured by its projected area. Can be calculated by calculating the diameter when assuming a circle equal to the diameter of the untreated core particles, but in practice, even if ultrafine particles are associated to some extent at this point, Since it is dispersed and homogenized during the compounding step with the pigment, there is no problem. However, in order to obtain a higher dispersion state, the coated ultrafine particle dispersion may be subjected to a dispersion treatment using various dispersion equipments described later.
以上のように、被覆処理後の超微粒子の平均粒子径は、会合の影響もあり特に限定できるものではないが、好ましくは3〜500nmであり、より好ましくは10〜300nmであり、更に20〜200nmが最も好ましい。
平均粒子径が大きすぎると、インク受容層の光沢低下や透明性低下による印字濃度低下を招くだけでなく、複合微粒子化する際に無機顔料との結合力に支障をきたす恐れがあるため不適である。但し、インク受容層の面質に支障を及ぼさない範囲であれば、若干量の粗大粒子が混入しても定着剤としての機能に影響はない。
As described above, the average particle size of the ultrafine particles after the coating treatment is not particularly limited due to the influence of the association, but is preferably 3 to 500 nm, more preferably 10 to 300 nm, and further 20 to Most preferred is 200 nm.
If the average particle size is too large, not only will the print density decrease due to the glossiness or transparency of the ink-receiving layer, but also there is a risk of hindering the binding force with the inorganic pigment when making composite fine particles. is there. However, as long as the surface quality of the ink receiving layer is not affected, even if a small amount of coarse particles are mixed, the function as a fixing agent is not affected.
被覆処理後の超微粒子の粒子径は、核粒子の粒子径に最も影響を受けるが、原料となるアミノ基含有シランカップリング剤と金属化合物の種類や比率によっても変わり、前述の通り、重合時の溶液の混合順やpH、温度及び時間、もしくは攪拌条件等である程度制御することが可能である。
重合反応は溶液温度が高いほうが促進されるが、原料の反応性が比較的高いこと、且つ、得られる超微粒子のカチオン性を高くするためには金属イオンの加水分解を過度に進めない事が好ましいこと、等の理由から重合反応は比較的緩やかな条件で進行させることが好ましい。また、アミノ基の変性による溶液の黄変を回避するためにも、反応温度はあまり高くしない方が良く、短時間で重合を完了させたい場合を除いては、反応温度は5〜90℃、更に好ましくは10〜80℃、最も好ましくは20〜70℃が良い。即ち、ある程度の反応時間を確保できる場合は、各成分を十分に混合した後、特に加熱は行わず混合液を常温で保管(熟成)しておくだけでも、重合反応を緩やかに進行させることができる。中でも、加水分解速度が速く、反応しやすい材料(例えば、メトキシ型アミノ基含有シランカップリング剤)を用いる場合は、各材料を室温で数分混合しただけでも、処方によっては所望の重合体を得ることができる。
また、粗大な重合物の生成を抑制するため、溶液混合時から重合反応中は溶液を攪拌することが望ましいが、前述の常温熟成のように重合速度が穏やかな場合は、溶液混合時以外は、常時攪拌をしなくともよい。
The particle size of the ultrafine particles after the coating treatment is most affected by the particle size of the core particles, but also varies depending on the type and ratio of the amino group-containing silane coupling agent and the metal compound as the raw material. It is possible to control to some extent by mixing order, pH, temperature and time, or stirring conditions.
The polymerization reaction is promoted at a higher solution temperature. However, the reactivity of the raw material is relatively high, and in order to increase the cationic property of the resulting ultrafine particles, it is necessary not to proceed excessively with hydrolysis of metal ions. For reasons such as being preferable, the polymerization reaction is preferably allowed to proceed under relatively mild conditions. Also, in order to avoid yellowing of the solution due to amino group modification, the reaction temperature should not be too high, and the reaction temperature is 5 to 90 ° C., except when it is desired to complete the polymerization in a short time. More preferably, it is 10-80 degreeC, Most preferably, 20-70 degreeC is good. In other words, if a certain amount of reaction time can be secured, the polymerization reaction can be allowed to proceed slowly even if the components are sufficiently mixed and then the mixture is kept at room temperature (aging) without any particular heating. it can. In particular, when using a material that has a high hydrolysis rate and is easy to react (for example, a methoxy-type amino group-containing silane coupling agent), depending on the formulation, a desired polymer may be obtained even if each material is mixed for several minutes at room temperature. Obtainable.
In addition, in order to suppress the formation of a coarse polymer, it is desirable to stir the solution during the polymerization reaction from the time of solution mixing. It is not necessary to always stir.
意図したアミノ基含有シランカップリング剤と2価以上の金属化合物の重合により生成するM−O−Si結合の確認は、赤外吸収スペクトルの測定により実施した。
材料の種類、比率によってその割合は異なるが、被覆層中にはSi−O−Si結合、M−O−Si結合、M−O−M結合が混在していると考えられる。通常、Si−O−SI結合を有する化合物の赤外吸収スペクトルは、縮合により環状構造が形成された場合はある程度のシフトは生じるものの、約1100cm-1近辺にSi−O−Si結合の伸縮振動由来の吸収を示す。そこに、2価以上の金属イオンが導入されると環状構造が歪むため、M−O−Si結合の伸縮振動の吸収ピークが、Si−O−SiI結合とは異なる波長(1000cm-1付近)に現れる。例えば、参考文献「無機高分子I」(梶原鳴雪監修、1992年、産業図書株式会社発行)に、ポリジルコノシロキサンのZr−O−Si結合、やポリチタノシロキサンのTi−O−Si結合を示す約1000cm-1のピークが、Si−O−Si結合ピークの近傍に確認することができる。
Confirmation of the M—O—Si bond generated by polymerization of the intended amino group-containing silane coupling agent and a divalent or higher-valent metal compound was carried out by measuring an infrared absorption spectrum.
Although the ratio varies depending on the type and ratio of the material, it is considered that Si—O—Si bonds, M—O—Si bonds, and M—O—M bonds are mixed in the coating layer. Usually, the infrared absorption spectrum of a compound having a Si—O—SI bond shifts to some extent when a cyclic structure is formed by condensation, but the stretching vibration of the Si—O—Si bond is around 1100 cm −1. Absorption from origin. If a divalent or higher-valent metal ion is introduced there, the cyclic structure is distorted, so that the absorption peak of the stretching vibration of the M—O—Si bond has a wavelength different from that of the Si—O—SiI bond (around 1000 cm −1 ). Appears in For example, in the reference document “Inorganic Polymer I” (supervised by Naruyuki Sugawara, published by Sangyo Tosho Co., Ltd. in 1992), Zr—O—Si bond of polyzirconosiloxane and Ti—O—Si bond of polytitanosiloxane. A peak at about 1000 cm −1 showing can be confirmed in the vicinity of the Si—O—Si bond peak.
アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層の原料となる、アミノ基含有シランカップリング剤と2価以上の金属化合物の混合比は、両成分の種類、具体的にはアミノ基含有シランカップリング剤のアミノ基やアルコキシル基の数、金属化合物の種類などによって大きく異なるため、特に限定できるものではない。但し、金属化合物の混合比が多すぎると、両者の複合化が生じにくくなるためか、画像の定着能が悪化する傾向が見られる。また、どちらかが極端に少なすぎても、両者を併用する効果が得られないため好ましくない。具体的な混合比率としては、Zr化合物を例にとると、アミノ基含有シランカップリング剤1molに対して、Zr化合物を0.01〜5mol混合させるのが好ましく、より好ましくは0.1〜1molが好適であると例示される。 The mixing ratio of the amino group-containing silane coupling agent and the divalent or higher metal compound, which is a raw material for the coating layer containing an amino group and M-O-Si bond (M represents a divalent or higher metal atom), is Since it varies greatly depending on the type of component, specifically the number of amino groups and alkoxyl groups of the amino group-containing silane coupling agent, the type of metal compound, etc., there is no particular limitation. However, if the mixing ratio of the metal compound is too large, the image fixing ability tends to be deteriorated because it is difficult for the two to be combined. Also, if one of them is too small, the effect of using both is not obtained, which is not preferable. As a specific mixing ratio, taking a Zr compound as an example, it is preferable to mix 0.01 to 5 mol of Zr compound with respect to 1 mol of amino group-containing silane coupling agent, more preferably 0.1 to 1 mol. Are preferred.
また、同様に成分の組成や処方によってその最適値が異なるため特定は出来ないが、アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層の原料となる化合物と、核粒子の比率は、核粒子が少なすぎると、その導入効果が薄れ、多すぎると安定的に被覆層を形成することができなくなるため好ましくない。具体的な混合比率としては、固形分比率として、被覆層の原料となる化合物の合計100質量部に対して、核粒子が5〜50質量部、より好ましくは10〜40質量部、最も好ましくは20〜30質量部が例示される。 Similarly, the optimum value varies depending on the composition and formulation of the component and cannot be specified, but the coating layer material containing an amino group and M—O—Si bond (M represents a divalent or higher metal atom) and The ratio of the compound to the core particles is not preferable if the number of core particles is too small, and the effect of introduction is reduced, and if the amount is too large, a coating layer cannot be stably formed. As a specific mixing ratio, as a solid content ratio, the core particles are 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 40 parts by mass, and most preferably 100 parts by mass of the total amount of the compounds as raw materials for the coating layer. 20-30 mass parts is illustrated.
なお、超微粒子の構成成分としては、前述のアミノ基含有シランカップリング剤と2価以上の金属化合物及び酸のほかにも、必要に応じて各種材料を用いても良い。その一例が、下記に示す前記Mイオンとキレートを形成し得る親水性重合体である。 In addition to the amino group-containing silane coupling agent, the divalent or higher-valent metal compound, and the acid, various materials may be used as necessary as the constituent component of the ultrafine particles. One example is a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion shown below.
(金属イオンとキレートを形成し得る親水性重合体)
本発明の「アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層と核粒子を備える超微粒子と、無機顔料が、複合化されてなる複合微粒子」には、必要に応じて「前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体」を導入してもよい。該親水性重合体は、超微粒子に含まれるインク定着効果のあるMのイオンに配位し、過度の加水分解を抑制することで、高いインク定着能を安定的に保つ効果を有するため、品質安定性を重視する場合は、添加することが好ましい。そのため超微粒子に配位させるために混合するタイミングは、アミノ基含有シランカップ剤と2価以上の金属化合物の重合が適度に進行してからが好ましく、例えば、重合促進のための加熱が終了した時点や、比較的反応性が穏やかな処方であれば無機顔料との複合化直前などが挙げられるが、超微粒子や親水性重合体の組成や混合比率によってその最適時期は異なるため、これに限定するものではなく、前述の超微粒子の調製段階で混合しておいても良い。
(Hydrophilic polymer that can form chelates with metal ions)
“Composite fine particles in which an ultrafine particle comprising a coating layer containing an amino group and a M—O—Si bond (M represents a metal atom having a valence of 2 or more) and a core particle and an inorganic pigment are combined” For example, a “hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion” may be introduced as necessary. The hydrophilic polymer has an effect of stably maintaining a high ink fixing ability by coordinating to M ions having an ink fixing effect contained in the ultrafine particles and suppressing excessive hydrolysis. When stability is important, it is preferable to add. Therefore, the timing of mixing for coordination to the ultrafine particles is preferably after the polymerization of the amino group-containing silane cup agent and the metal compound having a valence of 2 or more has proceeded appropriately. For example, the heating for promoting the polymerization is completed. If it is a prescription with relatively mild reactivity, it may be just before compounding with inorganic pigments, etc., but the optimum time varies depending on the composition and mixing ratio of ultrafine particles and hydrophilic polymer, so it is limited to this However, it may be mixed in the above-mentioned preparation step of the ultrafine particles.
金属イオンとキレートを形成し得る親水性重合体としては、金属イオンに配位しやすい一定の間隔で電子供与性基を有する構造を含んでいれば良く、その構造の具体例として、β−ジケトン構造、ポリアミン構造、イミノジ酢酸構造、ザルコシン構造、エタノールアミノ酸構造、グリシン構造、キサントゲン酸構造、アミドキシム構造、アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、ホスホン酸構造、ホスフィン酸構造、リン酸構造、シッフ塩基構造、オキシム構造、ヒドロキサム構造、アミノポリカルボン酸構造、チオール構造、ポリチオアルコール構造、2−ピロリドン構造、および2−オキサゾリドン構造が例示できるが、これらに限定するものではない。 The hydrophilic polymer capable of forming a chelate with a metal ion only needs to contain a structure having electron donating groups at regular intervals that are easy to coordinate with the metal ion. As a specific example of the structure, β-diketone Structure, polyamine structure, iminodiacetic acid structure, sarcosine structure, ethanol amino acid structure, glycine structure, xanthogenic acid structure, amidoxime structure, amine structure, pyridine structure, imidazole structure, phosphonic acid structure, phosphinic acid structure, phosphoric acid structure, Schiff base structure , An oxime structure, a hydroxam structure, an aminopolycarboxylic acid structure, a thiol structure, a polythioalcohol structure, a 2-pyrrolidone structure, and a 2-oxazolidone structure, but are not limited thereto.
親水性重合体の好ましい分子量は、親水性重合体や配位させる超微粒子の組成、粒子径によって異なるため、特に限定するものではないが、低すぎると適度なキレート構造を保つのが難しく、高すぎると複合微粒子分散液の粘度上昇を招く。従って、特に限定するものではないが、重量平均分子量として1000〜40万、より好ましくは3000〜10万、最も好ましくは5000〜5万であると良い。 The preferred molecular weight of the hydrophilic polymer varies depending on the composition and particle size of the hydrophilic polymer and the ultrafine particles to be coordinated, and is not particularly limited. However, if it is too low, it is difficult to maintain an appropriate chelate structure. If it is too much, the viscosity of the composite fine particle dispersion increases. Therefore, although not particularly limited, the weight average molecular weight is 1,000 to 400,000, more preferably 3000 to 100,000, and most preferably 5000 to 50,000.
この金属イオンとキレートを形成し得る親水性重合体が、インク定着能を有するカチオン基を有していると、シランカップリング剤由来のアミノ基や金属イオンのカチオン成分とは異なるインク定着成分を導入することが出来るため、非常に好ましい。通常、カチオン樹脂をインク定着剤として用いると、耐光性や耐オゾン性の低下を招きがちだが、前述の通りキレート構造を形成させる状態でカチオン樹脂を添加すると、これらの品質は悪化することなく、インク定着能だけが向上することが判明した。これは、キレート形成により、複合微粒子に組み込まれた超微粒子上でカチオン樹脂の運動が制限されるためだと推測される。中でも、ポリアリルアミン及びその構造を含む共重合体、もしくはその誘導体が好適に利用できる。 If this hydrophilic polymer capable of forming a chelate with a metal ion has a cationic group having ink fixing ability, an amino group derived from a silane coupling agent or an ink fixing component different from the cationic component of the metal ion may be used. Since it can introduce | transduce, it is very preferable. Normally, when a cationic resin is used as an ink fixing agent, it tends to cause a decrease in light resistance and ozone resistance, but when a cationic resin is added in a state of forming a chelate structure as described above, these qualities are not deteriorated, It has been found that only the ink fixing ability is improved. This is presumed to be because the movement of the cationic resin is restricted on the ultrafine particles incorporated in the composite fine particles due to chelate formation. Among them, polyallylamine and a copolymer containing the structure, or a derivative thereof can be suitably used.
超微粒子と配位させる親水性重合体の比率は、それぞれの種類によって最適値が異なるため特に限定できるものではないが、配位させる重合体が少なすぎるとその効果が不十分となり、多すぎると超微粒子のインク定着能を阻害する可能性があるため、固形分比率で超微粒子100部に対して重合体が5〜50質量部、より好ましくは10〜40質量部、最も好ましくは20〜30質量部程度が適当と考えられる。 The ratio of the hydrophilic polymer to be coordinated with the ultrafine particles is not particularly limited because the optimum value varies depending on the type, but if the amount of the polymer to be coordinated is too small, the effect becomes insufficient, and if it is too large Since there is a possibility of inhibiting the ink fixing ability of the ultrafine particles, the polymer is 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 40 parts by mass, most preferably 20 to 30 parts by mass with respect to 100 parts of the ultrafine particles. A mass part is considered appropriate.
(無機顔料)
複合微粒子のもう一つの材料である無機顔料としては、平均粒子径1μm以下のものが好ましく、より好ましくは500nm以下の微細顔料を用いることにより、インク吸収性に優れ、透明性、光沢性にも優れる受容層が得られるが、これに限定するものではない。種類は限定されないが市販の顔料、例えばシリカ、アルミノシリケート、カオリン、クレー、焼成クレー、酸化亜鉛、酸化錫、水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、アルミナ、炭酸カルシウム、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、スメクタイト、珪酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、珪藻土等、一般塗工紙或いはインクジェット記録体の分野で公知の各種無機顔料が挙げられる。これらの微細顔料の中でも、特にシリカ、水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、アルミナは細孔容積が大きく、インク吸収性に優れるので好適に用いられる。
(Inorganic pigment)
As an inorganic pigment which is another material of the composite fine particles, those having an average particle diameter of 1 μm or less are preferable, and by using a fine pigment having a particle diameter of 500 nm or less, it is excellent in ink absorbability, transparency and gloss. An excellent receptor layer can be obtained, but is not limited thereto. Types are not limited, but commercially available pigments such as silica, aluminosilicate, kaolin, clay, calcined clay, zinc oxide, tin oxide, aluminum hydroxide, boehmite, pseudoboehmite, alumina, calcium carbonate, satin white, aluminum silicate, smectite, Various inorganic pigments known in the field of general coated paper or ink jet recording material, such as magnesium silicate, magnesium carbonate, magnesium oxide, and diatomaceous earth, can be used. Among these fine pigments, silica, aluminum hydroxide, boehmite, pseudoboehmite, and alumina are particularly suitable because they have a large pore volume and excellent ink absorbability.
高光沢、高透明性のインク受容層を得るためには、微細顔料として、平均粒子径3〜40nmの一次粒子が凝集して、平均粒子径500nm以下の二次粒子を形成している微細顔料を使用するのが好ましい。特に二次粒子の粒子径は、好ましくは8〜400nm、より好ましくは10〜300nmである。このような二次粒子は二次粒子内部に空隙があるので細孔容積が大きい。さらに二次粒子間の空隙もインク吸収に利用できるためインク吸収能力が高い。また、一次粒子は光の波長に比べて充分小さいので二次粒子を形成していない顔料と比較して光の散乱能力が小さく、インク受容層の透明性が高くなる利点がある。顔料の一次粒子径や二次粒子径が小さすぎるとインク吸収に寄与する空隙を形成し難くなるため、インク受容層のインク吸収性が劣るおそれがある。逆に、一次粒子径や二次粒子径が大きすぎるとインク受容層の透明性が低下し、高印字濃度を得にくいおそれがある。また、二次粒子径が大きすぎると、インク受容層の光沢が低下するだけでなく、表面のざらつきや、粉落ちの原因となるおそれがある。なお、本発明でいう顔料の一次粒子径はすべて電子顕微鏡(SEM及びTEM)で観察した粒子径(マーチン径)である(「微粒子ハンドブック」、朝倉書店、p52参照)。また、二次粒子径は、動的光散乱法によって測定した粒子径である。 In order to obtain a highly glossy and highly transparent ink-receiving layer, as a fine pigment, primary particles having an average particle diameter of 3 to 40 nm aggregate to form secondary particles having an average particle diameter of 500 nm or less. Is preferably used. In particular, the particle diameter of the secondary particles is preferably 8 to 400 nm, more preferably 10 to 300 nm. Such secondary particles have a large pore volume because of voids inside the secondary particles. Furthermore, since the voids between the secondary particles can also be used for ink absorption, the ink absorption capability is high. In addition, since the primary particles are sufficiently smaller than the wavelength of light, there are advantages in that the light scattering ability is small and the transparency of the ink receiving layer is high as compared with pigments not forming secondary particles. If the primary particle size or the secondary particle size of the pigment is too small, it becomes difficult to form voids that contribute to ink absorption, so that the ink absorbability of the ink receiving layer may be inferior. On the other hand, if the primary particle size or the secondary particle size is too large, the transparency of the ink receiving layer is lowered, and it may be difficult to obtain a high print density. On the other hand, if the secondary particle size is too large, not only the gloss of the ink receiving layer is lowered, but also the surface may be roughened or the powder may fall off. In addition, all the primary particle diameters of the pigment as used in the field of this invention are the particle diameters (Martin diameter) observed with the electron microscope (SEM and TEM) (refer to "fine particle handbook", Asakura Shoten, p52). The secondary particle diameter is a particle diameter measured by a dynamic light scattering method.
また、インク吸収能の高いインク受容層を得るためには、微細顔料の細孔容積は高い方が好ましいが、本発明に好適に用いられる微細顔料の細孔容積は、0.4〜2.5ml/gである。好ましくは0.4〜2.0ml/gであり、より好ましくは0.6〜1.9ml/g、最も好ましくは0.7〜1.8ml/gである。この細孔容積は、ガス吸着法による比表面積・細孔分布測定装置を用いて求めた値である。尚、本発明では細孔容積が細孔径100nm以下の細孔の全細孔容積である。 In order to obtain an ink-receiving layer having a high ink absorption capacity, the fine pigment preferably has a high pore volume, but the fine pigment suitably used in the present invention has a pore volume of 0.4-2. 5 ml / g. Preferably it is 0.4-2.0 ml / g, More preferably, it is 0.6-1.9 ml / g, Most preferably, it is 0.7-1.8 ml / g. The pore volume is a value obtained using a specific surface area / pore distribution measuring device by a gas adsorption method. In the present invention, the pore volume is the total pore volume of pores having a pore diameter of 100 nm or less.
これらの微細顔料の製造方法は特に限定されないが、その手段の一つとして市販の顔料(数μm)に機械的手段で強い力を与えることにより粉砕、分散して得る方法が挙げられる。つまり、breaking down法(塊状原料を細分化する方法)によって得られるものである。機械的手段としては、高速回転式ホモジナイザー、圧力式ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ロールミル、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、サンドグラインダー、ジェットミル等の機械的手法が挙げられる。得られる微細顔料はコロイド状であっても、スラリー状であっても良い。その他の好ましい微細顔料の製造方法として、特開平5−32413号公報や特開平7−76161号公報などに開示されている金属アルコキシドの加水分解による方法が挙げられる。 The method for producing these fine pigments is not particularly limited, and as one of the means, there is a method obtained by pulverizing and dispersing a commercially available pigment (several μm) by applying a strong force by mechanical means. That is, it can be obtained by the breaking down method (a method of subdividing the bulk material). Examples of the mechanical means include mechanical techniques such as a high-speed rotary homogenizer, a pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a roll mill, a ball mill, a vibration mill, a bead mill, a sand grinder, and a jet mill. The fine pigment obtained may be colloidal or slurry. Other preferable methods for producing fine pigments include hydrolysis by metal alkoxides disclosed in JP-A-5-32413 and JP-A-7-76161.
前述の如き無機顔料の中でも、特にシリカは細孔容積が大きいので好ましい。シリカにはケイ酸アルカリ塩を原料とする湿式法シリカや、四塩化珪素などの揮発性珪素化合物を火炎中で分解する乾式法により製造される気相法シリカ、メソポーラスシリカなどがあるが、いずれも好ましい。気相法シリカは非常に嵩高い微粒子状シリカであり、容易に水分散液とすることができ、インク受容層に用いるとインク吸収性、光沢度、塗膜透明度ともに非常に優れており、比表面積が異なるものが各種市販されている。そのため、本発明には平均粒子径1μm以下の気相法シリカが、最も好適に用いられる。水分散液の平均粒子径は、分散液の製造方法により異なるが、およそ100nm〜900nmの範囲である。水分散液を乾燥して窒素吸着法による比表面積と細孔容積を測定した場合には、およそ比表面積50m2/g〜400m2/g、細孔容積が0.6ml/g〜1.8ml/gの範囲である。 Among the inorganic pigments as described above, silica is particularly preferable because of its large pore volume. Silica includes wet-process silica using alkali silicate as a raw material, vapor-phase process silica produced by a dry process that decomposes volatile silicon compounds such as silicon tetrachloride in a flame, and mesoporous silica. Is also preferable. Vapor phase silica is a very bulky silica that can be easily made into an aqueous dispersion, and when used in an ink-receiving layer, has excellent ink absorbency, gloss, and coating transparency. Various products with different surface areas are commercially available. Therefore, gas phase method silica having an average particle diameter of 1 μm or less is most preferably used in the present invention. The average particle size of the aqueous dispersion varies depending on the method for producing the dispersion, but is in the range of about 100 nm to 900 nm. When the aqueous dispersion was dried to measure the specific surface area and pore volume by the nitrogen adsorption method is about a specific surface area of 50m 2 / g~400m 2 / g, a pore volume of 0.6ml / g~1.8ml / G.
また、特開2001−354408号公報に記載されている「窒素吸着法による比表面積が300m2/g〜1000m2/gで、細孔容積が0.4ml/g〜2.0ml/gであるシリカ微粒子がコロイド状に分散した液をシード液とし、該シード液にアルカリを添加したのち、該シード液に対し活性ケイ酸水溶液及びアルコキシシランから選ばれる少なくとも一種類からなるフィード液を少量ずつ添加してシリカ微粒子を成長させることを特徴とする、窒素吸着法による比表面積が100m2/g〜400m2/g、平均二次粒子径が20nm〜300nm、かつ細孔容積が0.5ml/g〜2.0ml/gのシリカ微粒子がコロイド状に分散したシリカ微粒子分散液の製造方法」によって製造される微細シリカも、好ましく使用できる。 The specific surface area by the "nitrogen adsorption method is described in JP 2001-354408 is at 300m 2 / g~1000m 2 / g, pore volume is 0.4ml / g~2.0ml / g A liquid in which silica particles are colloidally dispersed is used as a seed solution. After adding alkali to the seed solution, a feed solution consisting of at least one selected from an aqueous solution of active silicate and alkoxysilane is added to the seed solution little by little. to wherein the growing silica particles, specific surface area measured by the nitrogen adsorption method 100m 2 / g~400m 2 / g, average secondary particle diameter of 20 nm to 300 nm, and a pore volume of 0.5 ml / g Fine silica produced by the “method for producing a silica fine particle dispersion in which silica fine particles of up to 2.0 ml / g are colloidally dispersed” can also be preferably used.
特開2001−354408号公報で開示されている活性ケイ酸の縮合による方法は、機械的手段によらずに直接、上記の粒子径や細孔容積を有する微細シリカを製造でき、かつ粒度分布が狭いので透明度や光沢が良好な塗工層となるため好ましく用いることができる。ここで、活性ケイ酸とは、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を水素型陽イオン交換樹脂でイオン交換処理して得られるpH4以下のケイ酸水溶液をさす。SiO2濃度として1〜6質量%が好ましく、より好ましくは2〜5質量%でかつpH2〜4である活性ケイ酸水溶液が望ましい。アルカリ金属ケイ酸塩としては、市販工業製品として入手できるものでよく、より好ましくはSiO2/M2O(但し、Mはアルカリ金属原子を表す)モル比として2〜4程度のナトリウム水ガラスを用いるのが好ましい。活性ケイ酸の縮合方法としては、熱水に活性ケイ酸水溶液を滴下するか、活性ケイ酸水溶液を加熱してシード粒子を生成させ、分散液が沈殿を生じる前、若しくはゲル化する前にアルカリを添加してシード粒子を安定化し、次いで該安定状態を保ちながら活性ケイ酸水溶液をシード粒子に含まれるSiO21モルに対してSiO2に換算して0.001〜0.2モル/分の速度で添加してシード粒子を構成する各一次粒子を成長させたものが好ましい。平均二次粒子径は1μm以下であり、好ましくは20nm〜800nm、最も好ましくは30nm〜700nmである。尚、この平均二次粒子径は動的光散乱法を採用した粒度計で測定し、キュムラント法で解析した値である。 The method based on the condensation of active silicic acid disclosed in JP-A-2001-354408 can directly produce fine silica having the above particle diameter and pore volume without using mechanical means, and has a particle size distribution. Since it is narrow, it becomes a coating layer with good transparency and gloss, so that it can be preferably used. Here, the activated silicic acid refers to an aqueous silicic acid solution having a pH of 4 or less obtained by ion exchange treatment of an aqueous alkali metal silicate solution with a hydrogen cation exchange resin, for example. Preferably 1-6 wt% as SiO 2 concentration, aqueous active silicic acid is preferable and more preferably and 2-5% by weight pH 2 to 4. The alkali metal silicate may be a commercially available industrial product, and more preferably a sodium water glass having a SiO 2 / M 2 O (where M represents an alkali metal atom) molar ratio of about 2 to 4. It is preferable to use it. As a method for condensing active silicic acid, an aqueous solution of active silicic acid is added dropwise to hot water, or the aqueous solution of active silicic acid is heated to produce seed particles. Before the dispersion liquid precipitates or gels, an alkali is added. to stabilize the seed particles was added and then in terms of SiO 2 with respect to SiO 2 1 mole contained the active silicic acid solution to the seed particle while maintaining the stable state from 0.001 to 0.2 mol / min It is preferable that each primary particle constituting the seed particle is grown by adding at a rate of 5%. The average secondary particle size is 1 μm or less, preferably 20 nm to 800 nm, and most preferably 30 nm to 700 nm. The average secondary particle diameter is a value measured by a particle size meter employing a dynamic light scattering method and analyzed by a cumulant method.
(複合微粒子の調製方法・条件)
アミノ基とM−O−Si結合を含む被覆層と核粒子からなる超微粒子と、必要に応じて導入する前記Mのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体とを、無機顔料と複合化する手段は特に限定するものではなく、それぞれの材料の特性によって細かな条件も異なるが、好適な一例として、各成分を混合して凝集・増粘したスラリーを、再度機械的に分散・粉砕し、凝集体の二次粒子径を所望の粒子径に調整する手法が挙げられる。又はアミノ基とM−O−Si結合を含む被覆層と核粒子からなる超微粒子と、必要に応じてMのイオンとキレートを形成し得る親水性重合体とを含む水性溶媒中に強い機械的シェアを与えながら、無機顔料を徐々に添加・分散することでも達成できる。この手段を経ることにより、超微粒子もしくは親水性重合体が配位した超微粒子が無機顔料の周囲を包みこんだ状態で安定化し、高度に安定化した複合微粒子分散液が得られる。超微粒子もしくは重合体が配位した超微粒子と無機顔料の結合はイオン結合、水素結合、共有結合が考えられるが、結合の種類は関係なく、超微粒子もしくは重合体が配位した超微粒子と無機顔料が一体として運動し、複合微粒子表面の電位(ゼータ電位)が全体としてプラスとなっていれば複合化は達成される。
この効果を充分得るためには、超微粒子もしくは親水性重合体が配位した超微粒子の量が無機顔料に対して少なすぎると、無機顔料の周囲を安定的に取り囲むことが出来ないため、複合化後のスラリーや塗料の安定性が下がってしまう懸念がある。一方、逆に多すぎても、インク吸収性を阻害したり、耐光性や耐オゾン性などの品質を低下させるおそれ恐れがあるため不適である。具体的には、無機顔料100質量部に対して好ましい超微粒子の量は0.5〜30質量部、更に好ましくは、2〜20質量部、最も好ましくは5〜15質量部であり、さらに親水性重合体を導入する場合の好ましい量は0.3〜10質量部程度、更に好ましくは、0.5〜5質量部、最も好ましくは1〜3質量部であると適当であるが、あくまでも無機顔料もしくは超微粒子、重合体の種類(組成)や分子量、形状によって最適量は異なるため、この範囲に限定されるものではない。
(Preparation method and conditions of composite fine particles)
An inorganic pigment is combined with an ultrafine particle composed of a coating layer containing an amino group and a M-O-Si bond and a core particle, and a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with the M ion introduced as necessary. There are no particular restrictions on the means to be used, and the detailed conditions differ depending on the characteristics of each material. However, as a suitable example, a slurry obtained by mixing and thickening a mixture of components is mechanically dispersed and pulverized again. And a method of adjusting the secondary particle diameter of the aggregate to a desired particle diameter. Alternatively, a strong mechanical solution in an aqueous solvent containing a coating layer containing an amino group and an M—O—Si bond and ultrafine particles composed of core particles and, if necessary, a hydrophilic polymer capable of forming a chelate with M ions. This can also be achieved by gradually adding and dispersing inorganic pigment while giving a share. By passing through this means, ultrafine particles or ultrafine particles coordinated with a hydrophilic polymer are stabilized in a state of wrapping around the inorganic pigment, and a highly stabilized composite fine particle dispersion can be obtained. Bonds between ultrafine particles or ultrafine particles coordinated with a polymer and an inorganic pigment may be ionic bonds, hydrogen bonds, or covalent bonds, but regardless of the type of bond, the ultrafine particles or the ultrafine particles coordinated with the polymer are inorganic. If the pigment moves as a whole and the potential of the composite fine particle surface (zeta potential) is positive as a whole, the composite is achieved.
In order to sufficiently obtain this effect, if the amount of ultrafine particles or ultrafine particles coordinated with a hydrophilic polymer is too small relative to the inorganic pigment, the periphery of the inorganic pigment cannot be stably surrounded. There is a concern that the stability of the slurry and paint after conversion may be lowered. On the other hand, if the amount is too large, the ink absorptivity may be hindered or the quality such as light resistance and ozone resistance may be deteriorated. Specifically, the preferable amount of ultrafine particles with respect to 100 parts by mass of the inorganic pigment is 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 20 parts by mass, most preferably 5 to 15 parts by mass, and further hydrophilic. In the case of introducing the functional polymer, the preferred amount is about 0.3 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, and most preferably 1 to 3 parts by mass. Since the optimum amount varies depending on the type (composition), molecular weight, and shape of the pigment, ultrafine particles, and polymer, it is not limited to this range.
上記の複合微粒子は複合化の過程で生じる凝集や増粘が、核粒子を用いない場合や、水溶性ジルコニウム塩などに例示される一般的な水溶性多価金属化合物を用いる場合に比べ、大幅に軽減されているものの、ある程度の凝集・増粘は生じる。銀塩写真調の光沢インクジェット記録体を形成するためには、この凝集・増粘した混合スラリーを機械的手法により平均2次粒子径を1μm以下まで再度分散・粉砕することが望ましいが、本発明では凝集・増粘が緩和されているため、処方によっては、分散力の弱い簡単な回転式ホモミクサーなどの分散設備でも所望の分散度が充分達成できる。しかし、例えば凝集力の高い高比表面積の気相法シリカを用いる場合は、分散力が強い圧力式分散方式の分散設備を用いても良い。この方式の好ましい具体例としては、原料のスラリー状混合物に高圧をかけて狭いオリフィスを通過させることにより粉砕する方法であるが、処理圧力は、好ましくは10〜250MPa、より好ましくは20〜200MPa、さらに好ましくは、30〜100MPaであり、核粒子を用いなかった場合に比べ、低い圧力で分散が可能である。上記処理を施すことで良好な分散あるいは粉砕が達成できる。この方式の装置を高圧力式ホモジナイザーと呼ぶ。さらに高圧でオリフィスを通過した高速のスラリー状混合物を対向衝突させたり、固定された壁に衝突させることにより分散、或いは粉砕する方式を用いると、より好ましい。対向衝突による方法は、分散液を加圧することによって入口側に導き、分散液を二つの通路に分岐してさらに流路をオリフィスにより狭めることによって流速を加速して対向衝突させ、それによって粒子を衝突させて分散・粉砕する。分散液を加速したり衝突させたりする部分を構成する材料としては、材料の摩耗を抑えるなどの理由からダイヤモンドが好ましく用いられる。 The above-mentioned composite fine particles are greatly aggregated and thickened in the process of compositing, compared with the case where no core particles are used or when a general water-soluble polyvalent metal compound exemplified by a water-soluble zirconium salt is used. However, some aggregation / thickening occurs. In order to form a silver salt photographic glossy inkjet recording material, it is desirable to disperse and pulverize the agglomerated and thickened mixed slurry again to a mean secondary particle size of 1 μm or less by a mechanical method. However, since aggregation and thickening are alleviated, depending on the formulation, the desired degree of dispersion can be sufficiently achieved even with dispersion equipment such as a simple rotary homomixer with low dispersion power. However, for example, when using vapor phase silica having a high cohesive force and a high specific surface area, a pressure-type dispersion type dispersion facility having a strong dispersion force may be used. A preferred specific example of this method is a method of pulverizing by passing a narrow orifice under high pressure on a slurry mixture of raw materials, the treatment pressure is preferably 10 to 250 MPa, more preferably 20 to 200 MPa, More preferably, it is 30-100 Mpa, and it can disperse | distribute with a low pressure compared with the case where a nucleus particle is not used. By performing the above treatment, good dispersion or pulverization can be achieved. This type of device is called a high pressure homogenizer. Furthermore, it is more preferable to use a system in which a high-speed slurry mixture that has passed through the orifice at high pressure collides with each other or is dispersed or pulverized by colliding with a fixed wall. In the method of opposing collision, the dispersion is pressurized and guided to the inlet side, the dispersion is branched into two passages, the flow path is further narrowed by the orifice, the flow velocity is accelerated, and the opposing collision occurs, thereby causing the particles to collide. Disperse and crush by colliding. As a material constituting the portion where the dispersion is accelerated or collided, diamond is preferably used for the reason of suppressing wear of the material.
高圧力式ホモジナイザーとしては、マイクロフルイタイザー(マイクロフルイディックス社製)、アルティマイザー(株式会社スギノマシン製)、ホモゲナイザー(三和機械株式会社製)、ナノマイザー(吉田機械興業株式会社製)が用いられ、特に対向衝突型ホモジナイザーとしてマイクロフルイタイザー、ナノマイザ−が好ましい。このようにして複合化処理された複合微粒子は、一般に固形分濃度が5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%の水分散体(スラリーあるいはコロイド)として得られる。 As the high-pressure type homogenizer, a microfluidizer (manufactured by Microfluidics), an optimizer (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.), a homogenizer (manufactured by Sanwa Machine Co., Ltd.), and a nanomizer (manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.) are used. In particular, a microfluidizer and a nanomizer are preferable as the opposing collision type homogenizer. The composite fine particles thus subjected to the composite treatment are generally obtained as an aqueous dispersion (slurry or colloid) having a solid content concentration of 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass.
以上の通りに調製される複合微粒子はインクジェット記録体のインク受容層の材料として好適に利用できる。複合微粒子を適用するインクジェット記録体について、以下に示す。 The composite fine particles prepared as described above can be suitably used as a material for an ink receiving layer of an ink jet recording material. The ink jet recording material to which the composite fine particles are applied is shown below.
(基材)
本発明の複合微粒子を含有するインクジェット記録体には、インク受容層となる塗工層を塗布できるものであれば、各種基材を使用することができる。例えば、上質紙、アート紙、コート紙、板紙、ダンボール、プラスチックフィルム、不織布、金属箔、ガラス等が例示できる。特に、王研式透気度が500秒/100ml未満の透気性を有する基材を用いた場合は、記録体の最表層を加熱した光沢ロールにより塗工層を乾燥する所謂キャスト処理が可能なため、高光沢の記録体を得ることができる。また、透気性基材は比較的比重が低いこともあり概して吸液性も高いものが多く、基材もインク吸収に寄与できるという点で好適ではあるが、塗工や印字の際の吸液により膨張するため、皺やボコツキが発生しやすい側面がある。その点で支障が出た場合は、下塗り層や裏面層の塗設が効果的である。また、これらを懸念する必要がないという点で、低透気性又は非透気性基材が好適に使用できる。
(Base material)
Various substrates can be used for the ink jet recording material containing the composite fine particles of the present invention as long as a coating layer serving as an ink receiving layer can be applied. For example, fine paper, art paper, coated paper, paperboard, cardboard, plastic film, non-woven fabric, metal foil, glass and the like can be exemplified. In particular, when a base material having air permeability of Oken type air permeability of less than 500 seconds / 100 ml is used, a so-called cast treatment can be performed in which the coating layer is dried by a glossy roll in which the outermost layer of the recording body is heated. Therefore, a highly glossy recording material can be obtained. In addition, the air-permeable base material has a relatively low specific gravity and is generally highly liquid-absorbing, and the base material is suitable in that it can contribute to ink absorption. Because of expansion, there is a side surface where wrinkles and unevenness are likely to occur. When troubles occur in this respect, it is effective to apply an undercoat layer or a back layer. Moreover, a low air permeability or a non-air-permeable base material can be used conveniently at the point which does not need to worry about these.
本発明において、低透気性又は非透気性の基材とは、王研式透気度が500秒/100ml以上、好ましくは800秒/100ml以上、より好ましくは1000秒/100ml以上であるような基材を意味する。このような、基材を用いると、基材自身への水蒸気や水分の浸透を防ぐことができ、コックリングなどが抑えられた写真調の質感を有するインクジェット記録体を簡便に得ることが出来る。
使用出来る基材としては、例えば、ポリエチレン樹脂を紙基材の両面に被覆した、所謂樹脂被覆紙、ポリプロピレンを延伸し、特殊加工を施した、ユポ(商品名:ユポ・コーポレーション社製)に代表される所謂合成紙、セロハン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、軟質ポリ塩化ビニル、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエステル(PETなど)、ポリスチレンなどのフィルム、金属蒸着紙、透気度を調節した紙類などが挙げられる。中でも、樹脂被覆紙、合成紙、フィルムの使用が好ましい。
In the present invention, the low-permeability or non-permeability base material is such that the Oken type air permeability is 500 seconds / 100 ml or more, preferably 800 seconds / 100 ml or more, more preferably 1000 seconds / 100 ml or more. It means a substrate. When such a base material is used, it is possible to prevent the penetration of water vapor or moisture into the base material itself, and it is possible to easily obtain an ink jet recording material having a photographic texture with reduced cockling and the like.
The base material that can be used is, for example, a so-called resin-coated paper in which polyethylene resin is coated on both sides of a paper base material, YUPO (trade name: manufactured by YUPO Corporation), which has been subjected to special processing by stretching polypropylene. So-called synthetic paper, cellophane (registered trademark), polyethylene, polypropylene, soft polyvinyl chloride, hard polyvinyl chloride, polyester (such as PET), films such as polystyrene, metallized paper, papers with controlled air permeability, etc. Is mentioned. Of these, the use of resin-coated paper, synthetic paper, and film is preferred.
特に、酸化チタンを練り込んだポリエチレンを、紙表面に被覆した樹脂被覆紙は、仕上がった外観が写真印画紙と同等であるため、好ましく用いられる。ポリエチレン被覆層の厚みは、3〜50μmが好ましく、5〜30μmがより好ましい。ポリエチレン被覆層の厚みが3μm未満の場合は、樹脂被覆時にポリエチレン樹脂の穴等の欠陥が多くなりやすく、厚みのコントロールに困難がある場合が多く、平滑性も得にくくなる。逆に50μmを超えると、コストが増加する割には、得られる効果が小さく、不経済である。また、後述する下塗層又はインク受容層の接着性を高めるため、被覆層表面にコロナ放電処理を施したり、ゼラチンなどのサブコート層を設けることが好ましい。 In particular, a resin-coated paper obtained by coating polyethylene on which the titanium oxide is kneaded on the paper surface is preferably used because the finished appearance is equivalent to that of a photographic printing paper. 3-50 micrometers is preferable and, as for the thickness of a polyethylene coating layer, 5-30 micrometers is more preferable. When the thickness of the polyethylene coating layer is less than 3 μm, defects such as holes in the polyethylene resin tend to increase during resin coating, and there are many cases where it is difficult to control the thickness, and smoothness is difficult to obtain. Conversely, if it exceeds 50 μm, the effect obtained is small and uneconomical for an increase in cost. In order to enhance the adhesion of an undercoat layer or ink receiving layer described later, it is preferable to subject the surface of the coating layer to corona discharge treatment or to provide a subcoat layer such as gelatin.
この樹脂被覆紙に用いる紙基材としては、木材パルプを主材料として製造されているものが使用される。木材パルプは、各種化学パルプ、機械パルプ、再生パルプ等を適宜使用することができ、これらのパルプは紙力や平滑性、抄紙適性等を調整するために、叩解機により叩解度を調整できる。叩解度は、特に限定しないが、一般に250〜550ml(CSF:JIS−P−8121)程度が好ましい範囲である。また、所謂ECF、TCFパルプ等の塩素フリーパルプも好ましく使用できる。また、必要に応じて、顔料を添加することができる。顔料には、タルク、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、焼成カオリン、シリカ、ゼオライト等が好ましく使用される。顔料の添加により、不透明性や平滑度を高めることができるが、過剰に添加すると、紙力が低下する場合があり、顔料の添加量は、対木材パルプ1〜20質量%程度が好ましい。 As the paper base material used for the resin-coated paper, a paper base manufactured using wood pulp as a main material is used. As the wood pulp, various chemical pulps, mechanical pulps, regenerated pulps and the like can be used as appropriate, and these pulps can be adjusted in the beating degree by a beating machine in order to adjust paper strength, smoothness, papermaking suitability, and the like. The beating degree is not particularly limited, but generally about 250 to 550 ml (CSF: JIS-P-8121) is a preferable range. Also, chlorine-free pulp such as so-called ECF and TCF pulp can be preferably used. Moreover, a pigment can be added as needed. As the pigment, talc, calcium carbonate, clay, kaolin, calcined kaolin, silica, zeolite and the like are preferably used. Opacity and smoothness can be increased by adding a pigment, but if added excessively, paper strength may be reduced, and the amount of pigment added is preferably about 1 to 20% by mass with respect to wood pulp.
また、基材として、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の透明性が優れているプラスチックフィルムを用いると、バックプリントやOHPシート等の光透過性記録媒体として利用できるインクジェット記録体を作製することができる。本発明で得られるインク受容層は、高透明性であるため、これらの媒体に好適に利用できる。 Moreover, if a plastic film with excellent transparency such as polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyimide, cellulose triacetate, cellulose diacetate, polyethylene, polypropylene is used as the base material, light transmission of back prints, OHP sheets, etc. An ink jet recording material that can be used as a recording medium can be produced. Since the ink receiving layer obtained in the present invention is highly transparent, it can be suitably used for these media.
基材の厚さは、プリンターの通紙性を考慮すると50〜500μmが好ましい。特に、吸水性基材の場合は、あまり基材が薄いと湿潤時の強度や寸法安定性の低下が懸念されるため、比較的厚めの100〜500μmが望ましい。
また、インクジェット記録体のカール抑制や、搬送性の向上のため、基材のインク受容層とは反対側に裏面層を設けることもできる。特に、透気性もしくは吸水性の高い基材を用いる場合は、手触り感を銀塩写真により近づけるためにも裏面層を塗設することが望ましい。裏面層の構成及びそれに伴う基材シート裏面の易接着処理等はその用途に応じて選択することができ、特に限定されるものではないが、塗工性、コストを鑑みると顔料と親水性樹脂を主成分とする裏面層を設けることが好適である。但し、裏面層の吸水性が高すぎると、印刷後に積層した記録体が貼り付いたり、べたついたりするため好ましくない。また、裏面層の代わりに樹脂被覆紙の樹脂被覆を裏面側にのみ設けた基材を好適に用いられる。
更に両面印刷を想定し、インク受容層を含む塗工層を両面に設けても良く、またラベルやシール用途に対応すべく、裏面に粘着加工を施しても良い。
The thickness of the substrate is preferably 50 to 500 μm in consideration of the paper passing property of the printer. In particular, in the case of a water-absorbing substrate, if the substrate is too thin, there is a concern that the strength and dimensional stability when wet are reduced, so a relatively thick 100 to 500 μm is desirable.
Further, a back layer can be provided on the side of the substrate opposite to the ink receiving layer in order to suppress curling of the ink jet recording material and to improve the transportability. In particular, when a base material having high air permeability or high water absorption is used, it is desirable to coat the back layer in order to make the hand feeling closer to the silver salt photograph. The composition of the back surface layer and the easy adhesion treatment of the back surface of the base material sheet accompanying it can be selected according to the application, and are not particularly limited. However, in view of coating properties and cost, the pigment and the hydrophilic resin It is preferable to provide a back surface layer containing as a main component. However, if the water absorption of the back layer is too high, it is not preferable because the recording medium laminated after printing is stuck or sticky. Moreover, the base material which provided the resin coating of the resin coating paper only on the back surface side instead of a back surface layer is used suitably.
Furthermore, assuming double-sided printing, a coating layer including an ink-receiving layer may be provided on both sides, and the back surface may be subjected to adhesive processing so as to correspond to a label or seal application.
(下塗り層の形成)
本発明の複合微粒子を含有するインクジェット記録体には、上記の基材とインク受容層の間に、顔料とバインダーを含有する下塗り層を形成してもよい。下塗り層には、基材の寸法安定性や、平滑性、色調を修正したり、インクジェットインク成分中の溶媒を速やかに吸収するなどの機能を付与することができる。インク受容層で定着できなかったインクジェットインク成分中の着色剤すなわち染料を定着させてもよい。特に吸水性基材を使用する場合は、前述の通り湿潤時の強度や寸法安定性の観点からも下塗り層を塗設する事が望ましい。
(Formation of undercoat layer)
In the ink jet recording material containing the composite fine particles of the present invention, an undercoat layer containing a pigment and a binder may be formed between the substrate and the ink receiving layer. The undercoat layer can be provided with functions such as correcting the dimensional stability, smoothness, and color tone of the substrate, and quickly absorbing the solvent in the inkjet ink component. A colorant, that is, a dye in the ink-jet ink component that could not be fixed by the ink receiving layer may be fixed. In particular, when a water-absorbing substrate is used, it is desirable to coat an undercoat layer from the viewpoint of wet strength and dimensional stability as described above.
下塗り層に使用される顔料としては、コロイダルシリカ、無定形シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン等の透明又は白色顔料が例示される。後述の本発明の複合微粒子などのインク受容層や光沢層で使用する顔料も使用できる。これらの内で特に好ましい顔料は、無定形シリカである。 Examples of the pigment used for the undercoat layer include transparent or white pigments such as colloidal silica, amorphous silica, alumina, aluminum hydroxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, kaolin, and calcined kaolin. Pigments used in the ink receiving layer and the gloss layer such as composite fine particles of the present invention described later can also be used. Of these, an especially preferred pigment is amorphous silica.
無定形シリカを使用する場合、無定形シリカは、平均一次粒子径3〜70nmで、且つ、平均二次粒子径20μm以下であることが好ましく、平均一次粒子径10〜40nmで、且つ、平均二次粒子径15μm以下のものがより好ましい。下塗り層に使用される無定形シリカの平均二次粒子径は、インク受容層に使用される無定形シリカの平均二次粒子径より大きいことが好ましい。下塗り層に使用される無定形シリカの平均二次粒子径が、インク受容層に使用される無定形シリカの平均二次粒子径より小さい場合は、インク吸収性が低下する場合がある。 When amorphous silica is used, the amorphous silica preferably has an average primary particle diameter of 3 to 70 nm and an average secondary particle diameter of 20 μm or less, an average primary particle diameter of 10 to 40 nm, and an average of 2 Those having a secondary particle size of 15 μm or less are more preferred. The average secondary particle diameter of the amorphous silica used for the undercoat layer is preferably larger than the average secondary particle diameter of the amorphous silica used for the ink receiving layer. When the average secondary particle diameter of the amorphous silica used for the undercoat layer is smaller than the average secondary particle diameter of the amorphous silica used for the ink receiving layer, the ink absorbability may be lowered.
下塗り層のバインダー樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、大豆蛋白等の蛋白質類、澱粉、酸化澱粉、加工澱粉等の各種澱粉類、ポリビニルアルコール、カチオン性ポリビニルアルコール、シリル変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロースやメチルセルロース等のセルロース誘導体、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の共役ジエン系重合体ラテックス、アクリル系重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体ラテックス等一般に塗工紙用として用いられている従来公知のバインダーが単独、あるいは数種類を組合せて用いられる。
下塗り層における顔料とバインダーの配合割合は、その種類にもよるが、一般に顔料100質量部に対しバインダー1〜100質量部、好ましくは2〜50質量部の範囲で調節される。
The binder resin for the undercoat layer includes proteins such as casein, gelatin and soybean protein, various starches such as starch, oxidized starch and processed starch, and modified polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol, cationic polyvinyl alcohol and silyl-modified polyvinyl alcohol. Polyvinyl alcohols containing, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, styrene-butadiene copolymer, conjugated diene polymer latex of methyl methacrylate-butadiene copolymer, acrylic polymer latex, ethylene-vinyl acetate copolymer, etc. Conventionally known binders generally used for coated paper, such as vinyl polymer latex, are used singly or in combination of several kinds.
The blending ratio of the pigment and binder in the undercoat layer is generally adjusted in the range of 1 to 100 parts by weight, preferably 2 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the pigment.
下塗り層にも、インク受容層から浸透してきたインクを捕らえ、染料を固着し、耐水性を付与し、記録濃度を向上させるために、必要に応じてインク定着剤であるカチオン性化合物を添加することができる。 A cationic compound that is an ink fixing agent is added to the undercoat layer as necessary in order to catch ink penetrating from the ink receiving layer, fix the dye, impart water resistance, and improve the recording density. be able to.
添加するカチオン性化合物としては本発明の「アミノ基とM−O−Si結合(Mは2価以上の金属原子を示す)を含む被覆層と核粒子からなる超微粒子」が例示できるが、一般的なカチオン性樹脂であっても良い。但し、前述の通りカチオン性樹脂は定着以外の画像保存性を損なう恐れもあるため、使用量は最小限に抑制することが望ましい。
ポリエチレンポリアミンやポリプロピレンポリアミン等のポリアルキレンポリアミン類又はその誘導体、第1〜3級アミノ基や第4級アンモニウム基を有する(メタ)アクリレートの重合物、第1〜3級アミノ基や第4級アンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体の重合物、ビニルアミン重合物又はその誘導体、アリルアミン重合物又はその誘導体、ジアリルアミン重合物、ジアリルメチルアミン重合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物、ジアリルアミン−二酸化イオウ共重合、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−二酸化イオウ共重合物、アクリルアミド−ジアリルアミン共重合物、アクリルアミド−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物、ジシアンジアミド−ホルマリン重縮合物に代表されるジシアン系カチオン樹脂、ジシアンジアミド−ジエチレントリアミン重縮合物に代表されるポリアミン系カチオン樹脂、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物、アクリロニトリルとN−ビニルホルムアミド共重合体の加水分解物、ポリビニルアミジン系樹脂等のカチオン樹脂が例示でき、単独又は数種類を組み合わせて使用しても良い。
インク定着能の観点からは、前述のポリアリルアミン(日東紡株式会社製PAA−15C)や、ハイモ株式会社製ハイマックスSC−700Mなどの5員環アミジン構造を含有する重合体、もしくはポリビニルアミンなどが好適である。
Examples of the cationic compound to be added include the “ultrafine particle comprising a coating layer containing an amino group and a M—O—Si bond (M represents a divalent or higher-valent metal atom) and a core particle” of the present invention. A cationic resin may be used. However, as described above, since the cationic resin may impair image storage stability other than fixing, it is desirable to suppress the amount used.
Polyalkylene polyamines such as polyethylene polyamine and polypropylene polyamine or derivatives thereof, (meth) acrylate polymers having primary to tertiary amino groups and quaternary ammonium groups, primary to tertiary amino groups and quaternary ammonium (Meth) acrylamide derivative polymer having a group, vinylamine polymer or derivative thereof, allylamine polymer or derivative thereof, diallylamine polymer, diallylmethylamine polymer, diallyldimethylammonium chloride polymer, diallylamine-sulfur dioxide copolymer, Representative examples include diallyldimethylammonium chloride-sulfur dioxide copolymer, acrylamide-diallylamine copolymer, acrylamide-diallyldimethylammonium chloride copolymer, and dicyandiamide-formalin polycondensate. Cations such as dicyanic cation resin, polyamine cation resin represented by dicyandiamide-diethylenetriamine polycondensate, epichlorohydrin-dimethylamine addition polymer, hydrolyzate of acrylonitrile and N-vinylformamide copolymer, polyvinylamidine resin, etc. Resin can be illustrated and you may use individually or in combination of several types.
From the viewpoint of ink fixing ability, a polymer containing a 5-membered ring amidine structure such as the aforementioned polyallylamine (PAA-15C manufactured by Nittobo Co., Ltd.), Himax SC-700M manufactured by Hymo Co., Ltd., or polyvinylamine. Is preferred.
下塗り層を形成するための塗布液には、上記成分の他に、更に、一般塗工紙の製造において使用される分散剤、増粘剤、消泡剤、帯電防止剤、防腐剤、蛍光染料、着色剤等の各種助剤が適宜添加される。 In addition to the above components, the coating liquid for forming the undercoat layer further includes a dispersant, a thickener, an antifoaming agent, an antistatic agent, an antiseptic, a fluorescent dye used in the production of general coated paper. Various auxiliary agents such as a colorant are appropriately added.
下塗り層の塗布量は、0.5〜30g/m2程度であり、ブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター等、各種公知の塗工装置で形成できる。特に、エアナイフコーターは、幅広い塗料物性、塗布量に対応可能なため、好適に用いられる。また、ダイコーターやカーテンコーターは、塗布量の均一性に優れるため、特に高精細な記録を目的とする光沢タイプのインクジェット記録体には、好ましい塗工方法である。 The coating amount of the undercoat layer is about 0.5 to 30 g / m 2 and can be formed by various known coating apparatuses such as a blade coater, an air knife coater, a roll coater, a bar coater, a gravure coater, a die coater, and a curtain coater. . In particular, the air knife coater is preferably used because it can deal with a wide range of paint properties and coating amounts. In addition, a die coater and a curtain coater are excellent in uniformity of coating amount, and are therefore preferable coating methods particularly for glossy ink jet recording materials for the purpose of high-definition recording.
(インク受容層の形成)
本発明の複合微粒子は、前述の下塗り層に使用しても良いが、インクジェット記録体の中でもインク吸収・定着の要となる多孔質インク受容層の主成分として使用することで、その性能を最大限に発揮する。
多孔質インク受容層を形成するその他材料に関し、下記に示す。
(Formation of ink receiving layer)
The composite fine particles of the present invention may be used for the above-mentioned undercoat layer, but the performance can be maximized by using it as a main component of the porous ink receiving layer which is essential for ink absorption and fixing in the ink jet recording medium. Demonstrate to the limit.
The other materials for forming the porous ink receiving layer are shown below.
多孔質インク受容層は、微細顔料とその成膜に要するバインダー樹脂を必須成分として構成される。微細顔料としては、本発明の複合微粒子を始め、複合微粒子の原料として例示した無機顔料や、スチレン系プラスチックピグメント、尿素樹脂系プラスチックピグメント、ベンゾグアナミン系プラスチックピグメントなどの有機顔料や、一般塗工紙或いはインクジェット記録体の分野で公知の各種顔料を単独もしく混合して利用できる。但し、塗料安定性の観点から複合微粒子を単独で使用することが最も望ましく、他の顔料を混合する場合も、その添加量は複合微粒子の品質を妨げない範囲が良い。また、塗料調製前に各種顔料に前処理を行ってもよい。 The porous ink receiving layer includes a fine pigment and a binder resin required for film formation as essential components. Examples of the fine pigment include the composite fine particles of the present invention, inorganic pigments exemplified as raw materials for the composite fine particles, organic pigments such as styrene-based plastic pigments, urea resin-based plastic pigments, and benzoguanamine-based plastic pigments, and general coated papers or Various pigments known in the field of ink jet recording materials can be used alone or in combination. However, it is most desirable to use the composite fine particles alone from the viewpoint of coating stability, and even when other pigments are mixed, the addition amount is in a range that does not interfere with the quality of the composite fine particles. In addition, various pigments may be pretreated before preparing the paint.
本発明のインクジェット記録体のインク受容層のバインダー樹脂成分としては、特に限定するものではないが下塗り層の材料として例示した各種樹脂が単独もしくは数種類組み合わせて使用される。 The binder resin component of the ink receiving layer of the ink jet recording material of the present invention is not particularly limited, but various resins exemplified as the material for the undercoat layer may be used alone or in combination.
中でも、主成分となる顔料との混和性、塗工適性、得られるインクジェット記録体の品質の観点からポリビニルアルコールもしくはその誘導体が最も好適に使用される。けん化度は特に限定するものではなく、70〜99.9mol%の範囲で適宜使用可能であるが、けん化度が低すぎると親水性が低下し、高すぎるとフィブリル化などのおそれもあるため、好ましくは75〜99.9%、より好ましくは78〜99.8%である。また、重合度としても200〜4500で適宜使用可能であるが、あまり低すぎると塗料粘度が低くなりすぎたり、ひび割れを抑制することが出来ないおそれがあり、高すぎると塗料粘度が高くなりすぎるので、好ましくは1000以上、より好ましくは1000〜4500である。 Among these, polyvinyl alcohol or a derivative thereof is most preferably used from the viewpoints of miscibility with the pigment as the main component, coating suitability, and quality of the obtained ink jet recording material. The degree of saponification is not particularly limited and can be appropriately used in the range of 70 to 99.9 mol%. However, if the degree of saponification is too low, the hydrophilicity is lowered, and if too high, there is a possibility of fibrillation, etc. Preferably it is 75-99.9%, More preferably, it is 78-99.8%. Also, the polymerization degree can be suitably used at 200 to 4500, but if it is too low, the paint viscosity may be too low or cracks may not be suppressed, and if it is too high, the paint viscosity will be too high. Therefore, Preferably it is 1000 or more, More preferably, it is 1000-4500.
また、印字後の経時的な色調変化には、インク中に含まれる親水性高沸点溶剤との親和性の高い樹脂を単独で、又は混合して使用することも効果的である。インク中に含まれる親水性高沸点溶剤としては、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、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、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、2−ピロリドン、チオジグリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,5−ペンタンジオール等があり、これらの溶剤との親和性が高い樹脂としては、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロイルモルホリン、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。 In order to change the color tone with time after printing, it is also effective to use a resin having a high affinity with the hydrophilic high-boiling solvent contained in the ink alone or in combination. The hydrophilic high-boiling solvents contained in the ink include glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, 2-pyrrolidone, thiodiglycol, triethylene glycol mono Examples of resins having high affinity with these solvents include butyl ether, 1,5-pentanediol, etc., but include, but are not limited to, polyvinylpyrrolidone, polyacryloylmorpholine, polyhydroxyalkyl acrylate, and hydroxypropylcellulose. Is not to be done.
本発明に使用する複合微粒子は高いインク定着能を有するため、基本的には他のインク定着剤を併用する必要は無い。しかし、色調調整など定着能以外の意図を持って、複合微粒子の性能を妨げない範囲内で、カチオン性化合物として、下塗り層材料として例示した水溶性カチオン樹脂や、エマルジョンタイプのカチオン性樹脂、多価金属塩化合物などの各種カチオン性無機塩などの中から、単独又は数種類を組み合わせて必要に応じて配合してもよい。但し、その場合添加するカチオン性化合物の使用量は最小量とし、その添加手段は塗工層の不透明化を最大限に抑制するため、インク受容層を多層化したり、併用インク定着剤を別途積層塗布するなどの構成が望ましい。 Since the composite fine particles used in the present invention have a high ink fixing ability, it is basically unnecessary to use another ink fixing agent in combination. However, water-soluble cationic resins exemplified as undercoat layer materials, emulsion-type cationic resins, and many kinds of cationic compounds are used as long as they do not impede the performance of the composite fine particles with intentions other than fixing ability such as color tone adjustment. From various cationic inorganic salts such as a valent metal salt compound, etc., one or a combination of several kinds may be added as required. However, in this case, the amount of the cationic compound to be added is the minimum amount, and the addition means is to multilayer the ink receiving layer or laminate the ink fixing agent separately in order to suppress the opacification of the coating layer to the maximum. A configuration such as coating is desirable.
本発明のインクジェット記録体におけるインク受容層は多孔質、具体的には細孔容積が0.2〜2.0ml/gの範囲になるよう調節することが好ましい。微細顔料の細孔容積の選択により、また、親水性樹脂の添加量を適切に調節することによりこの範囲内に調節することができる。細孔容積が0.2ml/g未満の場合、塗布量を多くしないとインクを吸収できないのでインクジェット記録体の製造コストが高くなる。また、2.0ml/gを越える細孔容積ではインク受容層の機械的強度が低下し、インク受容層に傷がついたり、剥がれたり、割れたりしやすくなり好ましくない。尚、本発明の細孔容積は細孔径100nm以下の細孔の全細孔容積である。 The ink receiving layer in the ink jet recording material of the present invention is preferably adjusted to be porous, specifically, the pore volume is in the range of 0.2 to 2.0 ml / g. It can be adjusted within this range by selecting the pore volume of the fine pigment and by appropriately adjusting the amount of the hydrophilic resin added. When the pore volume is less than 0.2 ml / g, the ink cannot be absorbed unless the coating amount is increased, so that the manufacturing cost of the ink jet recording body is increased. On the other hand, a pore volume exceeding 2.0 ml / g is not preferable because the mechanical strength of the ink receiving layer is lowered, and the ink receiving layer is easily scratched, peeled off or cracked. The pore volume of the present invention is the total pore volume of pores having a pore diameter of 100 nm or less.
本発明に用いる水性塗料の好適な固形分濃度は、塗料組成によって大きく異なるが、水性塗料が安定かつ塗工可能な範囲内で、より高濃度であることが好ましい。それは、水性塗料が高濃度である程、乾燥負荷も軽くなるためである。水性塗料の固形分濃度は、好ましくは3〜40質量%、より好ましくは5〜25質量%である。 The suitable solid content concentration of the water-based paint used in the present invention varies greatly depending on the paint composition, but it is preferably a higher concentration within a range where the water-based paint can be stably and coated. This is because the higher the concentration of the water-based paint, the lighter the drying load. The solid content concentration of the water-based paint is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 25% by mass.
主成分以外にも、水性塗料の塗工性を著しく悪化させることなく、かつインク吸収に必要な細孔を保ち、インク受容層の耐水性を大幅に低下させることのない範囲内であれば、インク受容層に他の成分を添加することもできる。その一例として、インクジェット記録体の白色度を高める効果のある蛍光増白剤や、ひび割れやすい多孔質受容層のひび割れを抑制する効果のある、硼酸及び/または硼酸塩などの硼素化合物が例示される。 In addition to the main component, without significantly deteriorating the coating properties of the water-based paint, while maintaining the pores necessary for ink absorption, within the range that does not significantly reduce the water resistance of the ink receiving layer, Other components can also be added to the ink receiving layer. Examples thereof include fluorescent whitening agents that have the effect of increasing the whiteness of ink jet recording materials and boron compounds such as boric acid and / or borates that have the effect of suppressing cracks in porous receptor layers that are prone to cracking. .
硼酸としては、例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸、次ホウ酸、四ホウ酸、五ホウ酸等が挙げられる。また、これらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩であってもよい。これらの中でも、オルトホウ酸と四ホウ酸二ナトリウムが好ましい。なお、ホウ酸のナトリウム塩は硼砂と呼ばれることも多いが、その組成は通常Na2B4O7・10H2Oである。 Examples of boric acid include orthoboric acid, metaboric acid, hypoboric acid, tetraboric acid, and pentaboric acid. Moreover, these sodium salt, potassium salt, and ammonium salt may be sufficient. Among these, orthoboric acid and disodium tetraborate are preferable. The sodium salt of boric acid is often called borax, but its composition is usually Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O.
その添加手段は、前述の通り水性塗料に予め内添しておくだけでなく、基材もしくは下塗り層にインク受容層の塗工前に塗布するか、塗工面が乱れない範囲であればインク受容層の塗工後乾燥前の水性塗料塗布層に積層してもよく、特にこれらに限定するものではない。均一に混合するという点では水性塗料に内添する手法が好ましい。水性塗料への内添以外の方法で硼素化合物を添加する場合は、インク受容層に対する拡散を意図して硼素化合物を下塗り層に内添しておいたり、硼素化合物を含む溶液とインク受容層となる水性塗料をWet−on−Wetで積層塗布したり、積層・噴霧等の手法を使って硼素化合物を含む溶液を水性塗料に積層塗布してもよい。硼素化合物を溶解する溶媒の種類は特に限定するものではないが、コスト、ハンドリングの面から水が最も好ましい。 The addition means is not only pre-added in advance to the water-based paint as described above, but also can be applied to the substrate or the undercoat layer before applying the ink receiving layer, or the ink receiving surface can be applied as long as the coated surface is not disturbed. You may laminate | stack on the water-based paint application layer before drying after application | coating of a layer, It does not specifically limit to these. In terms of uniform mixing, a method of internally adding to a water-based paint is preferable. When the boron compound is added by a method other than the internal addition to the water-based paint, the boron compound is internally added to the undercoat layer for the purpose of diffusion to the ink receiving layer, or the solution containing the boron compound and the ink receiving layer Alternatively, the aqueous paint may be laminated and applied by wet-on-wet, or a solution containing a boron compound may be laminated and applied to the aqueous paint using a technique such as lamination and spraying. The type of the solvent for dissolving the boron compound is not particularly limited, but water is most preferable from the viewpoints of cost and handling.
また、消泡剤を混合して塗工時の作業性を向上したり、基材の濡れ性を良くして均一なインク受容層を得るために界面活性剤を配合してもよい。本発明で好適に使用される高細孔容積の微細顔料系塗料は粘度の経時増粘やチキソ性増大が起きやすく、塗工適性があまり良くないことが多い。その場合、塗料に界面活性剤を一定量添加すると、塗工適性が良好となるため好適である。その添加量は特に規定するものではないが、塗料の主成分である微細顔料100質量部に対して、0.001〜5質量部、より好ましくは0.01〜1質量部が好適である。界面活性剤の添加量が少なすぎると前述の塗料適正改善効果が充分に得られないため不適となる。一方、添加量が多すぎると、塗工後の塗膜から過剰量の界面活性剤が滲みだすことによって生じるブロッキングや裏面への転移のトラブルが発生するため不適となる。 Further, a surfactant may be blended in order to improve workability during coating by mixing an antifoaming agent, or to improve the wettability of the substrate and obtain a uniform ink receiving layer. High pore volume fine pigment-based paints suitably used in the present invention tend to increase viscosity with time and increase thixotropy and often have poor coating suitability. In that case, it is preferable to add a certain amount of a surfactant to the coating because the coating suitability is improved. The addition amount is not particularly specified, but 0.001 to 5 parts by mass, and more preferably 0.01 to 1 part by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the fine pigment that is the main component of the paint. If the addition amount of the surfactant is too small, the above-mentioned paint appropriateness improving effect cannot be obtained sufficiently, which is inappropriate. On the other hand, if the amount added is too large, problems such as blocking and transfer to the back surface caused by the excessive amount of surfactant oozing out from the coated film become unsuitable.
添加する界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤のいずれであってもよい。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル塩系等が挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、例えば、アミン塩系、4級アンモニウム塩系等が挙げられる。ノニオ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、ポリエチレングリコール系(高級アルコールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンおよび脂肪酸アミドのエチレンオキサイド付加物)、多価アルコール系(グリセリンおよびペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アルカノールアミド等)等が挙げられる。
The surfactant to be added may be any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant.
Examples of anionic surfactants include sulfate ester salts, sulfonate salts, phosphate ester salts, and the like. Examples of the cationic surfactant include amine salt type and quaternary ammonium salt type. Nonionic surfactants include, for example, acetylene glycols, polyethylene glycols (higher alcohol ethylene oxide adducts, fatty acid ethylene oxide adducts, alkylphenol ethylene oxide adducts, polypropylene glycol ethylene oxide adducts, higher aliphatic amines and fatty acids. Amide ethylene oxide adducts), polyhydric alcohols (fatty acid esters of glycerin and pentaerythritol, fatty acid esters of sorbitol and sorbitan, fatty acid esters of sucrose, ethylene oxide adducts of polyhydric alcohols, fatty acid alkanolamides, etc.) Can be mentioned.
上記界面活性剤の中でも、インクジェットプリンタのインクとの親和性が高いことから、ノニオン系界面活性剤が好ましく、さらには、ノニオン系界面活性剤の中でも、アセチレングリコール系界面活性剤が好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤は、分子中にアセチレン性三重結合を形成する互いに隣接した炭素原子に酸素原子が結合されているため、ノニオン性でありながら、非常に強い極性を有している。そのため、少量の添加でも表面活性効果が高く、支持体に対する水性塗液の濡れ性を向上させることができる。また、一般的に、界面活性剤は気泡形成性が強いため、泡立ちという問題を生ずるが、アセチレングリコール系界面活性剤は消泡性を有しており、泡立ちを抑制できる。その中でも、アルキニレングリコール化合物とエチレンオキサイドとの付加反応生成物が好ましい。 Among the above surfactants, nonionic surfactants are preferred because of their high affinity with ink for ink jet printers. Furthermore, among nonionic surfactants, acetylene glycol surfactants are preferred. The acetylene glycol-based surfactant is nonionic and has a very strong polarity because oxygen atoms are bonded to adjacent carbon atoms that form an acetylenic triple bond in the molecule. Therefore, even when added in a small amount, the surface activity effect is high, and the wettability of the aqueous coating liquid with respect to the support can be improved. In general, a surfactant has a strong bubble forming property, which causes a problem of foaming. However, an acetylene glycol surfactant has a defoaming property and can suppress foaming. Among these, an addition reaction product of an alkynylene glycol compound and ethylene oxide is preferable.
その他、インクジェット記録体としての品質向上を目的として各種添加剤を添加しても良い。具体的には色調調成のための着色染料又は顔料、光安定剤や紫外線吸収剤などの画像保存性向上剤などがこれに当たるが、これらに限定するものではない。特に、蛍光増白剤と併せて色調調整剤として水系塗料に青系の着色顔料を添加すると、相乗効果により記録体の白さが視覚的により強調されるため好適である。 In addition, various additives may be added for the purpose of improving the quality of the ink jet recording material. Specifically, coloring dyes or pigments for color tone preparation, image preservability improving agents such as light stabilizers and ultraviolet absorbers, and the like are not limited thereto. In particular, it is preferable to add a blue color pigment to the water-based paint as a color tone adjusting agent together with the fluorescent whitening agent, because the whiteness of the recording medium is visually enhanced by a synergistic effect.
これらの添加物の添加方法としては、予め複合微粒子ゾルに混合しておいてもよいし、塗料調製の途中で混合しておいてもよい。また、まず塗工層を形成してから添加物を含む溶液を、公知の塗工手段で上塗り、噴霧、含浸するなどの方法で、後から添加しても良い。 As a method for adding these additives, they may be mixed in advance with the composite fine particle sol, or may be mixed during the preparation of the paint. Moreover, after forming a coating layer first, you may add the solution containing an additive later by methods, such as top-coating, spraying, and impregnating with a well-known coating means.
インク受容層となる水性塗料の塗工方法としては前述の公知の塗布装置、例えば、バーコーター、ロールコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いることができるが、これらに限らない。また、多層式スロットダイコーター、多層式スライドダイコーター、多層式カーテンコーター等などの同時多層塗工装置を用いて、多層塗工を実施しても良い。 As a coating method of the water-based paint used as the ink receiving layer, the above-described known coating apparatus, for example, bar coater, roll coater, blade coater, air knife coater, gravure coater, die coater, curtain coater, etc. can be used. It is not restricted to these. Moreover, you may implement multilayer coating using simultaneous multilayer coating apparatuses, such as a multilayer slot die coater, a multilayer slide die coater, a multilayer curtain coater.
塗布量は、乾燥後の質量として1〜60g/m2程度が好ましく、さらに好ましくは3〜50g/m2程度である。ここで1g/m2より少ないとインクの吸収が不十分となりやすく、60g/m2より多いとカールが発生しやすくなるし、コストもかさむので好ましくない。インク受容層は2層以上形成してもよい。2層以上有する場合、配色は異なっていてもよい。 The coating amount is preferably about 1~60g / m 2 as the mass after drying, more preferably about 3 to 50 g / m 2. If the amount is less than 1 g / m 2 , ink absorption tends to be insufficient, and if it is more than 60 g / m 2 , curling tends to occur and the cost increases, which is not preferable. Two or more ink receiving layers may be formed. When it has two or more layers, the color scheme may be different.
なお、インク受容層となる塗工層にあらかじめ活性エネルギー線硬化性材料を混合しておき、乾燥前の塗工層に活性エネルギー線を照射することで塗工層をゲル化させ、乾燥中に生じやすい塗工層のひび割れを抑制してもよい。使用する活性エネルギー線としては、特に種類を限定するものではないが、α線、β線、γ線、X線、紫外線、電子線などが挙げられる。ただし取り扱いが容易で一般的に普及している紫外線及び電子線を使用するのが好ましい。紫外線は、光重合開始剤や活性基を有する特定の親水性樹脂を使用する必要があるが、照射設備が安価な点が好ましい。もしくは、水性塗料中に特に開始剤等を添加しなくても前述の如く汎用の親水性樹脂の多くでハイドロゲルを形成可能な電子線が最も好適に使用できる。また、インク受容層は、透気性基材を用いる場合、インク受容層が湿潤状態であるうちに、加熱した光沢ロールに圧接して乾燥するキャスト処理を施すことができる。 In addition, the active energy ray-curable material is mixed in advance with the coating layer to be the ink receiving layer, and the coating layer is gelated by irradiating the active energy ray to the coating layer before drying, You may suppress the crack of the coating layer which is easy to produce. The active energy ray to be used is not particularly limited, and examples thereof include α rays, β rays, γ rays, X rays, ultraviolet rays, and electron beams. However, it is preferable to use ultraviolet rays and electron beams which are easy to handle and are widely used. For ultraviolet rays, it is necessary to use a photopolymerization initiator or a specific hydrophilic resin having an active group, but it is preferable that the irradiation equipment is inexpensive. Alternatively, an electron beam that can form a hydrogel with many of general-purpose hydrophilic resins as described above can be most suitably used without adding an initiator or the like to the water-based paint. In addition, when an air-permeable substrate is used, the ink receiving layer can be subjected to a casting process in which the ink receiving layer is pressed against a heated gloss roll and dried while the ink receiving layer is in a wet state.
(光沢層の形成)
本発明のインクジェット記録体は、必要に応じて、微細顔料を主成分とする光沢層を形成してもよい。コストを重視したり、用途に対して必要十分の光沢が得られている場合は、光沢層を形成しなくとも良い。但し、写真印刷用の場合には光沢層を塗設した方が好ましい。光沢層の形成時期は、多孔質インク受容層の乾燥途中であっても、乾燥終了後であっても良い。又、インク受容層と同時多層塗工してもよい。
(Glossy layer formation)
The ink jet recording material of the present invention may form a gloss layer containing a fine pigment as a main component, if necessary. In the case where the cost is important or the gloss sufficient for the application is obtained, it is not necessary to form the gloss layer. However, in the case of photographic printing, it is preferable to coat a glossy layer. The glossy layer may be formed during the drying of the porous ink receiving layer or after the drying. Further, simultaneous multilayer coating with the ink receiving layer may be performed.
光沢層用塗布液は、微細顔料やバインダー樹脂、カチオン性化合物などの任意のその他成分を含有する。光沢層を形成するための塗布液は、これらの成分を適当に分散媒に分散させることにより調製される。 The coating liquid for glossy layer contains arbitrary other components such as a fine pigment, a binder resin, and a cationic compound. The coating solution for forming the gloss layer is prepared by dispersing these components in a dispersion medium.
光沢層に使用される微細顔料としては、コロイダルシリカ、無定形シリカ、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン等の透明又は白色顔料が例示されるが、これに限定されるものではなく、有機顔料も使用できる。本発明の複合微粒子を用いても良い。これらの中で、コロイダルシリカ、アルミナ又は無定形シリカが、特に光沢性が向上するので好ましい。コロイダルシリカ又はアルミナを使用する場合、平均一次粒子径5〜100nmが好ましく、10〜80nmがより好ましい。さらに好ましくは20〜70nmである。平均粒子径が5nm未満の場合は、インク吸収性が低下する場合があり、平均粒子径が100nmを超えると、透明性が低下するため印字濃度が低下する傾向がある。 Examples of the fine pigment used in the gloss layer include colloidal silica, amorphous silica, alumina, boehmite, aluminum hydroxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, kaolin, calcined kaolin, and other transparent or white pigments. It is not limited and organic pigments can also be used. The composite fine particles of the present invention may be used. Among these, colloidal silica, alumina, or amorphous silica is preferable because glossiness is particularly improved. When using colloidal silica or alumina, the average primary particle size is preferably 5 to 100 nm, more preferably 10 to 80 nm. More preferably, it is 20-70 nm. When the average particle diameter is less than 5 nm, the ink absorbability may be reduced, and when the average particle diameter exceeds 100 nm, the transparency tends to decrease and the print density tends to decrease.
無定形シリカを使用する場合、好ましくは平均一次粒子径5〜100nm、より好ましくは5〜40nmのものを用いる。また、無定形シリカは、好ましくは、平均二次粒子径1μm以下、より好ましくは10〜700nmのものを用いる。 When amorphous silica is used, one having an average primary particle diameter of 5 to 100 nm, more preferably 5 to 40 nm is used. Amorphous silica preferably has an average secondary particle diameter of 1 μm or less, more preferably 10 to 700 nm.
微細顔料の接着性を高めるためにバインダー樹脂成分を添加する場合、特に種類を限定するものではないが、前述の各種水溶性樹脂やエマルジョンタイプの親水性樹脂が好ましく使用される。エマルジョンタイプの親水性樹脂を使用する場合の平均粒子径は、20〜150nmの範囲が好ましく、20nm未満の場合は、インク吸収性が低下する場合があり、150nmを超える場合は、光沢度が低下する場合がある。これらのガラス転移温度は、50〜150℃の範囲が好ましい。ガラス転移温度が、50℃より低い場合は、乾燥時に光沢層の成膜が進みすぎ、光沢層の多孔性が低下し、インク吸収性が低下する場合がある。150℃より高い場合は、成膜が不足し、光沢や強度が不足する場合がある。
また、光沢層には、上記のほかにも、プリンターの給紙適性やブロッキングを防止するために有機、無機粗粒子や一般的に塗工紙の製造において使用される各種分散剤、増粘剤、消泡剤、着色剤、帯電防止剤、防腐剤、保存性改良剤等の各種助剤を適宜添加してもよい。
When the binder resin component is added to enhance the adhesion of the fine pigment, the type is not particularly limited, but the above-mentioned various water-soluble resins and emulsion type hydrophilic resins are preferably used. When using an emulsion type hydrophilic resin, the average particle size is preferably in the range of 20 to 150 nm. If the average particle size is less than 20 nm, the ink absorbency may be reduced, and if it exceeds 150 nm, the glossiness is reduced. There is a case. These glass transition temperatures are preferably in the range of 50 to 150 ° C. When the glass transition temperature is lower than 50 ° C., the gloss layer is excessively formed at the time of drying, and the porosity of the gloss layer is lowered and the ink absorbability may be lowered. When the temperature is higher than 150 ° C., film formation is insufficient, and gloss and strength may be insufficient.
In addition to the above, the gloss layer includes various dispersants and thickeners used in the production of organic and inorganic coarse particles and generally coated paper to prevent paper feeding suitability and blocking. Various auxiliary agents such as an antifoaming agent, a colorant, an antistatic agent, an antiseptic and a preservative may be added as appropriate.
光沢層の塗布量は、乾燥質量として0.01〜10g/m2が好ましく、0.1〜5g/m2がより好ましく、0.3〜3g/m2が更に好ましい。塗布量が0.01g/m2未満の場合は、インク吸収性や記録濃度には有利であるが、十分な光沢層を形成することが困難なために、光沢度が低くなりやすい。また、塗布量が10g/m2を超えると、光沢度は得やすいが、インク吸収性や記録濃度が低下しやすい。 光沢層の厚みはインク受容層の細孔状態によっては大きく異なる。それ故に、光沢層の厚みを一概に規定することは困難であるが、好ましくは5nm〜5μm、より好ましくは10nm〜3μm、最も好ましくは20nm〜1μmである。塗工層表面に充分な光沢を得るためには、光沢層塗料が細孔を保持した状態でインク受容層表面を完全に被っていることが最も望ましく、そのために必要な光沢層の厚さは光沢層塗料に使用する微細顔料の直径に等しくなる。また、光沢層の厚さが5μmを超えると、インク吸収性や塗膜の強度に支障を来すおそれがあるため好ましくない。 The coating amount of the glossy layer is preferably 0.01 to 10 g / m 2 as dry mass, more preferably 0.1-5 g / m 2, more preferably 0.3 to 3 g / m 2. When the coating amount is less than 0.01 g / m 2 , it is advantageous for ink absorbability and recording density, but it is difficult to form a sufficient gloss layer, so that the glossiness tends to be low. On the other hand, when the coating amount exceeds 10 g / m 2 , glossiness can be easily obtained, but ink absorbability and recording density tend to be lowered. The thickness of the gloss layer varies greatly depending on the pore state of the ink receiving layer. Therefore, it is difficult to unconditionally define the thickness of the gloss layer, but it is preferably 5 nm to 5 μm, more preferably 10 nm to 3 μm, and most preferably 20 nm to 1 μm. In order to obtain a sufficient gloss on the surface of the coating layer, it is most desirable that the gloss layer coating completely covers the surface of the ink receiving layer while maintaining the pores. It becomes equal to the diameter of the fine pigment used for the glossy layer paint. On the other hand, when the thickness of the glossy layer exceeds 5 μm, it is not preferable because there is a possibility that the ink absorbability and the strength of the coating film may be hindered.
光沢層は、インク受容層と同様の公知の塗布装置で製造することができる。インク受容層と同時に多層塗工してもよい。また、更に光沢性を高めるために、透気性基材の場合は、加熱した光沢ロールを用いて乾燥する方法(所謂キャスト処理)を、低透気性又は非透気性基材の場合は、WO2003/039881号公報等で開示されている加熱した光沢ロールとプレスロールのニップ部で圧力をかけながら塗工し、次工程で乾燥する方法を採用することができる。
光沢層を形成するための塗布液には、更に、形成された塗布液層の表面を光沢ロールからスムーズに安定して剥離させるために、離型剤を添加することができる。
離型剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸等の脂肪酸類、及びそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛、アンモニウム等の塩類、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド及びメチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素類、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール類、ロート油、レシチン等の油脂類や脂質類、含フッ素界面活性剤等の各種界面活性剤、四フッ化エチレンポリマーやエチレン−四フッ化エチレンポリマー等のフッ素系ポリマー等が例示される。
The gloss layer can be produced by a known coating apparatus similar to the ink receiving layer. Multi-layer coating may be performed simultaneously with the ink receiving layer. Further, in order to further improve the gloss, in the case of a gas permeable substrate, a method of drying using a heated gloss roll (so-called casting treatment) is used, and in the case of a low gas permeable or non-air permeable substrate, WO2003 / It is possible to employ a method disclosed in Japanese Patent No. 039881 and the like, in which coating is performed while applying pressure at the nip portion between a heated gloss roll and a press roll, and drying is performed in the next step.
In addition, a release agent can be added to the coating liquid for forming the gloss layer in order to smoothly and stably peel the surface of the formed coating liquid layer from the gloss roll.
Release agents include fatty acids such as stearic acid, oleic acid, and palmitic acid, and salts thereof such as sodium, potassium, calcium, zinc, ammonium, stearic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, and methylene bis stearic acid amide. Fatty acid amides such as, aliphatic hydrocarbons such as microcrystalline wax, paraffin wax and polyethylene wax, higher alcohols such as cetyl alcohol and stearyl alcohol, fats and oils such as funnel oil and lecithin, lipids, fluorine-containing surface activity Examples thereof include various surfactants such as agents, and fluorine-based polymers such as tetrafluoroethylene polymer and ethylene-tetrafluoroethylene polymer.
これらのうち、特に、脂肪族炭化水素又はその誘導体や変性物、脂肪酸又はその塩、脂質類が好ましく、中でも、脂肪族炭化水素としてはポリエチレンワックスが、脂肪酸としてはステアリン酸又はオレイン酸が、脂質としてはレシチンの使用がより好ましい。 Of these, aliphatic hydrocarbons or derivatives or modified products thereof, fatty acids or salts thereof, and lipids are particularly preferable. Among them, polyethylene wax is used as the aliphatic hydrocarbon, stearic acid or oleic acid is used as the fatty acid, and lipids are used. More preferably, lecithin is used.
光沢ロールの表面温度は、乾燥条件等の操業性、インク受容層への密着性、光沢層表面の光沢性から40〜130℃の範囲が好ましく、70〜120℃の範囲がより好ましく、80〜110℃の範囲が更に好ましい。光沢ロールの表面温度が、40℃未満の場合は、顔料の押し込み不足による塗膜強度が低下したり、光沢性が低下するおそれがあり、130℃を超える場合は、塗膜がひび割れるおそれがある。 The surface temperature of the gloss roll is preferably in the range of 40 to 130 ° C., more preferably in the range of 70 to 120 ° C., more preferably in the range of 70 to 120 ° C., from the operational properties such as drying conditions, the adhesion to the ink receiving layer, and the gloss of the gloss layer surface. A range of 110 ° C. is more preferred. When the surface temperature of the gloss roll is less than 40 ° C., the coating strength due to insufficient indentation of the pigment may decrease or the gloss may decrease. When the surface temperature exceeds 130 ° C., the coating may crack. .
なお、光沢層の微細顔料に代えて、平均粒子径1μmを超える顔料をマット化剤として用い、光沢を低くコントロールすることも可能である。 Note that, instead of the fine pigment in the gloss layer, a pigment having an average particle diameter of more than 1 μm can be used as a matting agent to control the gloss low.
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、勿論これらに限定されるものではない。また、例中の部および%は、特に断らない限り、それぞれ質量部および質量%である。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Moreover, unless otherwise indicated, the part and% in an example are a mass part and the mass%, respectively.
実施例1
《処理液の調製》
プロペラ式攪拌羽を用いて3000rpmで攪拌したイオン交換水7.88gに、粒子径約5nmのコロイダルシリカ(日産化学工業株式会社製、スノーテックスOXS、水分散液濃度15%)を14.19gと20%の乳酸水溶液19.16gを加えた後、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製アミノ基含有シランカップリング剤、品番:LS−1420)7.66gを滴下した。10分間攪拌した後、更に、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(関東化学株式会社製、試薬名:塩化酸化ジルコニウム八水和物、化学式:ZrOCl2・8H2O)の7.66gをイオン交換水43.43gに溶解した水溶液を加え、攪拌したまま50℃で2時間加熱し、酸性の超微粒子分散液である処理液aを得た。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は48nmであり、Zr−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。なお、平均粒子径および赤外吸収スペクトルは下記の通りに測定した。
Example 1
<< Preparation of treatment liquid >>
To 7.88 g of ion-exchanged water stirred at 3000 rpm using a propeller-type stirring blade, 14.19 g of colloidal silica (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., Snowtex OXS, aqueous dispersion concentration 15%) having a particle size of about 5 nm is obtained. After adding 19.16 g of a 20% aqueous lactic acid solution, 7.66 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (amino group-containing silane coupling agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product number: LS-1420) was added dropwise. After stirring for 10 minutes, further, zirconium oxychloride octahydrate (Kanto Chemical Co., reagent name: zirconium oxide octahydrate chloride, chemical formula: ZrOCl 2 · 8H 2 O) Ion-exchanged water 7.66g of An aqueous solution dissolved in 43.43 g was added, and the mixture was heated at 50 ° C. for 2 hours with stirring to obtain a treatment liquid a which was an acidic ultrafine particle dispersion. The average particle size of the ultrafine particles contained in this solution was 48 nm, and it was confirmed by infrared absorption spectrum measurement that an absorption peak corresponding to the Zr—O—Si bond was present. The average particle diameter and infrared absorption spectrum were measured as follows.
(超微粒子の平均粒子径測定方法)
得られた超微粒子水分散液を試料液とし、ファイバー光学動的光散乱光度計〔大塚電子社製、FDLS-3000、測定可能レンジ:0.5nm〜5μm〕を用いて、平均粒子径を測定した。平均粒子径はキュムラント法を用いた解析から算出される値を用いた。
(Measurement method of average particle size of ultrafine particles)
The obtained ultrafine particle aqueous dispersion was used as a sample solution, and the average particle size was measured using a fiber optical dynamic light scattering photometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., FDLS-3000, measurable range: 0.5 nm to 5 μm). did. As the average particle size, a value calculated from an analysis using a cumulant method was used.
(超微粒子の赤外吸収スペクトル測定)
各超微粒子分散液10gを105℃で熱風乾燥し、溶媒を蒸発乾固しガラス状残渣を得た。これを乳鉢で粉砕した微粉末を試料としてKBr錠剤を作成し、フ−リエ変換赤外分光装置(ニコレー社製、NEXUS670)にて波長400〜4000cm-1の範囲の赤外吸収スペクトルを測定した。得られたスペクトルから1000cm-1付近に現れるZr−O−Si結合に相当する吸収ピークの有無を確認した。
(Measurement of infrared absorption spectrum of ultrafine particles)
10 g of each ultrafine particle dispersion was dried with hot air at 105 ° C., and the solvent was evaporated to dryness to obtain a glassy residue. A KBr tablet was prepared using a fine powder obtained by pulverizing this in a mortar as a sample, and an infrared absorption spectrum in a wavelength range of 400 to 4000 cm −1 was measured with a Fourier transform infrared spectrometer (NEXUS670, manufactured by Nicorey). . From the obtained spectrum, the presence or absence of an absorption peak corresponding to the Zr—O—Si bond appearing in the vicinity of 1000 cm −1 was confirmed.
《複合微粒子ゾルの調製》
高速攪拌機(プライミクス株式会社製、T.K.ロボミックス)に攪拌部:ホモディスパー2.5型を取り付けて3000rpmで攪拌したイオン交換水366.4gに、処理液a:42.7gを投入し、ついで市販の比表面積200m2/g気相法シリカ(商品名:レオロシオールQS−102、平均一次粒子径12nm、株式会社トクヤマ製)90.9gを徐々に投入した。この混合液の分散処理を前述の高速攪拌機に、攪拌部:ホモミクサー2.5型を取り付け、15000rpmで30分間分散処理を施し、固形分濃度20%の複合化微粒子ゾルAを調製した。得られた複合微粒子A’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は148nmであった。なお平均二次粒子径および細孔容積は下記のとおりに測定した。
<Preparation of composite fine particle sol>
To a high-speed stirrer (manufactured by Primix Co., Ltd., TK Robotics), stirring section: homodisper 2.5 type was attached, and 362.7 g of ion-exchanged water stirred at 3000 rpm was charged with processing solution a: 42.7 g. Subsequently, 90.9 g of a commercially available specific surface area of 200 m 2 / g gas phase method silica (trade name: Leorociol QS-102, average primary particle size 12 nm, manufactured by Tokuyama Corporation) was gradually added. The mixture was dispersed in the above-described high-speed stirrer, and a stirring unit: homomixer 2.5 type was attached, and dispersion treatment was performed at 15000 rpm for 30 minutes to prepare a composite fine particle sol A having a solid content concentration of 20%. The resultant composite fine particles A ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 148 nm. The average secondary particle diameter and pore volume were measured as follows.
(複合微粒子などの凝集性微粒子の平均二次粒子径測定方法)
微粒子の水分散液100mlを500ml容のステンレス製カップに入れ、前述の高速分散機(攪拌部:ホモディスパー2.5型)を用いて、3000rpm、5分間の分散処理を行ない、水分散液中の3次粒子を分散した。処理後の分散液を充分に蒸留水で希釈して試料液とし、動的光散乱法によるレーザー粒度計〔大塚電子社製、FPAR-1000、測定可能レンジ:3nm〜5μm〕を用いて、平均二次粒子径を測定した。平均二次粒子径はキュムラント法を用いた解析から算出される値を用いた。
(Measuring method of average secondary particle size of agglomerated fine particles such as composite fine particles)
Place 100 ml of the fine particle aqueous dispersion in a 500 ml stainless steel cup, and perform dispersion treatment at 3000 rpm for 5 minutes using the above-described high-speed disperser (stirring section: Homodisper 2.5 type). Of tertiary particles were dispersed. The dispersion after treatment is sufficiently diluted with distilled water to obtain a sample solution, and averaged using a laser particle size meter by dynamic light scattering method (manufactured by Otsuka Electronics, FPAR-1000, measurable range: 3 nm to 5 μm). Secondary particle size was measured. As the average secondary particle size, a value calculated from an analysis using a cumulant method was used.
(複合微粒子などの凝集性微粒子の細孔容積測定方法)
微粒子の分散液をそのまま105℃で乾燥し、窒素ガス吸着法比表面積・細孔分布測定装置〔Coulter社製SA3100plus型〕を用い、前処理として200℃で2時間真空脱気した後に測定した。細孔容積は細孔径100nm以下の全細孔容積の値(窒素相対圧0.9814)を使用した。
(Method for measuring pore volume of agglomerated fine particles such as composite fine particles)
The fine particle dispersion was dried at 105 ° C. as it was, and was measured after vacuum degassing at 200 ° C. for 2 hours as a pretreatment using a nitrogen gas adsorption specific surface area / pore distribution measuring device (SA3100 plus type manufactured by Coulter). As the pore volume, the value of the total pore volume (nitrogen relative pressure 0.9814) having a pore diameter of 100 nm or less was used.
《塗工基材の調製》
CSF(JIS P−8121)が250mlまで叩解した針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)と、CSFが250mlまで叩解した広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)とを、質量比2:8の割合で混合し、濃度0.5%のパルプスラリーを調製した。このパルプスラリー中に、パルプ絶乾質量に対し、カチオン化澱粉2.0%、アルキルケテンダイマー0.4%、アニオン化ポリアクリルアミド樹脂0.1%、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂0.7%を添加し、十分に攪拌して分散させた。
上記組成のパルプスラリーを長網マシンで抄紙し、ドライヤー、サイズプレス、マシンカレンダーを通し、坪量180g/m2、密度1.0g/cm3の原紙を製造した。上記サイズプレス工程に用いたサイズプレス液は、カルボキシル変性ポリビニルアルコールと塩化ナトリウムとを2:1の質量比で混合し、これを水に加えて加熱溶解し、濃度5%に調製したもので、このサイズプレス液を紙の両面に、合計で25ml/m2塗布して、基材A(透気度:1000秒)を得た。
<< Preparation of coated substrate >>
Conifer bleached kraft pulp (NBKP) beaten to CSF (JIS P-8121) to 250 ml and hardwood bleached kraft pulp (LBKP) beaten to CSF to 250 ml are mixed at a mass ratio of 2: 8, and the concentration is 0. A 5% pulp slurry was prepared. In this pulp slurry, cationized starch 2.0%, alkyl ketene dimer 0.4%, anionized polyacrylamide resin 0.1% and polyamide polyamine epichlorohydrin resin 0.7% are added to the pulp dry weight. The mixture was sufficiently stirred and dispersed.
The pulp slurry having the above composition was made with a long net machine and passed through a dryer, a size press, and a machine calendar to produce a base paper having a basis weight of 180 g / m 2 and a density of 1.0 g / cm 3 . The size press solution used in the size press step was prepared by mixing carboxyl-modified polyvinyl alcohol and sodium chloride at a mass ratio of 2: 1, adding this to water and dissolving it by heating, and adjusting the concentration to 5%. A total of 25 ml / m 2 of this size press solution was applied to both sides of the paper to obtain a base material A (air permeability: 1000 seconds).
上記基材Aの原紙の両面に、コロナ放電処理した後、バンバリーミクサーで混合分散した下記のポリオレフィン樹脂組成物1を、基材Aのフェルト面側に、塗工量25g/m2となるようにして、またポリオレフィン樹脂組成物2を、基材Aのワイヤー側に、塗工量20g/m2となるように、T型ダイを有する溶融押出し機(溶融温度320℃)で塗布し、フェルト面側を鏡面のクーリングロール、ワイヤー面側を粗面のクーリングロールで冷却固化して、平滑度(王研式、J.TAPPI No.5B)が6000秒、不透明度(JIS P8138)が93%の樹脂で被覆した。その後、ポリオレフィン樹脂組成物1で樹脂被覆した側に再度コロナ放電処理した後、市販の写真用ゼラチン(宮城化学工業株式会社製、品名:P−487)の1%熱水溶液を乾燥質量で0.3g/m2になるように塗工し60℃で熱風乾燥して基材Bを得た。 After applying corona discharge treatment to both sides of the base paper of the base material A, the following polyolefin resin composition 1 mixed and dispersed by a Banbury mixer is applied to the felt surface side of the base material A so that the coating amount is 25 g / m 2. Further, the polyolefin resin composition 2 was applied to the wire side of the substrate A with a melt extruder (melting temperature: 320 ° C.) having a T-die so that the coating amount was 20 g / m 2, and felt. The surface side is cooled and solidified with a mirror surface cooling roll and the wire surface side is cooled with a rough surface cooling roll, smoothness (Oken type, J.TAPPI No. 5B) is 6000 seconds, and opacity (JIS P8138) is 93%. Of the resin. Then, after corona discharge treatment was performed again on the side coated with the polyolefin resin composition 1, a 1% hot aqueous solution of commercially available photographic gelatin (manufactured by Miyagi Chemical Co., Ltd., product name: P-487) was reduced to a dry mass of 0.00. Coating was carried out to 3 g / m 2 and drying with hot air at 60 ° C. gave substrate B.
ポリオレフィン樹脂組成物1
長鎖型低密度ポリエチレン樹脂(密度0.926g/cm3、メルトインデックス20g/10分)35部、低密度ポリエチレン樹脂(密度0.919g/cm3、メルトインデックス2g/10分)50部、アナターゼ型二酸化チタン(商品名:A−220、石原産業社製)15部、ステアリン酸亜鉛0.1部、酸化防止剤(商品名:Irganox 1010、チバガイギー社製)0.03部、群青(商品名:青口群青NO.2000、第一化成社製)0.09部、蛍光増白剤(商品名:UVITEX OB、チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.3部を混合し、ポリオレフィン樹脂組成物1とした。
Polyolefin resin composition 1
Long chain type low density polyethylene resin (density 0.926 g / cm 3 , melt index 20 g / 10 min) 35 parts, low density polyethylene resin (density 0.919 g / cm 3 , melt index 2 g / 10 min) 50 parts, anatase Type titanium dioxide (trade name: A-220, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 15 parts, zinc stearate 0.1 part, antioxidant (trade name: Irganox 1010, manufactured by Ciba Geigy) 0.03 parts, ultramarine (trade name) : Aoguchi Ultramarine NO.2000, manufactured by Daiichi Kasei Co., Ltd.) 0.09 part, fluorescent whitening agent (trade name: UVITEX OB, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) 0.3 part, and polyolefin resin composition 1 It was.
ポリオレフィン樹脂組成物2
高密度ポリエチレン樹脂(密度0.954g/cm3、メルトインデックス20g/10分)65部、低密度ポリエチレン樹脂(密度0.919g/cm3、メルトインデックス2g/10分)35部を溶融混合し、ポリオレフィン樹脂組成物2とした。
Polyolefin resin composition 2
65 parts of high density polyethylene resin (density 0.954 g / cm 3 , melt index 20 g / 10 min) and 35 parts of low density polyethylene resin (density 0.919 g / cm 3 , melt index 2 g / 10 min) are melt mixed. A polyolefin resin composition 2 was obtained.
《塗工》
前述の複合微粒子ゾルA60gにイオン交換水8.76g、ホウ酸0.48g、アセチレングリコール系界面活性剤の0.1%水溶液(商品名:オルフィンE1004、日信化学工業社製)6.00gを混合した後、部分けん化ポリビニルアルコール(商品名:PVA−224、重合度=2400、けん化度=約88%、クラレ社製)の9%水溶液24.00gを混合し、固形分濃度15%の塗料を調製した。
基材Bのポリオレフィン樹脂組成物1をラミネートした側に、上記塗料を乾燥質量で塗工量が24g/m2となるようにダイコーターで塗工し、110℃で10分間熱風乾燥してインクジェット記録体を得た。
《Coating》
To the above-mentioned composite fine particle sol A 60 g, ion-exchange water 8.76 g, boric acid 0.48 g, 0.1% aqueous solution of acetylene glycol surfactant (trade name: Olphine E1004, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) 6.00 g After mixing, 24.00 g of a 9% aqueous solution of partially saponified polyvinyl alcohol (trade name: PVA-224, polymerization degree = 2400, saponification degree = about 88%, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is mixed, and the coating composition has a solid content concentration of 15%. Was prepared.
On the side of the substrate B on which the polyolefin resin composition 1 is laminated, the above-mentioned coating material is applied with a die coater so that the coating amount is 24 g / m 2 in dry mass, and dried with hot air at 110 ° C. for 10 minutes to perform inkjet. A record was obtained.
実施例2
プロペラ式攪拌羽を用いて3000rpmで攪拌したイオン交換水3.35gに、粒子径約5nmのコロイダルシリカ(日産化学工業株式会社製、スノーテックスNXS、水分散液濃度15%)を25.81gと20%の乳酸水溶液17.42gを加えた後、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製アミノ基含有シランカップリング剤、品番:LS−2480)6.97gを滴下した。10分間攪拌した後、更に、オキシ塩化ジルコニウム八水和物6.97gをイオン交換水39.48gに溶解した水溶液を加え、攪拌したまま50℃で2時間加熱した後、マイクロフルイタイザー(Microfluidics社製、型番:M110/EH)による粉砕分散処理(30MPa)を1回施し、酸性の超微粒子分散液である処理液bを得た。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は64nmであり、Zr−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。
イオン交換水363.4gに、処理液b:46.5gを投入し、ついでレオロシオールQS−102:90.1gを徐々に投入したこと以外は実施例1と同様にして、複合微粒子ゾルBを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子B’の細孔容積は1.5ml/g、平均二次粒子径は149nmであった。
Example 2
25.81 g of colloidal silica (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., Snowtex NXS, aqueous dispersion concentration 15%) having a particle size of about 5 nm was added to 3.35 g of ion-exchanged water stirred at 3000 rpm using a propeller type stirring blade. After adding 17.42 g of 20% aqueous lactic acid solution, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane (amino group-containing silane coupling agent, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product number: LS-2480) 97 g was added dropwise. After stirring for 10 minutes, an aqueous solution in which 6.97 g of zirconium oxychloride octahydrate was dissolved in 39.48 g of ion-exchanged water was added, and the mixture was heated at 50 ° C. for 2 hours with stirring. Then, a microfluidizer (Microfluidics, Inc.) was added. The pulverization dispersion process (30 Mpa) by a product, model number: M110 / EH) was performed once, and the process liquid b which is an acidic ultrafine particle dispersion liquid was obtained. The average particle diameter of the ultrafine particles contained in this solution was 64 nm, and the presence of an absorption peak corresponding to the Zr—O—Si bond was confirmed by infrared absorption spectrum measurement.
A composite fine particle sol B was prepared in the same manner as in Example 1 except that 366.5 g of ion-exchanged water was charged with 46.5 g of the treatment liquid b and then gradually added 90.1 g of Leorociol QS-102. An ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles B ′ had a pore volume of 1.5 ml / g and an average secondary particle size of 149 nm.
実施例3
複合微粒子ゾルの調製工程において、攪拌部:ホモミクサー2.5型による15000rpm30分の分散処理の代わりに、前述のマイクロフルイタイザーによる粉砕分散処理(30MPa)を1回施したこと以外は、実施例2と同様にして、複合微粒子ゾルCを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子C’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は138nmであった。
Example 3
Example 2 except that in the preparation step of the composite fine particle sol, the above-described pulverization dispersion treatment (30 MPa) using the microfluidizer was performed once instead of the dispersion treatment of 15000 rpm for 30 minutes using the homomixer 2.5 type. In the same manner as above, a composite fine particle sol C was prepared, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles C ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 138 nm.
実施例4
実施例2で調整した超微粒子分散液79.49gにポリアリルアミン水溶液(日東紡株式会社製PAA−15C、平均分子量≒15000、固形分濃度15%)20.51gを攪拌しながら混合し、室温で24時間放置して処理液dを得た。
イオン交換水354.0gに、処理液b:57.5gを投入し、ついでレオロシオールQS−102:88.5gを徐々に投入したこと以外は実施例1と同様にして、複合微粒子ゾルDを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子D’の細孔容積は1.5ml/g、平均二次粒子径は146nmであった。
Example 4
20.51 g of an aqueous solution of polyallylamine (PAA-15C manufactured by Nittobo Co., Ltd., average molecular weight ≈ 15000, solid content concentration 15%) was mixed with 79.49 g of the ultrafine particle dispersion prepared in Example 2 with stirring, at room temperature. The treatment liquid d was obtained by leaving it for 24 hours.
A composite fine particle sol D was prepared in the same manner as in Example 1 except that 357.5 g of ion-exchanged water was charged with 57.5 g of the treatment liquid b and then gradually added with Leorociol QS-102: 88.5 g. An ink jet recording material was prepared from the paint. The composite fine particles D ′ thus obtained had a pore volume of 1.5 ml / g and an average secondary particle size of 146 nm.
実施例5
塗工基材として、基材Bの代わりに基材Aを用いたこと以外は実施例4と同様にしてインクジェット記録体を作成した。
Example 5
An ink jet recording material was prepared in the same manner as in Example 4 except that the base material A was used in place of the base material B as the coating base material.
実施例6
市販ゲル法シリカ(商品名:サイロジェットP612、グレースデビソン社製)100gをイオン交換水400gに投入し、サンドグラインダーの粉砕処理により予備分散した後、実施例3と同様にしてマイクロフルイタイザーによる粉砕分散処理を施して、20%のシリカゾル水分散液を得た。
このシリカゾル442.5gに処理液b:57.5gを加えたこと以外は実施例1と同様にして複合微粒子ゾルEを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子E’の細孔容積は1.1ml/g、平均二次粒子径は293nmであった。
Example 6
100 g of commercially available gel method silica (trade name: Silojet P612, manufactured by Grace Devison) was added to 400 g of ion-exchanged water, preliminarily dispersed by sand grinder grinding, and then ground by a microfluidizer in the same manner as in Example 3. Dispersion treatment was performed to obtain a 20% silica sol aqueous dispersion.
A composite fine particle sol E was prepared in the same manner as in Example 1 except that 57.5 g of the treatment liquid b was added to 442.5 g of this silica sol, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles E ′ had a pore volume of 1.1 ml / g and an average secondary particle size of 293 nm.
実施例7
複合微粒子ゾルの分散処理を実施例3と同様にしてマイクロフルイタイザーで施したこと以外は実施例4と同様にして、複合微粒子ゾルFを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子F’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は137nmであった。
Example 7
A composite fine particle sol F was prepared in the same manner as in Example 4 except that the dispersion treatment of the composite fine particle sol was performed with a microfluidizer in the same manner as in Example 3, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The resulting composite fine particles F ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 137 nm.
実施例8
ポリアリルアミン水溶液(PAA−15C)20.51gの代わりに、同PAA−05(日東紡株式会社製、平均分子量≒5000、固形分濃度20%)15.38gをイオン交換水5.13gで希釈した水溶液を用いたことと、レオロシオールQS−102の代わりに、比表面積300m2/gの気相法シリカ(商品名:レオロシオールQS−30、平均一次粒子径7nm、株式会社トクヤマ製)を用いたこと以外は実施例4と同様にして、処理液g及び複合微粒子ゾルGを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子G’の細孔容積は1.5ml/g、平均二次粒子径は152nmであった。
Example 8
Instead of 20.51 g of the polyallylamine aqueous solution (PAA-15C), 15.38 g of the same PAA-05 (manufactured by Nittobo Co., Ltd., average molecular weight≈5000, solid content concentration 20%) was diluted with 5.13 g of ion-exchanged water. The use of an aqueous solution and the use of gas phase method silica having a specific surface area of 300 m 2 / g (trade name: Leorociol QS-30, average primary particle size 7 nm, manufactured by Tokuyama Corporation) instead of Leorociol QS-102 Except for the above, a treatment liquid g and a composite fine particle sol G were prepared in the same manner as in Example 4, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles G ′ had a pore volume of 1.5 ml / g and an average secondary particle size of 152 nm.
実施例9
複合微粒子ゾルの分散処理を実施例3と同様にしてマイクロフルイタイザーで施したこと以外は実施例8と同様にして、複合微粒子ゾルHを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子H’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は137nmであった。
Example 9
A composite fine particle sol H was prepared in the same manner as in Example 8 except that the dispersion treatment of the composite fine particle sol was performed with a microfluidizer in the same manner as in Example 3, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles H ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 137 nm.
実施例10
スノーテックスNXS:25.81gの代わりに、ジルコニアゾル(日産化学工業株式会社製、ナノユースZR−30AL、固形分濃度30%)12.91gを同量のイオン交換水で希釈した水分散液を用いたこと以外は実施例2と同様にして酸性の超微粒子分散液を得た。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は83nmであり、Zr−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。
この超微粒子分散液を用いたこと以外は実施例4と同様にして、処理液j及び複合微粒子ゾルJを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子J’の細孔容積は1.3ml/g、平均二次粒子径は160nmであった。
Example 10
Snowtex NXS: Instead of 25.81 g, an aqueous dispersion obtained by diluting 12.91 g of zirconia sol (Nissan Chemical Industries, Nanouse ZR-30AL, solid content concentration 30%) with the same amount of ion-exchanged water is used. Except that, an acidic ultrafine particle dispersion was obtained in the same manner as in Example 2. The average particle diameter of the ultrafine particles contained in this solution was 83 nm, and the presence of an absorption peak corresponding to the Zr—O—Si bond was confirmed by infrared absorption spectrum measurement.
A treatment liquid j and a composite fine particle sol J were prepared in the same manner as in Example 4 except that this ultrafine particle dispersion was used, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The resulting composite fine particles J ′ had a pore volume of 1.3 ml / g and an average secondary particle size of 160 nm.
実施例11
オキシ塩化ジルコニウムの代わりに乳酸アルミニウム(関東化学株式会社製、試薬)を用いたこと以外は実施例2と同様にして酸性の超微粒子分散液を得た。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は81nmであり、Al−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。
この超微粒子分散液79.49gに、ゴーセファイマーZ−220(日本合成化学工業株式会社製、アセトアセチル化PVA)3.08gをイオン交換水17.43gに溶解させた水溶液をを攪拌しながら混合し、室温で24時間放置して処理液kを得た。
処理液kを用いたこと以外は実施例4と同様にして複合微粒子ゾルKを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子K’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は162nmであった。
Example 11
An acidic ultrafine particle dispersion was obtained in the same manner as in Example 2 except that aluminum lactate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent) was used instead of zirconium oxychloride. The average particle diameter of the ultrafine particles contained in this solution was 81 nm, and the presence of an absorption peak corresponding to the Al—O—Si bond was confirmed by infrared absorption spectrum measurement.
While stirring an aqueous solution obtained by dissolving 3.08 g of Goosephimer Z-220 (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., acetoacetylated PVA) in 17.43 g of ion-exchanged water, 79.49 g of this ultrafine particle dispersion was stirred. The mixture was mixed and allowed to stand at room temperature for 24 hours to obtain a treatment liquid k.
A composite fine particle sol K was prepared in the same manner as in Example 4 except that the treatment liquid k was used, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles K ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 162 nm.
実施例12
オキシ塩化ジルコニウム八水和物6.97gをイオン交換水39.48gに溶解した水溶液の代わりに酢酸ジルコニール(第一稀元素化学工業株式会社製 、化学式:ZrO(C2H3O2)2、ZrO換算≒15%)46.45gを用いたこと以外は実施例2と同様にして酸性の超微粒子分散液を得た。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は112nmであり、Zr−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。
この超微粒子分散液を用いたこと以外は実施例4と同様にして処理液m及び複合微粒子ゾルMを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子M’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は166nmであった。
Example 12
Zirconyl acetate (manufactured by Daiichi Rare Elemental Chemical Co., Ltd., chemical formula: ZrO (C 2 H 3 O 2 ) 2 instead of an aqueous solution in which 6.97 g of zirconium oxychloride octahydrate is dissolved in 39.48 g of ion-exchanged water, An acidic ultrafine particle dispersion was obtained in the same manner as in Example 2 except that 46.45 g (ZrO conversion≈15%) was used. The average particle diameter of the ultrafine particles contained in this solution was 112 nm, and it was confirmed by infrared absorption spectrum measurement that an absorption peak corresponding to the Zr—O—Si bond was present.
A treatment liquid m and a composite fine particle sol M were prepared in the same manner as in Example 4 except that this ultrafine particle dispersion was used, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The resultant composite fine particles M ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 166 nm.
比較例1
プロペラ式攪拌羽を用いて3000rpmで攪拌したイオン交換水12.16gに、20%の乳酸水溶液21.60gを加えた後、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン:8.64gを滴下した。10分間攪拌した後、更に、オキシ塩化ジルコニウム八水和物8.64gをイオン交換水48.96gに溶解した水溶液を加え、攪拌したまま50℃で2時間加熱し、酸性の超微粒子分散液である処理液nを調製した。この溶液に含まれる超微粒子の平均粒子径は2.2nmであり、Zr−O−Si結合に相当する吸収ピークが存在することを赤外吸収スペクトル測定にて確認した。
イオン交換水370.0gに、処理液n:38.2gを混合し、ついでレオロシオールQS−102:91.7gを徐々に投入したこと以外は実施例2と同様にして、複合微粒子ゾルNを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子N’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は170nmであった。
Comparative Example 1
After adding 21.60 g of a 20% aqueous lactic acid solution to 12.16 g of ion-exchanged water stirred at 3000 rpm using a propeller type stirring blade, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane: 8.64 g Was dripped. After stirring for 10 minutes, an aqueous solution in which 8.64 g of zirconium oxychloride octahydrate was dissolved in 48.96 g of ion-exchanged water was further added, and the mixture was heated at 50 ° C. for 2 hours with stirring. A certain processing solution n was prepared. The average particle diameter of the ultrafine particles contained in this solution was 2.2 nm, and it was confirmed by infrared absorption spectrum measurement that an absorption peak corresponding to a Zr—O—Si bond was present.
Preparation of composite fine particle sol N was carried out in the same manner as in Example 2, except that 370.0 g of ion-exchanged water was mixed with 38.2 g of treatment liquid n and then gradually added Leorociol QS-102: 91.7 g. An ink jet recording material was prepared from the paint. The resulting composite fine particles N ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 170 nm.
比較例2
比較例1で調整した超微粒子分散液75.76gにポリアリルアミン水溶液(日東紡株式会社製PAA−15C、平均分子量≒15000、固形分濃度15%)24.24gを攪拌しながら混合し、室温で24時間放置して処理液pを得た。
イオン交換水360.4gに、処理液p:49.5gを投入し、ついでレオロシオールQS−102:90.1gを徐々に投入したこと以外は実施例1と同様にして、複合微粒子ゾルPを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子P’の細孔容積は1.5ml/g、平均二次粒子径は172nmであった。
Comparative Example 2
24.24 g of an aqueous polyallylamine solution (PAA-15C manufactured by Nittobo Co., Ltd., average molecular weight≈15000, solid content concentration 15%) was mixed with 75.76 g of the ultrafine particle dispersion prepared in Comparative Example 1 at room temperature. The treatment liquid p was obtained by leaving it for 24 hours.
The composite fine particle sol P was prepared in the same manner as in Example 1 except that the treatment liquid p: 49.5 g was added to 360.4 g of ion-exchanged water, and then leorosiol QS-102: 90.1 g was gradually added. An ink jet recording material was prepared from the paint. The resulting composite fine particles P ′ had a pore volume of 1.5 ml / g and an average secondary particle size of 172 nm.
比較例3
PAA−15C:20.51gの代わりに、PAA−05:15.38gをイオン交換水5.13gで希釈した水溶液を用い、レオロシオールQS−102の代わりに、レオロシオールQS−30を用いたこと以外は比較例2と同様にして、処理液q及び複合微粒子ゾルQを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子Q’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は188nmであった。
Comparative Example 3
PAA-15C: Instead of 20.51 g, an aqueous solution obtained by diluting PAA-05: 15.38 g with 5.13 g of ion-exchanged water was used, except that Leorociol QS-30 was used instead of Leorociol QS-102. In the same manner as in Comparative Example 2, a treatment liquid q and composite fine particle sol Q were prepared, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles Q ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 188 nm.
比較例4
複合微粒子ゾルの分散処理を実施例3と同様にしてマイクロフルイタイザーで施したこと以外は比較例3と同様にして、複合微粒子ゾルRを調製し、その塗料からインクジェット記録体を作成した。得られた複合微粒子R’の細孔容積は1.4ml/g、平均二次粒子径は182nmであった。
Comparative Example 4
A composite fine particle sol R was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the dispersion treatment of the composite fine particle sol was performed with a microfluidizer in the same manner as in Example 3, and an ink jet recording material was prepared from the paint. The obtained composite fine particles R ′ had a pore volume of 1.4 ml / g and an average secondary particle size of 182 nm.
(評価方法)
実施例及び比較例で得たインクジェット記録体を下記の方法で評価し、各記録体の作製条件を表1に、評価結果を表2に示した。
(Evaluation methods)
The ink jet recording materials obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods. The production conditions of each recording material were shown in Table 1, and the evaluation results were shown in Table 2.
(塗膜面質)
得られたインクジェット記録体の塗工表面を、目視評価にて下記の5段階に評価した。
5点:目視光沢感が高く、面質も平滑感がある。ひび割れやブツなどの欠陥はない。
4点:写真調の質感レベルを見たす光沢感がある。ひび割れやブツなどの欠陥はない。
3点:若干ではあるが、塗工層表面に写真調インクジェット記録紙としては欠陥があり、目視光沢感がやや劣る。
2点:塗工層表面に写真調インクジェット記録紙としては欠陥がある。
1点:欠陥のため、塗膜面質が著しく劣る。
(Coating surface quality)
The coated surface of the obtained ink jet recording material was evaluated in the following five stages by visual evaluation.
5 points: High visual glossiness and smooth surface quality. There are no flaws such as cracks or bumps.
4 points: Glossy that looks like a photo-like texture level. There are no flaws such as cracks or bumps.
3 points: Although slightly, the surface of the coating layer is defective as a photographic ink jet recording paper, and the visual glossiness is slightly inferior.
Two points: The surface of the coating layer is defective as a photographic ink jet recording paper.
1 point: Due to a defect, the coating surface quality is extremely inferior.
(塗膜光沢)
得られたインクジェット記録体の塗工表面を、村上色彩技術研究所の光沢度計(GM−26 PRO/AUTO)を用い、ISO 8254−1に基づいて測定した。
(Paint gloss)
The coated surface of the obtained ink jet recording material was measured based on ISO 8254-1 using a gloss meter (GM-26 PRO / AUTO) of Murakami Color Research Laboratory.
(印字濃度測定)
L判サイズ(89mm×127mm)に切り取った各試料に、23℃湿度50%の環境(ISO環境)でキャノン株式会社製インクジェットプリンタ:PIXUS−iP8600(染料インク搭載機)のスーパーフォトペーパー推奨設定モード(マッチングなし)設定で100%ブラックベタを印字し、ISO環境下で24時間乾燥させた。この印字部をマクベス反射濃度計(マクベス社製、RD−914)のブラック用フィルタを用いて測定した。表中に示した数字は5回測定の平均値である。
(Print density measurement)
Super photo paper recommended setting mode of Canon printer: PIXUS-iP8600 (machine installed with dye ink) in an environment of 23 ° C. and 50% humidity (ISO environment) on each sample cut to L size (89 mm × 127 mm) 100% black solid was printed with the setting (no matching), and was dried in an ISO environment for 24 hours. This printed portion was measured using a black filter of a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth, RD-914). The numbers shown in the table are average values of five measurements.
(高温高湿下での連続印字評価試験)
サンプルをL判サイズ(89mm×127mm)に切り取り、各2枚を30℃湿度80%の環境で24時間調湿後、キャノン株式会社製インクジェットプリンタ:PIXUS−iP4200のスーパーフォトペーパー推奨設定で、JIS−X9201「高精細カラーディジタル標準画像CMYK/SCID」画像識別番号:N1を2枚続けて印字した。印字後のサンプルは積層状態のまま直ちにL判サイズの厚さ5mmのガラス板2枚の間に挟んで、同環境で静置した。24時間後、1枚目に出力した印字サンプル(印字面に2枚目が積層されていたもの)を取り出して23度湿度50%環境中で2時間乾燥させた。比較用の通常画像として、23度湿度50%環境で調湿後、印字して積層せずに乾燥させた印字サンプルも作成した。同様にして、N1画像の代わりに「1cm2角の100%レッド、グリーン、ブルーを横につなげたパターンを間隔1mm、0.5mmあけて縦に3列並べた」パターン画像についても、積層及び通常印字サンプルを作成した。N1画像から主として色調を、パターン画像から主としてにじみを確認し、下記指標をもとに5段階に評価した。
(Continuous printing evaluation test under high temperature and high humidity)
Samples were cut to L size (89 mm x 127 mm), and each two sheets were conditioned for 24 hours in an environment of 30 ° C and 80% humidity, then Canon Inc. inkjet printer: PIXUS-iP4200 Super Photo Paper recommended setting, JIS -X9201 "High-definition color digital standard image CMYK / SCID" Image identification number: N1 was printed in succession. The sample after printing was immediately sandwiched between two L-sized glass plates having a thickness of 5 mm and left in the same environment. After 24 hours, the print sample output on the first sheet (the one on which the second sheet was laminated) was taken out and dried in an environment of 23 ° C. and 50% humidity for 2 hours. As a normal image for comparison, a print sample was prepared after humidity control was performed in an environment of 23 ° C. and 50% humidity, followed by printing and drying without stacking. Similarly, instead of the N1 image, a pattern image “a pattern in which 100% red, green, and blue of 1 cm 2 squares are connected horizontally and arranged in three rows vertically with an interval of 1 mm and 0.5 mm” is also used. A normal print sample was prepared. The color tone was mainly confirmed from the N1 image, and the blur was mainly confirmed from the pattern image, and was evaluated in five levels based on the following indices.
《色調評価の指標》
5点:高温高湿の過酷な条件で連続印刷により積層された画像でも、通常画像と同等の鮮明な色調である。
4点:鮮明な通常画像と比較すれば色調は微妙に異なるが、単独で見れば積層画像も不自然さのない鮮明な色調である。
3点:通常画像は鮮明だが、積層画像は色が沈んでおり、単独でも不自然な印象がある。
2点:通常画像の鮮明性がやや劣り、積層画像は更に色が沈んで不自然な印象がある。
1点:通常画像の色調が明らかに不自然である。
《Color tone evaluation index》
5 points: Even an image laminated by continuous printing under severe conditions of high temperature and high humidity has a clear color tone equivalent to that of a normal image.
4 points: Although the color tone is slightly different from that of a clear normal image, the layered image has a clear color tone with no unnaturalness when viewed alone.
3 points: The normal image is clear, but the color of the layered image is sunk, and there is an unnatural impression alone.
2 points: The sharpness of the normal image is slightly inferior, and the layered image has a more unnatural impression because the color further sinks.
1 point: The color tone of the normal image is clearly unnatural.
《にじみ評価の指標》
5点:高温高湿の過酷な条件で連続印刷により積層された画像にも、にじみは無い。
4点:積層画像の印字境界部(ベタ部〜白紙、もしくはベタ部〜ベタ部)に若干のにじみはあるが問題ないレベルである。
3点:積層画像の印字境界部に、判別可能なにじみがある。
2点:積層画像は明確ににじんでいるが、通常画像にはにじみはない。
1点:通常画像にもにじみがある。
《Budget evaluation index》
5 points: There is no blur even in images laminated by continuous printing under severe conditions of high temperature and high humidity.
4 points: Although there is a slight blur at the printing boundary portion (solid portion to white paper, or solid portion to solid portion) of the laminated image, it is at a level with no problem.
3 points: There is blurring that can be discriminated at the printing boundary of the laminated image.
2 points: The laminated image is clearly blurred, but the normal image is not blurred.
1 point: Normal image is also blurred.
表中、略称としてAPTMSは3−アミノプロピルトリメトキシシラン、AEAPTMSはN−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランを示す。 In the table, as abbreviations, APTMS represents 3-aminopropyltrimethoxysilane, and AEAPTMS represents N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane.
表1及び表2の実施例1〜12から明らかなように、本発明の複合微粒子は比較的軽度な分散負荷で調製することが可能であり、また、この複合微粒子をインク受容層の主成分として含むインクジェット記録体は、特にインクの定着能が良好なため、印字濃度が高く、且つ連続印刷により積層された状態のまま保持されても、通常環境と変わりない鮮明な画像を得られるものであった。インクジェットプリンタは現在、一般家庭を含め手軽な出力機器として広く普及しているため、高温高湿環境下で複数枚の写真調出力を行ない、積層状態のまま保管される状況は、充分に想定される環境である。この過酷な条件下でも、本発明の複合微粒子を用いたインクジェット記録体は、原料である超微粒子の成分として、核粒子(実施例1、2、10、12)やアミノ基を有するSi化合物(実施例1、2)、各種金属化合物(実施例1、11、12)の種類、配位させる親水性重合体の重合度や種類(実施例4,8,11)、無機顔料の種類(実施例1、6)を変えても、常に良好なインクジェット記録体を得ることが出来た。特に、親水性重合体としてカチオン性を有するポリアリルアミンを配位させたり(実施例4〜11)、基材として紙基材を用いた場合(実施例6)、インクの定着性が非常に良好となるため、過酷な条件下でも特ににじみの無い良好な画質が得られた。これらの品質は、軽度の分散処理を施した複合微粒子でも得られたが、より強い分散処理を施した複合微粒子を用いると、更に塗膜光沢や印字濃度が向上した(実施例3、7)。また、無機顔料として、一次粒子径が小さいため高印字濃度につながる塗膜の透明性は期待できるが、凝集力が強い高比表面積のシリカを用いた場合でも、軽度な分散で比較的面質の良好な塗膜を得ることができ(実施例8)、更に強分散処理との組み合わせで非常に高品質のインクジェット記録体を得ることができた(実施例9)。 As is clear from Examples 1 to 12 in Tables 1 and 2, the composite fine particles of the present invention can be prepared with a relatively light dispersion load, and the composite fine particles are used as the main component of the ink receiving layer. The ink jet recording medium included in the present invention has a particularly high ink fixing ability, so that it has a high printing density and can obtain a clear image that does not differ from the normal environment even if it is kept in a laminated state by continuous printing. there were. Inkjet printers are now widely used as simple output devices including general households, so it is fully assumed that multiple photos are output in a high-temperature and high-humidity environment and stored in a stacked state. Environment. Even under these harsh conditions, the ink jet recording material using the composite fine particles of the present invention can contain core particles (Examples 1, 2, 10 and 12) and Si compounds having amino groups (components of ultrafine particles as raw materials). Examples 1 and 2), types of various metal compounds (Examples 1, 11, and 12), polymerization degree and types of hydrophilic polymers to be coordinated (Examples 4, 8, and 11), types of inorganic pigments (implementation) Even when Examples 1 and 6) were changed, a good ink jet recording material could always be obtained. In particular, when polyallylamine having a cationic property is coordinated as a hydrophilic polymer (Examples 4 to 11), or a paper base material is used as a base material (Example 6), the ink fixing property is very good. Therefore, good image quality without blurring was obtained even under severe conditions. These qualities were obtained even with the composite fine particles subjected to the light dispersion treatment, but when the composite fine particles subjected to the stronger dispersion treatment were used, the coating film gloss and the print density were further improved (Examples 3 and 7). . In addition, as the inorganic pigment, since the primary particle size is small, transparency of the coating leading to high printing density can be expected, but even when silica with high specific surface area with strong cohesion is used, it is relatively dispersible with mild dispersion. (Example 8), and in combination with a strong dispersion treatment, an extremely high quality ink jet recording material could be obtained (Example 9).
一方、比較例1に示したように、核粒子を用いずに調製した超微粒子と無機顔料により得た複合微粒子では、複合化の際に生じた凝集が実施例2と同等の軽度な負荷では再分散しきれなかったため、塗膜の面質や光沢が不十分なインクジェット記録体となってしまった。このインク受容層はインク吸収に寄与する細孔が不均一となって塗膜の透明度が低下したためか、印字濃度が低いだけでなく、インクの定着も劣った。インク定着能に優れたポリアリルアミンを導入すると、インク定着性はやや向上したものの、複合微粒子の分散度は不十分であったため、塗膜の品質は劣るものであった。また、無機顔料として実施例8と同様の高比表面積シリカを用いた場合、その強固な凝集性故により塗膜品質が劣る結果となった(比較例3)。また、強分散処理を組み合わせても、本発明の核粒子を導入した複合微粒子と同等の品質を得ることはできなかった(比較例4)。 On the other hand, as shown in Comparative Example 1, in the ultrafine particles prepared without using the core particles and the composite microparticles obtained by using the inorganic pigment, the aggregation generated during the compositing is a light load equivalent to that in Example 2. Since it could not be redispersed completely, the surface quality and gloss of the coating film were insufficient. This ink-receiving layer was not only low in printing density but also poor in fixing of ink because the pores contributing to ink absorption were non-uniform and the transparency of the coating film was lowered. When polyallylamine having excellent ink fixing ability was introduced, the ink fixing property was slightly improved, but the dispersibility of the composite fine particles was insufficient, so that the quality of the coating film was inferior. Moreover, when the high specific surface area silica similar to Example 8 was used as an inorganic pigment, the coating quality was inferior due to its strong cohesiveness (Comparative Example 3). Further, even when combined with the strong dispersion treatment, it was not possible to obtain the same quality as the composite fine particles into which the core particles of the present invention were introduced (Comparative Example 4).
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