JPH0977985A

JPH0977985A - 水系用顔料分散剤、およびそれを含有する顔料組成物、ならびに水性顔料分散体

Info

Publication number: JPH0977985A
Application number: JP23816895A
Authority: JP
Inventors: Masashi Itabashi; 正志板橋; Takashi Kamikubo; 敬上久保; Katsuhiko Sawamura; 勝彦澤村
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】水系で良好に顔料を分散することができ、し
かも無色あるいは僅かにしか着色していない、汎用性・
生産性に優れる水系用顔料分散剤、およびそれを含有す
る顔料組成物、ならびに水性顔料分散体を提供するこ
と。【解決手段】アントラキノンおよび／またはアクリド
ンを有する連鎖移動剤を用いることにより得られる、水
性アクリル系重合体の末端にのみアントラキノンおよび
／またはアクリドンを有することを特徴とする水系用顔
料分散剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顔料粒子の分散剤
に関するものであり、更に詳しくは、水性印刷インキや
水性塗料の使用適性の向上を図る水系用顔料分散剤、お
よびそれを含有する顔料組成物、ならびに水性顔料分散
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源保護、環境保全、作業の安定
性の向上等のニーズの高まりによって塗料ならびにイン
キの水性化が進行しつつある。水性塗料ならびに水性イ
ンキに要求される品質は、油性塗料ならびに油性インキ
と同様、流動性、貯蔵安定性、皮膜の光沢、鮮明性、着
色力等である。しかしながら、大部分の顔料は水性ビヒ
クルに対して油性の場合に比べ顔料分散性等の適性が著
しく劣るため通常の分散方法では満足な品質は得られな
い。そこで従来より各種の添加剤、例えば水性用顔料分
散樹脂や界面活性剤の使用が検討されてきたが上記すべ
ての適性を満足し、既存の高品質を有する油性塗料また
は油性インキに匹敵するようなは得られていない。特開
平7-41689 号公報には有機色素とポリマーを結合させた
ポリマー型分散剤が提示され、水系において有効な分散
剤であると述べられている。これは、ポリマー型分散剤
に含まれる有機色素と顔料粒子の相互作用によって、ポ
リマー型分散剤の顔料粒子への吸着が促進され分散性が
向上するものと考えられる。しかしながら、該公報記載
のポリマー型分散剤は、ポリマー中にランダムに存在す
る官能基を用いて、有機色素とポリマーとを結合してい
る。この方法によると、ポリマー中にランダムに有機色
素が導入されるために、ポリマー部分と分散媒との親和
性が弱まり、分散安定化に必要な吸着層を確保しにくく
なったり、また、ポリマー中への有機色素の導入量が増
加すると分散媒への親和性が減少するため、分散安定化
に必要な吸着層を確保できなくなったりするという問題
がある。

【０００３】特開平6-207120号公報には、ポリマー末端
にアントラキノン等を導入したポリマー型分散剤が汎用
性の面で良好であると記載されている。しかし、該公報
によると、係るポリマー型分散剤は、芳香族アミノ基を
有するアントラキノン等の誘導体をジアゾ化したジアゾ
化生成物を重合開始剤として用いて、モノマーを重合す
ることによって、アントラキノンとポリマーとを結合せ
しめているものである。この方法によると、芳香族アミ
ノ基含有アントラキノンは、難溶性であり、重合開始剤
として必要な濃度を得ることが難しく、生産性等の点で
課題を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の種々
の欠点を改良し、水系で良好に顔料を分散することがで
き、しかも無色あるいは僅かにしか着色していいないこ
とにより汎用性に優れた、工業的に有利に製造できる水
系用顔料分散剤、およびそれを含有する顔料組成物、な
らびに水性顔料分散体を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、第１の発明
は、アントラキノンおよび／またはアクリドンを有する
連鎖移動剤を用いることにより得られる、水性アクリル
系重合体の末端にのみアントラキノンおよび／またはア
クリドンを有することを特徴とする水系用顔料分散剤で
あり、第２の発明は、顔料および第１の発明記載の水系
用顔料分散剤からなることを特徴とする顔料組成物であ
る。さらに、第３の発明は、顔料、第１の発明記載の水
系用顔料分散剤、および水性樹脂からなることを特徴と
する水性顔料分散体である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の顔料分散剤は、顔料表面
への吸着部位としてアントラキノンまたはアクリドンを
用いているため、無色あるいは僅かにしか着色していな
いという特徴を有し、係る特徴故に種々の顔料の色相を
損なうことなく使用でき、汎用性の面で優れているもの
である。特に、アントラキノンおよび／またはアクリド
ンの誘導体を重合開始剤とせずに、アントラキノンおよ
び／またはアクリドンとポリマー部分とを結合せしめ
る、本発明の場合、ポリマー部分の分子量を制御しやす
く、重合率を上げることも容易となる等、生産性の点で
優れるものである。本発明の顔料分散剤は、ポリマー部
分の片末端あるいは両末端のみにアントラキノンおよび
／またはアクリドンを有する構造であり、係る構造によ
って顔料表面に効率よくアントラキノンおよび／または
アクリドンを吸着せしめ、ポリマー部分と分散媒との良
好な親和性によって、顔料とアントラキノンおよび／ま
たはアクリドンとの係る吸着を効率よく安定化せしめる
ことができるようになったものである。

【０００７】本発明の顔料分散剤は、アントラキノンお
よび／またはアクリドンを有する連鎖移動剤を用いて、
アクリル系のモノマーを重合してなるものである。

【０００８】アントラキノンおよび／またはアクリドン
を有する連鎖移動剤としては、−ＳＨを有するアントラ
キノンおよび／またはアクリドンが挙げられ、メルカプ
トアントラキノンやメルカプトアクリドンが例示でき
る。

【０００９】本発明の顔料分散剤において、ポリマー部
分を形成する、アクリル系重合体としては、基本的には
アントラキノンおよび／またはアクリドンを導入した後
に、顔料分散系で溶解もしくは分散していれば良く、ラ
ジカル重合性不飽和結合を有する単量体を重合して得ら
れる、重量平均分子量３０００〜１０００００、酸価が
１０〜２００の樹脂である。ラジカル重合性不飽和結合
を有する単量体としては、（メタ）アクリル酸、クロト
ン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン
酸等のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、ｐ−ビニ
ルベンゼンスルホン酸、２−アクリルアミドプロパンス
ルホン酸等のスルホン酸基含有不飽和単量体などが挙げ
られる。また、塩基性基含有の単量体の例としては、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルア
ミドなどが挙げられる。水酸基含有の単量体の例として
は、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒド
ロキシプロピル（メタ）アクリレートなどが挙げられ
る。

【００１０】その他の単量体の例としては、（メタ）ア
クリル酸アルキルエステル類、ビニル芳香族化合物など
が使用でき、具体的に（メタ）アクリル酸アルキルエス
テルの例としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メ
タ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシ
ル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル、（メ
タ）アクリル酸ラウリル等が挙げられる。また、ビニル
芳香族化合物の例としては、スチレン、α−メチルスチ
レン、スチレンスルホン酸、ビニルトルエン、ｐ−クロ
ルスチレン等が挙げられる。また、その他アクリロニト
リル、酢酸ビニル等が使用できる。

【００１１】前記単量体のラジカル重合は、従来から公
知の方法、例えば、反応温度としては約５０℃〜２２０
℃、重合溶媒としては、セロソロブ系溶媒、カルビトー
ル系溶剤、グライム系溶媒、セロソルブアセテート系溶
媒、アルコール系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ケトン
系溶媒、エーテル系溶媒、水などがあり、これらの単独
溶媒あるいは混合系を挙げることができる。

【００１２】本発明の顔料分散剤は、水系用のものであ
り、水系において溶解あるいは分散させるためには、ア
クリル系重合体中のカルボン酸などの酸性基を必要に応
じてアンモニアまたは有機アミンで中和するか、あるい
は含窒素塩基性基を必要に応じて無機酸、有機酸等で中
和し使用する。

【００１３】本発明の顔料分散剤は、一般に市販されて
いる顔料に優れた分散効果を発揮する。例えば、可溶性
および不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料等のアゾ系顔料、
フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソイン
ドリノン系顔料、ペリレン・ペリノン系顔料、ジオキサ
ジン系顔料、アントラキノン系顔料、ジケトピロロピロ
ール系顔料、アンスラピリミジン系顔料、アンサンスロ
ン系顔料、インダンスロン系顔料、フラバンスロン系顔
料、チオインジゴ系顔料等の有機顔料および、カーボン
ブラック、酸化チタン、黄鉛、カドミウムエロー、カド
ミウムレッド、弁柄、鉄黒、亜鉛華、紺青、群青等の無
機顔料に用いることができる。本発明の顔料分散剤の顔
料に対する配合は、顔料１００重量部に対し、０．５〜
１００重量部が好ましい。０．５重量部より少ないと顔
料分散効果が小さく好ましくない。また、１００重量部
より多く用いても用いた分の効果が得られなく塗膜性能
に悪影響を及ぼす。

【００１４】本発明の水性顔料分散体に使用される水性
樹脂は、アクリル系共重合体、スチレン−アクリル酸系
共重合体、スチレン−マレイン酸系共重合体、アルキド
系、エポキシ系、ポリエステル系、ウレタン系等の水分
散樹脂または水溶性樹脂が有るが、特に、アクリル系共
重合体の水分散樹脂または水溶性樹脂が好ましい。

【００１５】上記アクリル系共重合体の水分散樹脂また
は水溶性樹脂は、乳化重合、ソープフリー重合、懸濁重
合等によって製造したものでもよいし、あるいは親水性
有機溶媒中で重合された遊離のカルボン酸を有するアク
リル系共重合樹脂を、アンモニアや有機アミンで中和
し、水を添加することによって得られる水性分散性樹脂
であってもよい。アクリル系共重合体樹脂としては、
（メタ）アクリル酸アルキルエステル５０〜８０重量
％、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン
酸等のカルボン酸含有単量体５〜３０重量％およびその
他の単量体０〜２０重量％を乳化重合または親水性有機
溶媒中で溶液重合して得られる、重量平均分子量５００
０〜３０００００、酸価が１〜２００の樹脂が特に好ま
しい。上記（メタ）アクリル酸アルキルエステルとして
は、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エ
チル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル
酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メ
タ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、（メ
タ）アクリル酸ラウリル等がある。上記その他のモノマ
ーとしては、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アク
リルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセト
ンアクリルアミド、グリシジル（メタ）アクリレート、
スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニト
リル、ビニルアルコール、エチレン等がある。

【００１６】本発明に使用される水性樹脂の水性媒体
は、水のみであってもよいが、場合によってはエチルア
ルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアル
コール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶剤や、エチ
レングリコールまたはジエチレングリコールのモノまた
はジアルキルエーテル等の水混和性有機溶剤を水性媒体
中の５０重量％まで混和させることができる。

【００１７】水性樹脂の使用量は、顔料１００重量部に
対して固形分換算で５〜５００重量部が好ましい。特
に、濃縮分散体として使用する場合、顔料１００重量部
に対して水性樹脂が固形分換算で５〜２００重量部が好
ましく、塗料または印刷インキとして使用する場合は、
顔料１００重量部に対して水性樹脂が固形分換算で１０
０〜５００重量部が好ましい。顔料１００重量部に対し
て水性樹脂が５重量部より少ないと顔料が分散しにくく
なり、５００重量部より多いと着色が低いため塗料また
は印刷インキとしての使用に適さない場合がある。な
お、塗料または印刷インキとして使用する場合には、メ
ラミン樹脂等の硬化剤樹脂や硬化触媒、界面活性剤等を
添加しても良い。

【００１８】本発明の水性顔料分散体は、以下のような
方法で製造することができる。１．顔料と顔料分散剤を予め混合して得られる顔料組成
物を、水系ビヒクル（すなわち、水性樹脂および水性媒
体）中に添加して分散する。２．水系ビヒクルに顔料と顔料分散剤を添加して分散す
る。３．水系ビヒクルに顔料と顔料分散剤を予め別々に分散
し、得られた分散体を混合する。この場合、顔料分散剤
は溶剤のみで分散しても良い。４．水系ビヒクルに顔料を分散した後、得られた顔料分
散体に顔料分散剤を添加する。等の方法があり、これらのいずれによっても目的とする
効果が得られる。

【００１９】顔料組成物の調製法としては、顔料粉末と
本発明の顔料分散剤を単に混合しても十分な分散効果が
得られるが、ニーダー、ロール、アトライター、スーパ
ーミル、各種粉砕機、分散機等により機械的に混合する
か、顔料の水または有機溶媒によるサスペンジョン系に
本発明の顔料分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に顔
料分散剤を沈着させるか、硫酸等の強い溶解力を持つ有
機顔料と顔料分散剤を共溶解して水等の貧溶媒により共
沈させる等の混合法を行えば、更に良好な結果を得るこ
とができる。顔料または顔料組成物を水性樹脂の分散液
または溶液に分散させるには、ディゾルバー、ハイスピ
ードミキサー、ホモミキサー、ニーダー、ロールミル、
サンドミル、アトライター等の分散機を使用することが
好ましい。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
例中、「部」「％」は、それぞれ「重量部」「重量％」
をそれぞれ表す。

【００２１】製造例１温度計、攪拌装置、還流冷却管、窒素ガス導入管を備え
た四つ口フラスコに、ブチルカルビトール３５０部を仕
込み、１１０℃に加熱した。次に、アクリル酸１９部アクリル酸エチル１１３部メタクリル酸メチル９３部酢酸ビニル２５部の混合物と、ＡＩＢＮ（大塚化学製）３部メルカプトアントラキノン１２．５部ブチルカルビトール１５０部の混合物を窒素ガスを導入しながら約２時間かけて滴下
した。更に、同温度に保ちながら２時間反応させ、アン
トラキノン末端のポリマー溶液を得た。このポリマーの
重量平均分子量は９０００、酸価は６０ｍｇ・ＫＯＨ／
ｇであった。未反応物および溶媒を除去し、ペースト２
３８部を得た。このペースト１００部に水４００部を加
え溶媒を水に置換した後、ジメチルアミノエタノールで
中和し、化合物（ａ）９５部を含む水性ペーストを得
た。この水性ペーストはｐＨ：８．２であった。

【００２２】製造例２温度計、攪拌装置、還流冷却管、窒素ガス導入管を備え
た四つ口フラスコに、ブチルカルビトール３５０部を仕
込み、１１０℃に加熱した。次に、アクリル酸３３部アクリル酸エチル１０８部メタクリル酸メチル８４部酢酸ビニル２５部の混合物と、ＡＩＢＮ（大塚化学製）１部メルカプトアントラキノン４．１部ブチルカルビトール１００部の混合物を窒素ガスを導入しながら約２時間かけて滴下
した。更に、同温度に保ちながら２時間反応させ、アン
トラキノン末端のポリマー溶液を得た。このポリマーの
重量平均分子量は３００００、酸価は１００ｍｇ・ＫＯ
Ｈ／ｇであった。未反応物および溶媒を除去し、ペース
ト２３０部を得た。このペースト１００部に水４００部
を加え溶媒を水に置換した後、ジメチルアミノエタノー
ルで中和し、化合物（ｂ）９５部を含む水性ペーストを
得た。この水性ペーストはｐＨ：８．１であった。

【００２３】製造例３製造例２のメルカプトアントラキノン４．１部をメルカ
プトアクリドン３．９部に変えて重合した後、未反応物
および溶媒を除去し、ペースト２３４部を得た。このペ
ースト１００部に水４００部を加え溶媒を水に置換した
後、ジメチルアミノエタノールで中和し、化合物（ｃ）
９６部を含む水性ペーストを得た。この水性ペーストは
ｐＨ：８．２であった。

【００２４】実施例１〜１０、比較例１〜６表１のように、顔料、製造例にて合成した化合物、水溶
性アクリル共重合体系樹脂溶液（重量平均分子量２５０
００、酸価６０mg KOH/g、アクリル酸／メタクリル酸２
−ヒドロキシエチル／メタアクリル酸エチル／メタクリ
ル酸メチル／酢酸ビニル共重合体、固形分２０％）及び
イオン交換水を配合し、分散した後にメラミン樹脂（三
井サイテック（株）製「サイメル３０３」）を配合し
て、水性アクリル樹脂／アミノ樹脂系の塗料を得た。得
られた水性塗料を４ミルのフィルムアプリケーターでＰ
ＥＴフィルム上に展色し、１４０℃で３０分間焼き付け
た。表１に示すように、塗膜光沢は本発明によるものの
方が比較例よりも優れていた。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明により、インキおよび塗料などの
水系顔料分散体において、非集合性、流動性などの使用
適性および、塗布物の色調の鮮明性、光沢などを著しく
向上させることができた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アントラキノンおよび／またはアクリド
ンを有する連鎖移動剤を用いることにより得られる、水
性アクリル系重合体の末端にのみアントラキノンおよび
／またはアクリドンを有することを特徴とする水系用顔
料分散剤。
【請求項２】顔料および請求項１記載の水系用顔料分
散剤からなることを特徴とする顔料組成物。
【請求項３】顔料、請求項１記載の水系用顔料分散剤
および水性樹脂からなることを特徴とする水性顔料分散
体。