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JP5677849B2 - 両性分散剤およびインクジェットインクにおけるその使用 - Google Patents

両性分散剤およびインクジェットインクにおけるその使用 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体を本明細書に記載したものとして、その開示内容が参考文献として援用される米国仮特許出願第60/007409号明細書(2007年12月12日出願)の優先権を主張する。
本開示は、特定のブロックコポリマー分散剤により安定化されたカーボンブラック顔料を含む水性インクジェットインクに関する。本開示は、このインクを含むインクセットおよびこのインクセットにより印刷する方法にさらに関する。
インクジェット印刷は非衝撃印刷プロセスであり、インク液滴を、紙等の基材に付着して、所望の画像を形成するものである。液滴は、マイクロプロセッサにより生成される電気信号に応答して、プリントヘッドから吐出される。
大概のインクジェットプリンタは、2種類以上の異なるインクを含むインクセットを備えており、ブラックテキストと多色画像を印刷することができる。典型的に、インクセットは、少なくともシアン、マゼンタおよびイエロー着色インクとブラックインク(CMYKインクセット)を含む。
テキストを印刷するには、ブラックインクは高光学密度を有するのが望ましい。このためには、顔料着色剤、特にカーボンブラック顔料が最も有利である。顔料着色剤は、インクビヒクルに可溶でなく、分散されたまま、適切に噴射させるためには処理しなければならない。
分散安定性を与えるには、通常、顔料を分散剤で処理する。様々なかかる材料が開示されている。特に有効なのは、例えば、米国特許第5,085,698号明細書、米国特許第5,519,085号明細書、米国特許第5,272,201号明細書および米国特許第5,648,405号明細書に記載されているブロックコポリマー分散剤である。これらの特許には、親水性か疎水性ブロックのいずれかの組み込まれたN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)およびメタクリル酸(MAA)モノマー等のアミンおよび酸性モノマーとの数種類のジブロックおよびトリブロックアクリルコポリマーが開示されているが、別個のアミンを含有するホモブロックを有するブロックコポリマーの開示はない。他のコポリマー分散剤としては、米国特許第5,852,075号明細書に開示された数平均分子量(Mn)が2966のベンジルメタクリレート(BZMA)//メタクリル酸(MAA)13//10ブロックコポリマー、および米国特許出願公開第2005/0090599号明細書に開示された数平均分子量(Mn)が2522のベンジルメタクリレート(BZMA)//メタクリル酸(MAA)13//3ブロックコポリマーが例示される。分散安定性を改善するための両性(両性高分子電解質と呼ばれることもある)分散剤、すなわち、酸性および塩基性試薬と反応可能な部分を含む分散剤も記載されている。例えば、米国特許第5,648,405号明細書には、MAA/DMAEMA/BzMAランダムコポリマーで形成された両性分散剤が開示されているが、ブロック構造を有する両性分散剤は開示されていない。
顔料ブラックインクを含むCMYKインクセットについては、ブラックの他色へのブリード制御の改善および印刷品質の改善のために、ブラック顔料分散液を不安定化させる成分と共に1種類以上の着色インクを処方するとき、ブラックインクを、1種類以上の着色インクと近接させた関係で印刷して、ブラックインクの印刷品質を改善することが知られている。かかるインクセットおよび印刷方法は、例えば、米国特許第5,734,403号明細書および米国特許第6,354,693号明細書および欧州特許出願公開第1,125,994 A1号明細書に開示されている。
良好なインクジェットインクおよび印刷方法が現在利用可能であるものの、より良い印刷品質および噴射信頼性を有するインクおよび方法が尚求められており、それを提供することが本開示の目的である。
第1の態様において、本開示は、7より大きいpHを有し、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料および両性ポリマー分散剤を含むカーボンブラック分散剤とを含み、両性ポリマー分散剤がAブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、Aブロックが、アミンモノマーから実質的になるセグメント、より典型的にはアミン含有ビニルモノマー、例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレートであり、Bブロックが、酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマー、例えば、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート等を含むセグメントであり、分散剤が中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、Bブロックがアミンモノマーを含有しないことを条件とする、ブラックインクジェットインクを提供する。
第1の態様において、ブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)は、約2000〜約16,000ダルトン、より典型的には、約3,000〜約12,000ダルトン、酸価は約25〜約220(ポリマー固体1グラムを中和するためのmgKOH)、より典型的には、約30〜約200である。
第1の態様において、Aブロックセグメントは、2〜8単位のアミンモノマーであり、Bブロックは、少なくとも6単位の酸モノマーおよび少なくとも16単位の少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントである。
第2の態様において、本開示は、第1のインクと第2のインクとを含むインクセットであって、第1のインクが7より大きいpHを有するブラックインクであり、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料および両性ポリマー分散剤を含むカーボンブラック分散剤とを含み、両性ポリマー分散剤がAブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、Aブロックがアミンモノマーから実質的になるセグメント、例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレートであり、Bブロックが酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメント、例えば、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート等であり、分散剤が中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、Bブロックがアミンモノマーを含有しないことを条件とし;前記第2のインクが、第2の水性ビヒクルと前記第1のインクのカーボンブラック分散液を不安定化することができる、適切なカチオン剤、塩またはpH調整剤で、典型的に、着色剤の構造的に一部をなす反応種とを含む、インクセットを提供する。
第3の態様において、本開示は、基材にインクジェット印刷する方法であって、
(a)デジタルデータ信号に応答して印刷するインクジェットプリンタを準備する工程と、
(b)印刷される基材をプリンタに装填する工程と、
(c)第1のインクと第2のインクとを含むインクセットをプリンタに装填する工程と、
(d)前記第1および第2のインクを互いに隣接した関係で、基材に印刷する工程と
を含み、第1のインクが、7より大きいpHを有するブラックインクであり、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料および両性ポリマー分散剤を含むカーボンブラック分散液とを含み、両性ポリマー分散剤がAブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、Aブロックがアミンモノマーから実質的になるセグメント、例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレートであり、Bブロックが酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメント、例えば、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレートであり、分散剤が中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、Bブロックが、アミンモノマーを含有しないことを条件とし;前記第2のインクが、第2の水性ビヒクルと前記第1のインクのカーボンブラック分散液を不安定化することができる反応種とを含む、方法を提供する。
本開示のこれらおよびその他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明を読めば、当業者であれば容易に理解されるであろう。明瞭にするために、別個の実施形態で上述および後述される本開示の特定の特徴はまた、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよいものと考えるものとする。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態で説明した本開示の様々な特徴も、別々、または下位の組み合わせで提供されてもよい。加えて、特に断りのない限り、単数には複数も含まれるものとする(例えば、「1つ(種)」は、1つ(種)、あるいは1つ(種)または複数のことを指す)。さらに、範囲で述べた値には、その範囲内の各値が含まれるものとする。
ブラックインク
ブラックインクは、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料および両性ポリマー分散剤を含むカーボンブラック分散剤とを含む。任意で、ブラックインクは、他の成分をさらに含む。
インクビヒクルは、着色剤および任意の添加剤の液体キャリア(または媒体)である。「水性ビヒクル」という用語は、水または水混合物と、共溶媒または保湿剤と一般的に呼ばれている1つまたは複数の有機水溶性ビヒクル成分とから構成されるビヒクルのことを指す。業界では、共溶媒が、印刷基材上のインクの浸透および乾燥を補助できるときは、浸透剤と呼ばれることがある。
水溶性有機溶媒および湿潤剤としては、アルコール、ケトン、ケト−アルコール、エーテルおよびその他、例えば、チオジグリコール、スルホラン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンおよびカプロラクタム;グリコール、例えば、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、テトラ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、トリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチレングリコールおよびヘキシレングリコール;オキシエチレンまたはオキシプロピレンの付加ポリマー、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等;トリオール、例えば、グリセロールおよび1,2,6−ヘキサントリオール;多価アルコールの低級アルキルエーテル、例えば、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、ジエチレングリコールモノメチル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル;多価アルコールの低級ジアルキルエーテル、例えば、ジエチレングリコールジメチルまたはジエチルエーテル;ウレアおよび置換ウレアが例示される。
浸透剤として一般的に作用する共溶媒としては、高級アルキルグリコールエーテルおよび/または1,2−アルカンジオールが例示される。グリコールエーテルとしては、例えば、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−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、ジ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−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルおよびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが挙げられる。1,2−アルカンジオール浸透剤としては、例えば、1,2−(C5〜C8)アルカンジオールおよび特に、1,2−ペンタンジオールおよび1,2−ヘキサンジオールが挙げられる。
水性ビヒクルは、典型的に、約50%〜約96%の水を含有しており、残り(すなわち、約50%〜約4%)は水溶性溶剤/湿潤剤である。
原料カーボンブラック顔料は、インクビヒクルに不溶かつ非分散性であり、安定な分散液を形成するには処理しなければならない。本開示によれば、カーボンブラック顔料は、AブロックおよびBブロックを含むブロックコポリマーである両性ポリマー分散剤による処理で水性ビヒクル中で安定化されており、Aブロックは、アミンモノマー、より典型的には、アミン含有ビニルモノマー、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、4−アミノスチレン、4−(N,N−ジメチルアミノ)スチレンから実質的になる、より一般的には、これらのみからなるセグメントであり、Bブロックは、酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントである。ある好適な酸性モノマーとしては、メタクリル酸およびアクリル酸が挙げられ、ある好適な疎水性モノマーは、ベンジルメタクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、エチルヘキシルメタクリレート、2−フェニルエチルメタクリレート、エチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ブチルアクリレートおよび2−フェニルエチルアクリレートから実質的になる群から選択される。
両性ポリマー分散剤の酸価は、アミン価より大きい。さらに、Bブロックは、アミンモノマーを含有しない。典型的に、Aブロックセグメントは、約2〜約8単位のアミンモノマー、より典型的には、約3〜約6単位のアミンモノマーである。Bブロックは、少なくとも6単位の酸モノマー、より添加的には、少なくとも約7〜約11単位の酸モノマー、および少なくとも約16単位の少なくとも1つの疎水性モノマー、より典型的には、少なくとも約20単位の少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントである。典型的に、ブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)は、約2000〜約16,000ダルトン、より典型的には、約3,000〜約12,000ダルトン、酸価は約50〜約220(ポリマー固体1グラムを中和するためのmgKOH)、より典型的には、約30〜約200である。典型的に、アミン価は、約10〜約180mgKOH/g固体、より典型的には、約25〜約100mgKOH/g固体である。
典型的に、両性ポリマー分散剤は、AB、ABAまたはBABブロックコポリマーであるが、アミンモノマーのホモブロックを有するABブロックコポリマーが通常好ましい。
顔料対分散剤の重量比(P/D)は、典型的に、約0.5〜約5である。分散剤ポリマーの酸基は、典型的に、塩基により塩形態まで部分または完全に中和されている。有用な塩基としては、アルカリ金属水酸化物(水酸化リチウム、ナトリウムおよびカリウム)、アルカリ金属炭酸塩および重炭酸塩(炭酸および重炭酸ナトリウムおよびカリウム)、有機アミン(モノ−、ジ−、トリ−メチルアミン、モルホリン、N−メチルモルホリン)、有機アルコールアミン(N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノ−、ジ−、トリ−エタノールアミン)、アンモニウム塩(水酸化アンモニウム、水酸化テトラ−アルキルアンモニウム)およびピリジンが例示される。
両性ポリマー分散剤は、ブラックインクの総重量を基準として、約0.3%〜約5.0%、より典型的には、約1.0%〜約2.5%の量で存在する。
カーボンブラック顔料の源は、当業者には周知である。同様に、ブロックコポリマーの製造方法も公知であり、例えば、米国特許第5,085,698号明細書、米国特許第5,852,075号明細書および米国特許出願公開第2005/0090599号明細書に記載された方法が挙げられる。
基転移重合(GTP)または可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合等の制御された重合技術が典型的である。それによって生成されるポリマーは、精密に制御された分子量、ブロックサイズおよび非常に狭い分子量分布を有するからである。これらのポリマーは、典型的に、約2未満、通常は、約1.0〜約1.4の範囲の多分散性を有する。多分散性は、数平均分子量(Mn)で除算したポリマー重量平均分子量(Mw)である。分散剤ポリマーは、その開示内容が参考文献として本明細書に援用される、例えば、米国特許出願公開第2005/0090599号明細書に加えて、米国特許第5,085,698号明細書および米国特許第5,852,075号明細書に記載された確立された方法により合成してよい。
分散液を調製するには、顔料および両性ポリマー分散剤をプレミックスする。典型的に、混合装置は、Cowelsタイプのブレードを備えていてもよい、高速ディスペンサである。プレミックス顔料および両性ポリマー分散剤を、ミリング工程で、分散または解膠する。予備混合物は、ミリング工程に湿式ミリング操作が含まれるときは、水性担体媒体(水と任意で水混和性溶媒等)を含む。ミリングは、2本ロールミル、媒体ミル、水平ミニミル、ボールミル、磨砕機で、または水性予備混合物を、インクジェット相互作用チャンバ内の複数のノズルに、少なくとも5,000psiの液体圧力で通すことにより実施されて、水性担体媒体(マイクロフルイダイザー)中の顔料粒子の均一な分散液を生成する。あるいは、両性ポリマー分散液と顔料を加圧下でドライミリングすることにより濃縮物を調製してもよい。媒体ミル用の媒体は、ジルコニア、YTZ(登録商標)(日本、大阪の株式会社ニッカトー)およびナイロンをはじめとする一般的に入手可能な媒体から選択される。典型的に、ミリングした分散剤は、ミリング工程後にろ過する。これらの様々な分散プロセスは、当該技術分野において一般的な意味において周知であり、米国特許第5,022,592号明細書、米国特許第5,026,427号明細書、米国特許第5,310,778号明細書、米国特許第5,891,231号明細書、米国特許第5,679,138号明細書、米国特許第5,976,232号明細書および米国特許出願公開第2003/0089277号明細書に例示されている。出来上がった状態の顔料分散液は、典型的に濃縮形態(分散液濃縮物)にあり、後に、所望の添加剤を含有する好適な液体で希釈されて、最終インクが製造される。
分散後の有用な粒子サイズの範囲は、典型的に、約0.005ミクロン〜約15ミクロンである。より典型的に、顔料粒子サイズは、約0.005〜約5ミクロン、最も典型的には、約0.005〜約1ミクロンの範囲とする。動的光散乱により測定される平均粒子サイズは、約500nm未満、より典型的には、約300nm未満である。
処方されたインクに用いる顔料のレベルは、所望の光学密度を印刷画像に付与するのに必要とされるレベルである。典型的に、顔料レベルは、約0.01重量%〜約10重量%、より典型的には約1重量%〜約9重量%の範囲である。
その他の成分、添加剤を、インクジェットインクに処方してもよく、かかるその他の成分が、インクの安定性および噴射性を妨害しない程度とする。これは、所定の実験により容易に求められる。かかるその他の成分は、一般的な意味では、業界に周知である。
一般的に、界面活性剤をインクに添加して、表面張力および湿潤特性を調整する。好適な界面活性剤としては、エトキシル化アセチレンジオール(例えば、Air Products製Surfynols(登録商標)シリーズ)、エトキシル化第1級(例えば、Shell製Neodol(登録商標)シリーズ)および第2級(例えば、Union Carbide製Tergitol(登録商標)シリーズ)アルコール、スルホコハク酸(例えば、Cytec製Aerosol(登録商標)シリーズ)、オルガノシリコーン(例えば、Witco製Selwet(登録商標)シリーズ)およびフルオロ界面活性剤(例えば、DuPont製Zonyl(登録商標)シリーズ)が挙げられる。界面活性剤は、典型的に、約5重量%までの量で、より典型的には、2重量%以下の量で用いられる。任意で、消泡剤を用いて、プレミックスおよび/またはミリング工程中にトラップされた空気を除去してもよい。
印刷した画像の耐久性を改善し、かつ/またはインクのプリンタ性能を向上するために、ポリマーが、添加剤としてインクに含まれていてもよい。これらのポリマーは、約10重量%までインクに添加してよいが、性能に与える影響に応じて、典型的には、5重量%である。好適なポリマーとしては、アクリルコポリマー、乳化重合からのポリマーラテックスおよびポリウレタン分散液が挙げられる。前述した分散剤に関しては、ポリマー添加剤は、基転移重合(GTP)または可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合等の制御された重合技術由来のものが好ましい。ブロックコポリマーは、優れた印刷性能を維持しながら、印刷画像の耐久性を改善するのに特に有用である。ポリマー添加剤は、分散剤として用いるのと同じポリマーの自由な添加を含むことができる。
殺生物剤を用いて、微生物の成長を阻害してもよい。
顔料インクジェットインクの表面張力は、典型的に、25℃で約20mN.m-1〜約70mN.m-1である。粘度は、25℃で30mPa.sと高くすることができるが、典型的にはこれよりやや低い。インクは、広い範囲の吐出条件、材料構造、ノズルの形状およびサイズと適合する物理特性を有している。インクは、インクジェット装置をかなりの程度詰まらせないよう、長期間にわたって良好な貯蔵安定性を有していなければならない。さらに、インクは、接触するインクジェット印刷装置の部品を腐食してはならず、実質的に無臭かつ無毒でなければならない。
特定の粘度範囲またはプリントヘッドに限定されないが、開示されたインクは、低粘度用途に特に好適である。このように、本開示のインクの粘度(25℃)は、約7mPa.s未満、約5mPa.s未満、さらに有利には、約3.5mPa.s未満であってよい。
印刷方法およびインクセット
インクジェットインクセットは、所望の画像を作成するために組み合わせで用いられる少なくとも2つの異なるインクを含む。典型的なプリンタは、概して、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック(CMYK)インク等の少なくとも4つの異なった色のインクを含む。インクセットは、1種類以上の「色域を広げる」インク、例えば、オレンジインク、グリーンインク、バイオレットインク、レッドインクおよび/またはブルーインク等の異なった色のインク、およびライトシアンおよびライトマゼンタ等のフルストレングスとライトストレングスの組み合わせをさらに含んでいてもよい。また、インクセットは、着色インクと組み合わせて印刷されると、光学密度、彩度、耐久性および/または光沢等の特性を向上する1種類以上の無色インクを含んでいてもよい。
本開示の一実施形態によれば、基材にインクジェット印刷をする方法であって、任意の実行可能な順番で、
(a)デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンタを準備する工程と、
(b)印刷される基材をプリンタに装填する工程と、
(c)第1のインクと第2のインクとを含み、前記第1のインクが、7より大きいpHを有するブラックインクであり、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料および両性ポリマー分散剤とを含み、両性ポリマー分散剤が、AブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、Aブロックが、アミンモノマーから実質的になるセグメントであり、Bブロックが、酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントであり、分散剤が、中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、Bブロックが、アミンモノマーを含有しないことを条件とし、第2のインクが、第2の水性ビヒクルと、前記第1のインクのカーボンブラック分散液を不安定化することができる適切なカチオン剤、塩またはpH調整剤と共に反応種とを含むインクセットをプリンタに装填する工程と、
(d)前記第1のインクで印刷された基材の1つ以上の領域が前記第2のインクと近接するように、デジタルデータ信号に応答して、インクセットを用いて基材に印刷する工程と
を含む、方法が提供される。
第2のインクは着色または無着色とすることができる。典型的な実施形態において、第2のインクは着色されており、最も典型的には、多色インクセットにおいてシアン、マゼンタまたはイエローインクである。典型的には、着色された第2のインクは、定義上、インクビヒクルに可能な染料着色剤を含む。第2のビヒクルは、第1のビヒクルと同じまたは異なっていてもよく、ブラックインクについて前述したのと同様の組成上の条件を課される。
第2のインクについての着色剤の選択は、当業者であればよく分かり、定義した分散剤のアミンブロックと反応性がなければならない。有用な染料としては、(シアン)アシッドブルー9およびダイレクトブルー199;(マゼンタ)アシッドレッド52、リアクティブレッド180、アシッドレッド37およびリアクティブレッド23;(イエロー)ダイレクトイエロー86、ダイレクトイエロー132およびアシッドイエロー23が例示される。前述の染料は、Society Dyers and Colourists,Bradford,Yorkshire,UKにより設定され、The Color Index、第3版1971年に公開されている「C.I.」表示により参照される。
有用な顔料としては、Essen,Germanyに位置するEvonik Industries AGの一部であるDegussaより入手可能なNipex(登録商標)180、Nipex(登録商標)160、Nipex(登録商標)150およびPrintex(登録商標)80が例示される。以下の表に、これらのカーボンブラック顔料の特性をまとめてある。
Figure 0005677849
第2のインクの反応種は、染料の分子構造または顔料の表面の一部として、スルホンおよびカルボニル酸等の酸部分を有していてもよい。ブリード制御の機構は、第2のインクの酸性成分と反応する分散剤構造のアミンにより生じる。
本開示のインクは、圧電またはサーマルプリントヘッドを備えたプリンタをはじめとする任意の好適なインクジェットプリンタで印刷することができる。サーマルインクジェットプリントヘッドとしては、Hewlett Packard DeskjetおよびCanon iPIXMA iP4200が例示され、圧電プリントヘッドとしては、Brother MFC3360CおよびEpson Stylus C120が例示される。好適なプリントヘッドは、その開示内容が参考文献として本明細書に援用される米国特許第6,161,918号明細書、米国特許第4,490,728号明細書および米国特許第6,648,463号明細書に開示されている。基材は、普通紙、例えば、一般的な電子写真複写機紙、表面加工紙、例えば、写真品質インクジェット紙をはじめとする任意の好適な基材とすることができる。本開示は、普通紙に印刷するのに特に有利である。
以下の実施例により本開示を例示するが、それに限定するものではない。
以下の実施例において、別記しない限り、水は脱イオン化され、成分量は、インクの総重量の重量パーセントであった。
用語集:
Surfynol(登録商標)465 Air Products(Allentown,PA USA)製界面活性剤
Proxel(登録商標)GXL Avecia(Wilmington,DE,USA)製バイオサイド
Glycereth−26 グリセリンの26モルの酸化エチレン付加物
ポリマー分散剤:
分散液を調製するのに用いた分散剤ポリマーは、例えば、開示内容が完全に記載されるものとして、本明細書に参考文献として援用される、米国特許出願公開第2005/0090599号明細書に加えて、米国特許第5,085,698号明細書および米国特許第5,852,075号明細書に記載されているような確立された方法により合成された。
ポリマー組成物を参照する際、ダブルスラッシュは、ブロック間の分離を表わし、シングルスラッシュは、ランダムコポリマーを表わすことに注意すべきである。従って、BzMA//MAA//BzMA8//10//8は、平均で8のBzMA(ベンジルメタクリレート)単位長の最初のAブロック、平均で10のMAA(メタクリル酸)単位長のBブロックおよび平均で8のBZMA単位長の最後のAブロックを備えたABAトリブロックポリマーである。
ポリマー分散剤は、乾燥THF中で通常通りに合成し、2−ピロリドン(2P)中で、2Pと置換しながら、THFを蒸留することにより、溶液に変換した。ほとんどの場合、分散剤は、水中約20%のポリマー固体で予備溶解し、KOHを利用して、ポリマーの酸部分を中和した。
以下の合成例は全て、グループトランスファー重合(GTP)に基づくものであった。ただし、他の種類の重合プロセスを用いて、同様の種類のポリマーを生成することができる。ブロックポリマーの場合には、現ブロックは、次のブロックのためのモノマー混合物を添加する前に少なくとも95%変換された。全ての場合において、供給サイクル方針を記載してある。しかしながら、内部標準としてメシチレンによるHPLCにより検出される通り、モノマーの99%が変換されたとき、合成は終了した。記録された分子量(別記しない限り)は理論的考察に基づくものである。ランダム鎖状ポリマーについては、モノマー比は全て、モノマー成分のモル比として記録され、各ブロックまたはモノマー単位の組についての重合理論度を表わしている。
感水性化学物質を取り扱うための標準実験技術を以下の実施例について用いた。例えば、ガラス製品は使用前十分に乾燥し、モノマーはシーブ上で保管し、挿管手順を用いて材料の乾燥を保った。
ゲル浸透クロマトグラフィーすなわちGPCを用いて、予測分子量および分子量分布を確認した。GPCシステムには、Waters1515アイソクラチックHPLCポンプ、Waters2414屈折率検出器、717プラス、Watersオートサンプラー、40℃に設定されたWatersカラムヒータ内で並んだFour Styregel Columns(HR0.5、HR1、HR2およびHR4)が含まれていた。試料をテトラヒドロフラン(THF)により1mL/分の流速で溶出した。試料を、Breeze3.30ソフトウェアを用いて分析し、狭い分子量、ポリメチルメタクリレート(PMMA)標準から較正曲線を導いた。Polymer Laboratories Ltd.からの光散乱データに基づいて、PMMA標準の公称ピーク分子量は、300000、150000、60000、30000、13000、6000、2000および1000であった。
粒子サイズは、Microtrac Analyzer,Largo Floridaを用いた動的光散乱により求めた。分散工程の多くについて、型100FまたはYのマイクロ流体システムを用いた(Newton MA)。
Figure 0005677849
分散剤1:4MAA//30BzMA/6MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)426.4gをフラスコに挿管した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、18.4g(0.0793モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.5ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4mlおよびTHF、5g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(トリメチルシリルメタクリレート、50.5g(0.3196モル))を15分間にわたって添加した。1時間保持後、HPLCは、98%を超える変換率を示した。その後、反応を51℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、75.1g(0.4753モル)およびベンジルメタクリレート、416.4g(2.3659モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1時間後、供給を完了した。73gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、48.9%固体で、測定された酸価は1.68(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn6484、Mw7511およびP:D1.16であった。
分散剤2:4DMAEMA//30BzMA/11MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)426.4gをフラスコに挿管した。開始剤(ジメチルケテンメチルトリメチルシリルアセタール、16.8g(0.0966モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.3mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、61.3g(0.3904モル))を15分間にわたって添加した。45分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、反応を51℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、168.9g(1.0690モル)およびベンジルメタクリレート、509.6g(2.8955モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は97%を超え、1.5時間後、供給を完了した。99gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、45.2%固体で、測定された酸価は1.64(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn9938、Mw12912およびP:D1.30であった。
分散剤3:4DMAEMA//30BzMA/9MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)511.6gをフラスコに挿管した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン)、18.5g(0.1063モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.5ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、66.9g(0.4261モル))を15分間にわたって添加した。15分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、反応を52℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、149.6g(0.9468モル)およびベンジルメタクリレート、555.3g(3.1551モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、2時間後、供給を完了した。95gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、44.7%固体で、測定された酸価は1.40(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn8616、Mw10746およびP:D1.25であった。
分散剤4:4DMAEMA//30BzMA/7MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)497.6gをフラスコに挿管した。開始剤(ジメチルケテンメチルトリメチルシリルアセタール、21.8g(0.1253モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.6ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、77.3g(0.4924モル))を15分間にわたって添加した。15分保持後、HPLCは、98%を超える変換率を示した。その後、反応を53℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、136.0g(0.8608モル)およびベンジルメタクリレート、647.5g(3.6376モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1時間後、供給を完了した。96gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、50.1%固体で、測定された酸価は1.10(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn7464、Mw9221およびP:D1.24であった。
分散剤5:4DMAEMA//30BzMA/6MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)424.7gをフラスコに挿管した。開始剤(ジメチルケテンメチルトリメチルシリルアセタール、18.3g(0.1052モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.5ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、66.6g(0.4242モル))を15分間にわたって添加した。15分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、反応を57℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、100.2g(0.6342モル)およびベンジルメタクリレート、555.3g(3.1551モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、45分後、供給を完了した。76gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、49.5%固体で、測定された酸価は0.98(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn8336、Mw11125およびP:D1.34であった。
分散剤6:4DMAEMA//22.5BzMA/22.5BMA/6MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)560.6gをフラスコに挿管した。開始剤(ジメチルケテンメチルトリメチルシリルアセタール、14.8g(0.0851モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.3mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、80.4g(0.4242モル))を15分間にわたって添加した。20分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、反応を65℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、80.4g(0.5089モル)、ブチルメタクリレート、268.9g(1.8937モル)およびベンジルメタクリレート、333.2g(1.8932モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1.5時間後、供給を完了した。59.2gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、45.8%固体で、測定された酸価は0.79(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn10763、Mw13356およびP:D1.24であった。
分散剤7:4DMAEMA//15MMA/15BMA/6MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)565.4gをフラスコに挿管した。開始剤(ジメチルケテンメチルトリメチルシリルアセタール、15.3g(0.0879モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.3mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、55.2g(0.3516モル))を15分間にわたって添加した。10分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、反応を64℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、83.2g(0.5266モル)、ブチルメタクリレート、280.1g(1.9725モル)およびベンジルメタクリレート、346.9g(1.9710モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1時間後、供給を完了した。62.3gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、49.6%固体で、測定された酸価は0.75(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn11813、Mw14080およびP:D1.19であった。
分散剤8:4MMA//30BzMA/6MAA/5DMAEMA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた5リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)1009.0gをフラスコに挿管した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、35.0g(0.1509モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.6ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.6mlおよびTHF、11g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(トリメチルシリルメタクリレート、95.6g(0.6051モル))を15分間にわたって添加した。50分保持後、HPLCは、98%を超える変換率を示した。その後、反応を64℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(トリメチルシリルメタクリレート、144.5g(0.9146モル)、ベンジルメタクリレート、796.7g(4.5267モル))およびN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、118.6g(0.7554モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1.5時間後、供給を完了した。110.8gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、43.9%固体で、測定された酸価は1.58(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn7939、Mw8754およびP:D1.10であった。
分散剤9:10MMA//30BzMA/5DMAEMA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)588.9gをフラスコに挿管した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、16.9g(0.0728モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.4ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.3mlおよびTHF、5g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。モノマー供給物I(トリメチルシリルメタクリレート、114.2g(0.7228モル))を15分間にわたって添加した。60分保持後、HPLCは、97%を超える変換率を示した。その後、反応を51℃まで発熱させながら、モノマー供給物II(ベンジルメタクリレート、382.1g(2.1710モル)およびN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、68.6g(0.4369モル))を60分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、1時間後、供給を完了した。118gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、45.7%固体で、測定された酸価は1.56(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。このポリマーの分子量をGPCにより測定したところ、Mn7019、Mw8262およびP:D1.18であった。
分散剤10:8DMAEMA//30BzMA/9MAA
メカニカルスターラー、熱電対、N2入口、乾燥管出口および添加漏斗を備えた3リットルの丸底フラスコを、ヒートガンにより、窒素をパージして乾燥した。テトラヒドロフラン(THF)571.1gをフラスコに挿管した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、24.4g(0.1052モル))、続いて、触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.6ml)を注入した。触媒溶液(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液0.5mlおよびTHF、10g)を、両モノマー供給中にシリンジポンプにより注入した。反応を68℃まで発熱させながら、モノマー供給物I(ベンジルメタクリレート、558.5g(3.1733モル)およびトリメチルシリルメタクリレート、150.4g(0.9519モル))を60分間にわたって添加した。60分保持後、HPLCは、99%を超える変換率を示した。その後、モノマー供給物II(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、133.2g(0.8484モル))を15分間にわたって添加した。
HPLCによる変換率は99%を超え、2時間後、供給を完了した。68gのメタノールを添加してから、2Pを添加しながら、120℃まで徐々に加熱することにより、THFおよびその他揮発性副生成物を蒸留した。最終ポリマー溶液は、全固体を基準として、46.5%固体で、測定された酸価は1.49(ミリ等量/ポリマー固体のグラム)であった。
分散剤1:ミニミルプロセス(M.M.):
分散剤1を、後述するEigerミニミル媒体ミリングプロセスを用いて調製した。
以下の成分を順番に、1リットルのステンレス鋼ポットに添加することにより、900グラムの分散剤試料を調製した。各成分を、60mmのCowels型ブレードを備えた高速ディスペンサを用い、1000rpmで操作して、混合しながら、徐々に添加した。プレミックス段階における顔料充填は25%であった。
Figure 0005677849
顔料充填完了後、高速ディスペンサ速度を3000rpmまで上げ、成分を2時間プレミックスした。
追加の脱イオン水を添加して、ミリング前、顔料レベルを20%まで減じた。
Figure 0005677849
次に、分散剤をEigerミニミルで、1分当たり350グラムの流量で4時間再循環プロセスを用いて処理した。ミリングプロセス完了後、最終DI水レットダウンを添加して、最終分散剤において目的とする10%顔料充填を達成した。
Figure 0005677849
最終分散剤の合計バッチサイズは約900グラムであった。この分散剤を、Pall Trincor,East Falls,NYより入手可能な3.0ミクロンChipwichフィルタを通してろ過し、1000mlのポリエチレン容器に集めた。分散剤の試料のpH、粘度および粒子サイズ(D50およびD95)を試験した。以下の表2に示す。
以下の表2に示した分散剤、顔料、%顔料充填およびP/Dを用いて、上述したEigerミニミル媒体ミリングプロセスを用いて、分散剤2〜3、9〜12および16〜21を調製した。
分散剤4:マイクロフルイダイザープロセス(MF)
分散剤4を、以下に概略を説明するマイクロフルイダイザーミリングプロセスを用いて調製した。
以下の成分を順番に、1リットルのステンレス鋼ポットに添加することにより、900グラムの分散剤試料を調製した。各成分を、60mmのCowels型ブレードを備えた高速ディスペンサを用い、1000rpmで操作して、混合しながら、徐々に添加した。プレミックス段階における顔料充填は23%であった。
Figure 0005677849
顔料充填完了後、高速ディスペンサ速度を3500rpmまで上げ、成分を2時間プレミックスした。
次に、追加のDI水を添加して、ミリング中に用いたレベルである15.0%まで顔料充填を減じた。
Figure 0005677849
分散剤をMicrofluidics,Newton,Massachusettsより入手可能なZ−チャンバを備えた、実験室規模型のM−110Y High Pressure Pneumatic Microfluidizerであるマイクロフルイダイザーにより、350ml/分の流量および15,000psiで12回通すことによりミリングした。追加の脱イオン水を添加して、顔料充填を、10.0%顔料の目的とするレベルまで減少した。
Figure 0005677849
分散剤を、3.0ミクロンChipwichフィルタを通してろ過し、1000mlのポリエチレン容器に充填した。分散剤のpH、粘度および粒子サイズ(D50およびD95)を試験した。以下の表2に示す。
以下の表2に示した分散剤、顔料、%顔料充填およびP/Dを用いて、上述したマイクロフルイダイザー−ミリングプロセスを用いて、分散剤5〜8、14、15および22を調製した。
Figure 0005677849
インク調製:
以下の表にまとめてある同じ一般処方に従って、顔料分散液およびその他インク成分を併せて攪拌することにより、インクを調製した。分散液は、4%の顔料固体が最終インクに与えられる量で加えた。
Figure 0005677849
印刷試験および評価:
ブラックインクを、Canon iPIXMA iP4200(設定:平面媒体、標準印刷品質)で印刷した。そのプリンタ用に設計された標準シアン、マゼンタおよびイエロー染料インクを用いた。
複数の線幅パターンを、カラーインクの隣に、約300〜420マイクロメートルのブラック線幅で印刷した。紙のブラックラインについての結果の表にある記録された値は、K/Wと示され、イエローインクの隣にあるブラックラインはK/Yと示され、2色のレッドインク(イエロープラスマゼンタインク)の隣にあるブラックラインはK/Rと示されている。結果の表において、3つの画像についての上下ブラックラインエッジデルタ標準偏差は、それぞれK/W、K/YおよびK/Rと示されている。値が低ければ低いほど、インターカラーブリードが良好である。K/W値は、インターカラーブリードとは異なる現象であるフェザリングを指している。
ブラックライン印刷画像の測定は、ImageXpert,Inc.,Nashua,NH 03063製の「ImageXpert」と呼ばれる装置で行った。
結果:
各インクの印刷試験結果を表3にまとめてある。
Figure 0005677849
印刷試験結果の表には、構造にアミン含有モノマーを用いないポリマー(対照1、2および3)は、47〜65ミクロンの上下エッジデルタ標準偏差の高K/YおよびK/R値に示されるとおり、インターカラーブリードについて最低の標準偏差であったことが示されている。
アミンモノマーが、疎水性および/または酸含有ブロックに組み込まれる構造またはブロックである、例えば、比較例1〜6の場合には、インターカラーブリードは、値が8〜33ミクロンである、個別のブロックにアミンを有するポリマー構造(実施例1〜13)に比べて、31〜63ミクロンとして示される上下エッジデルタ標準偏差の値が低い。
線幅の値はまた、定義された分散剤のブリードが減少したことも示しており、良好なブリード制御により、K/W値に比べて、K/YおよびK/Rは大きく異なる値を有する対照および比較例に比べて、3つの値全てについてほぼ同じK/W、K/YおよびK/R線幅値を有している。

Claims (17)

  1. 7より大きいpHを有し、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料と、両性ポリマー分散剤とを含むブラックインクジェットインクであって、
    前記両性ポリマー分散剤が、AブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、前記Aブロックがアミンモノマーからなるセグメントであり;前記Bブロックが酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントであり;前記分散剤が中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、前記Bブロックがアミンモノマーを含有しないことを条件とする、ブラックインクジェットインク。
  2. 前記アミンモノマーが、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、4−アミノスチレンおよび4−(N,N−ジメチルアミノ)−スチレンからなる群から選択される請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  3. 前記酸性モノマーがメタクリル酸またはアクリル酸である請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  4. 前記疎水性モノマーが、ベンジルメタクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、エチルヘキシルメタクリレート、2−フェニルエチルメタクリレート、エチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ブチルアクリレートおよび2−フェニルエチルアクリレートからなる群から選択される請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  5. 前記ブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)が3,000〜16,000ダルトンである請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  6. 前記ブロックコポリマーの酸価が30〜220(ポリマー固体1グラムを中和するためのmgKOH)である請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  7. 前記Aブロックセグメントが2〜8単位のアミンモノマーを含む請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  8. 前記Bブロックが少なくとも6単位の酸モノマーおよび少なくとも16単位の少なくとも1つの疎水性モノマーを含む請求項1に記載のブラックインクジェットインク。
  9. 第1のインクおよび第2のインクを含むインクセットであって、
    第1のインクは、7より大きいpHを有し、第1の水性ビヒクルと、カーボンブラック顔料と、両性ポリマー分散剤とを含むブラックインクであり、
    前記両性ポリマー分散剤が、AブロックとBブロックとを含むブロックコポリマーであり、前記Aブロックがアミンモノマーからなるセグメントであり;前記Bブロックが酸性モノマーおよび少なくとも1つの疎水性モノマーを含むセグメントであり;前記分散剤が中和されており、但し、酸価がアミン価より大きく、前記Bブロックがアミンモノマーを含有しないことを条件とし、
    前記第2のインクは、第2の水性ビヒクルと、カチオン剤、塩およびpH調整剤からなる群から選択される反応種とを含む
    インクセット。
  10. 前記第2のインクが着色剤をさらに含む請求項9に記載のインクセット。
  11. 前記着色剤が染料である請求項10に記載のインクセット。
  12. 前記アミンモノマーが、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、4−アミノスチレンおよび4−(N,N−ジメチルアミノ)−スチレンからなる群から選択される請求項9に記載のインクセット。
  13. 前記酸性モノマーがメタクリル酸またはアクリル酸である請求項9に記載のインクセット。
  14. 前記疎水性モノマーが、ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、エチルヘキシルメタクリレート、2−フェニルエチルメタクリレート、エチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ブチルアクリレートおよび2−フェニルエチルアクリレートからなる群から選択される請求項9に記載のインクセット。
  15. 前記ブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)が3,000〜16,000ダルトンである請求項9に記載のインクセット。
  16. 前記ブロックコポリマーの酸価が30〜220(ポリマー固体1グラムを中和するためのmgKOH)である請求項9に記載のインクセット。
  17. 前記反応種が着色剤の分子構造の一部である請求項9に記載のインクセット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011042735A (ja) * 2009-08-20 2011-03-03 Fujifilm Corp 水系着色剤分散物及びその製造方法、インク組成物、インクセット、画像形成方法、並びに分散剤
WO2011055595A1 (ja) * 2009-11-04 2011-05-12 コニカミノルタホールディングス株式会社 インクジェット用水性インク、およびインクジェット記録方法
JP5552995B2 (ja) * 2010-10-19 2014-07-16 株式会社リコー インクジェット記録用インク、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、画像形成方法、画像形成物
JP5717134B2 (ja) * 2011-03-15 2015-05-13 大日精化工業株式会社 エマルジョンバインダー及びそれを含有するインクジェット用水性顔料インク、並びにエマルジョンバインダーの製造方法
JP5599076B2 (ja) * 2011-09-30 2014-10-01 大日精化工業株式会社 ナノカーボン水系分散液及びナノカーボン分散樹脂組成物
CN105143342B (zh) 2013-04-22 2017-07-28 大日精化工业株式会社 乳液水溶液、包含该水溶液的着色剂组合物、水性喷墨墨及乳液水溶液的制造方法
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JP6598008B2 (ja) * 2015-09-30 2019-10-30 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録用水性インク、インクカートリッジ及びインクジェット記録方法
WO2018221674A1 (ja) * 2017-06-01 2018-12-06 コニカミノルタ株式会社 水系インクおよび画像形成方法
CN111344367B (zh) * 2017-11-15 2022-06-17 毕克化学有限公司 嵌段共聚物
GB2585011A (en) * 2019-06-24 2020-12-30 Domino Printing Sciences Plc Aqueous ink compositions

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490728A (en) 1981-08-14 1984-12-25 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet printer
US5272201A (en) * 1990-04-11 1993-12-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Amine-containing block polymers for pigmented ink jet inks
EP0556649B1 (en) * 1992-02-20 1999-06-23 E.I. Du Pont De Nemours & Company Incorporated Aqueous dispersions containing ABC triblock polymer dispersants
US6281267B2 (en) * 1998-10-29 2001-08-28 Hewlett-Packard Company Ink to ink bleed and halo control using specific polymers in ink-jet printing inks
US6204319B1 (en) * 1998-10-30 2001-03-20 E.I. Du Pont De Nemours And Company Aqueous coating compositions
US6161918A (en) 1998-11-06 2000-12-19 Lexmark International, Inc. Thermal ink jet printer
JP2002294109A (ja) 2001-03-29 2002-10-09 Brother Ind Ltd インクジェット記録用水性インク
EP1726449B1 (en) * 2004-06-28 2016-06-29 Canon Kabushiki Kaisha Recording method, ink cartridge and method for image formation

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