JP2007070637A - Polymerized fatty acid diester useful for formulating hot melt ink - Google Patents
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Abstract
Description
技術分野
本発明は、ホットメルトインク、その成分、およびそのようなインクを用いた印刷方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot melt ink, its components, and a printing method using such an ink.
発明の背景
ホットメルトインクは、室温では固体であり、ホットメルトインクが基材に付与する高温では融解していることを特徴とする。ホットメルトインクは、インクジェットプリンタにおいて幅広く使用されており、また凹版印刷およびグラビア印刷における使用を提案されてきた。
BACKGROUND OF THE INVENTION Hot melt inks are characterized by being solid at room temperature and melting at the high temperatures that the hot melt ink imparts to the substrate. Hot melt inks are widely used in ink jet printers and have been proposed for use in intaglio printing and gravure printing.
インクジェット印刷は、紙、プラスチックフィルム、金属箔等の基材に接触せずに印刷する周知のプロセスである。一般に、インクジェット印刷は、非常に小さなオリフィスを介して液体インクの噴流を噴出する。噴出後、この噴流は、分散距離として公知のオリフィスから一定の距離において、一様な大きさの微小な液滴に分かれる。このインクの液滴は基材に当たるまで空気中を進み、それによりインクが基材上に画像を形成する。 Inkjet printing is a well-known process for printing without contacting a substrate such as paper, plastic film, metal foil or the like. In general, inkjet printing ejects a jet of liquid ink through a very small orifice. After jetting, the jet is divided into small droplets of uniform size at a fixed distance from the known orifice as the dispersion distance. The ink droplets travel through the air until they strike the substrate, thereby forming an image on the substrate.
ジェットインクを印刷装置の印刷ヘッドから基材に画像様式で方向づけるために、様々な技術が開発されてきた。即時滴下(drop-on-demand)と呼ばれる1つの技術では、印刷ヘッドは基材の上方を通過し、インクが基材上に望ましく配置されるときにその場所においてのみインクの液滴を噴出する。即時滴下技術は、一般に卓上インクジェットプリンタに使用される。 Various techniques have been developed for directing jet ink in an image fashion from a print head of a printing device to a substrate. In one technique called drop-on-demand, the printhead passes over the substrate and ejects ink droplets only at that location when the ink is desirably placed on the substrate. . The instant dripping technique is commonly used in desktop ink jet printers.
対照的に、連続噴流ジェット印刷(continuous stream jet printing)として公知のプロセスでは、印刷ヘッドは、基材の上方を通過する間または基材が印刷ヘッドを通過する間、絶えずインク液滴を噴出している。案内システムが印刷ヘッドと基材との間に配置されているので、インク液滴は、基材上の特定の位置か、または、噴出している液滴を基材に接触させてはならない場合には、再循環溝かのいずれかに方向づけられる。典型的な連続噴流インクジェットプリンタは電荷を与えられることが可能なインクを使用し、案内システムは帯電したインク液滴と相互に作用し且つインク液滴を所望の位置に方向づける静電界である。連続噴流ジェットインク印刷は、卓上印刷よりも産業印刷において、より一般的に見られる。 In contrast, in a process known as continuous stream jet printing, the print head continually ejects ink droplets while passing over the substrate or while the substrate passes the print head. ing. Since the guiding system is located between the print head and the substrate, the ink droplets should not touch the substrate at a specific location on the substrate or the ejected droplets Is directed to one of the recirculation grooves. A typical continuous jet ink jet printer uses ink that can be charged, and the guiding system is an electrostatic field that interacts with the charged ink droplets and directs the ink droplets to the desired location. Continuous jet jet ink printing is more commonly found in industrial printing than desktop printing.
即時滴下または連続噴流のいずれかのインクジェット印刷に適したジェットインクは、液体ジェットインクまたはホットメルトジェットインクのいずれかに分類することが可能である。どちらのタイプのインクも、典型的には着色剤およびキャリアの両方を含む。ここで、キャリアとは、着色剤を溶解または懸濁する何らかの材料である。液体ジェットインクは、室温では液体であり、噴出される前に印刷ヘッドに貯蔵されるときには、典型的にはほぼ室温である。単純な液体ジェットインクは、水性のキャリアおよび着色剤としての水溶性の染料から成る。液体ジェットインクが基材に接触した後、溶剤は、典型的には着色剤から蒸発または逃げ、それによりインクが最初に基材に接触した場所に、着色剤が目に見える状態で残る。 Jet inks suitable for either instant drop or continuous jet ink jet printing can be classified as either liquid jet inks or hot melt jet inks. Both types of ink typically include both a colorant and a carrier. Here, the carrier is any material that dissolves or suspends the colorant. Liquid jet ink is liquid at room temperature and is typically at about room temperature when stored in the printhead before being ejected. A simple liquid jet ink consists of an aqueous carrier and a water-soluble dye as a colorant. After the liquid jet ink contacts the substrate, the solvent typically evaporates or escapes from the colorant, thereby leaving the colorant visible where the ink first contacts the substrate.
対照的に、ホットメルトジェットインクは、室温では固体であり、インクジェット印刷ヘッドから噴出される前に融解状態まで加熱される。融解ホットメルトインクは、典型的には室温である基材に接触すると冷却し、そして凝固する。単純なホットメルトインクは、キャリアとしてのワックスおよび着色剤としての顔料または染料から成る。ホットメルトインクのすべてまたはほぼすべての成分は、融解インクが基材に接触した場所に残る。すなわち、ホットメルトインクは、ほとんどまたは全く逃げるまたは蒸発することがない。 In contrast, hot melt jet inks are solid at room temperature and are heated to a molten state before being ejected from an inkjet printhead. The molten hot melt ink cools and solidifies upon contact with a substrate, which is typically at room temperature. A simple hot melt ink consists of a wax as a carrier and a pigment or dye as a colorant. All or nearly all components of the hot melt ink remain where the molten ink contacts the substrate. That is, little or no hot melt ink escapes or evaporates.
ジェットインク印刷に使用されるインク組成物は、一定の特性を有していなければならない。インク組成物は、ジェットインク印刷プロセス中に使用される特定の1組の条件のもとで、一貫した分散の長さ、液滴の粘度、および、少なくとも連続噴流ジェット印刷においては、一定した液滴の電荷を表すことが非常に望ましい。これらの要件を満たすために、ジェットインク組成物は、安定した粘度および抵抗の特性を有していなければならず、時間が経つにつれて乾燥してしまってはならない。 The ink composition used for jet ink printing must have certain properties. The ink composition provides a consistent dispersion length, droplet viscosity, and a constant liquid, at least in continuous jet jet printing, under a specific set of conditions used during the jet ink printing process. It is highly desirable to represent the charge of the drop. In order to meet these requirements, the jet ink composition must have stable viscosity and resistance characteristics and must not dry over time.
液体ジェットインクが直面する主要な問題点の1つは、インクが相当量の水および/または有機溶剤を含むことによるものである。水および/または有機溶剤は静置されると蒸発するので、これらのインク組成物は乾いて固まる。これにより、印刷ヘッドのオリフィスが塞がれてしまう。さらなる問題点は、揮発性溶剤の損失によって、インクの粘度が増大し、それによりインクの性能を実質的に変化させることである。また、紙などの多孔質の基材は、多量の液体ジェットインクを用いて印刷すると、しわが寄る、および/または歪む傾向がある。さらに、液体ジェットインク中に存在する有機溶剤は、基材に接触した後に蒸発し得、これにより付近にいる人々に健康上の問題を引き起こし得る。 One of the major problems faced by liquid jet inks is that the inks contain significant amounts of water and / or organic solvents. Since the water and / or the organic solvent evaporates when allowed to stand, these ink compositions dry and solidify. As a result, the orifice of the print head is blocked. A further problem is that loss of volatile solvent increases the viscosity of the ink, thereby substantially changing the performance of the ink. Also, porous substrates such as paper tend to wrinkle and / or distort when printed using a large amount of liquid jet ink. Furthermore, organic solvents present in the liquid jet ink can evaporate after contacting the substrate, which can cause health problems for nearby people.
液体ジェットインク中の揮発性溶剤の存在に関連する別の問題点は、溶剤が、典型的には多孔質である印刷された基材内部に着色剤を滲出させ、その結果、印刷の解像度が乏しくなることである。特殊コーティングを施した多孔質基材はこの問題を克服し得るが、そのような特殊な基材は高価であり、「普通紙」すなわち標準的なコーティングされていないシート上で良く機能する、例えば複写印刷などの他のタイプの印刷には通常必要ではない。少なくとも事務所の設定においては、インクジェット印刷を含むすべての印刷が、「普通紙」または標準的なスライド(transparency)上に行われることが非常に望ましい。 Another problem associated with the presence of volatile solvents in liquid jet inks is that the solvent bleeds the colorant inside the printed substrate, which is typically porous, resulting in reduced printing resolution. It is to become scarce. Porous substrates with special coatings can overcome this problem, but such special substrates are expensive and work well on “plain paper” or standard uncoated sheets, for example It is not usually necessary for other types of printing such as copy printing. In at least office settings, it is highly desirable that all printing, including ink jet printing, be done on “plain paper” or standard transparency.
ホットメルトインクは、液体インクに優る多くの利点を提供する。例えば、液体インクが多孔質基材上に着色剤を配置するために使用される場合、着色剤は、液体キャリアが基材内部に入り込む際に基材内部に運ばれる傾向にある。これは、印刷の密度の低下および印刷の解像度の若干の低下を引き起こす。しかし、ホットメルトインクが急速に凝固することによって、着色剤が基材表面に固定され、それに対応して印刷の密度および解像度が増大する。さらなる利点は、ホットメルトインクの印刷に関連してしわが寄ることがほとんどまたは全くないことである。この利点は、液体インクを印刷する状況と明確な対照を成す。さらに別の利点は、ホットメルトインクは、こぼさずに運搬することが液体インクよりも容易なことである。 Hot melt inks offer many advantages over liquid inks. For example, when liquid ink is used to place a colorant on a porous substrate, the colorant tends to be carried inside the substrate as the liquid carrier enters the substrate. This causes a reduction in printing density and a slight reduction in printing resolution. However, the rapid solidification of the hot melt ink fixes the colorant to the substrate surface and correspondingly increases the printing density and resolution. A further advantage is that there is little or no wrinkling associated with hot melt ink printing. This advantage is in sharp contrast to the situation of printing liquid ink. Yet another advantage is that hot melt inks are easier to transport than liquid inks without spilling.
いくつかの理由から、着色剤の基材への付着もまた、ホットメルト印刷において優れ得る。例えば、ホットメルトインク中のキャリアはすべて、液体インクを用いた印刷において起きるように着色剤から蒸発するまたは逃げるのではなく、着色剤と共に印刷された基材の表面にとどまるので、ホットメルトキャリアの方が、着色剤の基材表面への固定を補助するのに有効である。また、室温において固体のキャリアは当然、液体キャリアよりも良い固定特性を有する。 For several reasons, the adhesion of the colorant to the substrate can also be excellent in hot melt printing. For example, all carriers in a hot melt ink do not evaporate or escape from the colorant as occurs in printing with liquid ink, but remain on the surface of the substrate printed with the colorant, so This is more effective in assisting the fixing of the colorant to the substrate surface. Also, a solid carrier at room temperature naturally has better fixing properties than a liquid carrier.
ジェットインク印刷を具体的に見てみると、ホットメルトインクは、本質的に揮発性の成分を有していないという利点を提供する。それゆえ、ホットメルトインクでは成分の蒸発がなく、したがって、液体インクに関して見られた成分の蒸発に対応するインクの粘度変化、固化、および溶剤の蒸発による健康上の危険性に関する問題がない。 Looking specifically at jet ink printing, hot melt inks offer the advantage of having essentially no volatile components. Therefore, there is no component evaporation in hot melt inks, and therefore there are no health risks associated with ink viscosity changes, solidification, and solvent evaporation corresponding to the component evaporation seen with liquid inks.
かなりの程度に、キャリアの特性はジェットインクの特性を決定する。従来技術は、ホットメルトジェットインクにおいて、ときにビヒクル、バインダ、または固体有機溶剤と呼ばれるキャリアとして使用され得るいくつかの材料を開示している。特許文献1は、セバシン酸のジエステル(固体直鎖(solid linear)、C10ジカルボン酸)および12またはそれより少ない炭素を有するパラフィン族アルコールの使用を開示している。特許文献2は、天然ワックスの使用を開示している。特許文献3は、C20-24酸またはアルコールの使用を開示している。特許文献4は、芳香族スルホンアミドの使用を開示している。特許文献5は、短鎖ポリアミドの使用を開示している。特許文献6は、ステアリン酸のエチルエステル(固体直鎖、C18カルボン酸)の使用を開示している。特許文献7は、トール油ロジンの使用を開示している。上記は、ホットメルトインクキャリアに関する従来技術の例示である。 To a large extent, the characteristics of the carrier determine the characteristics of the jet ink. The prior art discloses several materials that can be used in hot melt jet inks as carriers, sometimes called vehicles, binders, or solid organic solvents. Patent Document 1, diesters of sebacic acid (a solid linear (solid linear), C 10 dicarboxylic acid) discloses the use of paraffinic alcohols having and 12 or fewer carbon. Patent document 2 discloses the use of natural wax. U.S. Patent No. 6,057,033 discloses the use of C20-24 acids or alcohols. U.S. Patent No. 6,099,086 discloses the use of aromatic sulfonamides. Patent document 5 discloses the use of short chain polyamides. U.S. Patent No. 6,057,032 discloses the use of ethyl ester of stearic acid (solid linear, C18 carboxylic acid). U.S. Patent No. 6,099,077 discloses the use of tall oil rosin. The above is an illustration of prior art relating to hot melt ink carriers.
特許文献8は、エステルワックスの調製を開示している。このエステルワックスは、固体脂肪族ワックスアルコール(約70℃の凝固点を有する天然または合成の炭化水素の酸化によって得られる)と反応させた、固体脂肪族モノカルボン酸と固体脂肪族ジカルボン酸との混合物(パラフィンおよび/またはモンタン蝋の酸化によって調製される)から調製される。このワックスエステルは、床磨きに有用であると言われている。 U.S. Patent No. 6,099,077 discloses the preparation of an ester wax. This ester wax is a mixture of a solid aliphatic monocarboxylic acid and a solid aliphatic dicarboxylic acid reacted with a solid aliphatic wax alcohol (obtained by oxidation of a natural or synthetic hydrocarbon having a freezing point of about 70 ° C.) (Prepared by oxidation of paraffin and / or montan wax). This wax ester is said to be useful for floor polishing.
特許文献9は、最少28の炭素原子を有する第一級分枝アルコールをポリマー性脂肪酸と反応させることによって調製された、高分子量のエステルを開示している。このエステルは、室温では液体であり、それゆえホットメルトインクには不適であるが、潤滑剤、剥離剤、可塑剤、溶剤、またはそのような組成物用の変性添加剤(modifieradditive)として有用であると言われている。
ホットメルトインク用のキャリアの分野においてかなり多くの研究が行われてきたにも関わらず、当該分野においては、ホットメルトインクに有用な優れたキャリア材料、およびそのようなキャリア材料を有するインクが依然として必要とされている。 Despite considerable research in the field of carriers for hot melt inks, there remains an excellent carrier material useful for hot melt inks and inks having such carrier materials. is needed.
発明の要旨
本発明は、約2当量の液体重合脂肪酸を、約x当量のC20+一価直鎖アルコールおよび約y当量のジアミンと反応させることによって調製される、固体ジエステルに関する。ここで、x+yは約2と等しく、yは0〜約1である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to solid diesters prepared by reacting about 2 equivalents of liquid polymerized fatty acid with about x equivalents of C 20 + monohydric linear alcohol and about y equivalents of diamine. Here, x + y is equal to about 2, and y is 0 to about 1.
本発明はまた、約2当量の液体重合脂肪酸を、約x当量のC20+一価直鎖第一級アルコールおよび約y当量のジアミンと反応させる、固体ジエステルを調製するプロセスに関する。ここで、x+yは約2と等しく、yは0〜約1である。 The present invention also relates to a process for preparing a solid diester in which about 2 equivalents of liquid polymerized fatty acid is reacted with about x equivalents of C 20 + monovalent linear primary alcohol and about y equivalents of diamine. Here, x + y is equal to about 2, and y is 0 to about 1.
本発明の別の局面は、画像形成成分および上記の固体ジエステルを含む、ホットメルトインク組成物に関する。 Another aspect of the invention relates to a hot melt ink composition comprising an imaging component and a solid diester as described above.
本発明のさらに別の局面は、ジェット印刷の方法である。この方法は、画像形成成分を上記の固体ジエステルと混合し、それによりホットメルトインクを調製する工程と、ホットメルト印刷用に設計された印刷ヘッドの内部で上記のホットメルトインクを融解する工程と、融解ホットメルトインクを上記の印刷ヘッドから基材上に噴射する工程とを包含する。 Yet another aspect of the present invention is a method of jet printing. The method comprises the steps of mixing an imaging component with the solid diester, thereby preparing a hot melt ink, and melting the hot melt ink inside a print head designed for hot melt printing. And jetting the molten hot melt ink from the print head onto the substrate.
本発明のさらなる局面は、グラビア印刷および凹版印刷の方法である。この方法は、画像形成成分を上記の固体ジエステルと混合し、それによりホットメルトインクを調製する工程と、ホットメルトインクを融解して融解インクを調製する工程と、グラビアまたは凹版印刷板を融解インクと接触させて、板上に融解インクを有する印刷板を提供する工程と、次いで板上に融解インクを有する印刷板を基材と接触させ、印刷板から基材に画像を転写する工程とを包含する。 A further aspect of the invention is a method of gravure printing and intaglio printing. This method comprises the steps of mixing an imaging component with the solid diester described above, thereby preparing a hot melt ink, melting the hot melt ink to prepare a molten ink, and melting the gravure or intaglio printing plate with the molten ink. Providing a printing plate having a molten ink on the plate, and then contacting the printing plate having the molten ink on the plate with the substrate and transferring the image from the printing plate to the substrate. Include.
本発明によると、以下が提供され、上記目的が達成される。
(項目1)約2当量の液体重合脂肪酸を、約x当量のC20+一価直鎖第一級アルコールおよび約y当量のジアミンと反応させることによって調製され、x+yが約2に等しく且つyが0〜約1である、固体ジエステル。
(項目2)約40℃〜約150℃の融点を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目3)約60℃〜約130℃の融点を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目4)150℃において約300cPより低い粘度を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目5)130℃において約100cPより低い粘度を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目6)約20より小さい酸価を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目7)前記重合脂肪酸が約180〜約200の酸価を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目8)前記重合脂肪酸が水素添加した重合脂肪酸である、項目1に記載のジエステル。
(項目9)前記重合脂肪酸が、約10重量パーセントより少量の三量体酸と約90重量パーセントより多量の二量体酸とを含む、項目1に記載のジエステル。
(項目10)前記ジアミンがH2N-R-NH2の分子式を有し、RがC2〜約C36炭化水素およびC2〜約C36ポリ(アルキレンオキシ)から選択される、項目1に記載のジエステル。
(項目11)前記ジアミンが、エチレンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、および1,10-デカンジアミンから成る群より選択される、項目1に記載のジエステル。
(項目12)前記一価アルコールが20〜約26個の炭素原子を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目13)前記一価アルコールが一価アルコールの混合物であり、該混合物が約60〜約180の水酸基価を有する、項目1に記載のジエステル。
(項目14)前記混合物が約70〜130の水酸基価を有する、項目13に記載のジエステル。
(項目15)yが約0.33より小さい、項目1に記載のジエステル。
(項目16)yが0である、項目1に記載のジエステル。
(項目17)画像形成成分と項目1に記載のジエステルとを含む、ホットメルトインク組成物。
(項目18)前記画像形成成分が着色剤である、項目17に記載のホットメルトインク組成物。
(項目19)約75℃〜約175℃の温度で約1cP〜約50cPの粘度を有する、項目17に記載のホットメルトインク組成物。
(項目20)約110℃〜約130℃の温度で約5cP〜約15cPの粘度を有する、項目17に記載のホットメルトインク組成物。
(項目21)画像形成成分を項目1に記載のジエステルと混合してホットメルトインクを調製する工程と、ホットメルト印刷用に設計された印刷ヘッド内部に該ホットメルトインクを融解状態で貯蔵する工程と、融解ホットメルトインクを該印刷ヘッドから基材上に噴射する工程とを包含する、印刷方法。
(項目22)画像形成成分を項目1のジエステルと混合してホットメルトインクを調製する工程と、該ホットメルトインクを融解して融解インクを調製する工程と、グラビア印刷板または凹版印刷板を該融解インクと接触させて、該融解インクをその上に有する印刷板を提供する工程と、次いで該融解インクをその上に有する該印刷板を基材と接触させて、該印刷板から該基材に画像を転写する工程とを包含する、印刷方法。
(項目23)約2当量の液体重合脂肪酸を、約x当量のC20+一価直鎖第一級アルコールおよび約y当量のジアミンと反応させる工程を包含し、x+yが約2に等しく且つyが0〜約1である、固体ジエステルを調製するプロセス。
(項目24)yが0である、項目23に記載のプロセス。
(項目25)前記ジアミンがH2N-R-NH2の分子式を有し、RがC2〜約C36炭化水素およびC2〜約C36ポリ(アルキレンオキシ)から選択され、前記一価アルコールが20〜約26個の炭素原子を有する、項目23に記載のプロセス。
According to the present invention, the following is provided to achieve the above object.
(Item 1) Prepared by reacting about 2 equivalents of liquid polymerized fatty acid with about x equivalents of C 20 + monovalent linear primary alcohol and about y equivalents of diamine, where x + y is equal to about 2 and y A solid diester in which is from 0 to about 1.
(Item 2) The diester according to Item 1, which has a melting point of about 40 ° C to about 150 ° C.
(Item 3) The diester according to Item 1, having a melting point of about 60 ° C to about 130 ° C.
(Item 4) The diester of item 1, having a viscosity of less than about 300 cP at 150 ° C.
(Item 5) The diester of item 1, having a viscosity of less than about 100 cP at 130 ° C.
(Item 6) The diester of item 1, wherein the diester has an acid value of less than about 20.
(Item 7) The diester according to Item 1, wherein the polymerized fatty acid has an acid value of about 180 to about 200.
(Item 8) The diester according to item 1, wherein the polymerized fatty acid is a hydrogenated polymerized fatty acid.
9. The diester of claim 1, wherein the polymerized fatty acid comprises less than about 10 weight percent trimer acid and greater than about 90 weight percent dimer acid.
(Item 10) the diamine has a molecular formula of H 2 NR-NH 2, R is selected from C 2 ~ about C 36 hydrocarbons and C 2 ~ about C 36 poly (alkyleneoxy), according to claim 1 Diester.
(Item 11) The diester according to item 1, wherein the diamine is selected from the group consisting of ethylenediamine, 1,6-hexanediamine, and 1,10-decanediamine.
(Item 12) The diester of item 1, wherein the monohydric alcohol has from 20 to about 26 carbon atoms.
(Item 13) The diester according to item 1, wherein the monohydric alcohol is a mixture of monohydric alcohols, and the mixture has a hydroxyl value of about 60 to about 180.
(Item 14) The diester according to item 13, wherein the mixture has a hydroxyl value of about 70 to 130.
(Item 15) The diester according to Item 1, wherein y is less than about 0.33.
(Item 16) The diester according to item 1, wherein y is 0.
(Item 17) A hot melt ink composition comprising an image forming component and the diester according to item 1.
(Item 18) The hot melt ink composition according to item 17, wherein the image forming component is a colorant.
(Item 19) The hot melt ink composition according to item 17, having a viscosity of about 1 cP to about 50 cP at a temperature of about 75 ° C. to about 175 ° C.
(Item 20) The hot melt ink composition according to item 17, having a viscosity of about 5 cP to about 15 cP at a temperature of about 110 ° C to about 130 ° C.
(Item 21) A step of preparing a hot melt ink by mixing an image forming component with the diester described in Item 1, and a step of storing the hot melt ink in a molten state inside a print head designed for hot melt printing And a step of ejecting the molten hot melt ink from the print head onto the substrate.
(Item 22) A step of preparing a hot melt ink by mixing an image forming component with the diester of Item 1, a step of preparing a molten ink by melting the hot melt ink, and a gravure printing plate or an intaglio printing plate Contacting the molten ink to provide a printing plate having the molten ink thereon, and then contacting the printing plate having the molten ink thereon with a substrate from the printing plate to the substrate. And a step of transferring an image to the printing method.
(Item 23) comprising reacting about 2 equivalents of liquid polymerized fatty acid with about x equivalents of C 20 + monovalent linear primary alcohol and about y equivalents of diamine, wherein x + y is equal to about 2 and y A process for preparing a solid diester wherein is from 0 to about 1.
(Item 24) The process according to item 23, wherein y is 0.
25. The diamine has a molecular formula of H 2 NR—NH 2 , R is selected from C 2 to about C 36 hydrocarbons and C 2 to about C 36 poly (alkyleneoxy), and the monohydric alcohol is 24. The process of item 23, having 20 to about 26 carbon atoms.
発明の詳細な説明
本発明は、ホットメルトインクの成分として有用な固体ジエステルに関し、特に、インクジェット印刷、凹版印刷、およびグラビア印刷用のホットメルトインクに関する。このジエステルは、液体重合脂肪酸、主としてジカルボン酸(二塩基酸としても公知である)を、必要に応じてジアミンの存在下で長鎖直鎖一価アルコールとエステル化することによって調製される。そのようなジカルボン酸と一価アルコールとの反応によって、室温では固体であり、約150℃より低い融点を有するジエステルが供給される。このジエステルは、着色剤および/または他の画像形成成分と処方され、ホットメルト印刷用のインクを提供することが可能である。
The present invention relates to solid diesters useful as components of hot melt inks, and more particularly to hot melt inks for ink jet printing, intaglio printing, and gravure printing. This diester is prepared by esterifying a liquid polymerized fatty acid, mainly a dicarboxylic acid (also known as a dibasic acid), with a long-chain linear monohydric alcohol, optionally in the presence of a diamine. Such a reaction of a dicarboxylic acid with a monohydric alcohol provides a diester that is solid at room temperature and has a melting point below about 150 ° C. This diester can be formulated with colorants and / or other imaging components to provide inks for hot melt printing.
本発明の固体ジエステルの形成に使用される重合脂肪酸は、周知であり且つ商業的に古くからある材料であるので、非常に詳細には説明する必要はない。重合脂肪酸は、典型的には、長鎖不飽和脂肪酸、例えばC18モノカルボン酸を、脂肪酸が重合するように、粘土触媒の存在下で約200〜約250℃まで加熱することによって形成される。生成物は、典型的には、脂肪酸の二量体化によって形成された二量体酸、すなわちC36ジカルボン酸と、脂肪酸の三量体化によって形成された三量体酸、すなわちC54トリカルボン酸とを含む。重合脂肪酸は、典型的には、個々の二量体酸が飽和、不飽和、環状、非環状等であり得る構造の混合物である。脂肪酸の重合についてのより詳細な議論は、例えば米国特許第3,157,681号、およびNavalStores-Production, Chemistry and Utilization, D.F. Zinkel および J. Russel(eds.), Pulp. Chem. Assoc. Inc., 1989, 第23章に見られる。 The polymerized fatty acids used to form the solid diesters of the present invention are well known and commercially long-lived materials and need not be described in great detail. Polymerized fatty acids are typically formed by heating long chain unsaturated fatty acids such as C18 monocarboxylic acids to about 200 to about 250 ° C. in the presence of a clay catalyst so that the fatty acids polymerize. . The product is typically a dimer acid formed by dimerization of fatty acids, i.e., C 36 dicarboxylic acids and trimer acids formed by trimerization of the fatty acid, i.e., C 54 tricarboxylic Including acid. Polymerized fatty acids are typically a mixture of structures in which the individual dimer acids can be saturated, unsaturated, cyclic, acyclic, and the like. A more detailed discussion of fatty acid polymerizations can be found in, e.g., U.S. Pat.No. 3,157,681, and NavalStores-Production, Chemistry and Utilization, DF Zinkel and J. Russel (eds.), Pulp. Chem. Assoc. Inc., 1989, No. See Chapter 23.
脂肪酸の重合は、三量体酸よりもはるかに多くの二量体酸を形成するので、たとえ三量体酸、さらにはより高重合生成物が二量体酸とともに存在していようと、当業者はしばしば重合脂肪酸を二量体酸と呼び得る。好適には、重合脂肪酸は、重合脂肪酸の総重量に基づいて約10重量パーセントよりも少ない三量体酸を含み、しかも二量体酸が重合脂肪酸の少なくとも約90重量パーセントを構成する。より好適には、二量体酸は、本質的に重合脂肪酸の全体を構成する。 Fatty acid polymerization forms much more dimer acid than trimer acid, so even if trimer acid and even higher polymerization products are present with dimer acid. A trader can often refer to polymerized fatty acids as dimer acids. Preferably, the polymerized fatty acid comprises less than about 10 weight percent trimer acid based on the total weight of the polymerized fatty acid, and the dimer acid comprises at least about 90 weight percent of the polymerized fatty acid. More preferably, the dimer acid essentially comprises the entire polymerized fatty acid.
重合脂肪酸を形成するために使用される典型的な不飽和脂肪酸には、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が含まれる。トール油脂肪酸は、木材パルプ加工の副生成物として得られる長鎖不飽和脂肪酸を含む混合物であり、本発明において有用な重合脂肪酸の調製に好適である。トール油脂肪酸が好適な長鎖脂肪酸供給源である一方で、重合脂肪酸は、その代わりに他の供給源(例えば大豆またはアブラナ)の不飽和脂肪酸の重合によっても調製され得る。 Typical unsaturated fatty acids used to form polymerized fatty acids include oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and the like. Tall oil fatty acid is a mixture containing long-chain unsaturated fatty acid obtained as a by-product of wood pulp processing, and is suitable for the preparation of polymerized fatty acid useful in the present invention. While tall oil fatty acids are suitable long chain fatty acid sources, polymerized fatty acids can alternatively be prepared by polymerization of unsaturated fatty acids from other sources (eg soybean or rape).
トール油脂肪酸は、典型的には幾らかの樹脂酸を含む。それゆえ、トール油脂肪酸の重合は、二量体酸を樹脂酸、二量体化樹脂酸、および脱カルボン酸樹脂酸などの不純物と組み合わせて形成し得る。これらの不純物は、本発明に有用な重合脂肪酸内に存在し得る。本発明に有用な典型的な重合脂肪酸の酸価は、約180〜約200のオーダーである。 Tall oil fatty acids typically contain some resin acid. Therefore, the polymerization of tall oil fatty acids can be formed by combining dimer acids with impurities such as resin acids, dimerized resin acids, and decarboxylic acid resin acids. These impurities can be present in the polymerized fatty acids useful in the present invention. Typical acid values of polymerized fatty acids useful in the present invention are on the order of about 180 to about 200.
本発明に有用な重合脂肪酸は、その幾つかの成分、例えば三量体酸および/または樹脂酸二量体が固体または半固体であろうと、液体である。しかし、二量体酸とともに存在する任意の成分との組み合わせは、25℃では液体である。 Polymerized fatty acids useful in the present invention are liquids, regardless of whether their components, such as trimer acid and / or resin acid dimer, are solid or semi-solid. However, the combination with any component present with the dimer acid is liquid at 25 ° C.
本発明の重合脂肪酸は、エステル化反応の前に水素添加され得る。または、エステル化反応の生成物が水素添加され得る。いずれにしても、水素添加は、わずかに高い融点をジエステルに提供する傾向にあり、また、ジエステルに幾分高い酸化安定性を持たせる傾向にある。 The polymerized fatty acids of the present invention can be hydrogenated prior to the esterification reaction. Alternatively, the product of the esterification reaction can be hydrogenated. In any case, hydrogenation tends to provide a slightly higher melting point for the diester and tends to give the diester a somewhat higher oxidative stability.
重合脂肪酸、二量体酸、およびその水素添加した変形物は、多くの業者から得られ得る。例えば、Union Camp Corporation (Wayne NJ)は、UNIDYME(R)の商標で重合脂肪酸を販売している。 Polymerized fatty acids, dimer acids, and hydrogenated variants thereof can be obtained from many vendors. For example, Union Camp Corporation (Wayne NJ) sells polymerized fatty acids under the UNIDIME® trademark.
本発明のジエステルは、ほぼ上記のような重合脂肪酸と長鎖直鎖一価アルコールとの反応生成物である。本発明に有用な長鎖アルコールは、少なくとも20個の炭素原子を有する。この長鎖アルコールは、典型的には約60個より多くの炭素原子を有することはないが、30個、40個、またはそれより多くの炭素原子を有し得る。C20+という記号は、本明細書においては、本発明に有用な一価アルコールに少なくとも20個の炭素原子、そして必要に応じて20個より多くの炭素原子があることを意味する。 The diester of the present invention is a reaction product of a polymerized fatty acid and a long-chain linear monohydric alcohol as described above. Long chain alcohols useful in the present invention have at least 20 carbon atoms. The long chain alcohol typically does not have more than about 60 carbon atoms, but may have 30, 40, or more carbon atoms. The symbol C 20+ means herein that the monohydric alcohol useful in the present invention has at least 20 carbon atoms, and optionally more than 20 carbon atoms.
本発明に有用なC20+一価アルコールは、25℃においては固体である。好適には、C20+一価アルコールは、分子式CnH2n+2Oを有する第一級飽和直鎖アルコールであり、ここでnは少なくとも20である。 C 20+ monohydric alcohols useful in the present invention are solid at 25 ° C. Suitably, the C 20+ monohydric alcohol is a primary saturated linear alcohol having the molecular formula C n H 2n + 2 O, where n is at least 20.
C20+一価アルコールは、このアルコールから形成されるジエステルが、少なくとも約40℃、好適には少なくとも約50℃、より好適には少なくとも約60℃の融点を有する固体であるように選択される。さらに、一価アルコールは、このアルコールから調製されるジエステルの融点が、約150℃より低く、好適には約140℃より低く、より好適には約130℃より低くなるように選択される。 The C 20+ monohydric alcohol is selected such that the diester formed from the alcohol is a solid having a melting point of at least about 40 ° C., preferably at least about 50 ° C., more preferably at least about 60 ° C. . In addition, the monohydric alcohol is selected such that the diester prepared from the alcohol has a melting point below about 150 ° C, preferably below about 140 ° C, more preferably below about 130 ° C.
本発明の組成物を調製する際に有用な適切な一価直鎖アルコールは、少なくとも約20個の炭素原子を有する本質的に純粋な一価アルコールであり得る。好適には、この本質的に純粋な一価アルコールは、単一の分子構造の少なくとも約90重量パーセントであり、より好適には単一の分子構造の少なくとも約95重量パーセントである。20個〜約26個の炭素原子を有する本質的に純粋な一価アルコールは、本発明における使用に十分適している。好適には、この本質的に純粋な一価アルコールは、少なくとも約22個の炭素原子、より好適には少なくとも約24個の炭素原子を有する。この本質的に純粋な一価アルコールに存在するすべての不純物の炭素原子の数は、好適には約10個より多く、より好適には約14個より多く、さらにより好適には約18個より多い。 Suitable monohydric linear alcohols useful in preparing the compositions of the present invention can be essentially pure monohydric alcohols having at least about 20 carbon atoms. Preferably, this essentially pure monohydric alcohol is at least about 90 weight percent of a single molecular structure, more preferably at least about 95 weight percent of a single molecular structure. Essentially pure monohydric alcohols having 20 to about 26 carbon atoms are well suited for use in the present invention. Preferably, this essentially pure monohydric alcohol has at least about 22 carbon atoms, more preferably at least about 24 carbon atoms. The number of carbon atoms of all impurities present in this essentially pure monohydric alcohol is preferably greater than about 10, more preferably greater than about 14 and even more preferably greater than about 18. Many.
20より多くの炭素原子を有する本質的に純粋な一価直鎖アルコールは、AldrichChemical Co., Inc. (Milwaukee, WI)およびM. Michel and Company, Inc. (New York, NY)を含む、多くの業者により市販されている。適切な純一価アルコールは、M.Michel and Company, Inc. (New York, NY)よりCachalot(R)として市販されている、ベヘニルアルコールである。 Essentially pure monohydric linear alcohols with more than 20 carbon atoms include many, including Aldrich Chemical Co., Inc. (Milwaukee, WI) and M. Michel and Company, Inc. (New York, NY) Marketed by A suitable pure monohydric alcohol is behenyl alcohol, commercially available as Cachalot® from M. Michel and Company, Inc. (New York, NY).
あるいは、一価直鎖アルコールは、ジカルボン酸と一価アルコール混合物との反応生成物が固体である限り、すなわち少なくとも約室温の融点を有する限り、一価アルコール混合物であり得る。好適には、一価アルコール混合物中の少なくとも約90%の一価アルコールが少なくとも約20個の炭素原子を有し、より好適には少なくとも約24個の炭素原子を有する。一価アルコール混合物中の残り10%の不純物は、一価アルコール混合物が少なくとも約60、好適には約70〜約130の水酸基価を有する限り、20個より少ない炭素原子を有し得る。 Alternatively, the monohydric linear alcohol can be a monohydric alcohol mixture as long as the reaction product of the dicarboxylic acid and the monohydric alcohol mixture is a solid, ie, has a melting point of at least about room temperature. Preferably, at least about 90% of the monohydric alcohol in the monohydric alcohol mixture has at least about 20 carbon atoms, more preferably at least about 24 carbon atoms. The remaining 10% of impurities in the monohydric alcohol mixture can have fewer than 20 carbon atoms as long as the monohydric alcohol mixture has a hydroxyl number of at least about 60, preferably from about 70 to about 130.
他の多くの技術の中でも、蒸気圧浸透圧測定(VPO)が、アルコール混合物の数平均分子量をキャラクタライズするために使用され得る。本発明において有用な一価アルコールの混合物は、VPOによって約200〜約800、好適には約300〜約600の数平均分子量を有する。純粋なC22一価直鎖アルコールは、VPOによって326の数平均分子量を有する。 Among many other techniques, vapor pressure osmometry (VPO) can be used to characterize the number average molecular weight of an alcohol mixture. Mixtures of monohydric alcohols useful in the present invention have a number average molecular weight of about 200 to about 800, preferably about 300 to about 600, depending on the VPO. Pure C 22 monohydric linear alcohol has a number average molecular weight of 326 by VPO.
適切なアルコール混合物は、例えばPetrolite Corporation (Tulsa, OK)からUNILIN(R)の商標で市販されている。 Suitable alcohol mixtures are commercially available, for example, from Petrolite Corporation (Tulsa, OK) under the trademark UNILIN®.
一価アルコールは、本質的に純粋なアルコールとして存在しようと、または一価アルコールの混合物中に存在しようと、直鎖アルキル基を有する。本発明において有用な例示的なアルコールには、1-エイコサノール(C20)、1-ドコサノール(C22、ベヘニルアルコールとしても公知である)、ドトリアコンタノール(C32)、テトラトリアコンタノール(C34)、ペンタトリアコンタノール(C35)、テトラコンタノール(C40)、テトラアコンタノール(C44)、ドペンタアコンタノール(C54)、テトラヘキサアコンタノール(C64)、ドヘキサアコンタノール(C72)等が含まれる。 Monohydric alcohols have linear alkyl groups, whether present as essentially pure alcohols or present in mixtures of monohydric alcohols. Exemplary alcohols useful in the present invention include 1-eicosanol (C 20 ), 1-docosanol (C 22 , also known as behenyl alcohol), dotriacontanol (C 32 ), tetratriacontanol (C 34), penta triacontanol (C 35), tetra con ethanol (C 40), tetra Acon ethanol (C 44), de penta Acon ethanol (C 54), tetra-hexa Acon ethanol (C 64), de hexa Acon pentanol (C 72 ) and the like are included.
ジアミンが、重合脂肪酸および一価アルコールを含む反応混合物に加えられ得る。本明細書で使用するジアミンという用語は、反応性アミン基を2つだけ有する有機分子を意味する。ジアミンが存在する場合、ジアミンによってアミドジエステルの形成が可能になる。しかし、重合脂肪酸と一価アルコールとの反応混合物中に存在するジアミンは、ほんの微量でなければならない。さもないと、得られるアミドジエステルの融解粘度が高くなりすぎてしまう。それゆえ、ジアミンと一価アルコールの混合物の総反応当量のわずかに約50%が、ジアミン成分によって寄与され得る。 A diamine can be added to the reaction mixture comprising polymerized fatty acid and monohydric alcohol. As used herein, the term diamine refers to an organic molecule having only two reactive amine groups. If a diamine is present, the diamine allows the formation of an amide diester. However, the amount of diamine present in the reaction mixture of polymerized fatty acid and monohydric alcohol must be very small. Otherwise, the melt viscosity of the resulting amide diester will be too high. Therefore, only about 50% of the total reaction equivalent of the mixture of diamine and monohydric alcohol can be contributed by the diamine component.
言い換えれば、本質的に中性の生成物を形成するように、反応混合物が約2当量の重合脂肪酸、約x当量の一価アルコール、および約y当量のジアミンを含み、x+y=約2であるならば、yは約1より小さい。好適には、重合脂肪酸と反応性である当量の3分の1のみがジアミン成分から生じるように、yは約0.33より小さい。より好適には、yは0.25より小さく、さらにより好適にはyは0に等しい。yが0であるとき、反応生成物はアミド結合を含まない。2当量の二塩基酸が反応に使用される場合にx+yは正確に2に等しい必要はないが、好適には、生成物は本質的に中性、すなわち約20より小さい、好適には約10より小さい酸価を有する。 In other words, the reaction mixture comprises about 2 equivalents of polymerized fatty acid, about x equivalents of monohydric alcohol, and about y equivalents of diamine, so that an essentially neutral product is formed, x + y = about 2. If so, y is less than about 1. Preferably, y is less than about 0.33 so that only one third of the equivalents that are reactive with the polymerized fatty acid arise from the diamine component. More preferably, y is less than 0.25, even more preferably y is equal to 0. When y is 0, the reaction product does not contain an amide bond. When 2 equivalents of dibasic acid are used in the reaction, x + y need not be exactly equal to 2, but preferably the product is essentially neutral, ie less than about 20, preferably about 10 Has a lower acid number.
必要に応じてのジアミン成分は、反応性アミン基を2つだけ有し、この反応性アミン基は、好適には第一級アミン基である。反応性アミン基は、炭素、水素、および必要に応じて酸素原子から形成される有機成分と結合する。ここで、有機成分は、2〜約36個の炭素原子を有する。エチレンジアミンが2個の炭素原子を有する例示的なジアミンであるのに対し、二量体ジアミンは36個の炭素原子を有する例示的なジアミンである。ジアミン成分の炭素骨格は、飽和または不飽和であり得、例えば、1,6-ヘキサンジアミン(ヘキサメチレンジアミンとしても公知である)および1,12-ドデカンジアミンにおける直鎖アルキレン、イソホロンジアミンにおける環状アルキレン、またはキシレンジアミンにおけるアリールが挙げられる。Texaco,Inc. (Houston, TX)製のJEFFAMINE(R)ジアミン、すなわちポリ(アルキレンオキシ)ジアミンは、ポリエーテルジアミンとしても公知であり、アミン基が結合する有機成分中に炭素および酸素の両方を有する例示的なジアミンである。 The optional diamine component has only two reactive amine groups, which are preferably primary amine groups. The reactive amine group combines with organic components formed from carbon, hydrogen, and optionally oxygen atoms. Here, the organic component has from 2 to about 36 carbon atoms. Ethylene diamine is an exemplary diamine having 2 carbon atoms, whereas dimeric diamine is an exemplary diamine having 36 carbon atoms. The carbon skeleton of the diamine component can be saturated or unsaturated, for example, linear alkylene in 1,6-hexanediamine (also known as hexamethylenediamine) and 1,12-dodecanediamine, cyclic alkylene in isophoronediamine Or aryl in xylenediamine. JEFFAMINE (R) diamine, or poly (alkyleneoxy) diamine, manufactured by Texaco, Inc. (Houston, TX), also known as polyether diamine, contains both carbon and oxygen in the organic component to which the amine group is attached. An exemplary diamine having:
1,6-ヘキサンジアミン、エチレンジアミンおよび1,10-デカンジアミンなどの好適なジアミンは、2〜約12個の炭素原子を有する。 Suitable diamines such as 1,6-hexanediamine, ethylenediamine and 1,10-decanediamine have from 2 to about 12 carbon atoms.
本発明の固体ジエステルを調製するために、重合脂肪酸、一価アルコール、および必要に応じてジアミン成分が合わせされ得、生成混合物が加熱され得る。合わせる順番はいずれも適しており、加熱速度は特に重要ではない。最終加熱温度は、約200℃〜約250℃が適している。反応の進行状況は、試料を採取し、それらの試料の酸価および融解粘度を測定することによってモニターされる。 To prepare the solid diesters of the present invention, the polymerized fatty acid, monohydric alcohol, and optionally a diamine component can be combined and the product mixture can be heated. Any order of combination is suitable, and the heating rate is not particularly important. The final heating temperature is suitably about 200 ° C to about 250 ° C. The progress of the reaction is monitored by taking samples and measuring the acid number and melt viscosity of those samples.
加熱の際、エステル化、および必要に応じてアミド化反応が起こるにつれて、水蒸気が放出される。好適には、水蒸気は、形成されるとすぐに凝縮されて反応混合物から除去され、それにより反応を完了させる。Dean-Starkトラップが、この目的のために適切に使用される。あるいは、水蒸気は、約20〜約200mtorrの適度な真空を適用することによって除去される。 During heating, water vapor is released as esterification and, if necessary, amidation reactions occur. Preferably, water vapor is condensed and removed from the reaction mixture as soon as it is formed, thereby completing the reaction. A Dean-Stark trap is suitably used for this purpose. Alternatively, the water vapor is removed by applying a moderate vacuum of about 20 to about 200 mtorr.
エステル化またはエステル/アミド化反応の速度を上げるために、触媒が使用され得る。ここで、適切な触媒は、当該分野において周知であり、硫酸、リン酸、およびその他の無機酸と、酸化スズおよびチタン酸イソプロポキシドのような水酸化金属およびアルコキシドと、スズまたは亜鉛塩などの二価金属塩とを含む。触媒が存在する場合、触媒は少量、例えば反応混合物の総質量の約5重量%より少量、好適には反応混合物の総質量の約2%より少量、より好適には約1%より少量で使用するべきである。触媒の量が必要以上に多いと、ジエステルまたはアミドジエステルの調製コストが増大し、また、ホットメルトインクが配置される環境、例えば印刷ヘッドに有害であり得る残渣を残すことが多い。 A catalyst can be used to speed up the esterification or ester / amidation reaction. Suitable catalysts here are well known in the art, such as sulfuric acid, phosphoric acid and other inorganic acids, metal hydroxides and alkoxides such as tin oxide and isopropoxide titanate, tin or zinc salts and the like And a divalent metal salt. When present, the catalyst is used in small amounts, for example, less than about 5% by weight of the total mass of the reaction mixture, preferably less than about 2%, more preferably less than about 1% of the total mass of the reaction mixture. Should do. An unnecessarily high amount of catalyst increases the cost of preparing the diester or amide diester, and often leaves a residue that can be detrimental to the environment in which the hot melt ink is located, such as the printhead.
ジエステルは、ホットメルトインク、特にジェットインクの成分として十分に適したものになるような、融点および融解粘度の特性を有する。それゆえ、ジエステルは室温では固体であり、約40℃〜約150℃、好適には約50℃〜約140℃、より好適には約60℃〜約130℃の融点を有し得る。ジエステルは、150℃で約300センチポアズ(cP)より低い、好適には140℃で約200cPより低い、より好適には130℃で約100cPより低い融解粘度をさらに有する。 Diesters have melting and melt viscosity properties that make them well suited as components of hot melt inks, particularly jet inks. Thus, the diester is a solid at room temperature and may have a melting point of about 40 ° C to about 150 ° C, preferably about 50 ° C to about 140 ° C, more preferably about 60 ° C to about 130 ° C. The diester further has a melt viscosity of less than about 300 centipoise (cP) at 150 ° C., preferably less than about 200 cP at 140 ° C., more preferably less than about 100 cP at 130 ° C.
本発明の好適なジエステルは、少なくとも部分的に透明であり、それゆえ、インク中の着色剤または他の画像形成成分の外見を妨げる、汚す、または隠すことがない。さらに、好適なジエステルは硬性であり、油性ではなく、そして非粘着性である。 Preferred diesters of the present invention are at least partially transparent and therefore do not interfere with, smudge or obscure the appearance of colorants or other imaging components in the ink. Furthermore, suitable diesters are hard, not oily and non-tacky.
本発明の別の局面は、画像形成成分と上記のようなジエステルとを含むホットメルトインク組成物である。画像形成成分は、任意の手段によって検出または観察され得る材料である。着色剤は、好適な画像形成成分であり、ここでは人間の目、または光学式文字読み取り装置によって視覚的に検出され得る。染料および顔料の両方とも適切な着色剤であり、本発明のホットメルトインクでの使用に適切な特定の染料および顔料の広範なリストは、米国特許第5,286,288号および同第5,122,187号の両方に記述されている。これら2つの特許の開示のすべてを、本明細書において参考のため援用する。 Another aspect of the present invention is a hot melt ink composition comprising an imaging component and a diester as described above. An imaging component is a material that can be detected or observed by any means. Colorants are suitable imaging components, where they can be detected visually by the human eye or by an optical character reader. Both dyes and pigments are suitable colorants, and an extensive list of specific dyes and pigments suitable for use in the hot melt inks of the present invention is described in both US Pat. Nos. 5,286,288 and 5,122,187. Has been. The entire disclosures of these two patents are incorporated herein by reference.
あるいは、画像形成成分は、適切な読み取り器によって走査可能な磁性材料、または特定の波長の光に露光すると検出可能な蛍光性材料であり得る。まれに、キャリア自体が画像形成成分の役割を果たし得る場合もあるが、より典型的には、キャリアは、高温において画像形成成分を懸濁および分散するように主として機能し、そして、印刷後に画像形成成分を基材に固定するのを助ける透明な材料である。 Alternatively, the imaging component can be a magnetic material that can be scanned by a suitable reader, or a fluorescent material that can be detected upon exposure to light of a particular wavelength. In rare cases, the carrier itself may serve as the imaging component, but more typically the carrier functions primarily to suspend and disperse the imaging component at elevated temperatures and after printing the image A transparent material that helps to fix the forming component to the substrate.
キャリアは、典型的には、ホットメルトインク組成物の約0.5〜約97重量パーセント、好適にはホットメルトインク組成物の約80〜約97重量パーセントを構成する。画像形成成分は、典型的には、ホットメルトインク組成物の約0.1〜約3重量パーセント、好適には約0.3〜約2重量パーセントを構成する。 The carrier typically comprises about 0.5 to about 97 weight percent of the hot melt ink composition, preferably about 80 to about 97 weight percent of the hot melt ink composition. The imaging component typically comprises from about 0.1 to about 3 weight percent, preferably from about 0.3 to about 2 weight percent of the hot melt ink composition.
本発明のホットメルトインク組成物は、着色剤およびジエステルの他に成分を含み得る。例えば、ホットメルトインクが連続ジェットインク印刷に使用される場合、インクは電解質を含み得る。電解質を含む場合、帯電したインクの粒子が通過しなければならない静電界を調節することによって、ホットメルトインクは、電荷を保有するようにされ得、帯電したホットメルトインクの液滴は、印刷用の基材、または再循環用の溝のいずれかに向けられ得る。本発明のホットメルトインク組成物に適切な電解質は、例えば米国特許第5,286,288号に開示されているような無機塩である。電解質が無機塩である場合、同様に米国特許第5,286,288号に開示されているような電解質溶媒和化合物および解離化合物が、好適にはホットメルトインク組成物中に存在する。 The hot melt ink composition of the present invention may contain components in addition to the colorant and the diester. For example, when hot melt ink is used for continuous jet ink printing, the ink may include an electrolyte. By including an electrolyte, the hot melt ink can be made to carry a charge by adjusting the electrostatic field through which the charged ink particles must pass, and the charged hot melt ink droplets can be printed. Can be directed to either the substrate or the recirculation groove. Suitable electrolytes for the hot melt ink compositions of the present invention are inorganic salts such as those disclosed, for example, in US Pat. No. 5,286,288. When the electrolyte is an inorganic salt, electrolyte solvates and dissociative compounds as well disclosed in US Pat. No. 5,286,288 are preferably present in the hot melt ink composition.
本発明のホットメルトインク組成物中に存在し得る他の成分には、腐食抑制剤、殺生剤、可塑剤、粘着性付与剤、界面活性剤、分散物質、酸化防止剤、レオロジー変性剤、およびUV安定剤のうちの1つまたはそれより多くが含まれる。 Other ingredients that may be present in the hot melt ink composition of the present invention include corrosion inhibitors, biocides, plasticizers, tackifiers, surfactants, dispersions, antioxidants, rheology modifiers, and One or more of the UV stabilizers are included.
本発明のホットメルトインク組成物は概して、単に所望の成分を合わせて混合物を形成し、その混合物を撹拌しながら加熱して、ホットメルトインク組成物である融解した均一な組成物を形成することによって調製され得る。典型的には、約90℃〜約150℃の温度が、約5秒〜約10分間の撹拌後に均一な組成物を達成するのに適している。インクの一成分、例えばキャリアを融解し、次いで撹拌しながら他の成分を加えることも可能である。顔料がホットメルトインク組成物に含まれる場合には、成分の混合物を粉砕してインク中に顔料の均一な分散をもたらす必要があり得る。粉砕は、ボールミルまたはアトライタ(atritor)によって適切に達成され得る。 The hot melt ink composition of the present invention generally simply combines the desired ingredients to form a mixture and the mixture is heated with stirring to form a molten homogeneous composition that is a hot melt ink composition. Can be prepared. Typically, a temperature of about 90 ° C. to about 150 ° C. is suitable to achieve a uniform composition after stirring for about 5 seconds to about 10 minutes. It is also possible to melt one component of the ink, such as the carrier, and then add the other components with stirring. If a pigment is included in the hot melt ink composition, it may be necessary to grind the mixture of components to provide a uniform dispersion of the pigment in the ink. Grinding may suitably be accomplished by a ball mill or an atritor.
本明細書で使用する「ホットメルトインク」という用語は、室温では固体であり、ホットメルトインクを使用するプリンタの作動温度では液体であるインクを示す。ホットメルトインク用の典型的なプリンタは、インクを約110℃〜約130℃まで加熱する。それゆえ、本発明のホットメルトインクは、約75℃〜約175℃の温度で約1センチポアズ(cP)〜約50cPの粘度を有し、より好適には約90℃〜約150℃の温度で約2cP〜約20cPの粘度を有し、さらにより好適には約110℃〜約130℃の温度で約5cP〜約15cPの粘度を有する。 As used herein, the term “hot melt ink” refers to an ink that is solid at room temperature and liquid at the operating temperature of a printer that uses hot melt ink. A typical printer for hot melt inks heats the ink to about 110 ° C to about 130 ° C. Therefore, the hot melt ink of the present invention has a viscosity of about 1 centipoise (cP) to about 50 cP at a temperature of about 75 ° C. to about 175 ° C., more preferably at a temperature of about 90 ° C. to about 150 ° C. It has a viscosity of about 2 cP to about 20 cP, and even more preferably has a viscosity of about 5 cP to about 15 cP at a temperature of about 110 ° C to about 130 ° C.
本発明のホットメルトインクは、多孔質または非多孔質であり得る多種多様の基材上に印刷するために使用され得る。例示的な基材には、プラスチック、プラスチックラミネート、ガラス、金属、紙、木材等が含まれる。このインクは、即時滴下プリンタおよび連続インクジェットプリンタに使用され得る。これらのプリンタは、多くの業者により市販されている。 The hot melt inks of the present invention can be used to print on a wide variety of substrates that can be porous or non-porous. Exemplary substrates include plastic, plastic laminate, glass, metal, paper, wood, and the like. This ink can be used in instant drop printers and continuous ink jet printers. These printers are commercially available from many vendors.
ホットメルトインクはまた、グラビア印刷および凹版印刷に使用され得る。ホットメルトインクを用いてそのような印刷を達成するためには、上記のようなホットメルトインクを融解し、融解したインクをリザーバに貯蔵する。印刷板は、典型的にはホットメルトインクの融点より高温またはほぼ同じ温度まで温められ、次いで、この印刷版を、プールされた融解したホットメルトインクに接触させる。このようにして、液体インクを印刷板に移す現在の方法と本質的に同じ方法で、融解したインクをグラビア印刷板または凹版印刷板に移す。 Hot melt inks can also be used for gravure and intaglio printing. To achieve such printing using hot melt ink, the hot melt ink as described above is melted and the melted ink is stored in a reservoir. The printing plate is typically warmed above or about the same temperature as the hot melt ink, and the printing plate is then contacted with the pooled molten hot melt ink. In this way, the melted ink is transferred to the gravure or intaglio printing plate in essentially the same manner as current methods for transferring liquid ink to the printing plate.
次いで、インクを画像様式で基材に移すために、融解したホットメルトインクをその上に有する印刷板を基材に接触させる。基材は、典型的には室温であり、すぐにホットメルトインクの冷却を起こし、それによりインクを基材に固定させる。 A printing plate having melted hot melt ink thereon is then contacted with the substrate in order to transfer the ink to the substrate in an imagewise fashion. The substrate is typically at room temperature and immediately causes the hot melt ink to cool, thereby immobilizing the ink to the substrate.
以下の実施例は、本発明を説明する手段として記述されるものであり、本発明の限定と見なされるものではない。 The following examples are set forth as a means of illustrating the invention and are not to be considered as limiting the invention.
実施例1
ジ(C38)アルキル二量体酸塩の調製
21.4gのEMPOL(R)1008二量体酸(HenkelCorp., Emery Group, Cincinnati, OH, 約72 meqの酸基)と、50.7gのUNILIN(R)550アルコール(PetroliteCorporation, Polymers Division, Tulsa, OK, 550の蒸気圧浸透圧測定(VPO)数平均分子量と85%の推定官能基純度と水酸基価76とを有するアルコール混合物;69meqの水酸基)とを220〜225℃まで加熱して3時間保持し、それにより硬性で、脆く、オフホワイトの、非粘着の、ほぼ不透明の固体を形成した。この固体の軟化点は99℃であり、粘度は130℃で21cPであった。
Example 1
Preparation of di (C 38 ) alkyl dimer acid salt
21.4g EMPOL (R) 1008 dimer acid (HenkelCorp., Emery Group, Cincinnati, OH, about 72 meq acid group) and 50.7g UNILIN (R) 550 alcohol (Petrolite Corporation, Polymers Division, Tulsa, OK , Vapor pressure osmometry (VPO) number average molecular weight of 550, an alcohol mixture having an estimated functional group purity of 85% and a hydroxyl value of 76; 69 meq hydroxyl group) is heated to 220-225 ° C and held for 3 hours , Thereby forming a hard, brittle, off-white, non-sticky, nearly opaque solid. The softening point of this solid was 99 ° C., and the viscosity was 21 cP at 130 ° C.
実施例2
1,6-ヘキサンジアミンを用いて変性したジ(C38)アルキル二量体酸塩の調製
53.1gのEMPOL(R)1008二量体酸(約180meqの酸)と、94.2gのUNILIN(R)550アルコール(128 meqの水酸基)と、2,7gの1,6-ヘキサンジアミン(ヘキサメチレンジアミンとも呼ばれる、HMDA、AldrichChemical, Milwaukee, WI, 46 meqのアミン)とを220〜225℃まで加熱して3時間保持し、それにより硬性で、脆く、黄褐色の、非粘着性の、半透明の固体を形成した。この固体の軟化点は103℃であり、粘度は130℃で28cPであった。
Example 2
Preparation of di (C 38 ) alkyl dimer salt modified with 1,6-hexanediamine
53.1 g EMPOL® 1008 dimer acid (about 180 meq acid), 94.2 g UNILIN® 550 alcohol (128 meq hydroxyl group), 2,7 g 1,6-hexanediamine (hexamethylene) HMDA, also known as diamine, HMDA, Aldrich Chemical, Milwaukee, WI, 46 meq amine) and heated to 220-225 ° C and held for 3 hours, thereby stiff, brittle, tan, non-sticky, translucent Formed a solid. The softening point of this solid was 103 ° C., and the viscosity was 28 cP at 130 ° C.
実施例3
1,6-ヘキサンジアミンを用いて変性したジ(C26)アルキル二量体酸塩の調製
29.5gのEMPOL(R)1008二量体酸(約104meqの酸基)と、22.5gのUNILIN(R)350アルコール(375の蒸気圧浸透圧測定(VPO)数平均分子量と85%の推定官能基純度と水酸基価129とを有するアルコール混合物;52meqの水酸基)と、3.0gのHMDA(52 meqのアミン)とを220〜225℃まで加熱して3時間保持し、それによりわずかに軟性で、可撓性の、黄褐色の、非粘着性の、半透明の固体を形成した。この固体は9未満の酸価と、77℃の軟化点と、130℃で45cPの粘度とを有していた。
Example 3
Preparation of di (C 26 ) alkyl dimer salt modified with 1,6-hexanediamine
29.5 g EMPOL® 1008 dimer acid (about 104 meq acid groups) and 22.5 g UNILIN® 350 alcohol (375 vapor pressure osmometry (VPO) number average molecular weight and 85% estimated sensory function) Alcohol mixture with base purity and hydroxyl value 129; 52 meq hydroxyl) and 3.0 g HMDA (52 meq amine) heated to 220-225 ° C. and held for 3 hours, thereby being slightly soft, A flexible, tan, non-tacky, translucent solid was formed. This solid had an acid number of less than 9, a softening point of 77 ° C, and a viscosity of 45 cP at 130 ° C.
実施例4
28.3gのEMPOL(R)1008二量体酸(約96meqの酸基)と、19.4gのCachalot BE(1-ドコサノール、M. Michel and Company, New York, NY, 58meq.)と、2.3gのHMDA(38 meqのアミン)とを220〜225℃まで加熱して3時間保持し、それにより半透明で硬性の固体を形成した。この固体の軟化点は73℃であり、粘度は130℃で33cPであった。
Example 4
28.3 g EMPOL® 1008 dimer acid (about 96 meq acid groups), 19.4 g Cachalot BE (1-docosanol, M. Michel and Company, New York, NY, 58 meq.), 2.3 g HMDA (38 meq amine) was heated to 220-225 ° C. and held for 3 hours, thereby forming a translucent, hard solid. The softening point of this solid was 73 ° C., and the viscosity was 33 cP at 130 ° C.
比較例1
ステアリルアルコール(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, 15.02g, 56 megの水酸基)と、二量体酸(EMPOL(R)1008,31.76g, 112 meqの酸)と、HMDA(3.23g, 56 meqのアミン)との混合物を、窒素を静かに吹きつけ(sweep)ながら223〜228℃まで3時間加熱する。室温まで冷却した生成物は透明で、ほぼ無色の、軟性の固体であった。この固体の手触りは脂を含んでおり、軟化点は75℃で、粘度は130℃で53cPであった。この材料は、これらの物理的特性により、ジェットインクにおける使用に不適切である。なぜなら、この材料は、軟らかすぎるため適切な摩擦抵抗を有することができず、脂を多く含むため適切な付着力を有することができず、そして非常に硬質であるためフィルムのような基材を湿らせることができないからである。
Comparative Example 1
Stearyl alcohol (hydroxyl of Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, 15.02 g, 56 meg), dimer acid (EMPOL® 1008, 31.76 g, 112 meq acid) and HMDA (3.23 g, 56 meq) The mixture is heated to 223-228 ° C. for 3 hours with a gentle sweep of nitrogen. The product cooled to room temperature was a clear, almost colorless, soft solid. The solid handle contained fat, had a softening point of 75 ° C. and a viscosity of 53 cP at 130 ° C. This material is unsuitable for use in jet inks due to their physical properties. Because this material is too soft to have adequate frictional resistance, it contains a lot of fat, it cannot have proper adhesion, and it is very hard, so a film-like substrate Because it cannot be moistened.
上記の実施形態における発明の広い概念から逸脱することなく、上記実施形態に変更を行うことが可能であることは、当業者によって理解される。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、添付された請求項によって規定される本発明の精神および範囲内において、改変を包含することを意図することが理解される。 It will be understood by those skilled in the art that changes can be made to the above-described embodiments without departing from the broad inventive concept of the above-described embodiments. Accordingly, it is to be understood that the invention is not limited to the particular embodiments disclosed, but is intended to encompass modifications within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (1)
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-
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