JP2013536881A - 長鎖炭化水素及びアルコールを含有するワックス混合物、ワックス混合物を含有する印刷用インク組成物及び熱転写テープ、およびワックス混合物の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、長鎖炭化水素及びアルコールを含有するワックス混合物、前記ワックス混合物を含有する印刷用インク組成物及び熱転写テープ、および印刷用インクへの添加剤としての前記ワックス混合物の使用方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長鎖炭化水素及びアルコールを含有するワックス混合物、ワックス混合物を含有する印刷用インク組成物及び熱転写テープ、および印刷用インクへの添加剤としてのワックス混合物の使用方法に関する。

印刷産業において、パラフィン‐ワックス混合物が使用されることが知られている。いくつかの応用において、非常にシャープなＣ鎖分布を有するワックス混合物が用いられる。そのようなワックス混合物は、天然または合成由来のパラフィンからの蒸留による画分として得られる。Ｃ鎖のシャープな分布のため、印刷工程においてワックスが迅速かつ完全に融解し、また結果的に印刷工程の後に印刷用インクが迅速に凝固する。粘度が低く融解範囲が狭いため、印刷用インクを担体媒体にクリーンに塗布することが保証される。ワックスはさらに印刷用インクの適切な滑走挙動（「スリップ」）を促進し、これによって印刷工程後の保護機能をも呈する。

このような特にシャープなパラフィンワックスは、そのために特別に設計された施設において特別な蒸留方法によって生産されるべきであり、実施においては世界的に高コストによる制約がある。

本発明は、狭く明確な溶融領域を有する新たなワックス混合物を提供するという課題に基づく。個別に蒸留されたワックス画分と異なり、本発明のワックス混合物は特定の有用で安価な成分を混合することによって製造される。

ここにおいてワックス混合物は固体からできる限り直接的に低粘度液体状態に転移する必要がある。特に担体としてワックス混合物を含む印刷用インクはそのような性質を備える必要がある。それらは、トナーインク、ＴＴＲ（熱転写インクリボン）またはデジタル印刷用のワックスベースのインク、または粉末塗料において使用できる。

通常、同様に狭い融解領域を有する油脂化学の材料は、もろさや結晶性等の他の性質のため、シャープなワックスの代替物として利用できない。

本発明のワックス混合物においては、驚くべきことに、公知のワックスとヒドロキシル基を有する脂肪族ポリエーテルを含む長鎖アルコールとを選択することにより、同様に狭い融解範囲と工業的に使用可能な生成物とをもたらすことが示された。溶融物は流動性に優れ、粘度が比較的低い。

本発明のワックス混合物は様々な鎖長の炭化水素（パラフィン性ワックス）と長鎖アルコールとの組み合わせによって得られる。個々の成分は、必要に応じた融点および硬度となるように以下に詳述する通りにそれぞれ調節される。

炭素数１２〜３６、好適には１８〜２８の長鎖脂肪族アルコールとして次のものが考慮の対象となる：脂肪族アルコール（Ｃ１２〜Ｃ２２）、ワックスアルコール（Ｃ２４〜Ｃ３６）、ポリエチレングリコール、グリコール、ジオール及び／又はポリオールのような少なくとも１つのフリーのヒドロキシル基を有するポリエーテル。少なくとも１つ、好適には１つのヒドロキシル基を有する脂肪族およびワックスアルコールは特に好適である。

炭素数１８〜１１０、特に２０〜１００の長鎖炭化水素、ある実施形態においては好適には炭素数２０〜７０のものが、アルカンのグループから選択される。それらは鉱油からまたは合成によって得られる飽和の直鎖及び／又は分岐炭化水素混合物である。長鎖炭化水素のグループは、パラフィンワックス、微結晶ワックス、フィッシャー・トロプシュワックス及び／又は短鎖ポリエチレンワックスを含み、特に炭素数１８〜１１０の、好適には炭素数２０〜１００のフィッシャー・トロプシュワックスを含む。

フィッシャー・トロプシュワックス（ＦＴワックス）は直鎖炭化水素で、１〜１０％の分子が１または複数のメチル分岐を有する（ガスクロマトグラフィーを用いた炭化水素ワックス分析の標準試験法によるイソアルカン比率の決定‐ＥＷＦ法 ００１／０３）。ＦＴワックスは動粘度が低く、例えば１２０℃において２５ｍｍ^２／ｓより低く、１３０℃において約２１ｍｍ^２／ｓである。

ある実施形態において、好適には長鎖炭化水素の少なくとも５０重量％、特に７０重量％がフィッシャー・トロプシュワックスである。長鎖炭化水素はフィッシャー・トロプシュワックスと微結晶ワックスとの混合物であってよく、および／あるいは、長鎖炭化水素又はフィッシャー・トロプシュワックスは少なくとも部分的には水素異性化されたフィッシャー・トロプシュワックスである。

ある実施形態において用いられるフィッシャー・トロプシュワックスは、好適には凝固点が５０〜１０５℃、とくに７５〜１０５℃であり、またさらにこれとは独立に、フィッシャー・トロプシュワックス（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）の凝固点の少なくとも１０℃高い温度において２５ｍｍ^２／ｓ未満の動粘度、とくに２０ｍｍ^２／ｓ未満の動粘度によって特徴づけられる。

ワックス混合物の凝固点は４５〜８０℃、必要ならばさらに〜９０℃、特に５０〜７８℃、とくに好適には５５〜７５℃であってよく、熱転写テープにおける使用に対して特に好適である。一方、ワックス混合物の凝固点は５５〜９０℃、特に７０〜９０℃であってもよく、こちらは特に「固体インク」またはトナーとして、またはその成分としての使用に好適である。

上述の炭化水素の他に、さらに酸化、鹸化、及び／あるいは水素異性化された炭化水素誘導体の形態のワックスを用いてもよい。ワックスは単独で、または、２以上のワックスの混合物として用いることができる。

ワックス混合物（合計１００重量％、ワックス混合物Ａ）は例示的に以下のものを含む。５０〜７５重量％の炭素数２０〜２４特に炭素数２２の直鎖脂肪族アルコール（凝固点６７〜７３℃）、５〜１５重量％のフィッシャー・トロプシュワックス（凝固点７５〜８５℃）、８〜２０重量％の微結晶ワックス（凝固点６０〜８０℃の）、５〜１５重量％のパラフィンワックス（凝固点５０〜７０℃の）。

他のワックス混合物（合計１００重量％、ワックス混合物Ｂ）は以下の通りである：５０〜７５重量％の炭素数２０〜２４特に炭素数２２の直鎖脂肪族アルコール（凝固点６７〜７３℃）、５〜１５重量％のフィッシャー・トロプシュワックス（凝固点８０〜１０５℃の）、８〜２０重量％の水素異性化されたＦＴワックス（凝固点６０〜９０℃）、５〜１５重量％のＦＴワックス（凝固点５０〜８０℃の）。

明確な融解および凝固挙動は、ワックス混合物および印刷用インク組成物の使用時の性質のために重要である。これは示差走査熱量測定器（ＤＳＣ）（ＤＩＮ ５３７６５）を用いて決定される。ＤＳＣは測定物質に吸収／測定物質から放出される熱量を等温の加熱または冷却過程において熱的に測定する方法である。

行われた測定の溶融及び凝固曲線から、この新規ワックス混合物は、シャープなワックス画分と同様の狭い温度範囲で溶融及び凝固することを示している。ここで測定された熱量は同等である。

例えば次のように混合される：（Ａ）例えば炭素数２６〜６０のＦＴワックス（好適には８重量％〜１２重量％）から得られる炭素数２０〜７０の炭化水素（好適には２２〜３９重量％）、炭素数２５〜７０の微結晶ワックス（好適には９重量％〜１５重量％）、炭素数２３〜４６のパラフィンワックス（好適には５重量％〜１２重量％）、（Ｂ）炭素数１８〜２８特に炭素数２０〜２２のアルコール。

印刷用インク組成物は無機顔料又は有機色素以外に１〜６０重量％以上の、特に６重量％より多いワックス混合物を含んでよい。アルコール画分と相当するワックスとを用いて、様々な温度範囲、およびこれにより印刷用インクの稼働範囲に向けた混合物が製造できることが明らかになった。

染色は、色素を用いて行うことができる。顔料、特に例えばカーボンブラック、および溶媒および／あるいはバインダーに可溶な着色剤、有機着色顔料及び様々なアゾ色素（セレス（Ｃｅｒｃｅｓ）およびスーダン色素）が該当する。印刷用インク組成物は好適には着色剤、特に着色顔料を５〜２０重量％の割合で含む。色素はアゾ化合物又は多環式化合物のグループに属してよい。アゾ化合物の典型的な代表例はモノアゾイエロー、モノアゾオレンジ、ジアゾ、βナフトール、ナフトールＡＳ、ベンズイミダゾロン、ジアゾ縮合、金属錯体、イソインドリノン又はイソインドリン顔料、また、多環式化合物の典型的な代表例はフタロシアニン、キナクリドン、ペリレン、ペリノン、チオインディゴ、アントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、ピラントロン、アンタントロン、ジオキサジン、トリアリールカルボニウム、キノフタロン又はジケトピロロピロール顔料である。これらの物質は分子状態に分解して存在するのではなくそれらの分子からなる有機固体として存在するため、それらの物性および特に色特性はそれぞれの分子構造のみでなくそれぞれの結晶構造にもまた依存する。着色剤はさらに微細粉砕された炭素粒子（カーボンブラック）から成ってよい。ワックス混合物は色素の担体／担体成分および／またはバインダー／バインダー成分の役割を果たす。

印刷用インク組成物は、特に樹脂、粘着付与剤のような多様な添加物を、テルペンフェノール樹脂または他の添加物の形で含んでよい。

樹脂は例えばロジン樹脂およびその変性形であってよい。可能な変性とは、無水マレイン酸（マレイン樹脂）とのディールス・アルダー反応のような二重結合における反応、レゾール（フェノール樹脂）形成のようなフェノール及びホルムアルデヒドとの反応、およびポリオールとのエステル化のようなカルボキシル基における反応である。

他の樹脂の種類は、例えば鉱油のクラッキングによって得られるハイブリッド樹脂やアルキド樹脂のような炭化水素樹脂である。

印刷用インク組成物のさらなる成分は、バインダーとしては、コロジオンウールを含む樹脂溶媒系、ビニルポリマー、ポリアミド樹脂、ケトン樹脂、マレイン酸塩樹脂、フェノール樹脂、アミン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂、溶媒としては、主にエタノール、エチルアセテート、高沸点のエステル、アルコールおよびグリコールエーテルであってよい。

熱転写テープ（熱転写フィルム、インクテープ、カーボンテープ、熱転写リボン、ルバンとも呼ばれる）は熱転写印刷にとって不可欠な消耗品である。これは次の構成を有する：基材は例えば３．５又は６μｍの厚いポリエステルフィルム（例えばポリエチレンテレフタレートフィルム）からなる担体素材から成り、力学的高耐久性、高い熱伝導性、良好な温度耐久性によって特徴づけられる。ポリエステルフィルムの一方の面上には例えばシリコーンベースの背面コーティング（裏面コーティング）が塗布され、摩擦損傷からのプリンタヘッドの保護の役割を果たす。もう一方の面にはいわゆる剥離層（インクの良好な剥離）と、ワックス混合物を含む２〜４μｍの強固な印刷用インク組成物とが塗布される。インクはワックス又は樹脂に結合している。さらに、印刷メディア側の面に（紙とワックス層との間）固着層が与えられてよい。

本発明のワックス混合物は剥離層および／あるいは印刷用インクに含有される。ワックス混合物には、その剥離層および／あるいは印刷用インクの成分の機能として、より良好な粘着性のために粘着促進剤が混合されてよく、粘着促進剤は典型的には主成分であるエチレンおよびビニルアセテートからなるコポリマー又はエチレンおよびビニルアセテートを含むターポリマーから構成される。

構成は特に次に挙げるものであってよい：約０．５〜０．７ｇ／ｍ^２のトップコート（固着層、場合により）、約４．０〜４．５ｇ／ｍ^２で色素を含むワックス結合層（本発明のワックス混合物）、約０．５〜１．０ｇ／ｍ^２の分離層、約３．５〜６．０μｍの厚みの担体層（例えばポリエチレンテレフタレート）および必要であれば約０．０５〜０．１ｇ／ｍ^２の背面層（固着防止層）。

熱転写テープには様々な基本タイプがある。ワックステープは特に低圧力エネルギーでの使用のために設計される。それらは主に紙およびボール紙ラベルに使用され、粗い表面への印刷の際に高いコントラストを呈し、これにより確かな印刷結果が与えられる。ワックス‐樹脂‐テープ（ハイブリッドテープとも呼ばれる）は中程度の圧力エネルギーによって塗布される。これは多様な用途に使用でき、紙のみでなくプラスチック製のラベルにも使用できる。コーティングされた紙、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）および布地ラベルに対して特に好適である。汚れ耐性および引掻耐性が良好であるため、多様な使用に対して好適である。全てのワックス‐樹脂性能は熱に対して安定であり、例えばタグ付けされたパレットがさらにシュリンク包装される場合にも適用される。

熱転写印刷においてはインクとワックス混合物（印刷用インク組成物）とによってコーティングされた熱転写フィルムが用いられ、印刷像印刷のための何百ものコンピュータ制御された加熱部を有する熱プリンタヘッド下部に供給される。熱転写フィルムは加熱バンドと印刷用紙との間に押し出されそこで加熱される。加熱に際してインク粒子が融解しフィルムから遊離する。紙とインクとの摩擦力によってこれらの粒子は紙の上に付着しその場で冷却される。カラー出力を得るため、イエロー、シアン、マゼンタの色が並んで配置されたフィルムが備えられる。多くの印刷機においてはブラックがさらに加えられ、他の場合にはブラックは混合によって生成される。この方法においては印刷メディアは必ずしも（通常の）紙である必要がない。フィルムと温度のみを被印刷体に応じて調整するだけでよいため、ある種のプラスチック表面にもまた印刷することが可能である。熱転写プリンタはしばしば長寿命ラベルの印刷に用いられ、ラベルは例えば長寿命商品にシリアルナンバー付き識別票として使用され、それらの部品と同程度の寿命をもつ必要がある。

本発明のワックス混合物を用いることのできる類似方法は、昇華型熱転写プリントである。相違点は、担体フィルム上に付着したインクが熱の供給によって蒸発する点である。ここではインクは固体から直接に気体状態となる。気体状態のインクは被印刷素材（紙）に浸透またはその上に凝結する（合成素材）。印刷ドットそれぞれに作用されるエネルギー量に応じて、印刷されるインク（例えば色ごとに６４段階）の量も制御され、これによって高解像度が達成され鮮やかな色彩が生成される。

デジタル画像の印刷にこの方法を用いる際には、通常の４つの標準印刷インク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）を用いて所望の色合いを生成するために、（色）ピクセルごとに最大４回同一の印刷位置に合わせる必要がある。

ワックス混合物を含有する色素は、「ソリッドインク」（固体印刷用インク組成物）と呼ばれる印刷用インクにおいても利用される。ここではインクは固体ブロックの形で使用され、例えばプリンタ内のカートリッジとして格納される。固体ブロックは融解されインクジェットヘッドを通して印刷媒体に付着する。固体ブロックは様々な色、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの形でも利用可能である。

「固体インク」は溶融型熱転写プリンタにおいて用いられ、機能的にはインクジェットプリンタと同等である。インクジェットの代わりに、ワックススティック状のワックス混合物が例えば９０℃で液化され、ストック容器に液体状態で保存される。紙への印刷はプリンタヘッドを用いてインクジェットプリンタと同様に行われる。液状ワックスは印刷ノズルから遊離した直後に冷却される。４つのワックス状カラースティックはカラー担体としての役割を果たす。それらは徐々に融解され９０℃で液体状態でストック容器に保存される。そこからインクジェットプリンタと同様の原理によってプリンタヘッドを通して紙に到達する。紙上に到達するとすぐに「インク」は再び固体状態に変化する。これにより、吸収力の高い種類の紙においてさえ、自発的に紙に浸透する最低限の量のインクのみで、良好な付着を達成するのに十分である。

本発明のワックス混合物を使用することにより、塗布過程での必要に応じて、必要な凝固点を選択可能である。これは本発明の単独の成分を適切に混合することによって実施される。

本発明は次の実施例と図１に示されたワックス混合物Ａ他のＤＳＣ曲線とを用いて説明される。

図１は、ワックス混合物Ａ他のＤＳＣ曲線である。

ミキサーを備えた加温可能な混合容器にワックス相の成分を順次加え、１３０℃にまで加温した。次に脂肪族アルコールを撹拌しながら添加し、この工程を透明な混合物が得られるまで続けた。

ＤＳＣ解析によれば、本発明のワックス混合物（ワックス混合物Ａ）と凝固点６７℃で炭素鎖長が２２〜４２の日本精蝋製の蒸留ワックス画分とは、溶融曲線の最大値プラスマイナス２．５℃の温度範囲において溶融エネルギーの約５０％を吸収する。この挙動はこの素材の迅速な液化と凝固とを保証する。これに対してある標準パラフィン（サソールワックス６４０３、凝固点６４℃、炭素鎖長２２〜４６）は相当する範囲において溶融エネルギーの約３０％のみしか吸収せず、前述の素材のような相変化速度を有しない。

Claims (18)

1. （Ａ）炭素数１８〜１１０の少なくとも１つの長鎖炭化水素と、（Ｂ）炭素数１２〜３６の少なくとも１つの長鎖アルコールと、を含有するワックス混合物。
2. 前記長鎖炭化水素がフィッシャー・トロプシュワックスであるかまたは前記長鎖炭化水素がフィッシャー・トロプシュワックスを含有し、好適には
   （ａ）前記長鎖炭化水素の少なくとも５０重量％、特に７０重量％がフィッシャー・トロプシュワックスである、
   （ｂ）前記長鎖炭化水素がフィッシャー・トロプシュワックスと微結晶ワックスとの混合物である、および／あるいは、
   （ｃ）前記長鎖炭化水素又は前記フィッシャー・トロプシュワックスは少なくとも部分的に水素異性化されたフィッシャー・トロプシュワックスであること、
   を特徴とする請求項１に記載のワックス混合物。
3. 前記フィッシャー・トロプシュワックスの凝固点が５０〜１０５℃であること、
   を特徴とする請求項２に記載のワックス混合物。
4. 前記フィッシャー・トロプシュワックスの動粘度が、凝固点（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）よりも少なくとも１０℃高い温度において、２５ｍｍ^２／ｓ未満であり、特に２０ｍｍ^２／ｓ未満であること、
   を特徴とする請求項２に記載のワックス混合物。
5. 前記長鎖炭化水素又は前記長鎖炭化水素の混合物の凝固点と、前記長鎖アルコール又はアルコールの混合物の凝固点との差が、１０℃以下、好適には８℃以下であること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のワックス混合物。
6. 前記ワックス混合物の凝固点が４５〜８０℃、場合によりさらに４５〜９０℃、特に５０〜７８℃、場合によりさらに５０〜８５℃、特に好適には５５〜７５℃、場合によりさらに５５〜８０℃であること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のワックス混合物。
7. 前記ワックス混合物の凝固点が５５〜９０℃、特に７０〜９０℃であること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のワックス混合物。
8. （Ａ）５〜９５重量％、好適には２０〜５０重量％又は２０〜４０重量％の炭化水素（Ａ）と、
   （Ｂ）５〜９５重量％、好適には５０〜８０重量％又は６０〜８０重量％のアルコール（Ｂ）と、
   を含有し、または前記（Ａ）と前記（Ｂ）とから成り、比率は前記（Ａ）と前記（Ｂ）との合計に対するものであること、
   を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のワックス混合物。
9. 前記炭化水素（Ａ）および前記アルコール（Ｂ）を８０〜１００重量％含有する、または前記炭化水素（Ａ）および前記アルコール（Ｂ）から成ること、
   を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のワックス混合物。
10. 溶融曲線の最大値のプラス／マイナス２．５℃の温度範囲において、溶融エネルギーの４０〜８０％、特に４３〜７７％、特に好適には４５〜７５％が吸収されること、
    を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のワックス混合物。
11. 前記長鎖炭化水素が、炭素数１８〜１００、好適には炭素数２０〜１００の炭化水素であること、
    を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のワックス混合物。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のワックス混合物を含有し、さらに少なくとも１の色素および／又は少なくとも１の樹脂および／又は少なくとも１の粘着促進剤を含有すること、
    を特徴とする印刷用インク組成物。
13. 前記色素の含有量が５〜２０重量％であること、
    を特徴とする請求項１２に記載の印刷用インク組成物。
14. 前記樹脂の含有量が０．５〜１０重量％であること、
    を特徴とする請求項１２に記載の印刷用インク組成物。
15. 前記粘着促進剤の含有量が０．２〜１０重量％であること、
    を特徴とする請求項１２に記載の印刷用インク組成物。
16. ポリマープラスチック素材からなる担体フィルムと、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のワックス混合物又は印刷用インク組成物を含有する少なくとも１の層とを備える熱転写テープ。
17. 印刷過程において融解する印刷用インクの担体としての、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のワックス混合物の使用。
18. 熱転写テープのコーティングの成分としての、請求項１７に記載の使用。
    
    

Images