JP2022545611A - 銀ナノ粒子を含む可変色を有する水性ゲルインクの調製のプロセス - Google Patents
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Abstract
本発明は、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセスに関し、（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基が、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にある、調製するステップと、（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散した状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。本発明はまた、Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、本発明のプロセスに従って取得された可変色を有する水性ゲルインクに関し、該ヒドロキシル基は、好ましくは、ベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、銀ナノ粒子である。最後に、本発明は、本発明による、可変色を有する水性ゲルインクを含む筆記具に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセス、およびＮ－アシル－アミノフェノールを含む、可変色を有する水性ゲルインクに関し、該ヒドロキシ基は、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、本発明のプロセスによって取得され、いかなる染料および顔料も含有しない、銀ナノ粒子である。本発明はまた、本発明による、可変色を有する水性ゲルインクを含む筆記具に関する。
自然界では、カモフラージュのために、またはそれぞれ環境に溶け込むまたは環境から目立つことによる求愛のために、動物界では色の変化が頻繁に観察される。多くの生物は、環境の変化に応じてその外観を急速に変化させることができる。最もよく知られている例は、皮膚の色素胞内の色素を凝集または分散させることによって皮膚の色をすばやく変えることができるカメレオンである（Ｊ．Ｔｅｙｓｓｉｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ６，２０１４，６３６８）。
現在、自然界には２つのタイプの色の変化が存在し、研究は構造色およびプラズモン色に焦点を当てている。
構造色は、モルフォ蝶の羽またはいくつかの植物および果物で観察できる。色の変化は、微細構造に反射する光によるものである。それらの特定の形状は、光が翼に当たる角度が、反射される色に影響を与えることを保証する。
プラズモン色効果は、構造色よりも深い。実際、色における変化は、銀ナノ粒子による光吸収と、材料内のそれらの間の間隔と、の両方に起因する。この効果は、例えば、カメレオンの間で観察することができる。実際、カメレオンが興奮すると、カメレオンの肌の色は変化することができる。色の変化は、カメレオンの皮膚に含まれているグアニン結晶によるものであり、カメレオンが怒るとグアニン結晶は互いに離れていく。
動物が色を変える方法を再現することは、一部のタイプの対象の場合には正確に実用的ではないが、他のマトリックスにおいて色の変化を生成する別のアプローチのインスピレーションになる可能性がある。これに基づいて、本発明者らは、驚くべきことに、染料および顔料を含有する以前の水性ゲルインクをナノ粒子ベースの新しいものと交換することにより、書くときに色を変えることができる新しい水性ゲルインクを取得することが可能であることを発見した。したがって、本発明の主な目的のうちの１つは、高価であり、かつ高い製造コストを引き起こすという欠点を有する、水性ゲルインク中に通常存在するすべてのタイプの染料および顔料を置き換えることである。本発明の別の目的は、例えば、皮膚および眼などの生体膜を刺激し、アレルギーを引き起こす可能性があるという欠点を有する、水性ゲルインク中に通常存在するすべてのタイプの染料および顔料を置き換えることである。さらに、本発明者らは、驚くべきことに、ナノ粒子ベースを含有する新しい水性インクはまた、ＵＶ光に耐性があり、それにより、経時的な光安定性を改善することを見出した。
この目的のために、本発明者らは、染料および顔料を含有する従来の水性ゲルインクを、ナノ粒子ベースの新しいものと置き換えることにより、筆記時に可変色を有する新しい水性ゲルインクを取得することが可能である具体的なプロセスを開発した。本発明の枠組み内で開発されたプロセスはまた、水性媒体中で実施されるという利点を示し、したがって「環境に優しいプロセス」である。さらに、本発明のプロセスは、低温範囲で実施され、生態学的に実行可能な方法で機能し、また生態学的要件も考慮に入れる。
本発明は、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセスであって、
（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含むプロセス。
（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含むプロセス。
本発明の意味において、「その場で」という用語は、本発明の水性ゲルインク中に存在する銀ナノ粒子が、水性インクのゲルベースのマトリックス中で直接合成されることを意味する。
本発明の意味において、「可変色」という用語は、目視観察による水性ゲルインクの色が、具体的には紙、段ボールまたは織物の吸収性支持体上への塗布前、および吸収性支持体上への塗布後と、同じではないことを意味することを意図する。
実際、本発明による水性ゲルインクが吸収支持体上に堆積されるとき、色の変化は、好ましくは、目視観察によって即座に（特に５秒未満、好ましくは１秒未満で）観察される。
本発明の目的のために、「インク」という用語は、筆記具、特にペンで使用されることを意図された「筆記用インク」を意味することを意図している。筆記用インクは、印刷機で使用され、同じ技術的制約、したがって同じ仕様を有しない「印刷用インク」と混同してはならない。実際、筆記用インクは、筆記具のチャネルよりも大きいサイズの固体粒子を含有してはならず、これは、必然的に不可逆的に筆記が停止されることになる、筆記具の詰まりを回避するためである。さらに、使用される筆記具に好適なインク流量、特に１００～５００ｍｇ／２００ｍの筆記流量、有利には１５０～４００ｍｇ／２００ｍの筆記流量を可能にしなければならない。また、筆記媒体を汚すことを回避するために、十分に急速に乾く必要がある。また、経時的な移染（出液）の問題を回避する必要がある。したがって、本発明によるインクは、それが意図される筆記具、特にペンに好適であろう。
さらに、「筆記用インク」は、筆記中の漏出を回避するために、流動性が高すぎてはならない。しかしながら、筆記動作の流れを容易にするために、十分に流動的である必要がある。
本発明の特定の場合では、筆記用インクは、より具体的に「ゲルインク」（したがってチキソトロピー性インクに相当する）であり得、特に２０℃で、静止状態（０．０１ｓ－１のせん断速度）で測定された粘度は、例えば、６０ｍｍの円錐および１°の角度を有するＭａｌｖｅｒｎ ＫＩＮＥＸＵＳなどのコーンプレート型レオメータなどの同じレオメータを使用して、２０℃で１００ｓ－１のせん断速度で測定された粘度とは異なり、特により高くなる。特定の実施形態では、これらの条件下で測定された本発明によるゲルインクの粘度は、１ｓ－１のせん断速度では、１，０００～７，０００ｍＰａ．ｓ、有利には２，０００～５，０００ｍＰａ．ｓ、より有利には２，５００～３，５００ｍＰａ．ｓの範囲であり、５，０００ｓ－１のせん断速度では、有利には５～５０ｍＰａ．ｓ、より有利には７～４０ｍＰａ．ｓ、さらにより有利には１０～２０ｍＰａ．ｓである。有利には、そのような粘度は、４０℃および２０％の相対湿度で少なくとも３ヶ月保管されている間安定であり、特に粘度は５０％を超えて低下することはない。より有利には、筆記後数分での静的漏出を回避するために、せん断後の静止時の粘度への復帰は非常に迅速であり、有利には最大で数分である。
本発明において、ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスは、５０～９５重量％、好ましくは６０～９０重量％、より好ましくは７０～８５重量％の水を含み得る。
ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスはまた、溶媒、抗菌剤、腐食防止剤、消泡剤、レオロジー調整剤などの従来のゲルインク成分を含み得る。ステップ（ｉ）の水性インクのゲルベースマトリックスを調製するために使用されるゲルインク成分は、本発明の可変色を有する水性ゲルインクの主題に関連して、以下に大部分説明される。
本発明の好ましい実施形態によれば、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセスは、
（ｉ）Ｎーアシルーアミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、ベンゼン基上のパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
（ｉ）Ｎーアシルーアミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、ベンゼン基上のパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセスは、
（ｉ）式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、１～６個の炭素原子を含むアルキル基であり、ヒドロキシル基は、パラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
（ｉ）式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、１～６個の炭素原子を含むアルキル基であり、ヒドロキシル基は、パラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するためのプロセスは、
（ｉ）式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、１～３個の炭素原子を含むアルキル基であり、ヒドロキシル基は、パラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
（ｉ）式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、１～３個の炭素原子を含むアルキル基であり、ヒドロキシル基は、パラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む。
本発明の最も好ましい実施形態では、該Ｎ－アシル－アミノフェノールは、Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールである。この好ましい実施形態によれば、式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２において、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、メチルラジカルであり、ヒドロキシル基は、パラ位にある。
Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノール（ＣＡＳ番号：１０３－９０－２）は、パラセタモールまたはアセトアミノフェンとして知られ、Ｄｏｌｉｐｒａｎｅ、Ｔｙｌｅｎｏｌ、Ｃａｌｐｏｌ、Ｐａｎａｄｏｌ、Ｄａｆａｌｇａｎ、Ｅｆｆｅｒａｌｇａｎなどの異なる商品名で購入され得る。Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールは、通常、痛みおよび熱を治療するために使用されるが、その使用が、インクの分野で言及されたことはない。Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールは、本発明のプロセスにおいて、溶液の形態または粉末の形態で添加され得る。
特に、本発明によるＮ－アシル－アミノフェノールは、銀塩を元素銀（すなわち、酸化状態：０）に還元する。
好ましい実施形態では、ステップ（ｉ）の水性インクのゲルベースのマトリックス中の本発明によるＮ－アシル－アミノフェノールの濃度は、０．１０～０．３０モルＬ－１、および好ましくは０．１５～０．２５モルＬ－１の範囲である。
本発明では、銀塩（Ａｇ＋）の溶液は、有利には、硝酸銀ＡｇＮＯ３の溶液である。銀ナノ粒子は、銀塩を本発明によるＮ－アシル－アミノフェノールと接触させるときに形成される。
好ましい実施形態では、ステップ（ｉｉ）の水性インクのゲルベースのマトリックス中の銀塩の濃度は、０．０３～０．０６モルＬ－１、および好ましくは０．０３５～０．０４５モルＬ－１の範囲である。
ステップ（ｉ）において調製された水性インクのゲルベースのマトリックスへの銀塩の溶液の添加は、連続注入によって成され得る。
好ましい実施形態では、銀ナノ粒子は、球形状または多面体形状、好ましくは多面体形状、より好ましくは三角形、正方形、長方形の形状を有する。
好ましい実施形態では、本発明による銀塩とＮ－アシル－アミノフェノールとの間のモル比は、０．１８：１～０．３０：１、好ましくは０．２０：１～０．２４：１の範囲である。
本発明はまた、本発明のプロセスによって取得された可変色を有する水性ゲルインクに関し、該水性ゲルは、本発明によるＮ－アシル－アミノフェノールを含む。
本発明によるプロセスは、プラズモン効果（プラズモン色）を呈する、水性インク組成物を取得することが可能である。
好ましい実施形態によれば、本発明は、可変色を有する水性ゲルインクに関し、該水性ゲルは、式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２の該Ｎ－アシル－アミノフェノールを含むインクを含み、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含むアルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、銀ナノ粒子である。
好ましい実施形態によれば、本発明は、可変色を有する水性ゲルインクに関し、該水性ゲルインクは、Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールおよび銀ナノ粒子を含む。
本発明の水性ゲルインクのＮ－アシル－アミノフェノール、および銀ナノ粒子は、本発明のプロセスの主題に関連して上記で定義されたとおりである。
それらのサイズ、形状、および距離に応じて、銀ナノ粒子の分散体の色、ならびにその特性は変化する可能性がある。これはプラズモン共鳴によるものである。銀ナノ粒子を特定の周波数の波にさらすと、電子が特定の場所に集まり、銀ナノ粒子のサイズおよび形状に応じて変化する。この電子の凝集は、銀ナノ粒子の異方性を引き起こし、それが、次いで光の吸収と散乱の変化につながり、具体的な色をもたらす。プラズモン共鳴はまた、該銀ナノ粒子の結合に起因する銀ナノ粒子間の距離により影響を受ける。実際、銀ナノ粒子が近いほど、さらにそれらは互いに相互作用し、プラズモン効果とも呼ばれる、それらの結合効果を増加させる。同様に、形状はプラズモン共鳴に影響を与える。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクにおいて、本発明によるＮ－アシル－アミノフェノールの量は、水性ゲルインクの総重量に対して、有利には２～５重量％、より有利には３～４重量％の範囲である。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクにおいて、銀粒子は、好ましくは球形状または多面体形状、好ましくは多面体形状、およびより好ましくは三角形、正方形、長方形の形状を有する。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクにおいて、本発明の銀ナノ粒子は、好ましくは２０～２００ｎｍ、より好ましくは７５～１５０ｎｍの範囲の平均粒径を有する。この平均粒径は、規格ＩＳＯ９００１：２０１５に従って、２Ｄ画像（顕微鏡：ＪＥＯＬ ＡＲＭ ２００）の分析によって測定される。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクにおいて、銀ナノ粒子の量は、水性ゲルインクの総重量に対して、有利には０．５～０．８重量％、より有利には０．６～０．７重量％の範囲である。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクにおいて、水の量は、水性ゲルインクの総重量に対して、有利には５０～９５重量％、より有利には６０～９０重量％、さらにより有利には７０～８５重量％の範囲である。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクはまた、以下に記載されるように、溶媒、抗菌剤、腐食防止剤、消泡剤、レオロジー調整剤などの従来のゲルインク成分を含み得る。これらのゲルインク成分は、本発明のプロセスのステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスに添加される。
本発明の水性ゲルインクは、溶剤を含み得る。使用可能な溶剤の中で、以下の
－トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレン－グリコール－モノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、フェノキシエタノール、フェノキシプロパノールなどのグリコールエーテル、
－アルコール：イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンなどのＣ１－Ｃ１５の直鎖または分枝鎖アルコール、
－酢酸エチルまたは酢酸プロピルなどのエステル、
－炭酸プロピレンまたは炭酸エチレンなどの炭酸エステル、
－メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセトンまたはシクロヘキサノンなどのケトン、および
－それらの混合物などの水に混和性の極性溶剤が挙げられる。
－トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレン－グリコール－モノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、フェノキシエタノール、フェノキシプロパノールなどのグリコールエーテル、
－アルコール：イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンなどのＣ１－Ｃ１５の直鎖または分枝鎖アルコール、
－酢酸エチルまたは酢酸プロピルなどのエステル、
－炭酸プロピレンまたは炭酸エチレンなどの炭酸エステル、
－メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセトンまたはシクロヘキサノンなどのケトン、および
－それらの混合物などの水に混和性の極性溶剤が挙げられる。
好ましい実施形態では、溶剤は、グリコールエーテルからなる群から選択され、より好ましくは、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレン－グリコール－モノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、フェノキシエタノール、フェノキシプロパノール、およびそれらの混合物からなる群から選択される。さらに有利な実施形態では、溶剤は、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
有利には、溶剤は、本発明の水性ゲルインク中に、水性ゲルインクの総重量に対して５～３５重量％、より有利には９～３０重量％、さらにより有利には１１～２５重量％の範囲の量で存在する。
本発明の水性ゲルインクは、イソチアゾリノン（Ｔｈｏｒ製のＡＣＴＩＣＩＤＥ（登録商標））などの、好ましくは１，２－ベンズイソチアゾリン－３－オン、２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、およびそれらの混合物からなる群から選択される抗菌剤を含み得る。
有利には、抗菌剤は、本発明の水性ゲルインク中に、水性ゲルインクの総重量に対して０．０１～０．５重量％、より有利には０．１～０．２重量％の範囲の量で存在する。
本発明の水性ゲルインクは、好ましくはトリトリアゾール、ベンゾトリアゾール、およびそれらの混合物からなる群から選択される腐食防止剤を含み得る。
有利には、腐食防止剤は、本発明の水性ゲルインク中に、水性ゲルインクの総重量に対して０．０５～１重量％、より有利には０．０７～０．５重量％、さらにより好ましくは０．０８～０．１５重量％の範囲の量で存在する。
本発明の水性ゲルインクは、消泡剤、好ましくはポリシロキサン系消泡剤、より好ましくは変性ポリシロキサンの水性エマルジョン（Ｓｙｎｔｈｒｏｎ製のＭＯＵＳＳＥＸ（登録商標）、Ｅｖｏｎｉｋ製のＴＥＧＯ（登録商標）Ｆｏａｍｅｘなど）を含み得る。
有利には、消泡剤は、本発明の水性ゲルインク中に、水性ゲルインクの総重量に対して０．０５～１重量％、より有利には０．１～０．５重量％、さらにより有利には０．２～０．４重量％の範囲の量で存在する。
本発明の水性ゲルインクは、好ましくはキサンタンガム、アラビアガム、およびそれらの混合物からなる群から選択される、ゲル化効果を生じさせることができるレオロジー変性剤を含み得る。
有利には、レオロジー変性剤は、水性ゲルインクの総重量に対して０．０８～２重量％、より好ましくは０．２～０．８重量％、さらにより好ましくは０．３～０．６重量％の範囲の量で存在する。
本発明の可変色を有する水性ゲルインクはまた、以下のような他の添加剤を含み得る。
－水酸化ナトリウムおよびトリエタノールアミンなどのｐＨ調整剤、
－潤滑剤、
－合体剤、
－架橋剤、
－湿潤剤、
－可塑剤、
－酸化防止剤、および
－ＵＶ安定剤などの他の添加剤を含み得る。
－水酸化ナトリウムおよびトリエタノールアミンなどのｐＨ調整剤、
－潤滑剤、
－合体剤、
－架橋剤、
－湿潤剤、
－可塑剤、
－酸化防止剤、および
－ＵＶ安定剤などの他の添加剤を含み得る。
存在する場合、これらの添加剤は、本発明のプロセスのステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスに添加される。
一態様では、本発明は、可変色を有する水性インクをその場で調製するためのプロセスに関し、
（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された可変色を有する水性インクを取得するステップと、を含む。
（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのマトリックスを調製するステップであって、該ヒドロキシル基は、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１は、ベンゼン環であり、Ｒ２は、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくはヒドロキシル基は、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された水性インクのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された可変色を有する水性インクを取得するステップと、を含む。
一態様では、本発明は、特に本開示で定義されるように、特にＮ－アシル－アミノフェノールを含む、上記のプロセスに従って取得された可変色を有する水性インクに関する。
本発明の可変色を有する水性インクはまた、前述のように、溶剤、抗菌剤、腐食防止剤、消泡剤、レオロジー改質剤などの古典的なインク原料を含み得る。これらの原料は、本発明のプロセスのステップ（ｉ）において、水性インクのマトリックスに添加される。
一態様では、本発明は、吸収性支持体上に書き込むための、上記で定義された、可変色の、水性インク、より具体的には水性ゲルインクの使用に関する。一実施形態では、吸収性支持体は、多孔質基材、具体的には、紙、段ボール、または織物である。
本発明はまた、可変色の水性インク、より具体的には水性ゲルインクで書き込む方法に関し、本発明による可変色を有する水性インクで、吸収性支持体上に書き込むステップを含み、吸収性支持体は、多孔質基材、具体的には、紙、段ボール、または織物である。
本発明の可変色の水性インクで吸収性支持体上に書き込んだ後、吸収性支持体上に塗布された水性ゲルインク内の銀ナノ粒子間の距離は、５００ｎｍより低く、好ましくは１０ｎｍ～１００ｎｍで変化し、より好ましくは１０～５０ｎｍで変化する。
最後に、本発明は、筆記具に関し、この筆記具は、
－本発明による水性インク、より具体的には水性ゲルインクを含有する軸方向バレルと、
－軸方向バレル内に貯蔵された水性インクを送出するペン本体と、を含む。
－本発明による水性インク、より具体的には水性ゲルインクを含有する軸方向バレルと、
－軸方向バレル内に貯蔵された水性インクを送出するペン本体と、を含む。
本発明の筆記具は、ゲルペン、フェルトペン、修正液、マーカ、および好ましくはゲルペンからなる群から選択することができる。
上記に加えて、本発明はまた、以下に続き、本発明のプロセスによる可変色を有する水性ゲルインクの調製に関する追加の説明から出てくる他の規定を含む。
実施例１：本発明のプロセスによる、Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールおよび銀ナノ粒子に基づく、可変色を有する水性ゲルインクの調製
第１のステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１５ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、０．１９ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および０．１０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次いで、０．４０ｇのキサンタンガム（レオロジー改質剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。８０．０１ｇの脱イオン水を、混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次いで、０．３０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次いで、取得された１ｍＬの水性インクのゲルベースのマトリックスを、０．０４７ｇのＮ－アセチル－パラ－アミノフェノール（Ｓａｎｏｆｉ製のＤｏｌｉｐｒａｎｅ（登録商標）１０００ｍｇ）と混合した。混合物をホモジナイザミキサで４００ｒｐｍの速度で、５分間均質化した。
第１のステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１５ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、０．１９ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および０．１０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次いで、０．４０ｇのキサンタンガム（レオロジー改質剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。８０．０１ｇの脱イオン水を、混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次いで、０．３０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次いで、取得された１ｍＬの水性インクのゲルベースのマトリックスを、０．０４７ｇのＮ－アセチル－パラ－アミノフェノール（Ｓａｎｏｆｉ製のＤｏｌｉｐｒａｎｅ（登録商標）１０００ｍｇ）と混合した。混合物をホモジナイザミキサで４００ｒｐｍの速度で、５分間均質化した。
第２のステップ（ｉｉ）において、３００μＬの硝酸銀（Ｃａｒｌ Ｒｏｔｈ）（２００ｍＭ）の溶液を、４００ｒｐｍの速度で１０分間混合物に導入した。
連続注入による硝酸銀の溶液の添加後、水性ゲルインクの色は、透明から灰に変化した。
水性ゲルインク内に存在する銀ナノ粒子の平均粒子サイズは、標準ＩＳＯ９００１：２０１５に従って、２Ｄ画像（顕微鏡：ＪＥＯＬ ＡＲＭ ２００）の分析により１００ｎｍである。
取得された可変色を有する水性ゲルインクは、セルロース紙上に書いたとき、セルロース紙上への銀ナノ粒子の拡散プロセスにより、色が灰から暗い茶色に即座に（＜１秒）変化した。
したがって、インクの色は、セルロース紙上への塗布前と、セルロース紙上への塗布後で同じではない。
比較例１：Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールおよび金ナノ粒子を有する水性ゲルインクの調製
第１のステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１５ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、０．１９ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および０．１０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次いで、０．４０ｇのキサンタンガム（レオロジー改質剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。８０．０１ｇの脱イオン水を、混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次いで、０．３０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次いで、取得された１ｍＬの水性インクのゲルベースのマトリックスを、０．０４７ｇのＮ－アセチル－パラ－アミノフェノール（Ｓａｎｏｆｉ製のＤｏｌｉｐｒａｎｅ（登録商標）１００ｍｇ）と混合した。混合物をホモジナイザミキサで４００ｒｐｍの速度で、５分間均質化した。
第１のステップ（ｉ）において、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１５ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、０．１９ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および０．１０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次いで、０．４０ｇのキサンタンガム（レオロジー改質剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。８０．０１ｇの脱イオン水を、混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次いで、０．３０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次いで、取得された１ｍＬの水性インクのゲルベースのマトリックスを、０．０４７ｇのＮ－アセチル－パラ－アミノフェノール（Ｓａｎｏｆｉ製のＤｏｌｉｐｒａｎｅ（登録商標）１００ｍｇ）と混合した。混合物をホモジナイザミキサで４００ｒｐｍの速度で、５分間均質化した。
第２のステップ（ｉｉ）において、１００μＬの塩化金（ＩＩＩ）三水和物（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製の５２０９１８－１Ｇ）（２００ｍＭ）の溶液を、４００ｒｐｍの速度で１５分間混合物に導入した。
連続注入による塩化金（ＩＩＩ）三水和物の溶液の添加後、水性ゲルインクの色は、茶色になった。
取得された水性ゲルインクを、セルロース紙上に書き込んだとき、色は、変化せず、茶色のままであった。
したがって、インクの色は、セルロース紙上への塗布前と、セルロース紙上への塗布後で同じである。
比較例２：鉄粉を含まないヒドロキシルアミンと金ナノ粒子に基づく水性ゲルインクの調製
最初のステップにおいて、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１８０ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４８ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、２．３ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および１．２０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次に、５ｇのキサンタンガム（レオロジー変性剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。９６０ｇの脱イオン水を混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次に、３．６０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次に、取得された水性インクのゲルベースのマトリックス１ｍＬを、塩酸ヒドロキシルアミン（５５４５９ Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｆｌｕｋａ（商標））（１００ｍＭ）の溶液５００μＬと混合した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で２分間均質化した。
最初のステップにおいて、水性インクのゲルベースのマトリックスを、１８０ｇのトリエチレングリコール（溶剤）、４８ｇのポリエチレングリコール（溶剤）、２．３ｇのＡｃｔｉｃｉｄｅ（登録商標）ＭＢＳ（抗菌剤）、および１．２０ｇのＡｄｄｉｔｉｎ（登録商標）ＲＣ８２２１（腐食防止剤）を混合することにより調製した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間均質化し、３５℃の温度で加熱した。次に、５ｇのキサンタンガム（レオロジー変性剤）を混合物に添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で１５分間３５℃の温度で均質化した。９６０ｇの脱イオン水を混合物にゆっくりと添加した。混合物を２時間３０分静置した。次に、３．６０ｇのＭｏｕｓｓｅｘ（登録商標）Ｓ ９０９２（消泡剤）を添加した。混合物をホモジナイジングミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で３０分間３５℃の温度で均質化した。取得された水性インクのゲルベースのマトリックスを室温（２５℃）で冷却した。次に、取得された水性インクのゲルベースのマトリックス１ｍＬを、塩酸ヒドロキシルアミン（５５４５９ Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｆｌｕｋａ（商標））（１００ｍＭ）の溶液５００μＬと混合した。混合物をホモジナイザミキサで１５ｍ．ｓ－１の速度で２分間均質化した。
第２のステップにおいて、２００μＬの硝酸銀（９３７０．１ Ｃａｒｌ Ｒｏｔｈ）（２００ｍＭ）を混合物に導入し、４００ｒｐｍの速度で５～１０分間均質化した。混合物の色が透明から不透明に変化した。
取得された可変色を有する水性ゲルインクは、セルロース紙上に書いたとき、色は変化せず、不透明のままであった。色は、紙上で見られなかった。
Claims (15)
- 可変色を有する水性ゲルインクをその場で調製するプロセスであって、
（ｉ）Ｎ－アシル－アミノフェノールを含む、水性インクのゲルベースのマトリックスを調製するステップであって、前記ヒドロキシル基が、好ましくはベンゼン基上のメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にあり、好ましくは式ＨＯ－Ｒ１－ＮＨ－ＣＯ－Ｒ２のＮ－アシル－アミノフェノールであり、式中、Ｒ１が、ベンゼン環であり、Ｒ２が、好ましくは１～６個の炭素原子、好ましくは１～３個の炭素原子を含む、アルキル基であり、好ましくは前記ヒドロキシル基が、好ましくはメタまたはパラ位にあり、好ましくはパラ位にある、調製するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）において調製された前記水性インクのゲルベースのマトリックスに銀塩の溶液を添加して、内部に銀ナノ粒子が分散された状態の可変色を有する水性ゲルインクを取得するステップと、を含む、プロセス。 - 前記Ｎ－アシル－アミノフェノールが、Ｎ－アセチル－パラ－アミノフェノールである、請求項１に記載のプロセス。
- ステップ（ｉ）の前記水性インクのゲルベースのマトリックス中の前記Ｎ－アシル－アミノフェノールの総濃度が、０．１０～０．３０モルＬ－１の範囲である、請求項１または２に記載のプロセス。
- ステップ（ｉｉ）の前記水性インクのゲルベースのマトリックス中の銀塩の濃度が、０．０３～０．０６モルＬ－１の範囲である、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記Ｎ－アシル－アミノフェノールおよび銀ナノ粒子を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロセスによって取得された、可変色を有する水性ゲルインク。
- 前記Ｎ－アシル－アミノフェノールの量が、前記水性ゲルインクの総重量に対して、２～５重量％の範囲である、請求項５に記載の水性ゲルインク。
- 前記銀ナノ粒子が、２０～２００ｎｍ、および好ましくは７５～１５０ｎｍの範囲の平均粒子サイズを有する、請求項５または６に記載の水性ゲルインク。
- 前記銀ナノ粒子が、球形状または多面体形状、好ましくは多面体形状を有する銀ナノ粒子である、請求項５～７のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。
- 銀ナノ粒子の量が、前記水性ゲルインクの総重量に対して、０．５～０．８重量％の範囲である、請求項５～８のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。
- 水の量が、前記水性ゲルインクの総重量に対して、５０～９５重量％の範囲である、請求項５～９のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。
- グリコールエーテルからなる群から選択される溶剤を、前記水性ゲルインクの総重量に対して、好ましくは５～３５重量％の範囲の量でさらに含む、請求項５～１０のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。
- －前記水性ゲルインクの総重量に対して、好ましくは０．０１～０．５重量％の範囲の量の抗菌剤、および／または
－前記水性ゲルインクの総重量に対して、好ましくは０．０５～１重量％の範囲の量の腐食防止剤、および／または
－前記水性ゲルインクの総重量に対して、好ましくは０．０５～１重量％の範囲の量の消泡剤をさらに含む、請求項５～１１のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。 - 前記水性ゲルインクの総重量に対して、好ましくは０．０８～２重量％の範囲の量でレオロジー改質剤をさらに含む、請求項５～１２のいずれか一項に記載の水性ゲルインク。
- 可変色の水性ゲルインクで書き込む方法であって、請求項５～１３のいずれか一項に記載の可変色を有する水性ゲルインクで吸収性支持体上に書き込むステップを含む、方法。
- 筆記具であって、
－請求項５～１３のいずれか一項に記載の可変色を有する水性ゲルインクを含有する軸方向バレルと、
－前記軸方向バレル内に貯蔵された請求項５～１３のいずれか一項に記載の水性ゲルインクを送出するペン本体と、を含み、
より具体的には、前記筆記具が、ゲルペン、フェルトペン、修正液、マーカ、および好ましくはゲルペンからなる群から選択される、筆記具。
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