JP2007526379A - Nir吸収剤を含むオフセット及び/又は活版印刷用の印刷インキ及びオフセット及び/又は活版印刷用インキに溶解可能なnir吸収剤 - Google Patents

Nir吸収剤を含むオフセット及び/又は活版印刷用の印刷インキ及びオフセット及び/又は活版印刷用インキに溶解可能なnir吸収剤 Download PDF

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Abstract

NIR吸収剤を含み、及び印刷インキにおけるNIR吸収剤の溶解度が少なくとも0.1質量%である、オフセット及び/又は活版印刷用のインキ。長鎖アルキル又はアラルキル基を有するアニオンを有するシアニンカチオンから成るNIR吸収剤。このような印刷インキを、印刷インキの硬化がIRレーザーを使用することによって促進される印刷工程に使用する方法。長鎖アルキル又はアラルキル基を有するアニオンを有するシアニンカチオンを含むNIR吸収剤。

Description

本発明は、NIR吸収剤の印刷インキへの溶解度が、少なくとも0.1質量%である、NIR吸収剤を含むオフセット及び/又は活版印刷用の印刷インキに関する。ある実施の形態では、NIR吸収剤は、長鎖アルキル基、又はアルキルアリール基を有するアニオンを有するシアニンカチオンを含んでいる。本発明は、更に、このような印刷インキを、印刷インキの硬化がIR放射源を使用して促進される印刷工程に使用する方法に関する。他の局面において、本発明は、長鎖アルキル基又はアルキルアリール基を有するアニオンを有するシアニンカチオンを含むNIR吸収剤に関する。
印刷インキの硬化(curing)又は乾燥は、当業者にとって、印刷媒体に新しく施されたインクが、基体(substrate)にしっかりと固着した固体フィルムに転化する時に起こるもので、操作、反応シーケンス、及び転化(transformation)の全体が関連するものと解される。ここで、(吸収性の印刷媒体の場合)実質的な工程は、溶媒の蒸発とフィルムの架橋であり、この架橋は、例えば、大気の酸素を使用した酸化的な、又は遊離基による、又は適切な架橋剤を用いたカチオン的な方法のものである。
硬化が速くなると印刷が早くなり、そして従って、費用に対する効果が高くなる。印刷インキの硬化は、熱を供給することによっても加速されることが公知である。この目的のために、例えば、新しく印刷された印刷媒体は、乾燥トンネルを通され、そして熱風(hot air)及び/又はIRエミッターで加熱される。この手順は、特にオフセット印刷において通常ものであるが、この理由は、オフセット印刷は、事実上、室温で全く蒸発しない、沸点が非常に高い溶媒を含むからである。例えば、熱セット(ロール)オフセット法が広く使用されている。このことに関する更なる詳細は、例えば、非特許文献1(Rompp−Lexikon“Lacke und Druckfarben”,Georg Thieme Verlag,Stuttgart,New York 1998,279/280頁)に見出すことができる。
IRエミッターは、通常、近赤外線及び中赤外線の両方において、広帯域の放射線を放射する。IRエミッターの使用の代わりに、特許文献1(EP−A355473)又は特許文献2(EP−A1302735)は、レーザーの使用、特に、IRレーザーを印刷層の加熱のために使用することを提案している。通常のIRレーザーは、特に近赤外線内で放射する。印刷インキ層のIR放射(放射)を使用しての硬化は、当然、放射の出力密度が高い方が良い。レーザーが特に適切なのは、このためである。
しかしながら、不利なことに、IR放射は、印刷媒体上の印刷インキのみならず、紙によっても吸収される。特に、水は、紙の中のIR吸収剤として重要である。例えば、大気中の湿分を吸収する結果として、常に少量の水が紙の中に存在する。更に、水は、オフセット印刷のために導入する溶液(fountain solution)を介しても入り込む。紙が過度に加熱されると、強い吸収と不均一な乾燥のために、紙は望ましくない状態で波状になる(起伏する)。このことは、例えば、特許文献3(EP−A1302735)中の段落[0010]、[0011]及び[0012]に詳細に述べられている。
この問題を解決するために、特許文献4(EP−A1302735)は、実質的に水には吸収されることのない波長で放射する放射エネルギー源を使用することを提案している。それにもかかわらず、IR放射が、印刷インキ層中に、確実に十分に吸収されるために、NIR放射用の吸収剤を含む印刷インキを使用することが提案されている。明確に述べられているのは、過塩素酸塩及びテトラフルオロ酸塩の状態の2種類のシアニン染料、過塩素酸塩の状態のアンミニウム(amminium)及びニッケル−ジチオレン錯体だけである。
シアニン染料及びこれらの製造方法は、原則として公知であり、例えば、特許文献5(DE−A3721850)から知ることができ、そして、非常に広い範囲への適応が提案されており、例えば、感光材料(特許文献6(US5013642)、特許文献7(EP−A342576)、特許文献8(EP−A445627))、インクリボン(特許文献9(DE4308635))又は印刷版(特許文献10(WO03/66338))への適応が提案されている。シアニン染料は市販されている。
Rompp−Lexikon"Lacke und Druckfarben",Georg Thieme Verlag,Stuttgart,New York 1998,279/280頁 EP−A355473 EP−A1302735 EP−A1302735 EP−A1302735 DE−A3721850 US5013642 EP−A342576 EP−A445627 DE4308635 WO03/66338
シアニン染料は、シアニンカチオンと、対応するアニオンとから成る。これは、分離して存在するアニオンで良く、又は内部アニオン(すなわち、アニオン性基がシアニンカチオンと化学的に結合している)で良い。これらの製造において、これらは通常、単一塩として、例えば、ハロゲン化物、テトラフルオロ酸塩、過塩素酸塩、又はトシラートとして得られる。長鎖アルキル基又はアルキル置換したアリール基を有するアニオンを有するシアニン染料は、今日まで知られていない。
しかしながら、上述した単一塩をオフセット印刷インキに使用することは問題をもたらす。十分な量のNIR吸収剤を印刷インキ内に攪拌した場合、オフセット印刷インキの色合い(hue)が変化するのである。この効果は、非常に望ましくないものである。なぜならば、高品質4色印刷用の印刷インキのセット、イエロー、シアン、マゼンタ、及びブラックの三刺激値は、非常に高い制度で互いに調整されるもので、そして国際的な基準規格で明記されるからである。CIE調合(CIE coordinate)から僅かに偏りが生じても、もはや高品質オフセット印刷には許容できない。色合いの変化はイエローの場合に最も顕著であり、イエローは、このようなNIR吸収剤を加えることによって鈍くなり、そして、茶色がかった、緑色がかった色合いになる。このようなイエローは全く使用できない。
色合いの変化は、少なくとも1部は、オフセット印刷インキ中の染料の溶解度が不十分であることに原因があると考えられる。オフセット及び活版印刷インキ用に使用される無極性粘性溶媒に対する、通常のシアニン染料の溶解度は、通常、0.1%未満である。
従って、本発明の目的は、オフセット及び/又は活版印刷のためのものであり、NIR吸収剤を含み、及び従来技術の不利な点が観察されない、改良された印刷インキを提供することにある。更に、オフセット及び/又は活版印刷のための印刷インキの製造用に適切であり、そして、印刷インキに攪拌可能であり、印刷インキ中において、印刷インキの三刺激値を実質的にそこなうことなく、レーザー特有のものである所定の波長の場合には十分は高い吸光度(extinction)をもたらすNIR吸収剤を提供することを目的とする。
従って、NIR吸収剤を含み、そして、インキ中におけるNIR吸収剤の溶解度が少なくとも0.1質量%であり、NIR吸収剤の溶解度が、印刷インキ中のNIR吸収剤の各濃度よりも大きいか又は等しいオフセット印刷インキが見出された。
本発明の好ましい実施の形態では、NIR吸収剤が、シアニンカチオンX+と対応するアニオン1/mYm-を含むイオン性吸収剤であり、シアニンカチオンが、式(I)又は(II)(式(I)〜(IV))
Figure 2007526379
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から成る群から選ばれる一般式を有し、
nが、1又は2であり、
1及びR2が、互いに独立して、直鎖状又は分岐の、任意に更に置換した、1〜20個の炭素原子を有するアルキル又はアラルキル基であり、
3及びR4が、互いに独立して、H又はCNであり、
5及びR6が、互いに独立して、−H、−F、−Cl、−Br、−I、−NO2、−CN、−CF3、−R1、−OR1、アリール−又は−O−アリールから成る群から選ばれる、1個以上の同一又は異なる置換基礎であり、
7が、−H、Cl、Br、−I、フェニル、−O−フェニル、−S−フェニル、−N(フェニル)2、−ピリジル、バルビツール酸基、又はジメドン基であり、フェニル基が更に置換さても良く、
8及びR9が、互いに独立して、>C(CH32、−O−、−S−、>NR1、又は−CH=CH−であり、及び
アニオンYm-が、極性、イオン性ヘッド基A及びk個の無極性基R10を有する一般式[AR10 km-を有し、kが1、2又は3及びmが1又は2、及び無極性基R10が互いに独立して、
6〜30個の炭素原子を有する直鎖状、分岐又は環式のアルキル基、及び一般式,−アリール−R11のアルキルアリール基から成る群から選ばれるものであり、
ここで、R11が、3〜30個の炭素原子を有する直鎖状の又は分岐したアルキル基であり、
又はアニオンYm-が、一般式(V)又は(VI)のホウ酸塩アニオンであり、
Figure 2007526379
10が、上記に定義したものであり、及びR12が、H及び1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、環式又は分岐アルキル基から成る群から選ばれる少なくとも1個の置換基であり、及び、
基の無極性の特徴が実質的に影響を受けないという条件において、基R10、R11、及びR12内で、非隣接炭素原子が、任意にO原子によって置換されて良く、及び/又は基R10、R11、及びR12が、完全に又は部分的にフッ素化されて良いものである。
上述した型の新規なNIR吸収剤が、更に見出された。
本発明について、以下に詳細に説明する。
この新規なオフセット印刷インキは、原則として公知の方法で、少なくとも1種の無極性溶媒、バインダー及び可視スペクトル範囲で吸収する着色料(colorant)を含む。更に、通常の添加剤が存在しても良い。
「オフセット印刷インキ」、及び「活版印刷インキ」という用語は、自明のものであり、同時に限定するものである。活版印刷インキは、凸版印刷インキ(relief printing ink)としても公知である。オフセット及び活版印刷インキは、各場合において、通常、約200℃〜約320℃の沸点を有する高沸点の無極性溶媒を含む糊状の印刷インキである。オフセット及び活版印刷インキの処方(formulation)のための通常の原理は、この技術分野の当業者にとって公知のものであり、そして、例えば、Rompp−Lexikon “Lacke und Druckfarben”,Georg Thieme Verlag,Stuttgart,New York 1998、又はLeach,Robert H;Pierce,RayJ.“The Printing Ink Manual”,5th Ed.−Lomdon,Blueprint,1993等の参照文献に記載されている。
新規の印刷インキは、原則として、オフセット及び/又は活版印刷インキの全種類のものであり得る。しかしながら、熱セット(heatset)印刷インキが好ましい。
新規な印刷インキは、原則として公知の方法で、少なくとも1種の無極性高沸点溶媒を含む。印刷インキの特性に悪影響を及ぼさないならば、当然、異なる溶媒の混合物も使用して良い。適切な溶媒の例は、鉱油、特に低級−芳香族鉱油を含む。鉱油の沸点は、所望の使用に依存し、そして、従って、この技術分野の当業者によって選択される。通常、約200℃〜約270℃の沸点が熱セットオフセット印刷に望ましく、そして、約240℃〜320℃の沸点がコールドセットオフセット印刷及び活版印刷に望ましい。更なる例は、例えば、大豆油、ウッドオイル(木材から採る各種の油)、トールオイル、又は亜麻仁油等の植物油、セミ乾性油、又は乾性油を含む。このようなオイルは、特に、シートフェッドオフセット及び活版印刷インキに適切である。これらは、鉱油との混合物として使用されることが好ましい。
この技術の当業者は、印刷インキの所望の特性に依存して溶媒から適切な選択を行なう。同様のことが使用する溶媒の量に適用される。特に、印刷インキの全成分の量に対して、5〜45質量%の量の溶媒が有用であることがわかったが、本発明は、これに限られるものではない。
新規の印刷インキは、更に、原則として公知の方法で、少なくとも1種のバインダーを含む。異なるバインダーの混合物を使用することが好ましく、例えば、硬質樹脂(hard resin)と柔軟樹脂(soft resin)の混合物を使用することが好ましい。オフセット及び活版印刷インキに一般的に使用される通常のバインダーを使用して良い。適切なバインダーの例は、アルキド樹脂、ロジン等の天然樹脂、又は例えば、クマロン、インデン又はシクロペンタジエン樹脂等の合成樹脂であり、ロジンは、例えば、フェノール−又はマレイン酸塩−変性(modified)ロジンのように改質(変性)されて良い。適用条件に依存して、印刷インキの全成分に対して、約20〜70質量%の量が有用であることがわかったが、このことは、本発明を制限(限定)するものではない。この技術分野の当業者は、印刷インキの所望の特性に従い、バインダーの種類と量を適切に選択する。
新規な印刷インキは、更に、可視スペクトル範囲で吸収する着色料を含む。オフセット及び活版印刷インキのための公知である通常の着色料、特に通常の顔料(pigment)を使用して良い。例は、例えば、二酸化チタン顔料又は酸化鉄顔料等の無機顔料、干渉(interference)顔料、カーボンブラック、及び、アゾ、フタロシアニン及びイソインドリン顔料等の有機顔料である。着色料は、溶解性有機染料であっても良い。異なる着色料を使用することも当然可能である。着色料の量は、印刷インキの全成分の合計に対して通常、5〜25質量%である。
新規の印刷インキは、原則として公知の方法で、任意に、1種以上の助剤又は添加剤を含むことができる。添加剤と助剤の例は、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム水和物又はアルミニウムシリケート又はマグネシウムシリケート等の充填剤である。蝋(ワックス)は、耐磨耗性を増加させ、そして耐ブロック性(blocking resistance)を低減させるように作用する。例は、特に、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、石油ワックス、又はセレシンワックスである。表面の平滑性を増すために、脂肪酸アミドを使用することができる。顔料を分散させるために、分散剤を使用することができる。酸化性の硬化を促進するために、コバルト又はマンガン塩、すなわち、乾燥剤を使用することができる。通常、全添加剤及び助剤の合計量は、全成分の合計量に対して、20質量%を超えず、そして、0.1〜10質量%であることが好ましい。
本発明に従えば、活版及び/又はオフセット印刷のための印刷インキは、更に、少なくとも1種の、可視スペクトル範囲で実質的に吸収を示さないNIR吸収剤を含む。複数の異なるNIR吸収剤を使用することも、当然可能である。
この技術分野の当業者により、NIR吸収剤は、NIR染料(NIRダイ)とも称され、又は、より一般的には、IR染料とも称される。このような染料又は吸収剤は、吸収最大値を700nm〜3000nm、好ましくは750nm〜2000nm、特に好ましくは780nm〜1500nmのスペクトル範囲に有している。
本発明において、「可視スペクトル範囲で実質的に吸収を示さない」は、吸収剤が、理想的には、可視スペクトル範囲で全く吸収を示すべきではないという意味が意図されている。しかしながら、本発明の目的のために、NIR吸収剤の吸収が、(選択された量において)可視スペクトル範囲内で、印刷インキの色について受ける印象が、不利な影響を受けない程度に非常に低いならば、上記用語には十分である。当然、これは、個々の印刷インキの色合い及び色の強度(color strength)にも依存する。非常に特殊な色合いと非常に特殊な色の強度を有する印刷インキにはもはや適切ではないNIR吸収剤が、ある環境では、他の色合いと他の色の強度を有する他の印刷インキには全く適切であって良い。
本発明に従えば、NIR吸収剤の溶解度が印刷インキ中のNIR吸収剤の濃度よりも大きいか又は等しいという条件で、印刷インキ内のNIR吸収剤の溶解度は、インキの全成分の合計に対して少なくとも0.1質量%である。
言い換えれば、本発明に従えば、加えたIR吸収剤は、印刷インキ内に確実に完全に溶解しなければならない。NIR吸収剤の加える量が大きくなる程、加えるNIR吸収剤の溶解度も大きくならなければならない。IR吸収剤の所望の量に依存して、この技術分野の当業者は、特に、その溶解度を考慮して、原則として可能なNIR吸収剤のから適切な選択を行なう。当然、この溶解度は、印刷インキにも依存する。特定の印刷インキ中には十分に溶解しないNIR吸収剤が、他の印刷インキ中に対して十分な溶解度を有していても良い。
新規な印刷インキ内に存在するNIR吸収剤の種類と量は、この技術分野の当業者によって、所望のレーザー波長において十分な吸収が達成されるように選択される。通常、5質量%未満の量で十分である。印刷インキの全成分に対して、0.05〜4質量%、好ましくは0.1〜3質量%、特に好ましくは0.2〜2.5質量%、及び極めて好ましくは0.3〜2.0質量%が特に有用であることがわかった。
印刷インキ内のNIR吸収剤の溶解度は、好ましくは、少なくとも0.2質量%、特に好ましくは少なくとも0.5質量%、極めて好ましくは少なくとも1.0質量%であり、そして、例えば、少なくとも2質量%である。
通常、加えるNIR吸収剤の量を、溶解度の限界まで増加させず、溶解度の限界から所定範囲以下にすることが望ましい。
NIR吸収剤が、必要な溶解度を有している場合、この技術分野の当業者は、任意のNIR吸収剤を使用することがでる。しかしながら、NIR吸収剤は、シアニン、ナフタロシアニン、スクアレイン、及びクロコネートから成る群から選ばれる少なくとも1種のNIR吸収剤であることが好ましい。
本発明の特に好ましい実施の形態では、NIR吸収剤は、シアニンカチオンX+と対応するアニオン1/mYm-(但し、mが、特に1又は2が想定され得る)を含むイオン性吸収剤である。
本発明に従うシアニンカチオンは、式(I)〜(IV)、
Figure 2007526379
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から選ばれる一般式を有し、
nが1又は2であり、そして、基R1〜R9が、以下の意味を有している:
1及びR2は、互いに独立して、1〜20個の炭素原子を有する、直鎖状又は分岐した、アルキル基又はアラルキル基である。例は、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、tert−ブチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、2−エチル−1−ヘキシル、1−オクチル、1−デシル、又は1−ドデシル基を含む。これらは、特に、直鎖状アルキル基である。好ましい基は、メチル、エチル、1−ブチル、又は1−ドデシル基である。アラルキル基は、原則として公知の方法で、アリール基によって置換されたアルキル基である。例は、ベンジル又はフェニルエチル基を含む。R1及びR2は、互いに同一又は異なるもので良い。R1及びR2は、同一の基であることが好ましい。
1及びR2は、任意に更に置換されて良い。特に、例えば、アミノ、又はヒドロキシ基等の官能基をここで挙げることができる。存在する場合、これらは特に、アルキル基に端末的(terminally)配列された官能基であって良い。
3及びR4は、互いに独立して、−H又は−CNである。R3及びR4は、同一の基であることが好ましい。
5及びR6は、−H、−F、−Cl、−Br、−I、NO2、−CN、又は−CF3から成る群から選ばれる、異なる基、又は好ましくは同一の基である。R5及びR6は、−R1、−OR1(但し、各場合のR1が、上述した意味を有している。)であっても良い。更に、これらは、アリール又は−O−アリール基であって良く、アリールは、フェニル基が好ましい。R5及びR6は、好ましくは、−H、−Cl、−Br、又は−I又はアルキル基である。端末環(terminal ring)は、それぞれが、複数の同一又は異なる置換基R5及びR6を、環の異なる位置に有していても良い。
2個以下の置換基が各還に存在することが好ましく、各場合に置換基が1個だけ存在することが特に好ましい。
7は、−H、−Cl、−Br、−I、−フェニル、−O−フェニル、−S−フェニル、−N(フェニル)2、−ピリジル、バルビツール酸基又はジメドン基であり、フェニル基が更に置換されることが可能である。更なる置換基は、例えば、直鎖状又は分岐アルキル基、例えば、メチル又はエチル基、又は−F、−Cl、−Br、−I、−NO2、−CN、又は−CF3である。
8及びR9は、>C(CH32、−O−、−S−、>NR1、又は−CH=CH−から成る群から選ばれる、異なる基、又は好ましくは同一の基である。これらは、好ましくは、>C(CH32である。
シアニンカチオンの反対イオンYm-は、一般式[AR10 km-を有していて良い。これは、極性、イオン性ヘッド基A及びk個の無極性基R10(但し、kが、1、2又は3であり、及びmが、1又は2である。)を含んでいる。アニオンは、基R10を1個だけ含んでいることが好ましい。更に、それは、1価のアニオンであることが好ましい。複数の無極性基R10がアニオン中に存在する場合、これらは、異なるもので良く又は好ましくは同一のもので良い。当然、複数の異なるアニオンの混合物も可能である。
基R10は、6〜30個の炭素原子を有する直鎖状、分岐又は環式アルキル基であって良い。アルキル基R10は、6〜12個の炭素原子を有していることが好ましい。適切な基の例は、1−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチル−1−ヘキシル、1−オクチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル、又は1−テトラデシル基である。これらは、直鎖状アルキル基であることが好ましい。
これらは、更に、一般式−アリール−R11(ここで、R11は、3〜30個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐アルキル基である。)のアルキルアリール基であって良い。適切な基の例は、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、tert−ブチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチル−1−ヘキシル、1−オクチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル−、又は1−テトラデシル基を含む。アルキル基R11は、6〜12個の炭素原子を有していることが好ましい。これらは、直鎖状アルキル基であることが特に好ましい。アリール単位は、特に、フェニレン基であり、好ましくは、1,4−フェニレン基である。適切なアルキルアリール基の例は、−(C64)−C37−、−(C64)−C613−、又は−(C64)−C1225−を含む。
極性イオンヘッド基Aは、特に一塩基酸基又は二塩基酸基のアニオンである。これは、所望の無機又は有機酸基であっても良い。これは、カルボキシル基又はS−、P−、又はB−含有酸基であることが好ましい。例えば、極性イオンヘッド基Aは、−SO3 -、−OSO3 -、−COO-、−PO3 2-、−OPO3 2-、又は (−O)(−O)PO2 -から成る群から選ばれる酸基であって良い。
特に適切なアニオンの例は、アルキル基を有するアルカンスルフォネートを含み、このアルキル基は、特に、例えば、n−オクタンスルフォネート、n−デカンスルフォネート、又はn−ドデカンスルフォネート等、6〜12個の炭素原始を含む直鎖状アルキル基、及び、例えば、4−ヘキシルベンゼンスルフォネート、4−オクチルベンゼンスルフォネート、4−デシルベンゼンスルフォネート又は4−ドデシルベンゼンスルフォネート等の、6〜12個の炭素原子のアルキル基を有する4−アルキルベンゼンスルフォネートである。これらは、原則として公知の方法で、異なる長さの異なるアルキル基の分布を有する工業製造物であっても良い。
シアニンカチオンの反対のイオンYm-は、一般式(V)又は(VI)
Figure 2007526379
(但し、R10が、上記に定義したものである。)のホウ酸塩アニオンであっても良い。各場合において、1個又は2個の同一又は異なる置換基が各キレート配位子上に存在することが可能である。各場合において、1個の置換基が存在することが好ましい。R12は、各場合において、H又は1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、環式又は分岐アルキル基から成る群から選ばれる1個以上の同一又は異なる置換基であり、好ましくは、2〜12個の炭素原子を有する基である。置換基として、アルキル基が1個だけ存在することが好ましい。このようなホウ酸塩アニオンは、例えば、ホウ酸及び対応するジアルコールから得られる。
基の無極性特性が実質的に変化されなければ、基R10、R11、及びR12において、非隣接炭素原子を、任意にO原子で置換することも可能であり、及び/又は基R10、R11、及びR12が完全に、又は部分的にフッ素化されて良い。
新規のNIR吸収剤の製造は、異なる方法で行うことができる。例えば、これらは、2段階工程で製造可能であり、この2段階工程の第1の工程では、シアニンカチオンが、ヨウ化物、テトラフルオロボレート、ペルクロレート、又はパラトルエンスルホネート等の通常のアニオンで合成される。製造方法は、この技術分野の当業者にとって公知である。例として、DE−A3721850、EP−A627660及びここで引用した文献が挙げられる。シアニンに基づいたNIR吸収剤は、市販されてもいる。
第2の工程では、次に通常のアニオンが、適切な手段で、新規なアニオンYm-に変換される。
これは、例えば、最初に出発材料を、対応する酸HmYと一緒に水−非混合性の有機溶媒中に採ることによって行われるが、ここで、吸収剤がこれに対して溶解性である必要はない。所定の極性を有する、揮発しやすい有機溶媒が特に適切である。例えば、上述した溶媒は、ジクロロメタンであって良い。次に、有機溶媒又は懸濁液が、最初のアニオンが有機溶媒から完全に除去されるまで水と共に抽出される。新規なNIR吸収剤は、溶媒を溶液から除去することによって得ることができる。
この製造は、通常のアニオンを有する出発塩を、適切な極性溶媒、例えば、メタノール又はエタノール等のアルコール中に溶解させ、及び、溶液をイオン交換カラムに加えることによって、酸性イオン交換樹脂を使用して行うことができる。吸収剤カチオンは、次に所望のアニオンの溶液と抽出(elute)される。このイオン交換は、WO03/76518に開示された方法と類似して行うことができる。
新規のNIR吸収剤は、オフセット印刷インキに容易に溶解する。溶解度は、アニオンの選択と、カチオン上の置換基によって影響され得る。基R10、R11、又はR12として、又はシアニン上の置換基として比較的長いアルキル鎖も良好な溶解度をもたらす。
新規のNIR吸収剤は、700nm〜1200nmの範囲に吸収の最大値を有する。通常のレーザー、特に半導体ダイオードの放射波長の近傍に吸収最大値を有する染料が好ましい。代表的なレーザー波長の例は、750nm、785nm、810nm、835nm、855nm、955nm、980nmを含み、好ましくは810nm、980nmである。NIR吸収剤の吸収最大値は、シアニンカチオン上の置換基の選択により、原則として公知の方法で、この技術分野の当業者によって影響され得る。
すでに前述したように、新規なNIR吸収剤は、可視スペクトル範囲では実質的に吸収しない。400〜700nmの範囲における吸光係数(extinction coefficient)は、通常、20%未満、好ましくは10%未満であり、そして特に好ましくは、5%未満(放射するレーザー波長における吸光係数)である。
新規のNIR吸収剤は、所望の効果を達成するために、少量だけを使用することが有利であり、印刷インキの色合いは、NIR吸収剤を加えることによって変化することがなく、又は少なくとも実質的に変化することがない。これは、吸光係数が量的に高いものであるためである。
新規の活版印刷インキ又はオフセット印刷インキを製造する方法は、特別な特徴を全く有していない。インキ製造は、例えば、溶解器、攪拌ボールミル、又は3本ロールミル等の通常の装置内に成分を混合又は分散させることによって、原則として公知の方法で行うことができる。ここで、NIR吸収剤は、他の添加剤と同様に、製造過程において混合することができ、そして印刷インキに溶解できる。
新規のNIR吸収剤を、製造された市販のオフセット又は活版印刷インキに混合することも可能である。ここで通常、新規の吸収剤を少量の鉱油に予備溶解し、そしてこれらを濃縮物としてオフセットインキに加えることが望ましい。
新規のNIR吸収剤を使用することにより、十分な量のNIR吸収剤を溶解した状態で含み、それにもかかわらず印刷インキの色合いが変化することがなく、又はこのようなNIR吸収剤を有していない印刷インキの色合いと比較して、色合いが少なくとも実質的に変化しない印刷インキが得られる。
この印刷インキは、原則として全ての活版印刷又はオフセット印刷の技術に使用できる。当然、これらは、インキの乾燥がIR放射によって促進される全ての印刷技術、特に熱セットインキに特に適切である。IR吸収剤の使用により、印刷媒体に施された印刷インキの非常に迅速な乾燥が達成される。
乾燥に使用されるIR放射は、広帯域放射、狭帯域放射のいずれでも良く、又は非常に特殊な(特定の)波長を有するレーザー放射で良い。特に適切なレーザーは、NIR範囲で放射する公知のレーザー、例えば、半導体ダイオードレーザー又は固体状態レーザー(solid-state laser)、例えば、Nd/YAGレーザーである。
新規の印刷インキは、水の吸収波長と共鳴(共振)しない波長を有する放射エネルギー源を使用して、印刷インキの硬化が促進される印刷工程に特に適切である。この技術は、紙又はカードボード又はこれに類するものに印刷する場合に特に有効である。狭帯域放射源、特にレーザーがこの目的に使用されることが好ましい。これは、印刷媒体中に存在する水(及び従って、印刷媒体自体も)が加熱されず、又は少なくとも実質的に加熱されないことを確実化するという有利な点を有している。従って、例えば、印刷媒体が波状に形成されたり、又は変形する等の、印刷媒体の加熱に起因する不利な効果が回避される。それにもかかわらず、印刷層中に含まれるIR吸収剤により、印刷層が目的とする方法で加熱され、そして従ってより迅速に硬化する。この技術及びこの目的に必要とされる装置の詳細は、EP−A1302735に詳細に記載されており、その記載は、この開示の一部であると解される。この技術分野の当業者は、新規のNIR吸収剤から、各場合において所望される波長において最良の吸収を有するNIR吸収剤を選択する。
新規なNIR吸収剤は、当然、オフセット又は活版印刷インキの製造に使用されるのみならず、他の適用、例えば、仕上剤(finish)、特に透明仕上剤(clear finish)に容易に溶解するIR吸収剤、又はIRフィルター用にも使用される。
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
A.NIR吸収剤の合成
新規のNIR吸収剤は、2段階工程で合成することができる。第1工程では、例えばヨウ化物等の通常のアニオンを有するシアニンカチオンの合成が行われる。合成は、原則としてこの技術分野の当業者にとって公知であり、そして、文献から公知の合成、例えば、K.Vankataraman“The Chemistry of Synthetic Dyes”,Academic Press,New York,1952,Vol.II、及びH.Zollinger“Color Chemistry:Synthesis,Properties,and Applications of Organic Dyes and Pigments”,Weinheim,Wiley−VCH,2003の方法により行うことができる。
第2の工程では、通常のアニオンが新規のアニオンに変換される。
1.通常のアニオンを有するシアニンカチオンの合成工程
吸収剤2−[2−[2−[2−(1,3−ジヒドロ−1−エチル−3−3−ジメチル−2H−インドル−2−イリデン)エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−1−エチル−3,3−ジメチル−3H−インドリウムヨウ化物(A1)の合成を実施例の形態で以下に記載する。
10g(0.032mol)の3−エチル−1,1,2−トリメチルインドリウムヨウ化物及び2.7g(0.016mol)の3−ヒドロキシメチレンシクロヘクス−1−エネカルブアルデヒド(enecarbaldehyde)を最初に、105mlのブタノールと45mlのトルエンの混合物に採った。110℃で加熱を行い、そして形成された水を除去した。5時間の攪拌の後、室温にまで冷却した。溶液の水分除去(evaporate down)の後、メチルtert−ブチルエーテルを加えた。形成された結晶を吸引しながら濾過し、そして、メチルtert−ブチルエーテルで洗浄した。9.4gの結晶が得られ、そして減圧下で50℃で乾燥させた(m.p.235℃)。
類似した方法で、対応する出発化合物を使用して、通常のアニオンを有する他のシアニンカチオンを合成できる。表1に本発明に従うものではないNIR吸収剤A1〜A3を示す。
Figure 2007526379
2.アニオンの交換により新規なNIR吸収剤を製造するための通常の方法の工程
2−[2−[2−[2−(1,3−ジヒドロ−1−エチル−3−3−ジメチル−2H−インドル−2−イリデン)エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−1−エチル−3,3−ジメチル−3H−インドリウムドデシルスルフォネート(B1)
Figure 2007526379
化合物を以下のように製造した。0.003mol(1.6g)のNIR吸収剤A1を、最初に0.009mol(2.3g)のナトリウムドデカンスルフォネートと共に、50mlのジクロロメタン中に採った。50mlの水を加え、室温で30分攪拌し、そして、その後、相を分離した。洗浄水中にヨウ化物が検出されなくなるまで(硝酸銀を使用)、50mlの水で3回有機相を洗浄した。ナトリウムサルフェートで有機相を乾燥した後、溶媒を蒸留し、そして残留物を減圧下に50℃で乾燥させた。
類似した方法で、他のシアニンカチオンと所望のアニオンの対応する塩とを使用して、以下のNIR吸収剤を製造した。合成した新規なNIR吸収剤B1〜B10を表1にまとめた。比較の目的で、対応するヨウ化物の試料を各場合において保持した。
Figure 2007526379
Figure 2007526379
B.印刷インキ中の新規なNIR吸収剤の試験
オフセット印刷の製造用の2種類の通常のワニスを試験に使用した。ワニスは、バインダーと溶媒を含む、調整された処方であったが、しかし、着色料は含んでいなかった。これにより、着色料の影響を受けることなく、分光器によるNIR吸収剤の特性の試験を行なうことができる。
約45質量%の低級芳香族鉱油(沸点範囲240〜270℃)、約45質量%のロジン変性フェノール樹脂及び約10質量%のアルキド樹脂を含む、熱セットインキ製造用のワニスを、約45質量%の低級芳香族鉱油(沸点260〜290℃)、約45質量%のロジン変性フェノール樹脂及び約10質量%の亜麻仁油を含むシート供給(sheet fed)オフセットインキの製造用のワニスと同様に使用した。
各場合において、定義された量のNIR吸収剤が、バインダー溶液に加えられ、そして、60℃で少なくとも4時間攪拌を行った。試料を冷却した後、結果物である液体が、NIR吸収剤の未溶解の結晶をまだ含んでいるかどうかを、極性化顕微鏡検査法を使用して試験した。
更に、上述した液体の薄い層を製造し、そして顕微鏡で調査した。この目的のために、上述した液体をジクロロメタンで1:5に希釈し、そして、結果として得られた溶液をナイフコーター(knife coater)を使用し、ジクロロメタンの蒸発後、約2μmの厚さが残るように、顕微鏡用スライドに施した。そして、この層の吸収スペクトル(400〜1000nm)を2時間後に記録した。
結果
本発明に従うものではないNIR吸収剤A1、A2、及びA3は、実質的に両方の溶液に不溶解であった(各場合において、溶解度≪0.01質量%)。
これに対して、新規なNIR吸収剤B1、B2、B3及びB4は、(各場合において、対応するNIR吸収剤が少なくとも2質量%においてでも)未溶解の結晶が存在しない、澄んだ溶液が得られた。
1質量%のNIR吸収剤を含む印刷ワニスの薄い層について、本発明に従うものではない化合物A1の場合には、786nmでE≪0.01の吸光度であったが、これに対して、新規の化合物B1の場合には、786nmでE=0.91の吸光度という結果が得られた。
本発明に従うものではない化合物A2(1.0質量%)は、810nmで吸光度E≪0.01であったが、これに対して新規の試料B4(0.1質量%)は、810nmで、0.83の吸光度が得られた。
イエローオフセット印刷インキにおけるNIR吸収剤の試験
比較例
各場合において、0.5質量%の、本発明に従うものではない吸収剤A1又はA2を、市販のイエロー熱セットオフセット印刷インキに加え、そして、混合物を徹底して攪拌した。NIR吸収剤は、オフセットインキに溶解せず、その代わりに分散状態となった。
得られたインキの試料を紙の上に印刷した。
NIR吸収剤を有していない比較例と比較して、紙上の印刷層は、各場合において、純粋なイエローの色合いではなく、茶色がかった緑の色合いを有していた。
786nm又は810nmのレーザー波長での吸収は、非常に低いものであった。
実施例
各場合において、0.5質量%の新規のNIR吸収剤B2又はB4を使用した他は、手順は、比較例におけるものと同様であった。NIR吸収剤B2及びB4は、それぞれオフセットインキ中に完全に溶解した。
両方の場合において、紙上の印刷層は、イエローの色合いを有してり、この色合いは、NIR吸収剤を有していない試料と比較して変わるところがなかった。
786nm又は810nmのレーザー波長での吸収(吸収率)は高いものであった(>60%)。

Claims (17)

  1. 少なくとも1種の無極性の溶媒、バインダー、可視スペクトル範囲で吸収を示す着色料及び可視スペクトル範囲で実質的な吸収を示さないNIR吸収剤を含み、
    NIR吸収剤の溶解度が印刷インキ中のNIR吸収剤の濃度より大きいか又は等しいことを条件として、印刷インキ中のNIR吸収剤の溶解度が、印刷インキの全成分に対して少なくとも0.1質量%であることを特徴とする活版印刷及び/又はオフセット印刷のための印刷インキ。
  2. NIR吸収剤の溶解度が、少なくとも0.2質量%であることを特徴とする請求項1に記載の印刷インキ。
  3. NIR吸収剤が、シアニン、ナフタロシアニン、スクアレイン及びクロコネートから成る群から選ばれる少なくとも1種のNIR吸収剤であることを特徴とする請求項1又は2に記載の印刷インキ。
  4. NIR吸収剤が、シアニンカチオンX+と対応するアニオン1/mYm-を含むイオン性吸収剤であり、シアニンカチオンが、式(I)〜(IV)
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    から成る群から選ばれる一般式を有し、
    nが、1又は2であり、
    1及びR2が、互いに独立して、直鎖状又は分岐の、任意に更に置換した、1〜20個の炭素原子を有するアルキル又はアラルキル基であり、
    3及びR4が、互いに独立して、H又はCNであり、
    5及びR6が、互いに独立して、−H、−F、−Cl、−Br、−I、−NO2、−CN、−CF3、−R1、−OR1、アリール−又は−O−アリールから成る群から選ばれる、1個以上の同一又は異なる置換基であり、
    7が、−H、−Cl、−Br、−I、−フェニル、−O−フェニル、−S−フェニル、−N(フェニル)2、−ピリジル、バルビツール酸基、又はジメドン基であり、フェニルが更に置換されても良く、
    8及びR9が、互いに独立して、>C(CH32、−O−、−S−、>NR1、又は−CH=CH−であり、
    及び
    アニオンYm-が、極性、イオン性ヘッド基A及びk個の無極性基R10を有する一般式[AR10 km-を有し、kが1、2又は3及びmが1又は2であり、及び無極性基R10が互いに独立して、
    6〜30個の炭素原子を有する直鎖状、分岐又は環式のアルキル基、及び、
    一般式、アリール−R11のアルキルアリール基から成る群から選ばれるものであり、
    ここで、R11が、3〜30個の炭素原子を有する直鎖状の又は分岐したアルキル基であり、及び/又はアニオンYm-が、一般式(V)又は(VI)のホウ酸塩アニオンであり、
    Figure 2007526379
    10が、上記に定義したものであり、及びR12が、H及び1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、環式又は分岐アルキル基から成る群から選ばれる少なくとも1個の置換基であり、及び、
    基の無極性の特徴が実質的に影響を受けないという条件において、基R10、R11、及びR12内で、非隣接炭素原子が、任意にO原子によって置換されて良く、及び/又は基R10、R11、及びR12が、完全に又は部分的にフッ素化されて良いことを特徴とする請求項3に記載の印刷インキ。
  5. 極性、イオン性ヘッド基Aが、−SO3 -、−OSO3 -、−COO-、−PO3 2-、−OPO3 2-、又は (−O)(−O)PO2 -から成る群から選ばれる一塩基酸基又は二塩基酸基であることを特徴とする請求項4に記載の印刷インキ。
  6. 10が、6〜12個の炭素原子を有する直鎖状、分岐又は環式のアルキル基であることを特徴とする請求項4又は5に記載の印刷インキ。
  7. 10が、直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項6に記載の印刷インキ。
  8. 11が、6〜12個の炭素原子を有することを特徴とする請求項4又は5に記載の印刷インキ。
  9. 11が、直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項8に記載の印刷インキ。
  10. 印刷インキ内のNIR吸収剤の量が、インキの成分の合計に対して0.05〜4質量%であることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の印刷インキ。
  11. 印刷インキの硬化が、水の吸収波長に共鳴しない波長を有するIR放射源を使用して促進されることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の印刷インキの使用方法。
  12. シアニンカチオンX+及び対応するアニオン1/mYm-から成るNIR吸収剤であって、
    カチオンが、式(I)〜(IV)
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    Figure 2007526379
    から成る群から選ばれる何れかの一般式を有し、nが1又は2であり、
    1及びR2が、互いに独立して、1〜20個の炭素原子を有する、直鎖状又は分岐した、任意に更に置換されたアルキル又はアラルキル基であり、
    3及びR4が、互いに独立して、H又はCNであり、
    5及びR6が、互いに独立して、−H、−F、−Cl、−Br、−I、−NO2、−CN、−CF3、−R1、−OR1、アリール−又は−O−アリールから成る群から選ばれる、1個以上の同一又は異なる置換基であり、
    7が、−H、−Cl、−Br、−I、−フェニル、−O−フェニル、−S−フェニル、−N(フェニル)2、−ピリジル、バルビツール酸基又はジメドン基であり、フェニル基が更に置換されることが可能であり、
    8及びR9が、互いに独立して、>C(CH32、−O−、−S−、>NR1、又は−CH=CH−であり、
    及びアニオンYm-が、極性、イオン性ヘッド基A及びk個の無極性基R10を有する一般式[AR10 km-を有し、kが1、2又は3及びmが1又は2、及び無極性基R10が互いに独立して、
    6〜30個の炭素原子を有する直鎖状、分岐又は環式のアルキル基、及び一般式−アリール−R11のアルキルアリール基から成る群から選ばれるものであり、
    ここで、R11が、3〜30個の炭素原子を有する直鎖状の又は分岐したアルキル基であり、及び/又はアニオンYm-が、一般式(V)又は(VI)のホウ酸塩アニオンであり、
    Figure 2007526379
    10が、上記に定義したものであり、及びR12が、H及び1〜20個の炭素原子を有する直鎖状、環式又は分岐アルキル基から成る群から選ばれる少なくとも1個の置換基であり、及び、
    基の無極性の特徴が実質的に影響を受けないという条件において、基R10、R11、及びR12内で、非隣接炭素原子が、任意にO原子によって置換されて良く、及び/又は基R10、R11、及びR12が、完全に又は部分的にフッ素化されて良いことを特徴とするNIR吸収剤。
  13. 一塩基酸基A又は二塩基酸基Aが、−SO3 -、−OSO3 -、−COO-、−PO3 2-、−OPO3 2-、又は (−O)(−O)PO2 -から成る群から選ばれることを特徴とする請求項12に記載のNIR吸収剤。
  14. 10が、6〜12個の炭素原子を有する、直鎖状又は分岐アルキル基であることを特徴とする請求項12又は13に記載のNIR吸収剤。
  15. 10が、直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項14に記載のNIR吸収剤。
  16. 11が、6〜12個の炭素原子を有することを特徴とする請求項12又は13に記載のNIR吸収剤。
  17. 11が、直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項16に記載のNIR吸収剤。
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