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JP2023127104A - 着色用組成物、着色方法及び顔料分散体 - Google Patents

着色用組成物、着色方法及び顔料分散体 Download PDF

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JP2023127104A JP2022030672A JP2022030672A JP2023127104A JP 2023127104 A JP2023127104 A JP 2023127104A JP 2022030672 A JP2022030672 A JP 2022030672A JP 2022030672 A JP2022030672 A JP 2022030672A JP 2023127104 A JP2023127104 A JP 2023127104A
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敬 蛭間
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Tomoyuki Ushiyama
健太 塚田
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Abstract

【課題】耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる着色用組成物を提供する。【解決手段】金属顔料と、水と、を含有し、前記金属顔料は、表面処理剤により表面が処理された金属粒子であり、前記表面処理剤が、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物であり、前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、9μm以下である、水系の着色用組成物。(A1-R1-)P(O)(OH)2・・・(1)(A2-R2-O-)aP(O)(OH)3-a・・・(2)(式中、A1、A2は、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基を表し、R1,R2は、それぞれ独立して、炭素数12以上の炭化水素基を表し、aは、1又は2の整数を表す。)【選択図】なし

Description

本発明は、着色用組成物、着色方法及び顔料分散体に関する。
従来から、金属光沢感を有する物品を製造するためにアルミニウムなどの金属顔料を含有するインクや塗料などの組成物が開発されている。また、近年は地球環境面及び取扱いの容易さなどの観点から、組成物の開発において有機溶媒を主溶媒とする非水性組成物よりも水を主溶媒とする水性組成物が志向されている。
例えば、特許文献1には、アルミニウム顔料を用いた水系メタルインクが開示されている。特許文献1に開示されたアルミニウム顔料は、フッ素系処理剤により表面処理が施され、水中において金属光沢が低下することを抑制している。
特開2015-140359号公報
しかしながら、水系メタルインクの金属顔料において、未だ耐水性が不十分であり、水性媒体中において経時的に進行する酸化により表面状態が変化して、分散安定性及び光輝感が損なわれてしまうという課題があった。
また、金属顔料の表面を処理する場合、処理中に金属顔料の酸化が進行する場合があり、光沢が低下すると共に金属顔料の凝集が発生しやすいという課題もあった。
したがって、耐水性に優れ、分散安定性が良好で凝集が生じたとしても容易に再分散させることのできる金属顔料を含む着色用組成物が求められている。
本発明に係る着色用組成物の一態様は、
着色用組成物は、
金属顔料と、水と、を含有し、
前記金属顔料は、表面処理剤により表面が処理された金属粒子であり、
前記表面処理剤が、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物であり、
前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、9μm以下である、
水系の着色用組成物である。
(A-R-)P(O)(OH) ・・・(1)
(A-R-O-)P(O)(OH)3-a ・・・(2)
(式中、A、Aは、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基を表し、R,Rは、それぞれ独立して、炭素数12以上の炭化水素基を表し、aは、1又は2の整数を表す。)
本発明に係る着色方法の一態様は、
上記の着色用組成物を、被着色体に付着させる工程を備える。
本発明に係る顔料分散性液は、
上記の着色用組成物の調製に用いる顔料分散液であって、前記金属顔料を含有する。
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルを表し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを表す。また、「着色用組成物」を「組成物」、着色用組成物を「インク組成物」や「インク」という場合もある。
1.着色用組成物
本実施形態に係る着色用組成物は、金属顔料と、水と、を含有する。着色用組成物は、被着色体に付着させ、被着色体を着色するために用いる組成物である。限られるものではないが、例えば、インク、塗料などが挙げられる。
1.1.金属顔料
前記金属顔料は、表面処理剤により表面が処理された金属粒子である。より具体的には、金属顔料は、表面処理剤が金属粒子の表面に対して化学結合あるいは物理吸着等により付着している態様を含む。
1.1.1.金属粒子
金属粒子は、外観上視認される部位の少なくとも一部が金属材料で構成され、例えば、全体あるいは外表面付近が金属材料で構成される。金属粒子は、着色用組成物を用いて製造される着色物において、金属光沢を付与する機能を有する。
金属粒子は、表面付近を含む領域が金属材料で構成されたものであればよく、例えば、全体が金属材料で構成されたものであってもよいし、非金属材料で構成された基部と、当該基部を被覆する金属材料で構成された被膜とを有するものであってもよい。また、金属粒子は、その表面に酸化被膜のような不働態膜等が形成されていてもよい。このような金属粒子であっても、耐水性や金属光沢感等の問題が従来発生しているが、本実施形態の着色用組成物では、優れた耐水性や金属光沢感等の効果を得ることができる。
金属粒子を構成する金属材料としては、単体としての金属や各種合金等を用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、鉄、銅、及びこれらの金属を少なくとも1つ以上有する合金等が挙げられる。これらのうち金属粒子は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものであることが好ましく、アルミニウムからなるものであることがより好ましい。アルミニウム、アルミニウム合金が好ましい理由の一つとして、鉄等の金属と比べて比重が低いことが挙げられる。これにより、インク中に分散させた金属顔料の沈降が非常にゆっくり進行するため、濃度むらの発生等を抑制しつつ、より長期間にわたって組成物を保管することができる傾向にある。また、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属粒子を用いた金属顔料であると、着色用組成物を用いて製造される着色物の生産コストの上昇を抑制しつつ、着色物の光沢感、高級感をさらに優れたものとすることができる。
アルミニウム及びアルミニウム合金は、本来、各種金属材料の中でも優れた光沢感を呈するものであるが、これらの材料で構成された粒子を組成物に適用しようとした場合に、以下のような問題を生じる場合がある。すなわち、組成物の保存安定性(耐水性)は低くなりやすく、組成物をインクジェット用組成物として用いる場合には、ゲル化による粘度上昇による吐出安定性の低下等の問題が生じやすい。これに対し、金属顔料が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属粒子を用いたものであっても、本実施形態の後述する特定の表面処理剤で表面処理されることにより、このような問題を生じにくくできる。すなわち、金属粒子が、アルミニウム又はアルミニウム合金であることにより、本実施形態の組成物の効果がより顕著となる。
金属粒子は、球状、紡錘形状、針状等、いかなる形状のものであってもよいが、鱗片状であることが好ましい。これにより、組成物が付与される物体上で、当該金属粒子の主面が物体の表面形状に沿うように配置されやすい。その結果、金属粒子を構成する金属材料が有している光沢感等を、得られる着色体においても、より効果的に発揮させることができ、着色体の光沢感、高級感を優れたものとすることができる。また、金属粒子の形状が鱗片状であると、着色体の耐擦過性も優れたものとすることができる傾向にある。
本明細書において、鱗片状とは、平板状、湾曲板状等のように、所定の角度から観察した際、例えば、平面視した際の面積が、当該観察方向と直交する角度から観察した際の面積よりも大きい形状のことをいう。特に、投影面積が最大となる方向から観察した際、すなわち、平面視した際の面積S[μm]と、当該観察方向と直交する方向のうち観察した際の面積が最大となる方向から観察した際の面積S[μm]に対する比率S/Sが、好ましくは2以上であり、より好ましくは5以上であり、さらに好ましくは8以上である。さらには10以上が好ましく、20以上がより好ましい。さらには30以上が好ましい。S/Sの上限は、特に限定されないが、1000以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましく、100以下であることがさらに好ましい。さらには80以下が好ましい。
この値としては、例えば、任意の50個の粒子について観察を行い、これらの粒子についての算出される値の平均値を採用することができる。観察は、例えば電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて行うことができる。また、別法として、後述する体積平均粒子径(D50)と、平均厚さとを用い、単位をあわせたうえで、体積平均粒子径(D50)/平均厚さとし、これを上記範囲としてもよい。
金属粒子が鱗片状である場合、金属粒子の平均厚さは5nm以上90nm以下であることが好ましい。金属粒子の平均厚さの下限は、特に限定されないが、10nm以上であることがより好ましく、15nm以上であることがさらに好ましい。また、金属粒子が鱗片状である場合、金属粒子の平均厚さの上限は、特に限定されないが、70nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることがさらに好ましく、30nm以下であることが特に好ましく、20nm以下であることがより特に好ましく、15nm以下であることがより特に好ましい。
金属粒子が鱗片状であり、平均厚さが5nm以上90nm以下、好ましくは上記範囲内の平均厚さであると、上述したような粒子が鱗片状であることによる効果がより顕著となる。
なお、金属粒子の平均厚さは、後述する金属顔料の平均厚さと同様にして、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定することができる。例えば、原子間力顕微鏡法により任意の50個の金属粒子で測定を行い平均値とする。すなわち平均厚さは算術平均厚さである。
金属粒子の体積平均粒子径(D50)の好ましい範囲及び測定法については、後述する金属顔料の体積平均粒子径(D50)と同様にすることができる。つまり、レーザー回析・散乱式粒子径分布測定装置を用いて、体積平均粒子径D50として測定したものである。
金属粒子は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、アルミニウムで構成されたものである場合には、気相成膜法によりアルミニウムで構成された膜を形成し、その後、当該膜を粉砕することにより得られたものであるのが好ましい。また、各粒子間での特性のばらつきを抑制することができる。また、当該方法を用いることにより、比較的薄い金属粒子であっても好適に製造することができる。
このような方法を用いて金属粒子を製造する場合、例えば、基材上に、アルミニウムで構成された膜の形成を行うことにより、金属粒子を好適に製造することができる。基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム等を用いることができる。また、基材は、成膜面に離型剤層を有するものであってもよい。
また、粉砕は、液体中において、膜に超音波振動を付与することにより行われることが好ましい。これにより、前述した粒子径の金属粒子を容易に得ることができるとともに、各金属粒子間での大きさ、形状、特性のばらつきの発生を抑制することができる。
また、上記のような方法で、粉砕を行う場合、液体としては、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物や、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、アセトニトリル等の極性化合物を好適に用いることができる。このような液体を用いることにより、金属粒子の不本意な酸化等を抑制しつつ、金属粒子の生産性を特に優れたものとし、また、各粒子間での大きさ、形状、特性のばらつきを十分に小さいものとすることができる。
1.1.2.表面処理剤
金属粒子の表面を処理する表面処理剤は、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物である。
(A-R-)P(O)(OH) ・・・(1)
(A-R-O-)P(O)(OH)3-a ・・・(2)
(式中、A、Aは、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基を表し、R,Rは、それぞれ独立して、炭素数12以上の炭化水素基を表し、aは、1又は2の整数を表す。)
上記一般式(1)で表される化合物(置換又は非置換アルキルのホスホン酸)は、ホスホン酸が有する水素原子が(A-R-)基で置換された化合物である。このような化合物は、アルキル部位による立体障害が小さいため、金属粒子表面に均一に配置されやすく、金属顔料の分散安定性や光沢を良好にすることができる。
上記一般式(2)で表される化合物は、リン酸が有する3個の水酸基の1個又は2個が置換又は非置換のアルキル基でエステル化された化合物である。
一般式(2)で表される化合物は、aが1である場合、置換又は非置換のアルキルのジエステル体(ジ体)であり、aが2である場合、置換又は非置換のアルキルのモノエステル体(モノ体)である。一般式(2)で表される化合物は、aが1である場合(ジ体)は、置換又は非置換のアルキル部位が2つ存在することによる立体障害により、金属粒子表面に水を近づき難くさせる効果が高まり、金属顔料をより耐水性に優れたものとできる傾向がある。なお、以下「モノエステル体」を「モノ体」ということがあり、「ジエステル体」を「ジ体」ということがある。
上記式中、R及びRは、炭素数が12個以上の炭素骨格を有する2価の炭化水素基である。当該2価の炭化水素基の炭素の配列は、直鎖、分岐及び環状のいずれであってもよい。さらに、当該2価の炭化水素基は、飽和結合又は不飽和結合を含んでもよい。さらに、当該2価の炭化水素基の2つの結合位置は任意である。
及びRは、置換基であるA及びAで置換されていてもよい。なおA及びAが水素原子の場合は、つまりR及びRは、無置換の炭化水素基である。
なおR及びRは、2価の炭化水素基であるが、A及びAが水素原子の場合は、1価の炭化水素基であるともいえる。
さらに、上記式中A及びAが結合するR又はRの位置は、R又はRのいずれの部位であってもよい。例えば、式中A及びAが結合するR又はRの位置は、R又はRの末端であっても、末端以外の位置であってもよい。同様に、Pに結合するRの位置、及び、Oに結合するRの位置も限定されない。しかし、式中A及びAが結合するR又はRの位置は、P又はOからみて最も離れた位置にある炭素原子に結合していることが、金属顔料の分散安定性が優れる傾向にあり好ましい。
炭素数が12個以上の炭素骨格を有する2価の炭化水素基としては、例えば、炭素間に2重結合、3重合結合を有さない2価の飽和炭化水素基や、炭素間に2重結合又は3重合結合を有する2価の不飽和炭化水素基などが挙げられる。2価の炭化水素基は、炭素骨格が芳香環構造を有する芳香族炭化水素基、鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基などであってもよい。特に鎖状の脂肪族炭化水素基が、分散安定性などがより優れ好ましい。鎖状の骨格を有する脂肪族炭化水素基は、分岐鎖型でも直鎖型でもよく、分散安定性、吐出安定性、光沢などがより優れる点で、直鎖型が好ましい。
、Aは、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基である。これらのうち、オキシアルキレン含有基は、オキシアルキレン構造を有する基であって、オキシアルキレン構造はアルキレンオキシド構造ともいう。
オキシアルキレン含有基は、アルキレンオキシド単位を1個以上有しており、2個以上有していてもよい。特に、複数のアルキレンオキシド単位を有しており、これらが繰り返されている構造を有するものであってもよい。アルキレンオキシド単位の繰り返し数は、10以下であるのが好ましく、4以下であるのがより好ましい。下限は1以上であり、2以上が好ましく、3以上がより好ましい。アルキレンオキシド単位におけるアルキレンの炭素数は1以上4以下であるのが好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物及び上記一般式(2)で表される化合物は、式中のR、Rが、それぞれ独立して炭素数14以上32以下の2価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数15以上30以下の2価の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数16以上22以下の2価の炭化水素基であることがさらに好ましく、炭素数16以上20以下の2価の炭化水素基であることが殊更好ましい。このようにすることで、着色用組成物の分散安定性及び耐水性がより良好となり、かつ成分の沈降が生じても、当該成分をさらに容易に再分散させることができる。
なお、上記一般式(1)、上記一般式(2)中のR、Rは、炭素数が同じであることが好ましく、互いに同じ構造の炭化水素基であることがより好ましい。このようにすれば、表面処理剤が金属粒子表面上に均一に付着する傾向が強くなり、耐水性や光沢感をさらにバランスよく良好にできる。
上記一般式(1)で表される化合物としては、具体例として、ドデシルホスホン酸(ラウリルホスホン酸)、テトラデシルホスホン酸(ミリスチルホスホン酸)、ヘキサデシルホスホン酸(セチルホスホン酸)、オクタデシルホスホン酸(ステアリルホスホン酸)等が挙げられ、これらから選ばれる1種以上であることが好ましい。より好ましくは、ヘキサデシルホスホン酸(セチルホスホン酸)、オクタデシルホスホン酸(ステアリルホスホン酸)から選ばれる1種以上であり、オクタデシルホスホン酸(ステアリルホスホン酸)であることがさらに好ましい。
上記一般式(2)で表される化合物のモノ体としては、具体例として、リン酸モノオクチルエステル、リン酸モノラウリルエステル、リン酸モノイソトリデシルエステル、リン酸モノステアリルエステルが挙げられ、これらから選ばれる1種以上であることが好ましい。より好ましくは、リン酸モノイソトリデシルエステル、リン酸モノステアリルエステルから選ばれる1種以上であり、リン酸モノステアリルエステルであることがさらに好ましい。
上記一般式(2)で表される化合物のジ体としては、具体例として、リン酸ジオクチルエステル、リン酸ジラウリルエステル、リン酸ジイソトリデシルエステル、リン酸ジステアリルエステルが挙げられ、これらから選ばれる1種以上であることが好ましい。より好ましくは、リン酸ジイソトリデシルエステル、リン酸ジステアリルエステルから選ばれる1種以上であり、リン酸ジステアリルエステルであることがさらに好ましい。
式(2)で表される化合物のうちaが2である化合物、すなわちリン酸ジエステル体(ジ体)は、アルキル基が2個あり、金属粒子表面にアルキル基をより多く導入できるので、顔料表面の疎水性が高まり、顔料の耐水性などをより優れたものにできる。
表面処理剤は、式(1)で表される化合物、及び、式(2)で表される化合物のうちaが2で表される化合物、のいずれかを含むことがより好ましい。このようにすれば、表面処理剤が金属粒子表面上に均一に付着する傾向が強くなり、耐水性や光沢感をさらにバランスよく良好にできる。
また、表面処理剤は、金属粒子の総質量100質量%に対し、0.5質量%以上60質量%以下、好ましくは1質量%以上50質量%以下、より好ましくは5質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは20質量%以上40質量%以下であることが好ましい。このような比率であれば、さらに耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分をさらに容易に再分散させることができる。
表面処理剤の質量は、着色用組成物に含有する表面処理剤の質量である。着色用組成物に含有する表面処理剤が金属粒子に付着している表面処理剤である場合は、表面処理剤の質量は、金属粒子に付着している表面処理剤の質量でもある。
なお、本実施形態に係る着色用組成物は、本発明の効果を損なわない限り、上記表面処理剤以外の表面処理剤を含むものであってもよい。このような表面処理剤としては、例えば、フッ素系化合物が挙げられる。フッ素系化合物としては、フッ素と、リン、硫黄、窒素から選ばれる1種以上と、を構成元素として含む化合物を好ましく用いることができ、具体的にはフッ素系ホスホン酸、フッ素系カルボン酸、フッ素系スルホン酸、及びこれらの塩等が挙げられる。
表面処理剤による金属粒子への表面処理は、例えば、前述したように、気相成膜法により形成した金属製の膜を液体中で粉砕して金属粒子を形成する際に、当該液体中に表面処理剤を含ませておくことにより行うものであってもよい。
1.1.3.体積平均粒子径
着色用組成物の金属顔料の金属顔料の体積平均粒子径D50は、9μm以下である。
しかし着色用組成物は、その用途により、適した金属顔料の粒子径がある。例えば、着色用組成物を塗料として用いる場合には、金属粒子を表面処理剤により処理した金属顔料の体積平均粒子径D50は、8.5μm以下であることが好ましく、3μm以上8μm以下であることがより好ましく、6μm以上8μm以下であることがさらに好ましい。着色用組成物を塗料として用いる場合、このような粒子径の金属顔料とすることにより、耐水性が良好であり、粒子径が大きいことにより金属光沢がさらに良好な着色体を得ることができる。しかも、金属顔料の粒子径が大きいことにより、成分の沈降が生じやすいにもかかわらず、当該成分を容易に再分散可能な塗料とすることができる。
一方、例えば、着色用組成物をインクジェットインクとして用いる場合には、金属粒子を表面処理剤により処理した金属顔料の体積平均粒子径D50は、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下、さらに好ましくは200nm以上800nm以下であり、特に好ましくは300nm以上500nm以下である。
着色用組成物をインクジェットインクとして用いる場合には、金属顔料の粒子径が上記範囲であれば、インクジェット吐出の際のノズルの目詰まりをさらに低減できる。そのうえ、金属顔料の粒子径が上記範囲であれば、金属顔料の比表面積が大きくても耐水性が良好で、かつ成分の沈降が生じたとしても、当該成分を容易に再分散させることができる。
金属顔料の体積平均粒子径D50は、金属粒子の項で述べたと同様にして測定できる。
1.2.水
本実施形態の着色用組成物は、水系の組成物である。すなわち、着色用組成物は、水を含有する。本明細書では、組成物に含まれる液媒体成分中、水の含有量が20質量%以上のものを水系組成物という。水の含有量は、液媒体成分中、好ましくは30質量%以上100質量%であり、より好ましくは40質量%以上90質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上80質量%以下である。液媒体は水や有機溶剤などの溶媒成分である。
また、水の含有量は、着色用組成物100質量%に対し、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上99質量%以下であり、さらにより好ましくは40質量%以上90質量%以下であり、さらに好ましくは50質量%以上80質量%以下である。
水としては、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水などの純水又は超純水を用いることが好ましい。特に、これらの水を紫外線照射又は過酸化水素添加などにより滅菌処理した水は、長期間に亘りカビやバクテリアの発生を抑制することができるので好ましい。
1.3.その他の成分
着色用組成物は、機能を損なわない限り、以下のような各種の物質を含有してもよい。
1.3.1.溶剤
着色用組成物は、溶剤(有機溶剤)を含有してもよい。溶剤としては、例えば、エステル類、アルキレングリコールエーテル類、環状エステル類、含窒素溶剤、アルコール類、多価アルコール類等を挙げることができる。含窒素溶剤としては環状アミド類、非環状アミド類などを挙げることができる。非環状アミド類としてはアルコキシアルキルアミド類などが挙げられる。
エステル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、等のグリコールモノアセテート類、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、等のグリコールジエステル類が挙げられる。
アルキレングリコールエーテル類としては、アルキレングリコールのモノエーテル又はジエーテルであればよく、アルキルエーテルが好ましい。具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチエレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル類、及び、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のアルキレングリコールジアルキルエーテル類が挙げられる。
なお、上記のアルキレングリコールは、モノエーテルよりも、ジエーテルのほうが、インク組成物中の樹脂を溶解又は膨潤させやすい傾向があり、摩擦堅牢性をより向上できる点で好ましい。
環状エステル類としては、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、β-ブチロラクトン、β-バレロラクトン、γ-バレロラクトン、β-ヘキサノラクトン、γ-ヘキサノラクトン、δ-ヘキサノラクトン、β-ヘプタノラクトン、γ-ヘプタノラクトン、δ-ヘプタノラクトン、ε-ヘプタノラクトン、γ-オクタノラクトン、δ-オクタノラクトン、ε-オクタノラクトン、δ-ノナラクトン、ε-ノナラクトン、ε-デカノラクトン等の環状エステル類(ラクトン類)、並びに、それらのカルボニル基に隣接するメチレン基の水素が炭素数1~4のアルキル基によって置換された化合物を挙げることができる。
アルコキシアルキルアミド類としては、例えば、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-メトキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-メトキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-エトキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-エトキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、3-n-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-n-ブトキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-n-ブトキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、3-n-プロポキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-n-プロポキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-n-プロポキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、3-iso-プロポキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-iso-プロポキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-iso-プロポキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-ジエチルプロピオンアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-メチルエチルプロピオンアミド、等を例示することができる。
環状アミド類としては、ラクタム類が挙げられ、例えば、2-ピロリドン、1-メチル-2-ピロリドン、1-エチル-2-ピロリドン、1-プロピル-2-ピロリドン、1-ブチル-2-ピロリドン、等のピロリドン類などが挙げられる。これらは樹脂の皮膜化を促進させる点で好ましく、特に2-ピロリドンがより好ましい。
アルコール類としては、例えば、アルカンが有する1つの水素原子がヒドロキシル基によって置換された化合物が挙げられる。該アルカンとしては、炭素数10以下のものが好ましく、6以下のものがより好ましく、3以下のものが更に好ましい。アルカンの炭素数は1以上であり、2以上であることが好ましい。アルカンは、直鎖型であってもよく、分枝型であってもよい。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、n-ブタノール、2-ブタノール、tert-ブタノール、iso-ブタノール、n-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、及びtert-ペンタノール、フェノキシエタノール、ベンジルアルコール、フェノキシプロパノールなどが挙げられる。
着色用組成物が、アルコール類を含有する場合、芳香族の一価アルコール、炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールから選択されることがより好ましい。これにより、金属顔料の分散安定性を向上できる場合がある。芳香族の一価アルコール、及び、炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールは、疎水性がやや強く、金属顔料の表面処理剤との親和性がよく、粒子の水分散性を高めることができる。すなわち、これらのアルコールに、金属顔料の表面の疎水性と、溶媒としての水分子との間の疎水性及び親水性をつなぐ機能を担わせることができる。
炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールは、炭素数4~10の脂肪族の一価アルコールが好ましく、炭素数4~8の脂肪族の一価アルコールがより好ましい。芳香族の一価アルコールは、芳香族環を有する一価アルコールであり、芳香族環はベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。芳香族の一価アルコールは、水酸基が結合したアルキレン骨格部分の炭素数は1以上4以下が好ましく、1以上3以下がより好ましい。
芳香族の一価アルコール及び/又は炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールの含有量(合計の含有量)は、着色用組成物の総質量に対して、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、3質量%以上であることが特に好ましい。また、芳香族の一価アルコール及び/又は炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールの含有量は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。また、芳香族の一価アルコール及び/又は炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールの含有量は、着色用組成物に含む液媒体成分の総質量に対して上記範囲とすることも好ましい。
多価アルコール類は、分子中に2個以上の水酸基を有するものである。多価アルコール類は、例えば、アルカンジオール類とポリオール類とに分けることができる。
アルカンジオール類とは、例えば、アルカンが2個の水酸基で置換された化合物が挙げられる。アルカンジオール類としては、例えば、エチレングリコール(別名:エタン-1,2-ジオール)、プロピレングリコール(別名:プロパン-1,2-ジオール)、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブチレングリコール(別名:1,3-ブタンジオール)、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチルペンタン-2,4-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-エチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール等を挙げることができる。
ポリオール類としては、例えば、アルカンジオール類の2分子以上が水酸基同士で分子間縮合した縮合物、水酸基を3個以上有する化合物などが挙げられる。
アルカンジオール類の2分子以上が水酸基同士で分子間縮合した縮合物としては、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のジアルキレングリコールや、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のトリアルキレングリコールなどが挙げられる。
水酸基を3個以上有する化合物は、アルカンやポリエーテル構造を骨格とする、3個以上の水酸基を有する化合物である。水酸基を3個以上有する化合物としては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,5-ヘキサントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ポリオキシプロピレントリオールなどが挙げられる。
上記有機溶剤は一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
上記有機溶剤の中でも、アルキレングリコールエーテル類、環状エステル類から選ばれる1種以上を含むことが好ましく、特に、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルおよびγ-ブチロラクトンから選ばれる1種以上を含むのがさらに好ましい。
有機溶剤の含有量は、着色用組成物の総質量に対して、1質量%以上が好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましく、10質量%以上であることが特に好ましい。さらには20質量%以上がさらに好ましく、30質量%以上であるのがよりさらに好ましい。有機溶剤の含有量の上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。また、有機溶剤の含有量は、着色用組成物に含む液媒体成分の総質量に対して上記範囲とすることも好ましい。
1.3.2.分散剤
着色用組成物は、分散剤を含有してもよい。分散剤としては、分散剤としては、樹脂分散剤、ポリオキシアルキレンアミン化合物等が挙げられ、着色用組成物中での金属顔料の分散安定性を良好とできるものから選択される。
樹脂分散剤としては、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸-アクリルニトリル共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル-(メタ)アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン-(メタ)アクリル酸共重合体等の(メタ)アクリル系樹脂及びその塩;スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-α-メチルスチレン-(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体等のスチレン系樹脂及びその塩;イソシアネート基とヒドロキシル基とが反応したウレタン結合を含む高分子化合物(樹脂)であって直鎖状及び/又は分岐状であってもよく、架橋構造の有無を問わないウレタン系樹脂及びその塩;ポリビニルアルコール類;ビニルナフタレン-マレイン酸共重合体及びその塩;酢酸ビニル-マレイン酸エステル共重合体及びその塩;並びに;酢酸ビニル-クロトン酸共重合体及びその塩等の水溶性樹脂を挙げることができる。
ポリオキシアルキレンアミン化合物としては、分子内にポリオキシアルキレン構造を有するアミン化合物が挙げられる。ポリオキシアルキレンアミン化合物の市販品としては、例えば、JEFFAMIN M2070(ハンツマン社製)、GENAMIN(M41/2000)(クラリアント社製)などが挙げられる。
着色用組成物が、分散剤を含有する場合、分散剤の含有量の下限は、特に限定されないが、0.01質量%以上が好ましく、0.06質量%以上がより好ましく、0.10質量%以上がさらに好ましい。また、分散剤の含有量の上限は、特に限定されないが、3.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、0.3質量%以下が特に好ましい。
1.3.3.樹脂
本実施形態に係る着色用組成物は、樹脂を含有してもよい。樹脂はバインダーとして機能させることができる。樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ロジン変性樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、セルロース系樹脂(例えばセルロースアセテートブチレート、ヒドロキシプロピルセルロース)、ポリビニルブチラール、ポリアクリルポリオール、ポリビニルアルコール、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、セルロース系樹脂から選ばれる1種以上を含むことが好ましく、アクリル樹脂を含むことがより好ましい。なお、アクリル樹脂は、アクリルモノマーを少なくとも重合して得た樹脂であり、アクリルモノマーと他のモノマーとの共重合体樹脂でも良い。他のモノマーは例えばビニルモノマーなどがあげられる。
樹脂の含有量の下限は、着色用組成物の総質量に対して0.01質量%以上であるのが好ましく、0.06質量%以上であるのがより好ましく、0.10質量%以上であるのがさらに好ましく、0.15質量%以上であるのが特に好ましい。樹脂の含有量の上限は、着色用組成物の総質量に対して3.0質量%以下であるのが好ましく、1.0質量%以下であるのがより好ましく、0.5質量%以下であるのがさらに好ましく、0.3質量%以下であるのが特に好ましい。
1.3.4.その他の成分
本実施形態に係る着色用組成物は、さらに次のような成分を含んでもよいもよい。このような成分としては、例えば、レベリング剤、重合促進剤、重合禁止剤、光重合開始剤、分散剤、界面活性剤、浸透促進剤、保湿剤、着色剤、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、キレート剤、増粘剤、増感剤等が挙げられる。
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤等が好ましく挙げられる。
1.4.作用効果等
アルミなどの金属顔料の耐水性やリーフィング性などを得るために表面処理剤で表面を処理した金属顔料において、従来用いられてきたフッ素系の表面処理剤は、分散安定性、耐水性、これらにも関係する記録物の金属光沢感の点で、いまだ不十分であった。特に水系メタリック組成物では水によりメタル顔料(特にアルミ顔料)が水で酸化され水素が発生することがあった。これにより光沢感が劣る場合があり、また水系媒体中での分散安定性も不十分であった。さらに、金属顔料の粒子径が大きめの場合には、保管中に粒子が沈降した場合に、沈降がほぐれず分散性が劣ることがあった。さらに、条約等による規制強化によりフッ素系処理剤の使用制限を受ける恐れもあった。
これに対して、本実施形態の着色用組成物は、特定の表面処理剤を用いることで、金属顔料の粒子径がやや大きくて沈降が見られる場合であっても、撹拌や容器を振る等により容易に沈降成分がほぐれ分散性、分散回復性に優れている。また、粒子径が比較的大きいと、耐水性により優れ、形成する塗膜の金属光沢もより良好にできる。
2.顔料分散液
顔料分散性液は、上述の着色用組成物の調製に用いる顔料分散液であって、上述の金属顔料を含有する。顔料分散液は、必要な他の成分を混合させて、着色用組成物を得るために使用できる。よって、着色用組成物の調製に用いる顔料分散液における金属顔料の含有量は、着色用組成物における金属顔料の含有量よりも比較的多く、顔料分散液を用いて調製した着色用組成物における金属顔料の含有量よりも多い。
この顔料分散液によれば、耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる着色用組成物を調製できる。顔料分散液は、着色用組成物の用途、必要な粘度等に応じて、適宜に顔料分散液に成分を加えることにより、所望の着色用組成物を容易に得ることができる。
3.着色方法
着色方法は、上述の着色用組成物を、被着色体に付着させる工程を備える。被着色体は、どのような形状であってもよい。また、被着色体の材質も任意である。被着色体に付着させる手法も限定されず、刷毛による塗布、ローラーによる塗布、スプレー塗布、バーコーターによる塗布、インクジェット法による付着等にて行うことができる。着色用組成物の粘度等は、付着させる手法に応じて成分の種類や濃度を変更することにより選択できる。
被着色体は、着色を受けるものであればよく、記録媒体の他に、板状体や物体などがあげられる。
着色方法は、被着色体の前処理工程、乾燥工程等を含んでもよい。この着色方法によれば、被着色体上に耐水性及び光沢の良好な塗膜を形成できる。
4.実施例及び比較例
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。以下「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。
4.1.着色用組成物の調製
(金属顔料分散液の製造)
20μmのPET基材上にアセトンにより可溶化させた離型樹脂をロールコーターによりコーティングすることで離型層を形成した。離型層付PET基材を、5m/sの速度で アルミニウム真空蒸着機に搬送し、減圧下においてアルミニウム層を15nmの膜厚で形成した。作製したアルミニウム/離型樹脂/PET基材をテトラヒドロフラン槽内に浸漬し、40kHzの超音波を照射することで、アルミニウム顔料をPET基材から剥離し、アルミニウム顔料の剥離液を得た。次いで、遠心分離機にてテトラヒドロフランを除去後、ジエチレングリコールジエチルエーテルを適当量添加してアルミニウム濃度5質量%のアルミニウム粒子懸濁液を得た。
アルミニウム粒子懸濁液を目的の平均粒子径になるまで攪拌による粉砕を行うことで、インクジェット可能な粒子径(体積平均粒子径D50=0.5μm以下)のアルミニウム粒子懸濁液を得た。なお、実施例27~31、比較例9~12、15、16は、表中の金属顔料の平均粒子径になるように粉砕した。
なお、実施例8~10においては、粉砕工程後にポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)アミン分散剤として、Jeffamine M-2070をアルミニウム濃度比で5%になるように添加し、40kHzの超音波照射のもと55℃1時間熱処理を行うことで、凝集を解して一次粒子までアルミニウム粒子を分散し、アルミニウム粒子懸濁液とした。
分散したアルミニウム粒子懸濁液に対し表1~表8に記載した表面処理剤を添加した。アルミニウム粒子に対する表面処理剤の質量比が表中の質量比になるように添加した。
28kHz超音波照射下にて55℃℃3時間熱処理することで、表面処理されたアルミニウム顔料の分散液を得た。
得られたアルミニウム顔料分散液に遠心分離を行い、溶媒を除去して、溶媒を水系溶媒に置換し、及び表1~表8の組成となるように各成分を添加し顔料濃度を調整することで、各実施例及び各比較例の着色用組成物を調製した。
実施例8~10においては、組成物におけるアミン分散剤の含有量が表中のものになるよう、必要に応じアミン分散剤を添加した。
なお、表面処理後の表面処理されたアルミニウム顔料の分散液から除去した溶媒を分析したところ、何れの例も表面処理剤は含まれていなかった。このことから、表中の各例における表面処理剤は、組成物に含まれる金属粒子に付着していると推測する。
Figure 2023127104000001
Figure 2023127104000002
Figure 2023127104000003
Figure 2023127104000004
Figure 2023127104000005
Figure 2023127104000006
Figure 2023127104000007
Figure 2023127104000008
各表中、用いた成分の入手先等は以下の通りである。
・オクタデシル(A=H)ホスホン酸(東京化成工業)
・オクタデシル(A=COOH)ホスホン酸:オクタデシルホスホン酸の末端にCOOH基を導入して得た。
・オクタデシル(A=OH)ホスホン酸:オクタデシルホスホン酸の末端にOH基を導入して得た。
・オクタデシル(A=NH)ホスホン酸:オクタデシルホスホン酸の末端にNH基を導入して得た。
・オクタデシル(A=EO)ホスホン酸:Aが2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ基:オクタデシルホスホン酸の末端に2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エトキシ基を導入して得た。
・リン酸モノオクタデシルエステル(城北化学)
・リン酸ジオクタデシルエステル(城北化学)
・FHP2-(パーフルオロヘキシル)エチルホスホン酸
・オクタデシルトリメトキシシラン(東京化成工業)
・ドデシル(A=H)ホスホン酸(東京化成工業)
・オクチル(A=H)ホスホン酸(東京化成工業)
・ブチル(A=H)ホスホン酸(東京化成工業)
・シランカップリング剤:オクタデシルトリメトキシシラン(東京化成工業)
4.2.評価方法
4.2.1.耐水性評価
各例の着色組成物を、パックに封入して、70℃の恒温槽に6日放置し、組成物の単位質量あたりの発生ガス量を求め、以下の基準に従い耐水性を評価した。発生ガス量が少ないほど、耐水性に優れていると言える。C以上を良好なレベルとした。
(評価基準)
A:発生ガス量が0.2ml/g未満
B:発生ガス量が0.2ml/g以上0.4ml/g未満
C:発生ガス量が0.4ml/g以上1.0ml/g未満
D:発生ガス量が1.0ml/g以上5.0ml/g未満
E:発生ガス量が5.0ml/g以上
4.2.2.分散性評価
各実施例および各比較例について、水系組成物の製造過程で得られた20kHzの超音波処理済みのジエチレングリコールジエチルエーテルを含む金属顔料の5質量%懸濁液を一部取り出し、これに、非水系媒体においては良好な分散性を示す分散剤であるエスリームAD-374M(日油社製)を加えて、金属粒子を分散させて分散液とした状態で、マイクロトラックMT-3300(マイクロトラック・ベル社製、レーザー回析・散乱式粒子径分布測定装置)を用いて、当該分散液に含まれる金属粒子の体積平均粒子径D50を測定した。この分散液に含まれる金属粒子の体積平均粒子径D50を基準値とした。
各実施例および各比較例で最終的に得られた水系組成物を、ガラス容器に100ml入れ密封し、室温で1カ月放置した。放置後、容器を10回振ってから、組成物に含まれる金属粒子の体積平均粒子径D50を測定し、基準値と比較し、以下の基準に従い金属粒子の分散性を評価した。前記基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子の体積平均粒子径D50の比率が小さいほど、金属粒子の分散性(再分散性)に優れていると言える。C以上を良好なレベルとした。基準値を100%とする。なお、金属粒子の平均粒子径が3μm以上の例は、1カ月放置後、金属粒子の沈降がみられた。
A:基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子のD50の比率が110%未満。
B:基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子のD50の比率が110%以上150%未満。
C:基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子のD50の比率が150%以上200%未満。
D:基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子のD50の比率が200%以上500%未満。
E:基準値に対する水系組成物中に含まれる金属粒子のD50の比率が500%以上
4.2.3.光沢評価
セイコーエプソン社製のSC-S80650の改造機を用い、各例の記録物を作成した。インクジェットヘッドのノズル列のノズル密度が360npi、360ノズルとした。インクジェットヘッドに各例の着色用組成物を充填した。最適な吐出が行えるようにインクジェットヘッドの駆動波形を最適化した。記録媒体として、ポリ塩化ビニル製のフィルム(Mactac社製、Mactac5829R)を用いた。記録を行う際の、記録パターンにおけるインク付着量は5mg/inch、記録解像度1440×1440dpiとした。なお、実施例27~31、比較例9~12、15、16は、バーコーターで上記と同じ付着量となるよう付着した。なおこれらの例は塗料として適している。
各例の記録物の印刷部について、光沢度計であるMINOLTA MULTI GLOSS 268を用い、煽り角度60°での光沢度を測定し、以下の基準に従い評価した。この値が大きいほど光沢性に優れていると言える。C以上を良好なレベルとした。
A:光沢度が400以上
B:光沢度が350以上400未満
C:光沢度が3000以上350未満
D:光沢度が250以上300未満
E:光沢度が250未満
4.3.評価結果
表1では、官能基がアルキルホスホン酸、リン酸とそれ以外、及び末端の種類の違いを確認した。表2、表3では、アルキルホスホン酸、リン酸の炭素鎖の長さの違いを確認した。表4、表5では、アルキルリン酸のモノ体、ジ体の比率変更及び添加量変更について確認した。表6、表7では、粒子径の違いについて確認した。表8では組成の違いについて確認した。
表面処理剤により表面が処理された金属粒子である金属顔料と、水と、を含有し、表面処理剤が、上記一般式(1)又は上記一般式(2)で表される化合物であり、金属顔料の体積平均粒子径D50が、9μm以下である、各実施例の水系の着色用組成物は、いずれも耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができることが確認された。
実施例27~31から、本実施形態の表面処理剤により表面処理された金属粒子である金属顔料を用いた着色用組成物は、金属粒子の体積平均粒子径が9μm以下であれば、分散性が優れ、再分散性が優れた。
比較例15,16から、金属粒子の体積平均粒子径が9μmを超えると、金属粒子の沈降が多くなり、表面処理剤は適切なものであっても、沈降した金属粒子の再分散性ができず再分散性が劣った。
一方、比較例1、2、11、12から、本実施形態のものではない表面処理剤により表面処理された金属粒子である金属顔料を用いた着色用組成物は、金属粒子の体積平均粒子径が9μm以下であるにも関わらず、分散性が劣り、分散性または再分散性が劣った。
上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
上述した実施形態及び変形例から以下の内容が導き出される。
着色用組成物は、
金属顔料と、水と、を含有し、
前記金属顔料は、表面処理剤により表面が処理された金属粒子であり、
前記表面処理剤が、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物であり、
前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、9μm以下である、
水系の着色用組成物である。
(A-R-)P(O)(OH) ・・・(1)
(A-R-O-)P(O)(OH)3-a ・・・(2)
(式中、A、Aは、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基を表し、R,Rは、それぞれ独立して、炭素数12以上の炭化水素基を表し、aは、1又は2の整数を表す。)
この着色用組成物によれば、耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記表面処理剤が、前記式(1)で表される化合物、前記式(2)で表される化合物のうちaが2で表される化合物、のいずれかを含んでもよい。
この着色用組成物によれば、さらに耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記表面処理剤の総質量100質量%に対し、前記式(1)の化合物のうちaが2の化合物の割合が、5質量%以上90質量%以下であってもよい。
この着色用組成物によれば、さらに耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、3μm以上8μm以下であってもよい。
この着色用組成物によれば、耐水性が良好であり、粒子径が大きいことにより金属光沢がさらに良好で、粒子径が大きいことにより成分の沈降が生じやすいにもかかわらず、当該成分を容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、1μm以下であってもよい。
この着色用組成物によれば、金属顔料の比表面積が大きくても耐水性が良好で、かつ成分の沈降が生じたとしても、当該成分を容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記表面処理剤は、前記R又は前記Rが、炭素数15以上30以下の炭化水素基であってもよい。
この着色用組成物によれば、分散安定性及び耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分をさらに容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記着色用組成物は、塗料組成物であってもよい。
この着色用組成物によれば、耐水性及び再分散性が良好な塗料組成物を提供できる。
上記着色用組成物において、
前記金属粒子が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなってもよい。
この着色用組成物によれば、さらに優れた金属光沢を有する塗膜を形成できる。
上記着色用組成物において、
前記表面処理剤が、金属粒子の総質量100質量%に対し1質量%以上50質量%以下であってもよい。
この着色用組成物によれば、さらに耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分をさらに容易に再分散させることができる。
上記着色用組成物において、
前記金属粒子が、鱗片状の形状を有する、着色用組成物。
この着色用組成物によれば、耐さらに優れた金属光沢を有する塗膜を形成できる。
上記着色用組成物において、
有機溶剤を含有してもよい。
この着色用組成物によれば、さらに分散安定性が良好である。
上記着色用組成物において、
前記有機溶剤は、芳香族の一価アルコール、炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールから選択されてもよい。
この着色用組成物によれば、さらに良好な分散安定性を確保できる。
着色方法は、
上記のいずれかの着色用組成物を、被着色体に付着させる工程を備える。
この着色方法によれば、耐水性及び光沢の良好な塗膜を形成できる。
顔料分散性液は、
上記のいずれかの着色用組成物の調製に用いる顔料分散液であって、前記金属顔料を含有する。
この顔料分散液によれば、耐水性が良好かつ成分の沈降が生じても、当該成分を容易に再分散させることができる着色用組成物を調製できる。

Claims (14)

  1. 金属顔料と、水と、を含有し、
    前記金属顔料は、表面処理剤により表面が処理された金属粒子であり、
    前記表面処理剤が、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物であり、
    前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、9μm以下である、
    水系の着色用組成物。
    (A-R-)P(O)(OH) ・・・(1)
    (A-R-O-)P(O)(OH)3-a ・・・(2)
    (式中、A、Aは、それぞれ独立して、水素原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシアルキレン含有基から選択される基を表し、R,Rは、それぞれ独立して、炭素数12以上の炭化水素基を表し、aは、1又は2の整数を表す。)
  2. 請求項1において、
    前記表面処理剤が、前記式(1)で表される化合物、前記式(2)で表される化合物のうちaが2で表される化合物、のいずれかを含む、着色用組成物。
  3. 請求項1又は請求項2において、
    前記表面処理剤の総質量100質量%に対し、前記式(1)の化合物のうちaが2の化合物の割合が、5質量%以上90質量%以下である、着色用組成物。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
    前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、3μm以上8μm以下である、着色用組成物。
  5. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
    前記金属顔料の体積平均粒子径D50が、1μm以下である、着色用組成物。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
    前記表面処理剤は、前記R又は前記Rが、炭素数15以上30以下の炭化水素基である、着色用組成物。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
    前記着色用組成物は、塗料組成物である、着色用組成物。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
    前記金属粒子が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる、着色用組成物。
  9. 請求項1ないし請求項8のいずれか一項において、
    前記表面処理剤が、金属粒子の総質量100質量%に対し1質量%以上50質量%以下である、着色用組成物。
  10. 請求項1ないし請求項9のいずれか一項において、
    前記金属粒子が、鱗片状の形状を有する、着色用組成物。
  11. 請求項1ないし請求項10のいずれか一項において、
    有機溶剤を含有する、着色用組成物。
  12. 請求項11において、
    前記有機溶剤は、芳香族の一価アルコール、炭素数4以上の脂肪族の一価アルコールから選択される、着色用組成物。
  13. 請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の着色用組成物を、被着色体に付着させる工程を備える、着色方法。
  14. 請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の着色用組成物の調製に用いる顔料分散液であって、前記金属顔料を含有する、顔料分散液。

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