DE60209587T2

DE60209587T2 - Pigmenthaltige Tinte und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60209587T2
Application number: DE2002609587
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Nomoto; Tetsuya Yano; Shinya Kozaki; Tsutomu Honma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: US6916861B2; EP1256606B1; KR100509554B1; EP1256606A2; JP5121101B2; KR20020083949A; US20030203987A1; JP2003012984A; DE60209587D1; EP1256606A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pigmenttinte mit hervorragendem Dispersionsvermögen für ein wäßriges Medium oder ein Ölmedium und einer hervorragenden zeitlichen Stabilität der Dispersion, die entweder als auf Wasser oder auf Öl basierende Pigmenttinte verwendet werden kann, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Einschlägiger Stand der Technik
Zu Drucktinten und -farben gehören auf Farbstoffen basierende Tinten, wobei Farbstoffe als färbende Substanzen in Lösungsmitteln gelöst sind, und auf Pigmenten basierende Tinten, wobei feste Pigmente als färbende Substanzen in einer Flüssigkeit dispergiert sind. Die auf Pigmenten basierende Tinte hat im allgemeinen den Vorteil, daß die Tinte nicht ausbleicht, eine beständige Farbe beibehalten kann und eine hervorragende Klarheit aufweist, sie hat jedoch auch den Nachteil, daß die Tinte bei einer langen Lagerung und bei der Lagerung bei einer hohen Temperatur koaguliert, wodurch ein Problem bei der Lagerungsbeständigkeit entsteht.
Es gab bisher viele technische Kommentare zur Herstellung von Tinten aus Pigmenten, das heißt zu Verfahren zur Herstellung von Tinten, und das Dispergieren von Pigment wird als ein Verfahren definiert, das die drei Schritte Benetzen-Dispergieren-Stabilisieren einschließt. (Zu allgemeinen Anleitungsbüchern gehört „Latest Dispersion Technology" von Gijutu Joho Kyokai Co., Ltd., herausgegeben am 16. Januar 1993.) Es wurden verschiedene Arten von wäßrigen Pigmenttinten aus der Klasse der Harzlösungen vorgeschlagen, die jeweils ein wasserlösliches Harz als ein Bindemittel und Dispersionsmittel verwenden, um das Pigment beständig in Wasser zu dispergieren (offengelegte japanische Patentanmeldungen Nr. 58-45272, 62-95366, 62-254833 usw.). Außerdem wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-140065 ein anionisches mikroverkapseltes Pigment vorgeschlagen, wobei das Pigment mit einem organischen Polymer überzogen ist, das eine anionische Gruppe enthält, siehe auch EP-A-0 861 880. Außerdem wird in USP 5,085,698 ein Verfahren offenbart, bei dem ein AB- oder BAB-Blockcopolymer mit einem hydrophilen Segment und an das Pigment gebundenen Segmenten verwendet wird, um für eine Lagerungsbeständigkeit zu sorgen.
Es ist eine auf Öl basierende Pigmenttinte vorgeschlagen worden, die als Dispersionsmittel ein Polymer verwendet, das eine wechselseitige Löslichkeit mit einem Lösungsmittel aufweist, das verwendet werden soll, um das Pigment beständig im Lösungsmittel zu dispergieren (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-290573).
Einige Pigmenttinten, die herkömmliche mikroverkapselte Pigmente enthalten, haben den Nachteil, daß die Transparenz, die chromophoren Eigenschaften, die Farbbeibehaltungseigenschaften und dergleichen beeinträchtigt sein können, da die Dispersion des mikroverkapselten Pigmentes instabil ist und es somit leicht zu einer Koagulation kommt, und da die Partikel groß sind. Wenn die Konzentration des Harzes in der Kapsel zunimmt (die Konzentration des Pigmentes abnimmt), nimmt zudem die Selektivität des Materials für die Verwendung in der Tinte ab, die Flexibilität wird beeinträchtigt, und der Aufzeichnungsflüssigkeit wird es an Dichte fehlen. Wenn die Konzentration des Pigmentes zudem übermäßig erhöht wird, wird es problematisch, allein mit dem Harz ein feines mikroverkapseltes Pigment herzustellen, und deshalb sind sehr viel Arbeitskraft, eine enorme Ausstattung, sehr viel Energie usw. erforderlich, und es muß eine große Menge oberflächenaktives Mittel in Kombination verwendet werden, und somit kann nicht immer ein Tintenaufzeichnungsbild erzielt werden, das eine befriedigende Wasserbeständigkeitseigenschaft hat.
Wegen der durch diese Erfindung zu lösenden Probleme hat es die Erfindung zur Aufgabe, ein mikroverkapseltes Pigment bereitzustellen, das Pigmenttinte enthält, das aufgrund der geringeren Partikelgröße eine hervorragende Dichte, Feinheit, Transparenz, hervorragende Färbungs- und Farbbeibehaltungseigenschaften und dergleichen hat und das ein hervorragendes Dispersionsvermögen und eine hervorragende zeitliche Stabilität der Dispersion hat.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein mikroverkapseltes Pigment, das eine auf Wasser basierende oder auf Öl basierende Tinte enthält, mit einer hervorragenden freien Wählbarkeit des Harzes für die Tinten, der verschiedenen Arten von Zusätzen, Lösungsmitteln oder dergleichen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein mikroverkapseltes Pigment, das eine auf Wasser basierende oder eine auf Öl basierende Tinte enthält, mit dem eine Verringerung des Arbeitsaufwandes beim Schritt zum feinen Dispergieren eines mikroverkapselten Pigmentes in einem Dispersionsmittel in einer Tintenzusammensetzung, die Einsparung enormer Arbeitskraft, Ausstattung, Energie und dergleichen und eine Verringerung der Kosten für die Herstellung der Tinte erreicht werden können, und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen, die von den Erfindern durchgeführt worden sind, um die vorstehend aufgeführten Probleme zu lösen, wurde festgestellt, daß das Pigment ohne Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels leicht in einer feinen Mikrokapsel aufgenommen werden kann, indem ein Polyhydroxyalkanoat (hier nachstehend als PHA abgekürzt) synthetisierendes Enzym an einem in einem wäßrigen Medium dispergierten Pigment fixiert wird und 3-Hydroxyacyl-CoA zugesetzt wird, wodurch eine Reaktion erfolgt, und das Pigment dabei in einer hohen Dichte enthalten ist, da die Oberfläche des Pigmentes direkt mit dem PHA überzogen ist, und das die Hülle des mikroverkapselten Pigmentes bildende PHA wahlfrei als Zusammensetzung mit hydrophiler oder lipophiler Natur oder einer anderen Natur festgelegt werden kann, indem eine geeignete Art des 3-Hydroxyacyl-CoA ausgewählt wird. Außerdem wurde festgestellt, daß ein mikroverkapseltes Pigment erhalten werden kann, bei dem verschiedene Arten von Eigenschaften und dergleichen verbessert sind, wenn das PHA einer chemischen Modifizierung unterzogen wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß es zum Beispiel durch das Einführen einer Pfropfkette in das PHA möglich ist, ein mikroverkapseltes Pigment zu erhalten, bei dem zumindest ein Teil des Pigmentes mit PHA überzogen ist, das verschiedene Arten von Eigenschaften aufweist, die sich von der Pfropfkette ableiten. Außerdem wurde festgestellt, daß es durch Vernetzen des PHA möglich ist, ein mikroverkapseltes Pigment zu erhalten, bei dem zumindest ein Teil des Pigmentes mit PHA überzogen ist, das erwünschte physikalisch-chemische Eigenschaften (zum Beispiel mechanische Festigkeit, chemische Beständigkeit, Wärmebeständigkeit usw.) aufweist. Außerdem steht der Begriff „chemisches Modifizieren" in der vorliegenden Erfindung für die Durchführung einer intramolekularen oder intermolekularen chemischen Reaktion eines Polymermaterials oder die Durchführung einer chemischen Reaktion zwischen einem Polymermaterial und einer anderen Chemikalie, um die Molekülstruktur des Polymermaterials zu modifizieren. Der Begriff „Vernetzen" bedeutet die chemische oder physikalisch-chemische Erzeugung einer intramolekularen oder intermolekularen Bindung eines Polymermaterials, wodurch eine Netzstruktur erzeugt wird, und der Begriff „Vernetzungsmittel" steht für eine Substanz mit einer bestimmten Reaktivität gegenüber dem vorstehend beschriebenen Polymermaterial, die zugesetzt wird, um die vorstehend beschriebene Vernetzungsreaktion durchzuführen.
Es wurde dann festgestellt, daß das mikroverkapselte Pigment ohne ein oberflächenaktives Mittel ein befriedigendes Dispersionsvermögen in auf Wasser basierenden, auf Öl basierenden oder sowohl auf Wasser als auch auf Öl basierenden Zusammensetzungen aufweist, wenn die Zusammensetzung des PHA geeignet ausgewählt wird, und daß das mikroverkapselte Pigment aufgrund der geringeren Partikelgröße eine hervorragende Dichte, Feinheit, Transparenz, Färbungs- und Farbbeibehaltungseigenschaften hat und ein hervorragendes Dispersionsvermögen und eine hervorragende zeitliche Stabilität der Dispersion aufweist, was zu der vorliegenden Erfindung geführt hat.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Pigmenttinte bereitgestellt, die ein Farbmaterial, bei dem zumindest ein Teil der Oberfläche der Pigmentpartikel mit Polyhydroxyalkanaot überzogen ist, und ein Dispersionsmittel für das Farbmaterial enthält.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer ein Farbmaterial und ein Dispersionsmittel für das Farbmaterial enthaltenden Pigmenttinte, mit den Schritten: Durchführen einer Polyhydroxyalkanoat-Synthesereaktion mit 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat in Gegenwart eines Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzyms, das an der Oberfläche von Pigmentpartikeln fixiert ist, die in einem wäßrigen Medium dispergiert sind, wodurch zumindest ein Teil der Oberfläche des Pigmentpartikels mit Polyhydroxyalkanoat zum Erhalt des Farbmaterials überzogen wird, und Dispergieren des Farbmaterials im Dispersionsmittel.
Das Farbmaterial hat in der vorliegenden Erfindung eine Struktur, bei der zumindest ein Teil der Oberfläche des Pigmentpartikels mit Polyhydroxyalkanoat überzogen ist; und es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die gesamte Oberfläche überzogen ist, solange die gewünschten Eigenschaften des Farbmaterials erreicht werden können. Wenn die gesamte Oberfläche überzogen ist, kann ein mikroverkapseltes Pigment als Farbmaterial mit dem Pigmentpartikel als Kern und mit einem Überzug aus Polyhydroxyalkanoat als Hülle erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B zeigen die Ergebnisse der GC-MS-Analysen von Hüllen von Pigmentdispersionen von Beispiel 1;
2A und 2B zeigen die Ergebnisse der GC-MS-Analysen von Hüllen von Pigmentdispersionen von Beispiel 2; und
3A und 3B zeigen die Ergebnisse der GC-MS-Analysen von Hüllen von Pigmentdispersionen von Beispiel 3.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
<PHA>
Das PHA, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht besonders begrenzt, sofern dieses PHA mit einem PHA synthetisierenden Enzym synthetisiert werden kann, das an einer Biosynthesereaktion für PHA beteiligt ist. Die Biosynthese von PHA erfolgt hier über eine Polymerisationsreaktion durch ein Enzym unter Verwendung von (R)-3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat das aus Alkansäuren als Substrat über verschiedene Stoffwechselwege in einem Organismus erzeugt worden ist (zum Beispiel ein β-Oxidationssystem und ein Fettsäure-Syntheseweg). Es ist ein PHA synthetisierendes Enzym (auch als PHA-Polymerase, PHA-Synthase bezeichnet), das diese Polymerisationsreaktion katalysiert. Der Begriff „CoA" stellt eine Abkürzung für Coenzym A dar, dessen chemische Struktur wie folgt ist:
Eine Reaktion, durch die PHA aus Alkansäure durch eine Polymerisationsreaktion über ein β-Oxidationssystem und durch ein PHA synthetisierendes Enzym erzeugt wird, ist nachstehend gezeigt:
Wenn die Umsetzung andererseits über den Fettsäure-Syntheseweg erfolgt, kann angenommen werden, daß PHA in ähnlicher Weise durch das PHA synthetisierende Enzym synthetisiert wird, wobei als Substrat (R)-3-Hydroxyacyl-CoA verwendet wird, in das das auf diesem Weg erzeugte (R)-3-Hydroxyacyl-ACP überführt worden ist (ACP steht für ein Acyl-Trägerprotein).
Außerdem ist bekannt, daß das nachstehend angegebene PHB synthetisierende Enzym und das PHA synthetisierende Enzym einer Zelle entnommen werden können, um PHA in einem zellfreien System (in vitro) zu synthetisieren, und nachfolgend sind bestimmte Beispiele dafür beschrieben.
In Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 6279–6283 (1995) wird berichtet, daß PHB, das eine 3-Hydroxy-n-butansäure-Einheit aufweist, erfolgreich synthetisiert wurde, als man 3-Hydroxybutyryl-CoA auf ein PHB synthetisierendes Enzym einwirken ließ, das von Alcaligenes eutrophus stammt. Außerdem wird in Int. J. Biol. Macromol., 25, 55–60 (1999) berichtet, daß PHA, das eine 3-Hydroxy-n-buttersäure-Einheit oder eine 3-Hydroxy-n-valeriansäure-Einheit enthält, erfolgreich synthetisiert worden ist, als man 3-Hydroxybutyryl-CoA und 3-Hydroxyvaleryl-CoA auf das PHB synthetisierende Enzym einwirken ließ, das von Alcaligenes eutrophus stammt. Außerdem wurde laut diesem Bericht, als man racemisches 3-Hydroxybutyryl-CoA auf das Enzym einwirken ließ, durch die Stereoselektivität des Enzyms PHB synthetisiert, das nur eine 3-Hydroxy-n-buttersäure-Einheit der R-Konfiguration umfaßt. Von der Synthese von PHB außerhalb der Zelle unter Verwendung eines PHB synthetisierenden Enzyms, das von Alcaligenes eutrophus stammt, wird auch in Macromol. Rapid Commun., 21, 77–84 (2000) berichtet. Außerdem wird in FEMS Microbiol. Lett., 168, 319–324 (1998) berichtet, daß PHB, das eine 3-Hydroxy-n-buttersäure-Einheit enthält, erfolgreich synthetisiert wurde, als man 3-Hydroxybutyryl-CoA auf ein PHB synthetisierendes Enzym einwirken ließ, das von Chromatium vinosum stammt. In Appl. Microbiol. Biotechnol., 54, 37–43 (2000) wird berichtet, daß PHA, das eine 3-Hydroxydecansäure-Einheit enthält, synthetisiert wurde, als man 3-Hydroxydecanoyl-CoA auf ein PHA synthetisierendes Enzym von Pseudomonas aeruginosa einwirken ließ.
Auf diese Weise ist das PHA synthetisierende Enzym ein Enzym, das die letzte Stufe im PHA-Synthesereaktionssystem in einem Organismus katalysiert, und jedes PHA, das bekanntlich im Organismus synthetisiert werden kann, wird durch die katalytische Einwirkung des Enzyms synthetisiert. Wenn man in der vorliegenden Erfindung folglich 3-Hydroxyacyl-CoA, das dem gewünschten PHA entspricht, auf das Enzym einwirken läßt, das auf dem Medium fixiert ist, können mikroverkapselte Pigmente hergestellt werden, wobei die Pigmente mit irgendeiner Art von PHA überzogen sind, das bekanntlich im Organismus synthetisiert werden kann.
Als ein Beispiel von PHA für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann insbesondere PHA aufgeführt werden, das zumindest Monomereinheiten der folgenden Formeln [1] bis [10] enthält.
(worin die Monomereinheit zumindest eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Monomereinheiten besteht, die irgendeine der folgenden Kombinationen von R1 und a aufweisen:
eine Monomereinheit, bei der R1 für ein Wasserstoffatom und a für eine ganze Zahl von 0 bis 10 stehen;
eine Monomereinheit, bei der R1 für ein Halogenatom und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 stehen;
eine Monomereinheit, bei der R1 für eine chromophoren Gruppe und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 stehen;
eine Monomereinheit, bei der R1 für eine Carboxylgruppe oder einem Salz davon und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 stehen; und
eine Monomereinheit, bei der R1 für
und a für eine ganze Zahl von 1 bis 7 stehen);
(worin b eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und
R2 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und
R3 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin d eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und
R4 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin e eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und
R5 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅, -C₃F₇, -CH₃, -C₂H₅ und -C₃H₇);
(worin f eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist);
(worin g eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist);
(worin h eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und
R6 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR', -SO₂R'', -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -CH(CH₃)₂ und -C(CH₃)₃, wobei R' für ein Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅ und R'' für -OH, -ONa, -OK, ein Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅ stehen);
(worin i eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und
R7 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR' und -SO₂R'', wobei R' für ein Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅ und R'' für -OH, -ONa, -OK, ein Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅ stehen; und
(worin j eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist).
Außerdem können zu Beispielen des vorstehend angegebenen Halogenatoms Fluor, Chlor und Brom gehören.
Ein bestimmtes Beispiel des 3-Hydroxyacyl-CoA für die Verwendung als Substrat für die Synthese des vorstehend genannten PHA kann 3-Hydroxyacyl-CoA der folgenden chemischen Formeln [12] bis [21] sein:
(worin -ScoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, und die Kombination von R1 und a zumindest eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den folgenden Kombinationen besteht, und R1 und a in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [1] entspricht:
eine Monomereinheit, bei der R1 für ein Wasserstoffatom (H) steht und a für eine ganze Zahl von 0 bis 10 steht;
eine Monomereinheit, bei der R1 für ein Halogenatom steht und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht;
eine Monomereinheit, bei der R1 für eine chromophore Gruppe steht und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht;
eine Monomereinheit, bei der R1 für eine Carboxylgruppe oder ein Salz davon steht und a für eine ganze Zahl von 1 bis 10 steht; und
eine Monomereinheit, bei der R1 für
steht und a für eine ganze Zahl von 1 bis 7 steht).
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht,
b eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und b in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [2] entspricht, und
R2 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R2 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [2] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht,
c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und c in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [3] entspricht, und
R3 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R3 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [3] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht,
d eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und d in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [4] entspricht, und
R4 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R4 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [4] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht,
e eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und e in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [5] entspricht, und
R5 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅, -C₃F₇, -CH₃, -C₂H₅ und -C₃H₇ und R5 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [5] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und
f eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und f in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [6] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und
g eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und g in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [7] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und
h eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und h in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [8] entspricht und
R6 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR', -SO₂R'', -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -CH(CH₃)₂ und -C(CH₃)₃ und R6 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [8] entspricht, wobei R' für ein Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅ und R'' für -OH, -ONa, -OK, ein Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅ stehen);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht,
i eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und i in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [9] entspricht und
R7 irgendein Rest aus der Gruppe ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR' und -SO₂R'' und R7 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [9] entspricht, wobei R' für ein Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅ und R'' für -OH, -ONa, -OK, ein Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅ stehen); und
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und
j eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist und j in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen chemischen Formel [10] entspricht).
Wenn das erfindungsgemäße mikroverkapselte Pigment zudem in einer wäßrigen Pigmenttinte verwendet wird, wird als das mikroverkapselte Pigment bildendes PHA ein PHA mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe verwendet. Die hydrophile funktionelle Gruppe kann irgendeine hydrophile funktionelle Gruppe sein, es kann jedoch eine anionische funktionelle Gruppe verwendet werden, und diese anionische funktionelle Gruppe kann irgendeine anionische funktionelle Gruppe sein, es kann jedoch insbesondere eine Carboxylgruppe verwendet werden. Ein Beispiel eines PHA mit einer Carboxylgruppe kann ein PHA sein, das die Monomereinheit der folgenden Formel [11] enthält.
(wobei die Monomereinheit eine Monomereinheit ist, bei der k für irgendeine ganze Zahl von 1 bis 10 steht).
Außerdem kann ein bestimmtes Beispiel des vorstehend genannten PHA ein PHA sein, das 3-Hydroxypimelinsäure der folgenden Formel [23] enthält:
Außerdem kann ein Beispiel eines 3-Hydroxyacyl-CoA für die Verwendung als Substrat für die Synthese von PHA mit der vorstehend aufgeführten Formel [11] ein 3-Hydroxyacyl-CoA der folgenden Formel [22] sein:
(wobei SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und k zumindest eine Zahl ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den folgenden Zahlen besteht, und k in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [11] entspricht. k steht für irgendeine ganze Zahl von 1 bis 10.)
Außerdem kann 3-Hydroxyacyl-CoA für die Verwendung als Substrat für die Synthese von PHA, das 3-Hydroxypimelinsäure der vorstehenden Formel [23] enthält, ein 3-Hydroxypimelin-CoA der folgenden Formel [24] sein:
Zu bestimmten Beispielen des vorstehend aufgeführten Halogenatoms können zudem Fluor, Chlor und Brom gehören. Außerdem ist die vorstehend angegebene chromophore Gruppe nicht besonders begrenzt, sofern der Körper des 3-Hydroxyacyl-CoA der katalytischen Wirkung des PHA synthetisierenden Enzyms ausgesetzt werden kann, es ist jedoch stärker erwünscht, daß zwischen der Carboxylgruppe mit dem daran gebundenen CoA und der chromophoren Gruppe im Molekül des 3-Hydroxyacyl-CoA eine Methylenkette mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen existiert, wenn die sterische Hinderung in Betracht gezogen wird, die bei der Synthese eines Polymers auftreten kann. Wenn die Wellenlänge der optischen Absorption der chromophoren Gruppe zudem im sichtbaren Bereich liegt, kann selbst dann ein gefärbtes mikroverkapseltes Pigment erhalten werden, wenn ein Verschnittpigment verwendet wird. Zu Beispielen solcher chromophoren Gruppen können die folgenden gehören: Nitroso, Nitro, Azo, Diarylmethan, Triarylmethan, Xanthen, Acridin, Chinolin, Methin, Thiazol, Indamin, Indophenol, Lacton, Aminoketon, Hydroxyketon, Stilben, Azin, Oxazin, Thiazin, Anthrachinon, Phthalocyanin und Indigoid.
Für das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende PHA können auch statistische Copolymere und Blockcopolymere verwendet werden, die jeweils die vorstehend angegebene Vielzahl von Monomereinheiten enthalten, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften des PHA zu steuern und eine Mehrzahl von Funktionen bereitzustellen, wobei die Eigenschaften der entsprechenden Monomereinheiten und der enthaltenen funktionellen Gruppen ausgenutzt werden, wodurch unter Ausnutzung der Wechselwirkung zwischen funktionellen Gruppen usw. neue Funktionen erreicht werden. Außerdem ist es auch möglich, ein Blockcopolymer mit irgendeiner Regelung der Zusammensetzung auf der Oberfläche des Pigmentes zu synthetisieren, indem die Menge und Reihenfolge, in der 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat zugesetzt wird, geeignet ausgewählt werden. Je nach Erfordernis können zudem nach oder während der Synthese des PHA auch eine chemische Modifizierung und dergleichen vorgenommen werden.
Es ist auch möglich, die Zusammensetzung der Monomereinheit des PHA in der Richtung zu ändern, die von der Innenseite des Pigmentes zu dessen Außenseite verläuft, indem zum Beispiel die Zusammensetzung, wie Art und Konzentration des 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat, mit der Zeit geändert wird. Wenn es zum Beispiel erforderlich ist, eine Überzugstruktur mit PHA mit einer geringen Affinität für das Pigment zu erzeugen, wird das Substrat dabei zuerst mit PHA mit einer hohen Affinität für das Substrat überzogen, und die Zusammensetzung der Monomereinheit des PHA mit der hohen Affinität für das Pigment wird in der Richtung, die von der Innenseite zur Außenseite verläuft oder in senkrechter Richtung in die Zusammensetzung der Monomereinheit des gewünschten PHA geändert, wodurch zum Beispiel eine mehrschichtige Struktur oder eine Gradientenstruktur erzeugt wird, womit es möglich wird, einen PHA-Überzug zu erzeugen, dessen Bindung an das Pigment stärker ist.
Durch Einführen einer Pfropfkette in das PHA auf der Oberfläche des mikroverkapselten Pigmentes kann zudem ein mikroverkapseltes Pigment erhalten werden, das Eigenschaften aufweist, die sich von der Pfropfkette ableiten. Außerdem kann, wenn das PHA auf der Oberfläche des Pigmentes vernetzt ist, ein mikroverkapseltes Pigment mit hervorragender mechanischer Festigkeit erreicht werden.
PHA, das von einem PHA synthetisierenden Enzym synthetisiert worden ist, das beim Aufbau der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist zudem im allgemeinen ein isotaktisches Polymer, das nur von einer R-Konfiguration gebildet wird.
3-Hydroxyacyl-CoA als ein Synthesesubstrat für PHA kann für die Verwendung nach einem Verfahren synthetisiert werden, das geeignet aus einem Syntheseverfahren in vitro unter Verwendung von Enzymen, einem Syntheseverfahren in vivo unter Verwendung von Organismen, wie Mikroorganismen und Pflanzen, einem chemischen Syntheseverfahren und dergleichen ausgewählt ist. Insbesondere ist das Enzymsyntheseverfahren ein Verfahren, das allgemein für die Synthese des Substrats angewendet wird, und zu bekannten Enzymsyntheseverfahren gehört ein Verfahren, das die folgende Reaktion unter Verwendung handelsüblicher Acyl-CoA-Synthetase (Acyl-CoA-Ligase, E.C.6.2.1.3) anwendet (Eur. J. Biochem., 250, 432–439 (1997), Appl. Microbiol. Biotechnol., 54, 37–43 (2000) usw.):
Acyl-CoA-Synthethase

3-Hydroxyalkansäure + CoA → 3-Hydroxyacyl-CoA.

Für das Syntheseverfahren unter Verwendung von Enzymen und Organismen kann ein Syntheseverfahren vom Batch-Typ angewendet werden oder es kann eine Serienproduktion unter Verwendung von immobilisierten Enzymen und immobilisierten Zellen durchgeführt werden.
<PHA synthetisierende Enzyme und Mikroorganismen für die Produktion der Enzyme>
Als PHA synthetisierendes Enzym für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ein Enzym, das von einem Mikroorganismus produziert worden ist, der geeignet aus Mikroorganismen ausgewählt ist, die das Enzym produzieren können, oder eine Transformante verwendet werden, in die das Gen eines PHA synthetisierenden Enzyms eingeführt worden ist.
Als Mikroorganismen für die Produktion von PHA synthetisierenden Enzymen können PHB oder PHB/V produzierende Mikroorganismen verwendet werden, und als diese Mikroorganismen können Burkholderia cepacia KK01, Ralstonia eutropha TB64, Alcaligenes sp. TL2, die von diesen Erfindern abgetrennt worden sind, zusätzlich zu Aeromonas sp., Alcaligenes sp., Chromatium sp., Comamonas sp., Methylobacterium sp., Paracoccus sp., Pseudomonas sp. und dergleichen verwendet werden. Ferner sind KK01, TB64 und TL2 als FERM BP-4235, FERM BP-6933 bzw. FERM BP-6913 beim National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, International Patent Organism Depositary hinterlegt.
Als Mikroorganismen für die Produktion von PHA synthetisierenden Enzymen können Mikroorganismen verwendet werden, die mcl-PHA und unübliches PHA produzieren, und als diese Mikroorganismen können die Mikroorganismen Pseudomonas sp., wie Pseudomonas putida P91, Pseudomonas cichorii H45, Pseudomonas cichorii YN2, Pseudomonas jessenii P161 usw., die von diesen Erfindern isoliert worden sind, zusätzlich zu Pseudomonas oleovorans, Pseudomonas resinovorans, Pseudomonas sp. 61-3, Pseudomonas putida KT2442, Pseudomonas aeruginosa und dergleichen und Mikroorganismen Burkholderia sp., wie Burkholderia sp. OK3 (FERM P-17370), der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-78753 beschrieben ist, und Burkholderia sp. OK4 (FERM P-17371), der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-69968 beschrieben ist, verwendet werden. Zusätzlich zu diesen Mikroorganismen können auch Mikroorganismen verwendet werden, die zu Aeromonas sp., Comamonas sp. und dergleichen gehören und mcl-PHA und unübliches PHA produzieren.
P91, H45, YN2 und P161 sind zudem gemäß dem Budapester Vertrag über die internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen für die Zwecke der Patenterteilung auf internationaler Basis als FERM BP-7373, FERM BP-7374, FERM BP-7375 bzw. BP-7376 beim National Institute of Advanced Industrial Science and Technology hinterlegt.
Für die normale Züchtung von Mikroorganismen für die Verwendung bei der erfindungsgemäßen Produktion von PHA synthetisierenden Enzymen, zum Beispiel bei der Herstellung von Vorratsstämmen und der Reproduktion zur Sicherung der Anzahl der Zellen und ihres aktiven Zustands, die für die Produktion des PHA synthetisierenden Enzyms erforderlich sind, wird ein Kulturmedium, das Komponenten enthält, die für das Wachstum der zu verwendenden Mikroorganismen erforderlich sind, geeignet ausgewählt und verwendet. Es kann zum Beispiel irgendeine Art von Kulturmedien, wie allgemeine natürliche Kulturmedien (Nährbouillons, Hefeextrakte usw.) und synthetische Kulturmedien mit zugesetzten Nährstoffquellen verwendet werden, wenn sie das Wachstum und Überleben der Mikroorganismen nicht nachteilig beeinflussen.
Für die Züchtung kann irgendein Verfahren, wie eine Flüssigkultur und eine Festkultur, angewendet werden, sofern eine Reproduktion der Mikroorganismen möglich ist. Außerdem kann irgendeine Art der Kultur, einschließlich einer Batch-Kultur, einer Fed-batch-Kultur, einer halbkontinuierlichen Kultur und einer kontinuierlichen Kultur, verwendet werden. In bezug auf die Form der Batch-Flüssigkultur werden ein Verfahren, bei dem Sauerstoff durch Schütteln mit einem Schüttelkolben zugeführt wird, ein Verfahren, bei dem Sauerstoff durch ein bewegendes Belüftungssystem mit einem Fermentor zugeführt wird, und dergleichen angewendet. Außerdem kann ein mehrstufiges Verfahren angewendet werden, bei dem diese Schritte in mehreren Stufen miteinander verbunden sind.
Wenn das PHA synthetisierende Enzym wie vorstehend beschrieben unter Verwendung von PHA produzierenden Mikroorganismen produziert wird, kann zum Beispiel ein Verfahren, bei dem der Mikroorganismus in einem anorganischen Kulturmedium gezüchtet wird, das Alkansäure, wie Octansäure und Nonansäure enthält, und die Zellen des Mikroorganismus in der logarithmischen Wachstumsphase bis zur frühen Stufe der stationären Phase durch Zentrifugieren oder dergleichen aufgefangen werden, um das gewünschte Enzym herauszulösen, usw. angewendet werden. Wenn der Mikroorganismus zudem unter Bedingungen, wie sie vorstehend beschrieben sind, gezüchtet wird, wird in einer Zelle des Mikroorganismus von der zugesetzten Alkansäure abgeleitetes mcl-PHA synthetisiert, in diesem Fall wird jedoch allgemein angenommen, daß das PHA synthetisierende Enzym an kleine Partikel des in der Zelle produzierten PHA gebunden vorliegt. Als Ergebnis der von diesen Erfindern durchgeführten Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, daß selbst im flüssigen Überstand nach der Durchführung des Zentrifugierens der Flüssigkeit von der Fragmentierung der Zellen, die nach irgendeinem der vorstehend beschriebenen Verfahren gezüchtet worden sind, fast eine äquivalente Enzymaktivität vorliegt. Der Grund dafür ist vermutlich, daß eine fast äquivalente Menge des PHA synthetisierenden Enzyms in einem ungebundenen Zustand in einer relativ frühen Stufe der Kultur vorliegt, die von der logarithmischen Wachstumsphase bis zur frühen Stufe der stationären Phase reicht, wie es vorstehend beschrieben ist, da das Enzym in den Zellen kontinuierlich aktiv produziert wird.
Als anorganisches Kulturmedium für die Verwendung bei den vorstehend genannten Züchtungsverfahren kann irgendein Medium verwendet werden, das Komponenten enthält, die das Wachstum des Mikroorganismus ermöglichen, wie Phosphorquellen (zum Beispiel Phosphate) und Stickstoffquellen (zum Beispiel Ammoniumsalze, Nitrate usw.), und zu anorganischen Kulturmedien können zum Beispiel das Medium MSB, das Medium E (J. Biol. Chem., 218, 97–106 (1956)) und das Medium M9 gehören. Die Zusammensetzung des Mediums M9 für die Verwendung in den Beispielen der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:

Na₂HPO₄: 6,2 g

KH₂PO₄: 3,0 g

NaCl: 0,5 g

NH₄Cl: 1,0 g

(pro Liter des Mediums, pH = 7,0).
Außerdem wird in das vorstehend genannte anorganische Kulturmedium vorzugsweise etwa 0,3% (V. V.) einer Lösung gegeben, die die nachstehend aufgeführten geringfügigen Komponenten enthält, um ein befriedigendes Wachstum des Mikroorganismus und eine befriedigende Produktion des PHA synthetisierenden Enzyms zu sichern: (Geringfügige Komponenten enthaltende Lösung)

Nitrilotriessigsäure: 1,5 g

MgSO₄: 3,0 g

MnSO₄: 0,5 g

NaCl: 1,0 g

FeSO₄: 0,1 g

CaCl₂: 0,1 g

CoCl₂: 0,1 g

ZnSO₄: 0,1 g

CuSO₄: 0,1 g

AlK(SO₄)₂: 0,1 g

H₃BO₃: 0,1 g

Na₂MoO₄: 0,1 g

NiCl₂: 0,1 g

(pro Liter)
Die Züchtungstemperatur kann irgendeine Temperatur sein, bei der der vorstehend genannte Mikroorganismus befriedigend wachsen kann, zum Beispiel 14 bis 40°C, vorzugsweise 20 bis 35°C.
Ein gewünschtes, PHA synthetisierendes Enzym kann auch mit einer Transformante hergestellt werden, die ein Gen des PHA synthetisierenden Enzyms des vorstehend genannten PHA produzierenden Mikroorganismus aufweist. Das Klonen des Gens des PHA synthetisierenden Enzyms, das Präparieren eines Expressionsvektors und das Präparieren der Transformante können nach einem anerkannten Verfahren erfolgen. Bei einer mit einem Mikroorganismus, wie Kolibazillus, als Wirt erhaltenen Transformante ist das Medium für die Verwendung bei der Züchtung ein natürliches Medium oder ein synthetisches Medium, zum Beispiel das Medium LB, das Medium M9 oder dergleichen. Die Züchtungstemperatur liegt im Bereich von 25 bis 37°C. Außerdem wird eine 8- bis 27-stündige aerobe Kultur durchgeführt, um das Wachstum des Mikroorganismus zu erreichen. Dann können die Zellen aufgefangen werden, um das in den Zellen gespeicherte, PHA synthetisierende Enzym aufzufangen. Falls erforderlich können dem Medium Antibiotika, wie Kanamycin, Ampicillin, Tetracyclin, Chloramphenicol und Streptomycin, zugesetzt werden. Wenn im Expressionsvektor ein induktiver Promotor verwendet wird, kann dem Medium ein induktives Material zugesetzt werden, das dem Promotor entspricht, um die Expression zu fördern, wenn die Transformante gezüchtet wird. Zu solchen induktiven Materialien gehören zum Beispiel Isopropyl-1-thio-β-D-galactosid (IPTG), Tetracyclin und Indolacrylsäure (IAA).
Für das PHA synthetisierende Enzym können Flüssigkeiten von der Fragmentierung von Mikroorganismenzellen und unbehandelte Enzyme, wie gesalztes Ammoniumsulfat-Salz, das durch Fällen und Auffangen von Proteinkomponenten mit Ammoniumsulfat erhalten worden ist, und dergleichen verwendet werden, oder es können durch verschiedene Arten von Verfahren gereinigte Enzyme verwendet werden. Den Enzymen können je nach Erfordernis Stabilisatoren, wie Metallsalze, Glycerin, Dithiothreitol, EDTA und Rinderserumalbumin (BSA), und Aktivatoren zugesetzt werden.
Zum Abtrennen und Reinigen der PHA synthetisierenden Enzyme kann irgendein Verfahren angewendet werden, das es ermöglicht, die Enzymaktivierung der PHA synthetisierenden Enzyme beizubehalten. Erhaltene Zellen des Mikroorganismus werden zum Beispiel mit einer French-Presse, einer Ultraschall-Zerkleinerungsvorrichtung, Lysozym, verschiedenen Arten von oberflächenaktiven Mitteln und dergleichen zerkleinert, und danach kann bei einer unbehandelten Enzymlösung, die durch Zentrifugieren erhalten worden ist, oder daraus hergestelltem Ammoniumsulfat-Salz eine Methode, wie die Affinitätschromatographie, die Kationen- oder Anionenaustauschchromatographie und die Gelfiltration, allein oder in Kombination angewendet werden, wodurch ein gereinigtes Enzym erhalten werden kann. Insbesondere läßt sich ein Genrekombinationsprotein bequemer reinigen, wenn das Protein in Form des vereinigten Proteins bzw. Fusionsproteins mit "tags", wie Histidinresten, die an den N-Terminus und den C-Terminus gebunden sind, ausgeprägt wird und bewirkt wird, daß das Protein über diese tags an ein Affinitätsharz gebunden wird. Für die Abtrennung eines gewünschten Proteins vom vereinigten Protein können Verfahren zum Spalten der Bindung durch Protease, wie Thrombin und der Blutgerinnungsfaktor Xa, eine Verringerung des pH-Wertes, der Zusatz einer hohen Konzentration von Imidazol als konkurrierendes Bindungsmittel und dergleichen, angewendet werden. Wenn der tag andererseits wie im Falle der Verwendung von pTYB1 (von New EnglanBiolab Co., Ltd. hergestellt) Intein als Expressionsvektor enthält, wird durch Dithiothreitol oder dergleichen ein reduzierender Zustand erreicht, um die Bindung zu spalten. Neben dem Histidintag sind für das vereinigte Protein, das eine Reinigung durch Affinitätschromatographie ermöglicht, auch Glutathion-S-Transferase (GST), eine Chitin-gebundene Domäne (CBD), ein Maltose-gebundenes Protein (MBP) und Thioredoxin (TRX) allgemein bekannt. Das mit GST vereinigte Protein kann mit dem GST-Affinitätsharz gereinigt werden.
Verschiedene Arten der aufgeführten Verfahren können für die Messung der Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms angewendet werden, und die Aktivität kann zum Beispiel nach folgendem Verfahren gemessen werden, bei dem als Meßprinzip CoA, das in dem Verfahren freigesetzt worden ist, durch das 3-Hydroxyacyl-CoA unter der katalytischen Einwirkung des PHA synthetisierenden Enzyms polymerisiert, wodurch PHA erzeugt wird, mit 5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoesäure) gefärbt wird, um die Messungen vorzunehmen. Reagenz 1: Rinderserumalbumin (von Sigma Co., Ltd. hergestellt) wird in einer Konzentration von 3,0 mg/ml in 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) gelöst, Reagenz 2: 3-Hydroxyoctanoyl-CoA wird in einer Konzentration von 3,0 mm in 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) gelöst, Reagenz 3: Trichloressigsäure wird in einer Konzentration von 10 mg/ml in 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) gelöst, und Reagenz 4: 5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoesäure) wird in einer Konzentration von 2,0 mm in 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) gelöst. Erste Reaktion (PHA-Synthesereaktion): 100 μl des Reagenz 1 werden in 100 μl der Lösung der Probe (Enzym) gegeben und damit gemischt und vorher 1 Minute bei 30°C inkubiert. 100 μl des Reagenz 2 werden zugegeben und damit vermischt und 1 bis 30 Minuten bei 30°C inkubiert, darauf folgt die Zugabe des Reagenz 3, um die Reaktion abzubrechen. Zweite Reaktion (Reaktion des färbenden ungebundenen CoA): die erste Reaktionslösung, bei der die Reaktion abgebrochen worden ist, wird zentrifugiert (15.000 × g, 10 Minuten), und 500 μl des Reagenz 4 werden in 500 μl des flüssigen Überstandes dieser Lösung gegeben und 10 Minuten bei 30°C inkubiert, darauf folgt die Messung der Absorption bei 412 nm. Berechnung der Enzymaktivität: die Enzymmenge für die Freisetzung von 1 μMol CoA pro Minute wird als 1 Einheit (E) definiert.
<Verfahren zur Herstellung von Pigmenttinte>
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung von Pigmenttinte, die die erfindungsgemäßen mikroverkapselten Pigmente enthält, kann ein Verfahren sein, das zumindest die Schritte umfaßt: (1) Dispergieren von Pigmenten in einem wäßrigen Medium, (2) Fixieren eines PHA synthetisierenden Enzyms am dispergierten Pigment, (3) Zugeben von 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat, (4) Durchführen einer PHA-Synthesereaktion und (5) Verarbeiten des mikroverkapselten Pigments zu einer Pigmenttinte.
Der Schritt des Dispergierens des Pigmentes im wäßrigen Medium wird durchgeführt, indem ein oder mehrere ausgewählte Pigmente in das wäßrige Medium gegeben werden und die Dispersionsbehandlung durchgeführt wird, falls erforderlich gefolgt vom Klassifizieren des Pigmentes im gewünschten Partikelgrößenbereich.
Das Pigment für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ein organisches oder anorganisches Pigment sein, es hat jedoch vorzugsweise eine hervorragende Wärmebeständigkeit und Lichtechtheit. Zu Beispielen der organischen Pigmente können gehören: Pigmente auf der Basis von Azo, Phthalocyanin, Benzimidazolon, Chinacridon, Isoindolinon, Pyranthron, Dibromanzanthron, Indanthron, Anthrapyrimidin, Flavanthron, Perylen, Perinon, Chinophthalon, Phthalon, Thioindigo, Indigo, Dioxazin, Anthrachinon, Xanthen, Methin, und Azomethin, und polycyclische Pigmente einer Kondensation, die andere Metallkomplex-Pigmente einschließen. Zu Beispielen anorganischer Pigmente können Miloriblau, Eisenoxid, Cobaltpurpur, Manganpurpur, Ultramarinblau, Preußischblau, Cobaltblau, Cellurian-Blau, Pyridian, Smaragdgrün und Cobaltgrün gehören, und es können eine oder mehrere Arten davon geeignet ausgewählt und verwendet werden. Die vorstehend genannten Pigmente können verwendet werden, nachdem sie verschiedenen Arten von allgemein bekannten Oberflächenbehandlungen unterzogen worden sind. Zu Beispielen der Oberflächenbehandlungen gehören die Behandlung mit einem oberflächenaktiven Mittel, eine Kopplungsbehandlung und eine Behandlung mit einem Pigment-Derivat.
Die Dispersionsbehandlung kann unter Verwendung eines Homomischers, einer Mini-Horizontalmühle, einer Kugelmühle, einer Walzenmühle, einer Sandmühle, einer Mahlmaschine, eines Ultraschallverfahrens oder dergleichen erfolgen. Außerdem kann das Dispergieren nach einem Verfahren durchgeführt werden, bei dem Gemische bei einem hydraulischen Druck von mindestens 1.000 psi (etwa 70,3 kg/cm²) in einer Kammer mit einer Wechselwirkung mit einem Flüssigkeitsstrahl durch eine große Anzahl von Düsen geleitet werden.
Für die Partikelgröße des dispergierten Pigmentes ist es erwünscht, daß das Pigment in einem einzigen Dispersionszustand im Bereich von 100 bis 400 nm dispergiert ist. Wenn die Partikelgröße des dispergierten Pigmentes nicht in dem gewünschten Bereich liegt, kann eine Klassifizierung durch Filtrations- und Sedimentationsverfahren durchgeführt werden, um eine Regelung vorzunehmen.
Die Partikelgröße des dispergierten Pigmentes kann nach bekannten Verfahren gemessen werden, wie einem Absorptionsverfahren, einem statischen Lichtstreuverfahren, einem dynamischen Lichtstreuverfahren und einem Sedimentationsverfahren mit Zentrifugen, und es kann zum Beispiel eine Vorrichtung zum Messen von Partikelgrößen, wie ein Coulter-Zählgerät mit mehreren Klassiersieben, verwendet werden.
Die Zusammensetzung des wäßrigen Mediums für die Synthese des PHA kann in diesem Schritt irgendeine Zusammensetzung sein, die es erlaubt, daß das Pigment im gewünschten Zustand dispergiert wird, und die die nachfolgenden Schritte des Fixierens des Enzyms am Pigment und der Durchführung der PHA-Synthesereaktion nicht stört, die Zusammensetzung kann jedoch zu einer Zusammensetzung eingestellt werden, die es erlaubt, daß die Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms ausgeübt wird, um die nachfolgenden Schritte zu vereinfachen. Bezüglich der Zusammensetzung, die es erlaubt, daß die Aktivität des PHA-Enzyms ausgeübt wird, kann zum Beispiel ein Puffer verwendet werden. Als Puffer werden allgemeine Puffer für die Verwendung bei biochemischen Reaktionen geeignet verwendet, zum Beispiel Acetat-Puffer, Phosphat-Puffer, Kaliumphosphat-Puffer, 3-(N-Morpholino)propansulfonat-Puffer (MOPS-Puffer), N-Tris(hydroxymethyl)methyl-3-aminopropansulfonat-Puffer (TAPS-Puffer), Trischlorid-Puffer, Glycin-Puffer und 2-(Cyclohexylamino)ethansulfonat-Puffer (CHES-Puffer). Die Konzentration des Puffers, die es erlaubt, daß die Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms ausgeübt werden kann, kann eine allgemeine Konzentration sein, das heißt im Bereich von 5 mm bis 1,0 m, sie liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 10 bis 200 mm. Es wird auch eine Einstellung vorgenommen, so daß der pH-Wert im Bereich von 5,5 bis 9,0, vorzugsweise von 7,0 bis 8,5, liegt, die Möglichkeit ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß die Bedingungen des pH-Wertes in einem anderen als dem vorstehend angegebenen Bereich eingestellt werden, wobei dies vom am besten geeigneten pH-Wert und der pH-Stabilität des zu verwendenden PHA synthetisierenden Enzyms abhängt.
Um den dispergierten Zustand des Pigmentes im wäßrigen Medium aufrechtzuerhalten, kann zudem ein geeignetes oberflächenaktives Mittel zugesetzt werden, sofern die Art und Konzentration des oberflächenaktiven Mittels die nachfolgenden Schritte nicht stören und die Art und Konzentration den Zweck der erfindungsgemäßen gefärbten Zusammensetzung nicht beeinträchtigen. Zu Beispielen des oberflächenaktiven Mittels können zum Beispiel gehören: anionische oberflächenaktive Mittel, wie Natriumoleat, Natriumdodecylsulfonat, Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecyl-N-sarcosinat, Natriumcholat, Natriumdesoxycholat und Natriumtaurodesoxycholat; kationische oberflächenaktive Mittel, wie Cetyltrimethylammoniumbromid und Dodecylpyridiniumchlorid; amphotere oberflächenaktive Mittel, wie 3-[(Cholamidpropyl)dimethylammonio]-1-propansulfonsäure (CHAPS), 3-[(3-Cholamidpropyl)dimethylammonio]-2-hydroxy-1-propansulfonsäure (CHAPSO), Palmitoyllysolecithin und Dodecyl-β-alanin; und nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie Octylglucosid, Octylthioglucosid, Heptylthioglucosid, Decanoyl-N-methylglucamid (MEGA-10), Polyoxyethylendodecylether (Brij, Lubrol), Polyoxyethylen-i-octylphenylether (Triton X), Polyoxyethylennonylphenylether (Nonidet P-40, Triton N), Polyoxyethylenfettsäureester (Span) und Polyoxyethylensorbitester (Tween).
Um den dispergierten Zustand der Pigmente im wäßrigen Medium aufrechtzuerhalten, kann zudem ein geeignetes Hilfslösungsmittel zugesetzt werden, sofern die Art und Konzentration des Lösungsmittels die nachfolgenden Schritte nicht stören und die Art und Konzentration den Zweck der erfindungsgemäßen gefärbten Zusammensetzung nicht beeinträchtigen. Als Hilfslösungsmittel können eine oder mehrere Arten von Substanzen ausgewählt und verwendet werden, die zum Beispiel aus linearen aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie Hexan, und deren Derivaten, wie einwertigen Alkoholen, wie Methanol und Ethanol, mehrwertigen Alkoholen, wie Glycerol, Fettsäureethern und Carboxylaten, ausgewählt sind.
Der Schritt des Fixierens des PHA synthetisierenden Enzyms am Pigment kann durchgeführt werden, indem das PHA synthetisierende Enzym in die vorstehend aufgeführte Pigmentdispersion gegeben und dieses der Fixierbehandlung unterzogen wird. Für diese Fixierbehandlung kann irgendein Verfahren aus Enzymfixierungsverfahren ausgewählt werden, die normalerweise angewendet werden, sofern es das Verfahren erlaubt, daß die Aktivität des Enzyms erhalten bleibt und sofern diese bei dispergierten Pigmenten angewendet werden können. Zu diesen Verfahren können zum Beispiel ein kovalentes Bindungsverfahren, ein Ionenabsorptionsverfahren, ein hydrophobes Adsorptionsverfahren, ein physikalisches Adsorptionsverfahren, ein Affinitätsadsorptionsverfahren, ein Vernetzungsverfahren und ein Gittereinschlußverfahren gehören, Fixierverfahren unter Anwendung der Ionenadsorption und der hydrophoben Adsorption sind jedoch besonders geeignet.
Das Enzymprotein, wie ein PHA synthetisierendes Enzym, ist ein Polypeptid, in dem eine große Anzahl von Aminosäuren gebunden ist, und zeigt aufgrund der Aminosäuren, die freie ionische Gruppen, wie Lycin, Histidin, Arginin, Asparaginsäure und Glutaminsäure, aufweisen, Eigenschaften als Ionenabsorptionsmittel und hat aufgrund der Aminosäuren, die freie hydrophobe Gruppen, wie Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Methionin, Tryptophan, Phenylalanin und Prolin, aufweisen, Eigenschaften als hydrophobes Absorptionsmittel, da es ein organisches Makromolekül ist. Das Enzymprotein kann somit mehr oder weniger an einem Pigment adsorbiert werden, das einen ionischen Charakter oder Hydrophobie oder sowohl einen ionischen Charakter als auch Hydrophobie aufweist.
Bei dem Verfahren, bei dem das PHA synthetisierende Enzym hauptsächlich durch Ionenadsorption fixiert wird, kann ein Pigment, das auf der Oberfläche ionische funktionelle Gruppen ausprägt, verwendet werden, und es können zum Beispiel anorganische Pigmente mit Tonmineralen, Metalloxiden und dergleichen als Hauptkomponenten verwendet werden.
Bei dem Verfahren, bei dem das PHA synthetisierende Enzym hauptsächlich durch hydrophobe Adsorption fixiert wird, kann ein Pigment mit einer nichtpolaren Oberfläche verwendet werden, und es können zum Beispiel Azopigmente mit mehreren aromatischen Ringen, organische Pigmente, wie auf kondensiertem polycyclischem Phthalocyanin basierende Pigmente und auf Anthrachinon basierende Pigmente, und anorganische Pigmente, die aus Kohlenstoffkristallen bestehen, wie Ruß, verwendet werden.
Das Fixieren des PHA synthetisierenden Enzyms am Pigment durch das Ionenadsorptions- oder hydrophobe Adsorptionsverfahren wird erreicht, indem das Pigment und das PHA synthetisierende Enzym zusammen in einem vorbestimmten wäßrigen Medium gemischt werden, so daß eine vorbestimmte Konzentration erreicht wird. Dabei ist es erwünscht, daß das Reaktionsgefäß in einem bestimmten Ausmaß geschüttelt oder gerührt wird, so daß das Enzym gleichmäßig an der Oberfläche des Pigmentes adsorbiert werden kann.
Bei der vorstehend beschriebenen Fixierbehandlung ist es erwünscht, daß die Zusammensetzung des wäßrigen Mediums, in dem das Pigment und das Enzym miteinander gemischt werden, in Hinblick auf Änderungen der positiven und negativen Oberflächenladung, das Ausmaß der Ladung und der Hydrophobie des Pigmentes und des PHA synthetisierenden Enzyms aufgrund des pH-Wertes und der Salzkonzentration des wäßrigen Mediums bestimmt wird. Wenn das Pigment zum Beispiel ionenadsorbierend ist, kann das Ausmaß der Ladung, das zur Adsorption zwischen dem Pigment und dem PHA synthetisierenden Enzym beiträgt, erhöht werden, wenn die Salzkonzentration verringert wird. Die entgegengesetzte Ladung von Pigment und PHA synthetisierendem Enzym kann auch durch Änderung des pH-Wertes erhöht werden. Wenn das Pigment grundsätzlich hydrophob-adsorbierend ist, kann die Hydrophobie des Pigmentes und des PHA synthetisierenden Enzyms erhöht werden, wenn die Salzkonzentration erhöht wird. Die Elektrophorese und der Benetzungswinkel werden vorher gemessen, um den geladenen Zustand und die Hydrophobie von Pigment und PHA synthetisierendem Enzym zu prüfen, wodurch die für die Adsorption geeignete Zusammensetzung bestimmt werden kann. Das Ausmaß der Adsorption zwischen Pigment und PHA synthetisierendem Enzym kann zudem direkt gemessen werden, um die Zusammensetzung zu bestimmen. Für Messungen des Ausmaßes der Adsorption kann zum Beispiel ein Verfahren angewendet werden, bei dem eine Lösung des PHA synthetisierenden Enzyms, deren Konzentration bekannt ist, in eine Lösung gegeben wird, in der das Pigment dispergiert ist, wodurch eine Adsorptionsbehandlung erfolgt, darauf folgen die Messung der Konzentration des PHA synthetisierenden Enzyms in der Lösung und die Bestimmung der adsorbierten Menge des Enzyms unter Anwendung einer Subtraktionsmethode.
Bei einem Pigment, an dem sich das Enzym durch ein Ionenadsorptionsverfahren und ein hydrophobes Adsorptionsverfahren schwer fixieren läßt, kann das Enzym unter Anwendung des kovalenten Bindungsverfahrens am Pigment fixiert werden, wobei je nach Erfordernis Behandlungen durchgeführt werden, die für die Möglichkeit der Erschwerung der Verfahren und der Deaktivierung des Enzyms sorgen. Es gibt zum Beispiel ein Verfahren, bei dem ein Pigment mit aromatischen Aminogruppen diazotiert wird und das Enzym durch Diazo-Kopplung daran gebunden wird, ein Verfahren, bei dem eine Peptidbindung zwischen dem Pigment mit einer Carboxylgruppe und einer Aminogruppe und dem Enzym gebildet wird, ein Verfahren, bei dem eine Alkylierung zwischen dem Pigment mit einer Halogengruppe und der Aminogruppe oder dergleichen des Enzyms durchgeführt wird, ein Verfahren, bei dem eine Vernetzung zwischen der Aminogruppe des festen Partikels und der Aminogruppe des Enzyms durchgeführt wird, ein Verfahren, bei dem das Pigment mit einer Carboxylgruppe und einer Aminogruppe in Gegenwart einer Verbindung mit einer Aldehydgruppe oder einer Ketongruppe und einer Isocyanidverbindung mit dem Enzym umgesetzt wird, und ein Verfahren, bei dem eine Austauschreaktion zwischen dem Pigment mit einer Disulfidgruppe und der Thiolgruppe des Enzyms durchgeführt wird.
Außerdem kann das Enzym durch Affinitätsadsorption an einem Pigment mit einem darin eingeführten Liganden fixiert werden. In diesem Fall kann irgendeine Substanz als Ligand ausgewählt werden, sofern sie die Affinitätsadsorption ermöglicht, wobei die Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms erhalten bleibt. Das Enzym kann auch fixiert werden, indem ein anderes Biopolymer, wie ein Protein, an das PHA synthetisierende Enzym gebunden wird und das gebundene Biopolymer der Affinitätsadsorption unterzogen wird. Das Biopolymer kann durch Genrekombination oder dergleichen oder durch ein chemisches Verfahren an das PHA synthetisierende Enzym gebunden werden. Wie es später in den Beispielen beschrieben ist, wird zum Beispiel Glutathion-S-Transferase durch Transformation mit dem PHA synthetisierenden Enzym vereinigt, und dieses vereinigte Protein wird durch Affinitätsadsorption an Sepharose adsorbiert, in die Glutathion als Ligand für Glutathion-S-Transferase eingeführt worden ist, wodurch das Enzym fixiert werden kann.
Ein Peptid, das Aminosäuresequenzen einschließt, die ein Bindungsvermögen gegenüber dem Pigment aufweisen, können ebenfalls mit dem Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzym vereinigt werden und bieten eine Fixierung des Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzyms an der Oberfläche des Pigmentes auf der Basis einer Bindung zwischen dem Teil des Peptids, der der Aminosäuresequenz mit dem Bindungsvermögen gegenüber dem Pigment entspricht, und dem Pigment.
Die Aminosäuresequenz mit einem Bindungsvermögen gegenüber dem Pigment kann zum Beispiel durch Auslesen aus einer willkürlichen Peptidbank bestimmt werden. Insbesondere kann zum Beispiel eine Bank von Phagen-Display-Peptiden durch Koppeln eines willkürlichen Synthesegens an ein N-terminales Gen des Oberflächenproteins des Phagen vom Typ M13 (zum Beispiel das GenIII-Protein) geeignet verwendet werden, in diesem Fall erfolgt jedoch die Bestimmung der Aminosäuresequenz mit einem Bindungsvermögen für das Pigment jedoch nach folgendem Verfahren. Insbesondere wird die Bank von Phagen-Display-Peptiden dem Pigment zu gesetzt, damit der Phage mit dem Pigment in Kontakt kommt, darauf folgt die Trennung von gebundenen und ungebundenen Phagen durch Waschen. Der an das Pigment gebundene Phage wird mit einer Säure oder dergleichen eluiert und mit einer Pufferlösung neutralisiert, und danach wird ein Kolibazillus mit dem Phagen infiziert, damit der Phage amplifiziert wird. Wenn dieses Ausleseverfahren einige Male wiederholt wird, wird eine Vielzahl von Klonen mit einem Bindungsvermögen gegenüber dem gewünschten Pigment konzentriert. Um einen einzelnen Klon zu erhalten, werden hier mit dem Phagen, mit dem der Kolibazillus erneut infiziert wird, auf der Kulturplatte Kolonien erzeugt. Jede einzelne Kolonie wird auf dem flüssigen Kulturmedium gezüchtet, darauf folgen das Fällen und Reinigen des im flüssigen Überstand des Mediums vorhandenen Phagen mit Polyethylenglycol oder dergleichen und das Analysieren der Basensequenz, wodurch die Struktur des Peptids festgestellt werden kann.
Die Aminosäuresequenz des Peptids mit einem Bindungsvermögen gegenüber dem Pigment, das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten worden ist, wird mit dem Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzym vereinigt, wobei ein für die Verwendung übliches gentechnisches Verfahren angewendet wird. Das Peptid mit einem Bindungsvermögen gegenüber dem Pigment kann mit dem N-Terminus oder dem C-Terminus des auszuprägenden, Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzyms gekoppelt werden. Das Peptid kann auch mit einer geeignet eingefügten Spacer-Sequenz ausgeprägt werden. Die Spacer-Sequenz hat vorzugsweise etwa 3 bis 400 Aminosäuren und kann irgendeine Aminosäure einschließen. Besonders bevorzugt verhindert die Spacer-Sequenz weder die Funktion des PHA synthetisierenden Enzyms noch daß das PHA synthetisierende Enzym an das Pigment gebunden wird.
Das Pigment mit dem daran fixierten Enzym, das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, kann direkt verwendet werden, kann jedoch auch eingesetzt werden, nachdem es dem Gefriertrocknen oder dergleichen unterzogen worden ist.
Die am Pigment fixierte Menge des Enzyms kann im Bereich von 10 Einheiten (E) bis 1.000 Einheiten (E), wünschenswerterweise von 50 Einheiten (E) bis 500 Einheiten (E) pro 1 g Pigment festgelegt werden, wobei eine Einheit (E) als die Menge des PHA synthetisierenden Enzyms definiert wird, bei der die Menge des CoA, die in der Reaktion freigesetzt worden ist, durch die PHA durch Polymerisation von 3-Hydroxyacyl-CoA synthetisiert worden ist, 1 μMol pro Minute beträgt.
Der Zeitraum, in dem das Fixieren des Enzyms erfolgt, beträgt wünschenswerterweise 1 Minute bis 24 Stunden, stärker erwünscht 10 Minuten bis 1 Stunde. Das übermäßig lange Ruhen oder Stehenlassen der Probe, ist nicht bevorzugt, da es zu einer Koagulation der Pigmente und einer Verringerung der Enzymaktivität kommen kann.
Das Enzym kann auch am Pigment fixiert werden, indem das Pigment der Enzymlösung direkt zugesetzt wird, ohne daß der vorherige Schritt des Dispergierens des Pigmentes in der wäßrigen Lösung durchgeführt wird, und das Pigment dann in der Enzymlösung dispergiert wird. Die elektrische Abstoßung und die sterische Hinderung, die mit der ionischen funktionellen Gruppe verbunden ist, die das am Pigment fixierte Enzym aufweist, macht es in diesem Fall möglich, das Dispergieren des Pigmentes im wäßrigen Medium zu erleichtern, und macht es nicht mehr erforderlich, dem wäßrigen Medium ein oberflächenaktives Mittel zuzusetzen oder die Menge des oberflächenaktiven Mittels zu verringern.
Der Schritt, bei dem 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat zugesetzt wird, erfolgt durch die Zugabe einer getrennt hergestellten, konservierten Lösung von 3-Hydroxyacyl-CoA, zu der wäßrigen Dispersion des Pigmentes mit dem im vorhergehenden Schritt daran fixierten Enzym, so daß die gewünschte Konzentration erreicht wird. 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat wird mit Endkonzentrationen von im allgemeinen 0,1 mm bis 1,0 m, wünschenswerterweise von 0,2 mm bis 0,2 m und ferner bevorzugt von 0,2 mm bis 1,0 mm zugesetzt.
Im vorstehend beschriebenen Schritt wird die Zusammensetzung, wie Art und Konzentration des 3-Hydroxyacyl-CoA in der wäßrigen Reaktionslösung, mit der Zeit geändert, wodurch es möglich wird, die Zusammensetzung der Monomereinheit des das Pigment überziehenden PHA in der Richtung zu ändern, die von der Innenseite zur Außenseite des Pigments verläuft.
Die Form dieses Pigmentes, bei dem die Zusammensetzung der Monomereinheit geändert ist, kann zum Beispiel eine Form sein, bei der die Änderung der Zusammensetzung des PHA-Überzugs kontinuierlich ist und das Pigment mit einer PHA-Schicht überzogen ist, die einen Gradienten der Zusammensetzung aufweist, der in der Richtung erzeugt worden ist, die von innen nach außen verläuft. Das Herstellungsverfahren kann zum Beispiel ein Verfahren sein, bei dem 3-Hydroxyacyl-CoA mit einer anderen Zusammensetzung in die Reaktionslösung gegeben wird, während das PHA synthetisiert wird.
Als andere Form kann es zum Beispiel eine Form geben, bei der sich die Zusammensetzung des PHA-Überzugs stufenweise ändert und PHA mit unterschiedlichen Zusammensetzungen das Pigment in mehreren Schichten überzieht. Das Herstellungsverfahren für diese Form kann ein Verfahren sein, bei dem PHA mit einer bestimmten Zusammensetzung des 3-Hydroxyacyl-CoA synthetisiert wird, gefolgt vom Auffangen des hergestellten Pigmentes aus der Reaktionslösung auf zeitweiliger Basis unter Anwendung des Zentrifugierens oder dergleichen, und der erneuten Zugabe einer Reaktionslösung von 3-Hydroxyacyl-CoA mit einer anderen Zusammensetzung usw.
Der Schritt der Durchführung der PHA-Synthesereaktion erfolgt, indem die Zusammensetzung der Reaktionslösung so vorbereitet wird, daß eine Zusammensetzung erhalten werden kann, die es erlaubt, daß die Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms ausgeübt werden kann, wenn die Zusammensetzung der Reaktionslösung bis zum vorhergehenden Schritt noch nicht vorbereitet worden ist, und die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit geregelt werden, damit durch das zu synthetisierende PHA ein mikroverkapseltes Pigment mit der gewünschten Form erhalten werden kann.
Die Konzentration des Puffers für die Reaktionslösung, die es erlaubt, daß die Aktivität des PHA synthetisierenden Enzyms ausgeübt werden kann, kann eine allgemeine Konzentration sein, das heißt eine Konzentration im Bereich von 5 mm bis 1,0 m, sie ist jedoch wünschenswerterweise eine Konzentration im Bereich von 10 bis 200 mm. Der pH-Wert wird so geregelt, daß der pH-Wert im Bereich von 5,5 bis 9,0, vorzugsweise von 7,0 bis 8,5 liegt, die Möglichkeit, daß der pH-Wert in einem anderen als dem vorstehend beschriebenen Bereich festgelegt wird, ist jedoch nicht ausgeschlossen, wobei dies vom am besten geeigneten pH-Wert und der pH-Stabilität des zu verwendenden, PHA synthetisierenden Enzyms abhängt.
Die Reaktionstemperatur wird je nach Eignung festgelegt, wobei dies von der Eigenschaft des zu verwendenden, PHA synthetisierenden Enzyms abhängt, sie kann jedoch normalerweise bei 4 bis 50°C, vorzugsweise bei 20 bis 40°C festgelegt werden. Die Möglichkeit, daß eine Temperaturbedingung in einem vom vorstehend angegebenen Bereich abweichenden Bereich eingestellt wird, ist jedoch nicht ausgeschlossen, wobei dies von der am besten geeigneten Temperatur und der Wärmebeständigkeit des zu verwendenden, PHA synthetisierenden Enzyms abhängt.
Die Reaktionszeit wird geeignet ausgewählt und im Bereich von normalerweise 1 Minute bis 24 Stunden, vorzugsweise von 30 Minuten bis 3 Stunden, festgelegt, wobei dies von der Stabilität usw. des zu verwendenden, PHA synthetisierenden Enzyms abhängt.
Durch diesen Schritt wird das mikroverkapselte Pigment erhalten, die Struktur der Monomereinheiten des die Mikrokapsel bildenden PHA kann jedoch bestimmt werden, indem das PHA mit Chloroform aus dem mikroverkapselten Pigment herausgelöst wird und danach eine Analyse der Zusammensetzung durch Gaschromatographie oder dergleichen durchgeführt wird oder ein Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS) und ein Ionenzerstäuberverfahren verwendet werden.
Das Molekulargewicht des PHA ist nicht besonders begrenzt, das Molekulargewicht liegt jedoch wünschenswerterweise im Bereich von 1.000 bis 10.000.000, stärker bevorzugt von 3.000 bis 1.000.000, damit die Festigkeit des mikroverkapselten Pigmentes erhalten bleibt und ein konstanter Ladungswert bereitgestellt wird. Das Molekulargewicht des PHA kann durch GPC (Gel-Permeationschromatographie) gemessen werden, nachdem das PHA mit Chloroform aus dem mikroverkapselten Pigment herausgelöst worden ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des mikroverkapselten Pigmentes kann die Dichte des Pigmentes in der Mikrokapsel erhöht werden, da das Pigment direkt mit PHA überzogen werden kann. Andererseits ist es jedoch erforderlich, die Menge des das Pigment überziehenden PHA zu erhöhen, um das Dispersionsvermögen und die mechanische Festigkeit des mikroverkapselten Pigmentes zu verbessern, und folglich liegt die Menge des das Pigment überziehenden PHA zum Beispiel im Bereich von 1 bis 30 Masse-%, stärker bevorzugt von 1 bis 20 Masse-%, stärker bevorzugt von 1 bis 15 Masse-%, auf das Gewicht des Pigmentes bezogen.
Die Partikelgröße des mikroverkapselten Pigmentes, das im vorstehend aufgeführten Schritt erhalten worden ist, beträgt 1 μm oder weniger, vorzugsweise 0,7 μm oder weniger, stärker bevorzugt 0,01 bis 0,4 μm. Die Partikelgröße des mikroverkapselten Pigmentes kann nach bekannten Verfahren, wie einem Absorptionsverfahren, einem statischen Lichtstreuverfahren, einem dynamischen Lichtstreuverfahren und einem Sedimentationsverfahren mit Zentrifugen, gemessen werden, und es kann eine Vorrichtung für die Messung von Partikelgrößen, wie ein Coulter-Zählgerät mit mehreren Klassiersieben verwendet werden.
Das durch diesen Schritt erhaltene mikroverkapselte Pigment kann zudem verschiedenen sekundären Behandlungen und einer Verarbeitung, wie eine chemischen Modifizierung, unterzogen werden, bevor es verwendet wird.
Ein mikroverkapseltes Pigment mit weiteren nützlichen Funktionen und Eigenschaften kann zum Beispiel erhalten werden, wenn das PHA auf der Oberfläche des Pigmentes einer chemischen Modifizierung unterzogen wird. Es wird zum Beispiel eine Pfropfkette eingeführt, wodurch ein mikroverkapseltes Pigment mit unterschiedlichen Arten von Eigenschaften erhalten werden kann, die sich von der Pfropfkette ableiten. Wenn wie später beschrieben Polysiloxan als Pfropfkette eingeführt wird, kann zum Beispiel ein mikroverkapseltes Pigment mit einer besseren mechanischen Festigkeit, einem besseren Dispersionsvermögen, einer besseren Witterungsbeständigkeit, einem besseren Wasserabweisungsvermögen (Wasserbeständigkeit), einer besseren Wärmebeständigkeit und dergleichen erhalten werden, und die Lagerungsbeständigkeit und die Witterungsbeständigkeit der Pigmenttinte, die dieses Pigment verwendet, kann verbessert werden. Wenn das PHA auf der Oberfläche des Pigmentes vernetzt wird, können zudem die mechanische Festigkeit, die chemische Beständigkeit, die Wärmebeständigkeit und dergleichen des mikroverkapselten Pigmentes verbessert werden.
Das Verfahren zum chemischen Modifizieren ist nicht besonders begrenzt, sofern es ein Verfahren ist, mit dem der Zweck erfüllt wird, die gewünschte Funktion und Struktur zu erzielen, ein Verfahren, bei dem PHA mit einer reaktiven funktionellen Gruppe an der Seitenkette synthetisiert wird und eine chemische Modifizierung erfolgt, indem die chemische Reaktion dieser funktionellen Gruppe ausgenutzt wird, kann jedoch als geeignetes Verfahren angewendet werden.
Die Art der vorstehend beschriebenen reaktiven funktionellen Gruppe ist nicht besonders begrenzt, sofern sie dem Zweck dient, die gewünschte Funktion und Struktur zu erhalten, und sie kann zum Beispiel eine Epoxygruppe sein, wie es bereits beschrieben worden ist. PHA mit einer Epoxygruppe an der Seitenkette kann wie im Falle eines normalen Polymers mit einer Epoxygruppe chemisch umgewandelt werden. Insbesondere sind zum Beispiel die Überführung in eine Hydroxylgruppe und das Einführen einer Sulfongruppe möglich. Es kann auch eine Verbindung mit Thiol und Amin zugesetzt werden, und es wird zum Beispiel eine Verbindung mit einer endständigen reaktiven funktionellen Gruppe, insbesondere eine Verbindung mit einer Aminogruppe, die eine hohe Reaktivität gegenüber der Epoxygruppe aufweist, zugesetzt und umgesetzt, wodurch die Pfropfkette des Polymers erzeugt wird.
Zu Verbindungen mit endständigen Aminogruppen können zum Beispiel Polyvinylamin, Polyethylenimin und mit Amino modifizierte Polymere, wie mit Amino modifiziertes Polysiloxan (mit Amino modifiziertes Siliconöl) gehören. Von diesen kann als mit Amino modifiziertes Polysiloxan handelsübliches modifiziertes Siliconöl oder mit Amino modifiziertes Polysiloxan, das nach einem Verfahren synthetisiert wird, das in J. Amer. Chem. Soc., 78, 2278 (1956) beschrieben ist, oder dergleichen verwendet werden, und es läßt sich der Effekt erwarten, daß durch das Anfügen der Pfropfkette die mechanische Festigkeit, das Dispersionsvermögen, die Lichtechtheit, die Witterungsbeständigkeit, das Wasserabweisungsvermögen(-beständigkeit) und die Wärmebeständigkeit usw. des Polymers verbessert werden.
Ein weiteres Beispiel einer chemischen Umwandlung eines Polymers mit einer Epoxygruppe ist zudem eine Vernetzungsreaktion durch eine Diaminverbindung, wie Hexamethylendiamin, Succinsäureanhydrat, 2-Ethyl-4-methylimidazol oder dergleichen, und ein Beispiel einer physikalisch-chemischen Umwandlung ist eine Vernetzungsreaktion durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen oder dergleichen.
Von diesen verläuft die Reaktion zwischen dem PHA mit einer Epoxygruppe an der Seitenkette und Hexamethylendiamin nach dem nachstehend angegebenen Schema, wodurch ein vernetztes Polymer erzeugt wird.
Da dieses mikroverkapselte Pigment eine hohe Pigmentdichte hat und sehr klein ist, kann durch die Verwendung einer Pigmenttinte, die dieses mikroverkapselte Pigment enthält, ein Bild erzeugt werden, das eine befriedigende Transparenz und befriedigende chromophore Eigenschaften und einen hervorragenden Kontrast hat.
Der Schritt der Verarbeitung des mikroverkapselten Pigmentes zu einer Pigmenttinte erfolgt, indem das mikroverkapselte Pigment, das im vorhergehenden Schritt erhalten worden ist, zu einem wäßrigen Medium oder einem Ölmedium gegeben wird, ferner ein Dispersionsstabilisator, ein Konservierungsmittel und dergleichen zugesetzt werden, wie es bei verschiedenen Arten von Verfahren zur Herstellung von Pigmenttinten erforderlich ist, und diese miteinander vermischt werden. Dieser Schritt kann bei dem Fall, bei dem die Pigmenttinte eine wäßrige Pigmenttinte ist, und dem Fall unterschiedlich sein, bei dem die Pigmenttinte eine auf Öl basierende Pigmenttinte ist.
Wenn das mit PHA überzogene mikroverkapselte Pigment als Material für eine wäßrige Pigmenttinte verwendet wird, kann das mikroverkapselte Pigment direkt oder als in Wasser dispergiertes mikroverkapseltes Pigment verwendet werden, nachdem das Substrat wie folgt entfernt worden ist, wobei dies von der für die praktische Verwendung vorgesehenen Form abhängt. Die Reaktionslösung wird nach der Enzymreaktion nach einem bekannten Verfahren, wie Filtration bei reduziertem Druck, Filtration unter Druck oder Zentrifugieren, behandelt, wodurch ein wäßriger Kuchen der Pigmentpartikel erhalten wird, und dieser Kuchen wird mit Wasser gewaschen, um das Trocknen zu verhindern und ein unreagiertes Substrat zu entfernen. Dann wird der Kuchen unter Rühren mit geringer Scherung oder Rühren mit starker Scherung mit einem Homogenisierapparat oder dergleichen oder unter Verwendung von Ultraschallwellen in Wasser dispergiert. Um das Dispergieren des Kuchens in Wasser zu unterstützen, können ein oberflächenaktives Mittel, ein Schutzkolloid und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel in Mengen zugesetzt werden, die zu keiner deutlichen Verringerung der Beständigkeit der Beschichtung führen. Es können auch ein Konservierungsmittel, ein Viskositätsveränderer, ein Modifikationsmittel für den pH-Wert, ein Chelatbildner und dergleichen zugesetzt werden.
Insbesondere gehören zu wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, die der erfindungsgemäßen wäßrigen Pigmenttinte zugesetzt werden können, zum Beispiel Alkohole, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Butylalkohol, Isobutylalkohol, tert.-Butylalkohol, n-Propylalkohol und Isopropylalkohol; Amide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone, wie Aceton und Methylethylketon; Ether, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Ethylenglycolmethylether, Ethylenglycolethylether, Diethylenglycolmethylether, Diethylenglycolethylether, Triethylenglycolmonomethylether und Triethylenethylenglycolmonoethylether; Polyalkohole, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Glycerin; und N-Methylpyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Bei diesen Verbindungen kann eine ausgewählte Art verwendet werden oder es können je nach Erfordernis zwei oder mehr Arten in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 95 Wasser-% oder weniger, besonders bevorzugt liegt er im Bereich von 0 bis 80 Masse-%.
Zu den Schutzkolloiden, die der erfindungsgemäßen wäßrigen Pigmenttinte zugesetzt werden können, gehören zum Beispiel natürliche Proteine, wie Leim, Gelatine, Casein, Albumin, Akaziengummi und Fischleim, Alginsäure und synthetische Polymere ein, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyethylenoxid, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, aromatisches Amid, Polyacrylsäure, Polyvinylether, Polyvinylpyrrolidon, Acryl- und Polyester. Bei diesen Verbindungen kann eine ausgewählte Art verwendet werden oder es können je nach Erfordernis zwei oder mehrere Arten in Kombination verwendet werden. Das Schutzkolloid wird so verwendet, wie es für die Verbesserung der Fixier-, Viskositätsmodifizierungs- und Trocknungseigenschaften erforderlich ist, und der Gehalt der Schutzkolloids in der Tinte beträgt vorzugsweise 30 Masse-% oder weniger, besonders bevorzugt 20 Masse-% oder weniger.
Die oberflächenaktiven Mittel, die der erfindungsgemäßen wäßrigen Pigmenttinte zugesetzt werden können, können irgendwelche anionischen, kationischen, amphoteren und nichtionischen oberflächenaktiven Mittel sein. Zu Beispielen von anionischen oberflächenaktiven Mitteln gehören Fettsäureester, wie Natriumstearat, Kaliumoleat und teilweise härtendes Talgfettsäure-Natrium; Alkylsulfate, wie Natriumdodecylsulfat, Tri(2-hydroxyethyl)ammoniumdodecylsulfat und Natriumoctadecylsulfat; Benzolsulfonate, wie Natriumnonylbenzolsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumoctadecylbenzolsulfonat und Natriumdodecyldiphenyletherdisulfonat; Naphthalinsulfonate, wie Natriumdodecylnaphthalinsulfonat und Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure-Formalin; Sulfosuccinate, wie Natriumdidodecylsulfosuccinat und Natriumdioctadecylsulfosuccinat; Polyoxyethylensulfate, wie Natriumpolyoxyethylendodecylethersulfat, Tri(2-hydroxyethyl)ammoniumpolyoxyethylendodecylethersulfat, Natriumpolyoxyethylenoctadecylethersulfat und Natriumpolyoxyethylendodecylphenylethersulfat; und Phosphate, wie Kaliumdodecylphosphat und Natriumoctadecylphosphat. Zu Beispielen von kationischen oberflächenaktiven Mitteln gehören Alkylaminsalze, wie Octadecylammoniumacetat und Kokosölaminacetat; und quaternäre Ammoniumsalze, wie Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Dioctadecyldimethylammoniumchlorid und Dodecylbenzyldimethylammoniumchlorid. Zu Beispielen von amphoteren oberflächenaktiven Mitteln gehören Alkylbetaine, wie Dodecylbetain und Octadecylbetain; und Aminoxide, wie Dodecyldimethylaminoxid. Zu Beispielen von nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln gehören Polyoxyethylenalkylether, wie Polyoxyethylendodecylether, Polyoxyethylenhexadecylether, Polyoxyethylenoctadecylether und Polyoxyethylen(9-octadecenyl)ether; Polyoxyethylenphenylether, wie Polyoxyethylenoctylphenylether und Polyoxyethylennonylphenylether; Oxiranpolymere, wie Polyethylenoxid und ein Copolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid; Sorbitanfettsäureester, wie Sorbitandodecanester, Sorbitanhexadecanester, Sorbitanoctadecanester, Sorbitan(9-octadecen)ester, Sorbitan(9-octadecan)triester, Polyoxyethylensorbitandodecanester, Polyoxyethylensorbitanhexadecanester, Polyoxyethylensorbitanoctadecanester, Polyoxyethylensorbitanoctantriester, Polyoxyethylensorbitan(9-octadecen)ester und Polyoxyethylensorbitan(9-octadecen)triester; Sorbitolfettsäureester, wie Polyoxyethylensorbit(9-octadecen)tetraester; und Glycerinfettsäureester, wie Glycerinoctadecanester und Glycerin(9-octadecen)ester. Von diesen oberflächenaktiven Mitteln sind jene mit einem HLB-Wert besonders bevorzugt, der größer als oder gleich 14 ist. Der Gehalt des vorstehend aufgeführten oberflächenaktiven Mittels für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung beträgt 0 bis 10%, vorzugsweise 0 bis 5%, bezogen auf die Gesamtmenge der wäßrigen Tintenzusammensetzung, obwohl er sich in Abhängigkeit davon ändert, ob eine einzige Art eines oberflächenaktiven Mittels verwendet wird oder zwei oder mehr Arten von oberflächenaktiven Mitteln in Kombination verwendet werden.
Als Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Pigmenttinte kann die Tinte nur durch Rühren und Vermischen einer wäßrigen Dispersion, die ein mit PHA überzogenes Pigment enthält, eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, Wasser, eines Schutzkolloids und dergleichen mit einem einfachen Rührer, wie einer Dispergiervorrichtung, hergestellt werden. Außerdem können beim Rühren falls erforderlich ein oberflächenaktives Mittel, ein Konservierungsmittel, ein Viskositätsveränderer, ein Modifikationsmittel für den pH-Wert, ein Chelatbildner und dergleichen zugesetzt werden, um die Pigmenttinte herzustellen. Die erfindungsgemäßen wäßrige Pigmenttintenzusammensetzung enthält vorzugsweise 20 bis 95 Masse-% Wasser und 1 bis 60 Vol.-% Pigment, auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung bezogen.
Die auf diese Weise hergestellte wäßrige Pigmenttinte wird bei Schreibstiften, wie einem Kugelschreiber auf Wasserbasis, Füllfederhalter, Zeichenstift auf Wasserbasis und Markierstift auf Wasserbasis, und als wäßrige Aufzeichnungsflüssigkeit für Tintenstrahldrucker vom O/D-Typ, wie Tintenstrahldrucker des Blasenstrahlsystems, des thermischen Strahlsystems und des Piezosystems, verwendet, wodurch die Feinheit, die chromophore Eigenschaft, die Transparenz, die Wasserbeständigkeit und die Wiederdispergierbarkeit des aufgezeichneten Bildes verbessert und die Kosten für die Herstellung der Aufzeichnungsflüssigkeit deutlich verringert werden, indem der Dispersionsschritt vereinfacht wird.
Wenn das mit PHA überzogene mikroverkapselte Pigment als Material für eine auf Öl basierende Pigmenttinte verwendet wird, wird die Reaktionslösung nach der Enzymreaktion nach einem bekannten Verfahren behandelt, wie Filtration bei reduziertem Druck, Filtration unter Druck oder Zentrifugieren, wodurch ein wäßriger Kuchen der mikroverkapselten Pigmentpartikel erhalten wird. Dieser wäßrige Kuchen wird wiederholt mit einem zu verwendenden nichtwäßrigen Medium gewaschen, nachdem er getrocknet worden ist oder auch nicht, wodurch das Medium ersetzt wird.
Dieses nichtwäßrige Medium, in dem das mikroverkapselte Pigment irgendeine Pigmentdispersion sein kann, das insbesondere eine geringe Lösekraft für PHA hat und somit das mikroverkapselte Pigment stabil dispergieren kann, kann aus Lösungsmitteln ausgewählt werden, die bei normalen Pigmenttinten verwendet werden. In Hinblick auf die Sicherheit, die mit der Eliminierung der Toxizität und intensiver Gerüche verbunden sind, die Trocknungseigenschaften der gedruckten Tinten und die einfache Handhabung ist es erwünscht, daß aus einwertigen Alkoholen und mehrwertigen Alkoholen und Derivaten, wie Fettsäureethern und Carboxylaten mit jeweils zwei Kohlenstoffatomen, für die Verwendung eine Art oder zwei oder mehr Arten ausgewählt werden, wobei der Dampfdruck bei 20°C im Bereich von 0,0001 bis 45 mm Hg liegt.
Mehrwertige Alkohole sind hier vorzugsweise verschiedener Arten von allgemein bekannten Alkoholen mit jeweils zwei oder mehr Kohlenstoffatomen und einer Hydroxylgruppe im Molekül, zum Beispiel Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol und 2-Butanol, und es können auch einwertige Alkohole verwendet werden, die jeweils eine größere Anzahl von Kohlenstoffatomen haben. Außerdem können Derivate davon verwendet werden. Zu mehrwertigen Alkoholen gehören zudem zum Beispiel Ethylenglycol, Diethylenglycol, 3-Methyl-1,3-butandiol, Triethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, Hexylenglycol und Octylenglycol mit jeweils zwei oder mehr Hydroxylgruppen im Molekül, und zusätzlich dazu können ohne Einschränkung organische Lösungsmittel mit jeweils zwei oder mehr Hydroxylgruppen im Molekül verwendet werden, sofern sie nicht dazu führen, daß die Qualität des Produktes beeinträchtigt wird. Es können auch Glycolderivate davon verwendet werden.
Zu Ethern, Estern und Derivaten davon gehören zudem Derivate, wie Alkylether (einschließlich aliphatischer Monoether und aliphatischer Ether) und Carboxylate der vorstehend beschriebenen einwertigen und mehrwertigen Alkohole. Erstens gehören zu Alkylethern zum Beispiel Methylisopropylether, Ethylether, Ethylpropylether, Ethylbutylether, Isopropylether, Butylether, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Ethylenglycoldibutylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycoldiethylether, Diethylenglycoldibutylether, Propylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Tripropylenglycolmonomethylether, Tripropylenglycolmonoethylether, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolbutylether, Dipropylenglycol-n-butylether, Tripropylenglycol-n-butylether, Propylenglycolphenylether, Hexylether, 2-Ethylenhexylether, Ethylenglycolmonohexylether, Ethylenglycolmonophenylether, Ethylenglycolmono-2-ethylbutylether, Propylenglycolethylether, 3-Methyl-3-methoxy-1-butanol, Propylenglycol-tert.-butylether, Dipropylenglycoldimethylether. Außerdem sind Ether mit 4 oder mehr Molen an Ethylenglycol angefügtem Ethylenoxid und Ether mit 4 oder mehr Molen an Propylenglycol angefügtem Propylenoxid eingeschlossen.
Carboxylate schließen verschiedene Ester ein, zum Beispiel Propylenglycolmethyletheracetat, Propylenglycoldiacetat, 3-Methyl-3-methoxybutylacetat, Propylenglycolethyletheracetat, Ethylenglycolethyletheracetat, Butylformiat, Isobutylformiat, Isoamylformiat, Propylacetat, Butylacetat, Isopropylacetat, Isobutylacetat, Isoamylacetat, Methylpropionat, Ethylpropionat, Propylpropionat, Isobutylpropionat, Isoamylpropionat, Methylbutyrat, Ethylbutyrat, Propylbutyrat, Methylisobutyrat, Ethylisobutyrat, Propylisobutyrat, Methylvalerat, Ethylvalerat, Propylvalerat, Methylisovalerat, Ethylisovalerat, Propylisovalerat, Methyltrimethylacetat, Ethyltrimethylacetat, Propyltrimethylacetat, Methylcaproat, Ethylcaproat, Propylcaproat, Methylcaprinat, Ethylcaprinat, Propylcaprinat, Methyllaurat, Ethyllaurat, Methyloleat, Ethyloleat, Caprinsäuretriglycerid, Citronensäuretributylacetat und Octyloxistearat.
Diese Alkohole und deren Derivate, einschließlich Ether und Ester, können allein oder in Kombination verwendet werden. In bezug auf die Sicherheit, die orale Toxizität und dergleichen werden vorzugsweise von Ethylenglycol verschiedene Lösungsmittel und dergleichen verwendet. Der Gehalt des vorstehend angegebenen Lösungsmittels beträgt für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung 20 bis 95 Masse-%, vorzugsweise 30 bis 90 Masse-%, auf die Gesamtmenge der auf Öl basierenden Tintenzusammensetzung bezogen, obwohl er sich in Abhängigkeit davon ändert, ob eine einzige Art des Lösungsmittels verwendet wird oder zwei oder mehr Arten von Lösungsmitteln in Kombination verwendet werden.
Außerdem können der erfindungsgemäßen, auf Öl basierenden Pigmenttinte ein Korrosionsschutzmittel, ein Schimmelverhütungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Gleitmittel, ein Benetzungsmittel und dergleichen zugesetzt werden, die eine wechselseitige Löslichkeit mit der auf Öl basierenden Pigmenttinte aufweisen, und in Hinblick auf die Leistung des Produktes können Colösungsmittel zugesetzt werden, sofern diese die Stabilität der Tinte nicht beeinträchtigen. Als Colösungsmittel können ein nichtflüchtiges Lösungsmittel oder dergleichen zugesetzt werden, um das Trocknen zu regeln, sofern die Eigenschaft des Produktes nicht nachteilig beeinflußt wird. Außerdem kann je nach Erfordernis in Kombination ein Farbstoff verwendet werden, um das Färbemittel zu unterstützen, sofern die Tinte nicht nachteilig beeinflußt wird.
Zu bestimmten Konservierungsmitteln oder Schimmelverhütungsmitteln gehören Phenol, Natriumommazin, Pentachlorphenol-Natrium, 1,2-Benzisothiazolin-3-on, 2,3,5,6-Tetrachlor-4-(methylsulfonyl)pyridin, Alkalimetallsalze von Benzoesäure, Sorbitansäure und Dehydroessigsäure, wie Natriumbenzoat, und auf Benzimidazol basierende Verbindungen. Zu Korrosionsschutzmitteln gehören insbesondere Benzotriazol, Dicyclohexylammoniumnitrit, Diisopropylammoniumnitrit und Tolyltriazol. Zu Gleit- und Benetzungsmitteln gehören insbesondere mit Polyether modifizierte Silicone, wie Polyethylenglycol-Addukte von Dimethylpolysiloxan.
Die auf Öl basierende Pigmenttintenzusammensetzung enthält vorzugsweise 20 bis 95 Masse-% des vorstehend angegebenen Lösungsmittels und 1 bis 50 Masse-% Pigment, auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung bezogen.
Die auf diese Weise hergestellte, auf Öl basierende Pigmenttinte wird bei Schreibstiften, wie einem Zeichenstift auf Ölbasis und einem Markierstift auf Ölbasis, und als auf Öl basierende Aufzeichnungsflüssigkeiten, wie Drucktinte, verwendet, wodurch die Feinheit, die chromophore Eigenschaft, die Transparenz, die Wasserbeständigkeit und die Wiederdispergierbarkeit des Aufzeichnungsbildes verbessert und die Kosten für die Herstellung der Aufzeichnungsflüssigkeit deutlich verringert werden, indem der Dispersionsschritt vereinfacht wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen ausführlicher beschrieben. Jedes Beispiel, das nachstehend beschrieben ist, stellt jedoch nur ein Beispiel der besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar, der technische Umfang der vorliegenden Erfindung sollte jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt sein.
(Bezugsbeispiel 1)
Herstellung einer Transformante, die ein PHA synthetisierendes Enzym produzieren kann, und Produktion des PHA synthetisierenden Enzyms
Eine Transformante, die das PHA synthetisierende Enzym produzieren kann, wurde nach folgendem Verfahren hergestellt.
Der Stamm YN2 wurde über Nacht bei 30°C auf 100 ml Kulturmedium LB (1% Polypepton, 0,5% Hefeextrakt, 0,5% Natriumchlorid, pH = 7,4) gezüchtet, darauf folgten das Abtrennen und Auffangen der Chromosomen-DNA nach dem Verfahren von Marmer et al. Die erhaltene Chromosomen-DNA wurde mit dem Restriktionsenzym HindIII vollständig zersetzt. pUC18 wurde als Vektor verwendet und mit dem Restriktionsenzym HindIII gespalten. Es wurde die Dephosphorylierung des Terminus vorgenommen (Molecular Cloning, 1, 572, (1989); Cold Spring Harbor Laboratory Press) und danach wurde das DNA-Ligations-Kit Ver. 11 (Takara Shuzo Co., Ltd.) verwendet, um die Spaltstelle (Klonierungsstelle) des Vektors mit dem mit HindIII vollkommen zersetzten Fragment der Chromosomen-DNA zu verbinden. Ein Plasmidvektor mit diesem darin eingeführten Chromosomen-DNA-Fragment wurde verwendet, um den Stamm Escherichia coli HB101 zu transformieren, um eine DNA-Bank des Stammes YN2 herzustellen.
Für die Auswahl des DNA-Fragmentes, das das Gen des PHA synthetisierenden Enzyms des Stamms YN2 einschließt, wurde dann eine Probe für die Koloniehybridisierung hergestellt. Es wurden Oligonucleotide synthetisiert, die aus den Basensequenzen mit den Sequenzidentifizierungsnr. 5 und 6 bestanden (Amasham Pharmacia•Biotech), und diese Oligonucleotide wurden als Primer verwendet, um die PCR mit der Chromosomen-DNA als Templat durchzuführen. Das mit PCR amplifizierte DNA-Fragment wurde als Probe verwendet. Das Markieren dieser Probe erfolgte unter Anwendung des handelsüblichen Markenenzyms AlkPhosDirect (Amasham Pharmacia•Biotech). Die erhaltene markierte Probe wurde verwendet, um durch das Koloniehybridisierungsverfahren Stämme von Escherichia coli auszuwählen, die rekombinante Plasmide aufweisen, die Gene des PHA synthetisierenden Enzyms von der Chromosomen-DNA-Bank der Stämme YN2 einschließen. Plasmide wurden nach dem Alkaliverfahren von den ausgewählten Stämmen aufgefangen, wodurch das DNA-Fragment erhalten werden kann, das das Gen des PHA synthetisierenden Enzyms einschließt.
Das hier erhaltene Gen-DNA-Fragment wurde in den Vektor pBBR122 (Mo Bi Tec) rekombiniert, der eine weite Wirtsbereich-Replikationsregion einschließt, die weder zu Inc P, Inc Q noch zu Inc W gehört, die eine Inkompatibilitätsgruppe bilden. Wenn dieses rekombinante Plasmid nach der Elektroporationsmethode in dem Stamm Pseudomonas cichorii YN2ml (ein Stamm, dem die Fähigkeit zur Synthese von PHA fehlt) transformiert wurde, wurde die Fähigkeit des Stamms YN2ml zur Synthese von PHA wiedergewonnen, er zeigt folglich eine Komplementeigenschaft. Somit ist gesichert, daß das ausgewählte Gen-DNA-Fragment eine Domäne des Gens des PHA synthetisierenden Enzyms einschließt, die in das PHA synthetisierende Enzym im Stamm Pseudomonas cichorii YN2ml translatiert werden kann.
Für dieses DNA-Fragment, das das Gen des PHA synthetisierenden Enzyms einschließt, wurden die Basensequenzen nach der Sanger-Methode bestimmt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß es in diesen bestimmten Basensequenzen Basensequenzen gibt, die mit den Sequenzidentifizierungsnummern 2 und 4 angegeben werden, die jeweils ein Peptid codieren. Wie nachstehend beschrieben, konnte garantiert werden, daß die aus einzelnen Peptidketten bestehenden Proteine jeweils eine Enzymaktivität aufwiesen und die mit den Sequenzidentifizierungsnummern 2 und 4 angegebenen Basensequenzen PHA synthetisierende Enzyme waren. Insbesondere wurde garantiert, daß die Basensequenz mit der Sequenzidentifizierungsnummer 2 die Aminosäuresequenz codiert, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 1 angegeben wird, und die Basensequenz mit der Sequenzidentifizierungsnummer 4 die Aminosäure codiert, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 3 angegeben wird, und die Fähigkeit zur Synthese von PHA bei einem Protein auftreten kann, das nur eine dieser Aminosäuresequenzen hat.
Bei dem Gen des PHA synthetisierenden Enzyms mit der Basensequenz, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 2 angegeben wird, wurde eine PCR mit der Chromosomen-DNA als Templat durchgeführt, um die volle Länge des PHA synthetisierenden Enzyms wiederherzustellen.
Für die Basensequenz, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 2 angegeben wird, wurden ein Oligonucleotid mit Basensequenzen stromaufwärts seines Startcodons (Sequenzidentifizierungsnummer 7), das als stromaufwärtiger Primer dient, und ein Oligonucleotid mit Basensequenzen stromabwärts seines Stopcodons (Sequenzidentifizierungsnummer 8), das als stromabwärtiger Primer dient, gestaltet bzw. synthetisiert (Amasham Pharmacia•Biotech). Mit diesen Oligonucleotiden als Primer wurde eine PCR mit der Chromosomen-DNA als Templat durchgeführt, um die volle Länge des Gens des PHA synthetisierenden Enzyms zu amplifizieren (LA-PCR Kit; Takara Shuzo Co., Ltd.).
In ähnlicher Weise wurde für das Gen des PHA synthetisierenden Enzyms mit der Basensequenz, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 4 angegeben wird, eine PCR mit der Chromosomen-DNA als Templat durchgeführt, um die volle Länge des Enzyms des PHA synthetisierenden Enzyms wiederherzustellen. Für die Basensequenz, die mit der Sequenzidentifizierungsnummer 4 angegeben wird, wurden ein Oligonucleotid mit Basensequenzen stromaufwärts seines Startcodons (Sequenzidentifizierungsnummer 9), das als stromaufwärtiger Primer dient, und ein Oligonucleotid mit Basensequenzen stromabwärts seines Stopcodons (Sequenzidentifizierungsnummer 10), das als stromabwärtiger Primer dient, gestaltet bzw. synthetisiert (Amasham Pharmacia•Biotech). Mit diesem Oligonucleotid als Primer wurde eine PCR durchgeführt, um die volle Länge des Gens des PHA synthetisierenden Enzyms zu amplifizieren (LA-PCR Kit; Takara Shuzo Co., Ltd.).
Dann wurde das durch PCR amplifizierte Fragment, das das erhaltene Gen mit der vollen Länge des PHA synthetisierenden Enzyms einschließt, mit dem Restriktionsenzym HindIII jeweils vollständig zersetzt. Außerdem wurde auch der Expressionsvektor pTrc99A mit dem Restriktionsenzym HindIII gespalten und einer Dephosphorylierungsbehandlung unterzogen (Molecular Cloning, Bd. 1, S. 572, 1989; Cold Spring Harbor Laboratory Press). Ein DNA-Fragment, das das Gen mit der vollen Länge des Gens des PHA synthetisierenden Enzyms einschließt, bei dem die unnötigen Basensequenzen an beiden Termini entfernt worden waren, wurde mit der Spaltstelle dieses Expressionsvektors pTrc99A gekoppelt, wobei das DNA-Ligations-Kit Ver. II (Takara Shuzo Co., Ltd.) verwendet wurde.
Escherichia coli (HB101: Takara Shuzo Co., Ltd.) wurde nach der Kaliumchloridmethode transformiert, wobei das erhaltene rekombinante Plasmid verwendet wurde. Die erhaltene Rekombinante wurde gezüchtet, es wurde eine Amplifikation des rekombinanten Plasmids durchgeführt, und für jeden Typ wurde das rekombinante Plasmid aufgefangen. Das rekombinante Plasmid, das die Gen-DNA mit der Sequenzidentifizierungsnummer 2 beibehält, wurde als pYN2-C1 benannt (leitet sich von der Sequenzidentifizierungsnummer 2 ab), und das rekombinante Plasmid, das die Gen-DNA mit der Sequenzidentifizierungsnummer 4 beibehält, wurde als pYN2-C2 benannt (leitet sich von der Sequenzidentifizierungsnummer 4 ab).
Escherchia coli (Stamm HB101fB, fadB-Mangelmutante) wurde nach der Kaliumchloridmethode unter Verwendung von pYN2-C1 und pYN2-C2 transformiert, wodurch rekombinante Stämme von Escherichia coli erhalten wurden, der pYN2-C1-Rekombinationsstamm und der pYN2-C2-Rekombinationsstamm, die jeweils ihr eigenes rekombinantes Plasmid aufweisen.
Der pYN2-C1-Rekombinationsstamm und der pYN2-C2-Rekombinationsstamm wurden jeweils in 200 ml Medium M9 ausgestrichen, das 0,5% Hefeextrakt und 0,1% Octansäure enthielt, und bei 37°C einer Schüttelkultur mit 125 Ausschlägen/Minute unterzogen. Nach 24 Stunden wurden die Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen, und die Plasmid-DNA wurde nach einem üblichen Verfahren aufgefangen.
Für pYN2-C1 wurden jeweils ein Oligonucleotid, das als stromaufwärtiger Primer dient (Sequenzidentifizierungsnummer 11) und ein Oligonucleotid, das als stromabwärtiger Primer dient (Sequenzidentifizierungsnummer 12) gestaltet und synthetisiert (Amasham Pharmacia•Biotech). Mit diesen Oligonucleotiden als Primer wurde eine PCR mit pYN2-C1 als Templat durchgeführt, um das Gen mit der vollen Länge des PHA synthetisierenden Enzyms zu amplifizieren, das den BamHI-Restriktionsort stromaufwärts und den XhoI-Restriktionsort stromabwärts aufweist (LA-PCR Kit; Takara Shuzo Co., Ltd.).
In ähnlicher Weise wurden für pYN2-C2 jeweils das Oligonucleotid, das als stromaufwärtiger Primer dient (Sequenzidentifizierungsnummer 13) und das Oligonucleotid, das als stromabwärtiger Primer dient (Sequenzidentifizierungsnummer 14) gestaltet und synthetisiert (Amasham Pharmacia•Biotech). Mit diesem Oligonucleotid als Primer wurde eine PCR mit pYN2-C2 als Templat durchgeführt, um das Gen mit der vollen Länge des PHA synthetisierenden Enzyms zu amplifizieren, das den BamHI-Restriktionsort stromaufwärts und den XhoI-Restriktionsort stromabwärts aufweist (LA-PCR Kit; Takara Shuzo Co., Ltd.).
Jedes der gereinigten, durch PCR amplifizierten Produkte wurde mit BamHI und XhoI aufgeschlossen und in den entsprechenden Ort des Plasmids pGEX-6P-1 eingefügt (von Amasham Pharmacia•Biotech Co., Ltd. hergestellt). Diese Vektoren wurden verwendet, um Escherichia coli (JM109) zu transformieren, wodurch ein Stamm für die Expression erhalten wurde. Dieser Stamm wurde mit DNA-Fragmenten geprüft, die erhalten worden waren, indem die in großer Menge hergestellte Plasmid-DNA mit BamHI und XhoI behandelt wurden, wobei ein Miniprep (Wizard Minipreps DNA Purification Systems, von PROMEGA Co., Ltd. hergestellt) verwendet wurde. Der erhaltene Stamm wurde vorher über Nacht in 10 ml Medium LB-Amp gezüchtet, und danach wurde 0,1 ml des Stamms in 10 ml des Mediums LB-Amp gegeben und 3 Stunden bei 37°C einer Schüttelkultur mit 170 U/min unterzogen. Dann wurde IPTG (mit einer Endkonzentration von 1 mm) zugegeben, und die Züchtung erfolgte 4 bis 12 Stunden kontinuierlich bei 37°C.
Durch IPTG-induzierter Escherichia coli wurde aufgefangen (8.000 × g, 2 Minuten, 4°C) und bei 4°C erneut in 1 ml PBS suspendiert. Die Zellen wurden durch Gefrieren und Auftauen und Beschallen zerkleinert und zentrifugiert (8.000 × g, 10 Minuten, 4°C), um feste Verunreinigungen zu entfernen. Das Vorhandensein der gewünschten Expressionsproteine im Überstand wurde durch SDS-PAGE bestätigt, darauf folgte eine Reinigung des induzierten und ausgeprägten GST-Fusionsproteins mit Kügelchen von Glutathion-Sepharose 4B (von Amasham Pharmacia•Biotech Co., Ltd. hergestellt).
Die Glutathion-Sepharose für die Verwendung bei der Reinigung wurde behandelt, um eine nichtspezifische Adsorption vorher einzuschränken. Insbesondere wurde die Glutathion-Sepharose dreimal mit derselben Menge PBS gewaschen (8.000 × g, 1 Minute, 4°C), und danach wurde die gleiche Menge PBS zugesetzt, das 4% BSA enthielt, um die Glutathion-Sepharose 1 Stunde bei 4°C zu behandeln. Nach der Behandlung wurde die Glutathion-Sepharose zweimal mit derselben Menge PBS gewaschen und erneut in der halben Menge PBS suspendiert. 40 μl vorbehandelte Glutathion-Sepharose wurden zu 1 ml zellfreiem Extrakt gegeben und bei 4°C leicht gerührt. Dadurch wurden die Fusionsproteine GST-YN2-C1 und GST-YN2-C2 an Glutathion-Sepharose adsorbiert.
Nachdem sie adsorbiert war, wurde die Glutathion-Sepharose durch Zentrifugieren aufgefangen (8.000 × g, 1 Minute, 4°C) und dreimal mit 400 μl PBS gewaschen. Danach wurden 40 μl 10 mm Glutathion zugesetzt und 1 Stunde bei 4°C gerührt, um das adsorbiert Fusionsprotein zu eluieren. Der Überstand wurde nach dem Zentrifugieren (8.000 × g, 2 Minuten, 4°C) aufgefangen, und danach wurde eine Dialyse gegen PBS durchgeführt, um das mit GST vereinigte Protein zu reinigen. Durch SDS-PAGE wurde bestätigt, daß das Protein ein einziges Band zeigte.
500 μg jedes mit GST vereinigten Proteins wurden mit PreScission-Protease (Amasham Pharmacia•Biotech, 5 E) aufgeschlossen und danach durch Glutathion-Sepharose geleitet, um die Protease und das GST zu entfernen. Die Durchflußfraktionen wurden ferner mit einer Säule Sephadex G200 behandelt, die mit PBS ausgeglichen worden war, wodurch endgereinigte Expressionsproteine YN2-C1 und YN2-C2 erhalten wurden. Durch SDS-PAGE wurde bestätigt, daß diese einzelne Banden von 60,8 kDa bzw. 61,5 kDa aufwiesen.
Jede unbehandelte Enzymlösung wurde unter Verwendung eines Konzentrationsmittels für eine biologische Lösungsprobe konzentriert (Mizubutorikun AB-1100, von Ato Co., Ltd. hergestellt), wodurch 10 E/ml gereinigte Enzymlösung erhalten wurden.
Die Aktivität jedes gereinigten Enzyms wurde nach dem vorstehend aufgeführten Verfahren gemessen. Die Konzentrationen der Proteine in der Probe wurden mit einem Proteinmengenerfassungs-Reagenz-Kit Micro BCA (Pierce Chemical Co., Ltd.) gemessen. Das Meßergebnis der Aktivität jedes gereinigten Enzyms ist nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
(Bezugsbeispiel 2)
Produktion des PHA synthetisierenden Enzyms 2
Der Stamm P91, H45, YN2 oder P161 wurde in 200 ml Medium M9 ausgestrichen, das 0,5% Hefeextrakt (von Difco Co., Ltd. hergestellt) und 0,1% Octansäure enthält, und bei 30°C einer Schüttelkultur mit 125 Ausschlägen/Minute unterzogen. Nach 24 Stunden wurden die Zellen durch Zentrifugieren aufgefangen (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten) und erneut in 200 ml 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) suspendiert und erneut zentrifugiert, wodurch die Zellen gewaschen wurden. Die Zellen wurden erneut in 2,0 ml 0,1 m Tris-HCl-Puffer (pH = 8,0) suspendiert und mit einem Ultraschallbrecher zerbrochen, darauf folgten das Zentrifugieren (12.000 × g, 4°C, 10 Minuten) und das Auffangen des Überstands, wodurch ein unbehandeltes Enzym erhalten wurde. Die Meßergebnisse der Aktivität jedes unbehandelten Enzyms sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
Jede unbehandelte Enzymlösung wurde mit einem Konzentrationsmittel für biologische Lösungsproben (Mizubutorikun AB-1100, von Ato Co., Ltd. hergestellt) konzentriert, wodurch 10 E/ml gereinigte Enzymlösung erhalten wurden.
(Bezugsbeispiel 3)
Synthese von 3-Hydroxyacyl-CoA
(R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA wurde nach folgendem Verfahren synthetisiert, das auf der Methode von Rehm BHA, Kruger N, Steinbuchel A (1998) Journal of Biological Chemistry 273 S. 24044–24051 basiert, wobei diese Methode leicht modifiziert wurde. Acyl-CoA-Synthetase (von Sigma Co., Ltd. hergestellt) wurde in einer Tris-HCl-Pufferlösung (50 mm, pH = 7,5) gelöst, die 2 mm ATP, 5 mm MgCl₂, 2 mm CoA und 2 mm (R)-3-Hydroxyoctanoat enthält, so daß die Konzentration 0,1 mE/μl betrug. Die Lösung wurde in einem Heizbad bei 37°C aufbewahrt, und zu geeigneten Zeitpunkten wurden Proben gezogen, um den Verlauf der Reaktion durch HPLC zu analysieren. In die gezogenen Proben der Reaktionslösung wurde Schwefelsäure gegeben, damit eine Konzentration von 0,02 n erreicht wurde, um die Enzymreaktion abzubrechen, und danach wurde (R)-3-Hydroxyoctanoat, das ein unreagiertes Substrat darstellt, mit n-Heptan herausgelöst und entfernt. Für die Analyse durch HPLC mit der Säule RP18 (Nucleosil C18, 7 μm, Knauser) wurde bei einem linearen Konzentrationsgradienten von Acetonitril eluiert, wobei eine 25 mm Phosphat-Pufferlösung (pH = 5,3) als mobile Phase verwendet wurde, und die Absorptionsspektren bei 200 bis 500 nm wurden mit einem Diodenarray-Nachweisgerät überwacht, wodurch eine durch die Enzymreaktion erzeugte Thioesterverbindung nachgewiesen wurde. In ähnlicher Weise wurden (R)-3-Hydroxy-5-phenyvaleryl-CoA, (R)-3-Hydroxy-5-(4-fluorphenyl)valeryl-CoA, (R,S)-3-Hydroxy-5-phenoxyvaleryl-CoA und (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctanoyl-CoA hergestellt. Außerdem wurde (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctansäure für die Verwendung bei der Herstellung von (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctanoyl-CoA hergestellt, indem die ungesättigten Teile von 3-Hydroxy-7-octensäure, die nach dem Verfahren synthetisiert wurden, das in Int. J. Biol. Macromol., 12, 85–91 (1990) beschrieben ist, mit 3-Chlorbenzoesäure epoxidiert wurden.
(Beispiel 1)
Herstellung des mikroverkapselten Pigments 1
Ruß als Pigment wurde in einer Konzentration von 25 Masse-% in einer 20 mm Phosphat-Pufferlösung (pH = 7,0) suspendiert, wobei 1 Masse-% Tween-20 als oberflächenaktives Mittel zugesetzt wurde. Diese wurden mit einer Kugelmühle gemischt, wodurch eine Rußdispersion hergestellt wurde. Laut Laserstreuverfahren war der Ruß mit einer mittleren Partikelgröße von 102 nm monodispergiert.
Das im Bezugsbeispiel 1 hergestellte, von Pseudomonas cichorii YN2 stammende, PHA synthetisierende Enzym YN2-C1 wurde bis zu einer Konzentration von 100 E/ml zugesetzt und 30 Minuten bei 20°C stehengelassen. Dann wurde das in Bezugsbeispiel 3 hergestellte (R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA bis zu einer Endkonzentration von 5 mm zugesetzt. Es wurde eine Synthesereaktion durchgeführt, indem die entstandene Lösung 30 Minuten bei 37°C inkubiert wurde.
Die Reaktionslösung wurde zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), wodurch ein wäßriger Kuchen des mikroverkapselten Pigments mit Ruß als Kern erhalten wurde. Dieser wäßrige Kuchen wurde erneut in Ethanol suspendiert, darauf folgte das erneute Auffangen des mikroverkapselten Pigments durch ein Zentrifugierverfahren. Dieses Verfahren wurde dreimal wiederholt, um eine Reinigung vorzunehmen.
Ein Teil des erhaltenen wäßrigen Kuchens des mikroverkapselten Pigments wurde bei reduziertem Druck getrocknet und danach in 20 ml Chloroform suspendiert und 20 Stunden bei 60°C gerührt, um das PHA herauszulösen, das die Hüllen bildet. Der Extrakt wurde mit einem Membranfilter mit einer Porengröße von 0,45 μm filtriert und mit einem Rotationsverdampfer bei reduziertem Druck eingeengt, danach wurde die Methanolyse nach einem üblichen Verfahren durchgeführt und es erfolgten Analysen mit einem Gaschromatographie-Massenspektrometer (GC-MS, Shimadzu QP-5050, E1-Methode), um die mit Methyl veresterten PHA-Monomereinheiten zu identifizieren. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das PHA ein PHA mit 3-Hydroxyoctansäure als Monomereinheit ist, wie es in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist. Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie überprüft (GPC; Säule Toso HLC-8020; Polymer Laboratory PL Gel MIXED-C (5 μm); Lösungsmittel Chloroform, Temperatur der Säule 40°C; Polystyrol-Äquivalent), wodurch folgendes Ergebnis erhalten wurde: Mn = 16.000 und Mw = 36.000.
Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment mit einer mittleren Partikelgröße von 140 nm monodispergiert.
(Beispiel 2)
Herstellung des mikroverkapselten Pigments 2
Ein auf Phthalocyanin basierendes organisches Pigment, Pigment Blue 60, wurde als Pigment mit einer Konzentration von 25 Gew.-% in einer 20 mm Phosphat-Pufferlösung (pH = 7,0) suspendiert, der 1 Masse-% Tween-20 als oberflächenaktives Mittel zugesetzt worden war. Diese wurden mit einer Kugelmühle gemischt, wodurch eine Dispersion von Pigment Blue 60 hergestellt wurde. Laut Laserstreuverfahren war das Pigment Blue 60 mit einer mittleren Partikelgröße von 105 nm monodispergiert.
Das in Bezugsbeispiel 1 hergestellte, von Pseudomonas cichorii YN2 stammende, PHA synthetisierende Enzym YN2-C2 wurde bis zu einer Konzentration von 100 E/ml zugesetzt und 30 Minuten bei 20°C stehengelassen. Dann wurde das in Bezugsbeispiel 3 hergestellte (R)-3-Hydroxy-5-phenylvaleryl-CoA mit einer Endkonzentration von 5 mm zugesetzt. Es wurde eine Synthesereaktion durchgeführt, indem die entstandene Lösung 30 Minuten bei 37°C inkubiert wurde.
Die Reaktionslösung wurde zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), wodurch ein wäßriger Kuchen des mikroverkapselten Pigments mit Pigment Blue 60 als Kern erhalten wurde. Dieser wäßrige Kuchen wurde erneut in Wasser suspendiert, darauf folgte das erneute Auffangen des mikroverkapselten Pigments durch ein Zentrifugierverfahren. Dieses Verfahren wurde dreimal wiederholt, um eine Reinigung vorzunehmen.
Ein Teil des erhaltenen wäßrigen Kuchens des mikroverkapselten Pigments wurde bei reduziertem Druck getrocknet und danach in 20 ml Chloroform suspendiert und 20 Stunden bei 60°C gerührt, um das PHA herauszulösen, das die Hüllen bildet. Der Extrakt wurde mit einem Membranfilter mit einer Porengröße von 0,45 μm filtriert und mit einem Rotationsverdampfer bei reduziertem Druck eingeengt, danach wurde die Methanolyse nach einem üblichen Verfahren durchgeführt und es erfolgten Analysen mit einem Gaschromatographie-Massenspektrometer (GC-MS, Shimadzu QP-5050, E1-Methode), um die mit Methyl veresterten PHA-Monomereinheiten zu identifizieren. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das PHA ein PHA mit 3-Hydroxy-5-phenylvaleriansäure als Monomereinheit ist, wie es in den 2A und 2B dargestellt ist. Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie überprüft, wodurch folgendes Ergebnis erhalten wurde: Mn = 16.000 und Mw = 36.000.
Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment mit einer mittleren Partikelgröße von 145 nm. monodispergiert
(Beispiel 3)
Herstellung des mikroverkapselten Pigments 3
Als Pigment, das als Kern dient, wurden ein Pigment auf Azobasis, Pigment Yello 12, und ein polycyclisches Pigment einer Kondensation, Pigment Red 170, in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 in Wasser dispergiert. Das PHA synthetisierende Enzym, das von den Stämmen H45 und P161 stammt, das in Bezugsbeispiel 2 hergestellt worden war, wurde jeder Pigmentdispersion zugesetzt, so daß die Konzentration 100 E/ml betrug, und 30 Minuten bei 20°C stehengelassen. Dann wurde das in Bezugsbeispiel 3 hergestellte (R)-3-Hydroxy-5-(4-fluorphenyl)valeryl-CoA bis zu einer Endkonzentration von 5 mm zugesetzt. Es wurde eine Synthesereaktion durchgeführt, indem die entstandene Lösung 30 Minuten bei 37°C inkubiert wurde. Das mit PHA überzogene Pigment wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 aufgefangen.
Das die Hülle des mikroverkapselten Pigmentes bildende PHA wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herausgelöst, um die mit Methyl veresterte PHA-Monomereinheit zu identifizieren. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das PHA ein PHA mit (R)-3-Hydroxy-5-(4-fluorphenyl)valeriansäure als Monomereinheit ist, wie es in 3A und 3B gezeigt ist. Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie überprüft, wodurch folgendes Ergebnis erhalten wurde: Mn = 16.000, Mw = 36.000 und Mn = 15.000 und Mw = 35.000.
Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment mit mittleren Partikelgrößen von 160 nm bzw. 170 nm monodispergiert.
(Beispiel 4)
Herstellung und Auswertung einer wäßrigen Pigmenttinte
Das in Beispiel 1 hergestellte mikroverkapselte schwarze Pigment wurde für die Herstellung einer wäßrigen schwarzen Tinte verwendet. Die Zusammensetzung der schwarzen Tinte ist wie folgt. Zudem bezieht sich die nachstehend aufgeführte Menge jeder Komponente auf Masseteile. Es wurde ein dispergierender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt) verwendet, um 3 Stunden zu dispergieren.

Mikroverkapseltes schwarzes Pigment: 50 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil

Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt): 0,3 Teil

Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt): 0,005 Teil und

Wasser: Rest.

In ähnlicher Weise wurde das in Beispiel 2 hergestellte mikroverkapselte blaue Pigment für die Herstellung einer wäßrigen blauen Tinte verwendet. Die Zusammensetzung der blauen Tinte ist wie folgt.

Mikroverkapseltes blaues Pigment:	50 Teile
Glycerin:	6 Teile
Diethylenglycol:	7 Teile
Polyoxyethylendodecylether:	0,2 Teil
Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt):	0,3 Teil
Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt):	0,005 Teil und
Wasser:	Rest.

In ähnlicher Weise wurden die in Beispiel 3 hergestellten mikroverkapselten gelben und roten Pigmente verwendet, um eine wäßrige gelbe Tinte und eine wäßrige rote Tinte herzustellen. Die Zusammensetzungen der Tinten sind wie folgt. (Gelbe Tinte)

Mikroverkapseltes gelbes Pigment:	50 Teile
Glycerin:	6 Teile
Diethylenglycol:	7 Teile

Polyoxyethylendodecylether:	0,2 Teil
Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt):	0,3 Teil
Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt):	0,005 Teil und
Wasser:	Rest.

(Rote Tinte)

Mikroverkapseltes rotes Pigment:	50 Teile
Glycerin:	6 Teile
Diethylenglycol:	7 Teile
Polyoxyethylendodecylether:	0,2 Teil
Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt):	0,3 Teil
Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt):	0,005 Teil und
Wasser:	Rest.

Als Vergleichsbeispiel einer wäßrigen Pigmentdispersion, die nicht mit Polyhydroxyalkanoat überzogen war, wurde fein zerkleinerter Ruß verwendet, um eine wäßrige Pigmenttinte des Vergleichsbeispiels mit der folgenden Zusammensetzung herzustellen.

Fein zerkleinerter Ruß:	50 Teile
Glycerin:	6 Teile
Diethylenglycol:	7 Teile
Polyoxyethylendodecylether:	0,2 Teil
Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt):	0,3 Teil

Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt):	0,005 Teil und
Wasser:	Rest.

Bei den auf diese Weise hergestellten wäßrigen Tinten wurden die Dispersionsstabilität und die mittlere Partikelgröße ausgewertet. Für die Dispersionsstabilität wurde das Verhältnis der Höhe des durchscheinenden Teils der oberen Schicht, die durch die Sedimentation des Pigmentes entsteht, zur gesamten Dispersion gemessen, wobei als Maß das Niveau der Phasentrennung nach einer dreitägigen Aufbewahrung bei 70°C verwendet wurde. Bei der mittleren Partikelgröße wurde der Medianwert des Durchmessers, der mit einem Korngrößenanalysengerät vom Laser-Doppler-Typ Micro Track (UPA 150, von Lease & North Lope Co., Ltd. hergestellt) gemessen worden war, als mittlere Partikelgröße definiert.
Tabelle 3
Wie anhand von Tabelle 3 deutlich wird, hat die Tinte, die mit erfindungsgemäßen Pigmentpartikeln hergestellt ist, die mit Polyhydroxyalkanoat überzogen sind, unabhängig von der Struktur der Pigmente aufgrund der Tatsache eine hervorragende Dispersionsstabilität, daß die Partikelgröße der Mikrokapsel des Pigmentes nicht deutlich verändert war, selbst nachdem die Tinte als wäßrige Aufzeichnungsflüssigkeit hergestellt worden war, und keine Phasentrennung aufgetreten ist. Das ist ein besonders nützlicher Effekt bei der Verwendung der Tinten für Tintenstrahldrucker, da diese Tinte für die Bahnenaufzeichnung aus sehr kleinen Düsen abgegeben wird.
(Beispiel 5)
Auswertung als Tinte für einen Tintenstrahldrucker
Unter Verwendung der Tinte des vorstehenden Beispiels 4 wurde ein Tintenstrahldrucker, der einen Aufzeichnungskopf mit einer Auflösung von 360 dpi umfaßt, zum Drucken in Abständen von 720 dpi in der Hauptabtastrichtung bei einer Abgabefrequenz von 7,2 kHz verwendet. Ein Tintentropfen wurde auf ein mit einer Auflösung von 360 bis 720 dpi gebildetes Pixel geschossen, um eine Aufzeichnung vorzunehmen, wobei die Abgabemenge pro Tintentropfen aus dem Aufzeichnungskopf etwa 25 pl betrug. Dann wurden durchgängige Bilder und Buchstabenmuster gedruckt, um die OD, die Umfangsform des Punktes, die Einheitlichkeit eines durchgängigen Musters, die Durchschlageigenschaft, die glättende Eigenschaft und die Kreisförmigkeit der Bilder auszuwerten. Als Druckmedium wurde von Canon Inc. hergestelltes PB-Papier verwendet.

• Für die OD wurde der Teil des durchgängigen Musters eines Quadrats mit 5 mm gemessen.
• Für die Umfangsform des Punktes wurde die Schärfe des Randteils eines Linienbildes mit einem Vergrößerungsgerät visuell betrachtet.

A:

Der Rand der Linie ist sauber in Linienform gezogen.

B:

Die Linearität des Randes der Linie ist etwas verlorengegangen, das bringt jedoch für die praktische Verwendung kein Problem mit sich.

D:

Die Linearität des Randes der Linie ist verlorengegangen.
• Für die Einheitlichkeit eines durchgängigen Musters wurde die Einheitlichkeit der Dichte in einem durchgängigen Muster eines Quadrats mit 5 mm visuell betrachtet.

A:

Es wurden keine weißen entfärbten Abschnitte festgestellt.

B:

Weiße entfärbte Abschnitte wurden festgestellt, sie sind jedoch nicht so markant, daß sie für die praktische Verwendung ein Problem aufwerfen.

D:

Die weißen entfärbten Abschnitte sind so markant, daß die Bildqualität nachteilig beeinflußt wird.
• Für die Durchschlageigenschaft wurde der Teil, in dem ein durchgängiges Muster gedruckt worden war, von der Rückseite her visuell betrachtet, um zu prüfen, ob das Muster durch das Medium hindurch gesehen werden kann oder nicht, und die optische Dichte des entsprechenden Teils der Rückseite wurde mit einem Macbeth-Densitometer gemessen.

A:

Es ist fast kein Muster zu sehen, und die mit dem Macbeth-Densitometer gemessene optische Dichte beträgt weniger als 0,2.

B:

Das Muster ist leicht zu sehen, jedoch fast vernachlässigbar, und die mit dem Macbeth-Densitometer gemessene optische Dichte liegt im Bereich von 0,2 bis 0,25.
• Für die Kreisförmigkeit wurden die Formen der Tintenpunkte, die von einem Tintentropfen auf dem Druckmedium erzeugt worden waren, mit einem Vergrößerungsgerät betrachtet.

A:

Fast alle Punkte sind aus statistischer Sicht nahezu Kreise.

B:

Aus statistischer Sicht ist die Kreisförmigkeit bei einigen Punkten verlorengegangen, bei der Bilderzeugung gibt es jedoch kein Problem.

C:

Aus statistischer Sicht ist die Kreisförmigkeit bei einer großen Anzahl von Punkten verlorengegangen und es sind verzerrte Punkte entstanden.

Die Ergebnisse der vorstehend aufgeführten Auswertung sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Tabelle 4
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, wird das koagulierte Pigment, wenn die Tinte verwendet wird, die aus erfindungsgemäßen, mit Polyhydroxyalkanoat überzogenen Pigmentpartikeln hergestellt ist, gleichmäßig in Tintenpunkten in Form feiner Partikel auf dem Aufzeichnungsmedium (Papier) verteilt, wodurch Tintenpunkte erhalten werden können, deren periphere und äußere Form hervorragend ist, die angemessen erweiterte Punktdurchmesser aufweisen, eine gleichmäßige Verteilung der Bilddichte in den Punkten zeigen und nahezu frei von ausgelaufenen Tintenstrichen sind.
(Beispiel 6)
Herstellung und Auswertung einer auf Öl basierenden Pigmenttinte
Das in Beispiel 1 hergestellte mikroverkapselte schwarze Pigment wurde für die Herstellung einer auf Öl basierenden schwarzen Tinte verwendet. Die Zusammensetzung der schwarzen Tinte ist wie folgt. Außerdem bezieht sich die Menge jeder nachstehend aufgeführten Komponente auf Masseteile. Ein verteilender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt), wurde verwendet, um das dreistündige Dispergieren vorzunehmen. Als Lösungsmittel wurde Propylenglycolmonomethyletheracetat verwendet.

Mikroverkapseltes schwarzes Pigment: 30 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil und

Lösungsmittel: Rest.
Als Kontrolle wurde eine auf Öl basierende schwarze Tinte mit folgender Zusammensetzung hergestellt.

Mikroverkapseltes schwarzes Pigment: 30 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil

Kolophoniumphenolharz: 25 Teile und

Lösungsmittel: Rest.
Beim Vergleich der beiden schwarzen Tinten wurde bei der Größe der Pigmentpartikel in der Tinte und bei der Dispersionsstabilität kein Unterschied festgestellt, die Viskosität der ersteren war jedoch geringer als die der letzteren. Das heißt, es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Pigmenttinte eine gute Dispersionsstabilität hat, obwohl kein synthetisches Harz, wie ein Kolophoniumphenolharz oder Ketonharz, zugesetzt worden ist, das gewöhnlich einer auf Öl basierenden Pigmenttinte als die Dispersion stabilisierendes Harz zugesetzt wird. Das ist bei der Verwendung bei Schreibstiften, wie Zeichenstiften auf Ölbasis und Markierungsstiften auf Ölbasis, und bei auf Öl basierenden Aufzeichnungsflüssigkeiten, wie einer Drucktinte, ein besonders nützlicher Effekt, da die Pigmentdichte relativ erhöht und die Farbwiedergabeeigenschaft verbessert wird.
(Beispiel 7)
Herstellung einer wäßrigen Pigmenttinte
Eine Dispersionslösung von Ruß wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 als Pigment hergestellt, und das PHA synthetisierende Enzym YN2-C1, das von Pseudomonas cichorii YN2 stammt, wurde zugesetzt, so daß die Konzentration 100 E/ml betrug, und wurde 30 Minuten bei 20°C stehengelassen.
Dann wurde das in Bezugsbeispiel 3 hergestellte (R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA zugesetzt, so daß die Endkonzentration 5 mm betrug, und es wurde 25 Minuten bei 37°C inkubiert. Außerdem wurde (R)-3-Hydroxypimelyl-CoA zugegeben (nach dem Verfahren hergestellt, das in Eur. J. Biochem., 250, 432–439 (1997) beschrieben ist), so daß die Endkonzentration 1 mm betrug, und das Ganze wurde 5 Minuten bei 37°C inkubiert.
Die Reaktionslösung wurde zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), wodurch ein wäßriger Kuchen des mikroverkapselten Pigmentes mit Ruß als Kern erhalten wurde. Dieser wäßrige Kuchen wurde erneut in Wasser suspendiert, darauf wurde das mikroverkapselte Pigment erneut durch Zentrifugieren aufgefangen. Dieses Verfahren wurde dreimal wiederholt, um das Waschen durchzuführen.
Dann wurde das Gewicht des auf der Oberfläche des erhaltenen mikroverkapselten Pigments erzeugten Polymers mit einem Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer gemessen (TOF-SIMS IV, von CAMECA Co., Ltd. hergestellt). Anhand des erhaltenen Massenspektrums wurde festgestellt, daß die Oberfläche des mikroverkapselten Pigments von einem Copolymer von Polyhydroxypimelat und Polyhydroxyoctanoat in einem Molverhältnis von 1,6:1 gebildet wurde. Außerdem wurde das Massenspektrum in ähnlicher Weise mit einem TOF-SIMS gemessen, wobei die Oberfläche des mikroverkapselten Pigments durch Ionenzerstäubung allmählich abgetragen wurde, und es wurde festgestellt, daß das das mikroverkapselte Pigment bildende Polymer in ein Homopolymer von Polyhydroxyoctanoat überging. Anhand dieser Tatsache wurde festgestellt, daß das mikroverkapselte Pigment dieses Beispiels ein mikroverkapseltes Pigment ist, bei dem das Polyhydroxyoctanoat, mit dem das Pigment überzogen ist, ferner mit ionischem und in Wasser dispergierbarem Polyhydroxypimelat überzogen ist.
Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie (GPC; Säule Toso HLC-8020; Polymer Laboratory PL Gel MIXED-C (5 μm); Lösungsmittel Chloroform; Säulentemperatur 40°C; Polystyrol-Äquivalent) geprüft, und als Ergebnis wurden Mn = 19.000 und Mw = 39.000 erhalten.
Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment mit einer mittleren Partikelgröße von 151 nm monodispergiert.
Dieses mikroverkapselte schwarze Pigment wurde ohne Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels für die Herstellung einer wäßrigen schwarzen Tinte benutzt. Die Zusammensetzung der schwarzen Tinte ist wie folgt und der von Beispiel 4 ähnlich, außer daß kein Polyoxyethylendodecylether verwendet wurde.

Außerdem bezieht sich die Menge jeder nachfolgend aufgeführten Komponente auf Masseteile. Es wurde ein dispergierender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt) verwendet, um 3 Stunden zu dispergieren.

Mikroverkapseltes schwarzes Pigment:	50 Teile
Glycerin:	6 Teile
Diethylenglycol:	7 Teile
Proxel XL-2: Konservierungsmittel (von ZENECA Co., Ltd. hergestellt):	0,3 Teil
Benzotriazol: Korrosionsinhibitor (von Kanto Kagaku Co., Ltd. hergestellt):	0,005 Teil und
Wasser:	Rest.

Bei der auf diese Weise hergestellten wäßrigen Tinte wurde die Dispersionsstabilität in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 ausgewertet. Als Ergebnis betrug die Phasentrennung der wäßrigen Tinte dieses Beispiels wie im Falle der wäßrigen Tinte von Beispiel 4 gleich 0%, das ein oberflächenaktives Mittel verwendet. Dadurch wurde festgestellt, daß eine wäßrige Tinte mit einer hervorragenden Dispersionsstabilität bereitgestellt werden kann, ohne daß ein oberflächenaktives Mittel verwendet wird, wenn ein mikroverkapseltes Pigment mit hydrophilem PHA hergestellt wird.
(Beispiel 8)
Herstellung einer auf Öl basierenden Pigmenttinte unter Verwendung des anorganischen Pigments 1
Eisen(III)-oxid als anorganisches rotes Pigment wurde mit einer Sandmühle dispergiert, so daß die Größe 0,3 μm oder weniger betrug, und die Partikelgröße wurde durch einen Absetzprozeß vereinheitlicht. Bei der Messung der mittleren Partikelgröße dieses Pigments durch ein Laserstreuverfahren war es mit einer Größe von 152 nm monodispergiert. 10 Masseteile des unbehandelten Enzyms des PHA synthetisierenden Enzyms (10 E/ml), das von P161 stammt, und 39 Gew.-Teile PBS wurden zu 1 Masseteil dieses Pigments gegeben und 30 Minuten bei 30°C leicht geschüttelt, damit das PHA synthetisierende Enzym auf der Oberfläche des Pigmentes adsorbiert wird. Dieses wurde zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), der Niederschlag wurde in der PBS-Lösung suspendiert, und es wurde erneut zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), wodurch das fixierte Enzym erhalten wurde.
Das vorstehend genannte fixierte Enzym wurde in 48 Masseteilen 0,1 m Phosphatpuffer (pH = 7,0) suspendiert, und 1 Masseteil (R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA (laut Eur. J. Biochem., 250, 432–439 (1997) hergestellt) und 0,1 Masseteil Rinderserumalbumin (von Sigma Co., Ltd. hergestellt) wurden zugesetzt, und es wurde 30 Minuten bei 37°C leicht geschüttelt.
Nach der Reaktion wurde die Reaktionslösung zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), und die gefällten Partikel wurden bei reduziertem Druck getrocknet, wodurch ein mikroverkapseltes Pigment erhalten wurde.
Dann wurde das Gewicht des auf der Oberfläche dieses mikroverkapselten Pigments erzeugten Polymers mit einem Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS IV, von CAMECA Co., Ltd. hergestellt) gemessen. Anhand des erhaltenen Massespektrums wurde festgestellt, daß die Oberfläche der Kapselstruktur von einem Homopolymer von Polyhydroxyoctanoat gebildet wurde. Außerdem wurde das Massenspektrum in ähnlicher Weise mit einem TOF-SIMS gemessen, wobei die Oberfläche der Kapselstruktur durch Ionenzerstäubung allmählich abgetragen wurde, und es wurde festgestellt, daß die gesamte Oberfläche von einem Homopolymer von Polyhydroxyoctanoat gebildet wurde. Dadurch wurde festgestellt, daß die Kapselstruktur dieses Beispiels eine Kapselstruktur ist, bei der hydrophile anorganische Partikel direkt mit einem Homopolymer von hydrophobem Polyhydroxyoctanoat überzogen sind.
Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie (GPC; Säule Toso HLC-8020; Polymer Laboratory PL Gel MIXED-C (5 μm); Lösungsmittel Chloroform; Säulentemperatur 40°C; Polystyrol-Äquivalent) geprüft, und als Ergebnis wurden Mn = 21.000 und Mw = 41.000 erhalten. Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment zudem mit einer mittleren Partikelgröße von 169 nm monodispergiert.
Dieses mikroverkapselte Pigment wurde dann verwendet, um eine auf Öl basierende Tinte herzustellen. Die Zusammensetzung der schwarzen Tinte ist wie folgt. Außerdem bezieht sich die Menge jeder nachstehend aufgeführten Komponente auf Masseteile. Es wurde ein dispergierender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt) verwendet, um 3 Stunden zu dispergieren. Als Lösungsmittel wurde Propylenglycolmonomethyletheracetat verwendet.

Mikroverkapseltes Pigment: 30 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil und

Lösungsmittel: Rest.
(Beispiel 9)
Herstellung einer auf Öl basierenden Pigmenttinte unter Verwendung des anorganischen Pigments 2
Eisen(III)-oxid als anorganisches rotes Pigment wurde mit einer Sandmühle dispergiert, so daß die Partikelgröße 0,3 μm oder weniger betrug, und die Partikelgröße wurde durch einen Absetzprozeß vereinheitlicht. Bei der Messung der mittleren Partikelgröße dieses Pigments durch ein Laserstreuverfahren war es mit einer Größe von 152 nm monodispergiert. 10 Masseteile des unbehandelten Enzyms des PHA synthetisierenden Enzyms (10 E/ml), das von P161 stammt, und 39 Gew.-Teile PBS wurden zu 1 Masseteil dieses Pigments gegeben und 30 Minuten bei 30°C leicht geschüttelt, damit das PHA synthetisierende Enzym auf der Oberfläche des Pigmentes absorbiert wird. Dieses wurde zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), der Niederschlag wurde in der PBS-Lösung suspendiert, und es wurde erneut zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), wodurch das fixierte Enzym erhalten wurde.
Das vorstehend genannte fixierte Enzym wurde in 48 Masseteilen 0,1 m Phosphatpuffer (pH = 7,0) suspendiert, und 1 Masseteil (R)-3-Hydroxypimelyl-CoA (nach dem Verfahren hergestellt, das in J. Bacterial., 182, 2753–2760 (2000) bschrieben ist) und 0,1 Masseteil Rinderserumalbumin (von Sigma Co., Ltd. hergestellt) wurden zugesetzt, und es wurde 5 Minuten bei 37°C leicht geschüttelt. Dann wurde 0,1 m Phosphatpuffer (pH = 7,0), der 1 Masseteil (R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA (nach dem Verfahren hergestellt, das in Eur. J. Biochem., 250, 432–439 (1997) beschrieben ist) und 0,1 Masseteil Rinderserumalbumin (von Sigma Co., Ltd. hergestellt) enthielt, mit einer Rate von 4 Teilen/Minute in diese Lösung gegeben, wobei eine Mikroröhrenpumpe verwendet wurde (MP-3N, von Tokyo Rikakikai Co., Ltd. hergestellt), wobei die Lösung bei 37°C leicht geschüttelt wurde.
Nach 25 Minuten wurde die Reaktionslösung zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten), und die gefällten Partikel wurden bei reduziertem Druck getrocknet, wodurch ein mikroverkapseltes Pigment erhalten wurde.
Dann wurde das Gewicht des auf der Oberfläche dieses mikroverkapselten Pigments erzeugten Polymers mit einem Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS IV, von CAMECA Co., Ltd. hergestellt) gemessen. Anhand des erhaltenen Massespektrums wurde festgestellt, daß die Oberfläche des mikroverkapselten Pigments von einem Copolymer von Polyhydroxyoctanoat und Polyhydroxypimelat (Molverhältnis 15:1) gebildet wurde. Außerdem wurde das Massenspektrum in ähnlicher Weise mit einem TOF-SIMS gemessen, wobei die Oberfläche des mikroverkapselten Pigments durch Ionenzerstäubung allmählich abgetragen wurde, und es wurde festgestellt, daß der Anteil des Polyhydroxyoctanoats im vorstehend beschriebenen Copolymer allmählich abnahm, als die Oberfläche abgetragen wurde, und das Polymer schließlich in ein Homopolymer von Polyhydroxypimelat überging. Anhand dieser Tatsache wurde festgestellt, daß das mikroverkapselte Pigment dieses Beispiels ein mikroverkapseltes Pigment ist, bei dem ein hydrophiles Pigment mit Polyhydroxypimelat mit eine hydrophilen funktionellen Gruppe überzogen ist, das dann mit einem Copolymer von Polyhydroxyoctanoat und Polyhydroxypimelat überzogen ist, wobei der Anteil des hydrophoben Polyhydroxyoctanoats zunimmt, wenn man sich der Oberfläche nähert.
Außerdem wurde das Molekulargewicht des PHA durch Gel-Permeationschromatographie (GPC; Säule Toso HLC-8020; Polymer Laboratory PL Gel MIXED-C (5 μm); Lösungsmittel Chloroform; Säulentemperatur 40°C; Polystyrol-Äquivalent) geprüft, und als Ergebnis wurden Mn = 20.000 und Mw = 39.000 erhalten. Laut Laserstreuverfahren war das mikroverkapselte Pigment zudem mit einer mittleren Partikelgröße von 171 nm monodispergiert.
Dieses mikroverkapselte Pigment wurde dann verwendet, um eine auf Öl basierende Tinte herzustellen. Die Zusammensetzung der Tinte ist wie folgt. Außerdem bezieht sich die Menge jeder nachstehend aufgeführten Komponente auf Masseteile. Es wurde ein dispergierender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt) verwendet, um 3 Stunden zu dispergieren. Als Lösungsmittel wurde Propylenglycolmonomethyletheracetat verwendet.

Mikroverkapseltes Pigment: 30 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil und

Lösungsmittel: Rest.
(Vergleichsbeispiel 10)
Eisen(III)-Oxid als anorganisches rotes Pigment wurde mit einer Sandmühle dispergiert, so daß die Größe 0,3 μm oder weniger betrug, und die Partikelgröße wurde durch einen Absetzprozeß vereinheitlicht. Bei der Messung der mittleren Partikelgröße dieses Pigments durch ein Laserstreuverfahren war es mit einer Größe von 152 nm monodispergiert. Dieses wurde für die Herstellung einer auf Öl basierenden Tinte verwendet. Die Zusammensetzung der Tinte ist wie folgt. Außerdem bezieht sich die Menge jeder nachstehend aufgeführten Komponente auf Masseteile. Es wurde ein dispergierender Rührer (TK Homodisper 20, von Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. hergestellt) verwendet, um 3 Stunden zu dispergieren. Als Lösungsmittel wurde Propylenglycolmonomethyletheracetat verwendet.

Eisen(III)-oxid: 30 Teile

Glycerin: 6 Teile

Diethylenglycol: 7 Teile

Polyoxyethylendodecylether: 0,2 Teil und

Lösungsmittel: Rest.
(Beispiel 10)
Auswertung der auf Öl basierenden Tinten von Beispiel 8 und Beispiel 9 und Vergleichsbeispiel 10
Bei den auf Öl basierenden Tinten des Beispiels 8, des Beispiels 9 und des Vergleichsbeispiels 10 wurde die Dispersionsstabilität in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 gemessen. Als Ergebnis hatten die Tinten von Beispiel 8 und Beispiel 9 eine hervorragende Dispersionsstabilität mit einer Phasentrennung von 0%, die auf Öl basierende Tinte von Vergleichsbeispiel 10 hatte jedoch eine schlechte Dispersionsstabilität mit einer Phasentrennung von 30%, verglichen mit der von Beispiel 8 und Beispiel 9.
Dann wurden die auf Öl basierenden Tinten von Beispiel 8, Beispiel 9 und Vergleichsbeispiel 10 mit einem Wirbelmischer 5 Minuten kräftig gerührt, um ihre Dispersionsstabilität in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 auszuwerten. Als Ergebnis hatte die Tinte von Beispiel 9 eine hervorragende Dispersionsstabilität mit einer Phasentrennung von 0%, die auf Öl basierende Tinte von Beispiel 8 hatte jedoch eine etwas schlechte Dispersionsstabilität mit einer Phasentrennung von 10%. Die auf Öl basierende Tinte von Vergleichsbeispiel 10 hatte eine schlechte Dispersionsstabilität mit einer Phasentrennung von 25%.
Wenn das gerührte mikroverkapselte Pigment der Beispiele 8 und 9 nach der Aufbewahrung mit einem Lichtmikroskop betrachtet wurde, war zudem jedes Pigmentpartikel von Beispiel 9 geeignet dispergiert, wohingegen bei Beispiel 8 einige Pigmentpartikel koagulierten und eine Kapselstruktur vorlag, bei der der PHA-Überzug abgestreift worden war.
Anhand dieser vorstehend beschriebenen Tatsache wurde festgestellt, daß ein anorganisches Pigment mit PHA mit einer hydrophilen funktionellen Gruppe mit einer hohen Affinität für das anorganische Pigment überzogen ist, und dieses PHA mit einem Copolymer aus einer hydrophilen PHA-Monomereinheit und einer hydrophoben PHA-Monomereinheit überzogen ist, wobei der Anteil der hydrophoben PHA-Monomereinheit zunimmt, wenn man sich der Oberfläche nähert, wodurch eine hydrophobe PHA-Kapsel hergestellt werden kann, die das anorganische Pigment stabiler verkapseln kann.
(Beispiel 11)
Herstellung und Auswertung eines mikroverkapselten Pigments
Das PHA synthetisierende Enzym, das vom rekombinanten Stamm pYN2-C1 stammt, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 an Ruß fixiert. Dann wurden die in Bezugsbeispiel 3 hergestellten (R,S)-3-Hydroxy-5-phenoxyvaleryl-CoA und (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctanoyl-CoA zugesetzt, so daß die Endkonzentration 4 mm bzw. 1 mm betrug. Es wurde eine Synthesereaktion durchgeführt, indem die entstandene Lösung 30 Minuten bei 37°C inkubiert wurde.
Ein Teil der Reaktionslösung wurde durch Zentrifugieren aufgefangen (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten) und bei reduziertem Druck getrocknet und danach in Chloroform suspendiert und 20 Stunden bei 60°C gerührt, um das die Hülle bildende PHA herauszulösen. Bei dieser extrahierten Lösung wurde eine ¹H-NMR-Analyse durchgeführt (Gerät: FT-NMR: Bruker DPX 400, gemessene Kernspezies: ¹H; Lösungsmittel: schweres Chloroform (enthält TMS)). Als Gehalt der Einheiten (%) jeder Seitenkette-Einheit, der aus dieser Messung berechnet wurde, betrug der Gehalt der 3-Hydroxy-5-phenoxyvaleriansäure-Einheit 83% und der Gehalt der 3-Hydroxy-7,8-epoxyoctansäure-Einheit lag bei 17%.
Das Verfahren, bei dem die vorstehend genannte Reaktionslösung zentrifugiert (10.000 × g, 4°C, 10 Minuten) und der Niederschlag in gereinigtem Wasser suspendiert wurde, wurde dreimal durchgeführt, danach wurde Hexamethylendiamin als Vernetzungsmittel darin in einem Verhältnis von 0,5 Masseteil Hexamethylendiamin zu 1 Teil Ruß in der Suspension gelöst. Nachdem es sicher gelöst war, wurde Wasser durch Gefriertrocknen entfernt (als Partikel 1 bezeichnet). Das Partikel 1 wurde 12 Stunden bei 70°C umgesetzt (als Partikel 2 bezeichnet).
Die vorstehend genannten Partikel 1 und 2 wurden in Chloroform suspendiert und 20 Stunden bei 60°C gerührt, um das die Hülle bildende PHA herauszulösen, und Chloroform wurde durch Trocknen bei reduziertem Druck entfernt, darauf wurden Messungen mit einem Kalorimeter mit Differentialabtastung durchgeführt (DSC; Pyris 1, von PerkinElmer Co., Ltd. hergestellt, Temperaturerhöhungsrate: 10°C/Minute). Als Ergebnis wurde für das Partikel 1 ein deutlicher exothermer Peak in der Nähe von 90°C beobachtet, der zeigt, daß eine Reaktion zwischen einer Epoxygruppe im Polymer und Hexamethylendiamin erfolgt war und die Vernetzung zwischen den Polymeren fortgeschritten war. Beim Partikel 2 wurde andererseits kein deutlicher Wärmefluß festgestellt, was zeigt, daß die Vernetzungsreaktion fast völlig abgeschlossen war.
Außerdem wurde die IR-Absorption bei einer ähnlichen Probe gemessen (FT-IR; 1720X, von PerkinElmer Co., Ltd. hergestellt). Als Ergebnis waren die Peaks von Amin (nahe 3340 cm^–1) und Epoxy (nahe 822 cm^–1), die beim Partikel 1 festgestellt worden waren, beim Partikel 2 verschwunden.
Anhand der vorstehenden Ergebnisse wurde deutlich, daß ein vernetztes Polymer erhalten werden kann, wenn PHA mit einer Epoxy-Einheit an der Seitenkette mit Hexamethylendiamin umgesetzt wird.
Andererseits wurde eine Probe in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt und geprüft, außer daß anstelle von (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctanoyl-CoA (R)-3-Hydroxyoctanoyl-CoA verwendet wurde, es wurde jedoch kein Ergebnis erhalten, das die Vernetzung zwischen den Polymeren deutlich zeigt, wie sie vorstehend beschrieben ist.
Das vorstehend genannte Partikel 2 wurde erneut in Ethanol suspendiert, daraufhin wurde das mikroverkapselte Pigment von Partikel 2 erneut durch ein Zentrifugierverfahren aufgefangen.
Das vorstehend beschriebene makroverkapselte Pigment wurde in Hexan, Methanol, Propylenglycolmonomethylehteracetat oder Ethylether suspendiert und 30 Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt, in keinem dieser Lösungsmittel wurde jedoch eine wesentliche Änderung festgestellt, womit deutlich wird, daß das mikroverkapselte Pigment eine befriedigende chemische Beständigkeit aufwies. Somit wurde festgestellt, daß das mikroverkapselte Pigment in vielen Arten von Dispersionsmitteln verwendet werden kann. Das vorstehend beschriebene elektrophoretische Partikel hatte auch eine befriedigende mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit.
(Beispiel 12)
Herstellung und Auswertung einer wäßrigen Pigmenttinte
Eine wäßrige schwarze Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, außer daß das im vorstehend beschriebenen Beispiel 11 hergestellte mikroverkapselte Pigment anstelle des in Beispiel 1 hergestellten mikroverkapselten schwarzen Pigmentes verwendet wurde. Außerdem wurde eine wäßrige Pigmenttinte des Vergleichsbeispiels in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt.
Bei den vorstehend beschriebenen wäßrigen Tinten wurden die Dispersionsstabilität und die mittlere Partikelgröße in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 ausgewertet. Als Ergebnis betrugen bei der aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 11 hergestellten Tinte die Phasentrennung 0% und die mittlere Partikelgröße unmittelbar nach der Herstellung 179 nm und nach der Aufbewahrung 188 nm. Bei der Tinte des Vergleichsbeispiels betrug die Phasentrennung andererseits 25%, und die mittlere Partikelgröße lag unmittelbar nach der Herstellung bei 289 nm und nach der Lagerung bei 1865 nm.
Somit hatte sich bei der aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 11 hergestellten Tinte die Partikelgröße des mikroverkapselten Pigments nicht deutlich verändert, selbst nachdem die Tinte als wäßrige Aufzeichnungsflüssigkeit hergestellt worden war, und die Dispersionsstabilität war hervorragend. Das stellt bei der Verwendung von Tinten für Tintenstrahldrucker einen besonders nützlichen Effekt dar, bei denen die Tinte für die Bahnenaufzeichnung aus sehr kleinen Düsen abgegeben wird.
(Beispiel 13)
Auswertung als Tinte für Tintenstrahldrucker
Die Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 als Tinte für Tintenstrahldrucker ausgewertet, außer daß anstelle der in Beispiel 4 hergestellten Tinte die Tinte des vorstehend beschriebenen Beispiels 12 verwendet wurde.
Wenn die Tinte von Beispiel 12 verwendet wurde, betrug als Ergebnis die OD 1,46, der Punktdurchmesser lag bei 68 μm, bei der Umfangsform des Punktes war der Rand der Linie sauber in Linienform gezogen, bei der Einheitlichkeit eines durchgängigen Musters wurden keine weißen entfärbten Abschnitte festgestellt, durch das Medium hindurch war fast kein Muster zu erkennen, und bei der Durchschlageigenschaft war die mit einem Macbeth-Densitometer gemessene optische Dichte kleiner als 0,2, und bei der Kreisförmigkeit waren aus statistischer Sicht fast alle Punkte nahezu Kreise.
Laut der vorstehend aufgeführten Ergebnisse wird die aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 11 hergestellte Tinte als Tinte für Tintenstrahldrucker verwendet, wodurch ein koaguliertes Pigment gleichmäßig in Tintenpunkten in Form feiner Partikel auf dem Aufzeichnungsmedium (Papier) koaguliert, womit Tintenpunkte erhalten werden können, deren periphere und äußere Formen hervorragend sind, die geeignet erweiterte Punktdurchmesser haben, eine gleichmäßige Verteilung der Bilddichte in den Punkten zeigen und nahezu frei von ausgelaufenen Tintenstrichen sind.
(Beispiel 14)
Herstellung und Auswertung einer auf Öl basierenden Pigmenttinte
Eine auf Öl basierende schwarze Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, außer daß das im vorstehend beschriebenen Beispiel 11 hergestellte mikroverkapselte Pigment anstelle des in Beispiel 1 hergestellten mikroverkapselten schwarzen Pigmentes verwendet wurde und als Lösungsmittel Propylenglycolmonomethyletheracetat oder Ethylether verwendet wurde. Außerdem wurde die auf Öl basierende Pigmenttinte des Vergleichsbeispiels in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt.
Wenn die vorstehend beschriebenen schwarzen Tinten miteinander verglichen werden, wird kein Unterschied bei der Größe der Pigmentpartikel in der Tinte und der Dispersionsstabilität festgestellt, die Viskosität beim Vergleichsbeispiel war jedoch höher als die des letzteren. Das heißt, es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Pigmenttinte eine gute Dispersionsstabilität hat, obwohl kein synthetisches Harz, wie Kolophoniumphenolharz oder Ketonharz zugesetzt wurde, das einer auf Öl basierenden Pigmenttinte gewöhnlich als die Dispersion stabilisierendes Harz zugegeben wird. Das ist bei der Verwendung bei Schreibstiften, wie einem Zeichenstift auf Ölbasis und einem Markierungsstift auf Ölbasis, und bei auf Öl basierenden Aufzeichnungsflüssigkeiten, wie einer Drucktinte, ein besonders vorteilhafter Effekt, da die Pigmentdichte relativ erhöht und die Farbwiedergabeeigenschaft verbessert ist.
Außerdem wurde die vorstehend beschriebene schwarze Tinte 30 Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt, die schwarze Tinte, die das in Beispiel 11 hergestellte mikroverkapselte Pigment verwendet, konnte jedoch problemlos verwendet werden, und somit wurde festgestellt, daß das mikroverkapselte Pigment auch eine befriedigende Lagerungsbeständigkeit in verschiedenen Lösungsmitteln aufweist.
(Beispiel 15)
Herstellung eines mikroverkapselten Pigments
Das PHA synthetisierende Enzym, das vom rekombinanten Stamm pYN2-C1 stammt, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 an Ruß fixiert. Dann wurden die in Bezugsbeispiel 3 hergestellten (R,S)-3-Hydroxy-5-phenoxyvaleryl-CoA und (R,S)-3-Hydroxy-7,8-epoxyoctanoyl-CoA zugesetzt, so daß die Endkonzentration 4 mm bzw. 1 mm betrug. Es wurde eine Synthesereaktion durchgeführt, indem die entstandene Lösung 30 Minuten bei 37°C inkubiert wurde. Das hergestellte mikroverkapselte Pigment wurde filtriert, gewaschen und getrocknet, und 10 Masseteile von endständig mit Amino modifiziertem Polysiloxan (modifiziertes Silikonöl TSF 4700, von GE Toshiba Silicone Co., Ltd. hergestellt) wurden zu 1 Masseteil des mikroverkapselten Pigments gegeben und 2 Stunden bei 70°C umgesetzt. Ein Verfahren zu dessen Suspendieren in Methanol und Zentrifugieren (10.000 × g, 4°C, 20 Minuten) wurde wiederholt durchgeführt, um das Waschen und Trocknen vorzunehmen, wodurch ein mikroverkapseltes Pigment mit einer Pfropfkette aus Polysiloxan erhalten wurde.
Außerdem hatte das vorstehend beschriebene mikroverkapselte Pigment eine befriedigende mechanische Festigkeit, Witterungsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit.
(Beispiel 16)
Herstellung und Auswertung einer wäßrigen Pigmenttinte
Eine wäßrige schwarze Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, außer daß das im vorstehend beschriebenen Beispiel 15 hergestellte mikroverkapselte Pigment anstelle des in Beispiel 1 hergestellten mikroverkapselten schwarzen Pigmentes verwendet wurde. Außerdem wurde eine wäßrige Pigmenttinte des Vergleichsbeispiels in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 hergestellt.
Bei den vorstehend beschriebenen wäßrigen Tinten wurden die Dispersionsstabilität und die mittlere Partikelgröße in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 ausgewertet. Als Ergebnis betrugen bei der aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 15 hergestellten Tinte die Phasentrennung 0% und die mittlere Partikelgröße unmittelbar nach der Herstellung 177 nm und nach der Aufbewahrung 182 nm. Bei der Tinte des Vergleichsbeispiels betrug die Phasentrennung andererseits 25%, und die mittlere Partikelgröße lag unmittelbar nach der Herstellung bei 289 nm und nach der Lagerung bei 1865 nm.
Somit hatte sich bei der aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 15 hergestellten Tinte die Partikelgröße des mikroverkapselten Pigments nicht deutlich verändert, selbst nachdem die Tinte als wäßrige Aufzeichnungsflüssigkeit hergestellt worden war, und die Dispersionsstabilität war hervorragend. Das stellt bei der Verwendung von Tinten für Tintenstrahldrucker einen besonders nützlichen Effekt dar, bei denen die Tinte für die Bahnenaufzeichnung aus sehr kleinen Düsen abgegeben wird.
(Beispiel 17)
Auswertung als Tinte für Tintenstrahldrucker
Die Tinte wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 als Tinte für Tintenstrahldrucker ausgewertet, außer daß anstelle der in Beispiel 4 hergestellten Tinte die Tinte des vorstehend beschriebenen Beispiels 16 verwendet wurde.
Wenn die Tinte von Beispiel 16 verwendet wurde, betrug als Ergebnis die OD 1,47, der Punktdurchmesser lag bei 71 μm, bei der Umfangsform des Punktes war der Rand der Linie sauber in Linienform gezogen, bei der Einheitlichkeit eines durchgängigen Musters wurden keine weißen entfärbten Abschnitte festgestellt, durch das Medium hindurch war fast kein Muster zu erkennen, und bei der Durchschlageigenschaft war die mit einem Macbeth-Densitometer gemessene optische Dichte kleiner als 0,2, und bei der Kreisförmigkeit waren aus statistischer Sicht fast alle Punkte nahezu Kreise.
Anhand der vorstehend aufgeführten Ergebnisse wird die aus dem mikroverkapselten Pigment von Beispiel 15 hergestellte Tinte als Tinte für Tintenstrahldrucker verwendet, wodurch ein koaguliertes Pigment gleichmäßig in Tintenpunkten in Form feiner Partikel auf dem Aufzeichnungsmedium (Papier) koaguliert, wodurch Tintenpunkte erhalten werden können, deren periphere und äußere Formen hervorragend sind, die geeignet erweiterte Punktdurchmesser haben, eine gleichmäßige Verteilung der Bilddichte in den Punkten zeigen und nahezu frei von ausgelaufenen Tintenstrichen sind.
Das in der erfindungsgemäßen Pigmenttinte enthaltene mikroverkapselte Pigment zeigt ohne oberflächenaktives Mittel ein befriedigendes Dispersionsvermögen in auf Wasser basierenden, auf Öl basierenden und sowohl auf Wasser als auch Öl basierenden Zusammensetzungen, wenn die Zusammensetzung des PHA geeignet ausgewählt wird, und aufgrund der geringeren Partikelgröße hat das mikroverkapselte Pigment eine hervorragende Dichte, Feinheit, Transparenz, hervorragende färbende und Farbwiedergabeeigenschaften und ein hervorragendes Dispersionsvermögen und eine hervorragende zeitliche Stabilität der Dispersion. Die erfindungsgemäße Pigmenttinte kann leicht für Schreibstifte, wie einen Kugelschreiber auf Wasserbasis, einen Füllfederhalter, einen Zeichenstift auf Wasserbasis und einen Markierungsstift auf Wasserbasis, und eine wäßrige Tinte für Tintenstrahldrucker vom O/D-Typ, wie Tintenstrahldrucker vom Blasenstrahltyp, Thermostrahlsystem und Piezosystem, sowie auch für Schreibstifte, wie einen Zeichenstift auf Ölbasis und einen Markierungsstift auf Ölbasis, und auf Öl basierende Tinten, wie eine Drucktinte hergestellt werden. Diese Pigmenttinte hat den Vorteil, daß die Menge des Dispersionsmittels verringert werden kann, wodurch die Viskosität verringert werden kann, die Konzentration des Pigments erhöht werden kann und die Farbwiedergabeeigenschaft verbessert werden kann.

Claims

Pigmenttinte, die ein Farbmaterial, bei dem zumindest ein Teil der Oberfläche der Pigmentpartikel mit Polyhydroxyalkanoat überzogen ist, und ein Dispersionsmittel für das Farbmaterial enthält.
Pigmenttinte nach Anspruch 1, wobei das Polyhydroxyalkanoat aus zumindest einer Monomereinheit besteht, die aus der Gruppe von Monomereinheiten ausgewählt ist, die mit den Formeln [1] bis [10] angegeben werden:
(worin das Symbol "a" für eine ganze Zahl steht und die Kombination aus R1 und "a" aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Kombination aus einem Wasserstoffatom und einer ganzen Zahl von 0 bis 10; einer Kombination aus einem Halogenatom und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer chromophoren Gruppe und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer Carboxylgruppe oder einem Salz davon und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; und einer Kombination aus
und einer ganzen Zahl von 1 bis 7);
(worin b eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und R2 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R3 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin d eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und R4 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin e eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R5 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅, -C₃F₇, -CH₃, -C₂H₅ und -C₃H₇);
(worin f eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist);
(worin g eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist);
(worin h eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und R6 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR', -SO₂R'', -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -CH(CH₃)₂ und -C(CH₃)₃, wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅);
(worin i eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und R7 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR' und -SO₂R'', wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅); und
(worin j eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist).
Pigmenttinte nach Anspruch 1, wobei das Polyhydroxyalkanoat eine hydrophile funktionelle Gruppe aufweist.
Pigmenttinte nach Anspruch 3, wobei das Polyhydroxyalkanoat eine anionische funktionelle Gruppe aufweist.
Pigmenttinte nach Anspruch 4, wobei das Polyhydroxyalkanoat eine Carboxylgruppe aufweist.
Pigmenttinte nach Anspruch 5, wobei die Carboxylgruppe durch zumindest eine Monomereinheit eingeführt wird, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus der Monomereinheit der Formel [11]:
(worin k eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist).
Pigmenttinte nach Anspruch 2, wobei sich die Zusammensetzung der Monomereinheit des Polyhydroxyalkanoats entlang einer Richtung vom Inneren des Farbmaterials zu dessen Außenseite ändert.
Pigmenttinte nach Anspruch 2, wobei zumindest ein Teil des Polyhydroxyalkanoats chemisch modifiziert ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 8, wobei das chemisch modifizierte Polyhydroxyalkanoat zumindest eine Pfropfkette aufweist.
Pigmenttinte nach Anspruch 9, wobei die Pfropfkette erzeugt worden ist, indem Polyhydroxyalkanoat, das zumindest eine Monomereinheit mit einer Epoxygruppe enthält, chemisch modifiziert worden ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 10, wobei die Pfropfkette eine Pfropfkette von Verbindungen ist, die jeweils eine Aminogruppe aufweisen.
Pigmenttinte nach Anspruch 11, wobei die Verbindung mit einer Aminogruppe eine mit einer endständigen Aminogruppe modifizierte Verbindung ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 12, wobei jede der mit einer endständigen Aminogruppe modifizierten Verbindungen unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Polyvinylamin, Polyethylenimin und mit einer endständigen Aminogruppe modifiziertem Polysiloxan.
Pigmenttinte nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Teil des Polyhydroxyalkanoats vernetzt ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 14, wobei das vernetzte Polyhydroxyalkanoat ein Polyhydroxyalkanoat ist, bei dem ein Polyhydroxyalkanoat, das zumindest eine Monomereinheit mit einer Epoxygruppe enthält, vernetzt ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 15, wobei das vernetzte Polyhydroxyalkanoat ein Polyhydroxyalkanoat ist, das mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe von einer Diaminverbindung, Succinsäureanhydrid, 2-Ethyl-4-methylimidazol und durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen vernetzt ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 16, wobei die Diaminverbindung Hexamethylendiamin ist.
Pigmenttinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 1.000 bis 10.000.000 liegt.
Pigmenttinte nach Anspruch 18, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 3.000 bis 1.000.000 liegt.
Pigmenttinte nach Anspruch 9, wobei die Pfropfkette eine Pfropfkette von Verbindungen ist, die jeweils eine Aminogruppe aufweisen.
Pigmenttinte nach Anspruch 20, wobei die Verbindung mit einer Aminogruppe eine mit einer endständigen Aminogruppe modifizierte Verbindung ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 21, wobei jede der mit einer endständigen Aminogruppe modifizierten Verbindungen unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Polyvinylamin, Polyethylenimin und mit einer endständigen Aminogruppe modifiziertem Polysiloxan.
Pigmenttinte nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 1.000 bis 10.000.000 liegt.
Pigmenttinte nach Anspruch 23, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 3.000 bis 1.000.000 liegt.
Pigmenttinte nach Anspruch 14, wobei das vernetzte Polyhydroxyalkanoat ein Polyhydroxyalkanoat ist, das mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe von einer Diaminverbindung, Succinsäureanhydrid, 2-Ethyl-4-methylimidazol und durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen vernetzt ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 25, wobei die Diaminverbindung Hexamethylendiamin ist.
Pigmenttinte nach Anspruch 25 oder 26, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 1.000 bis 10.000.000 liegt.
Pigmenttinte nach Anspruch 27, wobei das Molekulargewicht des Polyhydroxyalkanoats im Bereich von 3.000 bis 1.000.000 liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Pigmenttinte, die ein Farbmaterial und ein Dispersionsmittel für das Farbmaterial enthält, umfassend die Schritte: Durchführen einer Polyhydroxyalkanoat-Synthesereaktion mit 3-Hydroxyacyl-CoA als Substrat in Gegenwart eines Polyhydroxyalkanoat synthetisierenden Enzyms, das auf der Oberfläche von Pigmentpartikeln fixiert ist, die in einem wäßrigen Medium dispergiert sind, wodurch zumindest ein Teil der Oberfläche des Pigmentpartikels mit Polyhydroxyalkanoat überzogen wird, wodurch ein Farbmaterial erhalten wird; und Dispergieren des Farbmaterials im Dispersionsmittel.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Polyhydroxyalkanoat aus zumindest einer Monomereinheit besteht, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Monomereinheiten der Formeln [1] bis [10], und jedes entsprechende 3-Hydroxyacyl-CoA aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus 3-Hydroxyacyl-CoA der Formeln [12] bis [21]:
(worin das Symbol "a" für eine ganze Zahl steht und die Kombination aus R1 und "a" aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Kombination aus einem Wasserstoffatom und einer ganzen Zahl von 0 bis 10; einer Kombination aus einem Halogenatom und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer chromophoren Gruppe und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer Carboxylgruppe oder einem Salz davon und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; und einer Kombination aus
und einer ganzen Zahl von 1 bis 7);
(worin b eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und R2 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R3 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin d eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und R4 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇);
(worin e eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und R5 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅, -C₃F₇, -CH₃, -C₂H₅ und -C₃H₇);
(worin f eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist);
(worin g eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist);
(worin h eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und R6 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR', -SO₂R'', -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -CH(CH₃)₂ und -C(CH₃)₃, wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅);
(worin i eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und R7 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR' und -SO₂R'', wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅); und
(worin j eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist);
(worin -ScoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, das Symbol "a" für eine ganze Zahl steht und die Kombination aus R1 und a aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Kombination aus einem Wasserstoffatom (H) und einer ganzen Zahl von 0 bis 10; einer Kombination aus einem Halogenatom und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer chromophoren Gruppe und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; einer Kombination aus einer Carboxylgruppe oder einem Salz davon und einer ganzen Zahl von 1 bis 10; und einer Kombination aus
und einer ganzen Zahl von 1 bis 7); und R1 und a in der Monomereinheit der Formel [1] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, b eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist, die b in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [2] entspricht, und R2 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R2 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [2] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, c eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, die c in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [3] entspricht, und R3 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R3 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [3] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, d eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist, die d in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [4] entspricht, und R4 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅ und -C₃F₇ und R4 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [4] entspricht;
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht, e eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, die e in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [5] entspricht, und R5 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -CF₃, -C₂F₅, -C₃F₇, -CH₃, -C₂H₅ und -C₃H₇ und R5 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [5] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und f eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist und f in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [6] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und g eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist und g in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [7] entspricht);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und h eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und h in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [8] entspricht und R6 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR', -SO₂R'', -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -CH(CH₃)₂ und -C(CH₃)₃ und R6 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [8] entspricht, wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅);
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und i eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist und i in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [9] entspricht und R7 aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), einem Halogenatom, -CN, -NO₂, -COOR' und -SO₂R'', und R7 in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [9] entspricht, wobei R' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Wasserstoffatom (H), Na, K, -CH₃ und -C₂H₅, und R'' aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus -OH, -ONa, -OK, einem Halogenatom, -OCH₃ und -OC₂H₅); und
(worin -SCoA für ein an Alkansäure gebundenes CoA steht und j eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist und j in der Monomereinheit der vorstehend angegebenen Formel [10] entspricht).