インクの発色や安定性、印刷品質に欠かせないのが「顔料の分散処理」です。本記事では、なぜ顔料インク製造工程で分散が必要なのか、どのようにビーズミルが活躍しているのかを、ビーズミル専門メーカーの視点から詳しく解説します。顔料インク開発・製造に関わる方は必見です。

顔料とは？顔料インクと染料インクの違い

インクには主に「顔料インク」と「染料インク」の2種類があります。

染料インクでは、耐候性を高めるために分散剤と粒子を吸着させる工程でビーズミルが使用されています。
顔料は、そのままでは沈降しやすく、均一に広がりにくいため「分散処理」が必要になります。

顔料には無機顔料と有機顔料があります。無機顔料は、鉱物由来なので粉砕が必要です。微細化しないと発色が悪くなってしまいます。しかし、とにかく微細化すればよい、という訳ではありません。例えば酸化チタン（白色顔料）は300nmを超えると透明になってしまいます。このように無機顔料には意図した粒子に粉砕する粒子制御が大事となってきます。

有機顔料は分子構造によって色を出します。ここでは、粒子構造を破壊しない分散が必要です。

顔料インクの製造過程と顔料分散

以下は顔料インクのおおまかな製造工程について図にしたものです。

顔料インクは、顔料、ワニス、添加剤を混合し、分散を行います。この分散工程にビーズミルや３本ロールミルが使用されています。
低粘度の場合はビーズミル（インクジェット用インク）、高粘度の場合は３本ロールミル（スクリーン印刷用インク等）といったように粘度や、そのほか粒径等によって使い分けられていることが多いようです。

なお顔料分散のプロセスは、大きく3つのステップに整理できます。まず「ぬれ」により顔料粒子表面を樹脂溶液や溶剤でぬらし、次に「解砕」で凝集した粒子を一次粒子レベルまでほぐします。最後に「安定化」によって粒子同士の再凝集を防ぎ、分散状態を維持します。※1

ビーズミルの役割はこの「解砕」の部分です。「解こう」とも呼ばれます。一般的な分散のプロセスについては、顔料分散のプロセスと同じで、こちらのページでも解説しています。

なぜ顔料は分散しなければならないのか

顔料インクの分散工程がインク品質にもたらすメリット

顔料の分散に使用される装置：ビーズミルとは？

ビーズミルの基本構造と仕組み

ビーズミルは、ベッセル内に充填された微小ビーズと顔料を高速で撹拌し、せん断力と衝撃力によって粒子を微細化・分散する装置です。弊社が取り扱っているのは湿式ビーズミルで、顔料を溶媒と混合しスラリー化した状態で分散を行います。詳しくは以下のページで解説しています。

ビーズミルが選ばれる理由

分散機にはビーズミル、ボールミル、メディアレス分散機などありますが、インク顔料の分散でビーズミルが選ばれる主な理由は下記３つです。

おすすめ機種

Neo-アルファミル

ディスパージョンアルファミル

機能性顔料にも対応

ビーズミルは、着色顔料の分散にとどまらず、機能性顔料の処理にも活用されています。

例えば磁気カードやトナーなどに使われる磁性インクでは、酸化鉄などの磁性粉をバインダー中に分散させる必要があります。この場合、磁性粉の特性を発揮するには高い分散性と十分な顔料濃度が重要であり、分散工程の制御が記録性能の安定に直結します。※2

 以下は弊社でテストなどの実績がある機能性顔料です。

参考文献
※1中道敏彦『図解入門 よくわかる顔料分散』p20（日刊工業新聞社,2009）
※2中道敏彦『図解入門 よくわかる顔料分散』p219-220（日刊工業新聞社, 2009）

 

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顔料インク分散に関するよくあるご質問

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