JP2011521096A5

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Publication number: JP2011521096A5
Application number: JP2011511740A
Authority: JP
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2012-07-12

Description

尿素末端ポリウレタン高分子分散剤は、（カートリッジ中のものなどの）噴射前のインクを十分に安定化させるが、インクが紙の上に噴射されるに伴って、顔料系を不安定化させると共に顔料を媒体の表面上に残留させる新規な分散剤を提供する。これが向上したインク特性をもたらす。
なお、本発明は、特許請求の範囲を含め、以下の発明を包含する。
１．着色剤と尿素末端封止ポリウレタンイオン性分散剤とを水性ビヒクル中に含む水性着色剤分散体であって：
（ａ）前記イオン性分散剤は粒子に物理的に吸着されており、
（ｂ）前記高分子イオン性分散剤は、顔料を前記水性ビヒクル中に安定して分散させ、
（ｃ）前記分散体の平均粒径は約３００ｎｍ未満であり、
前記尿素末端封止ポリウレタン分散剤は、一般構造（Ｉ）：

（式中、
Ｒ_１は、ジイソシアネートに由来するアルキル、置換アルキル、置換アルキル／アリールであり、
Ｒ_２は、ジオールに由来するアルキル、置換／分岐アルキルであり、
Ｒ_３は、アミン連鎖停止基に由来するアルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり、
Ｒ_４は、アミン連鎖停止基に由来する水素、アルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり；
前記イソシアネート反応性基は、ヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトおよびアミドからなる群から選択され；
ｎは２〜３０である）
の少なくとも１種の化合物を含み、
ここで、Ｒ_２は少なくとも１種のＺ_２および少なくとも１種のＺ_１またはＺ_３であり、

（式中、ｍは約３０超〜約１５０であり、
Ｒ_５、Ｒ_６の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_５は、Ｒ_５とＲ_５またはＲ_６とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一であるかまたは異なっている）；
Ｚ_２は、イオン基で置換されたジオールであり；
Ｚ_３は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールからなる群から選択され；
前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量は、前記ポリウレタンの少なくとも２重量％、かつ、前記ポリウレタンの約１４重量％以下であり、
さらには、前記着色剤は、顔料および分散染料または顔料と分散染料との組み合わせから選択される水性着色剤分散体。
２．前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量が少なくとも約２．５重量％、かつ、約１０．５重量％以下である、１に記載の水性着色剤分散体。
３．前記ポリウレタンのイオン性含有量が、１００ｇのポリウレタン当たり１０〜１９０ミリ当量である、１に記載の水性着色剤分散体。
４．前記ポリウレタンのイオン性含有量が、１００ｇのポリウレタン当たり２０〜１４０ミリ当量である、１に記載の水性着色剤分散体。
５．前記ポリウレタンのイオン性含有量が、１００ｇのポリウレタン当たり２０〜９０ミリ当量である、１に記載の水性着色剤分散体。
６．着色剤対尿素末端封止ポリウレタン分散剤の比が、重量基準で約０．５〜約６である、１に記載の水性着色剤分散体。
７．Ｒ_２が、少なくともＺ_２、少なくとも１種のＺ_１またはＺ_３および一般構造（ＩＶ）

（式中、ｐは１以上であり、
ｐが１である場合、ｑは３以上〜約３０であり、
ｐが２以上である場合、ｑは３以上〜約１２であり；
Ｒ_７、Ｒ_８の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_７は、Ｒ_７とＲ_７またはＲ_８とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一または異なる）
の少なくとも１種のジオールを含む、１に記載の水性着色剤分散体。
８．インクの総重量に基づいて約０．１〜約１０重量％の顔料、約０．５〜約６の着色剤対尿素末端ポリウレタン分散剤の重量比、２５℃で約２０ｄｙｎｅ／ｃｍ〜約７０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲の表面張力、および２５℃で約３０ｃＰ未満の粘度を有する、１に記載の水性着色剤分散体を含む水性着色インクジェットインク。
９．水性ビヒクルと、尿素末端封止ポリウレタン分散剤によって水性ビヒクル中に安定化された着色剤粒子とを含むインクジェットインク組成物であって、尿素末端封止ポリウレタン分散剤は、一般構造（Ｉ）：

（式中、ｍは、約３０超〜約１５０であり、
Ｒ_５、Ｒ_６の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_５は、Ｒ_５とＲ_５またはＲ_６とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一であるかまたは異なっている）；
Ｚ_２は、イオン基で置換されたジオールであり；
Ｚ_３は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールからなる群から選択され；
前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量は、前記ポリウレタンの少なくとも２重量％、かつ、前記ポリウレタンの約１４重量％以下である、インクジェットインク組成物。
１０．顔料および尿素末端ポリウレタン分散剤を水性キャリア媒体中に混合するステップ、次いで、前記顔料を分散または解膠させるステップを含む分散顔料の製造方法。
１１．前記分散させるステップが、２−ロールミル、媒体ミル、および少なくとも５，０００ｐｓｉの液体圧力で、この混合物を液体ジェット相互作用チャンバ内の複数のノズルを通過させることによるステップからなる群から選択されるプロセスで達成される、９に記載の方法。
１２．分散顔料の製造方法であって、
ａ）尿素末端ポリウレタン分散剤を調製するステップ、次いで、顔料および前記尿素末端ポリウレタン分散剤を水性キャリア媒体中で混合するステップ、次いで、前記顔料を分散または解膠させるステップを含み、前記尿素末端ポリウレタン（構造Ｉ）は、
（ａ）（ｉ）少なくとも１種のジオールＺ_１またはＺ_３、（ｉｉ）ジイソシアネートを含む少なくとも１種のポリイソシアネート成分、および（ｉｉｉ）イオン基Ｚ_２を含有する少なくとも１種のイソシアネート反応性処方成分を含む少なくとも１種の親水性反応体、を含む反応体を提供するステップ；
（ｂ）（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を、水和性の有機溶剤の存在下に接触させて、イソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーを形成するステップ；
（ｃ）水を添加して水性分散体を形成するステップ；ならびに
（ｄ）ステップ（ｃ）の前、これと同時に、またはその後、前記イソシアネート官能性プレポリマーを第一級または第二級アミンで鎖末端封止するステップ
により調製される、方法。
１３．前記粒子が、顔料または分散染料である、１に記載の粒子。
１４．顔料対尿素末端封止ポリウレタン分散剤の比が、重量基準で約０．５〜約６である、１に記載の分散体。
１５．顔料対尿素末端封止ポリウレタン分散剤の比が、重量基準で約０．７５〜約４である、１に記載の分散体。

Claims

着色剤と尿素末端封止ポリウレタンイオン性分散剤とを水性ビヒクル中に含む水性着色剤分散体であって：
（ａ）前記イオン性分散剤は粒子に物理的に吸着されており、
（ｂ）前記高分子イオン性分散剤は、顔料を前記水性ビヒクル中に安定して分散させ、
（ｃ）前記分散体の平均粒径は約３００ｎｍ未満であり、
前記尿素末端封止ポリウレタン分散剤は、一般構造（Ｉ）：

（式中、
Ｒ_１は、ジイソシアネートに由来するアルキル、置換アルキル、置換アルキル／アリールであり、
Ｒ_２は、ジオールに由来するアルキル、置換／分岐アルキルであり、
Ｒ_３は、アミン連鎖停止基に由来するアルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり、
Ｒ_４は、アミン連鎖停止基に由来する水素、アルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり；
前記イソシアネート反応性基は、ヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトおよびアミドからなる群から選択され；
ｎは２〜３０である）
の少なくとも１種の化合物を含み、
ここで、Ｒ_２は少なくとも１種のＺ_２および少なくとも１種のＺ_１またはＺ_３であり、

（式中、ｍは約３０超〜約１５０であり、
Ｒ_５、Ｒ_６の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_５は、Ｒ_５とＲ_５またはＲ_６とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一であるかまたは異なっている）；
Ｚ_２は、イオン基で置換されたジオールであり；
Ｚ_３は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールからなる群から選択され；
前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量は、前記ポリウレタンの少なくとも２重量％、かつ、前記ポリウレタンの約１４重量％以下であり、
さらには、前記着色剤は、顔料および分散染料または顔料と分散染料との組み合わせから選択される水性着色剤分散体。
前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量が少なくとも約２．５重量％、かつ、約１０．５重量％以下である、請求項１に記載の水性着色剤分散体。
前記ポリウレタンのイオン性含有量が、１００ｇのポリウレタン当たり１０〜１９０ミリ当量である、請求項１に記載の水性着色剤分散体。
着色剤対尿素末端封止ポリウレタン分散剤の比が、重量基準で約０．５〜約６である、請求項１に記載の水性着色剤分散体。
Ｒ_２が、少なくともＺ_２、少なくとも１種のＺ_１またはＺ_３および一般構造（ＩＶ）

（式中、ｐは１以上であり、
ｐが１である場合、ｑは３以上〜約３０であり、
ｐが２以上である場合、ｑは３以上〜約１２であり；
Ｒ_７、Ｒ_８の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_７は、Ｒ_７とＲ_７またはＲ_８とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一または異なる）
の少なくとも１種のジオールを含む、請求項１に記載の水性着色剤分散体。
インクの総重量に基づいて約０．１〜約１０重量％の顔料、約０．５〜約６の着色剤対尿素末端ポリウレタン分散剤の重量比、２５℃で約２０ｄｙｎｅ／ｃｍ〜約７０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲の表面張力、および２５℃で約３０ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１に記載の水性着色剤分散体を含む水性着色インクジェットインク。
水性ビヒクルと、尿素末端封止ポリウレタン分散剤によって水性ビヒクル中に安定化された着色剤粒子とを含むインクジェットインク組成物であって、尿素末端封止ポリウレタン分散剤は、一般構造（Ｉ）：

（式中、
Ｒ_１は、ジイソシアネートに由来するアルキル、置換アルキル、置換アルキル／アリールであり、
Ｒ_２は、ジオールに由来するアルキル、置換／分岐アルキルであり、
Ｒ_３は、アミン連鎖停止基に由来するアルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり、
Ｒ_４は、アミン連鎖停止基に由来する水素、アルキル、分岐アルキル、またはイソシアネート反応性基であり；
前記イソシアネート反応性基は、ヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトおよびアミドからなる群から選択され；
ｎは２〜３０である）
の少なくとも１種の化合物を含み、
ここで、Ｒ_２は少なくとも１種のＺ_２および少なくとも１種のＺ_１またはＺ_３であり、

（式中、ｍは、約３０超〜約１５０であり、
Ｒ_５、Ｒ_６の各々は、水素、アルキル、置換アルキル、およびアリールからなる群から独立して選択され；ここで、Ｒ_５は、Ｒ_５とＲ_５またはＲ_６とが結合して環構造を形成していることが可能である置換メチレン基の各々について同一であるかまたは異なっている）；
Ｚ_２は、イオン基で置換されたジオールであり；
Ｚ_３は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールからなる群から選択され；
前記尿素末端封止ポリウレタンの尿素含有量は、前記ポリウレタンの少なくとも２重量％、かつ、前記ポリウレタンの約１４重量％以下である、インクジェットインク組成物。
顔料および尿素末端ポリウレタン分散剤を水性キャリア媒体中に混合するステップ、次いで、前記顔料を分散または解膠させるステップを含む分散顔料の製造方法。
前記分散させるステップが、２−ロールミル、媒体ミル、および少なくとも５，０００ｐｓｉの液体圧力で、この混合物を液体ジェット相互作用チャンバ内の複数のノズルを通過させることによるステップからなる群から選択されるプロセスで達成される、請求項８に記載の方法。
分散顔料の製造方法であって、
ａ）尿素末端ポリウレタン分散剤を調製するステップ、次いで、顔料および前記尿素末端ポリウレタン分散剤を水性キャリア媒体中で混合するステップ、次いで、前記顔料を分散または解膠させるステップを含み、前記尿素末端ポリウレタン（構造Ｉ）は、
（ａ）（ｉ）少なくとも１種のジオールＺ_１またはＺ_３、（ｉｉ）ジイソシアネートを含む少なくとも１種のポリイソシアネート成分、および（ｉｉｉ）イオン基Ｚ_２を含有する少なくとも１種のイソシアネート反応性処方成分を含む少なくとも１種の親水性反応体、を含む反応体を提供するステップ；
（ｂ）（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を、水和性の有機溶剤の存在下に接触させて、イソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーを形成するステップ；
（ｃ）水を添加して水性分散体を形成するステップ；ならびに
（ｄ）ステップ（ｃ）の前、これと同時に、またはその後、前記イソシアネート官能性プレポリマーを第一級または第二級アミンで鎖末端封止するステップ
により調製される、方法。