JP5179753B2

JP5179753B2 - 変性有機着色剤及び分散液並びにそれらの製造方法

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Publication number: JP5179753B2
Application number: JP2006509923A
Authority: JP
Inventors: エル．シャクノビッチ，アレクザンダー
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Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2013-04-10
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Description

本発明は、変性有機着色剤及びそれらの分散液を製造する方法に関する。変性有機着色剤及びインクジェット用インキ組成物もまた開示される。

関連技術の記載
一般に、顔料は単独では、液体ビヒクル中に容易には分散可能でない。安定な顔料分散液を提供し得る様々な技法が開発されてきた。たとえば、特定の媒質中における顔料の分散性を改善するために、分散剤が顔料に添加され得る。水性媒質用の分散剤の例は、水溶性ポリマー及び界面活性剤を包含する。加えて、米国特許第６，４５１，１０３号明細書に記載されているもののような、酸性官能基又は塩で置換された水溶性顔料誘導体もまた、顔料の水性分散液を製造するために用いられてきた。

有色顔料の化学単位と同一とまではいかないが同様な構造単位を有する分散剤を用いて、有色顔料分散液が製造されてきた。たとえば、英国特許第２３５６８６６号明細書は、ジアゾ化（カルボキシ／スルホ）−アニリン及び１，４−ビス（アセトアセトアミド）フェニレンから誘導されたビス−アゾ化合物、並びに顔料組成物及びインキ組成物におけるそれらの使用を開示する。これらの物質は、ほぼ同一の構造を有する黄色又は橙色顔料との組合わせにおいて格別有用であると分かった。英国特許第２３５６６３４号明細書は、同じ使用のためのまさに同様なモノ−アゾ化合物を記載する。英国特許第２３６４３２２号明細書は、モノアゾ顔料特に黄色顔料と共に用いるためのＮ−（スルホフェニル）−アルファ−（２−メトキシ−４−ニトロフェニルアゾ）アセトアセトアミドを記載する。

有色顔料の分散性を制御する他の方法もまた知られている。たとえば、国際公開第００／２６３０４号パンフレットは、有色顔料を製造する過程中に発達する結晶化度の量を制御する及び分散顔料の再結晶を防ぐ結晶成長阻止剤の製造を開示する。結晶成長阻止剤は、顔料を製造するための公知方法（たとえば、ジアゾニウム塩とアゾカップリング剤との反応による）と同様な方法を用いて製造され、そして有色顔料の製造中その場でも製造され得る。

分散性のような改善性質を備えたインキ組成物を与える変性有色顔料もまた開発されてきた。たとえば、米国特許第５，８５１，２８０号明細書は、たとえば有機基がジアゾニウム塩の一部であるジアゾニウム反応による結合を含めて、顔料上への有機基の結合方法を開示する。生じた表面変性顔料は、インキ、インクジェット用インキ、コーティング剤、トナー、プラスチック、ゴム、等のような様々な用途において用いられ得る。

国際公開第０１／５１５６６号パンフレットは、第１化学基と第２化学基を反応させて第３化学基が結合されている顔料を形成させることにより変性顔料を製造する方法を記載する。第１化学基は少なくとも１個の求核剤を含みそして第２化学基は少なくとも１個の求電子剤を含み、あるいはその逆である。これらの顔料は、インキ組成物特にインクジェット用インキ組成物において用いられる。

これらの努力は望ましい総合性質を備えた変性顔料をもたらすけれども、着色剤市場の常に要求するニーズを満たすために、改善変性有機着色剤及び分散液、並びに変性有機着色剤を製造するための改良方法に対するニーズが存続している。

発明の要約
本発明は、変性有機着色剤分散液を製造する方法であって、ｉ）有機着色剤、ｉｉ）水酸化物試薬及びｉｉｉ）水性媒質を任意の順序で一緒にして変性有機着色剤分散液を形成させ、そしてこの分散液中の変性有機着色剤の粒子サイズを３５０ｎｍより小さいか又は等しい粒子サイズに低減する工程を含む方法に関する。有機着色剤は、少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。これらの工程は、任意の順序で行われ得る。それ故、別の具体的態様において、本発明は、変性有機着色剤分散液を製造する方法であって、上記に記載されたとおりの有機着色剤の粒子サイズを５００ｎｍより小さいか又は等しい粒子サイズに低減し、そしてかかるサイズ低減有機着色剤を任意の順序でｉ）水酸化物試薬及びｉｉ）水性媒質と一緒にして変性有機着色剤分散液を形成させる工程を含む方法に関する。

本発明は更に、変性有機着色剤であって、ａ）少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤とｂ）水酸化物試薬との反応生成物を含む変性有機着色剤に関する。変性有機着色剤は、ｉ）少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種及びｉｉ）少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含み得る。一つの具体的態様であって、有機着色剤が少なくとも２個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む具体的態様において、変性有機着色剤は、ｉ）少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種、ｉｉ）少なくとも２個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種及びｉｉｉ）少なくとも１個のエステル基及び少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。好ましくは、少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種は、変性有機着色剤の表面にある。

本発明は更に、インクジェット用インキ組成物であって、ａ）液体ビヒクル及びｂ）本明細書に記載された変性有機着色剤を含むインクジェット用インキ組成物に関する。好ましくは、液体ビヒクルは水性ビヒクルであり、そして生じるインクジェット用インキ組成物は水性インクジェット用インキ組成物である。

発明の詳細な説明
本発明は、変性有機着色剤分散液を製造する方法に関する。分散液形態及び乾燥形態の変性有機着色剤、並びにインクジェット用インキ組成物もまた開示される。

一つの具体的態様において、本発明の方法は、少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤、水酸化物試薬及び水性媒質を一緒にして変性有機着色剤分散液を形成させる工程、並びに粒子サイズ低減工程を含む。それらの成分の各々は、以下に一層詳細に記載される。諸工程は任意の順序で行われ得るが、しかし好ましくは諸成分を一緒にする工程は、粒子サイズ低減工程によって後続される。有機着色剤、水酸化物試薬及び水性媒質は、任意の順序で一緒にされ得る。しかしながら、有機着色剤又は水酸化物試薬のどちらかが、他方の成分の添加前に水性媒質と一緒にされることが好ましい。かくして、有機着色剤が、水性媒質と既に一緒にされている水酸化物試薬に添加され得、あるいはその代わりに水酸化物試薬が、水性媒質と既に一緒にされている有機着色剤に添加され得る。加えて、有機着色剤及び水酸化物試薬を両方が水性媒質と一緒にされた後に一緒にすることが望ましくあり得る。

諸成分を一緒にする工程は任意の適当な容器において行われ得、そして諸成分は容器に、数回に分けて、１回だけで又は連続的にのいずれかにて添加され得る。本発明の方法の好ましい具体的態様において、有機着色剤、水酸化物試薬及び水性媒質は、高剪断混合条件を与えることの可能な装置にて一緒にされる。かかる装置は当該技術において知られており、そしてたとえば、横型メディアミル、縦型メディアミル（アトリッターのような）、ボールミル、ハンマーミル、ピンディスクミル、流体エネルギーミル、ジェットミル、流体ジェットミル、衝突ジェットミル、回転子−固定子、ペレタイザー、ホモジナイザー、音波処理装置、キャビテーター、等のような、摩砕、衝撃又は同様な衝突作用を与えることの可能な装置を包含する。かくして、この好ましい具体的態様の目的のために、諸成分を一緒にする工程に言及する場合の「高剪断混合条件」は、諸成分の親密な混合物を生じるのに十分なエネルギーを有する混合条件を意味する。高剪断混合は、有機着色剤が有色顔料である場合のような、諸成分の一つが水性媒質に不溶である場合特に好ましい。高剪断混合機は、回分、半連続又は連続混合機のいずれかであり得る。連続混合機は回分加工装置と比べて経済的及び実用的利点の両方を呈し、そして一般に好ましい。

諸成分を一緒にする工程は、変性有機着色剤分散液を生じるのに十分な任意の温度にて及び任意の時間行われ得る。温度及び時間は、たとえば有機着色剤のタイプ、各成分の相対量及びそれらの濃度を含めて、様々な因子に依存するであろう。典型的には、諸成分は、約０℃から９０℃の範囲の温度にて一緒にされる。温度は、好ましくは約０℃から７０℃最も好ましくは約１０℃から５０℃である。温度は、当該技術において知られた任意の方法により制御され得る。加えて、高剪断混合条件が用いられる場合、温度は剪断により生じさせられ及び／又は維持され得る。時間は典型的には５分と４８時間の間にあり、そして好ましくは３０分と２４時間の間に最も好ましくは１時間と１２時間の間にある。

上記に記載されたように、本発明の方法は諸成分を一緒にする工程及び粒子サイズ低減工程を含み、そしてこれらの工程はどちらの順序でも行われ得る。かくして、一つの具体的態様において、本発明の方法は、有機着色剤の粒子サイズを低減し、そして次いでこのサイズ低減有機着色剤を本明細書に記載された諸成分と一緒にする工程を含む。更なるサイズ低減工程もまた用いられ得る。別の具体的態様において、本発明の方法は、本明細書に記載された諸成分を一緒にして分散液中の変性有機着色剤を形成させ、そして次いでこの分散液を粒子サイズ低減工程に付し、それにより変性有機着色剤がサイズ低減される工程を含む。それ故、粒子サイズ低減に付される分散液は、少なくとも１つの不溶性又はわずかにのみ可溶性の成分を含む。これは、たとえば、方法において用いられた有機着色剤又は方法により生成された変性有機着色剤であり得る。他の可能性もまた存在し、そして当業者には分かるであろう。

粒子サイズを低減する工程は諸成分を一緒にする工程と別個の容器にて行われ得、又はその代わりに同じ容器にて行われ得る。先に述べられたように、この工程は好ましくは諸成分を一緒にする工程に後続する。加えて、これらの二つの工程は同時に行われ得る。上記に記載された高剪断混合装置を含めて、粒子サイズを低減するために当該技術において知られた任意の装置が本発明において用いられ得る。粒子サイズを低減するための特に好ましい技法は音波処理である。

粒子サイズ低減工程前の有機着色剤又は変性有機着色剤の粒子サイズは一般的には制限がないが、しかし典型的にはおおよそ５００ｎｍである。粒子サイズ低減工程後、変性有機着色剤分散液は、変性有機着色剤が分散媒質中で安定であるのを可能にする生成粒子サイズを有するであろう。典型的には、着色剤の粒子サイズは、３５０ｎｍより小さいか又は等しいであろう。粒子サイズは、好ましくは３００ｎｍより小さいか又は等しい一層好ましくは２５０ｎｍより小さいか又は等しい最も好ましくは２００ｎｍより小さいか又は等しいであろう。

本方法は、更に、乾燥工程を含み得る。着色剤分散液を乾燥するのに有用な当業者に知られた任意の装置もまた本発明において用いられ得る。これにより、粉末、ペレット、顆粒又はケーキのような乾燥形態の変性有機着色剤がもたらされることになる。

本発明の方法において用いられる有機着色剤は、当業者に知られた任意の着色剤であり得る。上記に論考されたように、有機着色剤は水性媒質に不溶であることが好ましい。かくして、好ましくは、有機着色剤は、有色顔料又は分散染料（溶媒に可溶であるが、しかし水不溶性である）のどちらかである。最も好ましいものは、有色顔料である。本発明の方法において用いられる有機着色剤は、指定官能基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機物質であるので、二酸化チタン及びシリカ（無機着色剤である）並びにカーボンブラック及び他の炭素質物質（無機着色剤のように、本明細書において定められるような有機化学種で構成されていない）のような顔料は、典型的には、本発明についての有機着色剤として適合しない。

有機着色剤は、広範囲の慣用の有色顔料又は分散染料から選ばれ得る。有機着色剤は、青色、黒色、茶色、シアン色、緑色、白色、紫色、マゼンタ色、赤色、橙色若しくは黄色顔料、又はそれらの混合物を含み得る。有色顔料の適当なクラスは、たとえば、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、複素環式イエロー、キナクリドン及び（チオ）インジゴイドを包含する。かかる顔料は、BASF Corporation、Engelhard Corporation及びSun Chemical Corporationを含めて多数の供給業者から、粉末又は圧搾ケーキのどちらかの形態にて商業的に入手できる。それらの例は、ピグメントイエロー１２０、ピグメントイエロー１５５、ピグメントイエロー１７５、ピグメントイエロー２１３、ピグメントレッド２２０及びピグメントレッド２２１を包含する。適当な有機着色剤の他の例は、Colour Index，第３版（The Society of Dyers and Colourists，１９８２）に記載されている。

有機着色剤として用いられる有色顔料又は分散染料は、広範囲のＢＥＴ表面積（窒素吸着により測定される）及びそれ故広範囲の粒子サイズを有し得る。安定性のような望ましい総合性質を有する変性有機着色剤分散液を製造するために、かかる有機着色剤は小さい粒子サイズを有することが好ましい。好ましいより小さい粒子サイズ（及びそれ故より高い表面積）の有機着色剤が容易には入手できない場合、有機着色剤は、この着色剤の出発粒子サイズを低減するために、微粉砕又は粉砕技法に付され得る。たとえば、予備工程において、有機着色剤は、必要又は望ましい場合、諸成分を一緒にする工程前に高剪断混合条件に付され得る。この予備工程について、「高剪断」は、水性媒質中の有機着色剤の粒子サイズを低減するのに十分な条件を指す。諸成分を一緒にする工程について上記に記載された装置はまた、この予備工程において用いられ得る。

有色顔料及び分散染料のような不溶性有機着色剤は、定められた化学構造を有する不溶性有機化学種（しばしば染料分子と称される）から成る、ということが当該技術において知られている。有機化学種は、しばしば様々な官能基を含む。有機化学種の化学構造及び官能基の位置は、有機化学種の色並びに顔料又は染料の化学反応性を決定する。

本発明の方法において用いられる有機着色剤は、少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。エステル基は有機化学種の化学構造中のどこでもあり得るが、しかし好ましくは内部基よりむしろペンダント官能基である。有機化学種は、更に、たとえばアゾ基、アミド基、ニトロ基、等のような様々な追加の官能基を含み得る。

有機化学種のエステルは、一般式−ＣＯＯＲ（ここで、Ｒはアリール又はアルキル基である）を有する任意の基であり得る。好ましくは、エステルは、１から１２個の炭素を有するアルキルアルコールから誘導されるアルキルエステルである。たとえば、エステルは、メチルベンゾエート又はエチルベンゾエートのようなメチルエステル基又はエチルエステル基であり得る。

水酸化物試薬もまた、本発明の方法において一緒にされる。水酸化物試薬は、水酸化物対イオンを有する塩のような、ＯＨ^-イオンを含む任意の試薬である。その例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及び水酸化アンモニウムを包含する。他の水酸化物塩、並びに水酸化物試薬の混合物もまた用いられ得る。更に、水性媒質中でＯＨ^-イオンを発生する他のアルカリ性試薬もまた用いられ得る。それらの例は、炭酸ナトリウムのような炭酸塩、重炭酸ナトリウムのような重炭酸塩、並びにナトリウムメトキシド及びナトリウムエトキシドのようなアルコキシドを包含する。

本発明の方法において用いられる水性媒質は、任意の水含有媒質であり得る。かくして、水性媒質は、たとえば、水又は水と水混和性溶媒（アルコールのような）との混合物であり得る。好ましくは、水性ビヒクルは水である。たとえば界面活性剤、安定剤、相間移動触媒、等のような、他の添加剤もまた存在し得る。

変性有機着色剤分散液を得るために、各成分の量は変動され得る。それらの量は、有機着色剤のタイプ及び有機化学種のエステル基の数を含めて様々な因子に依存するであろう。典型的には、有機着色剤対水性媒質の比率は、約１：１から１：１００の間にある。該比率は、好ましくは約１：１から１：２０一層好ましくは１：２から１：１０最も好ましくは１：４から１：１０の間にある。

水酸化物試薬の量は、エステル基の総モル量（用いられる有機着色剤の総重量、有機着色剤を構成する有機化学種の分子量、及び有機化学種当たりのエステル基の数から決定される）に基づいて算出され得る。水酸化物の任意の量が用いられ得るけれども、可溶性の有機着色剤又は染料の形成を避けるために、該量はエステル基の総量より少ないことが好ましい。これは、有機着色剤が１個より多いエステル基を有する有機化学種を含む場合に特に当てはまる。かくして、水酸化物の量は、エステル基の総モル量を基準として約２０％より少ないべきである。水酸化物試薬の量は、エステル基の総モルを基準として好ましくは約１５％より少ない一層好ましくは約１０％より少ない。

本発明は更に、特定タイプの有機化学種を含む変性有機着色剤に関する。本明細書において用いられる場合、用語「変性」は、有機着色剤の化学変換又は反応を指す。かくして、本発明の変性有機着色剤は、有機着色剤と水酸化物試薬の反応生成物を含む。有機着色剤は、少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。変性有機着色剤は、ｉ）少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種及びｉｉ）少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含み得る。有機着色剤は上記に記載されたもののいずれかであり得、そして好ましくは有色顔料である。エステル基及び水酸化物試薬もまた、上記に記載されたもののいずれかであり得る。カルボン酸基の塩は、上記に記載されたエステル基のいずれかと金属対イオン（Ｍ⁺）を有する塩基との反応から生じるところの一般式−ＣＯＯ^-Ｍ⁺を有する任意の基であり得る。対イオンの例は、水酸化物試薬について上記に記載されたものを包含する。

第１具体的態様において、本発明の変性有機着色剤は、１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤と水酸化物試薬との反応生成物を含む。この第１具体的態様について、変性有機着色剤は、ｉ）１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種及びｉｉ）１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。

この第１具体的態様の変性有機着色剤の組成は、次のように記載され得る。有機着色剤の１個のエステル基を有する有機化学種の量がＺにより表され、そして変性有機着色剤について、１個のエステル基を有する有機化学種の量がＹにより表されそして１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種の量がＸにより表されるならば、その場合には本発明の変性有機着色剤の組成は関係式Ｘ＋Ｙ＝Ｚを満たすであろう。

各有機化学種の量は、改善総合性質を有する変性有機着色剤を生じるように変動され得る。たとえば、上記に記載された表示を用いると、Ｘ（１個のカルボン酸塩基を有する変性有機着色剤の有機化学種の量）は、Ｚ（有機着色剤の少なくとも１個のエステルを有する有機化学種の量）に等しくあり得る。好ましくは、ＸはＺより小さい値である。たとえば、Ｘは、Ｚの５０％より少なく一層好ましくはＺの１０％より少なく最も好ましくはＺの２％より少なくあり得る。更に、ＸはＹより少ないことが好ましい。かくして、本発明の第１具体的態様の変性有機着色剤は、好ましくは、１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種より多い１個のエステル基を有する有機化学種を含む。この変性有機着色剤の安定な分散液を形成させるために、１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種は変性有機着色剤の表面に又は表面近くにあることが最も好ましい。

第２具体的態様において、本発明の変性有機着色剤は、少なくとも２個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤と水酸化物試薬との反応生成物を含む。この具体的態様について、変性有機着色剤は、ｉ）少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種、ｉｉ）少なくとも２個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種及びｉｉｉ）少なくとも１個のエステル基及び少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。有機着色剤、水酸化物試薬及び基は、上記に記載されたとおりである。

この第２の好ましい具体的態様の変性有機着色剤の組成は、第１の好ましい具体的態様についてと同様なやり方で定められ得る。かくして、有機着色剤について、少なくとも２個のエステル基を有する有機化学種の量がＺにより表され、そして変性有機着色剤について、少なくとも２個のエステル基を有する有機化学種の量がＹにより表され、少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種の量がＸにより表されそして少なくとも１個のエステル基及び少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種の量がＡにより表されるならば、その場合には本発明の変性有機着色剤は関係式Ｘ＋Ｙ＋Ａ＝Ｚを満たすであろう。

第１具体的態様についてのように、各有機化学種の量は、改善総合性質を有する変性有機着色剤を生じるように変動され得る。たとえば、上記に記載された表示を用いると、Ｘ＋Ａ（カルボン酸塩基を有する変性有機着色剤の有機化学種の量）は、Ｚ（少なくとも１個のエステル基を有する有機着色剤の有機化学種の量）に等しくあり得る。好ましくは、（Ｘ＋Ａ）の値はＺより小さい。たとえば、（Ｘ＋Ａ）は、Ｚの５０％より少なく一層好ましくはＺの１０％より少なく最も好ましくはＺの２％より少なくあり得る。更に、（Ｘ＋Ａ）はＹより少ないことが好ましい。かくして、本発明の第２具体的態様の変性有機着色剤は、好ましくは、カルボン酸塩基を有する有機化学種より多いエステル基を有する有機化学種を含む。この変性有機着色剤の安定な分散液を形成させるために、カルボン酸塩基を有する有機化学種は変性有機着色剤の表面に又は表面近くにあることが最も好ましい。

両方の具体的態様について、変性有機着色剤は、当該技術において知られた任意の方法により製造され得る。特に、本発明の変性有機着色剤は、上記に記載されたとおりの本発明の方法を用いて製造され得る。かくして、本発明の方法が用いられる場合、変性有機着色剤中のカルボン酸基の塩を有する有機化学種の量と有機着色剤の有機化学種の量との間の関係式は、パーセント転化度と考えられ得る。たとえば、第１具体的態様について、Ｘ＝Ｚは１００％転化度と解され、ＸがＺの５０％より少ないことは５０％より小さい転化度を意味し、等。同様に第２具体的態様について、（Ｘ＋Ａ）＝Ｚは１００％転化度（すなわち、少なくとも２個のエステル基を有する有機化学種の１００％が、少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種に転化された）であり、（Ｘ＋Ａ）がＺの５０％より少ないことは５０％より小さい転化度であり、等。各有機化学種の量は、たとえば、水酸化物試薬の量、反応濃度、有機着色剤のタイプ及び反応条件（反応時間、温度、及び用いられる場合剪断の量を含めて）を変動することにより変動され得る。

先に論考されたように、有色顔料分散液を製造するための先行技術の方法は、典型的には、分散剤（しばしば、有色顔料を構成する有機化学種と同様な構造特性を有する）の形成を含んできた。先行技術の分散剤は、典型的には、芳香族アミン及びジアゾ化剤から製造されたジアゾニウム塩をアゾカップラーと一緒にすることにより形成される。次いで、分散剤は有色顔料に添加されて、最終分散液が形成される。それ故、このようにして製造された有色顔料は、分散剤の表面層を有する被覆顔料である。

本発明の変性有機着色剤とは対照的に、先行技術の有色顔料は、本発明の変性有機着色剤について上記に記載された関係式を満たさない。公知の有色顔料について、被覆有色顔料中のエステル基を有する有機化学種の量は、元の有色顔料中のエステル基を有する有機化学種の量に等しい。かくして、本発明の具体的態様のどちらについての表示を用いても、Ｙ＝Ｚである。それ故、Ｘ＋Ｙ＞Ｚである。加えて、第２具体的態様の変性有機着色剤は、少なくとも１個のエステル基及び少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する少なくとも１種の有機化学種を含む。基の混合物を有するかかる有機着色剤は、当該技術において知られた方法を用いて生成され得ない。更に、本発明の有機着色剤は、当業者に知られた方法を用いて製造され得ず、何故なら１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種がその他の有機化学種の存在下で製造されないからである。根本的に、当該技術の被覆生成物は、本発明において用いられる用語としての変性有機着色剤でなく、何故なら化学変性は起こっていないからである。

本発明の方法を利用すると、変性有機着色剤は分散液形態にあるであろう。先に述べられたように、分散液は、変性有機着色剤を形成させるために乾燥に付され得る。本発明の変性有機着色剤、並びに本発明の方法により製造された分散液は、未反応原料、副生成物塩及び他の反応不純物を除去するために、濾過、遠心分離又はこれらの二つの方法の組合わせによるような洗浄により精製され得る。生成物はまたたとえば蒸発により単離され得、あるいはそれは当業者に知られた技法を用いて濾過及び乾燥により回収され得る。

変性有機着色剤及び分散液はまた、製造過程の結果としてその分散液中に共存し得る不純物及び他の望ましくない遊離化学種を除去するために精製又は分級され得る。分散液を精製しそして実質量の遊離イオン及び不所望化学種を除去するために、膜を用いての限外濾過／ダイアフィルトレーション又はイオン交換の公知技法が用いられ得る。随意の対イオン交換工程もまた精製過程において行われ得、しかしてそれにより変性顔料の一部を形成する対イオンは、限外濾過、逆浸透、イオン交換カラム、等のような公知のイオン交換技法を利用して、別の対イオン（たとえば両性イオンを含めて）と交換又は置換される。交換され得る対イオンの特定の例は、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｌｉ⁺、ＮＨ₄ ⁺、Ｃａ²⁺及びＭｇ²⁺を包含するが、しかしこれらに限定されない。

本発明の変性有機着色剤及び分散液は様々な用途において有用であり得、しかして該用途はインキ、コーティング剤、プラスチック、紙、布及びゴム製品を包含するが、しかしこれらに限定されない。特に、変性有機着色剤分散液は、インクジェット用インキ組成物において有効であることが分かった。それ故、本発明はまた、インクジェット用インキ組成物であって、ａ）液体ビヒクル、ｂ）変性有機着色剤を含むインクジェット用インキ組成物に関する。

一般に、インクジェット用インキ組成物は、担体として機能するビヒクル、及び染料又は顔料のような着色剤から成る。インキを調整して所望性能を達成するために、添加剤及び／又は共溶媒が組み込まれ得る。好ましくは、本発明のインクジェット用インキ組成物のための液体ビヒクルは水性ビヒクルであり、そしてインクジェット用インキ組成物はそれ故水性インクジェット用インキ組成物である。水性ビヒクルは、変性有機着色剤分散液を製造する方法に関して上記に記載されたのと同じであり得る。

本発明のインクジェット用インキ組成物において用いられる変性有機着色剤は上記に記載されたのと同じであり、そしてインクジェット用インキの性能に悪影響を及ぼすことなく所望画像品質（たとえば光学密度）を与えるのに有効な量にて存在する。たとえば、典型的には、変性有機着色剤は、インキの重量を基準として約０．１％から約２０％の範囲の量にて存在するであろう。着色剤の混合物もまた用いられ得る。加えて、たとえば米国特許第５，６３０，８６８号明細書、第５，８０３，９５９号明細書、第５，８３７，０４５号明細書及び第５，９２２，１１８号明細書（これらはすべて、参照することによりそっくりそのまま組み込まれる）に記載されているような変性顔料生成物を含有する処方物を用いることも、本発明の範囲内にある。

本発明のインクジェット用インキ組成物は、最小限の追加成分（添加剤及び／又は共溶媒）及び加工工程でもって形成され得る。しかしながら、適当な添加剤もまた、組成物の安定性を維持しながら多数の所望性質を付与するために、これらのインクジェット用インキ組成物中に組み込まれ得る。たとえば、該組成物のコロイド安定性を更に高めるために、界面活性剤が添加され得る。他の添加剤は当該技術においてよく知られており、そして保湿剤、殺生物剤、バインダー、乾燥促進剤、浸透剤、等を包含する。特定の添加剤の量は様々な因子に依存して変動するであろうが、しかし一般に０％と４０％の間の範囲の量にて存在する。

加えて、本発明のインクジェット用インキ組成物は、色平衡を修正する及び光学密度を調整するために、更に染料を組み込み得る。かかる染料は、食品用染料、ＦＤ＆Ｃ染料、酸性染料、直接染料、反応性染料、フタロシアニンスルホン酸の誘導体（銅フタロシアニン誘導体、ナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩、リチウム塩を含めて）、等を包含する。

インクジェット用インキ組成物は、上記に記載された有色顔料分散液について上記に記載されたもののような方法を用いて精製及び／又は分級され得る。このようにして、不所望不純物又は望ましくない大きい粒子は除去されて、良好な総合性質を備えたインクジェット用インキを生じ得る。

本発明は、事実上例示にすぎないよう意図されている次の例により更に明瞭にされるであろう。

回転子−固定子型高剪断混合機（シルバーソン（Silverson）Ｌ４ＲＴ−Ａ）に４リットルステンレス鋼製ビーカーを取り付けた。該ビーカーに、１，０００ｍＬの脱イオン水及び４．０ｇの水酸化ナトリウムを装填した。水酸化ナトリウムの溶解後、おおよそ５０ｇのピグメントイエロー１５５（インクジェットイエロー（Inkjet Yellow）４Ｇ，Clariant Corp.製）を一度に添加した。顔料は急速にすっかり濡れ、そしてこの混合物を７，２００ｒｐｍにて２時間均質化した。剪断熱の発生に因り、反応混合物の温度は６０度Ｃのままにあった。生じた分散液中の変性有機着色剤は、３５０ｎｍのメジアン粒子サイズを有することが分かった。

次いで、この分散液をTelsonic（登録商標）流通型音波処理装置に移し、そして２時間音波処理した。生じた変性黄色顔料分散液のｐＨを、０．１Ｎ塩酸で７．５と８．０の間に注意深く調整した。次いで、５０ｎｍダイアフィルトレーション膜カラムを用いて、この分散液をダイアフィルトレーションし、且つ１０％固形分に濃縮した。この鮮やかな黄色分散液のメジアン粒子サイズは、おおよそ１７０ｎｍであった。この変性黄色顔料分散液は、８．１のｐＨにおいて２７００ｐｐｍ（固形分基準にて）のナトリウム含有率（Orion製のロス（ROSS）イオン選択性ナトリウム電極を用いて測定された）を有することが分かった。

この例は、諸成分を一緒にする工程が高剪断条件下で行われそして音波処理が用いられる粒子サイズ低減工程によって後続される本発明の方法の具体的態様を示す。生じた変性有機着色剤は、ナトリウムのレベルにより示されるように少なくとも１個のカルボン酸基のナトリウム塩を有する有機化学種を含む黄色顔料である。これは、カルボン酸塩基へのエステル基のおおよそ２．２％の転化度に相当する。

磁性撹拌子を備えたステンレス鋼製ビーカーを撹拌器加熱板上に載置し、そして更に蠕動ポンプ及び流通型音波処理槽（ミソニックス（Misonix）３０００）を取り付けて、該ビーカーに添加された混合物が同時に加熱、撹拌及び該音波処理槽を通って循環され得るようにした。これに、３０ｇのピグメントイエロー１５５（インクジェットイエロー（Inkjet Yellow）４Ｇ，Clariant Corp.製）と３００ｍＬの脱イオン水との混合物を添加した。この混合物を、流通型音波処理槽を通って循環させた。加熱器を６０度Ｃに調整した。この後、６０ｍＬの１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を添加し、そしてこの混合物を３時間循環及び音波処理した。生じた変性有機着色剤分散液は、２００ｎｍのメジアン粒子サイズを有することが分かった。

この黄色分散液のｐＨを、０．１Ｎ塩酸でｐＨ７．５〜８．０に注意深く調整した。次いで、５０ｎｍダイアフィルトレーション膜カラムを用いて、この分散液をダイアフィルトレーションし、且つ１０％固形分に濃縮した。この鮮やかな黄色分散液のメジアン粒子サイズは１８０〜１９０ｎｍの間にあり、また７０度Ｃにおいて数ヶ月間安定であった。この変性黄色顔料分散液は、８．４のｐＨにおいて２，５００ｐｐｍ（固形分基準にて）のナトリウム含有率（Orion製のロス（ROSS）イオン選択性ナトリウム電極を用いて測定された）を有することが分かった。

この例は、諸成分を一緒にする工程及び粒子サイズ低減工程の両方が高剪断条件下で同時に行われ且つ音波処理が用いられる本発明の方法の具体的態様を示す。生じた変性有機着色剤は、ナトリウムのレベルにより示されるように少なくとも１個のカルボン酸基のナトリウム塩を有する有機化学種を含む黄色顔料である。これは、カルボン酸塩基へのエステル基のおおよそ２．０％の転化度に相当する。

実施例１及び２からの変性黄色顔料分散液を用いて、インクジェット用インキ組成物を処方した。かくして、５ｍＬの顔料分散液の各々を、３７．６％の２−ピロリドン、５．４％のペンタン−１，５−ジオール、６．０％のイソプロパノール、０．１％のSurfynol（登録商標）４６５及び残余の水を含有する５ｍＬのインキ用ビヒクルと一緒にした。次いで、これらのインキを４５０ｎｍシリンジフィルターを通じてヒューレット−パッカード（Hewlett-Packard）２０００Ｃプリントヘッド中に濾過し、そしてＨＰ２０００Ｃを用いてＨＰブライト・ホワイト・インクジェット（HP Bright White Inkjet）紙上に及びＨＰプレミアム・プラス・フォト（HP Premium Plus Photo）紙上に、黄色の正方形パターンを印刷した。各インキについての生じた画像は、優秀な視覚印刷品質及び１．２〜１．３に等しい４００ｎｍにおける最大光学密度を有していた。

たった３０ｍＬの１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を用いたこと以外は、実施例２において従われた処理操作に従った。生じた鮮やかな黄色分散液のメジアン粒子サイズは１８０〜１９０ｎｍの間にあり、また７０度Ｃにおいて数週間安定であった。この変性黄色顔料分散液は、８．０のｐＨにおいて１，７００ｐｐｍ（固形分基準にて）のナトリウム含有率（Orion製のロス（ROSS）イオン選択性ナトリウム電極を用いて測定された）を有することが分かった。

この例は、ナトリウム含有率及びそれ故少なくとも１個のカルボン酸基の塩を有する有機化学種の量が水酸化物試薬の量により変動され得ることを示す。これは、カルボン酸塩基へのエステル基のおおよそ１．４％の転化度に相当する。

回転子−固定子型高剪断混合機（シルバーソン（Silverson）Ｌ４ＲＴ−Ａ）に４リットルステンレス鋼製ビーカーを取り付けた。該ビーカーに、１，０００ｍＬの脱イオン水及び２．８ｇの水酸化ナトリウムを装填した。水酸化ナトリウムの溶解後、おおよそ５０ｇのピグメントイエロー２１３（ホスタパームイエロー（Hostaperm Yellow）Ｈ５Ｇ，Clariant Corp.製）を一度に添加した。顔料は急速にすっかり濡れ、そしてこの混合物を７，２００ｒｐｍにて２時間均質化した。剪断熱の発生に因り、反応混合物の温度は６０度Ｃのままにあった。生じた変性有機着色剤分散液は、４０６ｎｍのメジアン粒子サイズを有することが分かった。

磁性撹拌子を備えたステンレス鋼製ビーカーを撹拌器板上に載置し、そしてアイスペール中に置いた。該ビーカーに更に蠕動ポンプ及び流通型音波処理槽（ミソニックス（Misonix）３０００）を取り付けて、該ビーカーに添加された混合物が同時に冷却、撹拌及び該音波処理槽を通って循環され得るようにした。これに、おおよそ１００ｍＬの変性有機着色剤分散液（１０ｇの固体顔料に相当する）及び３００ｍＬの脱イオン水を添加した。この混合物を、３時間流通型音波処理槽を通って循環させた。生じた変性有機着色剤分散液は、３３０ｎｍのメジアン粒子サイズを有していた。

５０ｎｍダイアフィルトレーション膜カラムを用いて、この分散液をダイアフィルトレーションし、且つ１１．１％固形分に濃縮した。この鮮やかな黄色分散液の最終粒子サイズは、３００ｎｍであった。この変性有機着色剤分散液は、９．２のｐＨにおいて９２１ｐｐｍ（固形分基準にて）のナトリウム含有率（Orion製のロス（ROSS）イオン選択性ナトリウム電極により測定された）を有することが分かった。この分散液は、室温において及び７０度Ｃにおいて１週間貯蔵安定性であることが分かった。

この例は、諸成分を一緒にする工程が高剪断条件下で行われそして音波処理が用いられる粒子サイズ低減工程によって後続される本発明の方法の具体的態様を示す。生じた変性有機着色剤は、ナトリウムのレベルにより示されるように少なくとも１個のカルボン酸基のナトリウム塩を有する有機化学種を含む黄色顔料である。これは、カルボン酸塩基へのエステル基のおおよそ１．１％の転化度に相当する。
比較例１

磁性撹拌子を備えたステンレス鋼製ビーカーを撹拌器加熱板上に載置し、そして更に蠕動ポンプ及び流通型音波処理槽（ミソニックス（Misonix）３０００）を取り付けて、該ビーカーに添加された混合物が同時に加熱、撹拌及び該音波処理槽を通って循環され得るようにした。これに、３ｇのピグメントイエロー１５５（インクジェットイエロー（Inkjet Yellow）４Ｇ，Clariant Corp.製）と２００ｍＬの脱イオン水との混合物を添加した。この混合物を、６０〜７０度Ｃにて４５分間流通型音波処理槽を通って循環させた。生じた有機着色剤分散液は、２５５ｎｍのメジアン粒子サイズを有することが分かった。しかしながら、このものは、限られた安定性しか有さないことが分かった。この分散液は、貯蔵時に、特に実施例１〜４の分散液が安定であったところの高められた温度において（７０度Ｃにおけるオーブン中で一晩）分離した。追加の音波処理は粒子サイズをそれ以上低減せず、また安定性も改善しなかった。

上記に例示されたように、本発明の方法は、改善総合性質を有する変性有機着色剤及びその分散液を生じる。これらの着色剤及び分散液は、優秀な印刷品質及び光学密度を有する印字及び画像を作製するためのインクジェット用インキ組成物において格別有用であり得る。

本発明の好ましい具体的態様の以上の記載は、例示及び説明の目的のために呈されてきた。それは網羅的であるようには、又は開示された精密な形態に本発明を限定するようには意図されていない。改変及び変型が、上記の教示に鑑みて可能であり又は本発明の実施から獲得され得る。当業者が本発明を様々な具体的態様にて及び企てられる特定の使用に適合されるような様々な改変でもって利用するのを可能にするように、本発明の原理及び本発明の実用的適用を説明するために、諸具体的態様が選ばれそして記載された。本発明の範囲は添付の請求項及びそれらの等価物により定められる、ということが意図されている。

Claims

変性有機着色剤分散液を製造する方法であって、次の工程すなわち
ａ）ｉ）少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤、ｉｉ）水酸化物試薬及びｉｉｉ）水性媒質を一緒にして、前記水酸化物試薬と前記有機着色剤とを反応させて、変性有機着色剤分散液を形成させ（ここで、前記変性有機着色剤分散液はアクリレート樹脂は含まない。）、そして
ｂ）この分散液中の変性有機着色剤の粒子サイズを３５０ｎｍより小さいか又は等しい粒子サイズに低減する
工程を含む方法。
変性有機着色剤分散液を製造する方法であって、次の工程すなわち
ａ）少なくとも１個のエステル基を有する少なくとも１種の有機化学種を含む有機着色剤の粒子サイズを５００ｎｍより小さいか又は等しい粒子サイズに低減し、そして
ｂ）ｉ）このサイズ低減有機着色剤、ｉｉ）水酸化物試薬及びｉｉｉ）水性媒質を一緒にして、前記水酸化物試薬と前記サイズ低減有機着色剤とを反応とさせて、変性有機着色剤分散液を形成させる（ここで、前記変性有機着色剤分散液はアクリレート樹脂は含まない。）
工程を含む方法。
有機着色剤を工程ａ）の前に高剪断混合条件に付す、請求項１に記載の方法。
高剪断混合条件が、横型メディアミル、縦型メディアミル、アトリッター、ボールミル、ハンマーミル、ピンディスクミル、流体エネルギーミル、ジェットミル、流体ジェットミル、衝突ジェットミル、回転子−固定子、ペレタイザー、ホモジナイザー、音波処理装置又はキャビテーターにおいて生じる、請求項３に記載の方法。
有機着色剤、水酸化物試薬及び水性媒質を高剪断条件下で一緒にする、請求項１に記載の方法。
高剪断混合条件が、横型メディアミル、縦型メディアミル、アトリッター、ボールミル、ハンマーミル、ピンディスクミル、流体エネルギーミル、ジェットミル、流体ジェットミル、衝突ジェットミル、回転子−固定子、ペレタイザー、ホモジナイザー、音波処理装置又はキャビテーターにおいて生じる、請求項５に記載の方法。
工程ａ）及びｂ）を同時に行う、請求項１に記載の方法。
変性有機着色剤の粒子サイズを音波処理により低減する、請求項１に記載の方法。
有機着色剤が有色顔料である、請求項１に記載の方法。
有色顔料が、青色顔料、黒色顔料、茶色顔料、シアン色顔料、緑色顔料、白色顔料、紫色顔料、マゼンタ色顔料、赤色顔料、橙色顔料、黄色顔料又はそれらの混合物を含む、請求項９に記載の方法。
有色顔料が、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアゾ、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、複素環式イエロー、キナクリドン及び（チオ）インジゴイドから成る群から選択される、請求項９に記載の方法。
水酸化物試薬が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム又はそれらの混合物である、請求項１に記載の方法。
水性媒質が水である、請求項１に記載の方法。
分散液中の変性有機着色剤の粒子サイズが、３００ｎｍより小さいか又は等しい、請求項１に記載の方法。
分散液中の変性有機着色剤の粒子サイズが、２００ｎｍより小さいか又は等しい、請求項１に記載の方法。
請求項１に記載の変性有機着色剤分散液を製造する方法によって製造された変性有機着色剤分散液を乾燥して乾燥形態の変性有機着色剤を形成させる工程を更に含む、乾燥形態の変性有機着色剤の製造方法。