JP2001130132A - ポリビニルアルコール−アルキル化ポリアミンブレンドを含むインクジェット紙コーティング - Google Patents

ポリビニルアルコール−アルキル化ポリアミンブレンドを含むインクジェット紙コーティング

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い光学濃度の画像および優れた耐水性を紙
に与える改良されたインクジェット紙コーティングなら
びに改良されたインクジェット記録用紙を製造する方法
の提供。 【解決手段】 上記課題は無機顔料、好ましくはシリ
カ、およびアルキル化された非ポリマー性のポリアミン
とＰＶＯＨをブレンドしたＰＶＯＨ組成物からなるコー
ティング組成物によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】インクジェット技術の進歩は、記録用紙
の需要の高まりをもたらしてきた。適切に機能するため
には、記録用紙は印刷直後に素速くインキおよびインキ
ビヒクルを吸収し、インキの光学濃度を最大にし、イン
キのブリードおよびウィッキングを最小にし、そして良
好な耐水性および耐光性を提供しなければならない。上
記機能を有する紙を得るために、紙には通常一つまたは
それ以上のコーティングが施される。
【０００２】インクジェット紙のコーティングには、典
型的には吸収能の高いシリカ顔料およびポリマーバイン
ダー、例えば結合強度の強いポリ（ビニルアルコール）
「ＰＶＯＨ」が含まれる。また、非シリカ顔料、例えば
クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンおよびアルミナ
水和物も使用される。他の知られているポリマーバイン
ダーには、ポリ（ビニルピロリドン）、スチレンブタジ
エンコポリマー、ポリ（ビニル酢酸）、デンプンおよび
アミン官能性ポリマー、例えばアミン官能性ＰＶＯＨが
含まれる。
【０００３】大部分の商業的に入手可能なアミン官能性
ホモ−およびコポリマーならびにアミン官能性ＰＶＯＨ
は、経済的には魅力的ではない。商業的に入手可能なア
ミン官能性ＰＶＯＨは、高価なことに加えて、さらにア
ミン官能性レベルが低いという欠点がある。アミン官能
性レベルが低いと、これらの物質は、良好なインクジェ
ットプリントの品質、特にハイエンドの写真グレードの
インクジェット紙に必要な厳しい性能を満たすことがで
きない。印刷画像密度および鮮鋭度が適切でなく、耐水
性および耐光性についても同様である。したがって、良
好な印刷画像密度および鮮鋭度ならびに耐水性および耐
光性を提供するより高い性能のポリマー系を製造するこ
とが以前から必要とされていた。
【０００４】先行技術の多くは、種々の合成アミン含有
ポリマーまたはコポリマーを、インクジェットコーティ
ング組成物に配合することによって、これらの性能の問
題を解決しようとしてきた。その場合、アミン含有ポリ
マーまたはコポリマー、ＰＶＯＨバインダー、顔料およ
び他の添加剤の比率は、所望の最終的なインクジェット
紙の性質を達成するために変動する。
【０００５】しかし、このようなブレンドを使用すると
なじみ性（compatibility）の問題を生じることがあ
る。例えば：１) インクジェットコーティング組成物を
製造して配合する時に、相分離、濃厚化および／または
フロキュレーションが生じてコーティングできない系に
なる、２) 配合されたポリマー系は、インクジェットコ
ーティング組成物中でしばしば使用される他の試薬とな
じまない、そして３) 紙をコーティングして乾燥する際
に、ブレンドがなじんでいないと、コーティング表面が
不均質になることがあり、 一旦印刷された画像品質の
程度を変化させることになる。
【０００６】先行技術としてあげられる第二のアプロー
チは、所望のインクジェットプリントの品質が得られる
マルチコート紙である。例えば、マルチコートされたイ
ンクジェット紙は、典型的にはカチオンタイプのポリマ
ーが活性剤である色素定着層および顔料を結合するため
にしばしばＰＶＯＨを含むバインダー層を含むことがで
きる。
【０００７】インクジェット紙コーティングの先行技術
は、仕上がったインクジェット紙にインキまたは色素定
着性を付与するために種々のアミン官能性またはカチオ
ン性のポリマーおよび／またはコポリマーブレンドを使
用することを開示している。
【０００８】１９９８年９月２９日に出願された米国特
許出願第09／1 62,940号および１９９８年７月２１日に
出願の同第09／119563号には、インクジェット紙コーテ
ィングのためのアミン変性ＰＶＯＨが開示されている。
出願第 '940号には、第一級、第二級、第三級または第
四アミン官能基を含むエチレン系不飽和モノマーでグラ
フト重合したＰＶＯＨを教示している。出願第 '563号
は、ピペリドン官能化ＰＶＯＨを教示している。
【０００９】U.S. 5,270,103は、支持体ならびに顔料お
よびバインダーを含むコーティングからなる受容シート
を開示している。バインダーは、ＰＶＯＨおよび追加の
バインダー成分、例えばカチオンポリアミン、例えばポ
リ（２−ヒドロキシプロピル−１,１−Ｎ−ジメチルア
ンモニウムクロリド）もしくはポリ（ジメチルジアリル
アンモニウムクロリド）、カチオンポリアクリルアミド
またはカチオンポリエチレンミンからなる。その受容シ
ートは、インクジェット印刷系におけるような水性ベー
スのインキを用いた印刷に特に有用である。
【００１０】JP 63049478（要約）は、２−（ジメチル
アミノ）エチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）の単独
重合に続き、３−クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメ
チルアンモニウムクロリドと反応させて四級化してカチ
オンポリマーを製造したインクジェット紙コーティング
組成物を開示している。次いで良好な耐水性および耐光
性ならびに良好な画像を有するインクジェット記録シー
トを得るためにこのカチオンポリマー、ＰＶＯＨおよび
シリカからなるブレンドを用いて紙にコーティングを施
している。
【００１１】JP 63160875（要約）は、ＤＭＡＥＭＡ−
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート
ターポリマーのメチルクロロアセテート塩をメチルセル
ロースおよびＰＶＯＨと配合してなるインクジェット紙
コーティング組成物の使用を開示している。US 4,944,9
88は、シリカ、ポリ（ナトリウムアクリレート）、ＰＶ
ＯＨおよびＤＭＡＥＭＡ−酢酸ビニルコポリマーを含む
組成物の使用ならびにそれを用いてコーティングされた
インクジェット記録用紙を製造するための方法を開示し
ている。
【００１２】JP 06247036（要約）は、インクジェット
紙をコーティングするためのＰＶＯＨ、シリカおよび四
級化されたポリ（エチレンイミン）ブレンドの使用を開
示している。JP 06297833（要約）は、均一な色の鮮明
なプリントを得るため、インクジェット紙にコーティン
グするためのＰＶＯＨ、顔料およびポリ（エチレンイミ
ン）ブレンドの使用を開示している。
【００１３】JP 06143800（要約）は、高密度画像およ
び耐水性を有するインクジェット記録用シートを製造す
るため、ＰＶＯＨ、シリカ、カチオン変性ＰＶＯＨおよ
び四級化ポリ（エチレンイミン）のブレンドを用いた紙
のダブルコーティングを開示している。JP 01186372
は、高い色濃度を有するインクジェット記録用シートを
製造するため、ＰＶＯＨ、シリカおよびカチオンポリ
（アクリルアミド）のブレンドを用いた紙のコーティン
グを開示している。
【００１４】JP 01283182（要約）は、高品質インクジ
ェット記録用シートを製造するため、ＰＶＯＨ、シリ
カ、変性ＰＶＯＨおよびカチオンポリ（アクリルアミ
ド）のブレンドを用いた紙のコーティングを開示してい
る。JP 63162276（要約）は、良好な画像、耐水性およ
び耐光性を有するインクジェット記録用シートを製造す
るため、ＰＶＯＨ、シリカおよびカチオン変性ＰＶＯＨ
のブレンドを用いた紙のコーティングを開示している。
JP 59096987（要約）は、アルキルアミンクロリドおよ
びアルキルアミンアセテートを含むインクジェット記録
用シートを開示している。
【００１５】アルキル化ポリアミンについての多数の文
献があるにもかかわらず、このような物質がインクジェ
ット紙コーティング組成物において有効であるとは認め
られていなかった。以下の特許および刊行物は、アルキ
ル化ポリエチレンアミンおよびその用途に関する：
【００１６】US 2,267,205は、式： Ｘ−ＮＨ−Ｒ−(ＮＨ−Ｒ)n−ＮＨ−Ｙ （式中、Ｒはエチレンおよびプロピレン基からなる群よ
り選ばれたアルキレン基であり、ｎは０、１または２で
あり、そしてＸは水素およびより低級なアルキル基から
なる群より選ばれ、そしてＹは少なくとも７個、そして
多くとも１８個の炭素原子を有するアルキル基である）
の化合物を含む洗剤組成物を開示している。また、布地
処理および浮遊選鉱におけるこれらの物質の使用が開示
されている。
【００１７】US 5,804,640は、ハロゲン化樹脂（ポリオ
ール）、界面活性剤、および式：
【化７】 （式中、Ｒ1〜Ｒ7は、Ｈまたは炭素原子約１〜約２０個
の直鎖もしくは分枝鎖アルキル、ヒドロキシアルキルま
たはアルコキシアルキル基から独立して選ばれる）をと
ることができるアミンを含む水性コーティング組成物を
開示している。
【００１８】US 4,195,152は、ジエチレン−トリアミン
のＭＩＢＫおよびＭＩＡＫ還元アルキレート：
【化８】 を開示している。これらの物質は、非常に粘度が低いた
め高固形分エポキシコーティングの硬化剤として有用で
ある点が注目される。他に、組成物、ラミネーションお
よび接着剤の注封における使用が提案されている。
【００１９】Murata, Y.; Ueda, M. J. Antibact. Anti
fung. Agents 1989, 17 (8), 371-375は、歯垢細菌に対
して抗菌性を有することを示す、式：
【化９】 （式中、Ｒは直鎖Ｃ8またはＣ10アルキル基である）の
Ｎ,Ｎ″- 2-ジアルキルジエチレントリアミンの三塩酸
塩を開示している。この研究は、in vitoro殺菌活性が
Ｎ−置換されたアルキル鎖の長さと共に増加する傾向に
あることを示している。
【００２０】１９９７年１１月１２日に出願の米国特許
出願第08/968224号は、以下の式：
【化１０】 （式中、ｍは２〜６であり、ｎは２または３であり、そ
してＲおよびＲ′はＣ5〜Ｃ8アルキル基である）のアル
キル化ポリアミン化合物を含む水性組成物を開示してい
る。
【００２１】１９９７年１１月１２日に出願の米国特許
第08/968222号は、式（Ｉ）： ＲＨＮ−[(ＣＨ2)nＮＨ]p−(ＣＨ2)nＮＨＲ （Ｉ） （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
であるが、但し少なくとも一つのＲは水素でなく、ｎは
２〜６であり、そしてｐは２〜８である）、および式
（II）：
【化１１】 （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
であるが、但し少なくとも一つのＲは水素でなく、ｍは
２〜６であり、ｔは０〜３であり、ｑは０〜３であり、
そしてｒは０〜５である）の少なくとも一つのアルキル
化ポリアミン化合物を含む水性組成物を開示している。
【００２２】
【発明の概要】本発明は、改良されたインクジェット紙
コーティングに関する。その改良されたところは、複数
の側鎖ヒドロキシル基を有するポリマー、好ましくはポ
リ（ビニルアルコール）[ ＰＶＯＨ ]、および少なくと
も一つのアルキル化された非ポリマー性のポリアミンを
コーティング組成物に組み込むことによって高い光学濃
度の画像および良好な耐水性が得られる、紙支持体に施
されたコーティングを使用することにある。
【００２３】アルキル化された非ポリマー性のポリアミ
ンは、好ましくない粘度またはフロキュレーションを生
じることなく、水性シリカ含有インクジェットコーティ
ング組成物に容易に配合されて改善された耐水堅牢度
（waterfastness）を得ることができる。
【００２４】上記のブレンド組成物をインクジェット紙
コーティングに組み込むに際していくつかの利点があ
る： ・組成物を単一コーティングして高品質インクジェット
記録用紙を製造することができる、 ・印刷したときに、単色の黒、複合色の黒および原色に
関して高い光学濃度の画像が得られる高品質インクジェ
ット紙を製造することができる、 ・印刷したときに、耐水堅牢性の画像が得られる高品質
インクジェット紙を製造することができる、および ・上記組成物でコーティングしたインクジェット紙上に
印刷した後、速いインキ乾燥時間を達成することができ
る。
【００２５】加えて、アルキル化された非ポリマー性の
ポリアミンの能力から、実質的に気泡を生じることなく
動的表面張力を減らすという利点が得られることがあ
る。このような性質が組み合わさると、より速やかにコ
ーティングを施すことができ、紙にコーティングを施す
際に欠陥の数を減らすことができる。
【００２６】本発明の別の実施態様において、コーティ
ングされたインクジェット紙は、(ａ) ＰＶＯＨの水溶
液をアルキル化された非ポリマー性のポリアミンと配合
して水性バインダー組成物、例えば水溶液または分散液
を得、(ｂ) 水性バインダー組成物を水性顔料、好まし
くはシリカ、スラリー紙コーティング組成物に組み込
み、(ｃ) 紙支持体を水性バインダー−顔料スラリー組
成物でコーティングし、そして(ｄ) コーティングした
紙支持体を乾燥させることにより製造される。
【００２７】
【発明の詳述】本発明のインクジェット記録用紙は、ポ
リマー鎖上に複数の側鎖ヒドロキシル基を有するポリマ
ー、例えばＰＶＯＨを一つまたはそれ以上のアルキル化
された非ポリマー性のポリアミンと配合してなるポリマ
ーバインダー系を含むコーティングがその上に施されて
いる。本発明の重要な知見の一つは、アルキル化された
非ポリマー性のポリアミンを用いると、それらのアルキ
ル化されていない対応物と比較して優れた性能が得られ
ることである。別の重要な知見は、色素またはインキ定
着性（すなわち耐水堅牢度）をインクジェット紙に与え
るために、アミン官能基またはカチオンポリマー系が必
要ないということである。良好な耐水堅牢度は、アルキ
ル化された非ポリマー性のポリアミンをコーティング組
成物に単純に組み込むことによって得られる。
【００２８】「非ポリマー性のポリアミン」とは、少な
くとも２個、好ましくは３個またはそれ以上のアミン基
を有する多くとも１０００の分子量を有する、第一級、
第二級または第三級、すなわち多アミン官能基化合物で
あってよい化合物のことである。
【００２９】適切なアルキル化された非ポリマー性のポ
リアミンは、耐水堅牢度を改良するために十分にＮ−ア
ルキル置換された、すなわち、５〜７５当量％、好まし
くは２５〜５０当量％のアミン水素がＣ3〜Ｃ12アルキ
ル基により置換された非ポリマー性のポリアミンであ
る。アルキル基は、同じかまたは異なっていてもよい。
それらは、直鎖または分枝鎖でもよく、そしてポリアミ
ンの窒素に付いている位置は、内部または末端炭素上の
いずれでもよい。好ましいアルキル基は、Ｃ5〜Ｃ8アル
デヒドまたはケトンの還元アルキル化反応から誘導さ
れ、特にメチルイソブチルケトンまたはメチルイソアミ
ルケトンの還元アルキル化反応から誘導されたものであ
る。適切なＣ5〜Ｃ8アルデヒドおよびケトンの具体例と
しては、ペンタナール、２-ペンタノン、３-ペンタノ
ン、メチルイソプロピルケトン、ヘキサナール、２-ヘ
キサノン、３-ヘキサノン、メチルｔ−ブチルケトン、
エチルイソプロピルケトン、ヘプタナール、２−メチル
ヘキサナール、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−
ヘプタノン、オクタナール、２−オクタノン、３−オク
タノン、４−オクタノン、２−エチルヘキサナール等が
含まれる。
【００３０】インクジェット紙コーティング組成物の一
部として使用できる代表的なアルキル化された非ポリマ
ー性のポリアミンは、ジアルキルケトンと、ジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレ
ンペンタミン、テトラアミノプロピルジアミノブタン等
との水素化された付加物が含まれる。適切なジアルキル
ケトンには、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミ
ルケトン等が含まれる。
【００３１】このようなアルキル化された非ポリマー性
のポリアミンの例としては、以下の式（１） ＲＨＮ−(ＣＨ2)J−ＮＨ−(ＣＨ2)K−ＮＨＲ （１） （式中、Ｊは２〜６であり、好ましくはＪは２または３
であり、Ｋは２または３であり、そしてＲ基は独立して
水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルであるが、但し少なくとも
一つのＲは水素ではない）のアルキル化されたポリアミ
ン化合物を開示している、１９９７年１１月１２日に出
願の米国特許出願第08/968224号、および式（２） ＲＨＮ−[(ＣＨ2)nＮＨ]p−(ＣＨ2)nＮＨＲ （２） （式中、Ｒ基は独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルで
あるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｎは
２〜６であり、ｐは２〜８であり、好ましくはＲはＣ5
〜Ｃ8アルキルであり、ｎは２または３であり、そして
ｐは２または３である）、および式（３）
【化１２】 （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｗ
は２〜６であり、ｔは０〜３であり、ｑは０〜３であ
り、そしてｒは０〜５であり、好ましくはＲはＣ5〜Ｃ8
アルキルであり、ｗは２または３であり、ｔは０または
１であり、ｑは０〜２であり、そしてｒは０〜３であ
る）のアルキル化されたポリアミン化合物を開示してい
る１９９７年１１月１２日に出願の米国特許第０８／９
６８２２２号に教示されているものが含まれ、これらの
開示は本願明細書に参照によって加入するものとする。
【００３２】また、式（４）
【化１３】 （式中、Ｒ基は独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルで
あるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｘは
独立して２〜６であり、ｙは０〜２であり、そしてｚは
０〜２であり、好ましくは、Ｒ基は独立してＣ5〜Ｃ8ア
ルキルであり、ｘは独立して２〜４であり、ｙは１また
は２であり、そしてｚは１または２である）のアルキル
化されたポリアミン化合物は、好適している。
【００３３】式（４）のアルキル化されたポリアミン化
合物は、適当なジ−およびポリアミノ官能基化合物をア
クリロニトリルと反応させてアミン水素の一部のまたは
全部をシアノエチル基により置換することによって製造
できる。次いで、ニトリル官能基は、適切な触媒、例え
ばスポンジニッケルまたはスポンジコバルト上での水素
化によって第一アミン官能基に還元される。第一アミン
官能基は、適切な触媒、例えば白金またはパラジウムを
用いた水素化によって、アルデヒドまたはケトンを用い
て順に還元的にアルキル化される。
【００３４】上記の反応順序に好適なジアミン出発物質
には、１,２−エチレンジアミン、１,３−プロパンジア
ミン、１,２−プロパンジアミン、１,４−ブタンジアミ
ン、１,５−ペンタンジアミン、２−メチル-1,5-ペンタ
ンジアミン、１,６−ヘキサンジアミンおよび１,２−シ
クロヘキサンジアミンが含まれる。
【００３５】同じ反応順序に好適なポリアミノ官能基出
発物質には、ジエチレントリアミン、ジ−３−アミノプ
ロピルアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチ
レンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、Ｎ,Ｎ,
Ｎ′,Ｎ′−テトラキス（３−アミノプロピル）−１,２
−エチレンジアミンおよびＮ,Ｎ,Ｎ′,Ｎ′−テトラキ
ス（３−アミノプロピル）−１,４−ブタンジアミンが
含まれる。
【００３６】以下の反応順序は、出発アミンの完全なシ
アノエチル化を経て、アルキル化された非ポリマー性の
ポリアミンを示す。
【化１４】
【００３７】以下の反応順序は、出発アミンの不完全な
シアノエチル化を経てアルキル化された非ポリマー性の
ポリアミンを示す。
【化１５】
【００３８】好適したアルキル化された非ポリマー性の
ポリアミンの具体例としては、メチルイソブチルケトン
とテトラアミノプロピルジアミノブタンの４：１水素化
付加物（ＴＡＰＤＡＢ／ＭＩＢＫ４）、メチルイソアミ
ルケトンとジエチレントリアミンの２：１水素化付加物
（ＤＥＴＡ／ＭＩＡＫ２）およびメチルイソブチルケト
ンとトリス−（２−アミノエチル）アミンの３：１水素
化付加物（ＴＡＥＡ／ＭＩＢＫ３）が含まれる。
【００３９】
【化１６】
【００４０】複数の側鎖ヒドロキシル基を有するポリマ
ーは、エステル単位が１〜４個の炭素原子を含むビニル
またはアクリルエステルの重合によって形成できる。加
水分解したときに、側鎖エステル基は側鎖ヒドロキシル
基を含むポリマーを形成する。複数の側鎖ヒドロキシル
基を有するポリマーの好ましい種類は、加水分解された
酢酸ビニルポリマーをベースとするものであり、ここで
は、酢酸ビニルはホモポリマーとして重合されるかまた
は他のモノマーと重合されてコポリマーを形成し、そし
てそれぞれＰＶＯＨまたはビニルアルコールコポリマー
として知られている。典型的に、ビニルエステル、具体
的には酢酸ビニルは、ビニルアルコール部分へ加水分解
されたコポリマーを６０〜１００モル％、好ましくは少
なくとも９０モル％含む。
【００４１】本発明で使用するＰＶＯＨは、一般に約
５,０００〜３００,０００、好ましくは１０,０００〜
２００,０００の範囲の重量平均分子量（Ｍｗ）を有す
る。あるいは、ＰＶＯＨは１００〜５,０００、好まし
くは２００〜３５００の重合度（ＤＰｎ）を有すること
ができる。ポリ（酢酸ビニル）の加水分解によって商業
的に製造されるＰＶＯＨは、典型的には約８５から９９
モル％を超える範囲の加水分解レベルを有する。本発明
では、加水分解レベルは、５０から９９モル％を超え
る、好ましくは８５〜９８モル％の範囲でありうる。ま
た、分子量および加水分解レベルを変化させたＰＶＯＨ
の組合せを使用した混合ＰＶＯＨグレードのものも、本
発明において使用できる。
【００４２】様々なモノマーをビニルエステルと共重合
させて、ビニルアルコール単位を含むコポリマーを製造
できる。ビニルエステル、好ましくは酢酸ビニルと重合
できるモノマーには、エチレン、不飽和酸、例えばマレ
イン酸、アクリル酸およびメタアクリル酸ならびにエス
テル、例えばアクリル酸またはメタアクリル酸のＣ1〜
Ｃ12、好ましくはＣ1〜Ｃ6アルキルエステルが含まれ
る。多くの場合において、これらのポリマーは、グレー
ドの異なるＰＶＯＨを製造するために加水分解すること
ができ、例えばビニルエステルだけを加水分解して、ア
クリル酸エステル官能基をそのまま残すことが含まれ
る。２〜１２個の炭素原子を有する他のモノマー例えば
アルキルマレエート、例えばマレイン酸ジブチル等を、
所望により親水性および疎水性含量を制御するため、酢
酸ビニルと重合させることができる。本発明で利用でき
るビニルアルコールコポリマーは、水に可溶性である。
【００４３】表１は、バインダー系としてのＰＶＯＨを
有するアルキル化された非ポリマー性のポリアミンブレ
ンドの使用に関して有効なおよび好ましい範囲を記載し
ている：
【表１】
【００４４】インクジェットコーティング組成物は、典
型的には顔料、例えばシリカ、ケイ酸アルミニウム、ク
レー、タルク、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム
等、望ましく５０〜７００ｍ2／ｇの表面積を有するシ
リカ、およびおそらく少量の他の無機物顔料の一つを含
む。シリカ顔料は、典型的には約１０〜約９５重量％、
好ましくは５０〜９０重量％（固形物基準）の範囲の量
でインクジェットコーティング組成物中に組み込まれ
る。ポリマーバインダー（ＰＶＯＨおよびポリアミン）
レベルは、インクジェット組成物（固形物基準）の５〜
９０重量％、好ましくは１０〜５０重量％で変動でき
る。
【００４５】顔料およびバインダーのレベルは、インク
ジェット紙の製造において使用する塗工機のタイプによ
って決まる。例えば、バインダーに対する顔料比がより
大きいエアナイフ塗工機と比較すると、パドルサイズプ
レス塗布（puddle size press application）では、粘
度限界のためにバインダーに対して相対的に低い重量部
で顔料が使用される。また、インクジェット組成物は、
慣用の添加剤、例えば消泡剤、界面活性剤、染料、紫外
吸収剤、顔料分散剤、カビ阻害剤(mold inhibitor)、増
粘剤および耐水剤を含むことができる。
【００４６】インクジェット組成物は、通常約２〜２０
ｇ／ｍ2、好ましくは、３〜１５ｇ／ｍ2の範囲の量で紙
表面に塗布される。塗布量は、コーティング塗工機のタ
イプに従って変化する。例えば、パドルサイズプレスで
は、２〜４ｇ／ｍ2の塗布量を塗布できるだけである
が、エアナイフでは１０ｇ／ｍ2まで供給できる。任意
の種類の紙を本発明のインクジェットコーティングの塗
布のために使用できるが、コーティングしてない上質紙
が好ましい。
【００４７】理論によって拘束するものではないが、ア
ルキル化された非ポリマー性のポリアミンのアミン総計
が紙表面上のカチオン電荷を提供し、これがインクジェ
ットインキの直接染料のまたは酸性染料のアニオン性の
スルホン酸基と反応して不溶性塩を形成すると考えられ
る。このようにして、インキは紙表面上で耐水堅牢性と
なる。また、顔料結合強度は、シリカ顔料上のシラノー
ル基によるアミンの強い吸着のためアルキル化された非
ポリマー性のポリアミンの使用により改良される。
【００４８】
【実施例】実施例１ （ＴＡＥＡ／ＭＩＢＫ３） トリス（２−アミノエチル）アミン（０.５モル）（Ｔ
ＡＥＡ）、メチルイソブチルケトン（１.６８モル）
（ＭＩＢＫ）および１０％Ｐｄ／Ｃ（全装荷の４重量
％）を、１リットルのステンレス鋼オートクレーブに入
れた。反応器を密閉し、窒素、次いで水素でパージし
た。反応器の内容物を、７バール（１００psig）の水素
下で、８０℃に加熱した。水素圧を５５バール（８００
psig）に増大させ、そしてドーム調節器により需要に応
じて１ガロン（３.８Ｌ）バラストから水素を投入する
ことによって、反応（２４時間）の間ずっと維持した。
次いで、粗生成物を真空で濃縮し、１.０ミリバール
（０.８トル）、１６０〜１６６℃で蒸留し、無色透明
な液体１７３.０ｇを得た。
【００４９】実施例２ （ＴＡＰＤＡＢ／ＭＩＢＫ４） テトラアミノプロピルジアミノブタン（０.４１モル、
イソプロパノール中の６５％溶液）（ＴＡＰＤＡＢ）、
ＭＩＢＫ（１.７２モル）および１０％Ｐｄ／Ｃ（全装
荷の３重量％）を、１リットルのステンレス鋼オートク
レーブ中に入れ、実施例１のように２４時間反応させ
た。粗生成物を真空下で濃縮し、次いで１.３ミリバー
ル、約１７５℃に２０分間加熱し、残っている水および
揮発性有機物を除去し、カールフィッシャー滴定によっ
て、０.０６重量％の水を有する無色透明な液体を得
た。
【００５０】実施例３ （ＤＥＴＡ／ＭＩＡＫ２） ジエチレントリアミン（１.５モル）（ＤＥＴＡ）、メ
チルイソアミルケトン（３.２モル）（ＭＩＡＫ）およ
び１０％Ｐｄ／Ｃ（全装荷の２.４重量％）を、１リッ
トルのステンレス鋼オートクレーブに入れ、実施例１の
ようにして５時間反応させた。反応器内容物をＧＣ／Ｆ
ＩＤによって分析したところ、９２.４面積％がジアル
キル化ジエチレントリアミンであることがわかった。生
成物は、１５５〜１５７℃、２.７ミリバール（２ト
ル）で蒸留によって精製した。
【００５１】実施例４ ＰＶＯＨおよびアルキル化された非ポリマー性のポリア
ミンのブレンドを、次のように製造した：Airvol(R) 52
3 ＰＶＯＨ（２１ｇ、ＤＰｎ〜１２００、８８モル％加
水分解された）を水（１２７ｇ）に溶解し、９０℃で３
０分間撹拌して１４.１％溶液を得た。この冷却したＰ
ＶＯＨ溶液に、メチルイソブチルケトンとテトラアミノ
プロピルジアミノブタンの４：１水素化付加物（２.４
ｇ、ＴＡＰＤＡＢ／ＭＩＢＫ４）を撹拌しながら添加し
た。次いで、酢酸を用いてブレンドのｐＨを６と８の間
で調整した。得られた均一な水性ポリマーブレンドを、
紙コーティングを処方する際にさらに精製することなく
使用した。表２の他のアミン／ＰＶＯＨブレンドも、同
様に製造した。
【００５２】実施例５ インクジェットコーティングの製造 いくつかの色についてのインクジェット光学濃度および
耐水堅牢度を評価するため、コーティングしてないベー
ス紙のシートにコーティングを施した。水８００部、シ
リカ顔料１００部および実施例４で製造したブレンド４
０部（固形物基準）を混合することによって、紙コーテ
ィング分散液を製造した。コーティングの製造において
は、最初に水中のシリカ顔料の分散液を製造した後、高
剪断下でこの分散液にアルキル化された非ポリマー性の
ポリアミンとＰＶＯＨのブレンド（例えば実施例４で製
造したブレンド）を添加した。得られた分散液を、マイ
ヤーロッドドローダウンバーを用いて７〜８ｇ／ｍ2の
塗布量で４０ｇ／ｍ2の基準重量を有するコーティング
されてない上質紙（wood free paper）の上へコートし
た。コーティングして２５０°F（１２１℃）で６０秒
間乾燥させた後、インクジェット紙媒体をテストするた
めにヒューレットパッカードにより提供されたＨＰ試験
パターンを使用して、ヒューレットパッカード５６０の
インクジェットプリンタを用いてこのシートに印刷し
た。印刷後、試料についてトビアスＩＱ２００の反射デ
ンシトメーターを使用して光学濃度を測定した。耐水堅
牢度試験は、印刷後に最初に単色黒インキ密度を測定す
ることによって実施した。次いで、印刷領域をわずかに
撹拌しながら、蒸留水に３０秒間浸し、そして張力下で
ホットプレート上で乾燥した。次いで、再び光学濃度を
測定した。
【００５３】表２は、シリカ１００重量部およびバイン
ダー４０重量部を含む固形物１５重量％のインクジェッ
トコーティング組成物におけるＰＶＯＨ／アルキル化ア
ミンブレンド、すなわちバインダー系についてのインク
ジェットのデータを示している。表示したアミンを、表
示したアミン：ＰＶＯＨの乾燥重量比で水性AIRVOL 523
ＰＶＯＨ（１４.１重量％水溶液）と配合した。水性ブ
レンドのｐＨを、酢酸を用いて７〜８に調整した。耐水
堅牢度は、印刷物を３０秒間の水に浸した後に単色黒イ
ンキの光学濃度の％損失として測定した。
【００５４】
【表２】
【００５５】表２は、本発明に記載したブレンドを用い
てコーティングしたインクジェット紙上の印刷画像のイ
ンキ光学濃度および耐水性を比較している。比較のアミ
ン、例えばＤＥＴＡおよびＴＥＴＡでは、シリカおよび
ＰＶＯＨのみを含むコーティングと比較すると、インク
ジェット紙コーティング組成物中に組み込んだ時に、実
際にプリント品質を低下させ、耐水堅牢度を僅かしか改
善しない。しかし、ＤＥＴＡ／ＭＩＡＫ２、ＴＡＥＡ／
ＭＩＢＫ３および特にＴＡＰＤＡＢ／ＭＩＢＫ４のよう
に、これらのアミンをアルキル化すると、耐水堅牢度が
著しく改善され、いくつかの例では、完全な耐水堅牢度
さえ得られ、インキ光学濃度についても同様に非常に良
好であった。
【００５６】
【産業用途についての記載】本発明は、インクジェット
記録用紙を製造するためのコーティング組成物を提供す
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ２１Ｈ 19/46 Ｄ２１Ｈ 19/60 19/60 27/00 Ｚ 27/00 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｙ (72)発明者 ジョン・ジョウゼフ・ラバースコ アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン．アレグザンダードライブ 268 (72)発明者 ケヴィン・ロドニー・ラーシーラ アメリカ合衆国ペンシルベニア州18062. マキュンジー．ペリウィンクルドライヴ 7320 (72)発明者 リチャード・ヴァン・コート・カー アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン．サウス・トウェンティシク ススストリート416 (72)発明者 クリスティーン・イレイン・ミニク アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン．カレッジドライブ529

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無機顔料およびポリマーバインダーを含
    有するインクジェット記録用紙のための水性コーティン
    グ組成物であって、複数の側鎖ヒドロキシル基を有する
    ポリマーおよびアルキル化された非ポリマー性のポリア
    ミンからなるポリマーバインダーを含有することを改良
    点とする前記組成物。
  2. 【請求項２】 無機顔料がシリカであり、複数の側鎖ヒ
    ドロキシル基を有するポリマーがポリビニルアルコール
    であり、そしてアルキル化された非ポリマー性のポリア
    ミンが、式（１）： ＲＨＮ−(ＣＨ2)J−ＮＨ(ＣＨ2)K−ＮＨＲ （１） （式中、Ｊは２〜６であり、Ｋは２または３であり、そ
    してＲ基は独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルである
    が、但し少なくとも一つのＲは水素でない）のアルキル
    化ポリアミン化合物、式（２）： ＲＨＮ−[(ＣＨ2)nＮＨ]p(ＣＨ2)nＮＨＲ （２） （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
    であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｎ
    は２〜６であり、そしてｐは２〜８である）のアルキル
    化ポリアミン化合物、式（３）： 【化１】 （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
    であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｗ
    は２〜６であり、ｔは０〜３であり、ｑは０〜３であ
    り、そしてｒは０〜５である）のアルキル化されたポリ
    アミン化合物、および式（４）： 【化２】 （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
    であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｘ
    は独立して２〜６であり、ｙは０〜２であり、そしてｚ
    は０〜２である）のアルキル化されたポリアミン化合物
    ならびにそれらの組合せからなる群より選ばれる請求項
    １の水性コーティング組成物。
  3. 【請求項３】 アルキル化された非ポリマー性のポリア
    ミンが、メチルイソブチルケトンとテトラアミノプロピ
    ルジアミノブタンの４：１水素化付加物（ＴＡＰＤＡＢ
    ／ＭＩＢＫ４）、メチルイソアミルケトンとジエチレン
    トリアミンの２：１水素化付加物（ＤＥＴＡ／ＭＩＡＫ
    ２）およびメチルイソブチルケトンとトリス−（２-ア
    ミノエチル）アミンの３：１水素化付加物（ＴＡＥＡ／
    ＭＩＢＫ３）からなる群より選ばれる請求項２に記載の
    水性コーティング組成物。
  4. 【請求項４】 ポリビニルアルコールが５,０００〜３
    ００,０００の重量平均分子量および５０〜９９モル％
    を超える加水分解度を有する請求項２に記載の水性コー
    ティング組成物。
  5. 【請求項５】 ポリビニルアルコールが１０,０００〜
    ２００,０００の重量平均分子量および８５〜９８モル
    ％の加水分解度を有する請求項２に記載の水性コーティ
    ング組成物。
  6. 【請求項６】 固形物基準でポリマーバインダーが１０
    〜５０重量％の量で存在し、そしてシリカが５０〜９０
    重量％の量で存在する、請求項２に記載の水性コーティ
    ング組成物。
  7. 【請求項７】 本質的にシリカ顔料、ならびに１０,０
    ００〜２００,０００の重量平均分子量および８５〜９
    ８モル％の加水分解度を有するポリビニルアルコールお
    よび式（１）： ＲＨＮ−(ＣＨ2)J−ＮＨ(ＣＨ2)K−ＮＨＲ （１） （式中、Ｊは２〜６であり、Ｋは２または３であり、そ
    してＲ基は独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルである
    が、但し少なくとも一つのＲは水素ではない）のアルキ
    ル化ポリアミン化合物、式（２）： ＲＨＮ−[(ＣＨ2)nＮＨ]p−(ＣＨ2)nＮＨＲ （２） （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
    であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｎ
    は２〜６であり、そしてｐは２〜８である）のアルキル
    化ポリアミン化合物、式（３）： 【化３】 （式中、Ｒ基は、独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキル
    であるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではなく、ｗ
    は２〜６であり、ｔは０〜３であり、ｑは０〜３であ
    り、そしてｒは０〜５である）のアルキル化されたポリ
    アミン化合物、および式（４）： 【化４】 （式中、Ｒ基は独立して水素またはＣ5〜Ｃ8アルキルで
    あるが、但し少なくとも一つのＲは水素ではない、ｘは
    独立して２〜６であり、ｙは０〜２であり、そしてｚは
    ０〜２である）のアルキル化ポリアミン化合物、ならび
    にその組合せからなる群より選ばれるアルキル化された
    非ポリマー性のポリアミンを含有するポリマーバインダ
    ーからなるインクジェット記録用紙のための水性コーテ
    ィング組成物。
  8. 【請求項８】 アルキル化された非ポリマー性のポリア
    ミンが式（１）： ＲＨＮ−(ＣＨ2)J−ＮＨ−(ＣＨ2)K−ＮＨＲ （１） （式中、Ｊが２または３であり、Ｋが２または３であ
    り、そしてＲ基がＣ5〜Ｃ8アルキルである）のアルキル
    化されたポリアミン化合物である請求項７に記載の水性
    コーティング組成物。
  9. 【請求項９】 アルキル化された非ポリマー性のポリア
    ミンが式（２）： ＲＨＮ−[(ＣＨ2)nＮＨ]p−(ＣＨ2)nＮＨＲ （２） （式中、Ｒ基が独立してＣ5〜Ｃ8アルキルであり、ｎが
    ２または３であり、そしてｐが２または３である）のア
    ルキル化されたポリアミン化合物である請求項７に記載
    の水性コーティング組成物。
  10. 【請求項１０】 アルキル化された非ポリマー性のポリ
    アミンが式（３）: 【化５】 （式中、Ｒ基が独立してＣ5〜Ｃ8アルキルであり、ｗが
    ２または３であり、ｔが０または１であり、ｑが０〜２
    であり、そしてｒが０〜３である）のアルキル化された
    ポリアミン化合物である請求項７に記載の水性コーティ
    ング組成物。
  11. 【請求項１１】 アルキル化された非ポリマー性のポリ
    アミンが式（４）: 【化６】 （式中、Ｒ基が独立してＣ5〜Ｃ8アルキルであり、ｘが
    独立して２〜４であり、ｙが１または２であり、そして
    ｚが１または２である）のアルキル化されたポリアミン
    化合物である請求項７に記載の水性コーティング組成
    物。
  12. 【請求項１２】 アルキル化された非ポリマー性のポリ
    アミンが、メチルイソブチルケトンとテトラアミノプロ
    ピルジアミノブタンの４：１水素化付加物（ＴＡＰＤＡ
    Ｂ／ＭＩＢＫ４）、メチルイソアミルケトンとジエチレ
    ントリアミンの２：１水素化付加物（ＤＥＴＡ／ＭＩＡ
    Ｋ２）およびメチルイソブチルケトンとトリス−（２-
    アミノエチル）アミンの３：１水素化付加物（ＴＡＥＡ
    ／ＭＩＢＫ３）からなる群より選ばれる請求項７に記載
    の水性コーティング組成物。
  13. 【請求項１３】 ポリマーバインダーが固形物基準に関
    して１０〜５０重量％の量で存在し、そしてシリカが５
    ０〜９０重量％の量で存在する請求項７に記載の水性コ
    ーティング組成物。
  14. 【請求項１４】 さらに消泡剤、界面活性剤、染料、紫
    外吸収剤、顔料分散剤、カビ阻害剤、増粘剤および耐水
    剤からなる群から選ばれた一つまたはそれ以上の添加剤
    を含む請求項７の水性コーティング組成物。
  15. 【請求項１５】 請求項１の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  16. 【請求項１６】 請求項２の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  17. 【請求項１７】 請求項４の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  18. 【請求項１８】 請求項７の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  19. 【請求項１９】 請求項８の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  20. 【請求項２０】 請求項９の水性コーティング組成物か
    ら沈着されたコーティング組成物約２〜２０ｇ／ｍ2で
    コーティングされた紙支持体からなるインクジェット記
    録用紙。
  21. 【請求項２１】 (ａ) ＰＶＯＨ水溶液をアルキル化さ
    れた非ポリマー性のポリアミンと配合して水性バインダ
    ーを得、 (ｂ) 水性バインダー組成物を水性顔料スラリー紙コー
    ティング組成物に組み込み、 (ｃ) 紙支持体を水性バインダー−顔料スラリー組成物
    でコーティングし、そして (ｄ) コーティングされた紙支持体を乾燥させる からなるインクジェット記録シートを製造するための方
    法。
  22. 【請求項２２】 メチルイソブチルケトンとテトラアミ
    ノプロピルジアミノブタンの４：１水素化付加物。
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