JP4489942B2 - アニオン性有機染料及び四級アンモニウム化合物の均質な液状複合体並びに着色方法 - Google Patents
アニオン性有機染料及び四級アンモニウム化合物の均質な液状複合体並びに着色方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アニオン性有機染料と四級アンモニウム化合物の液状複合体であって、均質であり、従って、所望しない塩を実質的に含有しないものに関する。四級アンモニウム化合物として特に有利なものは、アルコキシル化残基を有するものである。そのような複合体は、２つの化合物間に形成されるイオン結合により形成される。次いで、複合体は、染料のカチオン及び四級化合物(quat)の対イオンから形成される全ての生成する所望しない塩を実質的に除去され、異なる媒体に容易に分散し、並びに有利な移動及び着色特性を保持する均質な液体着色剤が得られる。本発明は、上述した塩を含有しない染料／四級化合物複合体を製造する方法、更には、熱可塑性及び熱硬化性組成物を染色するためのそのような複合体を用いる方法、並びに水性及び非水性配合物及びインク組成物にそのような複合体を取り込む方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書にわたり引用される全ての特許は、引用により本明細書にすべて取り込まれる。
【０００３】
四級アンモニウム化合物は、アニオン性染料の複合化剤(complexing agent)として周知である。例えば、キングの米国特許第5,059,244号には、アニオン性染料とエトキシル化トリエタノールアミンの水性溶液が開示されている。この組成物は、インク配合物内の成分として、及び織物繊維を一次的に染めるための試薬として有用であるが、上記特許権者は、得られた着色剤組成物から過剰の無機塩を除去することを教示も示唆もしていない。四級アンモニウム化合物は、繊維材料上に印刷するための補助剤として有用であることが開示されてきた。例えば、ヒルデブランドの米国特許第3,785,767号には、アニオン性染料及びアミン塩を含有する配合物を用いる繊維材料の印刷及び連続染色のためのパッドスチーミングプロセス(pad-steaming process)が開示されている。他の関連性のある教示には次のものが含まれる：トップフルの米国特許第4,563,190号（少なくとも１のポリグリコールエーテル鎖が結合した塩基性窒素原子を少なくとも１つ有する四級アンモニウム化合物を含有するアニオン性染料のための染色補助配合物が開示されている。）；モシマンらの米国特許第4,935,033号（四級アンモニウム化合物を含有する染色補助剤及び反応性染料を用いる天然ポリアミド繊維の染色方法が開示されている。）；及びドボルスキーらの米国特許第4,369,041号（織物を酸性染料により染色又は印刷する間又はその前に、四級アンモニウム化合物の作用に織物をさらすことを含む織物印刷のための技術が開示されている。）。さらに、アストンらの米国特許第5,403,358には、四級アンモニウム化合物及び反応性染料を含有するインクジェット用前処理組成物が開示されている。そのようなアニオン性染料及び四級アンモニウム化合物は、他の分野における適用例を見出すことができる。例えば、ヘリングらの米国特許第4,459,130号（四級アンモニウム又はホスホニウム基を含有する塩基性担体及び酸性染料からなる染料調製物が開示されている。）；及びアウテンらの米国特許第5,266,077号（染料複合化剤としての四級アンモニウム化合物の作用により親水性コンタクトレンズを染色するための方法が開示されている）。最も近い従来技術は、ポッダーの米国特許第4,648,883号に教示されている。この特許権者は、アニオン性染料と四級化合物含有ポリスチレンイオン交換カラムの反応生成物である着色剤を含有する印刷インク組成物を開示している。得られた生成物は、過剰の無機塩を除去され、分離され、引き続いてある種の溶媒に溶解するために、粒子に粉砕される。ポッダーの化合物は、無機塩を含有しないが、高分子量の架橋されたポリスチレンイオン交換成分を含有しなければならない。従って、この特許権者の全ての可能性ある着色剤は、精製され、溶媒に未希釈な場合、固体でなければならない。
【０００４】
アニオン性染料、特に酸性染料（すなわち、スルホン酸又はカルボン酸残基を有するもの）は、望ましくかつ有利な着色特性を多くの異なるタイプの基体(substrate)に提供する。しかしながら、ワックス、ポリオレフィン、ポリウレタン、炭化水素などのようなある種の媒体内で、許容し得る着色性能をそのような有利な染料に取り込ませることは困難であることが証明されてきた。そのような酸性染料の極性（親水性）はかなり高いので、長く持続する染色を妨げ、又はそのような媒体内では全く着色しなかった。より疎水性の油溶性染料（及び酸性基を有しない、より極性の少ない他の染料）を熱可塑性樹脂などの着色剤として用いる試みがなされてきた。しかしながら、そのような手順も、上述した所望の媒体内外で容易に移動する疎水性油溶性染料故に、不利であることが証明された。従って、熱可塑性樹脂など（上述したようなもの）のような媒体内に残留し、これと結合するために有効な、要求される程度の疎水性を有する安価な着色剤を製造する必要性が存在する。
【０００５】
アニオン性染料を四級アンモニウム化合物と複合化し、引き続いて、そのような反応中に形成される過剰の所望しない塩を実質的に全て除去することにより、上述したような高く所望されかつ必要な特徴を有する均質な着色剤が製造されることが見出された。従って、そのような均質なアニオン性染料／四級アンモニウム着色剤複合体、及び特に、約１００℃（約０．８ないし約１．２の気圧雰囲気下）よりも低い温度において、希釈されていない状態で液体である複合体により、非常に低い引抜き(extraction)の潜在性と共に、多くの異なる媒体内で高い着色能力を有する着色剤が提供されることが見出された。複合体化溶液中に配置された場合、アニオン性染料及び四級アンモニウム塩は、互いに大きい親和性を示すので、それらの各々のカチオン及び／又は対イオンとともに溶解するや否や、染料及び四級化合物の複合体化は、遊離カチオン及び対イオンから構成される所望しない塩の形成を促す。一旦、これらの所望しない塩が形成されると、塩は、ろ過、相分離又は抽出技術により容易に除去され得る。そのような塩を除去すること、すなわち、均質な液状着色剤複合体の創製により、染料及び四級化合物が染料溶液中に溶解されるや否や所望しない遊離のカチオン及び／又は対イオンと潜在的に反応するよりも、むしろ染料及び四級化合物がそのような複合体中に一緒に維持されることが保証される。従って、所望の特性が、より大量の染料／四級化合物複合体及びより少量の所望しない残留塩と共に得られる。
【０００６】
無数の基体用着色剤又は染色剤として、アニオン性有機染料及び／又は四級アンモニウム化合物の分野において多くの利点が例証されてきているが、均質な（実質的にカチオン／対イオン塩を含有しない）、ある種の媒体中で非常に良好な不動性、優れた着色特性などを提供する２成分複合体であって、純粋な、未希釈状態において、せいぜい１００℃の温度で液体であるものの開示はない。染料及び／又は着色剤分野において、比較的安価な材料に関連するそのようなタイプの改良、及び本発明の着色剤複合体により提供されるプロセスへの大きな要求がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、異なる基体及び媒体のための着色剤である、純粋で、未希釈の状態で液体であり、また、所望しない塩を実質的に含有しない、アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物の均質な複合体を提供することである。本発明の更なる目的は、水性組成物、有機配合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びワックスを染色するために、更にはインクジェット及び印刷インク配合物及び適用物(application)において用い得るポリマー着色剤を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物間の複合体を形成する技術は、従来技術において既知である。しかしながら、均質なアニオン性染料／四級化合物着色剤の液状複合体、及びより重要なことには、そのような液状複合体の利点及び適用(application)は、今まで開発されてこなかった。本発明の着色剤複合体は、可視スペクトルにおいて発色し、せいぜい約１００℃、好ましくはせいぜい約８０℃、より好ましくはせいぜい約６５℃、最も好ましくはせいぜい約５０℃の温度において、未希釈の状態で液体であるものである。本発明の着色剤複合体は、可視スペクトルにおいて発色し、従って、光学的光沢剤、紫外線吸収剤などを特異的に含まないものである。
【０００９】
今までに教示されるアニオン性染料／四級アンモニウム化合物複合体は、典型的には精製されておらず、大量（一般的には、約１ないし約５０％）の所望しないカチオン／対イオン塩を含有する。そのような塩には、現実には厳密に無機であり得、又は有機カチオン又は有機対イオンも含まれ得る。いくつかの塩は、典型的には、酸性染料組成物中に製造プロセスからの副生成物として、さらには着色力を合わせる能力を付与する希釈剤として、酸性染料に存在する。典型的な無機塩は、硫酸ナトリウム及び塩化ナトリウムであるが、上述したように有機塩を含む多くの他の異なる塩も存在し得る。以下に詳細に説明するように、そのような所望しない塩も、アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物間の複合体化からの副生成物である。組成物中にそのような所望しない塩が存在することにより、四級アンモニウム化合物又はカチオンの何れかが、複合化したアニオン性染料に対する対イオンとして作用し得る。その結果、増加する量の無機塩の存在により、染料と四級化合物成分との間の連続した複合体化の機会が減る。染料と四級化合物化合物は、溶液中で溶解するので、いくらかの遊離の酸性染料が遊離のカチオンと結合することは避けられず、また、いくらかの遊離の四級化合物が有利の対イオンと結合することは避けられず、それにより、染料／四級化合物複合体の総着色性及び不動効果が下がる。従って、この有害な効果は、より大量に残留する所望しない塩上で、より顕著である。よって、塩含有異種酸性染料／四級化合物複合体着色剤システムは、プラスチック、ワックス、塗布システム及び有機溶媒のような異なる有機媒体において、一様でない溶解度及び低い分散製を示す。従って、そのような複合体は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又はワックス用染料又は着色剤としても、又はインクジェット及び印刷応用物及び配合物内の着色剤としても好適ではない。従って、本発明の文脈において用いられる「均一」との用語は、本質的には、これらの所望しないカチオン／対イオン塩を実質的に含有しない複合体を意味することを意図する。
【００１０】
均質なアニオン性有機染料／四級アンモニウム複合体着色剤であって、せいぜい約１００℃の温度において、未希釈の状態で液体であるものは、有利な不動性及び着色特性を熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びワックス内に、更には、インクジェット及び印刷応用物及び配合物内に提供する。所望しない塩の除去により、複合体に改良された安定性が付与される。そのような均質な複合体は、プラスチック、水、有機溶媒及び塗布システムにおける優れた分散性及び溶解性を有する。さらに、そのような複合体の物理特性は、四級アンモニウム化合物の構造を変更することにより、いずれの具体的な要求にもあつらえ得る。例えば、エトキシル化アルキル−四級化合物又はテトラアルキル四級化合物が有するような、より疎水性の四級アンモニウム構造により、アニオン性染料と複合体化し、及び生成する塩の実質的に全てを除去するや否や、着色溶媒システム、ワックス、プラスチック（単なる例として挙げると、ポリオレフィン、ポリウレタン及びポリエステル）、並びに印刷インクを着色するために好適な着色剤が使用者に与えられる。
【００１１】
「溶媒系」の用語は、何れかの水性液体又は有機液体配合物(formulation)を包含する。意図される水性の系の限定しない例は、洗浄溶液、洗剤、柔軟仕上げ剤、印付け用インク(marking ink)及び着色剤、及びケラチン染料を含む。有機配合物の限定しない例は、非水性タイプの洗浄溶液、洗剤、柔軟仕上げ剤、模様付けインク及び着色剤、ケラチン染料、並びに脱スケール剤(descaler)、界面活性剤複合物、炭化水素組成物等を含む。
【００１２】
「ワックス」の用語は、何れかの固形又は半固形の脂肪鎖(fatty-chain)化合物を含む。そのような化合物は、単なる例として、ろうそく、車体及び家具の処理用組成物、耳栓(ear plug)等の内部に一般に組み込まれている。
【００１３】
プラスチック（熱可塑性及び熱硬化性の両方）は、樹脂の色素又は染料を加えることで典型的に着色される。プラスチックの中に色素を組み込むことは、プラスチックの物理特性にマイナスの影響を与えるかもしれない。従来の染料が用いられるのであれば、染料の水耐性、油耐性及び移動性は、しばしば不都合なことに不適切である。プラスチックの着色における１つの明確な改良は、Baumgartnerらの米国特許第4,640,690号、及びKlugerらの米国特許第4,507,407号に記載されおり、その中では液状ポリマー着色剤は、混合及びポリマー付加反応の前又はその最中に樹脂に添加される。本発明の着色適用に関して、またこれらの特許は、同様の「熱可塑性」及び「熱硬化性」の用語の定義及び範囲を提供する。これらの参照文献に開示されるポリマー着色剤は、ポリアルキレンオキシで置換された発色団として広範囲に記載されている。この一般的な種類の着色剤は既知であり、単なる一例として、Kuhnの米国特許第3,156,663号にあせやすい色として開示されている。ポリマー着色剤が従来技術を超える非常に大きな改良を示したとしても、入手できるポリマー中間体が不足しているために、本技術に適用できる実際の発色団の数は限られる。
【００１４】
印刷用インクは、また単なる例として、ペン（ボールペン及び万年筆を含むがそれに限定されない）、ドットマトリックスプリンター、標準コピー機のトナー、インクジェットアプリケーション、パーマネントマーカー、ドライイレイス(dry-erase)マーカー、新聞用紙、雑誌印刷物、レーザージェットプリンター等内に使用される組成物を含む。
【００１５】
本発明の複合体は、高濃淡強度、所望の移動特性、及びプラスチックの物理特性への最小の影響のようなのポリマー着色剤の有利な特性を有する。また、従来技術に開示されるポリマー着色剤のように、本発明に記載される複合体は、望ましい場合、ニートの液体状態で、大気圧、外気温下（又は約１００℃未満の温度）に存在してもよい。しかしながら上記のポリマー着色技法とは異なって、全てのタイプ及び種類の発色団が、実質的に本発明の実施するために採用することができる。さらに、本発明の着色剤複体は、水ベースのインクジェットにおけるすばらしい噴出性及び水堅牢性、及び水及びトルエン印刷用インク希釈剤内における良好な溶解性を示す。
【００１６】
酸性染料、直接染料及びある食物染料のような、黄色からシアンまでの広範囲のアニオン性染料は、本発明の均質な複合体の範囲内において有用である。しかしながら、そのような発色団分子は、第四級アンモニウム化合物と必要な複合体を形成するために、少なくとも１つのスルホン酸又はカルボン酸官能基を有さなければならない。カチオン性アンモニウム基は、そのような酸（即ち、スルホン酸及び／又はカルボン酸）基と結合し、イオン結合を形成する。第四級アンモニウムのカチオン部位とアニオン性染料のアニオン部位間でどのように相互作用するかを十分に理解されていない；しかしながら、そのような第四級化合物が一般に結合するアニオン性対イオンに対してよりもむしろアニオン性染料に対して、第四級アンモニウム化合物がより大きな親和力を有することは明白である。次に複合化すると、両成分のフリーな対イオンはともに反応し、前述の有益な特性を有する所望の均質な着色剤を提供するために生じる複合体からの除去（少なくとも実施的な程度にまで）が必要とされる前述の望ましくない塩を形成する。残存する望ましくない塩の許容されるレベル、従って本発明の「均質」の定義の下で許容される上限は、多くても約５，０００ppmである。理論上は、そのような複合体からの無機塩全てを除去することは不可能である；しかしながら、そのような許容可能で、達成しうるレベルの低い塩含有量にて、所望の移動性及び着色特性を得ることが可能である。真に均質な複合体を創出するために、確かに、全く塩が存在しないレベルがもっとも好ましいであろう；しかしながらそのようなレベルは、上述のように達成するにはほとんど不可能である。従って、本発明の均質な着色複合体の範囲内で許容可能な、望ましくない残存の塩の上限を提供する必要がある。さらに、また「均質」の用語は、粒子を含有する液体というよりはむしろ完全に液体として存在するように、至る所で１つの完全な物理状態にある着色複合体を示す。
【００１７】
広範囲の第四級アンモニウム化合物が、本発明を実施するのに有用であると知られている。本発明内における潜在的に有用な第四級化合物の広範囲のリストには、トリアルキル、ジアルキル、ジアルコキシアルキル、モノアルコキシ、ベンジル、及びイミダゾリニウム第四級アンモニウム化合物が含まれる。特に好ましい第四級化合物(quats)は、これが本発明の複合体及び方法の範囲内において有用である種々の種類の第四級アンモニウム化合物の単なる広範囲のリストであるとして以下に記載される。
【００１８】
次に、基本的に、本発明の最も簡素な実施方法は、第一に、着色される素材において、色合い、光堅牢性、熱安定性等に関して所望のアニオン性染料を決定し；第二に、移動性、均一分散(uniform dispersion)性、溶解性、水堅牢性等の必然的に必要とされる物理特性に基づいた素材に関して適切な第四級アンモニウム化合物を選択し；第三に、２つの化合物をともに反応させ、液状複合体を形成し；最後に、染料のカチオン及び第四級化合物の対イオンから形成される望ましくない塩を除去することである。
【００１９】
本発明の範囲を限定することなく、本発明の好ましい形態を以下に例示する。本発明の範囲内で、少なくとも１つのスルホン酸又はカルボン酸官能基を有する発色団が好ましく、また最も適している。該酸性官能基は、直接的に発色団又は発色団における置換基に結合されてもよい。適した発色団の例は、酸性染料及び直接染料である。限定しない例によって、好ましい染料のリストを、下記の表１に記載する。
【００２０】
表１
染料 種類 C.I.番号
酸性黄色染料11 アゾ 18820
酸性黄色染料17 アゾ 42650
酸性黄色染料23 アゾ 19140
酸性黄色染料25 アゾ 18835
酸性黄色染料40 アゾ 18950
酸性黄色染料3 キノリン 47005
直接黄色染料4 ビスアゾ 24890
直接黄色染料11 スチルベン 40000
直接黄色染料44 ビスアゾ 29000
酸性橙色染料7 アゾ 17925
酸性橙色染料24 ビスアゾ 20170
直接橙色染料15 スチルベン 40002
直接橙色染料39 スチルベン 40215
酸性紫色染料7 アゾ 18055
酸性紫色染料19 トリフェニルメタン 42685
酸性紫色染料47 アントラキノン *
直接紫色染料9 ビスアゾ 27885
酸性赤色染料1 アゾ 18050
酸性赤色染料4 アゾ 14710
酸性赤色染料52 キサンテン 45100
酸性赤色染料87 キサンテン 45380
酸性青色染料127 アントラキノン 62055
酸性青色染料9 トリフェニルメタン 42090
酸性黒色染料1 ビスアゾ 20470
酸性黒色染料2 アジン 50420
直接青色染料86 フタロシアニン 74180
直接青色染料80 トリスアゾ 34200
直接青色染料199 フタロシアニン *
直接黒色染料22 ポリアゾ 35435
直接黒色染料80 トリスアゾ 31600
*：これらの染料に対しカラーインデックス番号(Colour Index Number)はない。
【００２１】
様々なタイプの第四級アンモニウム化合物が本発明に適用可能であり、成功をおさめている。第四級アンモニウム化合物は、元のアンモニウムカチオンの４つの水素を有機基に置き換えたアンモニウム塩の類似物である。置換基は、アルキル、アリール、アラルキル、又はアルコキシレートであってもよく、又は窒素が環構造の一部であってもよい。限定されない例によって、第四級アンモニウム化合物の好ましい種類及び例のリストを、下記の表２に記載する。
【００２２】
表２
種類 例（記述）
トリアルキル第四級化合物 メチルトリ（水素化獣脂）
アンモニウムクロライド
ジアルキル第四級化合物 ジココジメチル
アンモニウムクロライド
ジアルコキシアルキル第四級化合物 メチルビス（ポリエトキシエタノール）
ココアンモニウムクロライド
モノアルコキシ メチル（ポリプロピレングリコール）
第四級アンモニウム化合物 ジエチルアンモニウムクロライド
ベンジル第四級アンモニウム化合物 ジメチル獣脂ベンジル
アンモニウムクロライド
イミダゾリニウム メチル獣脂アミド−２−獣脂
第四級アンモニウム化合物 イミダゾリウムメチルスルフェート。
【００２３】
また、上記に挙げられる例は、広範囲に挙げられる種類の第四級化合物が、本発明の範囲内にあることを満たす何れかの化合物として、単に好ましい化合物である。さらに、しかしながら、言及する価値のある適切な第四級化合物には、また単なる例として、テトラアルキル第四級化合物、一置換ポリアルコキシアルキル第四級化合物、二置換ポリアルコキシアルキオル第四級化合物、及び三置換ポリアルコキシアルキル第四級化合物が含まれる。さらに、種々の着色素材において、第四級化合物が非常に移りやすい性質を提供し、取り扱いやすいように、最も好ましい第四級化合物は、エチレンオキシド部位のアルコール鎖につき１５モルを含有するであろう。残存する無機塩の量は、一般的に５０ppb〜５０００ppmである。典型的に、ナトリウム対イオン、従ってナトリウム塩は、残存する無機イオン及びそのようなアニオン性染料内の塩である。無機塩レベルのモニタリングは、好都合にかつ容易に実行される組成物内のナトリウムイオンレベル測定により得ることができる。
【００２４】
実質的に複合体から残存する全ての無機塩を除去するために、様々な精製技法が行われてもよい。そのような技法には、溶媒抽出、相分離、限外濾過、及び他の濾過方法が含まれるが、それに限定されない。高圧下の限外濾過、炭酸アンモニウムリンス法（即ち、複合体に対して１：１の質量比の２５％炭酸アンモニウム水溶液を用いて３回連続して洗浄する）を利用した相分離、及びメチレンクロライド、フロロホルム等を利用した溶媒抽出濾過が特に好ましい。過剰の無機塩を除去した後に、着色複合体を精製するために、また得られた溶液を過剰の水を除去すべきである。本発明の複合体は、約１００℃未満の温度にて精製すると、常に液体を形成するであろう。
【００２５】
本発明は、本発明のより好ましい態様の下記の限定しない例を参照することにより、さらに理解されるであろう。比較試験及び試料が、そのように示されている。
【００２６】
【実施例】
本発明の複合体の製造
例 １
414gの直接青色染料86（0.342モル）、622gの塩化メチルビス［ポリエトキシ(15)エタノール］ココアンモニウム（0.683モル、商標名Variquat K1215）を、１リットルの水の中に溶解した。この溶液を２時間攪拌した。該複合体を限外濾過により精製した。この限外濾過プロセスを、溶液のナトリウムレベルをモニターすることによりモニターした。ナトリウムレベル（100％固体に調節したもの）が100重量ppm未満になったときに、減圧下において90℃で溶液をストリップし、均一な暗青色液体を得た。大気圧で25℃に冷却したとき、得られた複合体は液体状態のままであった。
【００２７】
得られた青色液体の少量を二つの顕微鏡スライドの間に配置し、色の均一性を試験した。該液体は上部スライドを配置したときに均一に広がり、次いで、このスライドを10倍の倍率で観察した。このサンプルは均一であり、観察したスライドの全体に亘って等しい量の色が均一に分布していた。相分離または外来物質（例えば粒子）は観察されなかった。
【００２８】
例 ２
126gの直接青色染料86、220gの塩化メチル（ポリプロピレングリコール）ジエチルアンモニウム（商標名Emcol CC-9）を、１リットルの水の中に溶解した。この混合物を2時間攪拌した。次いで、該溶液を500ミリリットルの塩化メチレンで抽出した。この塩化メチレン溶液を減圧下でストリップした。無水の流動可能な暗青色液体が生じ、これは室温および常圧で液体のまま残った。
【００２９】
更に、本発明のアニオン性染料および四級アンモニウム化合物複合体を、上記例１および例２の下記の一般的手法に従って調製した。25℃および１気圧において、各例のための物理的形態を経験的にプリフォームした。
【００３０】
表 ３
例No. 染料 四級化合物 物理形態 色値＊
（メタノール中）
３ 酸性赤 Variquat K1215 液体 44
４ 酸性黄 Variquat K1215 液体 12.5
５ キノリン黄Ｓ Variquat K1215 液体 18.2
６ キノリン黄ｓ Emicol CC-9 液体 24.2
７ 酸性黄23 Variquat K1215 液体 11.2
８ アミド黒 Variquat K1215 濃厚液体 ＃
９ 可溶性 Variquat K1215 濃厚液体 ＃
ニグロシン
１０ 直接紫９ Variquat K1215 液体 24.5
１１ 酸性赤52 Emicol CC-9 液体 55.3
１２ 酸性青９ Emicol CC-9 液体 55.7
＊λmaxにおける100g／lの吸光度
＃これら黒色染料のピークが広いため、色値を測定できなかった
比較の目的のために、この複合体を更に精製することなく、以下の複合体を製造した。
【００３１】
例１３（比較例）
414gの直接青染料、622gの塩化メチルビス［ポリエトキシ（15）エタノール］ココアンモニウムを、１リットルの水の中に溶解した。この溶液を２時間攪拌した。更に精製することなく、減圧90℃で水をストリップした。該暗青色液体中に懸濁した固体粒子との無水暗青色混合物が得られた。ナトリウムレベルは55,000 ppmと測定された。この着色剤は、上記の例１との相関関係が算定された。
【００３２】
例１で行われたのと同じスライド試験に際して、得られた着色剤は全体に高度に不均一であり、多量の青色粒子が青色液体中に懸濁していることが証明された。
【００３３】
例１４および１５（比較例）
上記の例３および例５で使用した染料および四級化合物に相関する、更なる比較例の酸性染料および四級アンモニウム化合物複合体を、上記の例１３に従う一般的手法を用いて調製した。これらの比較例着色剤については、退色は測定されなかった。
【００３４】
表 ４
例No. 染料 四級化合物 物理形態
１４ 酸性赤52 Variquat K1215 固体粒子を含む液体
１５ キノリン黄 Variquat K1215 固体粒子を含む液体
精製された実質的に塩を含まない複合体と非精製複合体との間には、それらの物理的形態に既に顕著な相違が存在する。熱可塑性（ポリオレフィン）樹脂およびポリウレタンフォーム内で、二種類の染料の特徴を更に試験した。その結果は次のように要約される。
【００３５】
＜ポリオレフィン着色剤試験＞
一定の試験サンプルを、試験のための熱可塑性プラスチック（ポリオレフィン）の中に導入した。典型的な色負荷は、500および1000重量ppmである。適切な重量の試験すべき着色剤を、Fina 7525ポリプロピレンランダム共重合体パレットに添加した。次いで、パレットの表面全体に亘る均一な着色剤の分布を保証するために、この混合物を20分間タンブリングした。次いで、着色パレットを425EFで、50ミルおよび85ミルの二つの厚さレベルをもった3インチ×2インチのプラークに射出した。夫々のプラークを、色の均一性および脱色（何れも重要な化学的属性である）について試験した。下記の表に提示するように、色斑点および色劣化を示さないプラークを「合格」とする一方、色斑点および退色を示すプラークを「不合格」とした。
【００３６】
例＃の着色剤 試験結果 備 考
１ 合格 色斑点なし
３ 合格 色斑点なし
５ 合格 色斑点なし
１３（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
１４（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
１５（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
これらの結果は、ポリオレフィンの着色のための本発明の複合体の効果を示し、またこのような目的のための他の同様の着色剤と比較した本発明の利点を示している。
【００３７】
＜ポリウレタンフォーム着色試験＞
ついで、一定の試験サンプルを着色剤としてインサイチューでポリウレタンフォームの中に導入した。例１，３，５および比較例１３，１４および１４からのサンプルを、以下の組成を使用してポリウレタンフォームの中に組込んだ。
【００３８】
組成
化合物 量
ArcolTM F3020（Arco社） 100.00ｇ
水 4.52 mL
DabcoTM 33LV（エアプロダクト社） 0.15 mL
L-520シリコン（OSIインダストリー社） 1.50 mL
T-10触媒（エアプロダクト社） 0.32 mL
トルエンジイソシアネート（バイエル社） 49.0 mL
着色剤複合体 0.50 mL
夫々のフォームサンプルを160℃で3分間硬化させ、冷却し、次いで切り開いた。夫々のフォームを、フォーム上昇時間、バン高さ、および色の均一性について試験した。非着色対照よりも遥かに低いバン高さおよび遥かに遅い上昇時間、並びに不均一な色分布を示すフォームは不合格品とされた。それ以外のフォームは合格品として、下記の表に示す。
【００３９】
表 ６
着色剤複合体の例＃ 試験結果 備 考
１ 合格 良好なバン高さ、均一な色
３ 合格 良好なバン高さ、均一な色
５ 不合格 良好なバン高さ、均一な色
１３（比較例） 不合格 低いバン高さ、悪い色斑点
１４（比較例） 不合格 良好なバン高さ、悪い色斑点
１５（比較例） 不合格 低いなバン高さ、悪い色斑点
これらの結果は、ポリウレタンフォームの着色のための本発明の有益性を示し、また、このような目的のための他の同様の着色剤に比較した本発明の利点を示している。
【００４０】
＜インク組成物および応用＞
先ず、10部の酸性赤52を50部の水に溶解することにより、塩を含まない本発明の液状複合体を含有するインクジェット組成物を調製した。次いで、40部のVariquatTM K1215をこの溶液に添加し、得られた混合物を2時間攪拌した。この混合物に、新たに調製した30％重炭酸アンモニウムの溶液を添加した。次に、大量の無機塩を効果的に除去するために、得られた組成物を分離ロートの中に置き、溶液から水層を除去した。この手順を3回繰り返して、ナトリウムおよび塩素の量を約100 ppm未満に低下させた。次いで、分離された着色剤複合体から、複合体中の自由水が約0.5％未満のレベルになるまで過剰の水をストリップした。このような着色剤は、以下で述べるように、インクジェット処方または印刷インク組成物の中に導入すればよい。
【００４１】
例１９
上記のようにして合成した本発明の液状複合材10部を、80部の水の中に溶解した。次に、インク組成物を得るために、4部のN-メチル-2-ピロリドンおよび6部のジエチレングリコールをこの溶液に添加した。次いで、該混合物をHewlett PackardTMデスクジェットWTM682Cの中に導入して、当該着色剤の噴射性を試験した。矩形の固体ブロック（7cm×9cm）を、インク供給がなくなるまで、標準のボンド紙シート上で印刷した。本発明のインク組成物の如何なるコゲーション(kogation)および窮乏も示されなかった。更に、本発明の着色剤の印刷性は優秀であり、対象紙シート上のドットまたはラインの喪失を何等示さなかった。
【００４２】
例２０（比較例）
2部の商業的に入手可能な酸性赤52を、80部の水の中に溶解させた。次に、インク組成物を得るために、4部のN-メチル-2-ピロリドンおよび14部のジエチレングリコールをこの溶液に添加した。次いで、該混合物をHewlett PackardTMデスクジェットWTM682Cの中に導入して、当該着色剤の噴射性を試験した。矩形の固体ブロック（7cm×9cm）を、インク供給がなくなるまで、標準のボンド紙シート上で印刷した。最初のページの後にドットが喪失され、また3頁目までに幾つかのラインが喪失されたので、インクの窮乏が示された。従って、当該インクはひどいコゲーションおよびインク窮乏が明白であったので、インクジェット適用のための必要な試験に合格しなかった。
【００４３】
＜水性組成物＞
例２１
上記例１の着色剤を、0.1重量％の量で硬表面クリーナ組成物に添加した。この組成物は迅速に、錫メッキされた明青色になった。保存期間の後、このような水ベースの組成物内で、この着色剤は優れた耐光性および熱安定性を示した。
【００４４】
本発明の特定の特徴を説明してきたが、本発明が属する技術の当業者は容易に変形がなされるであろうし、また本発明の原理の他の実施例を当業者がなし得ることは明らかであるから、本発明は如何なる特定の構成またはプラクティスにも限定されないことが理解されるべきである。従って、特許請求の範囲の本来の意味、精神および範囲内にある本発明の特徴を組込んだこのような変形は、特許請求の範囲によって包含されるものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アニオン性有機染料と四級アンモニウム化合物の液状複合体であって、均質であり、従って、所望しない塩を実質的に含有しないものに関する。四級アンモニウム化合物として特に有利なものは、アルコキシル化残基を有するものである。そのような複合体は、２つの化合物間に形成されるイオン結合により形成される。次いで、複合体は、染料のカチオン及び四級化合物(quat)の対イオンから形成される全ての生成する所望しない塩を実質的に除去され、異なる媒体に容易に分散し、並びに有利な移動及び着色特性を保持する均質な液体着色剤が得られる。本発明は、上述した塩を含有しない染料／四級化合物複合体を製造する方法、更には、熱可塑性及び熱硬化性組成物を染色するためのそのような複合体を用いる方法、並びに水性及び非水性配合物及びインク組成物にそのような複合体を取り込む方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書にわたり引用される全ての特許は、引用により本明細書にすべて取り込まれる。
【０００３】
四級アンモニウム化合物は、アニオン性染料の複合化剤(complexing agent)として周知である。例えば、キングの米国特許第5,059,244号には、アニオン性染料とエトキシル化トリエタノールアミンの水性溶液が開示されている。この組成物は、インク配合物内の成分として、及び織物繊維を一次的に染めるための試薬として有用であるが、上記特許権者は、得られた着色剤組成物から過剰の無機塩を除去することを教示も示唆もしていない。四級アンモニウム化合物は、繊維材料上に印刷するための補助剤として有用であることが開示されてきた。例えば、ヒルデブランドの米国特許第3,785,767号には、アニオン性染料及びアミン塩を含有する配合物を用いる繊維材料の印刷及び連続染色のためのパッドスチーミングプロセス(pad-steaming process)が開示されている。他の関連性のある教示には次のものが含まれる：トップフルの米国特許第4,563,190号（少なくとも１のポリグリコールエーテル鎖が結合した塩基性窒素原子を少なくとも１つ有する四級アンモニウム化合物を含有するアニオン性染料のための染色補助配合物が開示されている。）；モシマンらの米国特許第4,935,033号（四級アンモニウム化合物を含有する染色補助剤及び反応性染料を用いる天然ポリアミド繊維の染色方法が開示されている。）；及びドボルスキーらの米国特許第4,369,041号（織物を酸性染料により染色又は印刷する間又はその前に、四級アンモニウム化合物の作用に織物をさらすことを含む織物印刷のための技術が開示されている。）。さらに、アストンらの米国特許第5,403,358には、四級アンモニウム化合物及び反応性染料を含有するインクジェット用前処理組成物が開示されている。そのようなアニオン性染料及び四級アンモニウム化合物は、他の分野における適用例を見出すことができる。例えば、ヘリングらの米国特許第4,459,130号（四級アンモニウム又はホスホニウム基を含有する塩基性担体及び酸性染料からなる染料調製物が開示されている。）；及びアウテンらの米国特許第5,266,077号（染料複合化剤としての四級アンモニウム化合物の作用により親水性コンタクトレンズを染色するための方法が開示されている）。最も近い従来技術は、ポッダーの米国特許第4,648,883号に教示されている。この特許権者は、アニオン性染料と四級化合物含有ポリスチレンイオン交換カラムの反応生成物である着色剤を含有する印刷インク組成物を開示している。得られた生成物は、過剰の無機塩を除去され、分離され、引き続いてある種の溶媒に溶解するために、粒子に粉砕される。ポッダーの化合物は、無機塩を含有しないが、高分子量の架橋されたポリスチレンイオン交換成分を含有しなければならない。従って、この特許権者の全ての可能性ある着色剤は、精製され、溶媒に未希釈な場合、固体でなければならない。
【０００４】
アニオン性染料、特に酸性染料（すなわち、スルホン酸又はカルボン酸残基を有するもの）は、望ましくかつ有利な着色特性を多くの異なるタイプの基体(substrate)に提供する。しかしながら、ワックス、ポリオレフィン、ポリウレタン、炭化水素などのようなある種の媒体内で、許容し得る着色性能をそのような有利な染料に取り込ませることは困難であることが証明されてきた。そのような酸性染料の極性（親水性）はかなり高いので、長く持続する染色を妨げ、又はそのような媒体内では全く着色しなかった。より疎水性の油溶性染料（及び酸性基を有しない、より極性の少ない他の染料）を熱可塑性樹脂などの着色剤として用いる試みがなされてきた。しかしながら、そのような手順も、上述した所望の媒体内外で容易に移動する疎水性油溶性染料故に、不利であることが証明された。従って、熱可塑性樹脂など（上述したようなもの）のような媒体内に残留し、これと結合するために有効な、要求される程度の疎水性を有する安価な着色剤を製造する必要性が存在する。
【０００５】
アニオン性染料を四級アンモニウム化合物と複合化し、引き続いて、そのような反応中に形成される過剰の所望しない塩を実質的に全て除去することにより、上述したような高く所望されかつ必要な特徴を有する均質な着色剤が製造されることが見出された。従って、そのような均質なアニオン性染料／四級アンモニウム着色剤複合体、及び特に、約１００℃（約０．８ないし約１．２の気圧雰囲気下）よりも低い温度において、希釈されていない状態で液体である複合体により、非常に低い引抜き(extraction)の潜在性と共に、多くの異なる媒体内で高い着色能力を有する着色剤が提供されることが見出された。複合体化溶液中に配置された場合、アニオン性染料及び四級アンモニウム塩は、互いに大きい親和性を示すので、それらの各々のカチオン及び／又は対イオンとともに溶解するや否や、染料及び四級化合物の複合体化は、遊離カチオン及び対イオンから構成される所望しない塩の形成を促す。一旦、これらの所望しない塩が形成されると、塩は、ろ過、相分離又は抽出技術により容易に除去され得る。そのような塩を除去すること、すなわち、均質な液状着色剤複合体の創製により、染料及び四級化合物が染料溶液中に溶解されるや否や所望しない遊離のカチオン及び／又は対イオンと潜在的に反応するよりも、むしろ染料及び四級化合物がそのような複合体中に一緒に維持されることが保証される。従って、所望の特性が、より大量の染料／四級化合物複合体及びより少量の所望しない残留塩と共に得られる。
【０００６】
無数の基体用着色剤又は染色剤として、アニオン性有機染料及び／又は四級アンモニウム化合物の分野において多くの利点が例証されてきているが、均質な（実質的にカチオン／対イオン塩を含有しない）、ある種の媒体中で非常に良好な不動性、優れた着色特性などを提供する２成分複合体であって、純粋な、未希釈状態において、せいぜい１００℃の温度で液体であるものの開示はない。染料及び／又は着色剤分野において、比較的安価な材料に関連するそのようなタイプの改良、及び本発明の着色剤複合体により提供されるプロセスへの大きな要求がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、異なる基体及び媒体のための着色剤である、純粋で、未希釈の状態で液体であり、また、所望しない塩を実質的に含有しない、アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物の均質な複合体を提供することである。本発明の更なる目的は、水性組成物、有機配合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びワックスを染色するために、更にはインクジェット及び印刷インク配合物及び適用物(application)において用い得るポリマー着色剤を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物間の複合体を形成する技術は、従来技術において既知である。しかしながら、均質なアニオン性染料／四級化合物着色剤の液状複合体、及びより重要なことには、そのような液状複合体の利点及び適用(application)は、今まで開発されてこなかった。本発明の着色剤複合体は、可視スペクトルにおいて発色し、せいぜい約１００℃、好ましくはせいぜい約８０℃、より好ましくはせいぜい約６５℃、最も好ましくはせいぜい約５０℃の温度において、未希釈の状態で液体であるものである。本発明の着色剤複合体は、可視スペクトルにおいて発色し、従って、光学的光沢剤、紫外線吸収剤などを特異的に含まないものである。
【０００９】
今までに教示されるアニオン性染料／四級アンモニウム化合物複合体は、典型的には精製されておらず、大量（一般的には、約１ないし約５０％）の所望しないカチオン／対イオン塩を含有する。そのような塩には、現実には厳密に無機であり得、又は有機カチオン又は有機対イオンも含まれ得る。いくつかの塩は、典型的には、酸性染料組成物中に製造プロセスからの副生成物として、さらには着色力を合わせる能力を付与する希釈剤として、酸性染料に存在する。典型的な無機塩は、硫酸ナトリウム及び塩化ナトリウムであるが、上述したように有機塩を含む多くの他の異なる塩も存在し得る。以下に詳細に説明するように、そのような所望しない塩も、アニオン性染料及び四級アンモニウム化合物間の複合体化からの副生成物である。組成物中にそのような所望しない塩が存在することにより、四級アンモニウム化合物又はカチオンの何れかが、複合化したアニオン性染料に対する対イオンとして作用し得る。その結果、増加する量の無機塩の存在により、染料と四級化合物成分との間の連続した複合体化の機会が減る。染料と四級化合物化合物は、溶液中で溶解するので、いくらかの遊離の酸性染料が遊離のカチオンと結合することは避けられず、また、いくらかの遊離の四級化合物が有利の対イオンと結合することは避けられず、それにより、染料／四級化合物複合体の総着色性及び不動効果が下がる。従って、この有害な効果は、より大量に残留する所望しない塩上で、より顕著である。よって、塩含有異種酸性染料／四級化合物複合体着色剤システムは、プラスチック、ワックス、塗布システム及び有機溶媒のような異なる有機媒体において、一様でない溶解度及び低い分散製を示す。従って、そのような複合体は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又はワックス用染料又は着色剤としても、又はインクジェット及び印刷応用物及び配合物内の着色剤としても好適ではない。従って、本発明の文脈において用いられる「均一」との用語は、本質的には、これらの所望しないカチオン／対イオン塩を実質的に含有しない複合体を意味することを意図する。
【００１０】
均質なアニオン性有機染料／四級アンモニウム複合体着色剤であって、せいぜい約１００℃の温度において、未希釈の状態で液体であるものは、有利な不動性及び着色特性を熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びワックス内に、更には、インクジェット及び印刷応用物及び配合物内に提供する。所望しない塩の除去により、複合体に改良された安定性が付与される。そのような均質な複合体は、プラスチック、水、有機溶媒及び塗布システムにおける優れた分散性及び溶解性を有する。さらに、そのような複合体の物理特性は、四級アンモニウム化合物の構造を変更することにより、いずれの具体的な要求にもあつらえ得る。例えば、エトキシル化アルキル−四級化合物又はテトラアルキル四級化合物が有するような、より疎水性の四級アンモニウム構造により、アニオン性染料と複合体化し、及び生成する塩の実質的に全てを除去するや否や、着色溶媒システム、ワックス、プラスチック（単なる例として挙げると、ポリオレフィン、ポリウレタン及びポリエステル）、並びに印刷インクを着色するために好適な着色剤が使用者に与えられる。
【００１１】
「溶媒系」の用語は、何れかの水性液体又は有機液体配合物(formulation)を包含する。意図される水性の系の限定しない例は、洗浄溶液、洗剤、柔軟仕上げ剤、印付け用インク(marking ink)及び着色剤、及びケラチン染料を含む。有機配合物の限定しない例は、非水性タイプの洗浄溶液、洗剤、柔軟仕上げ剤、模様付けインク及び着色剤、ケラチン染料、並びに脱スケール剤(descaler)、界面活性剤複合物、炭化水素組成物等を含む。
【００１２】
「ワックス」の用語は、何れかの固形又は半固形の脂肪鎖(fatty-chain)化合物を含む。そのような化合物は、単なる例として、ろうそく、車体及び家具の処理用組成物、耳栓(ear plug)等の内部に一般に組み込まれている。
【００１３】
プラスチック（熱可塑性及び熱硬化性の両方）は、樹脂の色素又は染料を加えることで典型的に着色される。プラスチックの中に色素を組み込むことは、プラスチックの物理特性にマイナスの影響を与えるかもしれない。従来の染料が用いられるのであれば、染料の水耐性、油耐性及び移動性は、しばしば不都合なことに不適切である。プラスチックの着色における１つの明確な改良は、Baumgartnerらの米国特許第4,640,690号、及びKlugerらの米国特許第4,507,407号に記載されおり、その中では液状ポリマー着色剤は、混合及びポリマー付加反応の前又はその最中に樹脂に添加される。本発明の着色適用に関して、またこれらの特許は、同様の「熱可塑性」及び「熱硬化性」の用語の定義及び範囲を提供する。これらの参照文献に開示されるポリマー着色剤は、ポリアルキレンオキシで置換された発色団として広範囲に記載されている。この一般的な種類の着色剤は既知であり、単なる一例として、Kuhnの米国特許第3,156,663号にあせやすい色として開示されている。ポリマー着色剤が従来技術を超える非常に大きな改良を示したとしても、入手できるポリマー中間体が不足しているために、本技術に適用できる実際の発色団の数は限られる。
【００１４】
印刷用インクは、また単なる例として、ペン（ボールペン及び万年筆を含むがそれに限定されない）、ドットマトリックスプリンター、標準コピー機のトナー、インクジェットアプリケーション、パーマネントマーカー、ドライイレイス(dry-erase)マーカー、新聞用紙、雑誌印刷物、レーザージェットプリンター等内に使用される組成物を含む。
【００１５】
本発明の複合体は、高濃淡強度、所望の移動特性、及びプラスチックの物理特性への最小の影響のようなのポリマー着色剤の有利な特性を有する。また、従来技術に開示されるポリマー着色剤のように、本発明に記載される複合体は、望ましい場合、ニートの液体状態で、大気圧、外気温下（又は約１００℃未満の温度）に存在してもよい。しかしながら上記のポリマー着色技法とは異なって、全てのタイプ及び種類の発色団が、実質的に本発明の実施するために採用することができる。さらに、本発明の着色剤複体は、水ベースのインクジェットにおけるすばらしい噴出性及び水堅牢性、及び水及びトルエン印刷用インク希釈剤内における良好な溶解性を示す。
【００１６】
酸性染料、直接染料及びある食物染料のような、黄色からシアンまでの広範囲のアニオン性染料は、本発明の均質な複合体の範囲内において有用である。しかしながら、そのような発色団分子は、第四級アンモニウム化合物と必要な複合体を形成するために、少なくとも１つのスルホン酸又はカルボン酸官能基を有さなければならない。カチオン性アンモニウム基は、そのような酸（即ち、スルホン酸及び／又はカルボン酸）基と結合し、イオン結合を形成する。第四級アンモニウムのカチオン部位とアニオン性染料のアニオン部位間でどのように相互作用するかを十分に理解されていない；しかしながら、そのような第四級化合物が一般に結合するアニオン性対イオンに対してよりもむしろアニオン性染料に対して、第四級アンモニウム化合物がより大きな親和力を有することは明白である。次に複合化すると、両成分のフリーな対イオンはともに反応し、前述の有益な特性を有する所望の均質な着色剤を提供するために生じる複合体からの除去（少なくとも実施的な程度にまで）が必要とされる前述の望ましくない塩を形成する。残存する望ましくない塩の許容されるレベル、従って本発明の「均質」の定義の下で許容される上限は、多くても約５，０００ppmである。理論上は、そのような複合体からの無機塩全てを除去することは不可能である；しかしながら、そのような許容可能で、達成しうるレベルの低い塩含有量にて、所望の移動性及び着色特性を得ることが可能である。真に均質な複合体を創出するために、確かに、全く塩が存在しないレベルがもっとも好ましいであろう；しかしながらそのようなレベルは、上述のように達成するにはほとんど不可能である。従って、本発明の均質な着色複合体の範囲内で許容可能な、望ましくない残存の塩の上限を提供する必要がある。さらに、また「均質」の用語は、粒子を含有する液体というよりはむしろ完全に液体として存在するように、至る所で１つの完全な物理状態にある着色複合体を示す。
【００１７】
広範囲の第四級アンモニウム化合物が、本発明を実施するのに有用であると知られている。本発明内における潜在的に有用な第四級化合物の広範囲のリストには、トリアルキル、ジアルキル、ジアルコキシアルキル、モノアルコキシ、ベンジル、及びイミダゾリニウム第四級アンモニウム化合物が含まれる。特に好ましい第四級化合物(quats)は、これが本発明の複合体及び方法の範囲内において有用である種々の種類の第四級アンモニウム化合物の単なる広範囲のリストであるとして以下に記載される。
【００１８】
次に、基本的に、本発明の最も簡素な実施方法は、第一に、着色される素材において、色合い、光堅牢性、熱安定性等に関して所望のアニオン性染料を決定し；第二に、移動性、均一分散(uniform dispersion)性、溶解性、水堅牢性等の必然的に必要とされる物理特性に基づいた素材に関して適切な第四級アンモニウム化合物を選択し；第三に、２つの化合物をともに反応させ、液状複合体を形成し；最後に、染料のカチオン及び第四級化合物の対イオンから形成される望ましくない塩を除去することである。
【００１９】
本発明の範囲を限定することなく、本発明の好ましい形態を以下に例示する。本発明の範囲内で、少なくとも１つのスルホン酸又はカルボン酸官能基を有する発色団が好ましく、また最も適している。該酸性官能基は、直接的に発色団又は発色団における置換基に結合されてもよい。適した発色団の例は、酸性染料及び直接染料である。限定しない例によって、好ましい染料のリストを、下記の表１に記載する。
【００２０】
表１
染料 種類 C.I.番号
酸性黄色染料11 アゾ 18820
酸性黄色染料17 アゾ 42650
酸性黄色染料23 アゾ 19140
酸性黄色染料25 アゾ 18835
酸性黄色染料40 アゾ 18950
酸性黄色染料3 キノリン 47005
直接黄色染料4 ビスアゾ 24890
直接黄色染料11 スチルベン 40000
直接黄色染料44 ビスアゾ 29000
酸性橙色染料7 アゾ 17925
酸性橙色染料24 ビスアゾ 20170
直接橙色染料15 スチルベン 40002
直接橙色染料39 スチルベン 40215
酸性紫色染料7 アゾ 18055
酸性紫色染料19 トリフェニルメタン 42685
酸性紫色染料47 アントラキノン *
直接紫色染料9 ビスアゾ 27885
酸性赤色染料1 アゾ 18050
酸性赤色染料4 アゾ 14710
酸性赤色染料52 キサンテン 45100
酸性赤色染料87 キサンテン 45380
酸性青色染料127 アントラキノン 62055
酸性青色染料9 トリフェニルメタン 42090
酸性黒色染料1 ビスアゾ 20470
酸性黒色染料2 アジン 50420
直接青色染料86 フタロシアニン 74180
直接青色染料80 トリスアゾ 34200
直接青色染料199 フタロシアニン *
直接黒色染料22 ポリアゾ 35435
直接黒色染料80 トリスアゾ 31600
*：これらの染料に対しカラーインデックス番号(Colour Index Number)はない。
【００２１】
様々なタイプの第四級アンモニウム化合物が本発明に適用可能であり、成功をおさめている。第四級アンモニウム化合物は、元のアンモニウムカチオンの４つの水素を有機基に置き換えたアンモニウム塩の類似物である。置換基は、アルキル、アリール、アラルキル、又はアルコキシレートであってもよく、又は窒素が環構造の一部であってもよい。限定されない例によって、第四級アンモニウム化合物の好ましい種類及び例のリストを、下記の表２に記載する。
【００２２】
表２
種類 例（記述）
トリアルキル第四級化合物 メチルトリ（水素化獣脂）
アンモニウムクロライド
ジアルキル第四級化合物 ジココジメチル
アンモニウムクロライド
ジアルコキシアルキル第四級化合物 メチルビス（ポリエトキシエタノール）
ココアンモニウムクロライド
モノアルコキシ メチル（ポリプロピレングリコール）
第四級アンモニウム化合物 ジエチルアンモニウムクロライド
ベンジル第四級アンモニウム化合物 ジメチル獣脂ベンジル
アンモニウムクロライド
イミダゾリニウム メチル獣脂アミド−２−獣脂
第四級アンモニウム化合物 イミダゾリウムメチルスルフェート。
【００２３】
また、上記に挙げられる例は、広範囲に挙げられる種類の第四級化合物が、本発明の範囲内にあることを満たす何れかの化合物として、単に好ましい化合物である。さらに、しかしながら、言及する価値のある適切な第四級化合物には、また単なる例として、テトラアルキル第四級化合物、一置換ポリアルコキシアルキル第四級化合物、二置換ポリアルコキシアルキオル第四級化合物、及び三置換ポリアルコキシアルキル第四級化合物が含まれる。さらに、種々の着色素材において、第四級化合物が非常に移りやすい性質を提供し、取り扱いやすいように、最も好ましい第四級化合物は、エチレンオキシド部位のアルコール鎖につき１５モルを含有するであろう。残存する無機塩の量は、一般的に５０ppb〜５０００ppmである。典型的に、ナトリウム対イオン、従ってナトリウム塩は、残存する無機イオン及びそのようなアニオン性染料内の塩である。無機塩レベルのモニタリングは、好都合にかつ容易に実行される組成物内のナトリウムイオンレベル測定により得ることができる。
【００２４】
実質的に複合体から残存する全ての無機塩を除去するために、様々な精製技法が行われてもよい。そのような技法には、溶媒抽出、相分離、限外濾過、及び他の濾過方法が含まれるが、それに限定されない。高圧下の限外濾過、炭酸アンモニウムリンス法（即ち、複合体に対して１：１の質量比の２５％炭酸アンモニウム水溶液を用いて３回連続して洗浄する）を利用した相分離、及びメチレンクロライド、フロロホルム等を利用した溶媒抽出濾過が特に好ましい。過剰の無機塩を除去した後に、着色複合体を精製するために、また得られた溶液を過剰の水を除去すべきである。本発明の複合体は、約１００℃未満の温度にて精製すると、常に液体を形成するであろう。
【００２５】
本発明は、本発明のより好ましい態様の下記の限定しない例を参照することにより、さらに理解されるであろう。比較試験及び試料が、そのように示されている。
【００２６】
【実施例】
本発明の複合体の製造
例 １
414gの直接青色染料86（0.342モル）、622gの塩化メチルビス［ポリエトキシ(15)エタノール］ココアンモニウム（0.683モル、商標名Variquat K1215）を、１リットルの水の中に溶解した。この溶液を２時間攪拌した。該複合体を限外濾過により精製した。この限外濾過プロセスを、溶液のナトリウムレベルをモニターすることによりモニターした。ナトリウムレベル（100％固体に調節したもの）が100重量ppm未満になったときに、減圧下において90℃で溶液をストリップし、均一な暗青色液体を得た。大気圧で25℃に冷却したとき、得られた複合体は液体状態のままであった。
【００２７】
得られた青色液体の少量を二つの顕微鏡スライドの間に配置し、色の均一性を試験した。該液体は上部スライドを配置したときに均一に広がり、次いで、このスライドを10倍の倍率で観察した。このサンプルは均一であり、観察したスライドの全体に亘って等しい量の色が均一に分布していた。相分離または外来物質（例えば粒子）は観察されなかった。
【００２８】
例 ２
126gの直接青色染料86、220gの塩化メチル（ポリプロピレングリコール）ジエチルアンモニウム（商標名Emcol CC-9）を、１リットルの水の中に溶解した。この混合物を2時間攪拌した。次いで、該溶液を500ミリリットルの塩化メチレンで抽出した。この塩化メチレン溶液を減圧下でストリップした。無水の流動可能な暗青色液体が生じ、これは室温および常圧で液体のまま残った。
【００２９】
更に、本発明のアニオン性染料および四級アンモニウム化合物複合体を、上記例１および例２の下記の一般的手法に従って調製した。25℃および１気圧において、各例のための物理的形態を経験的にプリフォームした。
【００３０】
表 ３
例No. 染料 四級化合物 物理形態 色値＊
（メタノール中）
３ 酸性赤 Variquat K1215 液体 44
４ 酸性黄 Variquat K1215 液体 12.5
５ キノリン黄Ｓ Variquat K1215 液体 18.2
６ キノリン黄ｓ Emicol CC-9 液体 24.2
７ 酸性黄23 Variquat K1215 液体 11.2
８ アミド黒 Variquat K1215 濃厚液体 ＃
９ 可溶性 Variquat K1215 濃厚液体 ＃
ニグロシン
１０ 直接紫９ Variquat K1215 液体 24.5
１１ 酸性赤52 Emicol CC-9 液体 55.3
１２ 酸性青９ Emicol CC-9 液体 55.7
＊λmaxにおける100g／lの吸光度
＃これら黒色染料のピークが広いため、色値を測定できなかった
比較の目的のために、この複合体を更に精製することなく、以下の複合体を製造した。
【００３１】
例１３（比較例）
414gの直接青染料、622gの塩化メチルビス［ポリエトキシ（15）エタノール］ココアンモニウムを、１リットルの水の中に溶解した。この溶液を２時間攪拌した。更に精製することなく、減圧90℃で水をストリップした。該暗青色液体中に懸濁した固体粒子との無水暗青色混合物が得られた。ナトリウムレベルは55,000 ppmと測定された。この着色剤は、上記の例１との相関関係が算定された。
【００３２】
例１で行われたのと同じスライド試験に際して、得られた着色剤は全体に高度に不均一であり、多量の青色粒子が青色液体中に懸濁していることが証明された。
【００３３】
例１４および１５（比較例）
上記の例３および例５で使用した染料および四級化合物に相関する、更なる比較例の酸性染料および四級アンモニウム化合物複合体を、上記の例１３に従う一般的手法を用いて調製した。これらの比較例着色剤については、退色は測定されなかった。
【００３４】
表 ４
例No. 染料 四級化合物 物理形態
１４ 酸性赤52 Variquat K1215 固体粒子を含む液体
１５ キノリン黄 Variquat K1215 固体粒子を含む液体
精製された実質的に塩を含まない複合体と非精製複合体との間には、それらの物理的形態に既に顕著な相違が存在する。熱可塑性（ポリオレフィン）樹脂およびポリウレタンフォーム内で、二種類の染料の特徴を更に試験した。その結果は次のように要約される。
【００３５】
＜ポリオレフィン着色剤試験＞
一定の試験サンプルを、試験のための熱可塑性プラスチック（ポリオレフィン）の中に導入した。典型的な色負荷は、500および1000重量ppmである。適切な重量の試験すべき着色剤を、Fina 7525ポリプロピレンランダム共重合体パレットに添加した。次いで、パレットの表面全体に亘る均一な着色剤の分布を保証するために、この混合物を20分間タンブリングした。次いで、着色パレットを425EFで、50ミルおよび85ミルの二つの厚さレベルをもった3インチ×2インチのプラークに射出した。夫々のプラークを、色の均一性および脱色（何れも重要な化学的属性である）について試験した。下記の表に提示するように、色斑点および色劣化を示さないプラークを「合格」とする一方、色斑点および退色を示すプラークを「不合格」とした。
【００３６】
例＃の着色剤 試験結果 備 考
１ 合格 色斑点なし
３ 合格 色斑点なし
５ 合格 色斑点なし
１３（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
１４（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
１５（比較例） 不合格 顕著な色斑点あり
これらの結果は、ポリオレフィンの着色のための本発明の複合体の効果を示し、またこのような目的のための他の同様の着色剤と比較した本発明の利点を示している。
【００３７】
＜ポリウレタンフォーム着色試験＞
ついで、一定の試験サンプルを着色剤としてインサイチューでポリウレタンフォームの中に導入した。例１，３，５および比較例１３，１４および１４からのサンプルを、以下の組成を使用してポリウレタンフォームの中に組込んだ。
【００３８】
組成
化合物 量
ArcolTM F3020（Arco社） 100.00ｇ
水 4.52 mL
DabcoTM 33LV（エアプロダクト社） 0.15 mL
L-520シリコン（OSIインダストリー社） 1.50 mL
T-10触媒（エアプロダクト社） 0.32 mL
トルエンジイソシアネート（バイエル社） 49.0 mL
着色剤複合体 0.50 mL
夫々のフォームサンプルを160℃で3分間硬化させ、冷却し、次いで切り開いた。夫々のフォームを、フォーム上昇時間、バン高さ、および色の均一性について試験した。非着色対照よりも遥かに低いバン高さおよび遥かに遅い上昇時間、並びに不均一な色分布を示すフォームは不合格品とされた。それ以外のフォームは合格品として、下記の表に示す。
【００３９】
表 ６
着色剤複合体の例＃ 試験結果 備 考
１ 合格 良好なバン高さ、均一な色
３ 合格 良好なバン高さ、均一な色
５ 不合格 良好なバン高さ、均一な色
１３（比較例） 不合格 低いバン高さ、悪い色斑点
１４（比較例） 不合格 良好なバン高さ、悪い色斑点
１５（比較例） 不合格 低いなバン高さ、悪い色斑点
これらの結果は、ポリウレタンフォームの着色のための本発明の有益性を示し、また、このような目的のための他の同様の着色剤に比較した本発明の利点を示している。
【００４０】
＜インク組成物および応用＞
先ず、10部の酸性赤52を50部の水に溶解することにより、塩を含まない本発明の液状複合体を含有するインクジェット組成物を調製した。次いで、40部のVariquatTM K1215をこの溶液に添加し、得られた混合物を2時間攪拌した。この混合物に、新たに調製した30％重炭酸アンモニウムの溶液を添加した。次に、大量の無機塩を効果的に除去するために、得られた組成物を分離ロートの中に置き、溶液から水層を除去した。この手順を3回繰り返して、ナトリウムおよび塩素の量を約100 ppm未満に低下させた。次いで、分離された着色剤複合体から、複合体中の自由水が約0.5％未満のレベルになるまで過剰の水をストリップした。このような着色剤は、以下で述べるように、インクジェット処方または印刷インク組成物の中に導入すればよい。
【００４１】
例１９
上記のようにして合成した本発明の液状複合材10部を、80部の水の中に溶解した。次に、インク組成物を得るために、4部のN-メチル-2-ピロリドンおよび6部のジエチレングリコールをこの溶液に添加した。次いで、該混合物をHewlett PackardTMデスクジェットWTM682Cの中に導入して、当該着色剤の噴射性を試験した。矩形の固体ブロック（7cm×9cm）を、インク供給がなくなるまで、標準のボンド紙シート上で印刷した。本発明のインク組成物の如何なるコゲーション(kogation)および窮乏も示されなかった。更に、本発明の着色剤の印刷性は優秀であり、対象紙シート上のドットまたはラインの喪失を何等示さなかった。
【００４２】
例２０（比較例）
2部の商業的に入手可能な酸性赤52を、80部の水の中に溶解させた。次に、インク組成物を得るために、4部のN-メチル-2-ピロリドンおよび14部のジエチレングリコールをこの溶液に添加した。次いで、該混合物をHewlett PackardTMデスクジェットWTM682Cの中に導入して、当該着色剤の噴射性を試験した。矩形の固体ブロック（7cm×9cm）を、インク供給がなくなるまで、標準のボンド紙シート上で印刷した。最初のページの後にドットが喪失され、また3頁目までに幾つかのラインが喪失されたので、インクの窮乏が示された。従って、当該インクはひどいコゲーションおよびインク窮乏が明白であったので、インクジェット適用のための必要な試験に合格しなかった。
【００４３】
＜水性組成物＞
例２１
上記例１の着色剤を、0.1重量％の量で硬表面クリーナ組成物に添加した。この組成物は迅速に、錫メッキされた明青色になった。保存期間の後、このような水ベースの組成物内で、この着色剤は優れた耐光性および熱安定性を示した。
【００４４】
本発明の特定の特徴を説明してきたが、本発明が属する技術の当業者は容易に変形がなされるであろうし、また本発明の原理の他の実施例を当業者がなし得ることは明らかであるから、本発明は如何なる特定の構成またはプラクティスにも限定されないことが理解されるべきである。従って、特許請求の範囲の本来の意味、精神および範囲内にある本発明の特徴を組込んだこのような変形は、特許請求の範囲によって包含されるものである。
Claims (19)
- 均一な着色剤複合体であって：
アニオン性染料化合物と；
トリアルキル四級化合物、ジアルキル四級化合物、ジアルコキシアルキル四級化合物、モノアルコキシ四級化合物、ベンジル四級化合物、イミダゾリニウム四級化合物、テトラアルキル四級化合物、一置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、二置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、および三置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウム化合物とを含有し、
前記着色剤複合体は、前記アニオン性染料化合物を前記四級アンモニウム化合物と反応させ、前記反応中に形成される塩を実質的に全て除去精製することによって得られ、
前記着色剤複合体は可視スペクトルにおける色を吸収し、
また前記着色剤複合体は、その希釈しない純粋な状態において、大気圧および100℃未満の温度で液体である着色剤複合体。 - 請求項１の着色剤組成物であって：
前記四級アンモニウム化合物は、塩化メチルトリ（水素化タロー）アンモニウム、塩化ジココジメチルアンモニウム、塩化メチルビス（ポリエトキシエタノール）ココアンモニウム、塩化メチル（ポリプロピレングリコール）ジエチルアンモニウム、塩化ジメチルタローベンジルアンモニウム、メチル硫酸メチルタローアミド-2-タローイミダゾリニウム、およびこれらの混合物から実質的になる群から選択される着色剤複合体。 - 請求項１に記載の着色剤複合体であって：
前記アニオン性染料化合物は、酸性染料、直接染料、食品染料、およびこれらの何れかの混合物から実質的になる群から選択される着色複合体。 - 請求項２に記載の着色剤複合体であって：
前記アニオン性染料化合物が酸性染料である着色剤複合体。 - 請求項１に記載の着色剤複合体であって：
前記複合体は、その希釈しない純粋な状態において、大気圧および80℃未満の温度で液体である着色剤複合体。 - 請求項５に記載の着色剤複合体であって：
前記複合体は、その希釈しない純粋な状態において、大気圧および65℃未満の温度で液体である着色剤複合体。 - 請求項６に記載の着色剤複合体であって：
前記複合体は、その希釈しない純粋な状態において、大気圧および50℃未満の温度で液体である着色剤複合体。 - 請求項１に記載の着色剤複合体であって：
前記複合体は、その希釈しない純粋な状態において、大気圧および65℃未満の温度で液体である着色剤複合体。 - 請求項１の着色剤複合体を含有する有機処方剤。
- 請求項１の着色剤複合体を含有する着色された熱可塑性樹脂複合材。
- 請求項１０に記載の熱可塑性樹脂複合材であって：
前記熱可塑性樹脂は、少なくとも一つのポリオレフィン、少なくとも一つのポリウレタン、少なくとも一つのポリエステル、およびこれらの何れかの混合物から実質的になる群から選択される熱可塑性樹脂複合材。 - 請求項１０に記載の熱可塑性樹脂複合材であって：
前記熱可塑性樹脂は少なくとも一つのポリオレフィンである熱可塑性樹脂組成物。 - 請求項１２に記載の熱可塑性樹脂複合材であって：
前記ポリオレフィンは、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびこれらの何れかの混合物から実質的になる群から選択される熱可塑性樹脂複合材。 - 請求項１の着色剤複合体を含有するワックス組成物。
- 請求項１の着色剤複合体を含有する印刷インク組成物。
- 請求項１の液状着色剤複合体を製造する方法であって：
（ａ）アニオン性染料化合物と、トリアルキル四級化合物、ジアルキル四級化合物、ジアルコキシアルキル四級化合物、モノアルコキシ四級化合物、ベンジル四級化合物、イミダゾリニウム四級化合物、テトラアルキル四級化合物、一置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、二置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、および三置換ポリアルコキシアルキル四級化合物、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウム化合物とを反応容器内で一緒に反応させることと；
（ｂ）前記工程（ａ）の際に形成された塩の実質的に全部を除去精製することと
を包含する方法。 - 請求項１６に記載の方法であって、前記工程（ｂ）は濾過を伴う方法。
- 請求項１６に記載の方法であって、前記工程（ｂ）は抽出を伴う方法。
- 請求項１６に記載の方法であって、前記工程（ｂ）は相分離を伴う方法。
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