JP2013032519A - オキサゾリン類を含む固体転相インク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1種類の結晶性オキサゾリン化合物と、ポリオールから誘導される少なくとも1種類のアモルファス成分と、着色剤と、場合により、粘度調整剤とを含み、いくつかの実施形態では、固体インク配合物はアモルファス成分と結晶性成分により画像を作成したとき、またはコーティングした紙基材に印刷したときに、堅牢性が優れた固体インクを与える。
【選択図】図1
Description
R1は、(1)アルキル基(直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和、環状、置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)がアルキル基中に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約1個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約5個の炭素原子を含み、一実施形態では、約60個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、さらに別の実施形態では、約25個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、(2)アリール基(置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)がアリール基中に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約5個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、一実施形態では、約24個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約18個以下の炭素原子を含み、さらに別の実施形態では、約14個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、例えば、フェニルなど、(3)アリールアルキル基(置換および非置換のアリールアルキル基を含み、アリールアルキル基のアルキル部分は、直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和および/または環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)は、アリールアルキル基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約7個の炭素原子を含み、一実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約24個以下の炭素原子を含み、さらに別の実施形態では、約18個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、例えば、ベンジルなど、または(4)アルキルアリール基(置換および非置換のアルキルアリール基を含み、アルキルアリール基のアルキル部分は、直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和および/または環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)は、アルキルアリール基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約7個の炭素原子を含み、一実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約24個以下の炭素原子を含み、さらに別の実施形態では、約18個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、例えば、トリルなどであり、
R2、R3、R4およびR5は、それぞれ互いに独立して、(1)水素原子、(2)ハロゲン原子、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素、(3)アルキル基(直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和、環状、置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)がアルキル基中に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約1個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約2個の炭素原子を含み、さらに別の実施形態では、少なくとも約3個の炭素原子を含み、一実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約30個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、(4)アリール基(置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)がアリール基中に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約5個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、一実施形態では、約24個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約18個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、例えば、フェニルなど、(5)アリールアルキル基(置換および非置換のアリールアルキル基を含み、アリールアルキル基のアルキル部分は、直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和および/または環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)が、アリールアルキル基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約7個の炭素原子を含み、一実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約24個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよい)、例えば、ベンジルなど、または(6)アルキルアリール基(置換および非置換のアルキルアリール基を含み、アルキルアリール基のアルキル部分は、直鎖、分枝鎖、飽和、不飽和および/または環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リンなど)が、アルキルアリール基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよく、一実施形態では、少なくとも約6個の炭素原子を含み、別の実施形態では、少なくとも約7個の炭素原子を含み、一実施形態では、約36個以下の炭素原子を含み、別の実施形態では、約24個以下の炭素原子を含むが、炭素原子の数は、これらの範囲からはずれていてもよく、例えば、トリルなどであり、ここで、R1、R2、R3、R4およびR5の置換アルキル基、アリール基、アリールアルキル基およびアルキルアリール基の上の置換基は、(限定されないが)ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アミン基、イミン基、アンモニウム基、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、チオカルボニル基、サルフェート基、スルホネート基、スルホン酸基、スルフィド基、スルホキシド基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ホスフェート基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホン基、アシル基、酸無水物基、アジド基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、カルボキシレート基、カルボン酸基、ウレタン基、尿素基、これらの混合物などであってもよく、2個以上の置換基が結合して環を形成していてもよい。
(2−ウンデシル−5,5−ビス(ヒドロキシメチル)−4H−オキサゾリン(表1の化合物3)の合成)
(2−ヘプタデシル−5,5−ビス(ヒドロキシメチル)−4H−オキサゾリン(表1の化合物1)の合成)
(イソソルビド/コハク酸オリゴエステル(表2の化合物11)の合成)
(K−Proofer試験のためのインク調製)
実施例1のインク(10グラム)について記載したような以下の手順を用い、K−prooferによる印刷試験、その後に行う画像の堅牢性のための引っかき試験のために、少量(5〜15グラム)のインクを調製した。30〜50mLのガラス容器に、実施例Iに記載するように調製した2−ウンデシル−5,5−ビス(ヒドロキシメチル)−4H−オキサゾリン6.70g(67.0wt%)、ペンタ−エリスリトールテトラベンゾエート(Sigma−Aldrichから得た、30wt%)3.0g、場合により、粘度調整化合物(表4に示したような)をこの順序で入れた。まず、この材料を130℃で1時間かけて溶融させ、その後、溶融混合物に0.3gのOrasol Blue GN染料(Cibaから得た)を加えた。この着色インク混合物を300rpmで撹拌しつつ、130℃でさらに2.5時間加熱した。次いで、暗青色の溶融インク(インク1)を真鍮製の型に流し込み、室温まで冷却して固化させた。次いで、この固体インクサンプルについて、次に針入度による硬度を調べ、次いでK−proofer印刷試験によって試験した。
(インク6の調製)
250mLのステンレス製容器に、67gの実施例Iのオキサゾリン(67wt%)、30gのペンタエリスリトールテトラベンゾエート(表2の化合物8、30wt%)をこの順に入れた。この材料を130℃で3時間かけて溶融させ、次いで、機械的に250rpmで撹拌しつつ、130℃で1.5時間加熱した。その後、インクの溶融混合物に、3gのOrasol Blue GN染料(着色剤として3wt%、CIBAから得た)を何回かにわけ、30分間で加えた。着色したインク混合物をさらに2.5時間撹拌した。次いで、加熱したKST装置中、このインクを5ミクロンステンレス製メッシュフィルタで濾過した。濾過したインクを可とう性のトレー型に集め、室温で冷却して固化させた。
(実施例のインクの性質)
表5には、実施例1〜7のインクと、比較例1の固体インク(Xerox Phaser Cyan固体インク)について、物理特性および熱特性を列挙している。表5のデータを図1に示すレオロジープロフィールと組み合わせると、本発明のインクの吐出時の粘度が、比較例の市販インクに匹敵し、鋭敏な相転移を示す(結晶化事象が5〜15℃の範囲で起こる)ことがわかる。オキサゾリン転相成分を用いて製造したインクは、結晶化開始温度が約70〜110℃の広範囲にわたり、良好である。この範囲内でインクの結晶化が起こることは、インクの吐出性を制御し、紙へのインク浸透度を制御し、インクが過剰に染みこむのを防ぐために望ましい。
各々の調製したインクを真鍮製の型に流し込み、厚みが約5mmの円形のインクサンプルを調製した。インクの硬度は、成型したインクサンプルの表面に対し、鋭い先端(または針)を押し付ける針入度装置を用いて測定し、鋭い先端がインク表面に入り込んだ深さを、針先端が完全に入り込んだ場合の全距離の割合として測定し、この値は、インクに針が侵入する割合と対応している。PTC(登録商標)Durometer Model PS 6400−0−29001(Pacific Transducer Corp.(USA)から入手可能)に、標準負荷1kgを加えたModel 476 Standを取り付け、上の様式でインクの硬度を測定し、硬度値としてあらわし、この値は、針の先端が侵入するのに対するインクの抵抗を示し、ここで、硬度100は、針の先端がインク表面にまったく侵入しないことを示す(すなわち、完全に非通過性の表面)。
実施例1、4および6のインクと、比較例のインク(Xerox Phaser Cyan固体インク)を含むDCEGコーティング紙(120gsm束)について、一連のK−proof印刷物の画像堅牢度を「コイン」による引っかき試験を用いて評価した。コインによる引っかき試験は、面取りをした縁をもつ円形の器具(「コイン」先端とも呼ばれる、100グラム)を使用し、改変したTaber Industries Linear Abraser(Model 5700)を用いて実施し、インク印刷物表面を片方はわずか3回引っかき、他方は9回引っかくという2種類の試験を実施する(両方とも、引っかき頻度は、25回/分の設定)。画像分析ソフトウェアを使用し、目に見える紙基材領域中にあるピクセルを数えることによって、引っかいた領域からどれほど多くのインクが剥がれたかを評価し、引っかく前の同じ領域中の元々のインク量と比較した。ソフトウェアによるピクセル数をユニットレス測定CA(折り目のついた領域)に変換し、このピクセル数(またはCA値)が大きいほど、印刷物から多くのインクが剥がれ、引っかいた領域が見えている(紙の白さが増している)。まったく引っかかれていないインク印刷物は、材料が剥がれておらず、したがって、ゼロに近い非常に低いピクセル数(およびCA)を有することが理解される。
Claims (10)
- 少なくとも1種類の転相成分と、
ポリオールから誘導される少なくとも1種類のアモルファス成分と、
着色剤と、
場合により、粘度調整剤とを含み、転相成分は結晶性であり、1種類以上の置換オキサゾリン化合物および/または置換オキサゾリン誘導体を含み、さらに、固体インク組成物が、液体から固体への相転移を示す、固体インク組成物。 - 前記1種類以上のオキサゾリン化合物または誘導体は、以下の式によってあらわされ、
R1は、
(1)アルキル基(置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子がアルキル基中に存在していてもよく、存在していなくてもよい)、
(2)アリール基(置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子がアリール基中に存在していてもよく、存在していなくてもよい)、
(3)アリールアルキル基(置換および非置換のアリールアルキル基を含み、ヘテロ原子がアリールアルキル基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよい)、または
(4)アルキルアリール基(置換および非置換のアルキルアリール基を含み、ヘテロ原子が、アルキルアリール基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよい)であり、
R2、R3、R4およびR5は、それぞれ互いに独立して、
(1)水素原子、
(2)ハロゲン原子、
(3)アルキル基(置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子がアルキル基中に存在していてもよく、存在していなくてもよい)
(4)アリール基(置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子がアリール基中に存在していてもよく、存在していなくてもよい)、
(5)アリールアルキル基(置換および非置換のアリールアルキル基を含み、ヘテロ原子がアリールアルキル基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよい)、または
(6)アルキルアリール基(置換および非置換のアルキルアリール基を含み、ヘテロ原子が、アルキルアリール基のアルキル部分およびアリール部分のうち、片方または両方に存在していてもよく、存在していなくてもよい)である、請求項1に記載の固体インク組成物。 - 前記アモルファス成分が、2個以上のヒドロキシル基を含むポリオール誘導体である、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 前記アモルファス成分が、ポリオールエステル、芳香族酸、イソシアネートのウレタン、脂肪族酸、イソシアネートのポリオールエステル、およびこれらの混合物からなる群から選択されるポリオール誘導体であり、さらに、酸またはイソシアネートが、1個以上のカルボン酸官能基またはイソシアネート官能基を含む、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 前記結晶性成分とアモルファス成分を、約50:50〜約95:5の重量比でブレンドする、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 前記結晶性成分が、前記固体インク組成物の合計重量の約50重量%〜約95重量%の量で存在する、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 前記アモルファス成分が、前記固体インク組成物の合計重量の約5重量%〜約50重量%の量で存在する、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 約140℃での粘度が約20cp未満であり、約20〜約35℃での粘度が少なくとも約106cpである、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 硬度値が少なくとも約60である、請求項1に記載の固体インク組成物。
- 前記着色剤が、染料、顔料およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の固体インク組成物。
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