JP3891613B2 - 顔料組成物、その製造方法およびデータキャリヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、染料と固体樹脂とからなり、染料が固体樹脂に結合した顔料組成物、その製造方法およびこれらを用いたデータキャリヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクまたは色材を製造するために、最初に固体樹脂層中で使用する染料を包埋し、これにより染料を樹脂中で固定することが必要な場合が多い。これにより、使用する染料の色堅牢度が向上する。その後、染料を含有する樹脂を顔料へと微細に粉砕し、特定のバインダに添加して色材を製造することにより、所望のインクを得ることができる。
【０００３】
この種の顔料は、例えば DE-OS 20 63 948号から公知である。この刊行物には、蛍光染料を樹脂に混合することにより、蛍光顔料を製造することが記載されている。使用される樹脂は、低分子量ポリオールと、単量体脂肪族および／または単量体脂環式ジイソシアネートと、必要に応じて更なる成分とをポリ付加することにより製造されるものである。顔料を製造するためには、蛍光染料および他の成分、ポリオールおよびジイソシアネートを混合し、発熱反応過程により架橋させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の樹脂を使用することには、出発材料として使用されるジイソシアネートが健康に対して相当な危険性を有しているため、処理の際に安全性の高い要求を満たさなければならないという欠点がある。例えば、このような化合物は、吸入すると有毒である。
【０００５】
従って、この発明は、就中、改良された品質特性を有する顔料を連続的な製造工程で製造することのできる、製造工程が安全性および工業医学的観点から問題のない顔料組成物、その製造方法およびデータキャリヤを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、独立請求項に記載した特徴により、本発明によって解決される。
【０００７】
この発明の基本的な概念は、固体のオリゴマー化したジイソシアネートと、活性水素を有する多官能価化合物の混合物との反応から樹脂を製造し、染料を樹脂に結合させることにより顔料を製造するというものである。この発明の方法では、前記した出発材料のバルク配合物の通過を可能とする反応装置を使用する。従来より使用されていた単量体ジイソシアネートに変えて、オリゴマー化したポリイソシアネートを使用する結果、多数の利点が得られる。例えば、安全性および工業医学的観点から見て問題なく処理を行うことが可能となる。この出発材料は、現在に至るまで、何らかの特定の危険を伴うことは知られていないからである。連続工程として反応を行う場合は、プロセスパラメータ、例えば処理時間、混合割合等を変化させることにより、処理を変化させることができる。従って、反応混合物の重合度、ひいては製造される樹脂の硬度を調節することができる。処理装置内に加熱帯域をさらに設けることにより、温度プロフィールを調整することができ、これにより所望の最終生成物に対して反応をさらに最適に調整することができる。
【０００８】
好適な実施の形態では、樹脂中で染料を結合させることにより顔料を製造するが、この際、使用するオリゴマー化したポリイソシアネートを３量体化したジイソシアネート、好ましくはイソホロン ジイソシアネートの誘導体とする。この３量体化したジイソシアネートをジアミンまたはポリアミンと混合し、染料と共にウォーム押出機（worm extruder ）に供給する。ウォーム押出機において、混合物は、押出機に異なる加熱帯域を設けることによって実現される温度プロフィールを通過する。所定の反応時間後に、押出機の端部から、強くて弾力性のある生成物が出現する。その後、これを粉砕装置において必要な顔料寸法に粉砕する。
【０００９】
最終生成物の性質は、押出機におけるプロセスパラメータによって変化させることができる。混合物に対して、好ましくは活性水素を有する１官能価化合物よりなり、好ましくはアミンまたはアミドよりなる群から選択されるいわゆる連鎖停止剤をさらに添加することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
更なる利点および有利な具体例は、添付図面を参照する以下の説明により明らかとなろう。図面は、理解を容易にするために、意図的に真の縮尺とはしていない。
【００１１】
図１は、この発明の方法の反応過程を概略的に示す。顔料を製造するために必要な出発材料Ａ1 〜Ａn を共に装置１に搬入し、必要に応じて予め混合する。出発材料は、少なくともオリゴマー化したポリイソシアネート、染料、および活性水素を有する多官能価化合物である。オリゴマー化したポリイソシアネートは、好ましくは３量体化したジイソシアネート、特に、イソホロン ジイソシアネートの誘導体とする。
【００１２】
活性水素を有する多官能価化合物は、通常はアミン、アミド、アルコール、およびカルボン酸、硫酸、およびリン酸よりなる群から選択する。好ましくは、尿素、メラミン、スルファミド、スルファニルアミド、アミノベンズアミド、およびこれらの誘導体を使用する。これらの出発材料をバルク配合物へと均質に混合し、反応装置２、特にウォーム押出機へと供給する。反応装置２において、バルク配合物をさらに混合し、温度プロフィールを通過させる。これによりオリゴマー化したポリイソシアネートと多官能価化合物との、所望の固体樹脂へと至る反応工程が開始され、この工程の終了に際して、染料は出現する樹脂中に結合される。
【００１３】
この手順により、実質的に結合した染料を有する固体樹脂である最終生成物Ｅが得られ、これを容器または搬送手段に捕集する。その後、最終生成物Ｅを更なる処理装置４に供給し、ここで最終生成物を顔料寸法へと粉砕する。好ましくはミルを使用し、これにより所望の顔料寸法を調整することができる。
【００１４】
使用するのに適切な染料には、基本的には何ら制限はないため、顔料を製造するために、広範な種類の染料を使用することができる。例えば、蛍光顔料を製造するために、蛍光染料を用いることができる。この際、特に、稀土類よりなる群から選択されるキレートを使用することができる。ただし、他の機能性染料、例えば、昼光発光染料（daylight luminous dyes）、サーモクロミックまたはフォトクロミック染料（thermochromic or photochromic dyes）、および赤外線吸収または赤外線蛍光染料を、個々にまたは互いに組み合わせて使用することもできる。可視スペクトル領域から１以上の波長を吸収する染料を使用することもでき、または所定の条件下で、例えば所定の放射の影響下で、または他の試薬の存在下でその性質の１つを変化させる試薬染料（reagent dyes）を使用することもできる。
【００１５】
最終生成物Ｅは、冷却の後に、少なくとも粉砕装置４において必要な微細性の顔料へと粉砕するのに十分な脆性を有する必要がある。従って、出発材料並びに装置２における反応パラメータを変化させることによって、特定の場合の用途のために最適の結果が達成される程度に、最終生成物Ｅの性質を変えることができる。
【００１６】
その後、これらの顔料粒子を所望の濃度のバインダに添加し、これにより多様なインクを得ることができる。
【００１７】
他に多くの可能な用途があるが、蛍光顔料は、特に保全関連分野で使用するインクに用いることができる。このようなインクは、データキャリヤ、例えば保全文書（security documents）、有価書類、銀行の通帳、識別カード、または保全関連カードにおける印刷に用いて、この種の書類のマーク付けまたは保護を行うものとする。
【００１８】
ただし、このように製造したインクを他の分野で使用し、認証マークのあるデータキャリヤを提供することもできる。例えば、特別な高品質製品のパッケージまたはこのような製品自体に、この発明のインクを使用してマークを付与し、その認証をいつでも証明できるようにすることができる。マークを付与した製品は、多くの場合において、特に単純な手段を使用すれば製品の模倣または製品の侵害が既に可能な分野において、有益たり得る。周知の例としては、EDP プログラムのパッケージ、ディスケット、CD、または他の販売される高品質製品のマーク付与が含まれる。
【００１９】
【実施例】
以下に、幾つかの実施例により、この発明の方法およびこの発明の着色顔料を説明する。
【００２０】
実施例１
出発材料は次の通りとした：
62.75 質量％ オリゴマー化したジイソシアネート
9.89 質量％ メラミン
12.36 質量％ p-トルエンスルホアミド
15.00 質量％ CD331 蛍光染料
前記記載した成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。220 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２１】
実施例２
出発材料は次の通りとした：
56.37 質量％ ３量体化したジイソシアネート
10.07 質量％ メラミン
18.56 質量％ ベンズアミド
15.00 質量％ CD331 蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。210 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２２】
実施例３
出発材料は次の通りとした：
62.78 質量％ ３量体化したジイソシアネート
11.21 質量％ メラミン
20.67 質量％ ベンズアミド
5.34 質量％ ユビテックス（Uvitex）OB蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。210 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２３】
実施例４
出発材料は次の通りとした：
60.60 質量％ ３量体化したジイソシアネート
10.84 質量％ メラミン
9.56 質量％ ベンズアミド
4.00 質量％ 尿素
15.00 質量％ CD335 蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。260 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２４】
前記した実施例において、染料含量を変動させて蛍光顔料を製造することもできる。この際、染料含量をＦとすると、０＜Ｆ≦50％とする。それぞれの実施例の結果として得られる特定の合成生成物は、印刷顔料として使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、改良された品質特性を有する顔料を連続的な製造工程で製造することのできる、製造工程が安全性および工業医学的観点から問題のない顔料組成物、その製造方法およびこれらを用いたデータキャリヤが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造方法における反応過程を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…出発材料を搬入する装置
２…反応装置
３…容器または搬送手段
４…処理装置（粉砕装置）
【発明の属する技術分野】
この発明は、染料と固体樹脂とからなり、染料が固体樹脂に結合した顔料組成物、その製造方法およびこれらを用いたデータキャリヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクまたは色材を製造するために、最初に固体樹脂層中で使用する染料を包埋し、これにより染料を樹脂中で固定することが必要な場合が多い。これにより、使用する染料の色堅牢度が向上する。その後、染料を含有する樹脂を顔料へと微細に粉砕し、特定のバインダに添加して色材を製造することにより、所望のインクを得ることができる。
【０００３】
この種の顔料は、例えば DE-OS 20 63 948号から公知である。この刊行物には、蛍光染料を樹脂に混合することにより、蛍光顔料を製造することが記載されている。使用される樹脂は、低分子量ポリオールと、単量体脂肪族および／または単量体脂環式ジイソシアネートと、必要に応じて更なる成分とをポリ付加することにより製造されるものである。顔料を製造するためには、蛍光染料および他の成分、ポリオールおよびジイソシアネートを混合し、発熱反応過程により架橋させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の樹脂を使用することには、出発材料として使用されるジイソシアネートが健康に対して相当な危険性を有しているため、処理の際に安全性の高い要求を満たさなければならないという欠点がある。例えば、このような化合物は、吸入すると有毒である。
【０００５】
従って、この発明は、就中、改良された品質特性を有する顔料を連続的な製造工程で製造することのできる、製造工程が安全性および工業医学的観点から問題のない顔料組成物、その製造方法およびデータキャリヤを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、独立請求項に記載した特徴により、本発明によって解決される。
【０００７】
この発明の基本的な概念は、固体のオリゴマー化したジイソシアネートと、活性水素を有する多官能価化合物の混合物との反応から樹脂を製造し、染料を樹脂に結合させることにより顔料を製造するというものである。この発明の方法では、前記した出発材料のバルク配合物の通過を可能とする反応装置を使用する。従来より使用されていた単量体ジイソシアネートに変えて、オリゴマー化したポリイソシアネートを使用する結果、多数の利点が得られる。例えば、安全性および工業医学的観点から見て問題なく処理を行うことが可能となる。この出発材料は、現在に至るまで、何らかの特定の危険を伴うことは知られていないからである。連続工程として反応を行う場合は、プロセスパラメータ、例えば処理時間、混合割合等を変化させることにより、処理を変化させることができる。従って、反応混合物の重合度、ひいては製造される樹脂の硬度を調節することができる。処理装置内に加熱帯域をさらに設けることにより、温度プロフィールを調整することができ、これにより所望の最終生成物に対して反応をさらに最適に調整することができる。
【０００８】
好適な実施の形態では、樹脂中で染料を結合させることにより顔料を製造するが、この際、使用するオリゴマー化したポリイソシアネートを３量体化したジイソシアネート、好ましくはイソホロン ジイソシアネートの誘導体とする。この３量体化したジイソシアネートをジアミンまたはポリアミンと混合し、染料と共にウォーム押出機（worm extruder ）に供給する。ウォーム押出機において、混合物は、押出機に異なる加熱帯域を設けることによって実現される温度プロフィールを通過する。所定の反応時間後に、押出機の端部から、強くて弾力性のある生成物が出現する。その後、これを粉砕装置において必要な顔料寸法に粉砕する。
【０００９】
最終生成物の性質は、押出機におけるプロセスパラメータによって変化させることができる。混合物に対して、好ましくは活性水素を有する１官能価化合物よりなり、好ましくはアミンまたはアミドよりなる群から選択されるいわゆる連鎖停止剤をさらに添加することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
更なる利点および有利な具体例は、添付図面を参照する以下の説明により明らかとなろう。図面は、理解を容易にするために、意図的に真の縮尺とはしていない。
【００１１】
図１は、この発明の方法の反応過程を概略的に示す。顔料を製造するために必要な出発材料Ａ1 〜Ａn を共に装置１に搬入し、必要に応じて予め混合する。出発材料は、少なくともオリゴマー化したポリイソシアネート、染料、および活性水素を有する多官能価化合物である。オリゴマー化したポリイソシアネートは、好ましくは３量体化したジイソシアネート、特に、イソホロン ジイソシアネートの誘導体とする。
【００１２】
活性水素を有する多官能価化合物は、通常はアミン、アミド、アルコール、およびカルボン酸、硫酸、およびリン酸よりなる群から選択する。好ましくは、尿素、メラミン、スルファミド、スルファニルアミド、アミノベンズアミド、およびこれらの誘導体を使用する。これらの出発材料をバルク配合物へと均質に混合し、反応装置２、特にウォーム押出機へと供給する。反応装置２において、バルク配合物をさらに混合し、温度プロフィールを通過させる。これによりオリゴマー化したポリイソシアネートと多官能価化合物との、所望の固体樹脂へと至る反応工程が開始され、この工程の終了に際して、染料は出現する樹脂中に結合される。
【００１３】
この手順により、実質的に結合した染料を有する固体樹脂である最終生成物Ｅが得られ、これを容器または搬送手段に捕集する。その後、最終生成物Ｅを更なる処理装置４に供給し、ここで最終生成物を顔料寸法へと粉砕する。好ましくはミルを使用し、これにより所望の顔料寸法を調整することができる。
【００１４】
使用するのに適切な染料には、基本的には何ら制限はないため、顔料を製造するために、広範な種類の染料を使用することができる。例えば、蛍光顔料を製造するために、蛍光染料を用いることができる。この際、特に、稀土類よりなる群から選択されるキレートを使用することができる。ただし、他の機能性染料、例えば、昼光発光染料（daylight luminous dyes）、サーモクロミックまたはフォトクロミック染料（thermochromic or photochromic dyes）、および赤外線吸収または赤外線蛍光染料を、個々にまたは互いに組み合わせて使用することもできる。可視スペクトル領域から１以上の波長を吸収する染料を使用することもでき、または所定の条件下で、例えば所定の放射の影響下で、または他の試薬の存在下でその性質の１つを変化させる試薬染料（reagent dyes）を使用することもできる。
【００１５】
最終生成物Ｅは、冷却の後に、少なくとも粉砕装置４において必要な微細性の顔料へと粉砕するのに十分な脆性を有する必要がある。従って、出発材料並びに装置２における反応パラメータを変化させることによって、特定の場合の用途のために最適の結果が達成される程度に、最終生成物Ｅの性質を変えることができる。
【００１６】
その後、これらの顔料粒子を所望の濃度のバインダに添加し、これにより多様なインクを得ることができる。
【００１７】
他に多くの可能な用途があるが、蛍光顔料は、特に保全関連分野で使用するインクに用いることができる。このようなインクは、データキャリヤ、例えば保全文書（security documents）、有価書類、銀行の通帳、識別カード、または保全関連カードにおける印刷に用いて、この種の書類のマーク付けまたは保護を行うものとする。
【００１８】
ただし、このように製造したインクを他の分野で使用し、認証マークのあるデータキャリヤを提供することもできる。例えば、特別な高品質製品のパッケージまたはこのような製品自体に、この発明のインクを使用してマークを付与し、その認証をいつでも証明できるようにすることができる。マークを付与した製品は、多くの場合において、特に単純な手段を使用すれば製品の模倣または製品の侵害が既に可能な分野において、有益たり得る。周知の例としては、EDP プログラムのパッケージ、ディスケット、CD、または他の販売される高品質製品のマーク付与が含まれる。
【００１９】
【実施例】
以下に、幾つかの実施例により、この発明の方法およびこの発明の着色顔料を説明する。
【００２０】
実施例１
出発材料は次の通りとした：
62.75 質量％ オリゴマー化したジイソシアネート
9.89 質量％ メラミン
12.36 質量％ p-トルエンスルホアミド
15.00 質量％ CD331 蛍光染料
前記記載した成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。220 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２１】
実施例２
出発材料は次の通りとした：
56.37 質量％ ３量体化したジイソシアネート
10.07 質量％ メラミン
18.56 質量％ ベンズアミド
15.00 質量％ CD331 蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。210 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２２】
実施例３
出発材料は次の通りとした：
62.78 質量％ ３量体化したジイソシアネート
11.21 質量％ メラミン
20.67 質量％ ベンズアミド
5.34 質量％ ユビテックス（Uvitex）OB蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。210 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２３】
実施例４
出発材料は次の通りとした：
60.60 質量％ ３量体化したジイソシアネート
10.84 質量％ メラミン
9.56 質量％ ベンズアミド
4.00 質量％ 尿素
15.00 質量％ CD335 蛍光染料
成分を、計量装置を介して、粉末混合物として押出機に添加する。260 ℃の押出機温度で反応押出により合成を行う。
【００２４】
前記した実施例において、染料含量を変動させて蛍光顔料を製造することもできる。この際、染料含量をＦとすると、０＜Ｆ≦50％とする。それぞれの実施例の結果として得られる特定の合成生成物は、印刷顔料として使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、改良された品質特性を有する顔料を連続的な製造工程で製造することのできる、製造工程が安全性および工業医学的観点から問題のない顔料組成物、その製造方法およびこれらを用いたデータキャリヤが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造方法における反応過程を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…出発材料を搬入する装置
２…反応装置
３…容器または搬送手段
４…処理装置（粉砕装置）
Claims (21)
- 染料と固体樹脂とからなり、染料が固体樹脂に物理的に結合した顔料組成物であって、固体樹脂の主鎖が、オリゴマー化したポリイソシアネートと、活性水素を有する多官能価化合物と、連鎖停止剤との混合物との反応生成物であることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１記載の顔料組成物において、オリゴマー化したポリイソシアネートが、３量体化したジイソシアネートであることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項２記載の顔料組成物において、３量体化したジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートであることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１記載の顔料組成物において、活性水素を有する多官能価化合物が、アミン、アミド、アルコール、および／またはカルボン酸、硫酸、およびリン酸、尿素、メラミン、スルファミド、スルファニルアミド、アミノベンズアミド、チオ尿素、およびこれらの誘導体よりなる群から選択されることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１記載の顔料組成物において、連鎖停止剤が、１官能価水素活性化合物よりなる群から選択されることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項５記載の顔料組成物において、連鎖停止剤が、アミン、アミドよりなる群から選択されることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の顔料組成物において、染料が、稀土類よりなる群から選択されるキレートからなる蛍光染料であることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載の顔料組成物において、染料が、昼光発光染料、サーモクロミックまたはフォトクロミック染料、赤外線吸収または赤外線蛍光染料であることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１記載の顔料組成物において、染料が、可視スペクトル領域の波長を吸収するものであることを特徴とする顔料組成物。
- 請求項１記載の顔料組成物において、染料が、試薬染料であることを特徴とする顔料組成物。
- 染料と、オリゴマー化したポリイソシアネートおよび多官能価水素活性化合物の反応生成物を主鎖とする固体樹脂とからなり、染料が固体樹脂に物理的に結合した顔料組成物を製造する方法であって、
染料と、少なくともオリゴマー化したポリイソシアネートおよび多官能価水素活性化合物と、連鎖停止剤とを混合し、反応装置中で温度を加えてこれを固体樹脂へと反応させ、
更なる反応工程において粉砕装置中で樹脂を所望の顔料寸法へと粉砕する工程からなることを特徴とする顔料組成物の製造方法。 - 請求項１１記載の方法において、連鎖停止剤として１官能価水素活性化合物を添加することを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１または１２記載の方法において、オリゴマー化したポリイソシアネートと、１官能価または多官能価水素活性化合物とのバルク配合物を、複数の加熱帯域を有する押出機中で反応させることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１乃至１３のいずれかに記載の方法において、使用する粉砕装置がミルであることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法において、使用する染料が、稀土類キレートよりなる群から選択される蛍光染料であることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法において、染料が、昼光発光染料、サーモクロミックまたはフォトクロミック染料、赤外線吸収または赤外線蛍光染料であることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法において、染料が、可視スペクトル領域の少なくとも１つの波長を吸収するものであることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法において、染料が、試薬染料であることを特徴とする顔料組成物の製造方法。
- 請求項１乃至１０のいずれかに記載の顔料組成物を含有することを特徴とするデータキャリヤ。
- 請求項１９記載のデータキャリヤにおいて、データキャリヤが保全文書であることを特徴とするデータキャリヤ。
- 請求項１９記載のデータキャリヤにおいて、データキャリヤが市販用の製品であることを特徴とするデータキャリヤ。
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