JP4522589B2 - 化合物 - Google Patents
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Description
本発明は、染料として使用するために適した化合物、インク及びインクジェット印刷(ink jet printing:“IJP”)におけるこれらの使用に関する。IJPは、非衝撃性(non−impact)印刷技術であり、ここにおいてインクの液滴は、ノズルが被印刷物(substrate)と接触することなく微細なノズルから被印刷物上に射出される。
【0002】
IJPに使用される染料及びインクには、多くの厳しい性能上の要求がある。例えばこれらは、良好な耐水堅牢性、耐光堅牢性及び光学濃度を有する、鮮明なにじまないイメージを提供することが望ましい。インクはしばしば被印刷物に塗布した時に、汚れを防ぐためにすみやかに乾燥することが要求されるが、しかしこれらはインクジェットのノズルの先端に、印刷機の作動を停止させるような固形物(crust)を形成してはならない。インクはまた長期の貯蔵に対して、分解又は微細なノズルを閉塞するような沈殿物を形成しないように、安定でなければならない。
【0003】
本発明によれば、以下の式(1):
【0004】
【化3】
【0005】
[式中:
mは、1、2又は3であり;
R1及びR2は、それぞれ独立に置換されていてもよいアルコキシであり;そして
R4及びR5は、それぞれ独立にH、置換されていてもよいアルキル又は置換されていてもよいアリールであり;
但し、R1及びR2の少なくとも一つは、−OH基を保有することを条件とする;]
の化合物及びその塩が提供される。
【0006】
好ましくは、mは1である。
R1及びR2は、好ましくは、それぞれ独立に置換されていてもよいC1-4−アルコキシであり、但し、R1及びR2の少なくとも一つは、−OH基を保有する。R1、R2、R4及びR5に存在することができる所望による置換基は、好ましくは−NH2;ハロ、特にCl、Br及びF;エステル特に−CO2−C1-4−アルキル;−O−C1-4−アルキル;−CO2H;−SO3H;−OR3;及び−SR3から選択され;ここにおいてそれぞれのR3は、独立にH又はC1-4−アルキルであり、但し、R1及びR2の少なくとも一つは、−OH基を保有することを条件とする。
【0007】
好ましくはR1及びR2の両者は、−OH基を保有する。
好ましくはR4及びR5は、それぞれ独立にH、置換されていてもよいC1-4−アルキル又は置換されていてもよいフェニル、更に好ましくはH、又はC1-4−アルキル或いはカルボキシ及びスルホから選択される一つ又は二つの基を保有するフェニルである。更に好ましくはR4及びR5は、両者ともHである。
【0008】
特に好ましい態様において、mは、1又は2であり;R1及びR2の一つは、−OC1-4−アルキル−OHであり、そして他方は−OC1-4−アルキル又は−O−C1-4−アルキル−OHであり;そしてR4及びR5は、Hである。
【0009】
式(1)の化合物は、以下の式(2):
【0010】
【化4】
【0011】
[式中、R1、R2及びmは、本明細書中で先に定義した通りである;]
の化合物をジアゾ化して、ジアゾニウム塩を得て、そして得られたジアゾニウム塩を1−ヒドロキシ−3−スルホ−7−アミノナフタレンとカップリングすることによって製造することができる。
【0012】
R1及び/又はR2のヒドロキシ基は、ジアゾ化の間、例えば、酸と反応性を有する(acid labile)又は塩基と反応性を有する(base labile)保護基を使用して保護することができる。アセトキシ保護基は、特に都合がよく、そして安価である。
【0013】
ジアゾ化は、好ましくは6℃より低い温度、更に好ましくは−10℃ないし5℃の範囲の温度で行われる。好ましくはジアゾ化は、水中で、好ましくは7より低いpHで行われる。希釈した無機酸、例えばHCl又はH2SO4を使用して、所望の酸性条件を達成することができる。
【0014】
式(2)の化合物は、カルボキシアニリン化合物をジアゾ化し、そしてR1及びR2基をそれぞれ2−位及び5−位に保有するアニリン化合物にカップリングすることによって製造することができる。
【0015】
好ましい塩は、アルカリ金属塩(特にリチウム、ナトリウム及びカリウム塩)、アンモニウム及び置換されたアンモニウム塩並びにこれらの混合物である。特に好ましい塩は、ナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩、アンモニア塩及び揮発性アミンの塩並びにこれらの混合物である。リチウム塩は良好な溶解性を有し、特に毒性が低く及びインクジェットのノズルを閉塞する傾向の低い、貯蔵に安定なインクを形成する。
【0016】
この化合物は、既知の技術を使用して、所望する塩に転換することができる。例えば、化合物のアルカリ金属塩は、化合物のアルカリ金属塩を水に溶解し、無機酸で酸性化し、そして溶液のpHをアンモニア又はアミンでpH9ないし9.5に調節し、そしてアルカリ金属カチオンを透析により、又はイオン交換樹脂の使用によって除去することによって、アンモニウム又は置換されたアンモニア塩に転換することができる。
【0017】
このような塩を形成するために使用することができるアミンの例は、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソ−プロピルアミン、n−ブチルアミン、イソ−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ピペリジン、ピリジン、モルホリン、アリルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアミン及びこれらの混合物を含む。染料が、完全にアンモニウム塩又は置換されたアンモニウム塩の形であることは本質的ではなく、そして混合されたアルカリ金属塩及びアンモニウム塩又は置換されたアンモニウム塩のいずれか、特に少なくとも50%のカチオンがアンモニウム又は置換されたアンモニウムイオンであるものは、有効である。
【0018】
なお更なる塩は、本明細書中に参考文献として援用される、米国特許第5,830,265号の請求項1、小項目(b)に記載されている対イオンを持つものである。
【0019】
式(1)の化合物は、本明細書中に示したものとは異なる互変異性体として存在することができる。これらの互変異性体は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【0020】
本発明の第2の側面によれば、式(1)の化合物又はその塩、及び液体媒体又は低融点固体媒体を含む、インクが提供される。
好ましいインクは:
(a)0.01ないし30部の式(1)の化合物又はその塩;及び
(b)70ないし99.99部の液体媒体又は低融点固体媒体;
を含み、ここにおいて全ての部は重量であり、そして部の数字は(a)+(b)=100である。
【0021】
成分(a)の部の数字は、好ましくは0.1ないし20、更に好ましくは0.5ないし15、そして特に1ないし5部である。成分(b)の部の数字は、好ましくは99.9ないし80、更に好ましくは99.5ないし85、特に99ないし95部である。
【0022】
媒体が液体の場合、好ましくは成分(a)は、成分(b)に完全に溶解する。好ましくは成分(a)は、20℃で少なくとも10%の成分(b)中の溶解度を有する。これは、インクとして又はインクの製造に使用することができる液体染料濃縮物の製造を可能にし、そして貯蔵中に液体媒体の蒸発が起こった場合、染料が沈殿する機会を減少する。
【0023】
好ましい液体媒体は、水、水及び有機溶媒の混合物並びに水を含まない有機溶媒を含む。
液体媒体が、水及び有機溶媒の混合物を含む場合、水と有機溶媒の重量比は、好ましくは99:1ないし1:99、更に好ましくは99:1ないし50:50、そして特に95:5ないし80:20である。
【0024】
水及び有機溶媒の混合物中に存在する有機溶媒が、水混和性有機溶媒又はこのような溶媒の混合物であることが好ましい。好ましい水混和性有機溶媒は、C1-6アルカノール、好ましくはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、シクロペンタノール及びシクロヘキサノール;直鎖アミド、好ましくはジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド;ケトン及びケトンアルコール、好ましくはアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン及びジアセトンアルコール;水混和性エーテル、好ましくはテトラヒドロフラン及びジオキサン;ジオール、好ましくは2ないし12個の炭素原子を有するジオール、例えばペンタン−1,5−ジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール及びチオジグリコール並びにオリゴ−及びポリ−アルキレングリコール、好ましくはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール;トリオール、好ましくはグリセリン及び1,2,6−ヘキサントリオール;ジオールのモノ−C1-4−アルキルエーテル、好ましくは2ないし12個の炭素原子を有するジオールのモノ−C1-4−アルキルエーテル、特に2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)−エタノール、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エタノール、2−[2−(2−エトキシエトキシ)−エトキシ]−エタノール及びエチレングリコールモノアリルエーテル;環状アミド、好ましくは2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、カプロラクタム及び1,3−ジメチルイミダゾリドン;環状エステル、好ましくはカプロラクトン;スルホキシド、好ましくはジメチルスルホキシド及びスルホランを含む。好ましくは、液体媒体は、水及び2種類又はそれ以上、特に2ないし8種類の水溶性有機溶媒を含む。
【0025】
特に好ましい水溶性有機溶媒は、環状アミド、特に2−ピロリドン、N−メチル−ピロリドン及びN−エチル−ピロリドン;ジオール、特に1,5−ペンタンジオール、エチレングリコール、チオジグリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール;並びにジオールのモノ−C1-4−アルキル及びC1-4−アルキルエーテル、更に好ましくは2ないし12個の炭素原子を有するジオールのモノ−C1-4−アルキルエーテル、特に((2−メトキシ)−2−エトキシ)−2−エトキシエタノールである。
【0026】
水及び一つ又はそれ以上の有機溶媒の混合物を含む、更なる適したインク媒体の例は、米国特許第4,963,189号、第4,703,113号、第4,626,284号、及びEP4,251,50Aに記載されている。
【0027】
液体媒体が水を含まない有機溶媒(即ち、1重量%より少ない水)を含む場合、溶媒は、好ましくは30°ないし200℃、更に好ましくは40°ないし150℃、特に50ないし125℃の沸点を有する。有機溶媒は、水非混和性であっても、水混和性であっても又はこのような溶媒の混合物であってもよい。好ましい水混和性溶媒は、本明細書中で先に記載した、水混和性有機溶媒及びこれらの混合物のうちの任意のものである。好ましい水非混和性溶媒は、例えば脂肪族炭化水素;エステル、好ましくは酢酸エチル;塩素化炭化水素、好ましくはCH2Cl2;及びエーテル、好ましくはジエチルエーテル;並びにこれらの混合物を含む。
【0028】
液体媒体が、水非混和性有機溶媒を含む場合、好ましくは化合物の液体媒体中の溶解性を向上するために、極性溶媒を含む。極性溶媒の例は、C1-4−アルコールを含む。先に記載した選択から、液体媒体が水を含まない有機溶媒の場合、ケトン(特にメチルエチルケトン)及び/又はアルコール(特にC1-4−アルカノール、中でもとりわけエタノール又はプロパノール)を含むことが特に好ましい。
【0029】
水を含まない有機溶媒は、単一の有機溶媒であっても又は2種類若しくはそれ以上の有機溶媒の混合物であってもよい。媒体が水を含まない有機溶媒の場合、2ないし5種類の異なった有機溶媒の混合物であることが好ましい。これは、媒体が、インクの乾燥特性及び貯蔵安定性に対して良好な調節が得られるように選択することを可能にする。
【0030】
水を含まない有機溶媒を含むインク媒体は、迅速な乾燥時間が要求される場合、そして特に疎水性及び非吸収性被印刷物、例えばプラスチック、金属及びガラスに印刷する場合に特に有用である。
【0031】
好ましい低融点固体媒体は、60℃ないし125℃の範囲の融点を有する。適した低融点固体は、長鎖の脂肪酸又はアルコール、好ましくはC18-24の鎖を持つもの、及びスルホンアミドを含む。式(1)の化合物は、低融点の固体に溶解することができ、又はその中に微細に分散することができる。
【0032】
本発明の化合物は、その魅力的な黒の色調(shade)のために、インクの単独の着色料として使用することができる。然しながら、所望する場合、特定の最終用途のために僅かに異なった色調が要求される場合、この化合物を、一つ又はそれ以上の更なる着色料と組み合わせることができる。更なる着色料は、好ましくは染料である。更なる着色料がインクに含まれる場合、これらは好ましくは黒、シアン及び黄色の着色料及びこれらの組み合わせから選択される。
【0033】
好ましい黒の着色料は、C.I.食品用黒2、C.I直接黒19、C.I.反応黒31、PRO−JET即乾黒2、C.I.直接黒195;C.I.直接黒168;及びLexmark(例えばEP 0 539,178A2、実施例1、2、3、4及び5)、Orient Chemicals(例えばEP 0 347 803A2、5−6ページ、アゾ染料3、4、5、6、7、8、12、13、14、15及び16)及びSeiko Epson Corporationによる特許中に記載されている黒色染料を含む。
【0034】
好ましいシアン色の着色料は、C.I.直接青199;C.I.酸性青9;C.I.直接青307;C.I.反応青71;及びC.I.直接青85を含む。
好ましい黄色の着色料は、C.I.直接黄142;C.I.直接黄132;C.I.直接黄86;C.I.直接黄85;及びC.I.酸性黄23を含む。
【0035】
然しながら、先に記載したように、本発明の化合物と共に更なる着色料を使用することは通常は必要ない。
インクは、更に慣用的にインクジェット印刷用インクに使用される付加的な成分、例えば粘度及び表面張力改良剤、腐食防止剤、殺性物剤、コゲーション抑制添加剤及びイオン性又は非イオン性であってもよい界面活性剤を含むことができる。
【0036】
本発明の更なる側面は、式(1)の化合物を含むインクを、被印刷物にインクジェット印刷機によって塗布することを含む、被印刷物上にイメージを印刷するための方法を提供する。
【0037】
この方法に使用されるインクは、好ましくは本発明の第2の側面で定義した通りである。
インクジェット印刷機は、好ましくは被印刷物にインクを、被印刷物上に小さいオリフィスを通して射出される液滴の形で塗布する。好ましいインクジェット印刷機は、圧電式インクジェット印刷機(piezoelectric ink jet printers)及び熱式インクジェット印刷機(thermal ink jet printers)である。熱式インクジェット印刷機において、熱のプログラムされたパルスが、オリフィスに隣接した抵抗器によって容器中のインクに加えられ、これによって、被印刷物とオリフィスとの間の相対的な動きの中で、オリフィスから小さい液滴の形で被印刷物に向かってインクを射出させる。圧電式インクジェット印刷機においては、小さい結晶の振動が、オリフィスからインクを射出させる。
【0038】
被印刷物は、好ましくは紙、プラスチック、テキスタイル、金属又はガラス、更に好ましくは紙、オーバーヘッドプロジェクターのスライド又はテキスタイル材料(textile material)、特に紙である。
【0039】
好ましい紙は、普通紙又は酸性、アルカリ性若しくは中性の特性を有することができる処理紙である。
好ましい紙は、普通紙又は酸性、アルカリ性若しくは中性の特性を有することができる処理紙である。商業的に入手可能な処理紙の例は、HP Premium Coated Paper(Hewlett Packard Inc.(ヒューレットパッカード株式会社)から入手可能)、HP Photopaper(Hewlett Packard Inc.から入手可能)、Stylus Pro 720dpi Coated Paper、Epson Photo Quality Glossy Film(セイコーエプソン株式会社から入手可能)、Epson Photo Quality Glossy Paper(セイコーエプソン株式会社から入手可能)、Canon HR101 High Resolution Paper(キャノンから入手可能)、Canon GP201 Glossy Paper(キャノンから入手可能)、及びCanon HG101及びHG201 High Gloss Film(キャノンから入手可能)を含む。
【0040】
本発明の更なる側面は、本明細書中で先に定義したインク、化合物で、又は印刷方法によって印刷された、紙、オーバーヘッドプロジェクターのスライド又はテキスタイル材料を提供する。
【0041】
本発明のなお更なる側面は、本発明の第2の側面によるインクを含む、再充填可能であってもよいインクジェット印刷機のカートリッジを提供する。
本発明の化合物及びインクは、魅力的な無彩色の黒の色調を有し、そして特に文書(text)及びイメージのインクジェット印刷のために充分に適している。インクは良好な貯蔵安定性を有し、そしてインクジェット印刷機で使用される非常に微細なノズルを閉塞する傾向が低い。更に、得られるイメージは、良好な光学密度、耐光堅牢性、耐水堅牢性及び酸化性の空気汚染物質の存在中における退色に対する耐性を有する。
【0042】
本発明は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらにおいて全ての部及びパーセントは、他に明示されない限り重量基準である。
実施例1−下式の化合物の製造:
【0043】
【化5】
【0044】
工程1−1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノンの製造
ヒドロキノンビス−(2−ヒドロキシエチル)エーテル(179g)、酢酸(100ml)及び無水酢酸(300ml)を撹拌し、そして還流下で一晩加熱した。室温まで冷却した後、そして水(2l)に注いだ後、生成物を濾過により分離し、水で洗浄し、乾燥し、そしてエタノールから再結晶化して、212gの生成物を得た。
【0045】
工程2−2−ニトロ−1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノンの製造
工程1の生成物(211.5g)を酢酸(1800ml)に溶解した。次いで硝酸(51.9ml)及び酢酸(200ml)の混合物を、温度を20℃より低く保ちながら20分間にわたって加えた。室温で一晩撹拌した後、溶液を水(9l)中に注ぎ、そして生成物を濾過により分離し、水で洗浄し、そしてエタノールから再結晶して、209gの生成物を得た。
【0046】
工程3−2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリンの製造
2−ニトロ−1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノン(115g)を、50℃でエタノール中に溶解し、そしてパラジウム触媒(2g、5%Pd/C)の存在中で水素で還元した。水素の取り込みが止まった時点で、溶液を濾過して、触媒を除去し、そして濾液を室温まで冷却させた。結晶性の固体を濾過により分離し、そして真空下で乾燥して、90gの生成物を得た。
【0047】
工程4−4−(4−カルボキシフェニル)アゾ−2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリンの製造
4−アミノ安息香酸(8.22g)を、水(300ml)及び塩酸(20ml)の混合物中で撹拌した。10℃より低く冷却した後、亜硝酸ナトリウム(4.55g)ゆっくりと加えた。更に1時間撹拌した後、過剰の亜硝酸をスルファミン酸を使用して破壊した。2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリン(17.82g)を、アセトン(500ml)中に溶解し、そして上記のジアゾニウム塩溶液に加えた。室温で一晩撹拌した後、沈殿した生成物を濾過して取り出し、水で洗浄し、そして更に精製せずに使用した。
【0048】
工程5−標題生成物の製造
工程4の生成物を、pHを9に上昇することによって水に溶解した。亜硝酸ナトリウム(8.28g)を加え、そして混合物を水(100ml)及び塩酸(20ml)の混合物に加えた。室温で1時間撹拌した後、過剰の亜硝酸をスルファミン酸によって破壊して、ジアゾニウム塩溶液を得た。
【0049】
1−ヒドロキシ−3−スルホ−7−アミノナフタレン(16.2g)を水(300ml)中に溶解し、そして水酸化ナトリウム溶液(2M)を加えることによって、pHを10に上昇した。10℃より低く冷却した後、炭酸ナトリウム(10g)を加えた。次いで先に記載したように製造したジアゾニウム塩溶液を、pHを10.5−11に保ちながら、ゆっくりと加えた。1時間撹拌した後、水酸化ナトリウム(120g)を加え、そして溶液を60−65℃で2時間加熱した。pHを7に調節し、そして塩化アンモニウム(15%w/v)を加えて、染料を沈殿させ、これを70℃で濾過によって分離した。分離した固体を、熱塩化アンモニウム溶液(20%w/v)で洗浄し、そしてフィルター上で吸引によって乾燥した。遊離酸に転換後、黒色染料をアンモニア溶液に再溶解し、そして低伝導性に透析した。
【0050】
アンモニウム塩の形の標題生成物を、50℃で水を蒸発して分離した。標題生成物は、572nmにλmaxを有していた。
実施例2−以下の式の化合物の製造:
【0051】
【化6】
【0052】
これは、工程4において5−アミノイソフタル酸(10.86g)を、4−アミノ安息香酸の代わりに使用した以外は、実施例1に記載した方法によって製造した。得られた化合物は、568nmにλmaxを有していた。
【0053】
実施例3−以下の式の化合物の製造:
【0054】
【化7】
【0055】
工程4の4−アミノ安息香酸の代わりに、2−アミノテレフタル酸を使用する以外は、実施例1の方法を繰り返すことができる。
実施例4−11
以下の処方を有するインク1及び2を、製造した:
インク1及び2をCanon 4300熱式インクジェット印刷機の空のカートリッジに充填し、そして以下の表Aに示した被印刷物に印刷した。得られた印刷物の光学密度(“ROD”)を、X−rite分光計を使用して測定し、そして結果を更に表Aに示す。
【0056】
【表1】
【0057】
実施例12ないし21−混合物
表Bに記載した染料混合物を製造することができ、ここにおいて全ての部は重量基準であり、そしてカッコ内に示してある。CIDは、C.I.直接(Direct)を意味し、CIRは、C.I.反応(Reactive)を意味し、そしてCIAは、C.I.酸性(Acid)を意味する。
【0058】
【表2】
【0059】
インク
表I及びIIに記載したインクを製造することができ、ここにおいて第1列に記載した染料/混合物は、同一番号の上記実施例で製造された染料又は混合物である。第2列以降に記載された数字は、該当する成分の部の数字を示し、そして全ての部は重量である。インクは、熱式又は圧電式インクジェット印刷によって、紙に塗布することができる。
【0060】
表I及びIIにおいて、以下の略語が使用されている。
PG=プロピレングリコール
DEG=ジエチレングリコール
NMP=N−メチルピロリドン
DMK=ジメチルケトン
IPA=イソプロパノール
MEOH=メタノール
2P=2−ピロリドン
MIBK=メチルイソブチルケトン
P12=プロパン−1,2−ジオール
BDL=ブタン−2,3−ジオール
CET=臭化セチルアンモニウム
PHO=Na2HPO4
TBT=第3ブタノール及び
TDG=チオジグリコール
【0061】
【表3】
【0062】
【表4】
Claims (8)
- R1及びR2の両方が、−OC 1-4 −アルキル−OHである、請求項1に記載の化合物及びその塩。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物及びその塩、並びに液体媒体又は60〜125℃の融点を有する固体媒体を含むインク。
- 黒、シアン及び黄色の着色料から選択される更なる着色料を含む、請求項4に記載のインク。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物及びその塩を含むインクを、インクジェット印刷機によって被印刷物に塗布することを含む、被印刷物上にイメージを印刷するための方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物及びその塩を用いて印刷された、紙、オーバーヘッドプロジェクターのスライド又はテキスタイル材料。
- 請求項4又は5に記載のインクを含む、所望により再充填可能なインクジェット印刷機用カートリッジ。
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