JP2013527267A - 水性インクジェット用インク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本文書において、「ポリウレタン」は、ポリマーがどのように作製されるかとは無関係に、ウレタン基、即ち−O−C(=O)−NH−を含有するオリゴマー(例えば、プレポリマー)を含むポリマーを記述するのに使用される一般名である。周知のように、これらのポリウレタンは、ウレタン基に加え、尿素、アロファネート、ビウレット、カルボジイミド、オキサゾリジニル、イソシアヌレート、ウレトジオン(uretdione)などの(ポリマー合成中に形成された)追加の基を含有することができる。
本発明のポリウレタンプレポリマーは、少なくとも1種のポリイソシアネート、少なくとも1種の活性水素含有化合物、および必要に応じて少なくとも1種の水分散性増強化合物から形成される。
適切なポリイソシアネートは、1分子当たり平均して約2個以上のイソシアネート基、好ましくは平均して約2個から約4個のイソシアネート基を有し、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族(araliphatic)、および芳香族ポリイソシアネート、ならびにそれらのオリゴマー化の生成物であって単独でまたは2種以上の混合物で使用されるものを含む。ジイソシアネートがより好ましい。
下記の反応:−NCO+H−X→−NH−C(=O)−Xを介してイソシアネート基と反応するための活性水素源を提供する任意の化合物を、本発明の活性水素含有化合物として使用することができる。その例には、ポリオール、ポリチオール、およびポリアミンが含まれるが、これらに限定するものではない。
ポリウレタンは、一般に疎水性(親油性)であり、水分散性ではない。したがって本発明の一実施形態によれば、少なくとも1個の親水性、イオン性、または潜在的にイオン性の基を有する少なくとも1種の水分散性増強化合物(即ち、モノマー)は、必要に応じてポリウレタンプレポリマーに含まれて、ポリウレタンプレポリマーならびにそこから作製される鎖延長ポリウレタンの水中への分散を助け、それによって、このように作製された分散系の安定性を増強する。典型的には、この増強は、少なくとも1個の親水性基または親水性にすることができる基(例えば、中和などの化学改変によって)を保持する化合物を、ポリマー鎖に組み込むことによって行われる。これらの化合物は、非イオン性、陰イオン性、陽イオン性、もしくは両性イオンの性質、またはこれらの組合せのものであってもよい。例えば、約1から約60、典型的には約1もしくは5から約40、または7もしくは10から35、12から30、または14から25の酸価を有するプレポリマーを生成するために、カルボン酸基などの陰イオン性基を不活性形態でプレポリマーに組み込み、引き続き、以下により十分定義される第3級アミンなどの塩形成化合物により活性化することができる。その他の水分散性増強化合物は、側方または末端親水性エチレンオキシドまたはウレイド単位を含む、ウレタン結合または尿素結合を通して、プレポリマー主鎖と反応させることもできる。
少なくとも1個の架橋性官能基を有する化合物を、所望される場合、本発明のポリウレタンプレポリマーに組み込むことができる。そのような化合物の例には、カルボキシル基、カルボニル基、アミン基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アセトアセトキシ基、オレフィン基、およびヒドラジド基を有するもの、およびブロックイソシアネートなど、ならびに、そのような基と、それらが誘導された当初の基に逆戻りすることができる保護形態にある上記そのような基との混合物が含まれる。
プレポリマーは、所望される場合、触媒を使用することなく形成されてもよいが、場合によっては好ましいと考えられる。適切な触媒の例には、オクタン酸第1スズ、ジブチルスズジラウレート、および第3級アミン化合物、例えばトリエチルアミンおよびビス−(ジメチルアミノエチル)エーテル、β,β−ジモルホリノジエチルエーテルなどのモルホリン化合物、カルボン酸ビスマス、亜鉛ビスマスカルボキシレート、塩化鉄(III)、オクタン酸カリウム、酢酸カリウム、およびAir Products製のDABCO(登録商標)(ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)が含まれる。好ましい触媒は、2−エチルへキサン酸およびオクタン酸第1スズの混合物であり、例えば、Elf Atochem North America製FASCAT(登録商標)2003である。
通常、本発明で生成されるプレポリマーは、イソシアネートで終結される。この目的で、プレポリマー中のイソシアネート基と活性水素基との比は、典型的には、約1.3/1から約2.5/1に、好ましくは約1.5/1から約2.1/1に、より好ましくは約1.7/1から約2/1に及ぶ。この結果、分子量が限定されたイソシアネート末端プレポリマーが得られる(1:1から外れた活性基の化学量論量により)。
ポリウレタン複合粒子の水性分散系は、水が実質的にない状態でポリウレタンプレポリマーを形成し、次いでこのブレンドを水性媒体に分散させることによって、本発明により作製される。これは、プレポリマーと水とを組み合わせる前に、プレポリマーの連続的な塊(プレポリマーの個々の粒子とは対照的に)が実質的に水がない状態で形成される限り、任意の手法で行うことができる。典型的には、プレポリマーの形成は、プレポリマー用の成分のバルクまたは溶液重合によって行われる。
ポリウレタンプレポリマーを形成したら、水性媒体に分散させて、プレポリマーのポリウレタン分散系を形成する。水性媒体へのプレポリマーブレンドの分散は、任意の従来の技法によって行うことができる。通常、分散は、プレポリマーと水とを混合して合わせることによって行われる。溶媒重合を用いる場合、溶媒およびその他の揮発性成分は、所望される場合、最終分散系から必要に応じて留去することができる。
プレポリマーが、ペンダントカルボキシル基を生成する水分散性増強化合物(プレポリマーに化学結合される)を含むような場合、これらのカルボキシル基は、プレポリマーの水分散性を増強するためにカルボキシレート陰イオンに変換することができる。
上述のように生成された水性プレポリマー粒子分散系は、所望される場合、そのまま使用することができる。あるいは、この分散系は、粒子中のプレポリマーがより複雑な(より高い分子量)ポリウレタンに変換されるように、鎖延長することができる。
上述の本発明の、ポリウレタンプレポリマー、それから生成された生成物ポリウレタン、および水性ウレタン分散系は、公知のポリウレタン技術により様々な追加の成分および特徴と共に作製することができる。
最終的なポリマー生成物ならびにプレポリマーの分枝は、引張り強さを増強し耐クリープ性を改善する目的で、即ち延伸後のその当初の長さにまたは当初の長さ付近に回復させる目的で、実現することができる。これに関して、その開示が参照により上記にて本明細書に組み込まれる米国特許第6,897,281号を参照されたい。
本発明のプレポリマーは、上述の米国特許第6,897,281号にも記載されるように、基材表面にコーティングされるとき、水性媒体中のプレポリマーの分散性を増強し、その他の有用な性質、例えば架橋性を与え、それと共にポリマーのモルホロジーおよびレオロジーを調節するために、単官能性活性水素含有化合物で作製することもできる。
本発明のポリウレタンプレポリマーおよび最終的なポリウレタン生成物は、可塑剤の存在下で調製することができる。可塑剤は、プレポリマーの調製または分散中に任意の時間に添加することができ、またはその製造中もしくは製造後にポリウレタンに添加することができる。当技術分野で周知の可塑剤は、特定のポリウレタンとの適合性および最終組成物の所望の性質などのパラメータに応じて、本発明で使用するために選択することができる。例えば、WO 02/08327 A1ならびに上述の米国特許第6,897,281号を参照されたい。
当業者に周知のその他の添加剤を使用して、本発明の分散系の調製を助けることができる。そのような添加剤には、安定剤、消泡剤、抗酸化剤(例えば、Irganox 1010)、UV吸収剤、カルボジイミド、活性剤、硬化剤、カルボジイミドなどの安定剤、着色剤、顔料、中和剤、増粘剤、非反応性および反応性可塑剤、ジ(プロピレングリコール)メチルエーテル(DPM)などの融合助剤(coalescing agent)、ワックス、滑剤および離型剤、抗菌剤、Pluronic(商標)F68−LFおよびIGEPAL(商標)CO630などの界面活性剤およびシリコーン界面活性剤、金属、合体剤、塩、難燃性添加剤、オゾン分解防止剤、および腐食防止添加剤などが含まれる。これらは、当業者に周知のように、本発明の分散系の処理前および/または処理中に、必要に応じて適切に最終生成物に添加することができる。添加剤は、物品を作製するためにまたはその他の生成物を処理するために、適切に使用してもよい(含浸、飽和、スプレー、またはコーティングなどによって)。製造された本発明のウレタン分散系は、典型的には、少なくとも約20重量%、好ましくは少なくとも約25重量%、より好ましくは少なくとも約30重量%の全固形分を有する。その後これらを、インク製造の一部として希釈する。
本発明の分散系は、当業者に周知の方法によって、商用のポリマーおよびポリマー分散系と組み合わせることができる。そのようなポリマーおよび分散系には、その開示が参照により本明細書に組み込まれるWIPO公開WO 02/02657 A2、米国特許第4,920,176号、米国特許第4,292,420号、米国特許第6,020,438号、米国特許第6,017,997号と、D.P.TateおよびT.W.Bethea、Encyclopedia of Polymer Science and Engineering、2巻、537頁による総論に記載されるものが含まれる。
本発明の水性分散系は、ポリウレタンとその他のポリマー(例えば、アクリレートポリマー)との混成体を形成するためのシードポリマーとして使用することもできる。これは、上述の手法でポリウレタン分散系の水性分散系を形成し、次いでこれら分散系の存在下、乳化または懸濁重合によって追加のモノマーを重合することによって行うことができ、即ち、本発明の分散系を、重合が終了する前に追加のモノマーと混合する。ポリウレタンとアクリルとの混成体は、この手法により有利に作製することができる。
エネルギー(UVおよびIR放射線、および/または電子ビーム)を加えることによって硬化できる水系ポリウレタンおよび混成組成物は、(メタ)アクリルエステルおよびその他のエチレン系不飽和モノマーでポリウレタンをエンドキャップすることによって作製できることが、既に公知である。この技術は、エネルギー硬化性水系ポリウレタンインクまたはインクジェットで付着されたコーティングを提供するために、本発明に応用することができる。
本発明の分散系を作製することができる典型的な方法、即ち水が実質的にない状態でプレポリマーを形成し、次いでブレンドを混合しながら水性媒体に分散させる方法が、上記にて示されている。水性ポリウレタン分散系を作製するその他の公知の方法も、プレポリマーが最終的には水性媒体中の分散系になるという条件で、本発明のウレタン分散系を作製するのに使用することができる。ウレタン分散系の代替の作製方法の例を、以下に示す。
この方法では、プレポリマーを、乳化剤(界面活性剤などの外部乳化剤、または、ポリウレタン主鎖の一部としてもしくはポリウレタン主鎖の側基として、および/またはポリウレタン主鎖の末端基として組み込まれた非イオン性基、陰イオン性基、陽イオン性基、および/または両性イオン基を有する内部乳化剤)を用いて剪断力によって分散させる。この方法は、プレポリマーの粘度を低下させるために希釈剤をしばしば使用し、プレポリマー上に残るイソシアネート基の分解が生じる可能性のある高温を回避する傾向がある。プレポリマーは、分散後にポリアミンを用いて鎖延長することができる。
プレポリマーは、アセトン、MEK、および/またはイソシアネート基に対して非反応性であり容易に蒸留されるその他の極性溶媒を用いてまたは用いることなく形成される。プレポリマーは、粘度制御のため、必要に応じて前記溶媒中でさらに希釈され、活性水素含有化合物を用いて鎖延長される。水を鎖延長ポリウレタンに添加し、溶媒を留去する。このプロセスの変形例は、プレポリマーを水に分散させた後にこのプレポリマーを鎖延長することである。
イソシアネート末端プレポリマーを形成し、次いで過剰なアンモニアまたは尿素と反応させて、末端尿素基またはビウレット基を有する低分子量オリゴマーを形成する。このオリゴマーを水に分散させ、ホルムアルデヒドによるビウレット基のメチロール化によって鎖延長させる。この方法は、プレポリマー剪断混合よりも高い温度に耐えることができ、粘度制御のために希釈剤をそれほどまたは全く使用しなくてもよい。
ヒドラジンまたはジアミンをケトンと反応させて、ケタジンまたはケチミンを形成する。これらはウレタンプレポリマーに添加され、イソシアネート基に対して不活性なままである。プレポリマーが水に分散されるにつれ、ヒドラジンまたはジアミンが解放され、プレポリマーの鎖延長が、分散が生じたときに行われる。
イソシアネート末端プレポリマーを形成する。このプレポリマーを、(1つまたは複数の)高剪断混合ヘッドを通してポンプ送出し、水に分散させ、次いで前記(1つまたは複数の)混合ヘッドで鎖延長させ、または前記(1つまたは複数の)混合ヘッドで同時に分散させ鎖延長させる。これは、プレポリマー(または中和されたプレポリマー)、任意選択の中和剤、水、および任意選択の鎖延長剤、および/または界面活性剤からなる複数の流れによって実現される。
水、および任意選択の(1種または複数の)中和剤、および/または(1種または複数の)エキステンダーアミンを、撹拌しながらプレポリマーに充填する。プレポリマーは、水および/またはジアミン鎖延長剤を添加する前に中和することができる。
水性媒体に分散させたプレポリマーまたはウレタンポリマー分散系に関する好ましい使用は、インクジェット用インク中の結合剤としてである。インクジェット用インクは、基材上に画像を生成するために、所望の基材に対する1種または複数の着色インクの噴射技術を介して付着される点で(ノンインパクト印刷とも呼ばれる)、その他のインクと区別することができる。その他の印刷プロセス(インパクト型)には、フレキソ、グラビア印刷などが含まれる。噴射は、印刷機器のオリフィスを通したインクの転写と、(1種または複数の)特定の色の画像が望まれる基材の特定領域(インクが付着される場所または特定領域がデジタル制御される)への付着である。オリフィスは、直径が10〜50ミクロンになる傾向があり、プリントヘッドは印刷面から0.1から1”離れている。噴射用オリフィスは、基材の特定部分の上を噴射機器が1回通過することにより複数のカラム、列、および/またはインクの色の噴射が可能になるようにカラム、列、およびその他の構成にすることができる。デジタル技術は、インクジェットプロセス、インクの色などの制御によって所望のデジタル制御された画像が生成されるように、基材上のxおよびy座標に対して噴射機器の位置を調整するのを助ける。オリフィスが小さいほど、および液滴サイズが小さいほど、画像の解像度はより高くなる(インチ当たりのドット数(dpi)で測定される)。ジェット処理されたインク部分は、所望の解像度に応じて1〜80ピコリットルになる傾向にある。プリントヘッド技術およびその設計に基づいて、より低い粘度(例えば、2〜5cP)またはより高い粘度(例えば、10〜15cP)のインクを動作温度で使用することができる。より低い粘度のインクは、より小さいジェット処理済み液滴サイズを有する傾向にあり、より高い粘度のインクは、僅かに大きいジェット処理済み液滴サイズを有する傾向にある。両方に関する表面張力は、望ましくは、印刷される基材に対して25〜40ダイン/cmになる。
染料の代わりに、着色に顔料を使用する場合、顔料は一般に、その最大直径が200nmよりも小さくなり、より望ましくは、粒子の少なくとも75%が150nm未満、より望ましくは120nm未満、好ましくは80nm未満の最大直径を有する。インクジェット用インクは、大き過ぎるまたは凝集した粒子/顔料をなくすために、製造中に、孔径が1マイクロメートル未満のフィルタに1回または複数回通して濾過することが望ましい。インクに適切な顔料/染料の例には、有機および無機顔料、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどのナノ材料、エキステンダーおよび充填剤;染料、特に分散染料;蛍光増白剤およびテキスタイル用助剤染浴;粒状セラミック材料;および磁性材料および磁気記録媒体が含まれる。好ましい粒状固体は、例えば、the Color Index(1971年)第3版、および後続のその改訂版、およびその補遺に、「Pigments」と題された章に記載されている、認識されている種類の顔料のいずれかからの顔料である。無機顔料の例は、二酸化チタン、酸化亜鉛、プルシアンブルー、硫化カドミウム、酸化鉄、バーミリオン、ウルトラマリン、およびクロム顔料であって、鉛、亜鉛、バリウム、カルシウムのクロム酸塩、モリブデン酸塩、クロム酸塩と硫酸塩とを混合したもの、これらの混合物および改変物であり、緑黄色から赤色顔料として、プリムローズ、レモン、ミドル、オレンジ、スカーレット、およびレッドクロムの名称で市販されているものが含まれる。有機顔料の例は、アゾ、ジアゾ、縮合アゾ、チオインジゴ、インダントロン、イソインダントロン、アンタントロン、アントラキノン、イソジベンズアントロン、トリフェンジオキサジン、キナクリドン、ペリレン、ジケトピローロピロール(DPP)、およびフタロシアニン系列、特に銅フタロシアニンおよびその核ハロゲン化誘導体、ならびに酸性、塩基性、および媒染染料のレーキからのものである。カーボンブラックは、厳密には無機物であるが、その分散特性がむしろ有機顔料のように振る舞う。好ましい有機顔料は、フタロシアニン、特に銅フタロシアニン、モノアゾ、ジスアゾ、インダントロン、アントラントロン、キナクリドン、ペリレン、ジケトピローロピロール(DPP)、およびカーボンブラックである。
結合剤(この開示では分散系のウレタンポリマーまたはプレポリマー)は、インクジェット印刷プロセスおよび印刷された基材の最終使用応用例に望ましい性質を与えるように選択される。望ましくは、結合剤は、耐久性ある画像被膜が提供されるように、乾燥段階で顔料粒子をカプセル封入する。望ましくは結合剤は、基材への結合剤の相互浸透、結合剤と基材との極性相互作用、結合剤と基材との化学結合、基材への結合剤の架橋、または基材と結合剤との単なる有効な濡れ性によって、インクと基材との接着を増強する。素早い乾燥(または粘着性の低減)は、インクの望ましい特徴である。インクは、基材に付着された後に素早く乾燥することが望ましいが、噴射機器のオリフィス内ではインクが乾燥しないようにかつ堆積物を形成しないようにすることが望ましい。湿潤剤は、インクジェットオリフィス内のインクをゆっくり乾燥させることができるが、基材上の画像の乾燥も遅くする。結合剤の水相でのグリコール−水のブレンドが、オリフィス内のインクの乾燥を最小限に抑えるためにしばしば使用される。
結合剤分散系および調合インクの上記列挙した特性/特徴のいくつかを最適化するために、様々な添加剤が、インクジェット用インクに有用である。顔料および/または結合剤上に立体安定層を提供しまたは立体安定層を増強する分散剤および/またはその他の表面活性種が有用である。これらは、オリフィスの遮断を防止し、粘度を制御し、インク中での顔料の凝集を最小限に抑えるのを助ける。分散剤および/またはその他の界面活性種の少なくとも一部は、数平均分子量が500ダルトンよりも大きい分散剤であることが望ましく、それは、より高い分子量の分散剤であると移動しにくくなり、かつより長い期間にわたるコロイド安定性が得られるからである。500ダルトンよりも大きい分散剤は、立体安定層を提供するために水可溶性のセグメントまたは鎖を利用することが望ましい。一実施形態では、水可溶性セグメントは、アルキレン部分が少なくともいくらかの部分のエチレンであり必要に応じていくらかの量のプロピレンである、ポリ(アルキレンオキシド)を含むことが望ましい。一実施形態では、分散剤の少なくとも10重量%が水可溶性セグメントである(25℃の水中で少なくとも10重量%の水可溶性を有することによって特徴付けられる)。一実施形態では、分散剤および/またはその他の表面活性種は、調合インクの粘度(全ての分散相のコロイド安定性によって影響を受ける)が、妥当に予測されるインク調合物の貯蔵期間とは無関係になるように、水中での顔料および結合剤のコロイド分散系の安定性が25℃で長期間(何カ月または何年など)維持されるよう設計されることが望ましい。
実施例で使用される化学物質
DBA=ジブチルアミン
H12MDI=Desmodur W=Bayer Corporation製1,1’−メチレンビス−(4−イソシアナトシクロヘキサン)
IPDI=イソホロンジイソシアネート
HNAは、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、およびアジピン酸から得たジオールポリエステル
BAは、ブチレングリコールおよびアジピン酸から得たジオールポリエステル
HAは、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸から得たジオールポリエステル
DMPA=ジメチロールプロパン酸
FASCAT(登録商標)2003=2−エチルヘキサン酸およびオクタン酸第1スズ
Hyd=35重量%水溶液として典型的に添加された、ヒドラジン水溶液
NMP=1−メチル−2−ピロリドン
TEA=トリエチルアミン;
DETA=ジエチレントリアミン;
NCO比は、プレポリマー中のイソシアネート基とヒドロキシル基との比である;
MEKは、メチルエチルケトンである。
プレポリマーステップ
ポリオール、イソシアネート、および1滴のFASCAT(登録商標)2003触媒を、乾燥窒素のブランケット下で、200〜210°F(93〜99℃)で混合しながら1時間半反応させた。次いで溶媒および酸を反応器に充填し、2:1のNCO:OH比を用いて、適切な残留イソシアネート(NCO)レベルに達するまで、さらに1時間反応させた。NCOは、DBAおよび1M HClで滴定することによって決定した。混合物を130°F(54℃)に冷却し、中和剤を充填した。15分の混合後、混合物を、以下に示す分散および延長ステップで分散させた。
プレポリマーの一部を、約10分間にわたり室温で脱イオン水に混合しながら充填して、NCO末端ポリウレタンプレポリマーを形成した。20分混合した後、エキステンダーを、鎖延長したポリウレタンプレポリマーに添加し、それによってポリウレタン粒子の水性分散系を生成した。全固形分含量、pH、粒度、およびブルックフィールド粘度が得られた。従来の消泡剤および/または界面活性剤は、所望される場合、添加することができた。揮発性溶媒を用いた場合、溶媒は、特徴付けの前に真空を介して除去した。
まず、水、グリセリン、イソプロピルアルコール、および予備分散顔料のマスターバッチプレミックスをブレンドすることによって、インクを調製した。顔料濃度は、最終的なインクにおいて約3%の乾燥顔料重量であった。予備分散顔料中の分散剤の量は、顔料の表面積と、顔料および分散剤の供給業者の推奨により決定した。グリセリンおよびイソプロピルアルコールは、それぞれが最終インク調合物中に約10%の最終重量パーセンテージを有する量で、それぞれ添加した。樹脂分散系の測定された量をマスターバッチに添加して、各インク調合物に約3%の乾燥樹脂を提供した。水は、であった。
1.ブルックフィールド粘度。ブルックフィールド粘度試験は、ブルックフィールドRV粘度計およびスピンドル#3から#6(粘度に応じて)を使用して、20rpmおよび約77°Fで行った。
インク調合物を、Epson Premium Glossy Photo Paper 250およびHP Premium Photo Paper Soft Gloss(240)に、#4 WWRで付着させ、試験前に数時間、室温で乾燥させた。
湿式および乾式摩擦を、綿棒を用いてインク表面で試験する。被膜の同じ面積に、同様の圧力で10回摩擦を行う。評価は、インクが容易に除去されるのかまたは基板表面に固着したままになるのかについて、および表面に付いたあらゆる損傷について行う。ランク付けシステムは、下記の通りである:
1− ほぼ全てのインクが除去される
1.5− インクの25〜75%が除去される
2− 25%未満のインクが除去され、または表面が著しく擦り減っている
2.5− 少量のインクが除去され、かつ表面が著しく擦り減っている
3− インクは除去されず、擦り減りが容易に観察される
3.5− 光沢および擦り減りに著しい変化がある
4− わずかな量の擦り減りしか生じない
4.5− 光沢にわずかな変化がある
5− 擦り減りも表面損傷も全くない
引掻き試験
引掻き試験は、迅速な工業的プレスサイド評価であり、被膜の表面を指の爪の甲で引っ掻く。
1− 25〜100%のインクが完全に除去される
2− 25%未満のインクが除去され、または表面が著しく擦り減っている
3− インクは除去されず、擦り減りが容易に観察される
4− わずかな量の擦り減りしか生じない
5− 擦り減りも表面損傷も全くない
Sutherland摩擦試験は、ASTM F 2497−05である。
インクジェット用インクを、プレミックス溶液と水とを混合し、その後、ポリウレタン分散系(PUD)樹脂および最後にマゼンタ分散系を混合することによっても調製した。最終的なインクを30分間混合させた。pH、粘度、および表面張力を、インクごとに得た。プレミックス溶液は、プロピレングリコール14部、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル10部、グリセリン4部、Surfynol 465 1部、Byk 028 0.4部、および全体で100部になる量の水を混合することによって調製した。マゼンタ分散系は、Clariant Ink Jet Magenta E02 15部、水に顔料を分散させるための分散剤24.4部、プロピレングリコール4部、Byk 028 0.1部、および全体で100部になる量の水を、適切な粒度が実現されるまでミリングすることにより調製した。
Claims (26)
- 分散顔料と、ポリウレタン樹脂分散系と、前記分散顔料が自己分散性顔料以外の場合には前記顔料の分散を助ける分散剤とを含む、水性インクジェット用インク組成物であって;
前記ポリウレタン樹脂分散系は、式
O=C=N−R−N=C=O
のジイソシアネートを含むポリイソシアネートと活性水素含有化合物とを反応させて、ウレタンポリマーまたはプレポリマーを形成し、次いで、これを水性媒体に分散させてポリウレタン樹脂分散系を形成することにより誘導され;
前記ポリウレタン樹脂分散系に組み込まれた前記ポリイソシアネート成分の少なくとも60重量%は、R基が4から30個の炭素原子の脂肪族部分のみ含むので、脂環式イソシアネートとして特徴付けられ;
前記活性水素含有化合物はポリ(グリコールアジペート)を含む、
水性インクジェット用インク組成物。 - 式O=C=N−R−N=C=Oの前記ジイソシアネートが、H12 MDI(実質的に脂肪族および環状)およびIPDI(実質的に脂肪族および環状)からなる群から選択される、請求項1に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ジイソシアネートの少なくとも85%が、H12 MDI(実質的に脂肪族および環状)、IPDI(実質的に脂肪族および環状)、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または2に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ジイソシアネートの少なくとも85%が、H12 MDI(実質的に脂肪族および環状)からなる群から選択される、請求項1、2、または3に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記活性水素含有化合物がポリ(グリコールアジペート)を含み、前記ポリ(グリコールアジペート)が、アジピン酸と、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、および1,8−オクタンジオールからなる群から選択されるグリコールとの反応物を含む、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂が、1,6−ヘキサンジオールおよびネオペンチルグリコールのアジピン酸エステルとして特徴付けられるポリエステルを含む活性水素含有化合物から誘導される、請求項5に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記1,6−ヘキサンジオールおよびネオペンチルグリコールのアジピン酸エステルとして特徴付けられる前記ポリエステルが、500から10,000ダルトンの数平均分子量により特徴付けられる、請求項6に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記活性水素含有化合物が、同じポリマー(主鎖)タイプを含むが異なる分子量を有する2種以上の活性水素含有化合物の混合物を含む、請求項7に記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ウレタンを形成するのに使用される前記活性水素含有化合物の少なくとも75モル%が、アジピン酸と反応させた脂肪族直鎖および分枝状ジオールからのポリエステルである、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ウレタンを形成するのに使用される前記活性水素含有化合物の少なくとも75モル%が、アジピン酸と反応させた1,6−ヘキサンジオールおよびネオペンチルグリコールからのポリエステルである、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ウレタンを形成するのに使用される前記活性水素含有化合物の少なくとも85モル%が、アジピン酸と反応させた脂肪族直鎖および分枝状ジオールからのポリエステルである、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂分散系が、式O=C=N−R−N=C=Oのジイソシアネートを含むポリイソシアネートと活性水素含有化合物とを反応させて、ウレタンポリマーまたはプレポリマーを形成することにより誘導され、最初に、約1から約40(より望ましくは約10から約35)mgKOH/gポリマーの酸価を有するプレポリマーを形成する、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂分散系が、式O=C=N−R−N=C=Oのジイソシアネートを含むポリイソシアネートと、活性水素含有化合物、および一般式(HO)xQ(COOH)y(式中、Qは、1から12個の炭素原子を含有する直鎖または分枝状炭化水素基であり、xおよびyは1から3である)を有するヒドロキシカルボン酸との反応から誘導される、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂分散系が、a)式O=C=N−R−N=C=Oの前記ジイソシアネートと、b)前記活性水素含有化合物、c)一般式(HO)xQ(COOH)y(式中、Qは、1から12個の炭素原子を含有する直鎖または分枝状炭化水素基であり、xおよびyは1から3である)を有するヒドロキシカルボン酸、必要に応じてd)鎖延長剤、および必要に応じてe)プレポリマーpH中和剤とを反応させることから得られる反応生成物から本質的になる、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- DMPAおよびDMBAからなる群から選択されるポリウレタンまたはウレタンプレポリマー中に、活性イオンコロイド安定化部分を含む(請求項12から14の場合)またはさらに含む(請求項1から11)、請求項1から14のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂が、連続水相における溶解度が1リットル当たり少なくとも20グラムである二官能性以上のアミンで鎖延長され、前記請求項のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物。
- 前記二官能性以上のアミンが、
a)アルキレンジアミン
b)ヒドラジン
c)アミノエタノールアミン、および
d)これらの混合物
からなる群から選択される、請求項16に記載の水性インクジェット用インク組成物。 - 請求項1から17および21から26のいずれかに記載の水性インクジェット用インク組成物を含むインクジェットで生成される、写真、巻かれたテキスタイル製品、または衣類上のインクジェット印刷画像。
- 請求項1から17および21から26のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物をデジタル式に噴射することにより生成された、被膜、織布、または不織布基材の形をとる合成ポリマー上のインクジェット印刷画像。
- 請求項1から17および21から26のいずれかによるインクジェット用インク組成物をデジタル式に噴射することにより生成された、バナー、標示、ビルボード、または購買時点広告の形をとる広告上のインクジェット印刷画像。
- 前記顔料または染料が、前記組成物の2から10重量%であり、前記ポリウレタンまたはウレタンプレポリマーが、前記組成物の5から30重量%であり、水が、前記組成物の20から70重量%である、請求項1から17のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物。
- プロピレングリコール、グリセリン、イソプロピルアルコール、数平均分子量が200から600ダルトンのポリエチレングリコール、およびグリコールエーテルからなる群から選択される(1種または複数の)共溶媒を、10から30重量%さらに含む、請求項21に記載のインクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタンまたはウレタンプレポリマーが、ウレタンとアクリルポリマーとの混成ポリマーである、請求項1から13のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂分散系が、前記ポリウレタン分散系の重量に対して1000ppm未満、より望ましくは100ppm未満の揮発性有機溶媒(NMPなど)を含む、請求項1から17のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物。
- 25℃で2から5cPの粘度を有する、請求項1から17のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物。
- 25〜70℃の動作温度で10から15cPの粘度を有する、請求項1から17のいずれかに記載のインクジェット用インク組成物。
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