JP2005520029A - フタロシアニン化合物を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
インクジェット印刷(IJP) は、ノンインパクト技術であり、この技術では、インクの微小滴が、微細ノズルを通して基材上に、そのノズルをその基材と接触させることなく、放射される。この技術で標準的に使用されるインクのセットは、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのインクで構成される。
CuPcは銅フタロシアニンであり;
Mはカチオンであり;
xおよびyはそれぞれ独立に 0.5〜3.5 の値であり;そして
(x+y)= 2〜5 であり;
この方法は:
(i) クロロスルホン化剤を用いて銅フタロシアニンをクロロスルホン化する工程;
(ii)工程(i) の生成物をアンモニアと縮合して、式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得る工程;および
(iii)工程(ii)で得られる式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物中のカチオンMを代替のカチオンMで交換する、場合により行われる工程;を含んでおり;
ここで、そのクロロスルホン化剤は、クロロスルホン酸と、オキシ塩化リンと三塩化リンとから選ばれる塩素化剤、との混合物を含む。
このクロロスルホン化剤の中で用いられる、クロロスルホン酸/塩素化剤の推奨されるモル比は、或る程度クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物の比に依存する。一般に、クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物の比が大きくなると、クロロスルホン化剤中の、クロロスルホン酸/塩素化剤の最適比も大きくなる(即ち、より多くのクロロスルホン酸が用いられると、必要な塩素化剤の量はより少なくなる)。上の要因に留意して考えて、クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物のモル比が10/1〜75/1の範囲であると、塩素化剤/銅フタロシアニン化合物のモル比は10/1〜0.5/1 の範囲であるのが望ましい。より望ましくは、クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物のモル比が15/1〜23/1の範囲であると、塩素化剤/銅フタロシアニン化合物のモル比は 5/1〜1/1 の範囲であるのが望ましい。
クロロスルホン化は、望ましくは90〜180 ℃、より望ましくは 120〜150 ℃、特に望ましくは 130〜148 ℃、そしてより特定すれば 135〜145 ℃の範囲の温度で行われる。
工程 (i)の生成物とアンモニアとの縮合が行われる時間の長さは、用いられる温度に依存する。例えば、温度が高いと必要な時間はより短く、そしてより低い温度ではより長い時間を必要とする。推奨される態様の一つでは、工程 (i)の生成物とアンモニアとの縮合は 0〜45℃の温度で 0.5〜24時間の間行われる。
xは 0.1〜3 の値を有するのが望ましく 0.2〜2.2 であるのがより望ましい。
yは 1〜4 の値を有するのが望ましく 1.8〜3.5 であるのがより望ましい。
xとyの値は、(0.2 ミクロン・フィルタを用いて測定したところの)式(1)の化合物の水中溶解度が、20℃、pH=9 で、25重量パーセント未満、より望ましくは、20重量パーセント未満になるような値であるのが望ましい。この溶解度は、実施例13で説明した方法を用いて測定される。
xは.0.2〜2.2 の値であり;
yは.1.8〜3.5 の値であり;
yはxより大きいか、またはxに等しい値を有し、そして
(x+y)= 3.5〜4.4 であり;
そしてこの方法は:
(i) クロロスルホン化剤を用いて銅フタロシアニン化合物を 135〜145 ℃の温度で、1.5〜5.0 時間の間クロロスルホン化する工程;
(ii)工程(i) の生成物を10〜45℃の範囲の温度で 0.5〜24 時間、水酸化アンモニウムの形のアンモニアと 8〜10の範囲のpHで縮合して、式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得る工程;
(iii)工程(ii)で得られる式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物中のカチオンMを代替のカチオンMで交換する、場合により行われる工程;を含んでおり;そしてここで、そのクロロスルホン化剤は、クロロスルホン酸と、オキシ塩化リンと三塩化リンとから選ばれる塩素化剤との、好ましくはオキシ塩化リンとの、混合物を含み、クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物のモル比が、15/1〜23/1の範囲であり、そして該塩素化剤/銅フタロシアニン化合物のモル比が 5/1〜1/1 の範囲にある。
本発明の第2の態様による銅フタロシアニン染料の混合物は、魅力的な強いシアン色調を有し、インクジェット印刷用インクに使用するために有用な色素である。この色素は、溶解性、貯蔵安定性そして水および光に対する堅牢度の間のバランスが良好であるという利点を有する。特に、既存の Direct Blue 199の調製物に比べて、これら色素は素晴らしい光およびオゾン堅牢度を示す。さらにまた、これら色素は、現存の製造装置を用いて、安価な中間体から製造することが可能で、従って、より精巧なフタロシアニン染料構造物の製造に関連する複雑さと出費を避けることができる。
推奨される組成物は、
(a) 0.01〜10部の本発明の第2の態様に従う銅フタロシアニン染料の混合物;および、
(b) 90〜99.99 部の液体媒体;を含み;
ここで全ての部は重量部で、 (a)+(b) =100 であるとしての部数である。
この媒体が水と有機溶媒との混合物を含んでいる場合、水/有機溶媒の重量比は、望ましくは99/1〜1/99、より望ましくは99/1〜50/50 そして特に望ましくは95/5〜80/20 である。
これらのインクは、高濃度シアンインク、低濃度シアンインクあるいは、高濃度インクと低濃度インクの両インクとしてインクジェット・プリンタに組込まれ得る。後者の場合に、この第2の態様に従う組成物は、印刷画像の解像度と品質を改善することができる。かくして本発明はまた、本発明の第3の態様に従う一つの組成物(望ましくはインク)も提供し、その場合、成分(a) は 2.5〜7 部、より望ましくは 2.5〜5 部( 高濃度インク)の量存在するか、または成分(a) は 0.5〜2.4 部、より望ましくは 0.5〜1.5 部(低濃度インク)の量存在する。
本発明の第4の態様は、インクジェット・プリンタを用いて、基材に本発明の第3の態様に従うインクを適用する工程を含む、基材上に画像を形成させる方法を提供する。
本発明の第5の態様は、本発明の第3の態様に従う組成物、本発明の第2の態様に従う銅フタロシアニン染料の混合物を用いて、或いは本発明の第4の態様に従う工程を用いることにより印刷された材料、望ましくは、紙、プラスチック、布帛、金属またはガラス、より望ましくは、紙、オーバーヘッドプロジェクター・スライドまたは布帛材料、特に望ましくは紙、より特定すればプレイン紙または処理紙、を提供する。
本発明は、さらに以下の実施例により例示されるが、実施例中、全ての部およびパーセントは、特に断らない限り重量で与えられる。
工程(i)-クロロスルホン酸とPOCl 3 の混合物を含むクロロスルホン化剤を用いる銅フタロシアニン化合物のクロロスルホン化工程
オキシ塩化リン(4.7 mL,7.7g,0.05 mole) を、クロロスルホン酸(61.6 mL,109.0g,0.93mole) に添加した。次いで、銅フタロシアニン(23.5 g, 0.04 mole) を、温度を60℃以下に維持しながら、少量ずつ添加した。銅フタロシアニンの添加が完了してから、この反応混合物を約 30 分かけて、140 ℃まで加熱した。この反応混合物を 140℃に 3時間維持し次いで、周囲(ambient)温度まで冷却し、そして 30 分間撹拌した。次いで、この反応混合物を、氷/水(800g)と塩(20 g)の混合物に、≦0 ℃で添加した。さらに氷を加えて、温度を0℃以下に維持した。得られた銅フタロシアニン・スルホニルクロリド生成物をろ別し、そして氷冷した5 %ブライン(250 mL)で洗浄した。次いで、この得られた銅フタロシアニン・スルホニルクロリド・ペーストを氷/水混合物(300g)に添加し、そして分散されるまで撹拌した。
工程(ii)‐式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得るための、工程 (i)の生成物とアンモニアの縮合工程
次いで、工程 (i)から得られた分散物の pH を、10%アンモニア溶液を用いて pH 9.5に上げた。次いで 10 %アンモニア溶液を用いて pH 9.5 ± 0.1に維持しながら、この混合物の温度を、室温まで、ゆっくり上がるにまかせた。次いでこの反応混合物を pH 9.5で室温で、一晩撹拌した。翌朝、この混合物を、濃塩酸を用いて pH 6.5 に調整しながら急速に撹拌した。飽和ブライン(100 mL)を添加し、そしてその pH を濃塩酸を用いて pH 3.5 に下げた。その生成物をろ過で捕集し、得られたペーストを水中(1000mL)で撹拌し、2Mの NaOH を添加して、その pH を 9.5に調整することにより可溶化した。そのようにして生成した溶液を透析して無機塩を除去し、次いで GF/F 紙を通してろ別した。そのろ液をオーブン中で、一晩 50 ℃で乾燥して、式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得たが、ここで、Mはナトリウムで、xは 1.2であり、yは 2.7(34.3g) である。
銅フタロシアニン(“CuPc”)、クロロスルホン酸(“CSA”)、H2 SO4 および塩素化剤(POCl3 )のモルで表した相対量が下の表1に示したような量であることを除いて、実施例1の方法が繰返された。表1の第6および第7欄は、それぞれ、そのクロロスルホン化が行われた時間の長さと温度とを示す。表1の最後の二つの欄は、得られた、式(1)の銅フタロシアニン染料混合物でのxとyの値を示す。
比較例
銅フタロシアニン染料混合物の比較試料は、Avecia Limited社からの Pro-Jet(登録商標)Cyan 1として入手した C.I.Direct Blue 199であった。
上の実施例1〜11からの染料混合物および Pro-Jet(登録商標)Cyan 1の 0.7g を、それぞれ、以下の成分を含む液体媒体 19.3gの中に溶解し:
チオジグリコール 5 %
尿素 2.5 %
2-ピロリドン 2.5 %
スルフィノール(Surfynol)465 (登録商標) 1 %
水 89 %(全て重量%)
そして、そのインクの pH を水酸化ナトリウムを用いて pH 8-10に調整することにより、インク1〜11および比較インク1を調製した。ここで、Surfynol(登録商標)465は、Air Products Ltd. からの界面活性剤である。
溶解度測定
実施例1〜11から得られた染料混合物の溶解度を以下のようにして測定した:
調べる染料混合物の水中飽和スラリーを、凍結解凍(−15〜+25℃)キャビネット中に三日間入れて置き、次いで、2 時間かけて室温に到達させた。その pH を 9に調整した。次いで、一部を 0.2ミクロンのシリンジ・フィルタ(syringe filter)を通してろ過した。このろ液の数滴(到達可能な最大染料濃度を有するその染料混合物の溶液を代表する)を正確に秤量し、所定波長でのその吸光度を測定した。この吸光度測定値を、前もって作製してある、吸光度/濃度、およびその曲線での読みにおけるその染料混合物の濃度、の関係を示す較正曲線と比較した。この濃度を pH 9 におけるその染料の溶解度とした。
この溶解度の結果を下の表2に示す。
インクジェット印刷
インク1〜11および実施例12で説明した比較インク1を、0.45ミクロン・ナイロンフィルタを通してろ過し、次いでシリンジを用いて空のEPSON 880 プリント・カートリッジ中に入れた。
結果
表2は、本発明の染料混合物が、常用の C.I.Direct Blue 199よりも、オゾン中での光学密度損失がより低く(即ち、より高いオゾン堅牢度)、オゾン中でのデルタEが、より小さい(即ち、より小さい色相変化)ことを示している。
さらに多くのインク
表I〜IIに記載されたインクが、実施例1で造られた銅フタロシアニン染料混合物を用いて調製され得る。第2欄以降に書き込まれている数値は、当該成分の部数であり、全て重量部である。これらインクが、熱式または圧電式インクジェット印刷により紙に印刷され得る。
PG=プロピレングリコール
DEG=ジエチレングリコール
NMP=N-メチルピロリドン
DMK=ジメチルケトン
IPA=イソプロパノール
MEOH=メタノール
2P=2-ピロリドン
MIBK=メチルイソブチルケトン
P12=プロパン‐1,2-ジオール
BDL=ブタン‐2,3-ジオール
CET=セチルアンモニウムブロミド
PHO=Na2 HPO4
TBT=第3ブタノール
TDG=チオジグリコール
Claims (15)
- 式(1)
CuPcは銅フタロシアニンであり;
Mはカチオンであり;
xおよびyはそれぞれ独立に 0.5〜3.5 の値であり;そして
(x+y)= 2〜5 である;
の銅フタロシアニン染料の混合物を製造する方法であって、この方法は:
(iv)クロロスルホン化剤を用いて銅フタロシアニン化合物をクロロスルホン化する工程;
(v) 工程(i) の生成物をアンモニアと縮合して、式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得る工程;および
(vi)工程(ii)で得られた式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物中のカチオンMを代替のカチオンMで交換する、場合により行われる工程;を含み;
そのクロロスルホン化剤は、クロロスルホン酸と、オキシ塩化リンと三塩化リンとから選ばれる塩素化剤、との混合物を含む、方法。 - 該クロロスルホン化剤が、クロロスルホン酸とオキシ塩化リンとの混合物を含む請求項1に記載の方法。
- 該クロロスルホン化が、一工程で行われ、その際、銅フタロシアニン化合物は、クロロスルホン酸と塩素化剤の両方を含むクロロスルホン化剤と、クロロスルホン化の全工程を通して接触される、請求項1または請求項2のいずれかに記載の方法。
- yがxより大きいか同じ値を有する、請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物のモル比が10/1〜75/1の範囲であり、そして塩素化剤/銅フタロシアニン化合物のモル比が10/1〜0.5/1 の範囲である、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- xが 0.2〜2.2 の値を有し;
yが 1.8〜3.5 の値を有し;
yがxより大きいか、またはxに等しい値を有し、そして
(x+y)= 3.5〜4.4 であり;
そしてその方法は、
(iv)銅フタロシアニン化合物を、クロロスルホン化剤を用いて 135〜145 ℃の範囲の温度で 2.5〜5.5 時間の間、クロロスルホン化する工程;および
(v) 工程(i) の生成物を、水酸化アンモニウムの形のアンモニアと、 8〜10の pH で、10〜45℃の範囲の温度で 0.5〜24時間の間縮合させて、式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物を得る工程;
(vi)工程(ii)から得られる式(1)の銅フタロシアニン染料の混合物中のカチオンMを代替のカチオンMで交換する、場合により行われる工程;を含み;そして、その場合、そのクロロスルホン化剤が、クロロスルホン酸と、オキシ塩化リンと三塩化リンとから選ばれる塩素化剤、との混合物を含み、クロロスルホン酸/銅フタロシアニン化合物のモル比が15/1〜23/1の範囲にあり、そして該塩素化剤/銅フタロシアニン化合物のモル比が 5/1〜1/1 の範囲である、請求項1、3、4または5の中の一項に記載の方法。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の方法により得られる、銅フタロシアニン染料の混合物。
- 請求項7に記載の銅フタロシアニン染料の混合物と液体媒体とを含む、組成物。
- この液体媒体が、水と有機溶媒とを含む、請求項8に記載の組成物。
- インクジェット・プリンタに使用するのに適したインクである、請求項8または9に記載の組成物。
- インクジェット・プリンタを用いて、請求項10に記載のインクを基材に適用することを含む、基材上に画像を形成させるための方法。
- 請求項8〜10の中の任意の一項に記載の組成物、請求項9に記載の銅フタロシアニン染料混合物を用い、あるいは請求項11に記載の方法を用いて、印刷された紙、プラスチック、布帛、金属またはガラス。
- 請求項10の中で規定されているところのインクが中に入っているチャンバーとそのインクを含んでいる、インクジェット・プリンタ・カートリッジ。
- 請求項10に従う高濃度インクと低濃度インクを含んでいる請求項13に記載のカートリッジ。
- 請求項13または14で規定されたカートリッジを含むインクジェット・プリンタ。
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