JP6114816B2 - ポリマー分散剤、分散液、分散液を調製する工程およびポリマー分散剤の使用 - Google Patents
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Description
また、特に普通紙に印刷されたとき、高い光学濃度(OD)を呈する顔料インキを提供することが望ましい。
分散剤は分散または微砕工程において効果的であることが望ましい。サブミクロン粒径へのより迅速な微砕(例えば摩砕)は、かなりのエネルギーを節約し、またその結果として、目標寸法より著しく小さい粒径を有する顔料粒子が減少する場合がある。目標寸法をはるかに下回る粒子は、多くの場合、微粉と称される。
顔料系インクは、基材に印刷されたとき、多くの場合、基材表面にしっかりと固定されていない最終画像を生ずる。顔料系インクからの印刷物は、多くの場合、不十分な摩擦堅牢性、耐水性またはハイライトマーカー滲み堅牢性を示す。
C.I.ピグメントイエロー74顔料の分散液は、比較的不十分なコロイド安定性を有する傾向があり、その結果、保存中および/または印刷機中で、凝析、粒径成長および沈降することが知られている。そのようなことは、例えば、特許文献1によって認識されている。
本発明者らの検討において、分散液のコロイド不安定性は、高い保存温度で、より長い保存時間にわたって、また水混和性有機液体に対してより小さい比率の水を含む液体ビヒクル中でより顕著であることがわかった。
上記の問題のために、インクジェット印刷インクにおいてC.I.ピグメントイエローの性能および採用は限定されている。
i)(メタ)アクリル酸ベンジル;
ii)(メタ)アクリル酸プロピレングリコール
を少なくとも含むモノマー組成物の共重合により得られ、または得ることができるポリマー分散剤であって;
ここで、成分i)と成分ii)の重量比が10:1を超えるポリマー分散剤が提供される。
断りが明示されない限り、本特許において、「a」および「an」という語は、1つまたは複数の項目を使用する可能性を含むことを意味する。
(メタ)アクリル酸ベンジルは、構造:
[式中、Rは、H、またはより好ましくはメチルである。]を有する。
好ましくは、成分i)は、少なくとも40重量部、より好ましくは少なくとも50重量部、さらに好ましくは少なくとも55重量部、特に少なくとも60重量部、特に少なくとも65重量部、とりわけ少なくとも70重量部存在する。
好ましくは、成分i)は、95重量部以下、好ましくは90重量部以下、特に85重量部以下で存在する。
成分i)の量について特に好ましい範囲は、40から95、50から90、60から90、65から90および70から90重量部である。
好ましくは、これらの部は、メタクリル酸ベンジルの量を意味する。
(メタ)アクリル酸プロピレングリコールはいくつかの異性体の形態で存在し、そのすべてが本明細書の記載および特許請求の範囲において有効である。
また、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルおよびモノ(メタ)アクリル酸プロピレングリコールは、一般に同じモノマーに帰属する名称である。
好ましくは、(メタ)アクリル酸プロピレングリコールは、すぐ下に示す異性体構造:
(メタ)アクリル酸プロピレングリコールは、好ましくは異性体構造:
[式中、Rは、H、またはより好ましくはCH3である。]を含むか、またはこの異性体構造である。好ましくは、この異性体構造は、存在するすべての(メタ)アクリル酸プロピレングリコール異性体の10重量%超、より好ましくは25重量%超、特に50重量%超を占める。
好ましくは、成分ii)は、少なくとも0.1重量部、より好ましくは少なくとも1重量部、さらに好ましくは少なくとも2重量部、特に少なくとも3重量部、とりわけ少なくとも4重量部存在する。
成分ii)の量について特に好ましい範囲は、0.1から9、1から8、2から8、3から8および4から7重量部である。
好ましくは、これらの部は、メタクリル酸プロピレングリコール(すべての上述の異性体形態を含む)の量を意味する。
モノマー組成物は1種または複数の追加のモノマーをさらに含んでもよい。
追加のモノマーは、好ましくは、成分i)およびii)において既に言及したもの以外のエチレン性不飽和モノマーである。
追加のモノマーは、1種または複数の親水性または疎水性のモノマーであってもよい。追加の親水性および疎水性のモノマーの両方の組み合わせが、モノマー組成物中に存在してもよい。
好ましい親水性の追加のモノマーは1個または複数の親水基を有する。親水基は、非イオン性、またはより好ましくはイオン性であってもよい。
非イオン性親水基はポリエチレンオキシ(末端がヒドロキシまたはアルキル鎖)を含む。その例としてはポリエチレングリコール(メタ)アクリラートが含まれる。好ましくは、そのようなモノマーが存在する場合、それらは、10重量部未満、より好ましくは5重量部未満、特に2重量部未満を占め、とりわけ分散剤の調製に使用されるモノマーはポリエチレンオキシ基を含まない。これらの基は印刷画像の最終光学濃度を低下させる傾向があることを本発明者らは知ったので、好ましいポリマー分散剤にはポリエチレンオキシ基がない。
イオン性基は陰イオン性または陽イオン性であってもよい。陰イオン性基の例は、ホスホン酸、リン酸、スルホン酸、特にカルボン酸基を含む。これらは、遊離酸、塩の形態またはその組み合わせであってもよい。適切な塩形態は、アルカリ金属イオン(特にナトリウム、カリウムおよびリチウム)、アンモニウム、置換アンモニウムおよびアルカノールアンモニウムイオンを有するものを含む。
Mannhold,R.およびDross,K.による総説(Quant.Struct−Act.Relat.15,403−409,1996)には、化合物および特に薬物のLog P値を計算するための14の方法が記載されている。この総説から、本発明者らは、「フラグメント法」および特にACD labsソフトウェアにより実施するフラグメント法を選んでいる。モノマーのLog P計算値は、市販のコンピュータソフトウェアを用いて、例えば、Log P DBソフトウェアの7.04版またはそのソフトウェアのその後のバージョン(Advanced Chemistry Development Inc(ACD labs)から入手可能)を用いて計算することができる。あらゆるイオン性またはイオン化可能な基を、その中性の(イオン化していない)形態で計算する。log P値が小さいほど、より親水性が高いモノマーに相当する。
好ましくは、モノマー組成物は、35重量部以下、より好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは25重量部以下、特に20重量部以下、とりわけ15重量部以下の親水性の追加のモノマーを含む。
好ましくは、モノマー組成物は、0.1から35重量部、より好ましくは1から35重量部、さらに好ましくは4から30重量部、特に6から25重量部、特に10から25重量部、とりわけ10から15重量部の追加の親水性のモノマーを含む。好ましくは、これらは、モノマー組成物中に存在するメタクリル酸の量である。
好ましい疎水性のエチレン性不飽和モノマーは、1個または複数の疎水基を有するものである。好ましい疎水基には、アルキル、アリール、シロキサンまたはフルオロアルキル基が含まれる。
好ましくは、追加の疎水性モノマーには、イオン性であれ非イオン性であれ親水基はない。例えば、これらには、好ましくは先に言及したイオン性基またはポリエチレンオキシ基を含まない。
好ましくは、疎水性エチレン性不飽和モノマーは、少なくとも1、好ましくは1から6、特に1から4のLog P計算値を有する。
好ましい疎水性の追加のモノマーは、25℃で5重量%未満、より好ましくは2重量%未満の水中溶解度を有する。
好ましくは、モノマー組成物は、10重量部以下、より好ましくは5重量部以下、特に2重量部以下、とりわけ0重量部のマクロモノマーを含む。好ましくは存在しないマクロモノマーの例には、ポリアルキレンオキシ(メタ)アクリラート、スチレンマクロモノマーおよびポリシロキシ含有マクロモノマーが含まれる。
前述したことを考慮すると、好ましいモノマー組成物は:
i)40から95部、より好ましくは60から90部、特に70から90部のメタクリル酸ベンジル;
ii)0.1から9部、より好ましくは2から8部、特に4から7部のメタクリル酸プロピレングリコール;
iii)1から35部、より好ましくは6から25部、特に10から15部のメタクリル酸;
iv)0から50部、より好ましくは0から30部、特に0から10部の追加の疎水性モノマーを含み;
ここで、すべての部は重量により、成分i)とii)の比は10:1を超える。
すべての事例において、モノマー組成物中のすべてのモノマーの部の和は、好ましくは100重量部になる。そのような事例において、モノマー成分の部の数は、モノマー組成物全体に対する重量パーセントと等しい。
好ましくは、成分i)の成分ii)に対する重量比は、11:1から100:1、より好ましくは11:1から50:1、特に11:1から25:1、特に11:1から20:1、とりわけ11:1から16:1である。
i)(メタ)アクリル酸プロピレングリコールにはポリプロピレングリコール(メタ)アクリラートにおいて見いだされたような立体的に安定化するポリマー鎖がなく、そのため、それがそのような良好なコロイド安定性を分散液に与えるポリマー分散剤を提供することを見いだしたことは意外であり、
ii)良好なコロイド安定性を有する分散液が、C.I.ピグメントイエロー155および74などの困難な顔料でさえ達成され、
iii)コロイド安定性の十分に有益な改善を得るのに必要とするポリマー分散剤中の(メタ)アクリル酸プロピレングリコールの量は予想外に低く、
iv)C.Iイエロー155および74の分散液を調製するのに必要とする摩砕時間は予想外に短い。
好ましくは、ポリマー分散剤は、1モル当たり100,000g未満、より好ましくは50,000g未満、特に40,000g未満の重量平均分子量を有する。
好ましくは、ポリマー分散剤は、1モル当たり少なくとも1,000g、より好ましくは少なくとも5,000g、特に少なくとも10,000gの重量平均分子量を有する。
分子量は、好ましくはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される。用いられる分子量標準は、好ましくはポリエチレングリコール、またはより好ましくはポリスチレンである。GPCに使用される溶離液は、好ましくはジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)またはアセトンである。これらのうち、DMFが好ましい。
酸価はモノマー組成物から計算されてもよい。代替として、酸価は、滴定によって実験的に求められてもよい。
好ましくは、上述の酸価をもたらすポリマー分散剤中の酸基は、ホスホン酸および/またはカルボン酸のみ、より好ましくはカルボン酸基のみである。
ポリマー分散剤は、分岐または部分的に架橋していてよいが、好ましくは直鎖である(以下に言及する任意選択の架橋より前に)。
ポリマー分散剤は、モノマー繰り返し単位の分布に関してブロック、グラフトまたはより好ましくはランダム構造を有していてもよい。
ポリマー分散剤は任意の適切な手段によって作製されてもよい。適切な重合手法の例は、カチオン、アニオン、グループトランスファおよび遊離ラジカル重合を含む。
好ましい方法は遊離ラジカル重合である。適切な遊離ラジカル重合法には、懸濁、乳化、バルク重合、好ましくは溶液重合が含まれる。
好ましくは、分散剤は、水性または有機の液体担体の存在下で上記モノマー組成物の溶液重合によって調製される。適切な有機の液体担体には、アルコール、ケトン、エーテル、アミドおよびグリコールが含まれる。
適切な遊離ラジカル開始剤にはアゾおよびペルオキシドが含まれる。
重合は、好ましくは1種または複数の連鎖移動剤を用いて実施される。これらは好ましい低分子量の達成を支援する。好ましい連鎖移動剤はチオールである。
本発明の第2の態様によると、微粒子固体、液体媒体、および本発明の第1の態様によるポリマー分散剤を含む分散液が提供される。
分散液中の微粒子固体は、好ましくは30から300nm、より好ましくは50から200nm、特に60から150nm、とりわけ70から120nmのZ平均粒径を有する。粒径は、好ましくは光散乱装置、特にマルバーン・ゼータサイザー(商標)(Malvern Zetasizer)によって測定される。
i)0.1から40部、より好ましくは0.1から20部のポリマー分散剤;
ii)0.1から40部、より好ましくは0.1から20部の微粒子固体;
iii)50から99.8部、より好ましくは60から99.8部の液体媒体を含み;
ここで、i)とiii)の部の和は100部であり、部はすべて重量による。
好ましくは、ポリマー分散剤は、微粒子固体の表面に少なくとも部分的に吸着される。このように、ポリマー分散剤は、コロイド状に微粒子固体を安定させるように最適に働く。
分散液(またはインク)中のポリマー分散剤の量は、微粒子固体の重量に対して、好ましくは1から150%、より好ましくは1から70重量%、特に5から70重量%、とりわけ10から60重量%である。
「微砕」という語によって、本発明者らは、単に、微粒子固体の粒径を有意に低下させる傾向がある工程を意味する。微砕には、例えば超音波処理、ビーズ摩砕、微小流動化および高圧均質化が含まれる。微砕には、例えば撹拌、振盪、転動などの低剪断の分散工程は含まれない。
本発明の第1の態様によるもの以外の追加の分散剤もまた分散液の調製中に存在してもよい。そのような追加の分散剤が分散液の調製中に存在する場合、存在するすべての分散剤に対して、それらは、好ましくは50%未満、より好ましくは25%未満、特に10%未満、とりわけ5%未満、存在する。
好ましくは、本発明の第1の態様によるポリマーは、分散または微砕ステップ中に存在する唯一の分散剤である。
微粒子固体は任意の種類であってもよい。好ましくは、微粒子固体は色素、特に顔料である。顔料は、液体媒体に不溶の無機または有機の顔料物質、またはその混合物を含み、好ましくはそのような物質である。「不溶」によって、本発明者らは、液体媒体中で1%重量以下、より好ましくは0.1重量%以下の溶解度を有することを意味する。溶解度は、好ましくは25℃の温度で測定される。溶解度は、好ましくはpH8で測定される。好ましくは、溶解度は、水中、より好ましくは脱イオン水中で測定される。
好ましい顔料は、例えばカラーインデックスの第3版(1971)、後続の改訂版およびその補遺に、「顔料」という見出しの章で記載されている顔料のいずれの種類をも含む。
有機顔料の例は、アゾ(ジスアゾおよび縮合アゾ基を含む)、チオインジゴ、インダントロン、イソインダントロン、アンタントロン、アントラキノン、イソジベンゾアントロン、トリフェンジオキサジン、キナクリドンならびにフタロシアニン系列、特に銅フタロシアニンおよびその核ハロゲン化誘導体のほか、酸性、塩基性および媒染染料のレーキからのものである。好ましい有機顔料は、フタロシアニン、特に銅フタロシアニン顔料、アゾ顔料、インダントロン、アンタントロンおよびキナクリドンである。
好ましい無機質顔料には、カーボンブラック(特にガスブラック)、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄および硫化鉄が含まれる。
インクジェットに関して、特に適切な顔料は、カーボンブラック、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントブルー15:3およびC.I.ピグメントイエロー74または155である。当然のことながら、多くの代替顔料がある。
好ましくは、顔料は、水に分散する基をその表面に共有結合するように表面処理されない。顔料は、好ましくは分散剤の助けがなければ水に分散性でない。
適切なC.I.ピグメントイエローの例には、1、2、3、5、6、10、12、13、14、16、17、62、65、73、74、75、81、83、87、90、93、94、95、97、98、99、100、101、104、106、108、109、110、111、113、114、116、117、120、121、123、124、126、127、128、129、130、133、136、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、183、184、185、187、188、190、191、192、193、194が含まれる。これらは、単独でまたは組み合わせて使用することができる。
これらのうち、有機アゾ顔料が特に好ましい。
特に好ましいC.I.ピグメントイエローは、イエロー155、特にイエロー74を含む。本発明者らの検討において、C.I.ピグメントイエロー類ならびにC.I.ピグメントイエロー155および74は、特に、適切な粒径で十分なコロイド安定性のある分散をさせるのが困難であることがわかった。
明瞭にするために、液体媒体という用語は、総称的に分散液の液体成分を記載するために使用する。液体媒体について明示される好適物は、特に、インク前駆体または顔料濃縮物である分散液を目標とする。すなわち、それは保存および輸送に適し、その後で顧客がインクおよびインクジェット印刷インクを調製するために使用してもよい分散液である。
液体媒体は全体として有機であってもよいが、好ましくは、水(すなわち、水性)であるか、または水を含む。本発明者らは、本発明の第1の態様によるポリマー分散剤が水性液体媒体のための分散剤として特に適切であることを見いだした。
分散液がインク前駆体である場合、液体媒体が実質的に水性であるということが好ましい。例えば、液体媒体が、20%未満、より好ましくは10%未満、特に5%未満、とりわけ0%の水混和性有機液体を含むのが好ましい。そのようなことによって、最終インクの配合者が、特定のハードウェアへの必要性に対する最終インキ性能を最適に調整するために、水混和性有機液体の種類および量を選択するのに可能な限り良好な範囲の選択ができるようになる。
ii)直鎖アミド、好ましくはジメチルホルムアミドまたはジメチルアセトアミド;
iii)水混和性エーテル、好ましくはテトラヒドロフランおよびジオキサン;
iv)ジオール、好ましくは2から12個の炭素原子を有するジオール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコールおよびチオジグリコールならびにオリゴ−およびポリ−アルキレングリコール、好ましくは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およびポリプロピレングリコール;
v)トリオール、好ましくはグリセリンおよび1,2,6−ヘキサントリオール;
vi)ジオールのモノ−C1−4−アルキルエーテル、好ましくは2から12個の炭素原子を有するジオールのモノ−C1−4−アルキルエーテル、特に2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)−エタノール、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エタノール、2−[2−(2−エトキシエトキシ)−エトキシ]−エタノールおよびエチレングリコールモノアリルエーテル;
vii)環状アミド、好ましくは2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、カプロラクタムおよび1,3−ジメチルイミダゾリドン。
好ましくは、液体媒体は、水、および場合によって1種または複数の、特に場合によって1から3種の水混和性有機液体を含む。
好ましくは、ポリマー分散剤は、微粒子固体の周囲で架橋している。より具体的には、各粒子が架橋したポリマー分散剤シェルでカプセル化されている微粒子固体粒子の分散液と等しい。
架橋反応は、イオン結合によってまたはより好ましくは共有結合によってポリマー分散剤を架橋してもよい。
架橋を容易にするために、ポリマー分散剤はそれ自体、架橋を容易にする共反応基対を含んでもよく、または、ポリマー分散剤が架橋性基を含んでもよく、外部架橋剤が添加されてもよい。
架橋反応物は、PCT国際公開第2005/061087号パンフレット6ページ表1に記載されている基のいずれかの対を利用してもよく、ここで、第2欄の「化合物中の反応基」は、架橋剤中の反応基として解釈することができる。
外部架橋剤添加の場合には、ポリマー分散剤は、好ましくはヒドロキシ、チオール、アミン、ホスホン酸および特にカルボン酸の酸基から選択される1個または複数の架橋性基を有する。
好ましい架橋剤には、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテルが含まれる。これらのうち、ポリエテングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルおよびポリグリセリンポリグリシジルエーテルが好ましい。この種類の架橋剤は、ナガセケムテックス株式会社(Nagasechemtex)からデナコール(Denacol)(商標)の商品名で購入することができる。
好ましい実施形態において、架橋反応はエポキシ架橋剤によって果たされ、ポリマー分散剤は1個または複数のカルボン酸基を有する。
架橋中の分散液のpHは、好ましくは5から13、特に7から12である。
架橋反応がエポキシ基を伴う場合、反応がホウ酸塩および/またはホウ酸の存在下で実施されることが好ましい。
好ましくは、架橋ステップは、所定割合の下記成分を含む組成物を混合するステップを含む工程によって実施される:
(a)30から99.7部、好ましくは50から97部の液体媒体;
(b)0.1から50部、好ましくは1から30部の顔料;
(c)0.1から30部、好ましくは1から30部のポリマー分散剤;および
(d)0.001から30部、好ましくは0.01から10部の架橋剤。
ここで、部は重量による。
好ましくは、架橋反応において使用される架橋剤の量は、ポリマー分散剤の酸価をポリマー分散剤1g当たり0.1から1.5ミリモル、好ましくは0.1から1ミリモル、低下させるのに化学量論的に十分である。化学量論の計算は、架橋剤中の架橋基とポリマー分散剤中の共反応基の間の100%有効な反応物を仮定している。
好ましくは、分散液は、インクに調合される前に精製される。精製は、精密濾過、脱イオン樹脂、遠心分離、続いて傾瀉法および洗浄を含む任意の適切な方法によることができる。好ましい方法は、膜濾過、特に限外濾過である。
本発明の第3の態様によると、本発明の第2の態様による分散液および液体ビヒクルを含むインクが提供される。好ましくは、インクはインクジェット印刷インクである。
用語「液体ビヒクル」によって、本発明者らは、好ましくは、印刷、特にインクジェット印刷に適するインクの液体成分を意味する。
インク、特にインクジェット印刷インクに関して、液体ビヒクルは、好ましくは水、および先に言及した1種または複数の水混和性有機液体を含む。液体ビヒクルは、液体媒体について先に言及した分散液用のそれと同一であってもよいが、しかし、より一般にはインク用の液体ビヒクルはより大量の先に言及した水混和性有機液体を含む。
インクは、水、および60重量%未満、より好ましくは50%未満、さらに好ましくは40重量%未満、特に35重量%未満、とりわけ30重量%未満の1種または複数の水混和性有機液体を含むのが好ましい。インクは、少なくとも1重量%、より好ましくは少なくとも5重量%、特に少なくとも10重量%、とりわけ少なくとも15重量%の1種または複数の水混和性有機液体を含むことが好ましい。
本発明者らは、水混和性有機液体の量が比較的多い場合、および/または選択された水混和性有機液体が比較的疎水性の場合、本ポリマー分散剤によって提供される改善されたコロイド安定性の利益が最も顕著であることを見いだした。
好ましくは、インク中、微粒子固体は顔料である。好ましくは、インク中に他の色素は存在しない。
好ましくは、インクジェット印刷に関して、インクは30mPa・s未満、より好ましくは20mPa・s未満、特に10mPa・s未満の粘度を有する。粘度は好ましくは少なくとも2mPa・sである。好ましくは、粘度はニュートン粘性である。好ましくは、粘度は25℃で測定される。好ましくは、粘度は100s−1の剪断速度を使用して測定される。粘度は、好ましくはコーン・プレート形状を使用して測定される。粘度を測定するための好ましい装置は、TAインストルメンツ(TA Instruments)レオメーターである。
i)0.1から10部、より好ましくは1から10部の本発明の第1の態様によるポリマー分散剤;
ii)0.1から10部、より好ましくは1から10部の顔料(微粒子固体として働く);
iii)80から99.8部、より好ましくは80から98部の液体ビヒクル。
ここで、すべての部は重量による。
ポリマー分散剤と顔料の比は上記の通りであるのが好ましい。
好ましくは、インクは、25℃の温度で測定したとき、20から65ダイン/cm、より好ましくは30から60ダイン/cmの表面張力を有する。表面張力は、好ましくはキブロン・アクアパイ(Kibron AquaPi)を使用して測定される。
インクのpHは、好ましくは4から11、より好ましくは7から10である。
インクがインクジェット印刷インクとして使用される場合、インクは、好ましくは500ppm未満、より好ましくは100ppm未満の濃度のハロゲン化物イオンを有する。インクは100ppm未満、より好ましくは50ppm未満の二価および三価金属を有することが特に好ましい。上記に使用される百万分率は、インクの合計重量に対する重量部を指す。結果として生じたインク中のイオンのこれらの低濃度は、上述の精製ステップによって達成することができる。
インクは、好ましくは1ミクロンを超える粒径を有する粒子を除去するように処理されている。これは、遠心分離または濾過によって行われてもよい。
好ましくは、インクは、界面活性剤、特にアセチレン基を含む界面活性剤を含む。好ましいその例には、アセチレンジオールおよびアセチレンエトキシラートが含まれる。これらは、サーフィノール(商標)(Surfynol)の商品名でエアープロダクツ(Airproducts)から得ることができ、その好ましい例には465および104Eが含まれる。
本発明の第4の態様によると、本発明の第3の態様によるインクを含む槽を備えるインクジェット印刷機カートリッジが提供される。
本発明の第5の態様によると、本発明の第4の態様によるカートリッジを備えるインクジェット印刷機が提供される。インクジェット印刷機は、圧電、加熱、音響式および静電気式インクジェット印刷機を含む、特定の限定を有する任意の種類であってもよい。
本発明の第6の態様によると、本発明の第3の態様によるインクを用いて印刷される基材が提供される。
基材は、限定されない任意の種類であってもよい。好ましい基材には、紙、プラスチックおよび繊維材料が含まれる。
好ましい基材は、紙、例えば普通紙、または酸、アルカリまたは中性の性質を有する処理紙である。紙には、インクジェット受容層があってもよい。受容層は膨潤性、または多孔性の種類であってもよい。市販の紙の例は、国際公開第2007/148035号パンフレット、13ページ24行から37行の最後に記載されている通りであり、これは参照によって本明細書に組み込まれる。好ましくは、基材は普通紙である。好ましくは、基材はインク定着剤を含まない。存在しないことが好ましいインク定着剤の例は、陽イオン性有機アミンおよび陽イオン性ポリマーを含む。
本発明の第7の態様によると、インクジェット印刷インクを調製するための本発明の第1の態様によるポリマー分散剤の使用が提供される。
[1.1.ポリマー分散剤溶液(DS1)の調製]
モノマーのメタクリル酸ベンジル(233.05g、1322.57ミリモル)、メタクリル酸プロピレングリコール(17.15g、118.96ミリモル)およびメタクリル酸(38.21g、443.84ミリモル)を互いに、および連鎖移動剤3−メルカプトプロピオン酸ブチル(6.80g、41.91ミリモル)と共に混合した。次いで、モノマー供給物を提供するためにモノマーと連鎖移動剤の混合物をジプロピレン(diproylene)グリコール(110.66g)に溶解した。
熱開始剤、トリゴノックス(Trigonox)21S(4.80g)を、開始剤供給を提供するためにジプロピレン(diproylene)グリコール(147.56g)に溶解した。
ジプロピレングリコール(191.79g)を反応容器中で85℃に暖めた。窒素ガス中で泡立たせることにより反応容器をパージした。反応容器の内容物を撹拌しながら、モノマー供給物および開始剤供給物をそれぞれ4および5時間にわたり添加した。反応器の温度は、初めから終わりまで85℃(+/−1℃)に維持した。不活性の窒素ガス雰囲気もこの時間の間維持した。供給が完了したら、容器の内容物を85℃でさらに1時間撹拌した。これらのステップによってモノマーを重合して、ジプロピレングリコール中40重量%溶液の形態のポリマー分散剤(D1)を調製した。
DMF溶媒およびポリスチレン標準を使用しゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定されるポリマー分散剤(D1)の分子量は、Mn(数平均)20,600およびMw(重量平均)31,200であった。このようにして、ステップ1でポリマー分散剤溶液(DS1)を調製した。
上記ステップ1.1で調製したポリマー分散剤溶液(DS1)(750g)を45%水酸化カリウム水溶液(44.29g)および水(773.36g)を含む水溶液の添加によって中和して、20重量%の固形分含有率が得られた。このようにして中和ポリマー分散剤溶液(E1)を調製した。
表1に示したモノマー組成物をステップ1.1に指定されたものの代わりに使用し、水酸化カリウムの量を調節したという点を除いて、比較の中和ポリマー分散剤溶液CE1からCE4の系列を先のステップ1.1および1.2の通りに調製した。
[2.1.ミルベース(1)の調製]
顔料粉末(22gのTRY13−C.I.ピグメントイエロー74顔料 旧大日精化工業株式会社(DainichiSeika Color Chemicals Mfg))、中和ポリマー分散剤溶液E1(55g)および水(23g)を互いに混合し、予備混合物を形成した。
1mmのポリマービーズを含有する水平再循環式ビーズミル(ネッチ社(Netzsch))へ予備混合物を移し45分間摩砕した。最初の摩砕の後、0.3mmのポリマービーズを含有する別の水平再循環式ビーズミル(ネッチ社)へ混合物を移した。次いで、この混合物を10時間摩砕した。結果として生じた分散液をビーズからポンプで吸い出し、純水の添加によって10重量%の顔料固形分含有率に調節した。これをミルベース(1)とした。結果として得られたミルベース中の顔料粒子は、マルバーン・ゼータサイザー(商標)を使用して測定すると、89nmのZ平均粒径を有していた。
比較のミルベース(1)から(4)は、中和ポリマー分散剤溶液CE1からCE4をE1の代わりに使用したという点を除いて正確にミルベース(1)と同一の方法で調製した。正確な対応は表2に示す通りであった。
[3.1.カプセル化顔料分散液(EPD1)の調製]
次いで、ステップ2.1で調製したミルベース(1)中の分散剤を、架橋剤デナコールEX521(Nagaseによって供給されている)を使用して架橋した。これによって分散剤中のカルボン酸基を共有結合で架橋し、それによって顔料粒子をカプセル化した。架橋反応は、ホウ酸(アルドリッチ社(Aldrich)から入手)の存在によって制御した。ミルベース(1)(450g)、デナコールEX521(0.965g)およびホウ酸(0.278g)の混合物を調製した。架橋反応は、上記混合物を約65℃の温度に5時間加熱することにより達成した。このようにしてカプセル化顔料分散液(EPD1)を調製した。
ミルベース(1)を比較のミルベースと置き換えたという点を除いて、比較のカプセル化顔料分散液をステップ3.1に記載した通りに調製した。さらに、架橋剤の種類、架橋剤の量およびホウ酸の量も調節した。正確な量は表3に示す通りであった。
上記ステップ3.1および3.2において調製したカプセル化顔料分散液を、50kDの孔径を有する膜を使用する限外濾過によって精製した。カプセル化顔料分散液1体積当たり純粋な脱イオン水およそ10洗浄体積を用いて、各カプセル化顔料分散液を透析濾過した。次いで、限外濾過膜を使用して、カプセル化分散液をおよそ10重量%の固形分含有率へ濃縮し戻した。
[5.1.インク1]
上記ステップ4で調製した精製EPD 1を、以下のインク調合物に希釈してインク1を調製した:
エチレングリコール 15.00g
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 10.00g
サーフィノール(商標)465 0.7g
精製EPD 1 50g
水 24.3g
比較のインク1から4を、精製した比較のカプセル化顔料分散液CEPD1からCEPD4を使用するという点を除いてインク1と同一の方法で調製した。
[6.1.光散乱による平均粒径]
各インク中の粒子の平均粒径は、マルバーン・ゼータサイザー(商標)(Z平均値の記録)、およびマイクロトラック社(Microtrac Inc.)からのナノトラック(Nanotrac)装置(Mv平均値の記録)を使用して測定した。
単一粒子の光学的検出を使用して0.5ミクロンを超える粒径を有する粒子の数を測定した。使用した装置はアキュサイザー(Accusizer)(商標)780−APSであった。試料はすべて、インク中顔料1重量%に希釈した後に測定した。
インクはオーブン中で密封した瓶に60℃で4週間間保存した。インクは冷却して、その測定を繰り返した。
インク試料中の沈降物の量は、沈降の兆候に関して透明な保存瓶の底部を検査することにより目視で求めた。等級は、沈降が、0−無し、1−微量、2−少量、3−中程度および4−大量であった。
初期の各インクに関しては、試験6.1から6.3すべてを適用した。次いで、インクを60℃の温度で4週間保存し、この試験を繰り返した。結果は、以下の表4に示す。
デルタMv平均は、Mv平均(保存後)−Mv平均(初期)によって得られる。
デルタZ平均は、Z平均(保存後)−Z平均(初期)によって得られる。
SPOSの結果は保存試験後の試料から得られる。SPOS比の値は、保存後のSPOS値を初期のSPOS値で除することによって得られる。
沈降のスコアは、保存後の試料から直接得られる。試料はすべて、最初は沈降を示さなかった。
明確に解るように、インク1は、比較のインク1から4のいずれよりはるかに良好なコロイド安定性を有していた。このようにして本発明による分散剤は、C.I.ピグメントイエロー74などの困難な顔料でさえ、60℃のより高い保存温度でさえ、またトリエチレングリコールモノブチルエーテルなどのより疎水性液体を含むインク中でさえ、優れたコロイド安定性を有する分散液およびインクを提供する。
Claims (9)
- 成分:
i)(メタ)アクリル酸ベンジル;
ii)(メタ)アクリル酸プロピレングリコール
を少なくとも含むモノマー組成物の共重合により得られた、または得ることができるポリマー分散剤であって;
ここで、成分i)の成分ii)に対する重量比が10:1を超えるポリマー分散剤。 - 成分i)の成分ii)に対する重量比が11:1から100:1である、請求項1に記載のポリマー分散剤。
- 成分i)が少なくとも40重量部と、成分ii)が少なくとも0.1重量部とが存在する、請求項1に記載のポリマー分散剤。
- 成分i)が40から95重量部存在し;
成分ii)が0.1から9重量部存在する、
請求項1から3のいずれか一項に記載のポリマー分散剤。 - 前記モノマー組成物が、
成分iii)それぞれ1個または複数のイオン性基を有する1種または複数のエチレン性不飽和親水性モノマー、をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のポリマー分散剤。 - 顔料、液体媒体、および前記顔料の周囲で架橋している、請求項1から5のいずれか一項に記載のポリマー分散剤を含む、分散液。
- 請求項6に記載の分散液および液体ビヒクルを含むインク。
- 請求項7に記載のインクを含む、インクジェット印刷インク。
- 請求項8に記載のインクジェット印刷インクを含む槽を備えるインクジェット印刷機カートリッジ。
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