JP2006241457A - ウレタンポリマー含有ラテックス粒子 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット印刷条件下で剪断安定であるラテックス粒子、及び当該ラテックス粒子を含んで成るインクジェットインクを提供する。
【解決手段】本発明の安定なラテックス粒子は、イソシアナート化合物とアニオン界面活性剤を含んで成るエマルションを調製し、当該エマルションに二官能性、三官能性又は多官能性反応剤を加え、そしてエマルション中で前記二官能性、三官能性又は多官能性反応剤を撹拌することで製造される。安定なラテックス粒子を含むインクジェットインクを形成する方法及びそれにより形成されたインクジェットインクも開示する。
【選択図】なし

Description

本発明は、概して、ラテックスポリマー含有インクを用いたインクジェット印刷に関する。より詳細には、本発明は、安定なラテックスポリマーを含むインクジェットインクに関する。

市販の大多数のインクジェットインクは、水をベースとしている。従って、それらの構成成分は、一般に、水溶性（例えば、染料）であるか又は水分散性（例えば、顔料）である。さらに、インクジェットインクは、低粘度（典型的に、５ｃｐｓ以下）である。

多くのインクジェットインクシステムに生ずる典型的な褪色問題に加えて、インクジェット印刷物は、水や高湿度に曝された際に耐久性が不十分な場合もある。これは、水をベースとしたインク内に水溶性及び水分散性の着色剤を使用することに起因する。この問題に対し、耐水性、耐光性、スミア（擦り汚れ）耐性及びウェットスマッジ（湿り滲み汚れ）耐性などのインク耐久性特性を改善すべく、インクジェットインクに適合する微粒子形態のポリマーをインクジェットインク中に添加してきた。当該ポリマーは、典型的に、エマルション形態であり、且つアクリルモノマー、メタクリルモノマー、又はスチレンモノマーを主成分とするものであった。

当該粒子は、水性インクジェットインク中にエマルションとして分散されるところの、高分子量の小ミクロン又はサブミクロンの疎水性高分子粒子から構成することができる。インクジェットインクの一部として印刷され、そしてインク中の水が蒸発もしくは吸収されると、インクのラテックス成分は、媒体表面上に疎水性の印刷膜を形成して、その疎水性印刷膜内に着色剤を捕捉し保護することができる。

種々のラテックス粒子が当分野で知られている。そのようなラテックス粒子の１つは、１５０ｎｍ未満の寸法を有する。しかしながら、このラテックス粒子は、粘性が高く、剪断安定性が欠如しているため、サーマルインクジェットインクとしては有効でない。他の既知のラテックス粒子としては、ラテックス粒子表面に反応性界面活性剤が共有結合しているものが挙げられる。さらに他の既知のラテックス粒子としては、１つ以上の層から成るコアを有し、且つそのコアをシェルポリマーでカプセル封入しているラテックス粒子を生成するべく、シード重合処理を用いて形成される。

しかし、そのようなラテックス組成物は、ペンの信頼性に関わる問題を引き起こし得る。ラテックス成分を含むインクは、インクジェットペンのドロップ（液滴）射出周波数が一定の値を超えて高くなると、典型的に、ドロップ速度の低下を示す。この速度低下は、中位の周波数範囲における、印刷媒体上のドロップ配置精度に悪影響を及ぼす。より高い周波数では、速度低下は、ドロップ射出を完全に妨げ、プリンタノズル上でのインクのアグロメレーション（凝集）を引き起こす場合がある。例えば、在来のラテックスポリマーは、それらがサーマルインクジェットインクペンのノズルから射出される以前に過酷な熱応力を被る。これらのラテックスポリマーのほとんどは、これらの環境下では剪断安定ではない。従って、ノズルが閉塞する場合があり、それが印刷適性の不良及びノズルの比較的短い寿命を招来するのである。

以上に鑑み、当分野では、インクジェット印刷条件下で剪断安定であるラテックス粒子、並びに印刷媒体上での良好なドロップ配置精度及び高ドロップ周波数における安定なドロップ射出を示すところの高速インクジェットプリンタに用い得るインクが必要とされている。

一実施形態では、剪断安定ラテックス粒子は、下記の構造を有するウレタンポリマー

及びそれらの任意の組合せを含む。式中、Ｒは脂肪族又は芳香族とすることができ、また、Ｒ^１は、
ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｍ又は
ＣＨ_３（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｐとすることができ、
ここで、Ｘ＝ＮＨ又はＯ、ｍ＝１〜１０、ｎは任意の整数、及びｐ＝１〜１００である。

他の実施形態では、ウレタンポリマーを製造するプロセスは、イソシアナート化合物とアニオン界面活性剤を含むエマルションを調製するステップと、前記エマルションに二官能性、三官能性又は多官能性反応剤を付加するステップと、前記二官能性、三官能性又は多官能性反応剤をエマルション中で撹拌し、ウレタンポリマーを生成するステップとを包含する。

さらに別の実施形態では、インクジェット組成物を形成する方法を開示する。当該方法は、イソシアナート化合物をアニオン界面活性剤及び二官能性、三官能性又は多官能性反応剤と混合してウレタンベースのポリマー粒子を生成するステップを包含する。そのウレタンベースのポリマー粒子を、着色剤がその中に混合されたインクビヒクルと混合する。

さらに別の実施形態では、水性インクビヒクル、当該インクビヒクル中に混合された着色剤、及びそのインクビヒクル中に分散している光硬化性でないイソシアナート化合物を含んで成るラテックス粒子を有するインクジェットインクを開示する。

本発明によれば、インクジェット印刷条件下で剪断安定であるラテックス粒子、並びに印刷媒体上での良好なドロップ配置精度及び高ドロップ周波数における安定なドロップ射出を示すところの高速インクジェットプリンタに用い得るインクを提供することができる。

種々の実施形態の各々において、本発明は、ラテックス粒子、当該ラテックス粒子を含むインクジェットインク、並びにそれらの製造方法を対象とする。本発明は、さらに、ウレタンの化学作用により製造された熱剪断安定性を有するラテックス粒子に関し、さらに、そのようなラテックス粒子が含まれているインクジェットインクに関する。ここで用いられるとき、用語「ウレタン」とは、アミンとイソシアナートとが反応して形成された尿素誘導体や、アルコールとイソシアナートが反応して形成されたウレタン誘導体を指すのに用いられる。

本明細書で用いるとき、「液体ビヒクル」又は「インクビヒクル」は、インクジェットインクを形成すべく、着色剤及びラテックス粒子若しくはコロイドがその中に分散される液体を指す。適切な液体ビヒクル及びビヒクル成分には、限定はしないが、界面活性剤、共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度修正剤、及び水のような、様々な各種薬剤が含まれる。インクビヒクルとして有用であり且つそれに用い得る他の化合物としては、限定はしないが、有機溶媒、表面活性化剤、金属キレート化剤、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。当業者に明らかであろうように、ここに記載するインクビヒクル及び種々の成分の相対量は、インクジェットプリンタの具体的ペン構造に応じて、変更することができる。

一実施形態において、水は、実質的に、本発明のインクビヒクル若しくはインク組成物全体のかなりの割合を構成することができる。例えば、特定の実施形態では、水として、インク組成物の約５１ｗｔ％〜約９０ｗｔ％の量の純水若しくは脱イオン水を含むことができる。

別の実施形態では、インク組成物に共溶媒を含有させることができる。用い得る共溶媒の種類としては、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、カプロラクタム、ホルムアミド、アセトアミド、長鎖アルコール及びそれらの任意の組合せが挙げられる。前述の化合物の例としては、第一脂肪族アルコール、第二脂肪族アルコール、１，２−アルコール、１，３−アルコール、１，５−アルコール、エチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの高次の同族体、Ｎ−アルキルカプロラクタム、未置換カプロラクタム、置換及び未置換の両ホルムアミド、置換及び未置換の両アセトアミド、トリメチロールプロパン、２−ピロリジノン、１，５−ペンタンジオール等、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。

さらに別の実施形態では、界面活性剤は、約０．０１％〜約１０％の量にて存在することができる。好ましい実施形態では、界面活性剤成分は、インク組成物の約５ｗｔ％まで付加することができる。他の好ましい実施形態では、界面活性剤は、インク組成物の約２．２５ｗｔ％の量にて含まれ得る。上記の量は、単一の界面活性剤又は界面活性剤混合物を用いて得ることができる。

一般に、界面活性剤を用いることで、印刷媒体へのインクの浸透性を高めることができる。限定はしないが、カチオン、アニオン、両性イオン又はノニオン性界面活性剤をはじめとする、広範な種類の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の非限定的な例としては、アルキルポリエチレンオキシド、アルキルフェニルポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、アセチレンポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド（ジ）エステル、ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミド、ジメチコンコポリオール、置換アミンオキシド、Ｒｈｏｄａｆａｃ及びそれらの任意の組合せが挙げられる。

別の実施形態では、当該インク組成物は、有害微生物の成長を阻害し得る殺生物剤、殺菌剤、及びその他の微生物剤を約５ｗｔ％まで含むことができる。当該殺生物剤としては、限定はしないが、ハルスアメリカ（Ｈａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ）社（米国ニュージャージー州ピスキャタウェイ）から入手できるＮＵＯＳＥＰＴ ９５、ゼネカ（Ｚｅｎｅｃａ）社（米国デラウェア州ウィルミントン）から入手可能なＰＲＯＸＥＬ ＧＸＬ、ユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）（米国ニュージャージー州バウンドブルック）から商標ＵＣＡＲＣＩＤＥ ２５０を付して市販されているグルタルアルデヒド、Ｒ．Ｔ．ヴァンダービルト社（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏ．）から入手可能なＶａｎｃｉｄｅ及びそれらの組合せを挙げることができる。

さらに他の実施形態では、当該インク組成物は緩衝剤を含むことができる。当該緩衝剤は、インク組成物の約５ｗｔ％までの量にて存在させ得る。インク組成物中の緩衝剤は、ｐＨを調節するのに用いることができる。当該緩衝剤は、有機系の生物学的緩衝剤又は無機緩衝剤とし得る。用い得る緩衝剤の非限定的な例としては、アルドリッチケミカル（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社（米国ウィスコンシン州ミルウォーキー）から入手できるＴｒｉｚｍａ Ｂａｓｅ、４−モルホリンエタンスルホン酸（ＭＥＳ）、４−モルホリンプロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。

他の実施形態では、インク組成物は金属イオン封鎖剤を含むことができる。金属イオン封鎖剤の一例は、インク組成物中に約２ｗｔ％までの量で存在する金属キレート化剤である。金属キレート化剤は、インク組成物中に存在し得る遷移金属陽イオンを結合するのに用いることができる。金属キレート化剤の非限定例には、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸（ＣＤＴＡ）、（エチレンジオキシ）ジエチレンジニトリロ四酢酸（ＥＧＴＡ）、遷移金属陽イオンを結合するその他のキレート化剤、及びそれらの任意の組合せが含まれる。

本明細書で用いるとき、「着色剤」は、染料、顔料、及び／又は本発明のラテックス粒子を含むインクビヒクルに適合し且つインクビヒクル中に懸濁させることのできる他の粒子を包含し得る。用い得る顔料には、限定はしないが、自己分散型顔料及びポリマー分散型顔料が包含される。自己分散型顔料は、電荷若しくは高分子基で化学的に表面修飾されたものが含まれ、前記電荷若しくは高分子基は、顔料を液体ビヒクル中に分散させ且つ／又は実質的に分散された状態に留まるのを支援し得る。当該顔料はまた、液体ビヒクル中に、及び／又は顔料を液体ビヒクル中に分散させ且つ／又は実質的に分散された状態に留まるのを支援する物理的コーティングを利用する顔料中に、分散剤(ポリマー、オリゴマー、又は界面活性剤とし得る)を利用するポリマー分散型顔料とし得る。用い得る他の粒子の例には、そのような粒子が色をもたらすか否かに関係なく、磁性粒子、アルミナ、シリカ、及び／又はその他のセラミック、金属、又は有機金属が含まれる。当該着色剤は、約０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量にて存在させ得る。

本明細書で用いるとき、「有効量」とは、所望の効果を達成するのに十分であるところの、物質又は薬剤の最小量を指す。本明細書では、量、濃度、及びその他の数値データを範囲形式で表現若しくは提示する場合がある。そのような範囲形式は、便宜上用いるものであり、従って、範囲の限界として明記した数値を含むだけでなく、各数値及び副範囲があたかも明記されているかのようにその範囲内に包含される個別の数値又は副範囲を全て包含するものと柔軟に解釈すべきことを理解されたい。

本明細書で用いるとき、「剪断安定性」とは、機械的及び／又は熱的な応力下で、ラテックス粒子がそれらの元の寸法及び／又は形状を維持する能力を指すのに用いられる。剪断安定性は、粒子を機械的及び／又は熱的な応力にかけて、その粒径及び／又は形状の変化を定量することによって測定することができる。

本発明のラテックス粒子に関しては、ラテックス粒子内のポリマー粒子が軽く架橋結合しているため、ラテックス分散物の剪断安定性が改善される。軽い架橋は、ポリマーの物理的諸性質に影響することはない。ラテックス粒子は、インクジェットインク中へ取り込まれて印刷される際に十分な室温膜形成特性を維持すると共に、インクジェットペン中での分散安定性及び剪断安定性をもたらすところの少なくとも１つのモノマーの乳化重合生成物から構成される。過酷な熱応力下で変形するアクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸若しくはモノメタクリロイルオキシエチルスクシナートを含む在来のラテックス粒子とは異なり、本明細書に開示するラテックス粒子のウレタンポリマーの軽い架橋は、当該ラテックス粒子の剪断安定性を改善する。

他の実施形態では、ラテックス粒子の剪断安定性を高めるために、ウレタンポリマーの主鎖に安定化剤を結合させることができる。在来のアクリルポリマーの合成とは異なり、本発明で採用したウレタン化合物は、フリーラジカル開始剤を用いるのではなく、付加反応を用いる。在来のアクリルポリマーでは、残留した開始剤（もし存在すれば）が、アクリルポリマーを含むインクジェット組成物で生成された印刷物の耐光性に影響を及ぼしていた。従って、ウレタンポリマーを用いることで、フリーラジカル開始剤が残留しないため、結果的に耐光性の向上につながる。さらに、ウレタンの結合は、光分解劣化の観点において、アクリルポリマーの結合より強く、従って、ウレタンポリマーを含むインクジェット組成物で生成された印刷物の耐光性は改善される。

さらに他の実施形態では、ウレタンポリマー中に架橋結合が存在することにより、架橋ウレタンポリマーを有するラテックス粒子の剪断安定性が改善される。他の実施形態では、ウレタンポリマーの膜形成特性は、ウレタンポリマーのアルキル鎖長を増やすことによりウレタンポリマーのＴｇ（ガラス転移温度）を調節することで達成される。ウレタンポリマーの、ウレタン結合に結合しているアルキル鎖長を増大させることは、Ｔｇを高めるべく、従って、ウレタンポリマーを有するラテックス粒子を含むインク組成物の耐久性を高めるべく機能する。ウレタン化合物を利用することで、在来のポリマーが水中で合成される際に在来のアクリル又はスチレンポリマーでは達成が困難であった立体安定性についてももたらされ得る。

一実施形態では、インクジェットインクが形成され、当該インクジェットインクは、有効量のインクビヒクルと、インクビヒクルに混ぜ合わされた着色剤と、インクビヒクル中に分散しているラテックス粒子とから構成される。一実施形態では、ラテックス粒子はイソシアナート化合物を含む。

別の実施形態では、インクジェットインクは、有効量のインクビヒクルと、インクビヒクルに混ぜ合わされた着色剤と、インクビヒクル中に分散したラテックス粒子を含有する。ラテックス粒子はイソシアナート化合物を含む。

さらに他の実施形態では、インクジェットインクは、或る液体密度を有する有効量のインクビヒクルと、インクビヒクルに混ぜ合わされた着色剤と、インクビヒクル中に分散しているラテックス粒子を含有することができる。着色剤としては、任意の水溶性染料系又は顔料系着色剤を挙げることができる。ラテックス粒子は、架橋剤を用いて生成され、イソシアナート化合物を含む。

ラテックスは、イソシアナート化合物を含む重合性の酸性モノマーを軽く架橋結合させることによって製造することができる。重合性の酸性モノマーは、例えば、グリセロール、重合性の二官能性、三官能性又は多官能性基を有する他のモノマー、又はそれらの任意の組合せのような架橋剤を用いて、架橋結合させ得る。当該架橋剤は、全組成物の約０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲で使用され、この場合、架橋処理は、架橋結合の形成を達成するのに光重合開始剤や特定波長の光への露光を必要としない。

他の実施形態では、架橋剤は、約１ｗｔ％にて存在する（即ち、最終生成物が１ｗｔ％の架橋剤を含む）。１％の架橋剤の存在は、ポリマーの物理的諸性質に過度に影響を与えることなく、剪断安定性を高めるのに十分である。他の実施形態では、低いガラス転移温度（例えば、２５℃未満）を有するポリマーは、比較的多量の架橋剤（例えば、約２ｗｔ％）を含むことができる。

さらに他の実施形態では、ウレタンポリマーを含むインクジェット組成物を、印刷媒体のインク受容層上に印刷する。本明細書におけるインクジェット組成物は、「そのまま（ａｓ−ｉｓ）」で用いることができ、即ち、それらは、画像を形成するにあたり、さらに別の処理ステップ（即ち、光硬化）を何ら必要としない。
実施例
以下の実施例において、本発明に従ってインクジェットプリンタのペンを用いて印刷媒体上にインクジェットインク組成物を印刷するための組成物、方法及びシステムの種々の実施形態を説明する。以下の実施例は、単なる例示であって、本発明の範囲を限定する意は何らない。

ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（２．７５ｇ）とＲｈｏｄａｆａｃのようなアニオン界面活性剤（３０％水溶液０．６５ｇ）を水中に含んで成るエマルションを調製した。二官能性反応剤１，６−ジイソシアナートヘキサン（３．２５ｇ）を、シリンジを使って前記エマルションに添加し、そして室温で一晩撹拌した。ラテックスポリマー粒子が形成され、ここで、当該ラテックスポリマー粒子は、アニオン界面活性剤により安定化されていた。反応温度は、その反応を促進するよう高めることができる。

一実施形態では、ラテックスポリマー粒子は、約５０ｎｍ〜５００ｎｍの寸法を有する。ラテックスポリマー粒子の寸法は、当業者に周知の通常の実験を用いて、アニオン界面活性剤の濃度を変化させることによって制御することができる。例えば、他の実施形態では、ラテックスポリマー粒子は約２００ｎｍの寸法を有する。

マゼンタ染料Ｍ３６４のような着色剤とラテックスポリマー粒子とを含むインクビヒクルを用いて、ラテックスポリマー粒子の耐光性を試験した。その結果、ラテックスポリマー粒子は、耐光性を改善することが確認された。耐光性は、染料溶液を別個の２つのラテックス（即ち、本発明のウレタンラテックス、又はフリーラジカル開始剤を用いてアクリルモノマーから調製された在来ラテックス）と混合し、そして紫外線に露光した際の、色強度を追跡することによって実施することができる。紫外線に露光後の色損失によって耐光性が評価される。典型的に、褪色は、フリーラジカル開始剤を用いて調製したラテックスについて顕著である。しかしながら、本明細書に記載の方法で生成したウレタンラテックスに関しては、ラジカル開始剤を用いておらず、ラジカル開始剤が含まれていないため、その耐光性は著しく改善される。

ラテックスポリマー粒子に約０．５％〜約１５％の濃度で酸性基を取り込むことで、ラテックスポリマー粒子の安定性が改善される。さらに、三官能性及び多官能性イソシアナート、トリアミン、トリアルコール又はそれらの任意の組合せのような多官能性基との弱い架橋結合を、ラテックスポリマー粒子中にラテックスの約１ｗｔ％の程度にて取り込むことで、ラテックス粒子の剪断安定性を改善することができる。

実施例Ｉのウレタンラテックスの形成は、以下の化学式により表される。

ＯＣＮ（ＣＨ_２）_６ＮＣＯ ＋ Ｈ_２Ｎ−Ｒ−ＮＨ_２ → ［（ＣＨ_２）_６ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＯＮＨ］_ｎ
式中、Ｒは、脂肪族基又は芳香族基とし得、ｎは任意の整数とし得る。

ジイソシアナート ＯＣＮ（ＣＨ_２）_６ＮＣＯ（４．０ｇ）と、Ｒｈｏｄａｆａｃ ＲＳ７１０のようなアニオン界面活性剤（０．２４ｇ）とを水（３２ｍｌ）中に含んで成るエマルションを調製する。当該エマルションに、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（３．１６ｇ）とジアミノ酪酸（０．８８ｇ）の混合物を加える。反応混合物を約７５℃まで加熱して、安定化基として酸性基を含むウレタンラテックスを得る。

ラテックスポリマー粒子に、約０．１％〜約１５％の間の程度で酸性基を取り込むことで、ラテックスポリマー粒子の安定性を改善することができる。さらに、三官能性及び多官能性イソシアナート、トリアミン又はトリアルコールのような多官能基との弱い架橋結合を、ラテックスポリマー粒子中にラテックスの約１ｗｔ％の程度にて取り込むことで、ラテックス粒子の剪断安定性を改善することができる。

実施例ＩＩのウレタンラテックスの形成は、以下の化学式により表される。

式中、Ｒは、脂肪族基又は芳香族基とし得、そしてｎは任意の整数とし得る。

バイエル（Ｂａｙｅｒ）社から入手したイソシアナート Ｍｕｎｄｕｒ ＭＲＳ（６．０ｇ）とアニオン界面活性剤 Ｒｈｏｄａｆａｃ ＲＳ７１０（０．２４ｇ）を水（３２ｍｌ）中に含んで成るエマルションを調製する。当該エマルションにビス（アミノメチル）シクロヘキサン（３．１６ｇ）とジアミノ酪酸（０．８８ｇ）の混合物を加える。反応混合物を約７５℃まで加熱して、安定化基として酸性基を含むウレタンラテックスを得る。本実施形態では、２つのアミノ成分（即ち、ビス（アミノメチル）シクロヘキサンとジアミノ酪酸）を順次加えることができる。例えば、ジアミノ酪酸（０．８８ｇ）を加え、数時間後に、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（３．１６ｇ）を加えることで、ウレタンラテックスを得ることができる。別の実施形態では、ウレタンラテックスをトリエチレンテトラミンと架橋結合させることができる。

ラテックスポリマー粒子に約０．１％〜約２０％の濃度にて酸性基を取り込むことで、ラテックスポリマー粒子の安定性を改善することができる。さらに、三官能性及び多官能性イソシアナート、トリアミン又はトリアルコールのような多官能基との弱い架橋結合を、ラテックスポリマー粒子中にラテックスの約１ｗｔ％の濃度で取り込むことで、ラテックス粒子の剪断安定性を改善することができる。

実施例ＩＩＩのウレタンラテックスの形成は、以下の化学式により表される。

式中、Ｒは脂肪族基又は芳香族基とし得、Ｒ^１は、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｍ又はＣＨ_３（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｐとし得、ここで、Ｘ＝ＮＨ又はＯ、ｍ＝１〜１０、ｐ＝１〜１００である。

バイエル（Ｂａｙｅｒ）社から入手したイソシアナート Ｍｕｎｄｕｒ ＭＲＳ（６．０ｇ）とアニオン界面活性剤 Ｒｈｏｄａｆａｃ ＲＳ７１０（０．２４ｇ）とを水（３２ｍｌ）中に含んで成るエマルションを調製する。当該エマルションに、ビス（アミノメチル）シクロヘキサンのような二官能性アミノ化合物（３．１６ｇ）を加える。反応混合物を約７５℃まで加熱して、架橋結合されたウレタンラテックスを得る。

ラテックスポリマー粒子に約１％〜約５％の濃度にて酸性基を取り込むことでラテックスポリマー粒子の安定性を改善することができる。さらに、三官能性及び多官能性イソシアナート、トリアミン又はトリアルコールのような多官能基との弱い架橋結合を、ラテックスポリマー粒子中にラテックスの約１ｗｔ％の濃度で取り込むことで、ラテックス粒子の剪断安定性を改善することができる。

実施例ＩＶのウレタンラテックスの形成は、以下の化学式により表される。

上記の各実施例において、Ｒは、多官能性イソシアナート成分が存在し得るような脂肪族基若しくは芳香族基であり得る。イソシアナート成分は、ウレタンラテックスの約１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の量で用いることができる。その他の実施形態では、多官能性イソシアナート成分は、三官能性又は多官能性アミン若しくはアルコールで置換することができる。その場合、イソシアナート成分は、性質上、二官能性又は多官能性とし得る。

さらに別の実施形態では、イソシアナート及び実施例Ｉ〜ＩＶのアミノ若しくはヒドロキシ化合物は、ウレタンラテックスを製造するために、実質上、一度に一緒に混合し、そして乳化させることができる。さらに別の実施形態では、反応混合物を加熱して反応を完結させ、そしてウレタンラテックスが得られる。イソシアナート、アミン又はアルコールを変化させることで、多数の修正が可能であることは、当業者に明らかであろう。

実施例Ｉ〜ＩＶの各ラテックス粒子を用いて、４つの異なる水性インクジェットインク組成物を調合する。インクジェットインク組成物は、一般に、１〜１０ｗｔ％のウレタンラテックス、約３ｗｔ％の自己分散型着色剤、約６ｗｔ％の２−ピロリジノン、約４ｗｔ％の１，２ヘキサンジオール、約３ｗｔ％のＬＥＧ−１、約５ｗｔ％のグリセロール及び約２ｗｔ％の種々の分散剤及び湿潤剤を水中に含む。インクジェットインク組成物に用いられる成分の正確なパーセントを決定するのに、日常的な実験を用い得ることは、当業者に明らかであろう。

実施例Ｉ〜ＩＶの各ラテックス粒子又はそれらの組合せと着色剤とを含有する水性インクジェット組成物は、インクジェットプリンタにおいて使用し得るよう設計される。水性インクジェット組成物は、インクジェットプリンタの少なくとも１つのペンを用いて、印刷媒体のインク受容層上に配される。印刷媒体は、紙基材又はインクをその上に受容し得るその他の媒体から構成することができる。本明細書で記載する紙基材には、限定はしないが、ポリエステルフィルム、樹脂コート紙、又は当業者に周知のその他のコート紙をはじめとする、当業者に周知の任意の種類の紙基材を用い得る。紙基材は、限定はしないが、１つ以上の天然パルプ、再生パルプ、又は合成パルプから構成することができる。さらに、水性インクジェット組成物は、例えば、紫外線若しくは赤外線放射による光硬化のような追加の処理ステップを必要とすることなく、それを適用すると印刷媒体上に画像を形成することができる。

実施例Ｉ〜ＩＶのウレタン含有ラテックス粒子を４ｗｔ％の水で希釈し、６０℃に加熱し、そして剪断試験にかける。

剪断試験には、ブレンダー中で希釈ラテックス粒子を約５分間高速でブレンドするステップが包含される。その粒径を剪断試験のブレンド前後で測定する。剪断安定粒子は、剪断試験後に相当な粒径変化を示したり、粘性が増大したりしない。

種々の例示的な実施形態に関して本発明を示し、説明してきたが、本発明が属する分野における当業者にとって明らかであろう種々の追加、削除、及び修正は、本明細書に提示又は詳細に記述せずとも、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲内にあるものとみなす。さらに、種々の実施形態の特徴的な要素は、組合せて用いることができる。

Claims (10)

1. ウレタンポリマーを含む安定なラテックス粒子を製造する方法であって、
   イソシアナート化合物とアニオン界面活性剤を含むエマルションを調製し、
   前記エマルションに二官能性、三官能性又は多官能性反応剤を付加し、そして
   前記二官能性、三官能性又は多官能性反応剤を前記エマルション中で撹拌して成る、
   方法。
2. さらに、前記安定なラテックス粒子を、着色剤がその中に混合されたインクビヒクルと混合するステップを包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ウレタンラテックスが、下記式
   

   

   

   〔式中、Ｒは脂肪族基又は芳香族基であり、Ｒ^１は、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｍ又はＣＨ_３（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｐであり、Ｘ＝ＮＨ又はＯ、ｍ＝１〜１０、ｎは任意の整数、及びｐ＝１〜１００である〕及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記安定なラテックス粒子が、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの寸法を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記安定なラテックス粒子が、約２００ｎｍの寸法を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記ウレタンポリマーが、グリセロール、二官能性、三官能性又は多官能性イソシアナート、トリアミン、トリアルコール及びそれらの任意の組合せから成る群から選択された化合物により架橋結合されている、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記イソシアナート化合物が、下記式
   

   

   〔式中、Ｒは脂肪族基又は芳香族基であり、Ｒ^１は、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｍ又はＣＨ_３（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｐであり、Ｘ＝ＮＨ又はＯ、ｍ＝１〜１０、ｎは任意の整数、及びｐ＝１〜１００である〕及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記二官能性、三官能性又は多官能性反応剤が、１，６−ジイソシアナートヘキサンである、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記安定なラテックス粒子が、インクビヒクル中に約１〜約１０％の量にて含まれる、請求項２〜８の何れか１項に記載の方法。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の方法によって製造された製品。