JP6030614B2 - Aqueous inkjet ink comprising an ionically stabilized dispersion and a polyurethane ink additive - Google Patents

Aqueous inkjet ink comprising an ionically stabilized dispersion and a polyurethane ink additive Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
この出願は、米国仮特許出願第60/007021号明細書(2007年12月10日出願)による優先権を主張し、この開示は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60/007021 (filed Dec. 10, 2007), the disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes. Therefore, the entire contents thereof are incorporated as described in the present specification.

本発明は、インクを生成するために組み合わされるイオン的に安定化された高分子分散剤および選択されたポリウレタンインク添加剤を用いて顔料が分散された新規な水性インクジェットインク、ならびに、インクジェットインクにおけるその使用に関する。   The present invention relates to novel aqueous inkjet inks in which pigments are dispersed using ionically stabilized polymeric dispersants and selected polyurethane ink additives that are combined to produce inks, as well as in inkjet inks Regarding its use.

顔料の水性分散体は当該技術分野において公知であると共に、例えば、印刷用のインク(特にインクジェット印刷);車両、建築物、道路標識等用の水性塗料および他のコーティング配合物;化粧品;医薬品調製物;等などの種々の用途において用いられてきている。顔料は、典型的には、水性ビヒクル中に不溶性であるため、度々、高分子分散剤または界面活性剤などの分散剤を用いて、ビヒクル中に顔料の安定な分散体を生成する必要がある。   Aqueous dispersions of pigments are known in the art and include, for example, printing inks (particularly inkjet printing); aqueous paints and other coating formulations for vehicles, buildings, road signs, etc .; cosmetics; pharmaceutical preparations Have been used in various applications such as Because pigments are typically insoluble in aqueous vehicles, it is often necessary to use a dispersant such as a polymeric dispersant or surfactant to produce a stable dispersion of the pigment in the vehicle. .

本発明の適用は、水性ボールペン、万年筆およびフェルトペンなどの筆記用具;サーマルジェットタイプ、ピエゾタイプ等の連続式およびオンデマンドタイプインクジェットプリンタ;ならびに、インクを利用するインクジェット印刷方法に有用なインク(印刷液)に関する。   The present invention is applied to writing instruments such as water-based ballpoint pens, fountain pens and felt pens; continuous and on-demand type ink jet printers such as thermal jet type and piezo type; and inks useful for ink jet printing methods using ink (printing) Liquid).

水性顔料分散体は、一般に、ノニオン性またはイオン性技法の一方により安定化される。ノニオン性技法が用いられる場合、水媒体に延びるノニオン性親水性部分を有するポリマーが典型的に利用される。親水性部分は、顔料粒子を水性ビヒクル中で安定化させるエントロピー安定化または立体安定化をもたらす。ポリビニルアルコール、セルロース誘導体、エチレンオキシド変性フェノールおよびエチレンオキシド/プロピレンオキシドポリマーがこの目的のために用いられ得る。   Aqueous pigment dispersions are generally stabilized by one of nonionic or ionic techniques. When nonionic techniques are used, polymers having nonionic hydrophilic moieties that extend into the aqueous medium are typically utilized. The hydrophilic portion provides entropy stabilization or steric stabilization that stabilizes the pigment particles in an aqueous vehicle. Polyvinyl alcohol, cellulose derivatives, ethylene oxide modified phenols and ethylene oxide / propylene oxide polymers can be used for this purpose.

ノニオン性技法はpH変化またはイオン性汚染には感受性ではないが、印刷された画像が感水性であるという主要な欠点を有する。   Nonionic techniques are not sensitive to pH changes or ionic contamination, but have the major disadvantage that the printed image is water sensitive.

イオン性技法において、顔料粒子は、中和アクリル酸、マレイン酸またはビニルスルホン酸などのイオン含有モノマーのポリマーを用いて安定化される。ポリマーは、イオン性反発力が粒子の凝集を妨げる、帯電二重層メカニズムを介して安定化を提供する。中和成分は印刷後に蒸発する傾向にあるため、ポリマーは低い水溶性を有すると共に、印刷された画像はノニオン性安定化顔料より感水性が低い。   In ionic techniques, the pigment particles are stabilized with a polymer of ion-containing monomers such as neutralized acrylic acid, maleic acid or vinyl sulfonic acid. The polymer provides stabilization through a charged bilayer mechanism where ionic repulsion prevents particle aggregation. Because the neutralizing component tends to evaporate after printing, the polymer has low water solubility and the printed image is less water sensitive than the nonionic stabilizing pigment.

インクジェットインク用途のより高品質で、かつ、異なる特性のインクに対する必要性が継続して存在している。例えば、写真印刷および他の多色印刷は向上したインクジェットインクを必要とする。インク添加剤および高分子分散剤の改良が、向上したインクジェットインクに対して顕著に寄与してきているが、現在の分散剤は、未だに、最新のインクジェット用途について要求される必要な光学密度および彩度を有するインクを提供していない。   There continues to be a need for higher quality and different characteristics inks for inkjet ink applications. For example, photographic printing and other multicolor printing require improved inkjet inks. Although improvements in ink additives and polymeric dispersants have contributed significantly to improved inkjet inks, current dispersants still require the required optical density and saturation required for modern inkjet applications. Does not provide inks having

新規のクラスの分散剤が米国特許出願公開第2005/0090599号明細書において記載された。これらのイオン的に安定化された分散体は、顔料の立体安定化を実質的に使用していないと記載されている。これらのイオン的に安定化された分散体は、親水性成分が最低限である高分子分散剤から入手される。これらの分散剤は優れた特性を有するインクをもたらしたが、その一方で、これらのイオン的に安定化された分散体の特性をインクジェットインクにおける使用のために最適化する添加剤を見出す必要性が未だある。これらの添加剤は、例えば光学密度を犠牲にすることなく彩度などの画像色特性を向上させるといった、他のインク属性を犠牲にすることなく特性を向上させなければならない。   A new class of dispersants has been described in US 2005/0090599. These ionically stabilized dispersions are described as substantially free of pigment steric stabilization. These ionically stabilized dispersions are obtained from polymeric dispersants with minimal hydrophilic components. While these dispersants have resulted in inks with superior properties, there is a need to find additives that optimize the properties of these ionically stabilized dispersions for use in inkjet inks. Is still there. These additives must improve properties without sacrificing other ink attributes, such as improving image color properties such as saturation without sacrificing optical density.

ポリウレタンが、異なる程度で成功を伴って、インクジェットインクに対する添加剤として用いられている。例えば、米国特許第7,176,248号明細書が、インクジェットインク、特にピエゾインク用のインク中の自己分散型顔料に対するポリウレタン添加剤の使用を記載している。   Polyurethane has been used as an additive to inkjet inks with varying degrees of success. For example, US Pat. No. 7,176,248 describes the use of polyurethane additives for self-dispersing pigments in inks for inkjet inks, particularly piezo inks.

米国特許第6,908,185号明細書は、自己分散型顔料、3000〜10000の分子量を有するポリウレタンおよび定着剤の組み合わせを検討している。   U.S. Pat. No. 6,908,185 discusses a combination of a self-dispersing pigment, a polyurethane having a molecular weight of 3000 to 10,000, and a fixing agent.

米国特許出願公開第2005/0176848 A1号明細書は、水溶性PUD、顔料、および1,2−アルキルジオールの組み合わせを請求していると共に検討している。可能性のある分散剤タイプに関する長い説明がなされているが、自己分散型顔料に基づく実施例しかない。   US 2005/0176848 A1 claims and discusses combinations of water soluble PUDs, pigments, and 1,2-alkyldiols. Although there is a long explanation of possible dispersant types, there are only examples based on self-dispersing pigments.

米国特許出願公開第2004/0229976 A1号明細書および欧州特許出願公開第1454968 A1号明細書は、顔料分散体およびPUDの組み合わせであって、PUDが分散性であると共に2.0%未満の尿素含有量を有するものを記載していると共に請求している。この顔料分散体は、自己分散型顔料であるか、または、「従来の」分散型顔料であり得る。   US 2004/0229976 A1 and EP 1454968 A1 are combinations of pigment dispersions and PUDs, wherein the PUD is dispersible and less than 2.0% urea. What has a content is described and claimed. The pigment dispersion may be a self-dispersing pigment or may be a “conventional” dispersing pigment.

ポリウレタン添加剤を有する水性分散体に基づくインクはインクジェット印刷の多くの態様用の向上したインクジェットインクを提供してきたが、これらのインクを改良する機会が未だ存在する。特に重要な1つの状況は、画像の向上した光学密度;彩度および特に光沢および鮮明性(DOI)を達成することである。これらは、分散安定性、長いノズルの寿命等などの、特に着色分散体といったインクの他の態様を維持しながら達成されなければならない。   While inks based on aqueous dispersions with polyurethane additives have provided improved ink jet inks for many aspects of ink jet printing, there is still an opportunity to improve these inks. One situation of particular importance is to achieve an improved optical density of the image; saturation and in particular gloss and sharpness (DOI). These must be achieved while maintaining other aspects of the ink, particularly the colored dispersion, such as dispersion stability, long nozzle life, etc.

上記の特定された文献のすべては、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。   All of the above identified documents are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes.

公知のインク添加剤を有する従来の高分子分散剤の使用は、特にインクジェットインクといったインクを形成する手段として十分に確立されている。普通、これらの従来の分散剤は、少なくとも中程度の水溶性を有し、この水溶性が、分散安定性を予測する指針として用いられている。新規の、向上した高分子分散剤についての熱心な探求の最中に、水溶性または水混和性がほとんどなく、かつ、親水性含有物がきわめて限定されている新たなクラスの分散剤が見出され、これは、新たなおよび向上した特性を有する安定した水性分散体の生成に用いることが可能である。分散剤の新たなクラスは米国特許出願公開第2005/0090599号明細書に記載されており、この開示は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。さらに、本明細書において、これらの新たな分散体がインク中において少なくとも1種の特定のタイプのポリウレタンインク添加剤と一緒に利用されると、これらのインクからもたらされる印刷物に増強された光学特性を達成することが可能であることが予想外にも見出された。   The use of conventional polymeric dispersants with known ink additives is well established as a means of forming inks, particularly inkjet inks. Usually, these conventional dispersants have at least moderate water solubility, and this water solubility is used as a guide to predict dispersion stability. During an enthusiastic search for new and improved polymeric dispersants, a new class of dispersants with little water solubility or water miscibility and very limited hydrophilic content was found. Which can be used to produce stable aqueous dispersions with new and improved properties. A new class of dispersants is described in US Patent Application Publication No. 2005/0090599, the disclosure of which is hereby incorporated by reference herein in its entirety for all purposes. It is used as a thing. Further, herein, when these new dispersions are utilized in an ink with at least one specific type of polyurethane ink additive, the optical properties enhanced in the prints resulting from these inks. It was unexpectedly found that it was possible to achieve this.

既に、米国特許出願公開第2005/0090599号明細書において記載されている新たなクラスの分散剤は、実質的に立体安定化を伴わないイオン性安定化を介して安定な水性分散体を生成することが見出されている。これらの分散体がインクジェットインクに利用される場合、このインクで印刷される画像は、向上した光学密度、彩度の両方、および画像の鮮明性を示す。本発明によれば、これらの新たなクラスの分散剤が本明細書に記載の少なくとも1種のポリウレタンインク添加剤と組み合わされると、選択されたポリウレタンの存在が、光学密度を低減させることなく彩度および画像の鮮明性を予想外に向上させる。   A new class of dispersants already described in US 2005/0090599 produces stable aqueous dispersions through ionic stabilization with substantially no steric stabilization. It has been found. When these dispersions are utilized in inkjet inks, images printed with this ink exhibit both improved optical density, saturation, and image sharpness. In accordance with the present invention, when these new classes of dispersants are combined with at least one polyurethane ink additive as described herein, the presence of the selected polyurethane is enhanced without reducing the optical density. Unexpectedly improve the degree and sharpness of the image.

この新たなクラスの分散剤を含有する分散体は、イオン的に安定化された分散体(ISD)と本明細書において称される。これらの分散剤自体は、ISDポリマー分散剤と称される。   Dispersions containing this new class of dispersants are referred to herein as ionic stabilized dispersions (ISDs). These dispersants themselves are referred to as ISD polymer dispersants.

従って、ISDポリマー分散剤およびポリウレタンインク添加剤を用いる顔料の安定な水性分散体をもたらす分散剤を有するインク;ISDおよびポリウレタンインク添加剤に基づく少なくとも1種のインクを含むインクセット、ならびに、ISDおよびポリウレタンインク添加剤に基づくインクおよびインクセットを用いるインクジェット印刷法が提供されている。   Accordingly, an ink having a dispersant resulting in a stable aqueous dispersion of pigment using an ISD polymer dispersant and a polyurethane ink additive; an ink set comprising at least one ink based on ISD and a polyurethane ink additive; and ISD and Ink jet printing methods using inks and ink sets based on polyurethane ink additives are provided.

本発明の一態様によれば、ポリウレタンインク添加剤、ならびに、顔料および高分子イオン性分散剤を水性ビヒクル中に含む顔料分散体を含む水性インクが提供されており、ここで:
(a)イオン性分散剤は顔料に物理的に吸着されており、
(b)高分子イオン性分散剤は顔料を水性ビヒクル中に安定的に分散させ、
(c)分散体の平均粒径は約300nm未満であり、および
(d)3滴のインクを約1.5gの約0.20モル塩の塩水溶液に添加した場合に、添加後24時間観察したときに、顔料が塩水溶液から析出し;ならびに、
ここで、ポリウレタンインク添加剤は
a.)ポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率がウレタン樹脂に対して少なくとも2重量%である尿素末端ポリウレタン;
b.)水性インクの総重量に基づいて約0.5%超〜約30重量%の量のインク中の架橋ポリウレタンであって、架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で約1%超、かつ、約50%未満であるもの
から本質的になる群から選択される。
According to one aspect of the invention, there is provided an aqueous ink comprising a polyurethane ink additive and a pigment dispersion comprising a pigment and a polymeric ionic dispersant in an aqueous vehicle, wherein:
(A) the ionic dispersant is physically adsorbed on the pigment,
(B) the polymeric ionic dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle;
(C) The average particle size of the dispersion is less than about 300 nm, and (d) 24 hours after addition when 3 drops of ink are added to about 1.5 g of a salt aqueous solution of about 0.20 molar salt. When the pigment precipitates from the aqueous salt solution; and
Here, the polyurethane ink additive comprises: a. ) A urea terminated polyurethane wherein the weight fraction of the urea terminated polyurethane portion of the polyurethane is at least 2% by weight relative to the urethane resin;
b. ) Crosslinked polyurethane in the ink in an amount of greater than about 0.5% to about 30% by weight, based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is about 1% as measured by the THF insolubles test. Selected from the group consisting essentially of more than and less than about 50%.

本発明の他の態様によれば、ポリウレタンインク添加剤、ならびに、顔料および高分子イオン性分散剤を水性ビヒクル中に含む顔料分散体を含む水性インクが提供されており、ここで:
(a)イオン性分散剤は顔料に物理的に吸着されており、
(b)高分子イオン性分散剤は、実質的に立体安定化を伴わないイオン性安定化を介して顔料を水性ビヒクル中に安定的に分散させ、および
(c)分散体の平均粒径は約300nm未満である。
According to another aspect of the invention, there is provided an aqueous ink comprising a polyurethane ink additive and a pigment dispersion comprising a pigment and a polymeric ionic dispersant in an aqueous vehicle, wherein:
(A) the ionic dispersant is physically adsorbed on the pigment,
(B) the polymeric ionic dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle via ionic stabilization with substantially no steric stabilization; and (c) the average particle size of the dispersion is It is less than about 300 nm.

本発明の他の態様によれば、上記のとおりポリウレタンインク添加剤を含む水性顔料分散体を含む水性顔料インクジェットインクが提供されており、これは、インクの総重量に基づいて約0.05〜約10重量%ポリウレタンインク添加剤、インクの総重量に基づいて約0.1〜約10重量%顔料、約0.5〜約6の顔料対分散剤の重量比、25℃で約20dyne/cm〜約70dyne/cmの範囲の表面張力、および25℃で約30cP未満の粘度を有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided an aqueous pigment inkjet ink comprising an aqueous pigment dispersion comprising a polyurethane ink additive as described above, which is about 0.05 to about based on the total weight of the ink. About 10 wt% polyurethane ink additive, about 0.1 to about 10 wt% pigment based on the total weight of the ink, about 0.5 to about 6 pigment to dispersant weight ratio, about 20 dyne / cm at 25 ° C. Have a surface tension in the range of ˜70 dyne / cm and a viscosity of less than about 30 cP at 25 ° C.

本発明のさらに他の態様においては、少なくとも1種のシアンインク、少なくとも1種のマゼンタインク、少なくとも1種のイエローインクおよび任意により少なくとも1種のブラックインクを含むインクセットが提供されており、ここで、少なくとも1種のインクが、上記に記載されていると共に以下にさらに詳細に説明されているとおり、イオン的に安定化された顔料分散体および少なくとも1種の選択されたポリウレタンインク添加剤を含む水性顔料インクジェットインクである。   In yet another aspect of the present invention, there is provided an ink set comprising at least one cyan ink, at least one magenta ink, at least one yellow ink, and optionally at least one black ink, wherein Wherein the at least one ink comprises an ionically stabilized pigment dispersion and at least one selected polyurethane ink additive, as described above and described in further detail below. An aqueous pigment inkjet ink containing.

本発明のさらに他の態様においては:
(a)デジタルデータ信号に応答性のインクジェットプリンタを提供するステップ;
(b)印刷されるべき基材をプリンタに装填するステップ;
(c)上記に記載されていると共に以下にさらに詳細に説明されているインク、または、上記に記載されていると共に以下にさらに詳細に説明されているインクジェットインクセットをプリンタに装填するステップ;および
(d)デジタルデータ信号に応答して、基材上にインクまたはインクジェットインクセットを用いて印刷するステップ
を含む基材上へのインクジェット印刷方法が提供されている。
In yet another embodiment of the invention:
(A) providing an inkjet printer responsive to a digital data signal;
(B) loading the substrate to be printed into the printer;
(C) loading the printer with the ink described above and described in further detail below, or the inkjet ink set described above and described in further detail below; and (D) An inkjet printing method on a substrate is provided that includes printing with ink or an inkjet ink set on a substrate in response to a digital data signal.

ISD分散された顔料および選択されたポリウレタンインク添加剤の組み合わせは、画像が印刷されたときに、画像が、自己分散型顔料で達成されるものと競合する光学密度を有するが、顕著に向上した光沢および画像の鮮明性を有するインクをもたらす。これらの画像はまた、より耐スミア性であると共により耐久性がある。   The combination of the ISD dispersed pigment and the selected polyurethane ink additive significantly improved when the image was printed, although the image had an optical density that competed with that achieved with self-dispersing pigments. The result is an ink with gloss and image clarity. These images are also more smear resistant and more durable.

そうでないと定義されていない限りにおいて、本明細書において用いられているすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって通例理解されるものと同一の意味を有する。抵触する場合には、定義を含めて本明細書が優先される。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.

明確に記載されている場合を除き、商標は大文字で示されている。   Trademarks are shown in capital letters unless explicitly stated.

他に記載されていない限りにおいて、すべての割合、部、比等は重量基準である。   Unless otherwise stated, all proportions, parts, ratios, etc. are on a weight basis.

量、濃度または他の値もしくはパラメータが、範囲、好ましい範囲または好ましい上方値および好ましい下方値の列挙のいずれかとして記載されている場合、これは、範囲が個別に開示されているかどうかにかかわらず、いずれかの範囲上限または好ましい値と、いずれかの範囲下限または好ましい値とのいずれかの対から形成されるすべての範囲を特定的に開示していると理解されるべきである。本明細書において数値の範囲に言及されている場合、他に明記されていない限りにおいて、この範囲は、その端点、ならびに、その範囲内のすべての整数および分数を含むと意図されている。本発明の範囲が、範囲を定義する際に言及された特定の値に限定されることは意図されていない。   Where an amount, concentration or other value or parameter is listed as either a range, a preferred range or a list of preferred upper and preferred lower values, this is regardless of whether the ranges are disclosed individually. It should be understood that all ranges formed from any pair of any upper range limit or preferred value and any lower range limit or preferred value are specifically disclosed. Where reference is made herein to a numerical range, this range is meant to include the endpoints and all integers and fractions within the range, unless otherwise specified. It is not intended that the scope of the invention be limited to the specific values recited when defining a range.

「約」という用語が値または範囲の端点の説明において用いられている場合、この開示は、参照された特定の値または端点を含むと理解されるべきである。   Where the term “about” is used in the description of a value or range endpoint, this disclosure should be understood to include the particular value or endpoint referred to.

本明細書において用いられるところ、「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「有する(has)」、「有している(having)」という用語またはこれらのいずれかの他の派生語は、非排他的な包含をカバーすると意図される。例えば、列挙された構成要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもこれらの構成要素のみに限定されることはなく、明示的に列挙されていないか、または、このようなプロセス、方法、物品または装置に固有の他の構成要素を含んでいてもよい。さらに、そうでないと明確に記載されていない限りにおいて、「または」は、包含的なまたはを指し、排他的なまたはを指さない。例えば、条件AまたはBは、以下のいずれか1つにより満たされる:Aが真であり(または存在し)、かつ、Bが偽である(または存在しない)、Aが偽であり(または存在せず)、かつ、Bは真である(または存在する)、ならびに、AおよびBの両方が真である(または存在する)。   As used herein, “comprises”, “comprising”, “includes”, “including”, “has”, “having” The term “having” or any other derivative of any of these is intended to cover non-exclusive inclusions. For example, a process, method, article, or device that includes an enumerated component is not necessarily limited to only those components, and is not explicitly enumerated or such a process, method Other components unique to the article or device may be included. Further, unless expressly stated otherwise, “or” refers to inclusive or not exclusive or. For example, condition A or B is satisfied by any one of the following: A is true (or exists), B is false (or does not exist), and A is false (or exists) Not) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).

「a」または「an」の使用は、本発明の構成要素および成分を説明するために利用される。これは、単に簡便性のため、および、本発明の一般的な意味を提供するためになされる。この記載は、1つまたは少なくとも1つを包含し、単数形はまた、そうでないことを意味することが明らかでなければ複数形をも包含すると読解されるべきである。   The use of “a” or “an” is utilized to describe the components and ingredients of the present invention. This is done merely for convenience and to provide a general sense of the invention. This description should be read to include one or at least one and the singular also includes the plural unless it is obvious that it is meant otherwise.

特定的に記載されている場合を除いて、本明細書における材料、方法および実施例は単に例示的であり、限定的であるとは意図されない。本発明の実施またはテストにおいて、本明細書に記載のものと同様であるかまたは同等の方法および材料を用いることが可能であるが、好適な方法および材料が本明細書に記載されている。   Except as specifically described, the materials, methods, and examples herein are illustrative only and not intended to be limiting. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.

従って、イオン的に安定化された分散剤(ISD)ポリマー分散剤および選択されたポリウレタンインク添加剤を用いる、顔料の安定な水性分散体をもたらす分散剤を有するインク;ISDに基づく少なくとも1種のインクおよび選択されたポリウレタンインク添加剤を含むインクセット、ならびに、インクおよびISDに基づくインクセットおよび選択されたポリウレタンインク添加剤を用いるインクジェット印刷方法が提供されており;ここで、選択されたポリウレタンは、
a.)ポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率がウレタン樹脂に対して少なくとも2重量%である尿素末端ポリウレタン;
b.)水性インクの総重量に基づいて約0.5%超〜約30重量%の量のインク中の架橋ポリウレタンであって、架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で約1%超、かつ、約50%未満であるもの
から本質的になる群から選択される。
Accordingly, an ink having a dispersant that results in a stable aqueous dispersion of pigment using an ionically stabilized dispersant (ISD) polymer dispersant and a selected polyurethane ink additive; at least one based on ISD Ink sets comprising inks and selected polyurethane ink additives and ink-jet printing methods using ink and ISD based ink sets and selected polyurethane ink additives are provided; wherein the selected polyurethane is ,
a. ) A urea terminated polyurethane wherein the weight fraction of the urea terminated polyurethane portion of the polyurethane is at least 2% by weight relative to the urethane resin;
b. ) Crosslinked polyurethane in the ink in an amount of greater than about 0.5% to about 30% by weight, based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is about 1% as measured by the THF insolubles test. Selected from the group consisting essentially of more than and less than about 50%.

水性顔料インクジェットインクは、水性ビヒクル中にポリウレタン、水性顔料分散体を含み、ここで:水性顔料分散体は、イオン性分散剤および顔料を含み、ここで
(a)イオン性分散剤は顔料に物理的に吸着されており、
(b)高分子イオン性分散剤は顔料を水性ビヒクル中に安定的に分散させ、
(c)分散体の平均粒径は約300nm未満であり、および
(d)3滴のインクを約1.5gの約0.20モル塩の塩水溶液に添加した場合に、添加後24時間観察したときに、顔料が塩水溶液から析出し;ならびに
ポリウレタンインク添加剤は、
a.)ポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率がウレタン樹脂に対して少なくとも2重量%である尿素末端ポリウレタン;
b.)水性インクの総重量に基づいて約0.5%超〜約30重量%の量のインク中の架橋ポリウレタンであって、架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で約1%超、かつ、約50%未満であるもの
から本質的になる群、好ましくはこれらのみから構成される群から選択される。
Aqueous pigment inkjet inks include polyurethane, aqueous pigment dispersions in an aqueous vehicle, where: aqueous pigment dispersions include ionic dispersants and pigments, where (a) ionic dispersants are physically incorporated into the pigments Adsorbed,
(B) the polymeric ionic dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle;
(C) The average particle size of the dispersion is less than about 300 nm, and (d) 24 hours after addition when 3 drops of ink are added to about 1.5 g of about 0.20 molar salt aqueous solution. When the pigment precipitates from the aqueous salt solution; and the polyurethane ink additive
a. ) A urea terminated polyurethane wherein the weight fraction of the urea terminated polyurethane portion of the polyurethane is at least 2% by weight relative to the urethane resin;
b. ) Crosslinked polyurethane in the ink in an amount of greater than about 0.5% to about 30% by weight, based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is about 1% as measured by the THF insolubles test. It is selected from the group consisting essentially of more than and less than about 50%, preferably consisting of these alone.

本発明のインクは、イオン的に安定化された顔料分散体およびポリウレタンインク添加剤を有する。顔料分散体は、イオン的に安定化された分散剤を含む顔料を分散させることにより、分散プロセスにおいて形成される。次いで、ポリウレタンインク添加剤をビヒクルおよび他のインク成分と一緒にイオン的に安定化された分散体にいずれかの順番で添加することによりインクが好ましく調製される。   The ink of the present invention has an ionically stabilized pigment dispersion and a polyurethane ink additive. A pigment dispersion is formed in the dispersion process by dispersing a pigment containing an ionically stabilized dispersant. The ink is then preferably prepared by adding the polyurethane ink additive in any order to the ionically stabilized dispersion along with the vehicle and other ink components.

これらのポリウレタンインク添加剤は、水性インクにおける好ましい分散体である。換言すると、ポリウレタンインク添加剤は、インク配合ステージで、分散されたポリマー添加剤として添加される。尿素末端ポリウレタンおよび架橋ポリウレタンの化学的特性は、典型的な水性インク配合物中で安定な分散体となるよう選択される。   These polyurethane ink additives are preferred dispersions in aqueous inks. In other words, the polyurethane ink additive is added as a dispersed polymer additive at the ink compounding stage. The chemical properties of urea-terminated polyurethanes and crosslinked polyurethanes are selected to be stable dispersions in typical aqueous ink formulations.

ISD分散された顔料および選択されたポリウレタンインク添加剤の組み合わせは、画像が印刷されたときに、画像が、自己分散型顔料で達成されるものと競合する光学密度を有するが、顕著に向上した光沢および画像の鮮明性を有するインクをもたらす。これらの画像はまた、より耐スミア性であると共により耐久性がある。この組み合わせを従来の高分子分散顔料を含むインクへのポリウレタン添加剤の添加と比較すると、光学密度は下がると共に、DOIもまた低減される。同様に、自己分散型顔料を含むインクへのポリウレタン添加剤の添加は、匹敵する光学密度、向上した光沢およびDOIをもたらすが、この組み合わせは、本明細書に記載のISD/ポリウレタンインク添加剤組み合わせほど良好な光学特性はもたらさない。   The combination of the ISD dispersed pigment and the selected polyurethane ink additive significantly improved when the image was printed, although the image had an optical density that competed with that achieved with self-dispersing pigments. The result is an ink with gloss and image clarity. These images are also more smear resistant and more durable. When this combination is compared to the addition of a polyurethane additive to an ink containing a conventional polymer dispersed pigment, the optical density is reduced and the DOI is also reduced. Similarly, the addition of polyurethane additives to inks containing self-dispersing pigments results in comparable optical density, improved gloss and DOI, but this combination is the ISD / polyurethane ink additive combination described herein. It does not provide as good optical properties.

この意外な結果は、インクが最初に印刷基材に遭遇するときのポリウレタンとISDとの相互作用によるものであり得る。理論には束縛されないが、ポリウレタンは疎水性であるが、これは、特にポリウレタンの水素結合部位を介して十分な親水性特性を有して、光沢および画像の鮮明性を顕著に向上させながら低減されていない光学密度をもたらす高い効果をもたらし得る。これらの改良は、特に写真印刷のための多色画像の形成においてインクジェットインクを成功させると考えられている。   This surprising result may be due to the interaction of polyurethane and ISD when the ink first encounters the printing substrate. Without being bound by theory, polyurethane is hydrophobic, but it has sufficient hydrophilic properties, especially through the hydrogen bonding sites of the polyurethane, reducing it while significantly improving gloss and image clarity. It can have a high effect that results in an optical density that has not been achieved. These improvements are believed to make inkjet inks successful, especially in the formation of multicolor images for photographic printing.

イオン的に安定化された分散体
有機高分子分散剤を利用する安定な分散体を生成する科学および技術が研究されていると共に、広範に開発されている。この公報において、分散剤のタイプは、知覚される安定化メカニズムに基づいて特徴付けられる。それ故、高分子分散体は、立体安定化および静電安定化により分散体を安定化させることが可能である。有効な立体または電気立体安定化を提供するために、分散剤は、粒子表面に付着すると共に、分散媒体と相互作用を有さなければならない。両方の要求は、粒子表面と結合するか相互作用する1つまたは複数の官能基またはセグメント、および、分散媒体中に伸びて安定化に必要なバリアをもたらすセグメントまたは尾部を特色とする二元官能基を含む高分子分散剤によって満たされることが可能である。実際には、二元官能基の最適化は、多くの向上した顔料分散体をもたらした。この二元官能基は、親水性および疎水性セグメントを有するポリマーを利用することにより達成される。
Ionically Stabilized Dispersions Science and technology to produce stable dispersions utilizing organic polymeric dispersants have been studied and have been extensively developed. In this publication, the type of dispersant is characterized based on the perceived stabilization mechanism. Therefore, the polymer dispersion can stabilize the dispersion by steric stabilization and electrostatic stabilization. In order to provide effective steric or electrosteric stabilization, the dispersant must adhere to the particle surface and interact with the dispersion medium. Both requirements include a dual functionality that features one or more functional groups or segments that bind to or interact with the particle surface, and a segment or tail that extends into the dispersion medium to provide the necessary barrier for stabilization. It can be filled with a polymeric dispersant containing groups. In practice, the optimization of the binary functional groups has resulted in many improved pigment dispersions. This dual functionality is achieved by utilizing a polymer having hydrophilic and hydrophobic segments.

あるいは、高分子分散剤は、イオン性のメカニズムにより顔料を安定化させることが可能である。すなわち、安定化メカニズムは、イオン性反発力が粒子の凝集を妨げる帯電二重層メカニズムを介して安定化をもたらすポリマーに由来することを既述の高分子分散剤系が示唆する(米国特許第5,085,698号明細書を参照のこと)。   Alternatively, the polymeric dispersant can stabilize the pigment by an ionic mechanism. That is, the previously described polymer dispersant system suggests that the stabilization mechanism is derived from a polymer that provides stabilization via a charged bilayer mechanism that prevents agglomeration of particles (US Pat. No. 5 , 085, 698).

高分子分散剤は、もっとも頻繁に、立体メカニズムまたはイオン性メカニズムを介して安定化をもたらすと記載されるが、実際には、すべてではないが、ほとんどの現在の高分子分散剤系は、両方のメカニズムの組み合わせにより安定化するように見られる。単に、単一のメカニズムとの関連において記載されているこれらの安定化は、現在では、立体メカニズムおよびイオン性メカニズムの組み合わせであると考えられている。   While polymeric dispersants are most often described as providing stabilization via steric or ionic mechanisms, in practice most current polymeric dispersant systems are both, but not all, It seems to be stabilized by a combination of mechanisms. These stabilization, described simply in the context of a single mechanism, are now considered to be a combination of steric and ionic mechanisms.

本発明の文脈において、実質的に立体安定化を伴わずに機能する高分子分散剤でも、分散体を良好に安定化させることが可能であることがここに認識された。   In the context of the present invention, it has now been recognized that even polymeric dispersants that function substantially without steric stabilization can satisfactorily stabilize the dispersion.

それ故、特性の新たなバランスを有するポリマーが求められていた。ポリマーの疎水性性質は、おそらくはファンデルワールスおよび同様の非結合性の力(顔料への物理的吸着)により顔料表面に付着することが可能である点で重要である。本発明とおよび既述の系との間の主な差異は、本発明によれば、ポリマーの親水性部分が顕著に低減されている点である。しかも、ポリマーの疎水性/親水性セグメントは、親水性成分の大きな分子領域を最低限とするために、ポリマーに配分されている。これらの高密度の親水性基は、望ましくない立体安定化をもたらすことが可能である。   Therefore, a polymer with a new balance of properties has been sought. The hydrophobic nature of the polymer is important in that it can be attached to the pigment surface, possibly by van der Waals and similar non-binding forces (physical adsorption to the pigment). The main difference between the present invention and the previously described system is that according to the present invention, the hydrophilic portion of the polymer is significantly reduced. Moreover, the hydrophobic / hydrophilic segments of the polymer are allocated to the polymer to minimize the large molecular area of the hydrophilic component. These high density hydrophilic groups can provide undesirable steric stabilization.

この新たな特性におけるバランスは、立体安定化がほとんどまたはまったく伴わず、高分子安定化がほとんどイオン性安定化のみに起因する水性顔料分散体をもたらす。「Powders, Handling, Dispersion of Powders in Liquids」、Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、John Wiley and Sons(2003年)に記載されているとおり、立体安定化の存在を判定するための分光学的手段が存在するが、ISD高分子分散剤を利用する本発明による水性顔料ISDを特徴付けるためのより一般的な方法が開発されている。この方法は、塩安定性テストと呼ばれる。   This balance in new properties results in aqueous pigment dispersions with little or no steric stabilization and polymer stabilization mostly due to ionic stabilization only. "Powders, Handling, Dispersion of Powders in Liquids", Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, as a means of determining the three-dimensionality of John Wiley and Sons (2003) Although present, more general methods have been developed for characterizing the aqueous pigment ISDs according to the present invention that utilize ISD polymeric dispersants. This method is called the salt stability test.

塩安定性テスト
一連の異なる濃度の塩水溶液(典型的にはNaCl)が調製される。各塩溶液について、およそ1.5mL(約1.5g)が小型のガラスバイアルに添加される。
Salt Stability Test A series of different concentrations of aqueous salt solution (typically NaCl) are prepared. For each salt solution, approximately 1.5 mL (about 1.5 g) is added to a small glass vial.

顔料分散体「濃縮物」について、1滴が塩溶液に添加されると共に、穏やかに混合される。約15重量%総固形分(典型的に)の顔料分散体濃縮物について、1滴は、典型的には合計で約0.04gであろう。インク(これは濃縮物の希釈形態とみなすことが可能である)に対するテストは、インクの固形分含有量が顔料分散体濃縮物のものよりも低く、従って、固形分の概算量を同一に維持するために塩溶液に添加されるインクの体積は増やす必要があること以外は、顔料分散体濃縮物に対する塩安定性テストにかなり類似している。約5重量%総固形分の典型的なインクに基づくと、約3倍の重量のインク(濃縮物と比して)が必要とされる。   For the pigment dispersion “concentrate”, one drop is added to the salt solution and mixed gently. For a pigment dispersion concentrate of about 15 wt% total solids (typically), a drop will typically total about 0.04 g. Tests on ink (which can be considered as a diluted form of the concentrate) have a lower solids content of the ink than that of the pigment dispersion concentrate, thus keeping the estimated solids the same This is quite similar to the salt stability test for pigment dispersion concentrates, except that the volume of ink added to the salt solution needs to be increased. Based on a typical ink of about 5 wt% total solids, about 3 times the weight of ink (compared to the concentrate) is required.

上述の顔料分散体濃縮物の場合、濃縮物からの固形分の重量は、約1.5gの水性塩テスト溶液中に約0.006gであるか、または、水性塩テスト溶液の重量に基づいて約0.4重量%であろう。   For the pigment dispersion concentrates described above, the weight of solids from the concentrate is about 0.006 g in about 1.5 g of the aqueous salt test solution, or based on the weight of the aqueous salt test solution. It will be about 0.4% by weight.

上記で導かれる0.4重量%の数は塩安定性テストの適用には重大ではないが、所望される場合には標準点として用いることが可能であることに留意すべきである。塩安定性テストの結果が固形分と比した塩の濃度により関連しているため、および、顔料分散体の固形分含有量を正確に測定することが多少困難であり得るため、計測の標準については、以下の慣例が採用されることとする:
濃縮物(約10重量%以上の固形分)と見なされる顔料分散体については、1滴の分散体が1.5mL塩溶液に用いられるべきであり;
中度固形分含有量顔料分散体(約5〜10重量%固形分のインクおよび/または濃縮物)については、2滴の分散体が1.5mL塩溶液に用いられるべきであり、ならびに
より希釈顔料分散体(約5重量%固形分以下のインクなど)については、3滴の分散体が1.5mL塩溶液に用いられるべきである。
It should be noted that the 0.4 wt% number derived above is not critical for salt stability test applications, but can be used as a reference point if desired. Because the results of the salt stability test are related to the concentration of salt relative to the solids, and because it can be somewhat difficult to accurately measure the solids content of the pigment dispersion, The following convention shall be adopted:
For pigment dispersions considered as concentrates (greater than about 10 wt% solids), one drop of dispersion should be used in a 1.5 mL salt solution;
For medium solids content pigment dispersions (about 5-10 wt% solids inks and / or concentrates), 2 drops of dispersion should be used in 1.5 mL salt solution and more diluted For pigment dispersions (such as inks up to about 5 wt% solids), 3 drops of dispersion should be used in 1.5 mL salt solution.

本発明のインクについては、この塩安定性テストを行うために3滴が用いられるが、顔料分散体がより高い濃度を有する場合には1滴または2滴が用いられてもよい。   For the inks of the present invention, 3 drops are used to perform this salt stability test, but 1 or 2 drops may be used if the pigment dispersion has a higher concentration.

上記に基づいて、適切な量の顔料分散体が塩溶液に添加されると共に、穏やかに混合される。24時間室温で静置させた後、サンプル安定性が以下のとおり格付けされる:
・等級3:顔料の完全な沈降;上部に透明で、無色の液体。
・等級2:無色透明な液体層はない;バイアルを傾けたときに、バイアルの底にはっきりとした沈降が観察される。
・等級1:無色透明な液体層はない;バイアルを傾ける最中にきわめてわずかな沈降(小さい分離されたスポット)が観察される。
・等級0:いかなる沈降の兆候もない。
Based on the above, an appropriate amount of pigment dispersion is added to the salt solution and mixed gently. After standing at room temperature for 24 hours, sample stability is rated as follows:
Grade 3: Complete precipitation of pigment; clear, colorless liquid on top.
Grade 2: no clear, colorless liquid layer; when the vial is tilted, a clear settling is observed at the bottom of the vial.
Grade 1: no clear, colorless liquid layer; very slight sedimentation (small isolated spots) is observed while tilting the vial.
Grade 0: No signs of settling.

沈降がはっきりと観察された塩濃度(等級2または3)が、顔料分散体に対する臨界凝集濃度とされる。このテストから、臨界凝集濃度が高まると、高分子(立体)安定化の役割がより支配的となり、静電安定化の安定化メカニズムとしての重要性は低くなることを推察することが可能である。   The salt concentration at which sedimentation is clearly observed (grade 2 or 3) is taken as the critical aggregation concentration for the pigment dispersion. From this test, it can be inferred that as the critical aggregation concentration increases, the role of macromolecular (steric) stabilization becomes more dominant, and the importance as a stabilization mechanism of electrostatic stabilization decreases. .

本発明に対する要求を満たすISDポリマー分散剤は、0.2モル濃度の塩濃度で等級2または3と格付けされる顔料分散体をもたらすものである。すなわち、本発明のISDポリマー分散剤は、ISD中の顔料と関連するとき、および、塩安定性テストによりテストされるとき、0.2モル塩濃度でテスト溶液から析出が観察されるであろう。格付け判断基準2および3は、各々が、析出の判断基準を満たすであろう。約0.18モル濃度以下の塩濃度で2または3と格付けされる顔料分散体がより好ましい。約0.16以下の塩濃度で2または3と格付けされる顔料分散体がさらにより好ましい。   An ISD polymer dispersant that meets the requirements for the present invention is one that results in a pigment dispersion rated as grade 2 or 3 at a 0.2 molar salt concentration. That is, the ISD polymer dispersant of the present invention will be observed to precipitate from the test solution at a 0.2 molar salt concentration when associated with a pigment in the ISD and when tested by the salt stability test. . Rating criteria 2 and 3 will each meet the criteria for deposition. More preferred are pigment dispersions rated 2 or 3 at a salt concentration of about 0.18 molar or less. Even more preferred are pigment dispersions rated 2 or 3 at a salt concentration of about 0.16 or less.

塩水溶液について好ましい塩は、リチウム、ナトリウムまたはカリウム塩である。   Preferred salts for the aqueous salt solution are lithium, sodium or potassium salts.

上記に示されているとおり、および、さらなる明確化のために、塩安定性テストは、広く多様な顔料分散体固形分含有物について適用可能である。テストに対する1滴、2滴または3滴の定義は添加される固形分の量を明確に定義しないが、このテストはかなり柔軟であり、これらの一般性は、一貫した様式でサンプルを効果的に格付けするのに十分であることが見出された。換言すると、上記に定義されているテストは、テストされる分散体の固形分含有量における偏差にかかわらず一貫した有意義な結果をもたらし、それ故、本発明の文脈において定義として採用された。塩安定性テスト(この結果の一貫性を具体的に実証する)のさらなる詳細および実際の適用は、以下の実施例セクションに提供されている。   As indicated above, and for further clarity, salt stability tests are applicable for a wide variety of pigment dispersion solids contents. Although the definition of 1 drop, 2 drops or 3 drops for the test does not clearly define the amount of solids added, this test is quite flexible and these generalities effectively make the sample effective in a consistent manner. It was found to be sufficient to rate. In other words, the tests defined above yielded consistent and meaningful results regardless of deviations in the solids content of the dispersions being tested and were therefore adopted as definitions in the context of the present invention. Further details and practical application of the salt stability test (which specifically demonstrates the consistency of this result) are provided in the Examples section below.

本出願のイオン的に安定化された分散体は、分散剤中の最低量のイオン性含有物、および、分散剤中の限定されたまたは無視可能な立体安定化含有物の存在により安定化される。得られた顔料分散体がきわめて微量のイオン性成分しか伴っていないのに、このように安定であるのは意外である。塩安定性テストは、塩の添加により分散体が悪影響を受けることになるという、この分散体の低イオン性特徴を識別する手段である。この影響は、塩安定性テストにおいて記載されている顔料析出において観察される。   The ionic stabilized dispersions of the present application are stabilized by the presence of a minimum amount of ionic content in the dispersant and limited or negligible steric stabilization content in the dispersant. The It is surprising that the resulting pigment dispersion is so stable even though it contains only a very small amount of ionic components. The salt stability test is a means of identifying the low ionic character of this dispersion that the dispersion will be adversely affected by the addition of salt. This effect is observed in the pigment precipitation described in the salt stability test.

この塩安定性テストに合格する可能性が高い分散された顔料の大きな区分は、自己分散顔料(SDP)として加工されてきた顔料である。しかしながら、SDPは、高分子分散剤が系の中に含まれていない点で本発明の判断基準を満たさない。SDPの存在を判定するためのインクまたは分散体のテストは以下のとおりである:
(a)HClを添加することによりインク(または分散体)を酸性化する。これは、COO-、SO3 -、ホスホネート等のようなSDPおよび分散剤上の水溶性成分を酸性化形態に転換させ、これにより、水性媒体における顔料および分散剤の溶解度を低下させる。水和性の共溶媒および界面活性剤が、このステップにより水性相に溶解されるべきである。得られた固体を分離する。あるいは、カチオンベースのインクについては、カチオン性安定化基を塩基化するためにアンモニアを添加することが可能である。
(b)得られた固体をテトラヒドロフラン(THF)で抽出する。これは、バインダおよび分散剤を分離された固体から除去して、実質的にポリマーを含まない顔料を残留させる。顔料に結合した封入剤が顔料上に残留し得る。
(c)得られた固体を乾燥させる。
(d)顔料を水で再分散させると共に、pHを約9に調整する。
(i)顔料が溶液中に再分散される場合には、この顔料は、分散部分が顔料粒子に共有結合しているSDPである。
(ii)顔料が再分散されず、未溶解のまま残留する場合には、これは、SDPではなく、ステップ(b)において除去された高分子成分によって安定な分散体に転換された従来の顔料である。
(e)得られた固体を乾燥させる。
A large category of dispersed pigments that are likely to pass this salt stability test are pigments that have been processed as self-dispersing pigments (SDP). However, SDP does not meet the criteria of the present invention in that no polymeric dispersant is included in the system. The ink or dispersion test to determine the presence of SDP is as follows:
(A) Acidify the ink (or dispersion) by adding HCl. This converts water soluble components on SDP and dispersants such as COO , SO 3 , phosphonates, etc. to acidified form, thereby reducing the solubility of pigments and dispersants in aqueous media. The hydratable cosolvent and surfactant should be dissolved in the aqueous phase by this step. The resulting solid is separated. Alternatively, for cation-based inks, ammonia can be added to basify the cationic stabilizing group.
(B) The obtained solid is extracted with tetrahydrofuran (THF). This removes the binder and dispersant from the separated solids, leaving a pigment that is substantially free of polymer. An encapsulant bound to the pigment can remain on the pigment.
(C) The obtained solid is dried.
(D) Redisperse the pigment with water and adjust the pH to about 9.
(I) When the pigment is redispersed in solution, the pigment is SDP with the dispersed portion covalently bonded to the pigment particles.
(Ii) If the pigment is not redispersed and remains undissolved, this is not SDP, but a conventional pigment converted to a stable dispersion by the polymer component removed in step (b) It is.
(E) The obtained solid is dried.

顔料が、SDPと、既に援用された米国特許第6,440,203号明細書に記載のものなどの分散剤を含む従来の顔料との混合物である場合、ステップ(e)で残された顔料は、従来のポリマー分散顔料である可能性があり、ステップ(c)での質量と(e)での質量との差が顔料混合物を構成していたSDPであろう。   If the pigment is a mixture of SDP and a conventional pigment containing a dispersant such as that described in US Pat. No. 6,440,203, already incorporated, the pigment left in step (e) May be a conventional polymer dispersed pigment, and the difference between the mass in step (c) and the mass in (e) would be the SDP that constituted the pigment mixture.

本発明のISDポリマー分散剤は二元官能基を有する。主たる部分は、顔料表面に対して吸引力を有する疎水性である。親水性部分は、得られる顔料分散剤が立体安定化をほとんどまたはまったく有せず、および、0.2モル塩溶液での塩安定性テストによりテストされた場合に、得られる顔料/ISDポリマー分散剤が析出するよう限定されている。   The ISD polymer dispersant of the present invention has a binary functional group. The main part is hydrophobic having an attractive force to the pigment surface. The hydrophilic part is the resulting pigment / ISD polymer dispersion when the resulting pigment dispersant has little or no steric stabilization and is tested by a salt stability test in a 0.2 molar salt solution. The agent is limited to precipitate.

ISDポリマーは、明確な疎水性および親水性特性モノマーを反応させることにより形成されることが可能である。これらのモノマーの例は、アクリルモノマーおよびアクリレートモノマーであり、これらは、以下に説明されている。あるいは、高分子分散剤のISD性質は、他のタイプのモノマーの反応の結果であることが可能である。これの例は、ISD塩安定性判断基準を満たすポリウレタン分散剤であり、ここで、疎水性特性および親水性特性の有利なバランスは、ポリウレタン合成において用いられるモノマーおよび末端封止部分の両方に由来する可能性があり、従って、最終ポリウレタン生成物における得られる疎水性/親水性バランスは上記判断基準を満たす。   ISD polymers can be formed by reacting well-defined hydrophobic and hydrophilic characteristic monomers. Examples of these monomers are acrylic monomers and acrylate monomers, which are described below. Alternatively, the ISD properties of the polymeric dispersant can be the result of the reaction of other types of monomers. An example of this is a polyurethane dispersant that meets the ISD salt stability criteria, where an advantageous balance of hydrophobic and hydrophilic properties is derived from both the monomers and end-capping moieties used in polyurethane synthesis. Therefore, the resulting hydrophobic / hydrophilic balance in the final polyurethane product meets the above criteria.

ISDポリマー分散剤は、疎水性および親水性モノマーの重合により調製される。顔料を含む高分子分散剤としてテストされた場合に、最終ポリマーが、得られる顔料/ISDポリマー分散剤が0.2モル塩溶液で塩安定性テストによりテストされた場合に析出する分散体をもたらすことを除き、これらのモノマーを重合する手段に対する限定はない。   ISD polymer dispersants are prepared by polymerization of hydrophobic and hydrophilic monomers. When tested as a polymeric dispersant containing pigment, the final polymer results in a dispersion that precipitates when the resulting pigment / ISD polymer dispersant is tested by a salt stability test in a 0.2 molar salt solution. There is no limitation on the means for polymerizing these monomers.

ISDポリマー分散剤は、ランダム;直鎖コポリマー;または、ジブロック(A−B)あるいはトリブロック(A−B−AあるいはB−A−B)ポリマー、あるいはグラフトあるいは分岐ポリマーなどの構造化ポリマーであり得る。ポリマーは、フリーラジカル、イオン、基移動(GTP)、ラジカル付加フラグメンテーション(RAFT)、原子移動反応(ATR)、縮合反応等を含む多くの周知の重合プロセスのいずれかにより形成されることが可能である。このような重合プロセスの一般的な条件および例は、既に援用されている文献の多くに開示されている。   ISD polymer dispersants can be random; linear copolymers; or structured polymers such as diblock (AB) or triblock (ABA or BAB) polymers, or graft or branched polymers. possible. The polymer can be formed by any of a number of well-known polymerization processes including free radicals, ions, group transfer (GTP), radical addition fragmentation (RAFT), atom transfer reactions (ATR), condensation reactions and the like. is there. The general conditions and examples of such polymerization processes are disclosed in many of the literature already incorporated.

本発明のISDポリマー分散剤は二元官能基を有する。主たる部分は、顔料表面に対して吸引力を有する疎水性である。親水性部分は、得られる顔料分散剤が立体安定化をほとんどまたはまったく有せず、および、得られる顔料/ISDポリマー分散剤が、0.2モル塩溶液での塩安定性テストによりテストされた場合に析出するよう限定されている。   The ISD polymer dispersant of the present invention has a binary functional group. The main part is hydrophobic having an attractive force to the pigment surface. The hydrophilic portion was tested by a salt stability test with a 0.2 molar salt solution where the resulting pigment dispersant had little or no steric stabilization and the resulting pigment / ISD polymer dispersant. It is limited to precipitate in some cases.

ISDポリマーは、明確な疎水性および親水性特性モノマーを反応させることにより形成されることが可能である。これらのモノマーの例は、アクリルモノマーおよびアクリレートモノマーであり、これらは、以下に説明されている。あるいは、高分子分散剤のISD性質はモノマーの反応の結果であることが可能である。これの例は、ISD塩安定性判断基準を満たすポリウレタン分散剤であり、ここで、疎水性特性および親水性特性の有利なバランスは、ポリウレタン合成において用いられるモノマーおよび最終ポリウレタン生成物における結果的な疎水性/親水性バランスの両方に由来する可能性がある。   ISD polymers can be formed by reacting well-defined hydrophobic and hydrophilic characteristic monomers. Examples of these monomers are acrylic monomers and acrylate monomers, which are described below. Alternatively, the ISD properties of the polymeric dispersant can be the result of the monomer reaction. An example of this is a polyurethane dispersant that meets the ISD salt stability criteria, where an advantageous balance of hydrophobic and hydrophilic properties results in the monomers used in the polyurethane synthesis and the final polyurethane product. It can come from both the hydrophobic / hydrophilic balance.

好ましいISDポリマー分散剤は、アクリレートおよびアクリルなどの疎水性および親水性モノマーの重合により調製される。顔料を含む高分子分散剤としてテストされた場合に、最終ポリマーが、得られる顔料/ISDポリマー分散剤が0.2モル塩溶液で塩安定性テストによりテストされた場合に析出する分散体をもたらすことを除き、これらのモノマーを重合する手段に対する限定はない。   Preferred ISD polymer dispersants are prepared by polymerization of hydrophobic and hydrophilic monomers such as acrylates and acrylics. When tested as a polymeric dispersant containing pigment, the final polymer results in a dispersion that precipitates when the resulting pigment / ISD polymer dispersant is tested by a salt stability test in a 0.2 molar salt solution. There is no limitation on the means for polymerizing these monomers.

アクリル/アクリレートモノマーに由来するISDポリマー分散剤は、ランダム;直鎖コポリマー;または、ジブロック(A−B)あるいはトリブロック(A−B−AあるいはB−A−B)ポリマー、あるいはグラフトあるいは分岐ポリマーなどの構造化ポリマーであり得る。ポリマーは、フリーラジカル、イオン、基移動(GTP)、ラジカル付加フラグメンテーション(RAFT)、原子移動反応(ATR)等を含む多くの周知の重合プロセスのいずれかにより形成されることが可能である。このような重合プロセスの一般的な条件および例は、既に援用されている文献の多くに開示されている。   ISD polymer dispersants derived from acrylic / acrylate monomers can be random; linear copolymers; or diblock (A-B) or triblock (A-B-A or B-A-B) polymers, or grafts or branches It can be a structured polymer such as a polymer. The polymer can be formed by any of a number of well known polymerization processes including free radicals, ions, group transfer (GTP), radical addition fragmentation (RAFT), atom transfer reactions (ATR) and the like. The general conditions and examples of such polymerization processes are disclosed in many of the literature already incorporated.

アクリル/アクリレートモノマーに由来するポリマー分散剤は、疎水性および親水性モノマーのコポリマーである。前駆体モノマーは以下のとおり表示されることが可能であり、式中、Aは疎水性セグメントのためのモノマーを表し、Bは親水性セグメントのためのモノマーを表し、ZaはAモノマー上の疎水性置換基を示し、およびZbはBモノマー上の親水性置換基を示す。モノマーの2つ以上のタイプの1タイプが各セグメントに存在し得る。 Polymeric dispersants derived from acrylic / acrylate monomers are copolymers of hydrophobic and hydrophilic monomers. Precursor monomer is capable of being displayed as follows, wherein, A represents a monomer for hydrophobic segments, B represents a monomer for the hydrophilic segments, Z a is on the A monomer Indicates a hydrophobic substituent, and Z b indicates a hydrophilic substituent on the B monomer. One type of two or more types of monomers can be present in each segment.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

AおよびBについて、ISD分散剤をもたらすであろう構造の好ましい例は、式中、Ra〜Rfの各々がHおよび1〜20個の炭素を有するアルキル、アリールまたはアルキルアリール基からなる群から独立して選択され、ならびに、式中、ZaおよびZbが以下に記載されているものである。好ましい一実施形態において、Ra〜Rfの各々は、HおよびCH3からなる群から選択される。他の好ましい実施形態において、Ra〜RbおよびRd〜Reの各々はHであり、ならびに、RcおよびRfの各々は、HおよびCH3から独立して選択される。 For A and B, preferred examples of structures that would result in an ISD dispersant are the group consisting of alkyl, aryl or alkylaryl groups, where each of R a -R f has H and 1-20 carbons As well as where Z a and Z b are those described below. In one preferred embodiment, each of R a -R f is selected from the group consisting of H and CH 3 . In other preferred embodiments, each of R a -R b and R d -R e is H, and each of R c and R f is independently selected from H and CH 3 .

ISDポリマー分散剤の親水性組成物は、既に援用されている文献の多くにおいて記載されている公知の高分子分散剤と比して最低限とされている。ISDポリマー分散剤の親水性はモノマーB上のイオン性置換基(Zb)に由来する。 The hydrophilic composition of the ISD polymer dispersant is minimal compared to known polymeric dispersants described in many of the literature already incorporated. The hydrophilicity of the ISD polymer dispersant is derived from the ionic substituent (Z b ) on monomer B.

b基は、アニオン性、カチオン性、両性または両性イオン性の親水性成分であることが可能である。ノニオン性成分もまた、含まれることによって、顔料を含む高分子分散剤が塩テストにより規定される判断基準を満たさないような十分な立体安定化がもたらされない限り、高分子分散剤中に含まれていることが可能である。ノニオン性成分を含むポリマーの場合、塩テストは、0.2モル以下の濃度のイオン濃度で「不合格」の塩テストを達成するために、どの疎水性/親水性/ノニオン性バランスが必要であるかを判定する手段を提供する。Zb基の例としては:
− アニオン性、例えば、スルホン酸塩、硫酸塩、スルホコハク酸塩、カルボン酸塩、リン酸塩
− カチオン性、例えば、第4級アミン塩を含むアミン
− 両性、例えば、N−>O
− 両性イオン性、例えば、ベタイン、+N−C−CO2−、レシチン
が挙げられる。
Z b groups are anionic, it is possible cationic, amphoteric or zwitterionic hydrophilic components. A nonionic component is also included in the polymeric dispersant unless it includes sufficient steric stabilization so that the polymeric dispersant containing the pigment does not meet the criteria defined by the salt test. It is possible that For polymers containing nonionic components, the salt test requires any hydrophobic / hydrophilic / nonionic balance to achieve a “failed” salt test at an ionic concentration of 0.2 mole or less. A means for determining whether or not there is provided. Examples of Z b groups are:
-Anionic, e.g. sulfonate, sulfate, sulfosuccinate, carboxylate, phosphate-cationic, e.g. amines including quaternary amine salts-amphoteric, e.g. N-> O
- zwitterionic, for example, betaines, + N-C-CO 2 -, lecithin.

親水性モノマーは、単一のZb置換基、または、Zb基の組み合わせを有し得る。Zb基は、その水素置換形態として、または、塩として存在する。 The hydrophilic monomer can have a single Z b substituent or a combination of Z b groups. The Z b group exists as its hydrogen-substituted form or as a salt.

好ましい親水性モノマーとしては、例えば、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、クロトン酸、クロトン酸モノエステル、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルアクリレート、ビニルピリジン、N−ビニルピリジン、および2−アクリルアミド−2−プロパンスルホン酸が挙げられる。   Preferred hydrophilic monomers include, for example, methacrylic acid, acrylic acid, maleic acid, maleic acid monoester, itaconic acid, itaconic acid monoester, crotonic acid, crotonic acid monoester, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, t-butylaminoethyl methacrylate, t-butylaminoethyl acrylate, vinyl pyridine, N-vinyl pyridine, and 2-acrylamide- 2-propanesulfonic acid is mentioned.

他の親水性ノニオン性モノマーが含まれていてもよい。好ましい親水性モノマーとしては、例えば、エトキシトリエチレングリコールメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、およびヒドロキシプロピルアクリレートが挙げられる。   Other hydrophilic nonionic monomers may be included. Preferred hydrophilic monomers include, for example, ethoxytriethylene glycol methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, and hydroxypropyl acrylate.

ISDポリマー分散剤の疎水性組成物は、既に援用されている文献の多くにおいて記載されている公知の高分子分散剤と比して、最大限とされている。ISDポリマー分散剤の疎水性は、モノマーA上の疎水性置換基(Za)に由来する。 Hydrophobic compositions of ISD polymer dispersants are maximized compared to known polymeric dispersants described in many of the literature already incorporated. The hydrophobicity of the ISD polymer dispersant is derived from the hydrophobic substituent (Z a ) on monomer A.

好ましい実施形態において、Zaは:
(a)1〜20個の炭素原子を含有するアルキル、アリールおよびアルキルアリール基であって、1つまたは複数のヘテロ原子をさらに含有していてもよい基、
(b)構造C(O)ORg(式中、Rgは、1〜20個の炭素原子を含有する、アルキル、アリールおよびアルキルアリール基からなる群から選択される)の基であって、1つまたは複数のヘテロ原子をさらに含有していてもよい基、ならびに
(c)構造C(O)NRhi(式中、RhおよびRiの各々は、H、ならびに、1〜20個の炭素原子を含有する、アルキル、アリールおよびアルキルアリール基からなる群から独立して選択される)の基であって、1つまたは複数のヘテロ原子をさらに含有していてもよい基
からなる群から選択される。
In a preferred embodiment, the Z a:
(A) alkyl, aryl and alkylaryl groups containing from 1 to 20 carbon atoms, which may further contain one or more heteroatoms;
(B) a group of the structure C (O) OR g , wherein R g is selected from the group consisting of alkyl, aryl and alkylaryl groups containing from 1 to 20 carbon atoms, in one or more further group which may contain a hetero atom, and (c) the structure C (O) NR h R i ( wherein each of R h and R i are, H, and, from 1 to 20 Groups independently selected from the group consisting of alkyl, aryl and alkylaryl groups containing 1 carbon atom, which may further contain one or more heteroatoms Selected from the group.

好ましい疎水性モノマーとしては、普通、例えば、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ラウリルエタクリレート、メタクリル酸ステアリル、フェニルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メタクリロニトリル、グリシジルメタクリレート、p−トリルメタクリレート、ソルビルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、アクリル酸ステアリル、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、アクリロニトリル、グリシジルアクリレート、p−トリルアクリレート、ソルビルアクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、置換スチレン、N−アルキルアクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド、ビニルアセテート、ビニルブチレートおよびビニル安息香酸塩が挙げられる。   Preferred hydrophobic monomers are usually, for example, benzyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, lauryl etacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, phenoxy. Ethyl methacrylate, methacrylonitrile, glycidyl methacrylate, p-tolyl methacrylate, sorbyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, phenyl Acrylate, Enoxyethyl acrylate, acrylonitrile, glycidyl acrylate, p-tolyl acrylate, sorbyl acrylate, styrene, α-methyl styrene, substituted styrene, N-alkyl acrylamide, N-alkyl methacrylamide, vinyl acetate, vinyl butyrate and vinyl benzoate Acid salts.

A(疎水性)の好ましい例は、ZaがC(O)ORg、C(O)NRhiおよびCNからなる群から選択されるアクリルモノマーである。好ましい一実施形態において、Rgは、1〜20個の炭素原子を有する、アルキル、アリールおよびアルキルアリール基からなる群から選択され、この基は、1つまたは複数のヘテロ原子をさらに含有していてもよく;ならびに、RhおよびRiは、H、および、1〜9個の炭素原子を有するアルキル、アリールまたはアルキルアリール基からなる群から独立して選択される。Aモノマーのポリマーセグメントは、少なくとも約300の数平均分子量を有すると共に、不水溶性であることが好ましい。 Preferred examples of A (hydrophobic) is Z a is C (O) OR g, C (O) NR h R i and acrylic monomer selected from the group consisting of CN. In one preferred embodiment, R g is selected from the group consisting of alkyl, aryl and alkylaryl groups having 1 to 20 carbon atoms, the group further containing one or more heteroatoms. And R h and R i are independently selected from the group consisting of H and alkyl, aryl or alkylaryl groups having 1 to 9 carbon atoms. The polymer segment of the A monomer preferably has a number average molecular weight of at least about 300 and is water insoluble.

ISDポリマー分散剤を生成する(すなわち、塩安定性テストを満足するISDを生成する)いずれかの高分子系は本発明の高分子要求を満たすこととなる点で、このリストは限定的ではない。   This list is not limiting in that any polymer system that produces an ISD polymer dispersant (ie, produces an ISD that satisfies the salt stability test) will meet the polymer requirements of the present invention. .

モノマーAおよびBを組み合わせてISD高分子分散剤を調製する重合法に対する限定はない。重合法の例としては、これらに限定されないが、フリーラジカルプロセス、基移動プロセス(GTP)等が挙げられる。   There is no limitation on the polymerization method in which the monomers A and B are combined to prepare the ISD polymer dispersant. Examples of polymerization methods include, but are not limited to, free radical processes, group transfer processes (GTP), and the like.

本発明の文脈における使用に好ましいアクリル/アクリレートモノマーに由来するISDポリマー分散剤は、300超、好ましくは800超、および、約30,000未満、好ましくは約20,000未満、および、典型的には、約1,000〜約6,000の範囲の数平均分子量を有する。   Preferred ISD polymer dispersants derived from acrylic / acrylate monomers for use in the context of the present invention are greater than 300, preferably greater than 800, and less than about 30,000, preferably less than about 20,000, and typically Has a number average molecular weight in the range of about 1,000 to about 6,000.

アクリル/アクリレートモノマーに由来するISDポリマー分散剤は、イオン性含有物の量に限定されている。ランダム、直鎖コポリマー、ジブロック、グラフトおよび分岐ポリマーについて、親水性モノマーの限度は、すべてのモノマーに基づいて約1モルパーセント〜約20モルパーセント未満である。あるいは、親水性モノマーの限度は、すべてのモノマーに基づいて約2モルパーセント〜約15モルパーセント未満である。ABAトリブロックについて、限度は、約2モルパーセント〜約38モルパーセント未満および、あるいは、約25モルパーセント未満である。BABトリブロックについて、限度は、約2モルパーセント〜約25モルパーセント未満である。これらのイオン性限度の各々について、顔料分散体またはインクジェットインクの塩安定性テストが、イオン性含有物に対する判定要因である。   ISD polymer dispersants derived from acrylic / acrylate monomers are limited to the amount of ionic inclusions. For random, linear copolymers, diblocks, grafts and branched polymers, the hydrophilic monomer limit is from about 1 mole percent to less than about 20 mole percent based on all monomers. Alternatively, the hydrophilic monomer limit is from about 2 mole percent to less than about 15 mole percent based on all monomers. For ABA triblocks, the limit is from about 2 mole percent to less than about 38 mole percent and, alternatively, less than about 25 mole percent. For BAB triblocks, the limit is from about 2 mole percent to less than about 25 mole percent. For each of these ionic limits, the salt stability test of the pigment dispersion or inkjet ink is a determining factor for the ionic content.

アクリル/アクリレートモノマーに由来するISD高分子分散剤の低親水性含有物の結果の一つは、その水溶性が低いことである。水は、当然、インクジェットインクのための好ましい媒体である。それ故、ISDポリマー分散剤から安定な水性分散体を調製するためには、分散剤および顔料の初期物理的混合物を得ることが可能であるように、アクリル/アクリレートモノマーに由来する顔料およびISDポリマー分散剤の初期混合物がISDポリマー分散剤を十分に可溶化させる水和性の溶剤を含んでいることが好ましい。次いで、アクリル/アクリレートモノマーに由来するこのISD高分子分散剤、顔料および溶媒混合物が従来の分散処理により処理されて、安定なISD高分子分散剤/顔料組み合わせが水性ビヒクル中に形成されることが可能である。この水性ビヒクルは、それ故、水および水和性の溶剤の組み合わせであることが可能である。候補となる溶剤系は、周知の溶解度パラメータ法を用いてアクリル/アクリレートモノマーに由来するISD高分子分散剤の溶解度を研究することにより判定されることが可能である。   One of the consequences of the low hydrophilic content of ISD polymer dispersants derived from acrylic / acrylate monomers is their low water solubility. Water is, of course, a preferred medium for inkjet inks. Therefore, to prepare stable aqueous dispersions from ISD polymer dispersants, pigments and ISD polymers derived from acrylic / acrylate monomers so that it is possible to obtain an initial physical mixture of dispersant and pigment. It is preferred that the initial mixture of dispersant includes a hydratable solvent that sufficiently solubilizes the ISD polymer dispersant. This ISD polymer dispersant, pigment and solvent mixture derived from acrylic / acrylate monomers can then be processed by conventional dispersion processes to form a stable ISD polymer dispersant / pigment combination in an aqueous vehicle. Is possible. This aqueous vehicle can therefore be a combination of water and a hydrating solvent. Candidate solvent systems can be determined by studying the solubility of ISD polymer dispersants derived from acrylic / acrylate monomers using well-known solubility parameter methods.

ISD高分子分散剤に関して他の好ましい高分子系は、分散剤として作用することが可能であると共に塩安定性テストにより判定されるISD判断基準を満たすポリウレタンが得られるようイソシアネート、ジオールおよびイオン性構成成分が選択された、尿素末端ポリウレタンである。以下に記載の尿素末端ポリウレタンはイオン性含有物が最低限とされており、このISD判断基準を満たす尿素末端ポリウレタンをもたらす。以下に記載のポリウレタンインク添加剤は、特性のバランスが塩安定性判断基準を満たす場合、ISD分散剤であることが可能である。   Other preferred polymer systems with respect to ISD polymer dispersants are isocyanate, diol and ionic configurations so as to obtain polyurethanes that can act as dispersants and meet ISD criteria as determined by salt stability tests. A urea-terminated polyurethane with selected ingredients. The urea-terminated polyurethanes described below have minimal ionic content, resulting in urea-terminated polyurethanes that meet this ISD criterion. The polyurethane ink additives described below can be ISD dispersants when the balance of properties meets the criteria for salt stability.

本発明のISDおよびインク組成物は、当該技術分野において公知である方法によって調製され得る。ISDを濃縮物形態で形成し、その後、これを所望の添加剤を含有する好適な液体で希釈することが一般に望ましい。ISDは、先ず、選択された顔料およびISD高分子分散剤を水性キャリア媒体(水および、場合により、水−混和性の溶剤など)中に予め混合し、次いで、顔料を分散または解凝させることにより調製される。分散ステップは、2−ロールミル、媒体ミル、水平ミニミル、ボールミル、磨砕機において、または混合物を、液体噴射相互作用チャンバ内の複数のノズルに、少なくとも5,000psiの液体圧力で通過させて、顔料粒子の水性キャリア媒体中の均一な分散体(マイクロ流動化装置)を生成することにより達成され得る。あるいは、濃縮物は、高分子分散剤および顔料を圧力下での乾燥ミルにより調製され得る。媒体ミル用の媒体は、ジルコニア、YTZおよびナイロンを含む一般に入手可能である媒体から選択される。これらの種々の分散体プロセスは、米国特許第5022592号明細書、米国特許第5026427号明細書、米国特許第5310778号明細書、米国特許第5891231号明細書、米国特許第5679138号明細書、米国特許第5976232号明細書、米国特許出願公開第20030089277号明細書により例示されるとおり、一般的な意味で当該技術分野において周知である。これらの文献はすべて、本願明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体を本願明細書に記載したものとして援用される。2−ロールミル、媒体ミル、および混合物を液体噴射相互作用チャンバ内の複数のノズルに、少なくとも5,000psiの液体圧力で通過させることが好ましい。   The ISD and ink compositions of the present invention can be prepared by methods known in the art. It is generally desirable to form the ISD in a concentrate form, after which it is diluted with a suitable liquid containing the desired additives. ISD first premixes the selected pigment and ISD polymer dispersant in an aqueous carrier medium (such as water and optionally a water-miscible solvent) and then disperses or deagglomerates the pigment. It is prepared by. The dispersing step may be performed in a 2-roll mill, media mill, horizontal minimill, ball mill, attritor, or by passing the mixture through a plurality of nozzles in a liquid jetting interaction chamber at a liquid pressure of at least 5,000 psi. Can be achieved by producing a uniform dispersion (microfluidizer) in an aqueous carrier medium. Alternatively, the concentrate can be prepared by drying mill the polymer dispersant and pigment under pressure. The media for the media mill is selected from commonly available media including zirconia, YTZ and nylon. These various dispersion processes are described in US Pat. No. 5,225,292, US Pat. No. 5,026,427, US Pat. No. 5,310,778, US Pat. No. 5,891,231, US Pat. No. 5,679,138, US It is well known in the art in a general sense, as exemplified by US Pat. No. 5,976,232 and US Patent Application Publication No. 20030089277. All of these documents are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes. The 2-roll mill, media mill, and mixture are preferably passed through a plurality of nozzles in the liquid jet interaction chamber at a liquid pressure of at least 5,000 psi.

ミルプロセスが完了した後、顔料濃縮物は、水性系中に「薄め」られ得る。「薄め」られるとは、混合または分散での濃縮物の希釈を指し、混合/分散の強度は、通常、試行および慣例の方法を用いる誤差により判定され、および度々、高分子分散剤、溶剤および顔料の組み合わせに依存する。高分子分散剤、溶剤および顔料のすべての組み合わせについて、十分に薄める条件の判定が必要である。   After the mill process is complete, the pigment concentrate can be “thinned” into the aqueous system. “Thinned” refers to dilution of the concentrate in the mix or dispersion, and the intensity of the mix / dispersion is usually determined by error using trial and conventional methods, and often the polymeric dispersant, solvent and Depends on the pigment combination. It is necessary to determine the conditions for sufficiently thinning all combinations of the polymer dispersant, the solvent and the pigment.

ISDの調製の後、水和性の溶剤の量が、いくつかのインクジェット用途が許容するであろう量を超える可能性がある。いくつかのISDに関しては、それ故、最終的な分散体を限外ろ過して、水和性の溶剤の量を減らす必要があり得る。安定性を向上させると共に顔料分散体の粘度を低減させるために、約30℃〜約100℃、好ましくは約70℃の温度で、約10〜約24時間の加熱により加熱処理がなされ得る。より長時間の加熱も分散体の性能には影響しない。   After the preparation of the ISD, the amount of hydratable solvent can exceed the amount that some inkjet applications would allow. For some ISDs, it may therefore be necessary to ultrafilter the final dispersion to reduce the amount of hydrating solvent. In order to improve the stability and reduce the viscosity of the pigment dispersion, a heat treatment can be performed by heating at a temperature of about 30 ° C. to about 100 ° C., preferably about 70 ° C., for about 10 to about 24 hours. Longer heating does not affect the performance of the dispersion.

顔料を安定化させるために必要とされる高分子ISD分散剤の量は、特定のISD分散剤、顔料およびビヒクル相互作用に依存する。顔料対高分子ISD分散剤の重量比は、典型的には、約0.5〜約6の範囲であろう。好ましい範囲は約0.75〜約4である。   The amount of polymeric ISD dispersant required to stabilize the pigment depends on the particular ISD dispersant, pigment and vehicle interaction. The weight ratio of pigment to polymeric ISD dispersant will typically range from about 0.5 to about 6. A preferred range is from about 0.75 to about 4.

理論には束縛されないが、ISDは、以下の手段により向上したインク特性を提供すると考えられている。安定な水性分散体は、インクジェットインクがインクカートリッジの長寿命を確保するため、および、ノズル詰まり等といった問題を少なくするため、重大である。しかしながら、インクは、インク中の顔料が媒体の表面上に「クラッシュアウト(crash out)」する(媒体に吸収されるのとは対照的に)よう、媒体上に噴射されるに伴って不安定になることが望ましい。媒体の表面上に顔料があることにより、インクの有益な特性を達成することが可能である。   While not being bound by theory, it is believed that ISD provides improved ink properties by the following means. A stable aqueous dispersion is critical because the inkjet ink ensures a long life of the ink cartridge and reduces problems such as nozzle clogging. However, the ink is unstable as it is jetted onto the media so that the pigment in the ink “crash out” onto the surface of the media (as opposed to being absorbed by the media). It is desirable to become. By having the pigment on the surface of the media, it is possible to achieve the beneficial properties of the ink.

ISD高分子分散剤は、(カートリッジ中のものなどの)噴射前のインクを十分に安定化させるが、インクが紙の上に噴射されるに伴って、顔料系を不安定化させると共に顔料を媒体の表面上に残留させる新規な分散剤を提供する。これが向上したインク特性をもたらす。   ISD polymer dispersants sufficiently stabilize the ink before jetting (such as in a cartridge), but as the ink is jetted onto the paper, it destabilizes the pigment system and removes the pigment. A novel dispersant is provided that remains on the surface of the media. This results in improved ink properties.

ISDで形成されたインクジェットインクの疎水性性質は、光学密度および彩度を顕著に向上させる。IS&T’s NIP 18:2002年、International Conference on Digital Printing Technologies、369ページにおける顔料インクの最近の考察は、普通紙上に噴射された場合に、紙表面上に残留する顔料をもたらす疎水性顔料配合物を記載している。顔料のこの表面堆積物は、より良好な光学密度および彩度をもたらす。本発明のISDは、疎水性をさらに高レベルとして、光学密度、彩度、光沢および画像の鮮明性のさらにより良好な組み合わせを達成する。   The hydrophobic nature of inkjet inks formed by ISD significantly improves optical density and saturation. IS & T's NIP 18: 2002, International Conferencing on Digital Printing Technologies, page 369, a recent discussion of pigment inks shows a hydrophobic pigment formulation that, when jetted onto plain paper, results in a pigment remaining on the paper surface Is described. This surface deposit of pigment provides better optical density and saturation. The ISD of the present invention achieves an even better combination of optical density, saturation, gloss and image sharpness with higher levels of hydrophobicity.

ポリウレタンインク添加剤
ポリウレタンインク添加剤は、ポリウレタン構造の主鎖中にウレタン結合を有するポリウレタンである。これらのポリウレタンは、可溶性であるか、または、コロイド状分散体、エマルジョン、懸濁液あるいはスラリーの形態であり得る。
Polyurethane ink additive A polyurethane ink additive is a polyurethane having a urethane bond in the main chain of the polyurethane structure. These polyurethanes can be soluble or in the form of colloidal dispersions, emulsions, suspensions or slurries.

ポリウレタンインク添加剤の好ましい形態は、水分散性ポリウレタンである。本発明によれば、「ポリウレタン添加剤」という用語は、その用語が当業者により理解されるとおり、ウレタン基および任意により尿素基を含有するポリマーの水性分散体を指すことが可能である。これらのポリマーにはまた、水中でのポリマーの安定な分散体を維持するために必要とされる程度で親水性官能基が組み込まれている。   A preferred form of polyurethane ink additive is water dispersible polyurethane. According to the present invention, the term “polyurethane additive” can refer to an aqueous dispersion of a polymer containing urethane groups and optionally urea groups, as the term is understood by those skilled in the art. These polymers also incorporate hydrophilic functional groups to the extent required to maintain a stable dispersion of the polymer in water.

好ましいポリウレタンインク添加剤は、ポリマーが、主に、中和された酸基などの、組み込まれたイオン性官能基、特にアニオン性官能基を介して分散体中に安定化されているものである(「アニオン的に安定なポリウレタン分散体」)。さらなる詳細が以下に提供されている。   Preferred polyurethane ink additives are those in which the polymer is stabilized in the dispersion primarily through incorporated ionic functional groups, such as neutralized acid groups, especially anionic functional groups. ("Anionically stable polyurethane dispersion"). Further details are provided below.

さらに好ましいポリウレタンインク添加剤は、a.)尿素末端封止されているか、または、b.)または架橋されているものである。尿素末端ポリウレタンは、ウレタン樹脂に対して少なくとも2重量%のポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率を有する。架橋ポリウレタンは、水性インクの総重量に基づいて約0.5%超〜約30重量%の重量範囲でインク中に存在し、ここで、架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で約1%超、かつ、約50%未満である。   Further preferred polyurethane ink additives include a. ) Urea end-capped, or b. ) Or cross-linked. The urea terminated polyurethane has a weight fraction of the urea terminated polyurethane portion of the polyurethane of at least 2% by weight relative to the urethane resin. Crosslinked polyurethane is present in the ink in a weight range of greater than about 0.5% to about 30% by weight based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is measured by a THF insoluble content test. And more than about 1% and less than about 50%.

このような水性ポリウレタンインク添加剤は、典型的には、過剰量のNCO基を有するイソシアネート(N=C=O、NCO)プレポリマーが先ず形成されると共に、その後、鎖が単官能性イソシアネート反応性基で末端封止されるか、または、鎖が任意により多官能基鎖延長剤の存在下に、水性相中で延長される多段プロセスにより調製される。多官能基鎖延長剤の場合、これは、ポリウレタン添加剤の架橋をもたらすこととなる。また、NCOプレポリマーも、典型的には、多段プロセスにより形成される。尿素末端ポリウレタンに関して、NCOプレポリマーが第一級または第二級アミンと反応させられて、ポリウレタンが尿素末端封止される。架橋ポリウレタンを形成する他の手段が以下に記載されているが、好ましい架橋ポリウレタンもまた、NCOプレポリマーを重要な中間体として有し、これが、次いで、少なくとも三置換第二級および/または第一級アミンと反応されて、架橋が生成される。架橋の最中には、一および二置換アミンが、三置換架橋剤と一緒に存在していてもよい。   Such aqueous polyurethane ink additives typically have an isocyanate (N═C═O, NCO) prepolymer having an excess amount of NCO groups first formed and then the chain is monofunctional isocyanate reaction. It is end-capped with a functional group or is prepared by a multi-stage process in which the chain is extended in the aqueous phase, optionally in the presence of a polyfunctional chain extender. In the case of polyfunctional chain extenders, this will result in crosslinking of the polyurethane additive. NCO prepolymers are also typically formed by a multi-stage process. For urea terminated polyurethanes, the NCO prepolymer is reacted with a primary or secondary amine to urea-cure the polyurethane. Although other means of forming a crosslinked polyurethane are described below, preferred crosslinked polyurethanes also have an NCO prepolymer as an important intermediate, which is then at least a trisubstituted secondary and / or first Reacted with a secondary amine to produce a crosslink. During crosslinking, mono- and disubstituted amines may be present along with trisubstituted crosslinkers.

典型的には、プレポリマー形成の第1のステージにおいては、ジイソシアネートが、1種または複数種のイソシアネート−反応性基および少なくとも1種の酸または酸塩基を含有する化合物と反応して、中間体生成物が形成される。酸または酸塩基は、ジイソシアネート化合物の一部またはイソシアネート反応性基を含有する化合物の一部であり得る。イソシアネート基対イソシアネート−反応性基のモル比は、イソシアネート官能基の当量がイソシアネート−反応性官能基の当量より大きく、少なくとも1つのNCO基により末端封止された中間体生成物がもたらされるようなものである。それ故、イソシアネート基対イソシアネート−反応性基のモル比は、少なくとも約1.01〜1.4:1、好ましくは1.05〜1.25:1およびより好ましくは1.1〜1.15:1である。一例として、ジイソシアネートは、イオン基を有するジオールの存在下にジオールと反応性であって、富イソシアネートプレポリマーが生成され、これが、次いで、さらに反応される。   Typically, in the first stage of prepolymer formation, the diisocyanate reacts with a compound containing one or more isocyanate-reactive groups and at least one acid or acid base to produce an intermediate. A product is formed. The acid or acid base can be part of a diisocyanate compound or part of a compound containing an isocyanate-reactive group. The molar ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups is such that the equivalent of isocyanate functional groups is greater than the equivalent of isocyanate-reactive functional groups, resulting in an intermediate product end-capped with at least one NCO group. Is. Therefore, the molar ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups is at least about 1.01 to 1.4: 1, preferably 1.05 to 1.25: 1 and more preferably 1.1 to 1.15. : 1. As an example, diisocyanates are reactive with diols in the presence of diols having ionic groups to produce an isocyanate-rich isocyanate prepolymer that is then further reacted.

好適なイソシアネートは、イソシアネート基に結合した芳香族、脂環式または脂肪族基のいずれかを含有するものである。これらの化合物の混合物もまた用いられ得る。脂環式または脂肪族部分に結合したイソシアネートを有する化合物が好ましい。芳香族イソシアネートが用いられる場合、脂環式または脂肪族イソシアネートもまた存在することが好ましい。構造I、R1は、好ましくは、脂肪族基で置換されていることが可能である。   Suitable isocyanates are those containing either aromatic, alicyclic or aliphatic groups attached to isocyanate groups. Mixtures of these compounds can also be used. Compounds having an isocyanate bonded to an alicyclic or aliphatic moiety are preferred. If aromatic isocyanates are used, it is preferred that alicyclic or aliphatic isocyanates are also present. Structures I and R1 can preferably be substituted with an aliphatic group.

ジイソシアネートが好ましく、ポリエーテルグリコール、ジイソシアネートとジオールまたはアミンからのポリウレタンおよび/またはポリウレタン−尿素の、調製に有用であるいずれかのジイソシアネートを本発明において用いることが可能である。   Diisocyanates are preferred and any diisocyanate useful in the preparation of polyether glycols, polyurethanes and / or polyurethane-ureas from diisocyanates and diols or amines can be used in the present invention.

好適なジイソシアネートの例としては、これらに限定されないが、2,4−トルエンジイソシアネート(TDI);2,6−トルエンジイソシアネート;トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI);4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI);4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI);3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート(TODI);ドデカンジイソシアネート(C12DI);m−テトラメチレンキシリレンジイソシアネート(TMXDI);1,4−ベンゼンジイソシアネート;トランス−シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート;1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI);1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);4,6−キシリレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI);およびこれらの組み合わせが挙げられる。IPDIおよびTMXDIが好ましい。 Examples of suitable diisocyanates include, but are not limited to, 2,4-toluene diisocyanate (TDI); 2,6-toluene diisocyanate; trimethylhexamethylene diisocyanate (TMDI); 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI); 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (H 12 MDI); 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenyl diisocyanate (TODI); dodecane diisocyanate (C 12 DI); m-tetramethylene xylylene diisocyanate (TMXDI) 1,4-benzene diisocyanate; trans-cyclohexane-1,4-diisocyanate; 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI); 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI); Li diisocyanate; isophorone diisocyanate (IPDI); and combinations thereof. IPDI and TMXDI are preferred.

少量、好ましくは、ジイソシアネートの重量に基づいて約3重量%未満のモノイソシアネートまたはポリイソシアネートを、ジイソシアネートとの混合物において用いることが可能である。有用なモノイソシアネートの例としては、オクタデシルイソシアネートなどのアルキルイソシアネートおよびフェニルイソシアネートなどのアリールイソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネートの例は、トリイソシアナトトルエンHDI三量体(Desmodur 3300)、および高分子MDI(Mondur MRおよびMRS)である。   Small amounts, preferably less than about 3% by weight monoisocyanate or polyisocyanate, based on the weight of the diisocyanate, can be used in the mixture with the diisocyanate. Examples of useful monoisocyanates include alkyl isocyanates such as octadecyl isocyanate and aryl isocyanates such as phenyl isocyanate. Examples of polyisocyanates are triisocyanatotoluene HDI trimer (Desmodur 3300), and polymeric MDI (Mondur MR and MRS).

酸基、すなわち、カルボン酸基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルフォン酸基、リン酸基およびホスホン酸基を含有するイソシアネート−反応性化合物がポリウレタンに化学的に組み込まれて、親水性がもたらされると共に、ポリウレタンを水性媒体中に安定的に分散させる。酸塩は、対応する酸基を、NCOプレポリマーの形成前、その最中、または、その後のいずれかに、好ましくはNCOプレポリマーの形成の後に、中和することにより形成される。カルボン酸またはカルボン酸塩を含有するイソシアネート反応性化合物が好ましい。   Isocyanate-reactive compounds containing acid groups, i.e., carboxylic acid groups, carboxylate groups, sulfonic acid groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups and phosphonic acid groups are chemically incorporated into polyurethanes to provide hydrophilicity. And the polyurethane is stably dispersed in the aqueous medium. The acid salts are formed by neutralizing the corresponding acid groups either before, during or after the formation of the NCO prepolymer, preferably after the formation of the NCO prepolymer. Preference is given to isocyanate-reactive compounds containing carboxylic acids or carboxylates.

カルボキシル基を組み込むために好適な化合物は、米国特許第3,479,310号明細書、米国特許第4,108,814号明細書および米国特許第4,408,008号明細書に記載されており、これらは、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。カルボン酸基をカルボン酸塩基に転換するための中和剤は、前述の米国特許に記載されていると共に、これらは本明細書においても後述されている。本発明の文脈において、「中和剤」という用語は、カルボン酸基を親水性カルボン酸塩基に転換するために有用なすべてのタイプの薬剤を包含することを意味する。   Suitable compounds for incorporating carboxyl groups are described in US Pat. No. 3,479,310, US Pat. No. 4,108,814 and US Pat. No. 4,408,008. Which are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes. Neutralizing agents for converting carboxylic acid groups to carboxylic acid groups are described in the aforementioned US patents and are also described later in this specification. In the context of the present invention, the term “neutralizing agent” is meant to encompass all types of agents useful for converting carboxylic acid groups to hydrophilic carboxylic acid groups.

好ましいカルボン酸基含有化合物は、構造(HO)jQ(COOH)k(式中、Qは、1〜12個の炭素原子を含有する直鎖または分岐、炭化水素ラジカルを表し、jは1または2、好ましくは2であり、および、kは1〜3、好ましくは1または2、より好ましくは1である)に対応するヒドロキシ−カルボン酸である。 Preferred carboxylic acid group-containing compounds have the structure (HO) j Q (COOH) k , where Q represents a linear or branched hydrocarbon radical containing 1 to 12 carbon atoms, j is 1 or 2, preferably 2, and k is 1 to 3, preferably 1 or 2, more preferably 1).

これらのヒドロキシ−カルボン酸の例としては、クエン酸、酒石酸およびヒドロキシピバル酸が挙げられる。特に好ましい酸は、上述の構造(式中、j=2およびk=1)のものである。これらのジヒドロキシアルカン酸は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される米国特許第3412054号明細書に記載されている。特に好ましいジヒドロキシアルカン酸は、構造式:   Examples of these hydroxy-carboxylic acids include citric acid, tartaric acid and hydroxypivalic acid. Particularly preferred acids are those described above (where j = 2 and k = 1). These dihydroxyalkanoic acids are described in U.S. Pat. No. 3,420,054, which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. Particularly preferred dihydroxyalkanoic acids are structural formulas:

Figure 0006030614
(式中、Q’は水素、または、1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基である)
によって表されるα,α−ジメチロールアルカン酸である。もっとも好ましい化合物は、α,α−ジメチロールプロピオン酸(すなわち、上記式において、Q’がメチルである)である。
Figure 0006030614
(Wherein Q ′ is hydrogen or an alkyl group containing 1 to 8 carbon atoms)
The α, α-dimethylolalkanoic acid represented by The most preferred compound is α, α-dimethylolpropionic acid (ie, Q ′ is methyl in the above formula).

酸基は、少なくとも約10、好ましくは少なくとも約18ミリグラムのKOH/1グラムのポリウレタン樹脂固形分のイオン基含有量をもたらすのに十分な量で組み込まれる。酸基の含有量の上限は、1gのポリウレタン樹脂固形分当たり、約100、好ましくは約60、およびより好ましくは約40ミリグラムである。このイオン基含有量は、ポリウレタン樹脂固形分の酸価に等しい。   The acid groups are incorporated in an amount sufficient to provide an ionic group content of at least about 10, preferably at least about 18 milligrams of KOH / 1 gram polyurethane resin solids. The upper limit for the content of acid groups is about 100, preferably about 60, and more preferably about 40 milligrams per gram of polyurethane resin solids. This ionic group content is equal to the acid value of the solid content of the polyurethane resin.

イソシアネート反応性基化合物としては、ポリオール、特にジオールが挙げられる。前付加物と反応されてNCOプレポリマーを調製し得る、少なくとも2つのヒドロキシ基を含有する好適なポリオールは、約120〜約6000、好ましくは約400〜約3000、およびより好ましくは約600〜約2500の分子量を有するものである。分子量は、数平均分子量(Mn)であると共に、末端基分析(OH数、ヒドロキシル分析)により測定される。これらの高分子量化合物の例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリヒドロキシポリカーボネート、ポリヒドロキシポリアセタール、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエステルアミドおよびポリヒドロキシポリチオエーテルが挙げられる。ポリオールの組み合わせもまたポリウレタンにおいて用いることが可能である。   Isocyanate-reactive group compounds include polyols, particularly diols. Suitable polyols containing at least two hydroxy groups that can be reacted with a pre-adduct to prepare an NCO prepolymer are about 120 to about 6000, preferably about 400 to about 3000, and more preferably about 600 to about 3000. It has a molecular weight of 2500. The molecular weight is a number average molecular weight (Mn) and is measured by end group analysis (OH number, hydroxyl analysis). Examples of these high molecular weight compounds include polyester polyols, polyether polyols, polyhydroxy polycarbonates, polyhydroxy polyacetals, polyhydroxy polyacrylates, polyhydroxy polyester amides and polyhydroxy polythioethers. A combination of polyols can also be used in the polyurethane.

好適なポリエステルポリオールとしては、多価、好ましくは、三価アルコールが付加され得る二価アルコールと、多塩基性、好ましくは二塩基性カルボン酸との反応生成物が挙げられる。これらのポリカルボン酸の代わりに、低級アルコールの対応するカルボン酸無水物もしくはポリカルボン酸エステル、または、これらの混合物が、ポリエステルの調製に用いられ得る。ポリカルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香族および/または複素環式であり得、これらは、例えばハロゲン原子で置換されていてもよく、および/または、不飽和であってもよい。以下が例として挙げられる:コハク酸;アジピン酸;スベリン酸;アゼライン酸;セバシン酸;フタル酸;イソフタル酸;トリメリト酸;フタル酸無水物;テトラヒドロフタル酸無水物;ヘキサヒドロフタル酸無水物;テトラクロロフタル酸無水物;エンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物;グルタル酸無水物;マレイン酸;マレイン酸無水物;フマル酸;単量体脂肪酸が混合されてもよい、オレイン酸などの、二量体および三量体脂肪酸;ジメチルテレフタレートおよびビス−グリコールテレフタレート。   Suitable polyester polyols include reaction products of polyvalent, preferably dihydric alcohols to which trihydric alcohols can be added and polybasic, preferably dibasic carboxylic acids. Instead of these polycarboxylic acids, the corresponding carboxylic anhydrides or polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof can be used for the preparation of the polyesters. The polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or heterocyclic, which can be substituted, for example, with halogen atoms and / or unsaturated. Examples include: succinic acid; adipic acid; suberic acid; azelaic acid; sebacic acid; phthalic acid; isophthalic acid; trimellitic acid; phthalic acid anhydride; tetrahydrophthalic acid anhydride; Chlorophthalic anhydride; endomethylenetetrahydrophthalic anhydride; glutaric anhydride; maleic acid; maleic anhydride; fumaric acid; dimer such as oleic acid, in which monomeric fatty acids may be mixed, and Trimeric fatty acids; dimethyl terephthalate and bis-glycol terephthalate.

好適な多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール;プロピレングリコール−(1,2)および−(1,3);ブチレングリコール−(1,4)および−(1,3);ヘキサンジオール−(1,6);オクタンジオール−(1,8);ネオペンチルグリコール;シクロヘキサンジメタノール(1,4−ビス−ヒドロキシメチル−シクロヘキサン);2−メチル−1,3−プロパンジオール;2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール;トリエチレングリコール;テトラ−エチレングリコール;ポリエチレングリコール;ジプロピレングリコール;ポリプロピレングリコール;ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコール、グリセリンならびにトリメチロール−プロパンが挙げられる。   Suitable polyhydric alcohols include, for example, ethylene glycol; propylene glycol- (1,2) and-(1,3); butylene glycol- (1,4) and-(1,3); hexanediol- (1 6); Octanediol- (1,8); Neopentyl glycol; Cyclohexanedimethanol (1,4-bis-hydroxymethyl-cyclohexane); 2-methyl-1,3-propanediol; Examples include trimethyl-1,3-pentanediol; triethylene glycol; tetra-ethylene glycol; polyethylene glycol; dipropylene glycol; polypropylene glycol; dibutylene glycol and polybutylene glycol, glycerin, and trimethylol-propane.

ポリエステルはまた、カルボキシル末端基の一部分を含有し得る。例えばε−カプロラクトンといったラクトンのポリエステル、または、例えばω−ヒドロキシカプロン酸といったヒドロキシカルボン酸もまた用いられ得る。   The polyester may also contain a portion of carboxyl end groups. Polyesters of lactones such as ε-caprolactone or hydroxycarboxylic acids such as ω-hydroxycaproic acid can also be used.

水酸基を含有するポリカーボネートとしては、プロパンジオール−(1,3)、ブタンジオール−(1,4)および/またはヘキサンジオール−(1,6)などのジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールあるいはテトラエチレングリコールと、ホスゲン、ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネートとの、または、エチレンもしくはプロピレンカーボネートなどの環式炭酸塩との反応から得られる生成物などの、それ自体公知であるものが挙げられる。上述のポリエステルまたはポリラクトンと、ホスゲン、ジアリール炭酸塩または環式炭酸塩とから得られるポリエステル炭酸塩も好適である。好適なポリエーテルポリオールは、反応性水素原子を含有する出発化合物とエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、テトラヒドロフラン、エピクロロヒドリンなどのアルキレンオキシド、または、これらのアルキレンオキシドの混合物との反応による、公知の様式で入手される。より好ましくは、エチレンオキシドの付加なしで得られるポリエーテルが用いられる。反応性水素原子を含有する好適な出発化合物としては、ポリエステルポリオールの調製について記載されている多価アルコール、ならびに、これに加えて、水、メタノール、エタノール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、マンニトール、ソルビトール、メチルグリコシド、スクロース、フェノール、イソノニルフェノール、レソルシノール、ハイドロキノン、1,1,1−または1,1,2−トリス−(ヒドロキシフェニル)エタンが挙げられる。   Polycarbonates containing hydroxyl groups include diols such as propanediol- (1,3), butanediol- (1,4) and / or hexanediol- (1,6), diethylene glycol, triethylene glycol or tetraethylene glycol. Those known per se, such as products obtained from reaction with diaryl carbonates such as phosgene, diphenyl carbonate or with cyclic carbonates such as ethylene or propylene carbonate. Also suitable are polyester carbonates obtained from the aforementioned polyesters or polylactones and phosgene, diaryl carbonates or cyclic carbonates. Suitable polyether polyols are the reaction of starting compounds containing reactive hydrogen atoms with alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran, epichlorohydrin, or mixtures of these alkylene oxides. In a known manner. More preferably, polyethers obtained without addition of ethylene oxide are used. Suitable starting compounds containing reactive hydrogen atoms include the polyhydric alcohols described for the preparation of polyester polyols, as well as water, methanol, ethanol, 1,2,6-hexanetriol, 1 , 2,4-butanetriol, trimethylolethane, pentaerythritol, mannitol, sorbitol, methylglycoside, sucrose, phenol, isononylphenol, resorcinol, hydroquinone, 1,1,1- or 1,1,2-tris- (hydroxy Phenyl) ethane.

好ましいポリエーテルジオールは、1,3−プロパンジオール(PO3G)から誘導される。採用されるPO3Gは、種々の周知の化学的経路または生化学的形質変換経路のいずれかにより入手され得る。好ましくは、1,3−プロパンジオールは、再生可能な原料から生化学的に得られる(「生物学的に誘導された」1,3−プロパンジオール)。この生化学的に得られた1,3−プロパンジオールの説明は、共同出願されていると共に同時係属中の米国特許出願第11/782098号明細書(2007年7月24日出願)に見出すことができ、この開示は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。   A preferred polyether diol is derived from 1,3-propanediol (PO3G). The employed PO3G can be obtained by any of a variety of well known chemical or biochemical transformation pathways. Preferably, 1,3-propanediol is obtained biochemically from renewable raw materials ("biologically derived" 1,3-propanediol). A description of this biochemically obtained 1,3-propanediol can be found in co-pending and co-pending US patent application Ser. No. 11/782098 (filed Jul. 24, 2007). This disclosure is hereby incorporated by reference herein in its entirety for all purposes.

アミン化合物を含有する出発化合物の反応により得られたポリエーテルも用いることが可能であるが、本発明における使用については好ましさに劣る。これらのポリエーテル、ならびに、好適なポリヒドロキシポリアセタール、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエステルアミド、ポリヒドロキシポリアミドおよびポリヒドロキシポリチオエーテルの例は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される米国特許第4,701,480号明細書に開示されている。   Polyethers obtained by reaction of starting compounds containing amine compounds can also be used, but are less preferred for use in the present invention. Examples of these polyethers, as well as suitable polyhydroxypolyacetals, polyhydroxypolyacrylates, polyhydroxypolyesteramides, polyhydroxypolyamides and polyhydroxypolythioethers are incorporated by reference herein in their entirety for all purposes. Is disclosed in U.S. Pat. No. 4,701,480, incorporated herein by reference.

水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレートとしては、カチオン性、アニオン性およびラジカル、重合等などの付加重合の技術分野において一般的であるものが挙げられる。α〜ωジオールが好ましい。これらのタイプのジオールの一例は、ポリマーの終端またはその付近への1つの水酸基の配置を可能とする「リビング」または「制御」または連鎖移動重合プロセスにより調製されるものである。米国特許第6,248,839号明細書および米国特許第5,990,245号明細書(共に、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)が末端ジオールを形成するための手順の例を有する。   Examples of the poly (meth) acrylate containing a hydroxyl group include those commonly used in the technical field of addition polymerization such as cationic, anionic, radical, and polymerization. α-ω diols are preferred. An example of these types of diols are those prepared by “living” or “controlled” or chain transfer polymerization processes that allow the placement of one hydroxyl group at or near the end of the polymer. U.S. Pat. No. 6,248,839 and U.S. Pat. No. 5,990,245 (both incorporated herein by reference in their entirety for all purposes) Have examples of procedures for forming terminal diols.

NCOプレポリマーを調製するための他の任意の化合物としては、約400以下の平均分子量を有する低分子量、少なくとも二官能性イソシアネート−反応性化合物が挙げられる。例としては、ポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールの調製について既述である二価および高級官能基アルコールが挙げられる。   Other optional compounds for preparing the NCO prepolymer include low molecular weight, at least bifunctional isocyanate-reactive compounds having an average molecular weight of about 400 or less. Examples include dihydric and higher functional alcohols already described for the preparation of polyester polyols and polyether polyols.

好ましくは、イソシアネートポリ付加反応における二官能性である上述の成分に追加して、単官能性部分、およびさらにトリメチロールプロパンまたは4−イソシアナト−メチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネートなどのポリウレタン化学における一般に知られている三官能性およびより高次な官能性成分の小さな部分が、NCOプレポリマーまたはポリウレタンのわずかな分枝が所望される特別な事例において用いられ得る。しかしながら、NCOプレポリマーは、実質的に直鎖であるべきであり、および、これは、プレポリマー出発成分の平均的な官能性を2:1以下に維持することにより達成され得る。   Preferably, in addition to the above-mentioned components that are difunctional in the isocyanate polyaddition reaction, in monofunctional moieties, and also in polyurethane chemistry such as trimethylolpropane or 4-isocyanato-methyl-1,8-octamethylene diisocyanate A small portion of commonly known trifunctional and higher order functional components can be used in special cases where a slight branch of NCO prepolymer or polyurethane is desired. However, the NCO prepolymer should be substantially linear, and this can be achieved by maintaining the average functionality of the prepolymer starting components at 2: 1 or less.

他の任意の化合物としては、側方または末端、親水性エチレンオキシド単位を含有するイソシアネート−反応性化合物が挙げられる。親水性エチレンオキシド単位の含有量(存在する場合)は、ポリウレタンの重量に基づいて、約50重量%以下、好ましくは約40重量%以下であり得る。   Other optional compounds include isocyanate-reactive compounds containing lateral or terminal, hydrophilic ethylene oxide units. The content of hydrophilic ethylene oxide units (if present) can be about 50 wt% or less, preferably about 40 wt% or less, based on the weight of the polyurethane.

他の任意の化合物としては、自己縮合性部分を含有するイソシアネート−反応性化合物が挙げられる。これらの化合物の含有量は、所望される樹脂特性を提供するために必要な自己縮合の所望のレベルに応じる。3−アミノ−1−トリエトキシシリル−プロパンが、アミノ基を介してイソシアネートと反応し、さらに水に転化される場合にシリル基を介して自己縮合するであろう化合物の例である。   Other optional compounds include isocyanate-reactive compounds containing self-condensable moieties. The content of these compounds depends on the desired level of self-condensation necessary to provide the desired resin properties. 3-amino-1-triethoxysilyl-propane is an example of a compound that will react with an isocyanate via an amino group and will self-condense via a silyl group when converted to water.

イソシアネート反応性基を有する非縮合性シランは、自己縮合性部分を含有するイソシアネート−反応性化合物の代わりに、またはこれと併せて用いることが可能である。米国特許第5,760,123号明細書および米国特許第6,046,295号明細書(共に、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)が、これらの任意のシラン含有化合物の使用に関する例示的な方法である。   Non-condensable silanes having isocyanate-reactive groups can be used in place of or in conjunction with isocyanate-reactive compounds containing self-condensable moieties. US Pat. No. 5,760,123 and US Pat. No. 6,046,295 (both incorporated herein by reference in their entirety for all purposes) Is an exemplary method for the use of any of these silane-containing compounds.

NCOプレポリマーを調製するためのプロセス条件は、参照により既に援用されている特許において検討されている。最終のNCOプレポリマーは、プレポリマー固形分の重量に基づいて、約0.5〜約20%、好ましくは約1〜約10重量%の遊離イソシアネート含有量を有するべきである。   Process conditions for preparing NCO prepolymers are discussed in patents already incorporated by reference. The final NCO prepolymer should have a free isocyanate content of about 0.5 to about 20%, preferably about 1 to about 10% by weight, based on the weight of prepolymer solids.

ポリウレタンは、これらのNCOプレポリマーの鎖長を延長させることにより調製することが可能である。鎖延長剤は、本明細書において本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される米国特許第4,269,748号明細書および米国特許第4,829,122号明細書において開示されているとおり、任意により、部分的にまたは全体的にブロックされることが可能であるポリアミン鎖延長剤を含む。これらの特許は、NCOプレポリマーと少なくとも部分的にブロックされたジアミンまたはヒドラジン鎖延長剤とを水の不在下で混合すると共に、次いで、この混合物を水に添加することによる水性ポリウレタン分散体の調製を開示する。水との接触で、ブロック剤が放出されると共に、得られた未ブロックのポリアミンがNCOプレポリマーと反応してポリウレタンが形成される。   Polyurethanes can be prepared by extending the chain length of these NCO prepolymers. Chain extenders are described in US Pat. No. 4,269,748, which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes herein. Optionally, a polyamine chain extender that can be partially or wholly blocked is disclosed as disclosed in US Pat. No. 4,829,122. These patents prepare an aqueous polyurethane dispersion by mixing an NCO prepolymer and an at least partially blocked diamine or hydrazine chain extender in the absence of water and then adding the mixture to water. Is disclosed. Upon contact with water, the blocking agent is released and the resulting unblocked polyamine reacts with the NCO prepolymer to form a polyurethane.

好適なブロックアミンおよびヒドラジンとしては、ポリアミンがケトンとアルデヒドに反応して形成されるケチミンおよびアルジミン、ならびに、ヒドラジンがケトンとアルデヒドに反応して形成されるケタジン、アルダジン、ケトンヒドラゾンおよびアルデヒドヒドラゾンを含む反応生成物が挙げられる。少なくとも部分的にブロックされたポリアミンは、1つ以下の第一級または第二級アミノ基、ならびに、水の存在下に遊離第一級または第二級アミノ基を遊離させる、少なくとも1つのブロック第一級または第二級アミノ基を含有する。   Suitable block amines and hydrazines include ketimines and aldimines formed by reacting polyamines with ketones and aldehydes, and ketazines, aldazines, ketone hydrazones and aldehyde hydrazones formed by reacting hydrazine with ketones and aldehydes. Reaction products are mentioned. The at least partially blocked polyamine has at least one blocked primary or secondary amino group, as well as at least one blocked primary or secondary amino group in the presence of water. Contains primary or secondary amino groups.

少なくとも部分的にブロックされたポリアミンを調製するために好適なポリアミンは、2〜6、好ましくは2〜4およびより好ましくは2〜3の平均的な官能性、すなわち、分子当たりのアミン窒素の数を有する。所望の官能性は、第一級または第二級アミノ基を含有するポリアミンの混合物を用いることにより得ることが可能である。ポリアミンは、一般に芳香族、脂肪族または脂環式アミンであると共に、1〜30個、好ましくは2〜15個およびより好ましくは2〜10個の炭素原子を含有する。これらのポリアミンは、追加の置換基を含有していてもよいが、ただし、これらが、第一級または第二級アミンほどイソシアネート基と反応性ではないことを条件とする。これらの同一のポリアミンは、部分または完全ブロックポリアミンであることが可能である。   Polyamines suitable for preparing at least partially blocked polyamines have an average functionality of 2-6, preferably 2-4 and more preferably 2-3, ie the number of amine nitrogens per molecule Have The desired functionality can be obtained by using a mixture of polyamines containing primary or secondary amino groups. The polyamine is generally an aromatic, aliphatic or cycloaliphatic amine and contains 1 to 30, preferably 2 to 15 and more preferably 2 to 10 carbon atoms. These polyamines may contain additional substituents, provided that they are not as reactive with isocyanate groups as primary or secondary amines. These identical polyamines can be partially or fully blocked polyamines.

鎖延長および/または架橋に用いられる好ましいポリアミンとしては、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサンイソホロンジアミンまたはIPDA、ビス−(4−アミノ−シクロヘキシル)−メタン、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)−メタン、1,6−ジアミノヘキサン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミンおよびペンタエチレンヘキサミンが挙げられる。   Preferred polyamines used for chain extension and / or crosslinking include 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexaneisophoronediamine or IPDA, bis- (4-amino-cyclohexyl) -methane, bis- (4-amino-3-methylcyclohexyl) -methane, 1,6-diaminohexane, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine and pentaethylenehexamine.

鎖延長剤がプレポリマーの過剰量のNCO基との反応に用いられる場合、本発明に準拠して用いられるべき鎖延長剤の量は、プレポリマー中の末端イソシアネート基の数に応じる。好ましくは、プレポリマーの末端イソシアネート基対鎖延長剤のイソシアネート−反応性基の比は、当量基準で、約1.0:0.6〜約1.0:1.1、より好ましくは約1.0:0.8〜約1.0:0.98である。アミンで鎖延長されていないイソシアネート基はいずれかも水と反応し、ジアミン鎖延長剤として機能するであろう。   When a chain extender is used in the reaction with an excess of NCO groups in the prepolymer, the amount of chain extender to be used in accordance with the present invention depends on the number of terminal isocyanate groups in the prepolymer. Preferably, the ratio of terminal isocyanate groups of the prepolymer to isocyanate-reactive groups of the chain extender is from about 1.0: 0.6 to about 1.0: 1.1, more preferably about 1 on an equivalent basis. 0.0: 0.8 to about 1.0: 0.98. Any isocyanate group that is not chain extended with an amine will react with water and function as a diamine chain extender.

鎖延長は、プロセスへの水の添加の前に行われることが可能であるが、典型的には、NCOプレポリマー、鎖延長剤、水および他の任意の成分を掻き混ぜながら組み合わせることにより行われる。   Chain extension can occur prior to the addition of water to the process, but is typically performed by combining the NCO prepolymer, chain extender, water and any other ingredients with agitation. Is called.

ポリウレタンは、多様な技術により特徴付けられることが可能である。1つの技術は、示差走査熱量測定法分析である。この方法は、ポリウレタンの熱転換により特徴付けられる。初期のTgが、ポリウレタンの特徴特性である。 Polyurethanes can be characterized by a variety of techniques. One technique is differential scanning calorimetry analysis. This method is characterized by the thermal conversion of polyurethane. The initial T g is a characteristic property of polyurethane.

好適なポリウレタン添加剤は、水と混合された場合に、または、ポリウレタンを調製した水溶液中において、分散体を形成するであろう。ポリウレタン添加剤の粒径は、典型的には、約30〜約100,000nmの範囲内である。インクジェットインク用のポリウレタン添加剤についての好ましい範囲は、約30〜約350nmである。   Suitable polyurethane additives will form dispersions when mixed with water or in the aqueous solution from which the polyurethane is prepared. The particle size of the polyurethane additive is typically in the range of about 30 to about 100,000 nm. A preferred range for polyurethane additives for inkjet inks is from about 30 to about 350 nm.

ポリウレタン合成ステップに化学的に関与することのない他のモノマーおよび/またはオリゴマーを添加することが可能である。この添加は、ポリウレタン合成に干渉しない限りにおいて、合成サイクルのどの箇所でもすることが可能である。適合性のオリゴマー/モノマーの特定の例は、スチレンアリルアルコールである。   It is possible to add other monomers and / or oligomers that are not chemically involved in the polyurethane synthesis step. This addition can be made anywhere in the synthesis cycle as long as it does not interfere with the polyurethane synthesis. A specific example of a compatible oligomer / monomer is styrene allyl alcohol.

安定なポリウレタン分散体を得るために、任意の親水性エチレンオキシド単位および任意の外部的な乳化剤と組み合わされたときに、得られるポリウレタンが水性媒体中に安定して分散されたままとなるよう、十分な量の酸基が中和されなければならない。一般に、少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約90%の酸基が、対応するカルボン酸塩基に中和される。ポリウレタン添加剤のために好ましい分散体安定化手段は、エチレンオキシド置換基および外部的な乳化剤を伴わないカルボキシレート基である。   In order to obtain a stable polyurethane dispersion, sufficient that the resulting polyurethane remains stably dispersed in an aqueous medium when combined with any hydrophilic ethylene oxide unit and any external emulsifier. A good amount of acid groups must be neutralized. Generally, at least about 75%, preferably at least about 90% of the acid groups are neutralized to the corresponding carboxylic acid group. A preferred dispersion stabilizing means for the polyurethane additive is a carboxylate group without ethylene oxide substituents and external emulsifiers.

NCOプレポリマーへの組み込みの前、その最中、または、その後で酸基を塩基に転化するために好適な中和剤としては、第三級アミン、アルカリ金属カチオンおよびアンモニアが挙げられる。これらの中和剤の例は米国特許第4,501,852号明細書および米国特許第4,701,480号明細書に開示されており、これらの両方は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。   Suitable neutralizing agents for converting acid groups to bases before, during or after incorporation into the NCO prepolymer include tertiary amines, alkali metal cations and ammonia. Examples of these neutralizing agents are disclosed in US Pat. No. 4,501,852 and US Pat. No. 4,701,480, both of which are incorporated herein by reference in their entirety. The entire contents thereof are incorporated as described herein for purposes.

中和は、プロセス中の如何なる点で行われてもよい。典型的な手法は、プレポリマーの少なくともいくらかの中和、次いで、追加の中和剤の存在下での、水中でのその鎖延長を含む。   Neutralization may take place at any point in the process. A typical approach involves at least some neutralization of the prepolymer and then its chain extension in water in the presence of additional neutralizing agents.

添加剤における好ましいポリウレタンは、a)尿素末端ポリウレタンおよびb)架橋ポリウレタンから選択される。   Preferred polyurethanes in the additive are selected from a) urea terminated polyurethanes and b) crosslinked polyurethanes.

尿素末端ポリウレタン添加剤
任意のポリウレタンインク添加剤は、一般構造(I)の尿素末端ポリウレタンであることが可能である。
Urea-terminated polyurethane additive The optional polyurethane ink additive can be a urea-terminated polyurethane of general structure (I).

Figure 0006030614
(R1=ジイソシアネートからのアルキル、置換アルキル、置換アルキル/アリールであり、
2=ジオールからのアルキル、置換/分岐アルキルであり、
3=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
4=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
イソシアネート反応性基はヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトまたはアミドから選択され;
n=2〜30であり;
ならびに、R2=Z1、Z2またはZ3であり、かつ、少なくとも1つのZ1またはZ3および少なくとも1つのZ2がポリウレタン組成物中に存在していなければならず;
Figure 0006030614
(R 1 = alkyl from diisocyanate, substituted alkyl, substituted alkyl / aryl,
R 2 = alkyl from diol, substituted / branched alkyl,
R 3 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
R 4 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
The isocyanate-reactive group is selected from hydroxyl, carboxyl, mercapto or amide;
n = 2-30;
And R 2 = Z 1 , Z 2 or Z 3 and at least one Z 1 or Z 3 and at least one Z 2 must be present in the polyurethane composition;

Figure 0006030614
pは1以上であり、
p=1である場合、mは2以上〜約36であり、
p=2以上である場合、mは2以上〜約12であり;
5、R6=水素、アルキル、置換アルキル、アリールであり;ここで、R5はR5およびR6置換メチレン基の各々と同一または異なっており、R5とR5またはR6とは結合して環構造を形成していることが可能であり;
2は、イオン基で置換されたジオールであり;
3は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールから選択される;)
ここで、尿素末端ポリウレタンインク添加剤の尿素含有量はポリウレタン樹脂の少なくとも2重量%である。
Figure 0006030614
p is 1 or more,
when p = 1, m is from 2 to about 36;
when p = 2 or more, m is 2 or more to about 12;
R 5 , R 6 = hydrogen, alkyl, substituted alkyl, aryl; where R 5 is the same as or different from each of the R 5 and R 6 substituted methylene groups, and R 5 and R 5 or R 6 are They can be joined to form a ring structure;
Z 2 is a diol substituted with an ionic group;
Z 3 is selected from polyester diol, polycarbonate diol, polyester carbonate diol and polyacrylate diol;)
Here, the urea content of the urea terminated polyurethane ink additive is at least 2% by weight of the polyurethane resin.

構造Iは尿素末端ポリウレタンインク添加剤を示すと共に、構造IIは、構造I用の構築ブロックであるジオールおよびポリエーテルジオールを示す。pが1である場合、ジオールは第一級イソシアネート反応性基であると共に、およびpが1超である場合、ジオールはポリエーテルジオールとして特徴付けられる。   Structure I shows a urea terminated polyurethane ink additive, and Structure II shows the diols and polyether diols that are building blocks for Structure I. When p is 1, the diol is a primary isocyanate-reactive group, and when p is greater than 1, the diol is characterized as a polyether diol.

調製における第1のステップは:
(a)(i)ジオールを含む少なくとも1種のポリエーテルジオールZ1またはZ3成分、(ii)ジイソシアネートを含む少なくとも1種のポリイソシアネート成分、および(iii)イオン基Z2を含有する少なくとも1種のイソシアネート反応性処方成分を含む少なくとも1種の親水性反応体を含む反応体を提供するステップ;
(b)(i)、(ii)および(iii)を、水和性の有機溶剤の存在下に反応させて、イソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーを形成するステップ;
(c)水を添加して水性分散体を形成するステップ;ならびに
(d)ステップ(c)の前、これと同時に、または、その後、イソシアネート官能性プレポリマーを、第一級または第二級アミンで鎖末端封止するステップ
を含む、尿素末端ポリウレタンの水性ポリウレタン組成物の水性分散体を調製する方法である。
The first step in the preparation is:
(A) (i) at least one polyether diol Z 1 or Z 3 component comprising a diol, (ii) at least one polyisocyanate component comprising a diisocyanate, and (iii) at least one containing an ionic group Z 2 Providing a reactant comprising at least one hydrophilic reactant comprising a species of isocyanate-reactive formulation component;
(B) reacting (i), (ii) and (iii) in the presence of a hydratable organic solvent to form an isocyanate functional polyurethane prepolymer;
(C) adding water to form an aqueous dispersion; and (d) prior to, simultaneously with, or after step (c), the isocyanate-functional prepolymer is converted to a primary or secondary amine. A method of preparing an aqueous dispersion of an aqueous polyurethane composition of urea-terminated polyurethane comprising the step of chain-end capping with

鎖末端封止アミンは、典型的には、水の添加の前に、実質的に残留するイソシアネート官能基のすべてと反応する量で添加される。鎖末端封止アミンは、好ましくはノニオン性第二級アミンである。   The chain end capped amine is typically added in an amount that reacts with substantially all of the remaining isocyanate functionality prior to the addition of water. The chain end capped amine is preferably a nonionic secondary amine.

親水性反応体がイオン化基を含有する場合、水の添加時(ステップ(c))には、イオン化基は、酸または塩基(イオン化基のタイプに応じて)をポリウレタンが安定して分散されることが可能であるような量で添加することによりイオン化されていてもよい。この中和は、ポリウレタンの調製最中のいずれかの簡便な時に行うことが可能である。   When the hydrophilic reactant contains an ionized group, upon addition of water (step (c)), the ionized group is an acid or base (depending on the type of ionized group) and the polyurethane is stably dispersed. May be ionized by adding in an amount such that it is possible. This neutralization can be performed at any convenient time during the preparation of the polyurethane.

好ましくは、反応の最中のいずれかの時点で(一般に、水の添加後および鎖延長後)有機溶剤が減圧下で実質的に除去されて、基本的に溶剤を含まない分散体が生成される。   Preferably, at some point during the reaction (generally after addition of water and after chain extension), the organic solvent is substantially removed under reduced pressure to produce a dispersion essentially free of solvent. The

ポリウレタン分散体が調製された後、これは、公知の分散技術による粒子の分散において用いられる。ポリウレタンインク添加剤の重要な特性は、ジオールおよび/または少なくとも1種のポリエーテルジオール、Z1またはZ3、ならびに、尿素末端封止をもたらす、単官能性アミンである。 After the polyurethane dispersion is prepared, it is used in dispersing the particles by known dispersion techniques. An important property of the polyurethane ink additive is a diol and / or at least one polyether diol, Z 1 or Z 3 , and a monofunctional amine that provides urea end-capping.

ポリウレタンの調製に用いられたプロセスは、一般に、最終生成物中に存在する上記構造の尿素末端ポリウレタンポリマーをもたらすことが理解されるべきである。しかしながら、最終生成物は、典型的には、その一部分が上記の尿素末端ポリウレタンポリマーであり、他の部分が他のポリマー生成物の通常の分布であると共に、未反応モノマーを様々な比で含有し得る生成物の混合物であろうことが理解される。得られるポリマーの不均一性は、当業者に明らかであろうとおり、選択された反応体および選択された反応体条件に依存することとなる。   It should be understood that the process used to prepare the polyurethane generally results in a urea terminated polyurethane polymer of the above structure present in the final product. However, the final product is typically partly a urea terminated polyurethane polymer as described above, the other part being a normal distribution of other polymer products, and containing unreacted monomers in various ratios. It is understood that this may be a mixture of possible products. The resulting polymer heterogeneity will depend on the selected reactants and the selected reactant conditions, as will be apparent to those skilled in the art.

尿素末端封止ポリウレタンインク添加剤のジオールおよびポリエーテルジオール成分
任意のジオール成分{Z1}は、少なくとも2個のメチレン基および30個以下のメチレン基(m=2〜約30)を有するα,ωジアルコールもしくはジオール(p=1)、または、2〜12個のメチレン基(m=2〜約12)を有するポリエーテルジオール(pは1超である)の一方に基づいていることが可能である。ジオールおよびポリエーテルジオールは、個別にまたは混合物で用いることが可能である。ジオール:ポリエーテルジオールの量は、0:100〜100:0の範囲である。ジオールおよびポリエーテルジオールのためのメチレン基の好ましい数は、少なくとも3であるが、約30未満である。
Diol and polyether diol component of urea end-capped polyurethane ink additive The optional diol component {Z1} has α, ω having at least 2 methylene groups and no more than 30 methylene groups (m = 2 to about 30). Can be based on either a dialcohol or diol (p = 1) or a polyether diol (p is greater than 1) having 2-12 methylene groups (m = 2 to about 12). is there. The diols and polyether diols can be used individually or in a mixture. The amount of diol: polyether diol ranges from 0: 100 to 100: 0. The preferred number of methylene groups for diols and polyether diols is at least 3 but less than about 30.

一実施形態においては、構造(II)に示されているジオールおよび/またはポリエーテルジオールは、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリチオール、ポリチオアミン、ポリヒドロキシチオールおよびポリヒドロキシルアミンなどの、他のオリゴマー系および/またはポリマー多官能イソシアネート−反応性化合物とブレンドされてもよい。ブレンドされる際、二官能性成分、ならびに、より好ましくは、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリアクリレートジオール、ポリオレフィンジオールおよびシリコーンジオールを含む1種または複数種のジオールを用いることが好ましい。   In one embodiment, the diols and / or polyether diols shown in structure (II) are other oligomeric systems such as, for example, polyols, polyamines, polythiols, polythioamines, polyhydroxythiols and polyhydroxylamines and / or Or it may be blended with a polymeric polyfunctional isocyanate-reactive compound. When blended, it is possible to use a bifunctional component, and more preferably one or more diols including, for example, polyether diols, polyester diols, polycarbonate diols, polyacrylate diols, polyolefin diols and silicone diols. preferable.

pが1超である場合、構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、繰返し単位の少なくとも50%が2〜12個のメチレン基をエーテル化学基中に有する、オリゴマーおよびポリマーである。より好ましくは、繰返し単位の約75%〜100%、さらにより好ましくは約90%〜100%、およびさらにより好ましくは約99%〜100%が、エーテル化学基中の2〜12個のメチレン基(構造(II)において、m=3〜12)である。メチレン基の好ましい数は3または4である。構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、m=2〜12であるα,ωジオールを含むモノマーの重縮合により調製されることが可能である。それ故、上記に示される構造結合を含有するポリマーまたはコポリマーがもたらされる。上記に示されているとおり、繰返し単位の少なくとも50%は、2〜12個のメチレンエーテル単位である。   When p is greater than 1, the polyether diols shown in structure (II) are oligomers and polymers in which at least 50% of the repeating units have 2 to 12 methylene groups in the ether chemical group. More preferably, about 75% to 100%, even more preferably about 90% to 100%, and even more preferably about 99% to 100% of the repeating units comprise 2 to 12 methylene groups in the ether chemical group. (In structure (II), m = 3 to 12). The preferred number of methylene groups is 3 or 4. The polyether diols shown in structure (II) can be prepared by polycondensation of monomers containing α, ω diols where m = 2-12. Therefore, a polymer or copolymer containing the structural bonds shown above is provided. As indicated above, at least 50% of the repeat units are 2-12 methylene ether units.

構造(II)に示されているポリエーテルジオール{式中、pは1超である}に基づくオリゴマーおよびポリマーは、繰返し単位として、2〜約50個の構造(II)に示されているポリエーテルジオール、より好ましくは約5〜約20個の構造(II)に示されているポリエーテルジオールを有する。ここで、pは反復基の数を示す。R5およびR6は、水素、アルキル、置換アルキル、アリールであり;ここで、R5は、R5およびR6置換メチレン基の各々と同一または異なっており、ならびに、ここで、R5とR5またはR6とが結合して環式構造を形成していることが可能である。置換アルキルは、以下に記載のとおり、限定された量の三価アルコールを許容することが可能である場合を除き、イソシアネート反応性基を含有していないことが好ましい。普通、置換アルキルは、ポリウレタン調製の最中は不活性であることが意図される。 Oligomers and polymers based on the polyether diols shown in structure (II), where p is greater than 1 are used as repeat units from 2 to about 50 poly (s) shown in structure (II). It has an ether diol, more preferably from about 5 to about 20 polyether diols shown in structure (II). Here, p represents the number of repeating groups. R 5 and R 6 is hydrogen, alkyl, substituted alkyl, aryl; wherein, R 5, R 5 and R 6 each and are the same or different substituents methylene group, and wherein the R 5 It is possible that R 5 or R 6 is bonded to form a cyclic structure. As described below, the substituted alkyl preferably does not contain an isocyanate-reactive group except where a limited amount of trihydric alcohol can be tolerated. Usually, the substituted alkyl is intended to be inert during polyurethane preparation.

3〜12個のメチレンエーテル単位に追加して、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドに由来する他のポリアルキレンエーテル繰返し単位などの、より少ない量の他の単位が存在していてもよい。エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等などのエポキシドに由来するエチレングリコールおよび1.2−プロピレングリコールの量は、ポリエーテルジオールの総重量の10%未満に限定されている。   In addition to 3-12 methylene ether units, smaller amounts of other units may be present, such as other polyalkylene ether repeat units derived from ethylene oxide and propylene oxide. The amount of ethylene glycol and 1.2-propylene glycol derived from epoxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and the like is limited to less than 10% of the total weight of the polyether diol.

好ましいポリエーテルジオールは、1,3−プロパンジオール(PO3G)から誘導される。採用されるPO3Gは、種々の周知の化学的経路または生化学的形質変換経路のいずれかにより入手され得る。好ましくは、1,3−プロパンジオールは、再生可能な原料から生化学的に得られる(「生物学的に誘導された」1,3−プロパンジオール)。この生化学的に得られた1,3−プロパンジオールの説明は、共同出願された米国特許出願(出願人の識別番号がCL3026である)において見出すことができ、この開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。
構造(II)(p=1)のジオールについて、上述の生化学的に誘導された材料は好ましい1,3−プロパンジオールである。
A preferred polyether diol is derived from 1,3-propanediol (PO3G). The employed PO3G can be obtained by any of a variety of well known chemical or biochemical transformation pathways. Preferably, 1,3-propanediol is obtained biochemically from renewable raw materials ("biologically derived" 1,3-propanediol). A description of this biochemically obtained 1,3-propanediol can be found in a co-filed U.S. patent application (Applicant's identification number is CL3026), the disclosure of which is herein The entire contents of all references are incorporated by reference as if set forth herein.
For the diol of structure (II) (p = 1), the biochemically derived material described above is the preferred 1,3-propanediol.

ジオールを形成するための出発材料は、所望される構造IIのポリエーテルジオール(pは1超である)、出発材料の利用可能性、触媒、器具等に応じることとなり、「1,2〜1,12−ジオール反応体」を含む。「1,2〜1,12−ジオール反応体」とは、1,2〜1,12−ジオール、ならびに、好ましくは2〜50の重合度を有する、1,3〜1,12−ジオールのオリゴマーおよびプレポリマー、ならびに、これらの混合物を意味する。いくつかの事例においては、利用可能である場合には、10%以下、またはそれを越える低分子量オリゴマーを用いることが望ましい場合がある。それ故、好ましくは、出発材料は、1,3〜1,12−ジオール、ならびに、その二量体および三量体を含む。特に好ましい出発材料は、1,3〜1,12−ジオール反応体の重量に基づいて、約90重量%以上の1,3〜1,12−ジオール、およびより好ましくは99重量%以上の1,3〜1,12−ジオールから構成される。   The starting material to form the diol will depend on the desired structure II polyether diol (p is greater than 1), availability of starting material, catalyst, equipment, etc. , 12-diol reactant ". "1,2-1,12-diol reactant" means 1,2-1,12-diol and oligomer of 1,3-1,12-diol, preferably having a degree of polymerization of 2-50 And prepolymers, and mixtures thereof. In some cases, it may be desirable to use a low molecular weight oligomer, if available, up to 10% or more. Preferably, therefore, the starting material comprises 1,3-1,12-diol, and dimers and trimers thereof. Particularly preferred starting materials are about 90% by weight or more of 1,3-1,12-diol, and more preferably 99% by weight or more of 1,3-1,12-diol based on the weight of the reactants. Consists of 3-1,12-diol.

上記に示されているとおり、構造(II)に示されているポリエーテルジオール(pは1超である)は、3〜12個のメチレンエーテル単位に追加して、より少ない量の他のポリアルキレンエーテル繰返し単位を含有していてもよい。ポリ(3〜12)メチレンエーテルグリコールの調製に用いられるモノマーは、従って、1,3−プロパンジオール反応体に追加して、50重量%以下(好ましくは約20重量%以下、より好ましくは約10重量%以下、および、さらにより好ましくは約2重量%以下)のコモノマージオールを含有することが可能である。このプロセスにおける使用に好適なコモノマージオールとしては、脂肪族ジオール、例えば、エチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、3,3,4,4,5,5−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、および3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10−ヘキサデカフルオロ−1,12−ドデカンジオール;脂環式ジオール、例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびイソソルビド;およびポリヒドロキシ化合物、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、およびペンタエリスリトールが挙げられる。本発明の実施に有用な構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、米国特許第6608168号明細書(この開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)に記載されているものなどの、例えば、脂肪族または芳香族二酸またはジエステルといった少量の他の繰り返し単位を含有することが可能である。構造(II)に示されているこのタイプのポリエーテルジオールはまた「ランダムポリメチレンエーテルエステル」と呼ばれる場合もあり、テレフタル酸、イソフタル酸、ビベンゾイック酸、ナフタル酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタン、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−スルホニル二安息香酸、p−(ヒドロキシエトキシ)安息香酸、およびこれらの組み合わせ、およびジメチルテレフタレート、ビベンゾエート、イソフタレート、ナフタレートおよびフタレート;およびこれらの組み合わせなどの、1,3〜1,12−ジオール反応体および約10〜約0.1モル%のその脂肪族または芳香族二酸またはエステルの重縮合により調製することが可能である。これらのうち、テレフタル酸、ジメチルテレフタレートおよびジメチルイソフタレートが好ましい。   As indicated above, the polyether diol shown in structure (II) (p is greater than 1) can be added to 3-12 methylene ether units to reduce the amount of other poly An alkylene ether repeating unit may be contained. The monomer used to prepare the poly (3-12) methylene ether glycol is therefore, in addition to the 1,3-propanediol reactant, 50% or less (preferably about 20% or less, more preferably about 10%). Up to about 2% by weight, and even more preferably up to about 2% by weight comonomer diol. Suitable comonomer diols for use in this process include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1 , 10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 3,3,4,4,5,5-hexafluoro-1,5-pentanediol, 2,2,3,3,4,4,5,5 -Octafluoro-1,6-hexanediol and 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10-hexadecafluoro-1, 12-dodecanediol; cycloaliphatic diols such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and isosorbide; and polyhydroxy compounds such as Glycerol, trimethylol propane, and pentaerythritol. The polyether diol shown in structure (II) useful in the practice of the present invention is described in US Pat. No. 6,608,168, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes. Small amounts of other recurring units such as, for example, aliphatic or aromatic diacids or diesters, such as those described in US Pat. This type of polyether diol, shown in structure (II), may also be referred to as “random polymethylene ether ester”, terephthalic acid, isophthalic acid, bibenzoic acid, naphthalic acid, bis (p-carboxyphenyl) methane 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-sulfonyldibenzoic acid, p- (hydroxyethoxy) benzoic acid, and combinations thereof, and 1,3-1,12-diol reactant and about 10 to about 0.1 mol% of its aliphatic or aromatic diacid, such as dimethyl terephthalate, bibenzoate, isophthalate, naphthalate and phthalate; and combinations thereof Or can be prepared by polycondensation of esters It is a function. Of these, terephthalic acid, dimethyl terephthalate and dimethyl isophthalate are preferred.

構造(II)に示されているポリエーテルジオール(pは1超である)が本発明のジオールのために用いられる場合、これは、約200〜約5000、およびより好ましくは約240〜約3600の範囲内の数平均分子量(Mn)を有することが好ましい。構造(II)に示されているポリエーテルジオールのブレンドもまた用いることが可能である。例えば、構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、より高分子量のおよびより低分子量のブレンドを含むことが可能であり、好ましくは、構造(II)に示されているより高分子量のポリエーテルジオールは約1000〜約5000の数平均分子量を有し、および、構造(II)に示されているより低分子量のポリエーテルジオールは約200〜約750の数平均分子量を有する。ブレンドされた、構造(II)に示されているポリエーテルジオールのMnは、さらに、約250〜約3600の範囲内にあることが好ましいであろう。本明細書における使用に好ましい構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、典型的には、好ましくは約1.0〜約2.2、より好ましくは約1.2〜約2.2、およびさらにより好ましくは約1.5〜約2.1の多分散性(すなわちMw/Mn)を有する多分散ポリマーである。多分散性は、構造(II)に示されているポリエーテルジオールのブレンドを用いることにより調節することが可能である。 When a polyether diol shown in structure (II) (p is greater than 1) is used for the diols of the present invention, it is about 200 to about 5000, and more preferably about 240 to about 3600. It is preferable to have a number average molecular weight (M n ) within the range of A blend of polyether diols shown in structure (II) can also be used. For example, polyether diols shown in structure (II) can include higher molecular weight and lower molecular weight blends, preferably higher molecular weights shown in structure (II). The polyether diol has a number average molecular weight of about 1000 to about 5000, and the lower molecular weight polyether diol shown in structure (II) has a number average molecular weight of about 200 to about 750. Blended, M n of the polyether diol shown in structure (II) is further, it would be preferably in the range of from about 250 to about 3600. The polyether diols shown in structure (II) preferred for use herein are typically preferably from about 1.0 to about 2.2, more preferably from about 1.2 to about 2.2. , And even more preferably a polydisperse polymer having a polydispersity (ie M w / M n ) of from about 1.5 to about 2.1. Polydispersity can be adjusted by using a blend of polyether diols shown in structure (II).

本発明における使用のための構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、好ましくは約100APHA未満、およびより好ましくは約50APHA未満の明度を有する。   The polyether diol shown in structure (II) for use in the present invention preferably has a lightness of less than about 100 APHA, and more preferably less than about 50 APHA.

他のイソシアネート−反応性成分
上記に示されているとおり、構造(II)に示されているポリエーテルジオールは、他の多官能イソシアネート−反応性成分、特にオリゴマー系および/または高分子ポリオールとブレンドされ得る。
Other Isocyanate-Reactive Components As indicated above, the polyether diol shown in structure (II) can be blended with other polyfunctional isocyanate-reactive components, particularly oligomeric and / or polymeric polyols. Can be done.

好適な他のジオールは、少なくとも2個の水酸基を含有すると共に、好ましくは約60〜約6000の分子量を有する。これらのうち、他の高分子ジオールは、数平均分子量によって定義されることが最適であり、約200〜約6000、好ましくは約400〜約3000、およびより好ましくは約600〜約2500の範囲であることが可能である。分子量は、水酸基分析(OH数)により測定することが可能である。   Other suitable diols contain at least two hydroxyl groups and preferably have a molecular weight of about 60 to about 6000. Of these, other polymeric diols are optimally defined by number average molecular weights, ranging from about 200 to about 6000, preferably from about 400 to about 3000, and more preferably from about 600 to about 2500. It is possible that there is. The molecular weight can be measured by hydroxyl group analysis (OH number).

高分子ポリオールの例としては、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルアミド、ポリチオエーテル、ならびに、エステルおよびカーボネート結合の両方が同一のポリマー中に見出される、ポリエステル−ポリカーボネートなどの混合ポリマーが挙げられる。これらのポリマーの組み合わせもまた用いることが可能である。例えば、ポリエステルポリオールおよびポリ(メタ)アクリレートポリオールが、同一のポリウレタン合成において用いられ得る。   Examples of polymeric polyols include polyesters, polyethers, polycarbonates, polyacetals, poly (meth) acrylates, polyesteramides, polythioethers, and polyester-polycarbonates where both ester and carbonate linkages are found in the same polymer. Of the mixed polymer. Combinations of these polymers can also be used. For example, polyester polyols and poly (meth) acrylate polyols can be used in the same polyurethane synthesis.

好適なポリエステルポリオールとしては、三価アルコールが任意により付加され得る多価、好ましくは二価アルコールと、多塩基性(好ましくは二塩基性)カルボン酸との反応生成物が挙げられる。三価アルコールは、ある程度の分枝が生じることは可能であるが顕著な架橋が生じることのないよう約2重量%以下に限定されると共に、NCOプレポリマーまたはポリウレタンの適度な分枝が所望される場合に用いられ得る。これらのポリカルボン酸の代わりに、対応するカルボン酸無水物または低級アルコールのポリカルボン酸エステルまたはこれらの混合物が、ポリエステルの調製に用いられ得る。   Suitable polyester polyols include reaction products of polyvalent, preferably dihydric alcohols, to which trihydric alcohols can be optionally added, and polybasic (preferably dibasic) carboxylic acids. Trihydric alcohols are limited to about 2 wt% or less so that some degree of branching can occur but no significant crosslinking occurs, and moderate branching of NCO prepolymer or polyurethane is desired. Can be used. Instead of these polycarboxylic acids, the corresponding carboxylic acid anhydrides or polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof can be used for the preparation of the polyesters.

ポリカルボン酸は、脂肪族、脂環式、芳香族および/または複素環式またはこれらの混合物であり得、これらは、例えば、ハロゲン原子によって置換されていても、および/または不飽和であってもよい。以下が例として記載されている:コハク酸;アジピン酸;スベリン酸;アゼライン酸;セバシン酸;1,12−ドデシル二酸;フタル酸;イソフタル酸;トリメリト酸;フタル酸無水物;テトラヒドロフタル酸無水物;ヘキサヒドロフタル酸無水物;テトラクロロフタル酸無水物;エンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物;グルタル酸無水物;マレイン酸;マレイン酸無水物;フマル酸;単量体脂肪酸が混合されてもよい、オレイン酸などの、二量体および三量体脂肪酸;ジメチルテレフタレートおよびビス−グリコールテレフタレート。   The polycarboxylic acid can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or heterocyclic or mixtures thereof, which can be, for example, substituted by halogen atoms and / or unsaturated. Also good. The following are listed as examples: succinic acid; adipic acid; suberic acid; azelaic acid; sebacic acid; 1,12-dodecyl diacid; phthalic acid; isophthalic acid; trimellitic acid; phthalic anhydride; Hexahydrophthalic anhydride; tetrachlorophthalic anhydride; endomethylenetetrahydrophthalic anhydride; glutaric anhydride; maleic acid; maleic anhydride; fumaric acid; monomeric fatty acids may be mixed Dimer and trimer fatty acids such as oleic acid; dimethyl terephthalate and bis-glycol terephthalate.

構造(II)に示されているポリオールとのブレンドに好ましいポリエステルジオールは、ヒドロキシル末端封止ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(ブチレンコハク酸塩)、ポリ(エチレンアジペート)、ポリ(1,2−プロピレンアジペート)、ポリ(トリメチレンアジペート)、ポリ(トリメチレンコハク酸)、ポリ乳酸エステルジオールおよびポリカプロラクトンジオールである。他のヒドロキシル末端封止ポリエステルジオールは、ジオールおよびスルホン化ジカルボン酸に由来する繰り返し単位を含むコポリエーテルであり、米国特許第6316586号明細書(この開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)に記載されているとおり調製される。好ましいスルホン化ジカルボン酸は5−スルホ−イソフタル酸であり、および好ましいジオールは1,3−プロパンジオールである。   Preferred polyester diols for blending with the polyol shown in structure (II) are hydroxyl-terminated poly (butylene adipate), poly (butylene succinate), poly (ethylene adipate), poly (1,2-propylene) Adipate), poly (trimethylene adipate), poly (trimethylene succinic acid), polylactic acid ester diol and polycaprolactone diol. Other hydroxyl end-capped polyester diols are copolyethers containing repeat units derived from diols and sulfonated dicarboxylic acids, and are disclosed in US Pat. No. 6,316,586, the disclosure of which is hereby incorporated by reference for all purposes. The entire contents of which are incorporated herein by reference). A preferred sulfonated dicarboxylic acid is 5-sulfo-isophthalic acid, and a preferred diol is 1,3-propanediol.

好適なポリエーテルポリオールは、反応性水素原子を含有する出発化合物と、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、テトラヒドロフラン、エピクロロヒドリンなどのアルキレンオキシド、または、これらの混合物との反応による公知の様式で入手される。ポリエーテルが、約10重量%を超えるエチレンオキシド単位を含有していないことが好ましい。より好ましくは、エチレンオキシドの付加なしで得られるポリエーテルが用いられる。反応性水素原子を含有する好適な出発化合物としては、ポリエステルポリオールの調製について記載されている多価アルコール、ならびに、これに加えて、水、メタノール、エタノール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、マンニトール、ソルビトール、メチルグリコシド、スクロース、フェノール、イソノニルフェノール、レソルシノール、ハイドロキノン、1,1,1−および1,1,2−トリス−(ヒドロキシフェニル)−エタン、ジメチロールプロピオン酸またはジメチロールブタン酸が挙げられる。   Suitable polyether polyols are known by reaction of starting compounds containing reactive hydrogen atoms with alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, tetrahydrofuran, epichlorohydrin, or mixtures thereof. It is obtained in the form of It is preferred that the polyether does not contain more than about 10% by weight of ethylene oxide units. More preferably, polyethers obtained without addition of ethylene oxide are used. Suitable starting compounds containing reactive hydrogen atoms include the polyhydric alcohols described for the preparation of polyester polyols, as well as water, methanol, ethanol, 1,2,6-hexanetriol, 1 , 2,4-butanetriol, trimethylolethane, pentaerythritol, mannitol, sorbitol, methylglycoside, sucrose, phenol, isononylphenol, resorcinol, hydroquinone, 1,1,1- and 1,1,2-tris- (hydroxy Phenyl) -ethane, dimethylolpropionic acid or dimethylolbutanoic acid.

アミン化合物を含有する出発化合物の反応により得られたポリエーテルもまた用いることが可能である。これらのポリエーテル、ならびに、好適なポリヒドロキシポリアセタール、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエステルアミド、ポリヒドロキシポリアミドおよびポリヒドロキシポリチオエーテルの例は、米国特許第4701480号明細書(この開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)に開示されている。   Polyethers obtained by reaction of starting compounds containing amine compounds can also be used. Examples of these polyethers, as well as suitable polyhydroxypolyacetals, polyhydroxypolyacrylates, polyhydroxypolyesteramides, polyhydroxypolyamides and polyhydroxypolythioethers are described in US Pat. No. 4,701,480, the disclosure of which is herein incorporated by reference. The entire contents of which are incorporated herein by reference for all purposes).

水酸基を含有するポリカーボネートとしては、プロパンジオール−(1,3)、ブタンジオール−(1,4)および/またはヘキサンジオール−(1,6)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールあるいはテトラエチレングリコール、高級ポリエーテルジオールなどのジオールと、ホスゲン、ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネート、ジエチルカーボネートなどのジアルキルカーボネートとの、または、エチレンもしくはプロピレンカーボネートなどの環式炭酸塩との反応から得られる生成物などの、それ自体公知であるものが挙げられる。上述のポリエステルまたはポリラクトンと、ホスゲン、ジアリール炭酸塩、ジアルキル炭酸塩または環式炭酸塩とから得られるポリエステル炭酸塩もまた好適である。   Polycarbonates containing hydroxyl groups include propanediol- (1,3), butanediol- (1,4) and / or hexanediol- (1,6), diethylene glycol, triethylene glycol or tetraethylene glycol, higher polyethers Known per se, such as products obtained from the reaction of diols such as diols with diaryl carbonates such as phosgene, diphenyl carbonate, dialkyl carbonates such as diethyl carbonate, or cyclic carbonates such as ethylene or propylene carbonate The thing which is is mentioned. Also suitable are polyester carbonates obtained from the polyesters or polylactones mentioned above and phosgene, diaryl carbonates, dialkyl carbonates or cyclic carbonates.

ブレンド用のポリカーボネートジオールは、ポリエチレンカーボネートジオール、ポリトリメチレンカーボネートジオール、ポリブチレンカーボネートジオールおよびオイルヘキシレンカーボネートからなる群から選択されることが好ましい。   The polycarbonate diol for blending is preferably selected from the group consisting of polyethylene carbonate diol, polytrimethylene carbonate diol, polybutylene carbonate diol and oil hexylene carbonate.

水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレートとしては、カチオン性、アニオン性およびラジカル重合等などの付加重合の技術分野において一般的であるものが挙げられる。α〜ωジオールが例である。これらのタイプのジオールの一例は、ポリマーの終端またはその付近への1つの水酸基の配置を可能とする「リビング」または「制御」または連鎖移動重合プロセスにより調製されるものである。米国特許第6248839号明細書および米国特許第5990245号明細書(これらの開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)は、末端ジオールを形成するための手順の例を有する。他のジ−NCO反応性ポリ(メタ)アクリレート末端ポリマーを用いることが可能である。一例は、アミノまたはチオールなどのヒドロキシル以外の末端基であり、ヒドロキシルとの混合末端基もまた含まれ得る。   Examples of the poly (meth) acrylate containing a hydroxyl group include those commonly used in the technical field of addition polymerization such as cationic, anionic and radical polymerization. α-ω diols are examples. An example of these types of diols are those prepared by “living” or “controlled” or chain transfer polymerization processes that allow the placement of one hydroxyl group at or near the end of the polymer. U.S. Pat. No. 6,248,839 and U.S. Pat. No. 5,990,245, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes. An example of a procedure for forming a terminal diol is provided. Other di-NCO reactive poly (meth) acrylate terminated polymers can be used. An example is an end group other than hydroxyl, such as amino or thiol, and mixed end groups with hydroxyl may also be included.

ジオールの任意の組は、上記にZ3として示されている、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールである。これらのZ3ジオールは、ポリウレタンのイオン特性を達成することが可能であるよう、常に、Z2と組み合わせて用いられる。 Any set of diols, above are shown as Z 3, it is a polyester diol, polycarbonate diol, polyester carbonate diols and polyacrylate diols. These Z 3 diols are always used in combination with Z 2 in order to be able to achieve the ionic properties of polyurethane.

ポリオレフィンジオールは、ShellからKRATON LIQUID Lとして、および、三菱化学株式会社からPOLYTAIL Hとして入手可能である。   Polyolefin diols are available from Shell as KRATON LIQUID L and from Mitsubishi Chemical Corporation as POLYTAIL H.

シリコーングリコールは周知であり、代表例が米国特許第4647643号明細書に記載されており、この開示は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。   Silicone glycols are well known and representative examples are described in US Pat. No. 4,647,643, the disclosure of which is hereby incorporated in its entirety for all purposes by reference herein. Incorporated as a thing.

NCOプレポリマーを調製するための他の任意の化合物としては、約400以下の平均分子量を有する低分子量、少なくとも二官能性NCO−反応性化合物が挙げられる。例としては、ポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールの調製について既述である二価および高級官能性アルコールが挙げられる。   Other optional compounds for preparing the NCO prepolymer include low molecular weight, at least bifunctional NCO-reactive compounds having an average molecular weight of about 400 or less. Examples include dihydric and higher functional alcohols already described for the preparation of polyester polyols and polyether polyols.

好ましくは、イソシアネートポリ付加反応における二官能性である上述の成分に追加して、トリメチロールプロパンまたは4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネートなどのポリウレタン化学における一般に知られている単官能性部分およびさらに三官能性およびより高次な官能性成分の小さな部分が、NCOプレポリマーまたはポリウレタンの分枝が所望される事例において用いられ得る。   Preferably, in addition to the above-mentioned components that are difunctional in isocyanate polyaddition reactions, commonly known monofunctionalities in polyurethane chemistry such as trimethylolpropane or 4-isocyanatomethyl-1,8-octamethylene diisocyanate A small portion of the functional moiety and even trifunctional and higher functional components may be used in cases where NCO prepolymer or polyurethane branching is desired.

しかしながら、NCO官能性プレポリマーは、実質的に直鎖であることが好ましく、これは、プレポリマー出発成分の平均官能基を2.1以下に維持することにより達成され得る。   However, it is preferred that the NCO functional prepolymer is substantially linear, which can be achieved by maintaining the average functionality of the prepolymer starting component at 2.1 or lower.

類似のNCO反応性材料を、ヒドロキシ含有化合物およびポリマーについて記載されているとおり用いることが可能であるが、これは、他のNCO反応性基を含有する。例は、ジチオール、ジアミン、チオアミン、ならびに、さらにはヒドロキシチオールおよびヒドロキシルアミンであろう。これらは、ポリオールについて記載されている分子量または数平均分子量を有する化合物またはポリマーのいずれかであることが可能である。   Similar NCO-reactive materials can be used as described for hydroxy-containing compounds and polymers, but contain other NCO-reactive groups. Examples would be dithiols, diamines, thioamines, and even hydroxythiols and hydroxylamines. These can be any of the compounds or polymers having the molecular weight or number average molecular weight described for the polyol.

尿素末端封止ポリウレタン添加剤用の鎖末端封止反応体
末端封止剤は、尿素末端封止を形成するために添加される第一級または第二級モノアミンである。構造(I)において、末端封止剤は、ポリウレタン上のR3(R4)N−置換基として示されている。R3およびR4に対する置換パターンは、水素、アルキル、置換/分岐アルキル、イソシアネート反応性を含み、ここで、置換基は、ヒドロキシル、カルボキシル、メルカプト、アミド、および、第一級または第二級アミンより劣るイソシアネート反応性を有する他のものから選択されるイソシアネート反応性基であることが可能である。R3およびR4の少なくとも一方は、水素以外でなければならない。R3およびR4は、接続されて環式化合物を形成してもよい。環式化合物はまた、環式化合物中に酸素を有し得る。
Chain End Capping Reactor for Urea End-capped Polyurethane Additives End-capping agents are primary or secondary monoamines added to form urea end-capping. In structure (I), the end-capping agent is shown as the R 3 (R 4 ) N-substituent on the polyurethane. Substitution patterns for R 3 and R 4 include hydrogen, alkyl, substituted / branched alkyl, isocyanate reactivity, where the substituents are hydroxyl, carboxyl, mercapto, amide, and primary or secondary amine It can be an isocyanate-reactive group selected from others with inferior isocyanate reactivity. At least one of R 3 and R 4 must be other than hydrogen. R 3 and R 4 may be connected to form a cyclic compound. Cyclic compounds can also have oxygen in the cyclic compound.

利用される連鎖停止剤の量は、プレポリマー中の未反応イソシアネート基とおよそ同等であるべきであり、連鎖停止剤中のアミンからの活性水素対プレポリマー中のイソシアネート基の比は、当量基準で、好ましくは約1.0:1〜約1.2:1、より好ましくは約1.0:1.1〜約1.1:1、およびさらにより好ましくは約1.0:1.05〜約1.1:1の範囲である。アミンで末端封止されていないイソシアネート基はいずれも他のイソシアネート反応性官能基および水と反応することが可能であるが、イソシアネート基に対する鎖末端封止の比が、確実に尿素末端封止となるように選択される。ポリウレタンのアミン末端封止は鎖末端封止剤の選択および量によって回避され、粒子分散剤として向上した分子量制御および向上した特性を有する尿素末端ポリウレタンがもたらされる。   The amount of chain terminator utilized should be approximately equivalent to the unreacted isocyanate groups in the prepolymer, and the ratio of active hydrogen from amines in the chain terminator to isocyanate groups in the prepolymer is on an equivalent basis. Preferably from about 1.0: 1 to about 1.2: 1, more preferably from about 1.0: 1.1 to about 1.1: 1, and even more preferably from about 1.0: 1.05. To about 1.1: 1. Any isocyanate group that is not end-capped with an amine can react with other isocyanate-reactive functional groups and water, but the ratio of chain end capping to isocyanate groups ensures that the urea end capping is Selected to be. Amine end-capping of the polyurethane is avoided by the choice and amount of chain end-capping agent, resulting in a urea-terminated polyurethane with improved molecular weight control and improved properties as a particle dispersant.

脂肪族第一級または第二級モノアミンが好ましい。連鎖停止剤として有用なモノアミンの例としては、特にこれらに限定されないが、ブチルアミン、ヘキシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ドデシルアミン、ジイソプロパノールアミン、ステアリルアミン、ジブチルアミン、ジノニルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、ジエチルアミン、ビス(メトキエチル)アミン、N−メチルステアリルアミン、ジエタノールアミンおよびN−メチルアニリンが挙げられる。他のノニオン性親水性第二級アミンとしては、モルホリンなどの複素環構造および同様の第二級窒素複素環が挙げられる。好ましいイソシアネート反応性連鎖停止剤はビス(メトキエチル)アミン(BMEA)である。ビス(メトキエチル)アミンは、置換基がイソシアネート化学において非反応性であるがノニオン性親水性基である、尿素末端封止反応体の好ましいクラスの一部である。このノニオン性親水性基は、より水への適合性のある尿素末端封止ポリエーテルジオールポリウレタンを提供する。   Aliphatic primary or secondary monoamines are preferred. Examples of monoamines useful as chain terminators include, but are not limited to, butylamine, hexylamine, 2-ethylhexylamine, dodecylamine, diisopropanolamine, stearylamine, dibutylamine, dinonylamine, bis (2-ethylhexyl) Amine, diethylamine, bis (methoxyethyl) amine, N-methylstearylamine, diethanolamine and N-methylaniline. Other nonionic hydrophilic secondary amines include heterocyclic structures such as morpholine and similar secondary nitrogen heterocycles. A preferred isocyanate-reactive chain terminator is bis (methoxyethyl) amine (BMEA). Bis (methoxyethyl) amines are part of a preferred class of urea end-capped reactants where the substituents are non-reactive in isocyanate chemistry but are nonionic hydrophilic groups. This nonionic hydrophilic group provides a more water-compatible urea-terminated polyether diol polyurethane.

イソシアネート反応性に劣る基で置換されたいずれかの第一級または第二級モノアミンが連鎖停止剤として用いられ得る。イソシアネート反応性に劣る基は、ヒドロキシル、カルボキシル、アミドおよびメルカプトであることが可能である。連鎖停止剤として有用なモノアミンの例としては、特に限定されないが、モノエタノールアミン、3−アミノ−1−プロパノール、イソプロパノールアミン、N−エチルエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、6−アミノカプロン酸、8−アミノカプリル酸、3−アミノアジピン酸、およびリシンが挙げられる。鎖末端封止剤は、グルタミンなどの、イソシアネート反応性に劣る基を2つ有するものを含み得る。好ましいイソシアネート反応性連鎖停止剤はジエタノールアミンである。ジエタノールアミンは、置換基が向上した顔料濡れ性をもたらすことが可能であるヒドロキシル官能基である尿素末端封止反応体の好ましいクラスの一部である。アミン対イソシアネート反応性に劣る基の相対反応性、ならびに、NCOと鎖末端封止アミンとのモル比が、尿素末端ポリウレタンをもたらす。   Any primary or secondary monoamine substituted with a group with poor isocyanate reactivity can be used as a chain terminator. Groups that are less isocyanate reactive can be hydroxyl, carboxyl, amide and mercapto. Examples of monoamines useful as chain terminators include, but are not limited to, monoethanolamine, 3-amino-1-propanol, isopropanolamine, N-ethylethanolamine, diisopropanolamine, 6-aminocaproic acid, 8-amino Examples include caprylic acid, 3-aminoadipic acid, and lysine. Chain end capping agents may include those having two groups with poor isocyanate reactivity, such as glutamine. A preferred isocyanate-reactive chain terminator is diethanolamine. Diethanolamine is part of a preferred class of urea end-capped reactants, which are hydroxyl functional groups whose substituents can provide improved pigment wettability. The relative reactivity of the group with less amine to isocyanate reactivity, as well as the molar ratio of NCO to chain-capped amine, results in a urea terminated polyurethane.

ポリウレタンの重量パーセントでの尿素末端ポリウレタンの尿素含有量は、連鎖停止剤の質量を、鎖末端封止剤を含む他のポリウレタン成分の和で除することにより判定される。尿素含有量は、約2重量%〜約14重量%である。尿素含有量は、好ましくは約2.5重量%〜約10.5重量%である。用いられたポリエーテルジオールが大きい、例えばMnが約4000超であるか、および/または、イソシアネートの分子量が高い場合に、2重量%が生じる。 The urea content of the urea terminated polyurethane in weight percent of the polyurethane is determined by dividing the mass of the chain terminator by the sum of the other polyurethane components including the chain end capping agent. The urea content is about 2% to about 14% by weight. The urea content is preferably from about 2.5% to about 10.5% by weight. 2% by weight occurs when the polyether diol used is large, for example Mn is greater than about 4000 and / or the molecular weight of the isocyanate is high.

ポリイソシアネート成分
好適なポリイソシアネート、好ましくはジイソシアネートが上述されている。
Polyisocyanate component Suitable polyisocyanates, preferably diisocyanates, are mentioned above.

イオン性反応体
親水性反応体は、イオン性および/またはイオン化基(潜在的にはイオン基)を含有する。好ましくは、これらの反応体は、1個または2個、より好ましくは2個のイソシアネート反応性基、ならびに、少なくとも1個のイオン性基またはイオン化基を含有するであろう。本明細書に記載の尿素末端封止ポリエーテルポリウレタンの構造表現において、イオン基を含有する反応体は、Z2と表されている。
Ionic Reactants Hydrophilic reactants contain ionic and / or ionizable groups (potentially ionic groups). Preferably, these reactants will contain one or two, more preferably two isocyanate-reactive groups, as well as at least one ionic or ionizable group. In the structural representation of the urea terminated polyether polyurethane described herein, the reactants containing an ionic group is represented as Z 2.

イオン性分散基の例としては、カルボキシレート基(−COOM)、リン酸基(−OPO32)、ホスホン酸基(−PO32)、スルホネート基(−SO3M)、第4級アンモニウム基(−NR3Y、式中、Yは塩素またはヒドロキシルなどの一価アニオンである)、またはいずれかの他の有効なイオン基が挙げられる。Mは、一価金属イオン(例えば、NA+、K+、LI+等)、H+、NR4 +などのカチオンであり、各Rは、独立して、アルキル、アラルキル、アリール、または水素であることが可能である。これらのイオン性分散基は、典型的には、ポリウレタン主鎖からの側基に位置されている。 Examples of ionic dispersing groups include carboxylate groups (—COOM), phosphate groups (—OPO 3 M 2 ), phosphonic acid groups (—PO 3 M 2 ), sulfonate groups (—SO 3 M), fourth A quaternary ammonium group (—NR 3 Y, where Y is a monovalent anion such as chlorine or hydroxyl), or any other effective ionic group. M is a cation such as a monovalent metal ion (eg, NA + , K + , LI +, etc.), H + , NR 4 +, etc., and each R is independently alkyl, aralkyl, aryl, or hydrogen It is possible that there is. These ionic dispersing groups are typically located in side groups from the polyurethane backbone.

イオン化基は、普通、酸形態(カルボキシル−COOHなど)または塩基形態(第一級、第二級または第三級アミン−NH2、−NRH、または−NR2など)にある場合を除いてイオン基に相当する。イオン化基は、以下に考察されているとおり、分散体/ポリマー調製プロセスの最中に自身のイオン形態に容易に転化されるようなものである。 Ionizable group is usually (such as carboxyl -COOH) acid form or base form (primary, secondary or tertiary amines -NH 2, -NRH, or -NR 2, etc.) except where the ion Corresponds to the group. The ionizable groups are those that are readily converted to their ionic form during the dispersion / polymer preparation process, as discussed below.

イオン性または潜在的なイオン基は、ポリウレタンに分散体の水性媒体中での分散性を付与するために十分なイオン基含有量(必要に応じて中和を伴う)を提供する量で尿素末端ポリウレタンに化学的に組み込まれている。典型的なイオン基含有量は、約10〜約210ミリ当量(meq)以下、好ましくは約20〜約140meq/100gのポリウレタン、およびもっとも好ましくは約90meq未満/100gの尿素末端ポリウレタンの範囲であろう。   The ionic or potentially ionic groups are urea terminated in an amount that provides sufficient ionic group content (with neutralization if necessary) to impart the polyurethane with dispersibility in an aqueous medium. Chemically incorporated into polyurethane. Typical ionic group content ranges from about 10 to about 210 milliequivalents (meq) or less, preferably from about 20 to about 140 meq / 100 g polyurethane, and most preferably less than about 90 meq / 100 g urea terminated polyurethane. Let's go.

これらの基を組み込むために好適な化合物としては、(1)イオン性および/またはイオン化基を含有するモノイソシアネートまたはジイソシアネート、ならびに、(2)イソシアネート反応性基とイオン性および/またはイオン化基との両方を含有する化合物が挙げられる。この開示の文脈において、「イソシアネート反応性基」という用語は、関連する技術分野における当業者に周知であるイソシアネートと反応する基を含むとされ、好ましくはヒドロキシル、第一級アミノ基および第二級アミノ基である。   Suitable compounds for incorporating these groups include: (1) monoisocyanates and / or diisocyanates containing ionic and / or ionizable groups, and (2) isocyanate reactive groups and ionic and / or ionizable groups. The compound containing both is mentioned. In the context of this disclosure, the term “isocyanate-reactive group” is meant to include groups that react with isocyanates, which are well known to those skilled in the relevant art, preferably hydroxyl, primary amino groups and secondary groups. An amino group.

イオン性または潜在的なイオン基を含有するイソシアネートの例は、スルホン化トルエンジイソシアネートおよびスルホン化ジフェニルメタンジイソシアネートである。   Examples of isocyanates containing ionic or potentially ionic groups are sulfonated toluene diisocyanate and sulfonated diphenylmethane diisocyanate.

イソシアネート反応性基およびイオン性または潜在的なイオン基を含有する化合物に関して、イソシアネート反応性基は、典型的には、アミノ基および水酸基である。潜在的なイオン基またはその対応するイオン基は、アニオン基が好ましいが、カチオン性であってもアニオン性であってもよい。アニオン基の好ましい例としては、カルボキシレートおよびスルホネート基が挙げられる。カチオン基の好ましい例としては、第4級アンモニウム基およびスルホニウム塩基が挙げられる。   For compounds containing isocyanate-reactive groups and ionic or potentially ionic groups, the isocyanate-reactive groups are typically amino groups and hydroxyl groups. The latent ionic group or its corresponding ionic group is preferably an anionic group, but may be cationic or anionic. Preferred examples of anionic groups include carboxylate and sulfonate groups. Preferred examples of the cationic group include a quaternary ammonium group and a sulfonium base.

イオン化基をイオン基に転化するための中和剤は既に援用した文献中に記載されており、本明細書中にも後述されている。本発明の文脈において、「中和剤」という用語は、イオン化基をより親水性のイオン性(塩)基に転化するために有用であるすべてのタイプの薬剤を包含することを意味する。   Neutralizing agents for converting ionizable groups to ionic groups are described in the literature already incorporated and are also described later in this specification. In the context of the present invention, the term “neutralizing agent” is meant to encompass all types of agents that are useful for converting ionizable groups to more hydrophilic ionic (salt) groups.

イオン基置換の場合には、この基は、カルボン酸基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルフォン酸基、リン酸基およびホスホン酸基であることが可能であり、酸塩は、対応する酸基を、NCOプレポリマーの形成前、その最中、または、その後のいずれか、好ましくはNCOプレポリマーの形成の後に中和することにより形成される。   In the case of ionic group substitution, this group can be a carboxylic acid group, a carboxylate group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group and a phosphonic acid group, and the acid salt is the corresponding acid. The groups are formed by neutralization either before, during or after formation of the NCO prepolymer, preferably after formation of the NCO prepolymer.

カルボキシル基を組み込むために好適な化合物は、米国特許第3,479,310号明細書、米国特許第4,108,814号明細書および米国特許第4,408,008号明細書に記載されており、これらは、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。カルボン酸基をカルボン酸塩基に転換するための中和剤は、前述の米国特許に記載されていると共に、これらは本明細書においても後述されている。本発明の文脈において、「中和剤」という用語は、カルボン酸基を親水性カルボン酸塩基に転換するために有用なすべてのタイプの薬剤を包含することを意味する。   Suitable compounds for incorporating carboxyl groups are described in US Pat. No. 3,479,310, US Pat. No. 4,108,814 and US Pat. No. 4,408,008. Which are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes. Neutralizing agents for converting carboxylic acid groups to carboxylic acid groups are described in the aforementioned US patents and are also described later in this specification. In the context of the present invention, the term “neutralizing agent” is meant to encompass all types of agents useful for converting carboxylic acid groups to hydrophilic carboxylic acid groups.

好ましいカルボン酸基含有化合物は、構造(HO)jQ(COOH)k(式中、Qは、1〜12個の炭素原子を含有する直鎖または分岐、炭化水素ラジカルを表し、jは1または2、好ましくは2であり、および、kは1〜3、好ましくは1または2、より好ましくは1である)に対応するヒドロキシ−カルボン酸である。 Preferred carboxylic acid group-containing compounds have the structure (HO) j Q (COOH) k , where Q represents a linear or branched hydrocarbon radical containing 1 to 12 carbon atoms, j is 1 or 2, preferably 2, and k is 1 to 3, preferably 1 or 2, more preferably 1).

これらのヒドロキシ−カルボン酸の例としては、クエン酸、酒石酸およびヒドロキシピバル酸が挙げられる。特に好ましい酸は、上述の構造(式中、j=2およびk=1)のものである。これらのジヒドロキシアルカン酸は、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される米国特許第3412054号明細書に記載されている。特に好ましいジヒドロキシアルカン酸は、構造式:   Examples of these hydroxy-carboxylic acids include citric acid, tartaric acid and hydroxypivalic acid. Particularly preferred acids are those described above (where j = 2 and k = 1). These dihydroxyalkanoic acids are described in U.S. Pat. No. 3,420,054, which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. Particularly preferred dihydroxyalkanoic acids are structural formulas:

Figure 0006030614
(式中、Q’は水素、または、1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基である)
によって表されるα,α−ジメチロールアルカン酸である。もっとも好ましい化合物は、α,α−ジメチロールプロピオン酸(すなわち、上記式において、Q’がメチルである)である。
Figure 0006030614
(Wherein Q ′ is hydrogen or an alkyl group containing 1 to 8 carbon atoms)
The α, α-dimethylolalkanoic acid represented by The most preferred compound is α, α-dimethylolpropionic acid (ie, Q ′ is methyl in the above formula).

イオン性安定化基が酸である場合、酸基は、1.0グラムのポリウレタン当たり、少なくとも約6、好ましくは少なくとも約10ミリグラムKOH、および、さらにより好ましくは、1.0グラムのポリウレタン当たり20ミリグラムKOHの、当業者によって酸価として知られる(mg KOH/1グラム固体ポリマー)尿素末端ポリウレタンの酸基含有量をもたらすのに十分な量で組み込まれ、酸価(AN)の上限は約120、好ましくは約90である。   When the ionic stabilizing group is an acid, the acid group is at least about 6, preferably at least about 10 milligrams KOH, and even more preferably 20 per 1.0 gram of polyurethane per 1.0 gram of polyurethane. Incorporated in an amount sufficient to provide the acid group content of the urea-terminated polyurethane, known as the acid number by the skilled person (mg KOH / 1 gram solid polymer) of milligram KOH, the upper limit of acid number (AN) is about 120 , Preferably about 90.

尿素末端ポリウレタンインク添加剤は、約2000〜約30,000の数平均分子量を有する。好ましくは、分子量は、約3000〜20000である。ここに記載されているとおり、これらの尿素末端ポリウレタンはまた、高分子分散剤としても機能することが可能である。実際には、分散剤と用いられた場合に、上記に示した塩安定性テストに合格する顔料分散体をもたらす配合物を有するものを、ISD分散剤とみなすことが可能である。   The urea terminated polyurethane ink additive has a number average molecular weight of about 2000 to about 30,000. Preferably, the molecular weight is about 3000-20000. As described herein, these urea terminated polyurethanes can also function as polymeric dispersants. In practice, those having a formulation that, when used with a dispersant, result in a pigment dispersion that passes the salt stability test set forth above can be considered an ISD dispersant.

架橋ポリウレタンインク添加剤
任意のポリウレタンインク添加剤は架橋ポリウレタンであることが可能である。ポリウレタンの架橋を達成するための手段は、一般に、3つ以上の官能性反応部位を有するポリウレタン(出発材料および/または中間体)の少なくとも1種の成分に依存する。3個(以上)の反応部位の各々の反応が、架橋ポリウレタン(3次元マトリックス)をもたらすこととなる。2個の反応性部位のみが各反応性成分で利用可能である場合、直鎖(場合によっては高分子量であるにもかかわらず)ポリウレタンのみが生成されることが可能である。架橋技術の例としては、これらに限定されないが、以下が挙げられる:
イソシアネート−反応性部分が少なくとも3個の反応性基を有する、例えば多官能アミンまたはポリオール;
イソシアネートが少なくとも3個のイソシアネート基を有する;
イソシアネート反応以外の反応を介して、例えばアミノトリアルコキシシランと反応することが可能である、プレポリマー鎖が少なくとも3個の反応性部位;
インクジェットインク調製におけるその使用に先立つ少なくとも3個の反応性部位を有する反応性成分のポリウレタンへの添加、例えば三官能性エポキシ架橋剤;
オキサゾリン官能基を有する水−分散性架橋剤の添加;
カルボニル官能基を有するポリウレタンの合成、続いて、ジヒドラジド化合物の添加;
ならびに、これらの架橋方法および関連する技術分野における当業者に公知である他の架橋手段のいずれかの組み合わせ。
Crosslinked polyurethane ink additive The optional polyurethane ink additive can be a crosslinked polyurethane. The means for achieving polyurethane cross-linking generally depends on at least one component of the polyurethane (starting material and / or intermediate) having three or more functional reactive sites. Reaction of each of the three (or more) reactive sites will result in a crosslinked polyurethane (three-dimensional matrix). If only two reactive sites are available for each reactive component, only linear (possibly even high molecular weight) polyurethane can be produced. Examples of cross-linking techniques include, but are not limited to:
An isocyanate-reactive moiety having at least 3 reactive groups, such as a polyfunctional amine or polyol;
The isocyanate has at least 3 isocyanate groups;
Via a reaction other than the isocyanate reaction, for example with at least three reactive sites in the prepolymer chain, which can react with an aminotrialkoxysilane;
Addition of a reactive component having at least three reactive sites to the polyurethane prior to its use in inkjet ink preparation, such as a trifunctional epoxy crosslinker;
Addition of a water-dispersible crosslinker having an oxazoline functional group;
Synthesis of polyurethanes with carbonyl functionality, followed by addition of dihydrazide compounds;
And any combination of these crosslinking methods and other crosslinking means known to those skilled in the relevant art.

また、これらの架橋成分は、ポリウレタンに添加される反応性官能基全体のわずかに(ごく)一部であり得ることが理解される。例えば、多官能アミンが添加される場合、単官能性および二官能性アミンもまたイソシアネートとの反応に存在し得る。多官能アミンは、アミンの副たる部分であり得る。   It will also be appreciated that these cross-linking components may be only a minor part of the total reactive functional groups added to the polyurethane. For example, if a polyfunctional amine is added, monofunctional and difunctional amines can also be present in the reaction with the isocyanate. The polyfunctional amine can be a minor part of the amine.

架橋は、ポリウレタンの調製の最中に生じることが好ましい。ポリウレタン反応順序における架橋に好ましい時間は、反転ステップ時またはその後であろう。すなわち、架橋は、水のポリウレタン調製混合物への添加の最中またはその直後に生じることが好ましい。反転は、その安定な分散された水性形態にポリウレタンが転化されるよう、十分な水が添加される時点である。反転の後に架橋が生じることがもっとも好ましい。しかも、ポリウレタンの実質的にすべての架橋が、インク配合物への組み込みの前に完了していることが好ましい。   Crosslinking preferably occurs during the preparation of the polyurethane. The preferred time for crosslinking in the polyurethane reaction sequence will be during or after the inversion step. That is, crosslinking preferably occurs during or immediately after the addition of water to the polyurethane preparation mixture. Inversion is the point at which enough water is added to convert the polyurethane to its stable dispersed aqueous form. Most preferably, crosslinking occurs after inversion. Moreover, it is preferred that substantially all crosslinking of the polyurethane is complete prior to incorporation into the ink formulation.

あるいは、架橋は、イソシアネートまたはイソシアネート−反応性基が3個以上の反応することが可能である基を有する場合、ウレタン結合の初期の形成の最中に生じることが可能である。架橋がこの早いステージで行われる場合、ゲル形成をもたらす程度まで架橋してはならない。このステージでの過剰な架橋は、安定なポリウレタン分散体の形成を妨げることとなる。   Alternatively, crosslinking can occur during the initial formation of urethane bonds if the isocyanate or isocyanate-reactive group has three or more groups capable of reacting. If crosslinking occurs at this early stage, it should not be crosslinked to the extent that it results in gel formation. Excessive crosslinking at this stage will prevent the formation of a stable polyurethane dispersion.

インクジェット印刷用の所望のインクジェットインクを達成するポリウレタンの架橋の量は、幅広い範囲にわたって様々であることが可能である。理論には束縛されないが、架橋の量は、ポリウレタン組成物、ポリウレタンの形成に利用される反応条件の全シーケンスおよび当業者に公知である他の要因に応じる。   The amount of polyurethane cross-linking to achieve the desired ink-jet ink for ink-jet printing can vary over a wide range. Without being bound by theory, the amount of crosslinking depends on the polyurethane composition, the overall sequence of reaction conditions utilized to form the polyurethane, and other factors known to those skilled in the art.

好ましい架橋は、過剰量のNCO反応性部位を有するプレポリマーと行われ、少なくともいくらかのアミンが三置換以上であるアミンとの反応が続く。富NCO−プレポリマーの反転の後、アミンが添加されて、過剰量のNCOと反応される。三置換アミンに追加して、モノアミンおよびジアミンが存在していてもよい。アミンは、第一級および第二級アミンであり得る。架橋に好ましいアミン混合物は、ジエチレントリアミンおよびテトラエチレントリアミンの混合物である。   Preferred crosslinking is performed with a prepolymer having an excess of NCO reactive sites, followed by reaction with an amine in which at least some of the amines are tri- or higher. After inversion of the rich NCO-prepolymer, an amine is added and reacted with an excess of NCO. In addition to the trisubstituted amine, monoamines and diamines may be present. Amines can be primary and secondary amines. A preferred amine mixture for crosslinking is a mixture of diethylenetriamine and tetraethylenetriamine.

本明細書に記載の技術に基づいて、当業者は、日常的な実験を通して、織物および他の基材用の有効なインクジェットインクを得るための特定のタイプのポリウレタンに必要とされる架橋を判定することが可能である。しかも、上述のとおり、これらのインクはまた、普通紙、写真用紙、スライド用フィルム、ビニルおよび他の印刷可能な基材にも用いられ得る。   Based on the techniques described herein, those skilled in the art will determine, through routine experimentation, the cross-linking required for a particular type of polyurethane to obtain an effective inkjet ink for textiles and other substrates. Is possible. Moreover, as mentioned above, these inks can also be used on plain paper, photographic paper, slide films, vinyl and other printable substrates.

架橋の量は、標準的なテトラヒドロフラン不溶分テストにより計測されることが可能である。本明細書における定義の目的のために、ポリウレタンインク添加剤のテトラヒドロフラン(THF)不溶分は、1グラムのポリウレタンインク添加剤と30グラムのTHFとを予め計量した遠心分離チューブ中に混合することにより計測される。溶液を17,000rpmで2時間遠心分離した後、上部の液体層を注ぎ出して、底の未溶解ゲルを残留させる。未溶解ゲルを含む遠心分離チューブは、チューブをオーブン中に入れて110℃で2時間乾燥させた後に再計量する。   The amount of crosslinking can be measured by a standard tetrahydrofuran insoluble test. For purposes of definition herein, the tetrahydrofuran (THF) insoluble content of the polyurethane ink additive is obtained by mixing 1 gram of polyurethane ink additive and 30 grams of THF into a pre-weighed centrifuge tube. It is measured. After centrifuging the solution at 17,000 rpm for 2 hours, the top liquid layer is poured out, leaving the bottom undissolved gel. Centrifuge tubes containing undissolved gel are reweighed after the tubes are placed in an oven and dried at 110 ° C. for 2 hours.

ポリウレタンの%THF不溶分=(チューブおよび未溶解ゲルの重量−チューブの重量)/(サンプル重量×ポリウレタン固体%)   % THF insoluble content of polyurethane = (weight of tube and undissolved gel−weight of tube) / (sample weight × polyurethane solid%)

架橋の上限は、安定な水性ポリウレタン分散体の形成能に関連している。高度に架橋されたポリウレタンが、水に転化されたときに安定であるような適切なイオン性またはノニオン性官能基を有する場合、その架橋レベルは、向上した織物用のインクジェットインクをもたらすこととなる。架橋ポリウレタンのエマルジョン/分散安定性は、添加された分散剤または乳化剤によって向上されることが可能である。THF不溶分テストによって計測される架橋の上限は約90%である。あるいは、上限は約50%である。   The upper limit of crosslinking is related to the ability to form stable aqueous polyurethane dispersions. If a highly cross-linked polyurethane has appropriate ionic or nonionic functional groups that are stable when converted to water, the cross-linking level will result in improved textile inkjet inks. . The emulsion / dispersion stability of the crosslinked polyurethane can be improved by added dispersants or emulsifiers. The upper limit of crosslinking as measured by the THF insoluble content test is about 90%. Alternatively, the upper limit is about 50%.

ポリウレタンインク添加剤における架橋の下限は、THF不溶分テストによる計測で約1%以上、好ましくは約4%以上である。   The lower limit of crosslinking in the polyurethane ink additive is about 1% or more, preferably about 4% or more as measured by a THF insoluble matter test.

ポリウレタンにおいて有効量の架橋を達成する代替的な方法は、架橋性部位を有するポリウレタンを選択し、次いで、自己架橋を介して、および/または添加された架橋剤を介して、これらの部位を架橋させることである。自己架橋官能基の例としては、例えば、上述のとおり一定の出発材料から入手可能であるシリル官能基(自己縮合性)、ならびに、エポキシ/ヒドロキシル、エポキシ/酸およびイソシアネート/ヒドロキシルなどの、ポリウレタンに組み込まれた反応性官能基の組み合わせが挙げられる。ポリウレタンおよび補完的な架橋剤の例としては:(1)ポリウレタンと、イソシアネート反応性部位(ヒドロキシルおよび/またはアミン基など)およびイソシアネート架橋反応体、ならびに、2)ポリウレタンと、未反応イソシアネート基およびイソシアネート−反応性架橋反応体(例えば、ヒドロキシルおよび/またはアミン基を含有する)が挙げられる。補完的な反応体は、インク配合物へのその組み込みの前に架橋が行われるよう、ポリウレタンに添加することが可能である。架橋は、好ましくは、インク配合物への添加剤の組み込みの前に実質的に完了しているべきである。この架橋ポリウレタンは、THF不溶分テストによる計測で約1%〜約50%の架橋を有することが好ましい。   An alternative way to achieve an effective amount of crosslinking in the polyurethane is to select polyurethanes with crosslinkable sites and then crosslink these sites via self-crosslinking and / or via added crosslinking agents. It is to let you. Examples of self-crosslinking functional groups include, for example, silyl functional groups (self-condensing) that are available from certain starting materials as described above, and polyurethanes such as epoxy / hydroxyl, epoxy / acid and isocyanate / hydroxyl. A combination of incorporated reactive functional groups may be mentioned. Examples of polyurethanes and complementary crosslinking agents include: (1) polyurethanes, isocyanate reactive sites (such as hydroxyl and / or amine groups) and isocyanate crosslinking reactants, and 2) polyurethanes, unreacted isocyanate groups and isocyanates. -Reactive crosslinking reactants (for example containing hydroxyl and / or amine groups). Complementary reactants can be added to the polyurethane so that crosslinking occurs prior to its incorporation into the ink formulation. Crosslinking should preferably be substantially complete prior to incorporation of the additive into the ink formulation. The crosslinked polyurethane preferably has from about 1% to about 50% crosslinking as measured by a THF insoluble matter test.

その1種または複数種が架橋されている2種以上のポリウレタン添加剤の組み合わせもまた、インクの配合において利用され得る。   Combinations of two or more polyurethane additives, one or more of which are crosslinked, can also be utilized in the formulation of the ink.

ポリウレタン分散体の調製に関するさらなる詳細は、既に援用されている文献に見出すことができる。   Further details regarding the preparation of polyurethane dispersions can be found in the literature already incorporated.

ポリウレタンインク添加剤は、一般に、約60重量%以下、好ましくは約15〜約60重量%およびもっとも好ましくは約30〜約45重量%の固形分含有量を有するポリウレタン粒子の安定な水性分散体である。   The polyurethane ink additive is generally a stable aqueous dispersion of polyurethane particles having a solids content of about 60 wt% or less, preferably about 15 to about 60 wt%, and most preferably about 30 to about 45 wt%. is there.

しかしながら、所望されるあらゆる最低固形分含有量に分散体を希釈することが常に可能である。   However, it is always possible to dilute the dispersion to any minimum solids content desired.

顔料
広く多様な有機顔料および無機顔料が、単独でまたは組み合わせて、ISDおよびインクを形成するために選択され得る。「顔料」という用語は、本明細書において用いられるところ、不溶解性の着色剤を意味すると共に、分散染料を含むことが可能である。顔料粒子は、インクのインクジェット印刷デバイス、特に通常約10ミクロン〜約50ミクロンの範囲の直径を有する吐出ノズルでの自由な流れを許容するために、十分に小さいべきである。粒径はまた、顔料分散安定性に影響を有し、これはインクの寿命を通じて重要である。微細な粒子のブラウン運動は、粒子の凝集の防止を補助する。最大色強度および光沢についても、小さい粒子を用いることが望ましい。有用な粒径の範囲は、典型的には約0.005ミクロン〜約15ミクロンである。好ましくは、顔料粒径は、約0.005〜約5ミクロンおよび、最も好ましくは、約0.005〜約1ミクロンの範囲であるべきである。動的光散乱法により計測される平均粒径は、約500nm未満、好ましくは約300nm未満である。
Pigments A wide variety of organic and inorganic pigments can be selected alone or in combination to form ISDs and inks. The term “pigment” as used herein means an insoluble colorant and can include disperse dyes. The pigment particles should be small enough to allow free flow in ink inkjet printing devices, particularly discharge nozzles having a diameter typically in the range of about 10 microns to about 50 microns. Particle size also has an effect on pigment dispersion stability, which is important throughout the life of the ink. The Brownian motion of the fine particles helps to prevent particle aggregation. It is also desirable to use small particles for maximum color strength and gloss. Useful particle size ranges are typically from about 0.005 microns to about 15 microns. Preferably, the pigment particle size should range from about 0.005 to about 5 microns and most preferably from about 0.005 to about 1 micron. The average particle size measured by the dynamic light scattering method is less than about 500 nm, preferably less than about 300 nm.

選択される顔料は、乾燥またはウェット形態で用いられ得る。例えば、顔料は、通常は、水性媒体中に生産され、および得られる顔料は、水で濡れたプレスケーキとして入手される。プレスケーキ形態において、顔料は、乾燥形態における程度にまでは凝塊していない。それ故、水に濡れたプレスケーキ形態の顔料は、インクの調製方法において、乾燥形態の顔料ほどの解凝を必要としない。代表的な商業的な乾燥顔料が米国特許第5085698号明細書に列挙されており、その開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される。   The selected pigment can be used in dry or wet form. For example, pigments are usually produced in aqueous media, and the resulting pigments are obtained as water wet presscakes. In the presscake form, the pigment is not agglomerated to the extent that it is in the dry form. Therefore, water-wet presscake pigments do not require as much deagglomeration in the ink preparation process as dry-form pigments. Representative commercial dry pigments are listed in US Pat. No. 5,085,698, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. Is done.

有機顔料の場合、インクは、総インク重量に基づいて、およそ30重量%以下、好ましくは約0.1〜約25重量%、およびより好ましくは約0.25〜約10重量%の顔料を含有し得る。無機顔料が選択される場合、インクは、有機顔料を用いる同等のインクより多量の重量パーセントの顔料を含有する傾向にあることとなり、およびいくつかの場合においては、無機顔料は、一般的には、有機顔料より大きい比重を有するため、約75%もの量となり得る。   In the case of organic pigments, the ink contains about 30 wt% or less, preferably from about 0.1 to about 25 wt%, and more preferably from about 0.25 to about 10 wt% pigment, based on the total ink weight. Can do. If an inorganic pigment is selected, the ink will tend to contain a greater weight percent of the pigment than an equivalent ink using an organic pigment, and in some cases, the inorganic pigment will generally be , Having a specific gravity greater than the organic pigment, can be as much as about 75%.

ISDポリマー分散剤は、総インク組成物の重量に基づいて、好ましくは約0.1〜約20重量%の範囲、より好ましくは約0.2〜約10重量%の範囲、およびさらにより好ましくは約0.25重量%〜約5重量%の範囲で存在する。   The ISD polymer dispersant is preferably in the range of about 0.1 to about 20% by weight, more preferably in the range of about 0.2 to about 10% by weight, and even more preferably, based on the weight of the total ink composition. It is present in the range of about 0.25% to about 5% by weight.

インク調製および特性
本発明のインクは、インクジェットインクの調製に通常用いられる方法により調製される。ISD顔料分散体およびポリウレタンインク添加剤が、他の添加剤と一緒に混合されて、インクジェットインクが得られる。処方成分をISD顔料分散体に掻き混ぜながら添加することが好ましい。他の処方成分は、いずれかの簡便な順番で添加することが可能である。
Ink Preparation and Properties The inks of the present invention are prepared by methods commonly used for the preparation of inkjet inks. The ISD pigment dispersion and polyurethane ink additive are mixed together with other additives to obtain an inkjet ink. It is preferred to add the formulation ingredients to the ISD pigment dispersion while stirring. The other formulation ingredients can be added in any convenient order.

用いられる分散剤はインク添加剤としても用いられ得る。すなわち、構造Iに示されている構造と同様または同一のポリウレタンは、顔料を分散させるために用いること、および、ポリウレタンインク添加剤としても用いることが可能である。   The dispersant used can also be used as an ink additive. That is, a polyurethane similar or identical to the structure shown in Structure I can be used to disperse the pigment and can also be used as a polyurethane ink additive.

ポリウレタンインク添加剤は、総インク組成物の重量に基づいて、約0.1〜約12%の範囲、より好ましくは約0.2〜約10%の範囲、および、さらにより好ましくは約0.25〜約8重量%の範囲で存在する。   The polyurethane ink additive is in the range of about 0.1 to about 12%, more preferably in the range of about 0.2 to about 10%, and even more preferably about 0.000, based on the weight of the total ink composition. It is present in the range of 25 to about 8% by weight.

落下速度、小滴の分離長、液滴サイズおよび流れ安定性は、インクの表面張力および粘度によって大きく作用される。インクジェットインクは、典型的には、25℃で約20dyne/cm〜約70dyne/cmの範囲の表面張力を有する。粘度は、25℃で約30cPもの高さであることが可能であるが、典型的には、これよりいくらか低い。インクは、射出条件および印刷ヘッドの設計で調節することが可能である物理特性を有する。インクは、インクジェット装置を顕著な程度で目詰まりさせないよう、長期にわたる優れた保管安定性を有しているべきである。さらに、インクは、接触するインクジェット印刷装置の部品を腐食させず、ならびに、基本的に無臭および無毒であるべきである。   Drop speed, droplet separation length, droplet size and flow stability are greatly affected by the surface tension and viscosity of the ink. Ink jet inks typically have a surface tension in the range of about 20 dyne / cm to about 70 dyne / cm at 25 ° C. The viscosity can be as high as about 30 cP at 25 ° C., but is typically somewhat lower. The ink has physical properties that can be adjusted by the ejection conditions and the printhead design. The ink should have excellent storage stability over time so as not to clog the inkjet device to a significant degree. Furthermore, the ink should not corrode the parts of the inkjet printing device that come into contact and should be essentially odorless and non-toxic.

いずれかの特定の粘度範囲または印刷ヘッドに制限されないが、より低粘度のインクを用いることが可能であり、一定の用途については好ましい場合もある。それ故、(25℃での)インクの粘度は、約7cp未満、約5cp未満、またはさらには約3.5cp未満であることが可能である。   While not limited to any particular viscosity range or printhead, lower viscosity inks can be used and may be preferred for certain applications. Thus, the viscosity of the ink (at 25 ° C.) can be less than about 7 cp, less than about 5 cp, or even less than about 3.5 cp.

水性キャリア媒体
水性キャリア媒体(水性ビヒクル)は、水、または、水と少なくとも1種の水和性の有機溶剤との混合物である。好適な混合物の選択は、所望される表面張力および粘度などの特定の用途の要求、選択された顔料、顔料インクジェットインクの乾燥時間、ならびに、インクが印刷されることとなる紙のタイプに依存する。選択され得る水溶性有機溶剤の代表例としては、(1)メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソ−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、イソ−ブチルアルコール、フルフリルアルコール、およびテトラヒドロフルフリルアルコールなどのアルコール;(2)アセトン、メチルエチルケトンおよびジアセトンアルコールなどのケトンまたはケトアルコール;(3)テトラヒドロフランおよびジオキサンなどのエーテル;(4)酢酸エチル、エチル乳酸塩、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートなどのエステル;(5)エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール1,2,6−ヘキサントリオールおよびチオジグリコールなどの多価アルコール;(6)エチレングリコールモノ−メチル(または−エチル)エーテル、ジエチレングリコールモノ−メチル(または−エチル)エーテル、プロピレングリコールモノ−メチル(または−エチル)エーテル、トリエチレングリコールモノ−メチル(または−エチル)エーテルおよびジエチレングリコールジ−メチル(または−エチル)エーテルなどのアルキレングリコールに由来する低級アルキルモノ−またはジ−エーテル;(7)ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、および1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン;1,3−ジヒドロキシエチルジメチルヒダントインなどの窒素含有環式化合物;ならびに、(8)ジメチルスルホキシドおよびテトラメチレンスルホンなどの硫黄含有化合物が挙げられる。
Aqueous carrier medium The aqueous carrier medium (aqueous vehicle) is water or a mixture of water and at least one hydratable organic solvent. The selection of a suitable mixture depends on the specific application requirements such as the desired surface tension and viscosity, the selected pigment, the drying time of the pigment inkjet ink, and the type of paper on which the ink will be printed. . Representative examples of water-soluble organic solvents that can be selected include (1) methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, t-butyl alcohol, iso-butyl. Alcohols such as alcohol, furfuryl alcohol, and tetrahydrofurfuryl alcohol; (2) ketones or keto alcohols such as acetone, methyl ethyl ketone and diacetone alcohol; (3) ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; (4) ethyl acetate, ethyl lactic acid; Salts, esters such as ethylene carbonate and propylene carbonate; (5) ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, tetraethylene glycol Polyols, polyethylene glycol, glycerol, 2-methyl-2,4-pentanediol 1,2,6-hexanetriol and polyhydric alcohols such as thiodiglycol; (6) ethylene glycol mono-methyl (or -ethyl) ether , Alkylenes such as diethylene glycol mono-methyl (or -ethyl) ether, propylene glycol mono-methyl (or -ethyl) ether, triethylene glycol mono-methyl (or -ethyl) ether and diethylene glycol di-methyl (or -ethyl) ether Lower alkyl mono- or di-ethers derived from glycols; (7) pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone; 1,3-dihydroxyethyldimethyl hydride Nitrogen-containing cyclic compounds such as Knights Inn; and a sulfur-containing compound such as (8) dimethyl sulfoxide and tetramethylene sulfone.

水とジエチレングリコールなどの多価アルコールとの混合物が水性キャリア媒体として好ましい。水とジエチレングリコールの混合物の場合、水性キャリア媒体は、通常、約30%水/70%ジエチレングリコール〜約95%水/5%ジエチレングリコールを含有する。好ましい比は、およそ60%水/40%ジエチレングリコール〜約95%水/5%ジエチレングリコールである。割合は、水性キャリア媒体の総重量に基づいている。水とブチルカルビトールの混合物もまた有効な水性キャリア媒体である。   A mixture of water and a polyhydric alcohol such as diethylene glycol is preferred as the aqueous carrier medium. In the case of a mixture of water and diethylene glycol, the aqueous carrier medium typically contains about 30% water / 70% diethylene glycol to about 95% water / 5% diethylene glycol. A preferred ratio is approximately 60% water / 40% diethylene glycol to about 95% water / 5% diethylene glycol. The proportion is based on the total weight of the aqueous carrier medium. Mixtures of water and butyl carbitol are also effective aqueous carrier media.

インク中の水性キャリア媒体の量は、典型的には、インクの総重量に基づいて、約70%〜約99.8%、および好ましくは約80%〜約99.8%の範囲である。   The amount of aqueous carrier medium in the ink typically ranges from about 70% to about 99.8%, and preferably from about 80% to about 99.8%, based on the total weight of the ink.

水性キャリア媒体は、グリコールエーテルおよび1,2−アルカンジオールなどの界面活性剤または浸透剤を含むことにより、速浸透性(速乾性)とすることが可能である。グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、およびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが挙げられる。1,2−アルカンジオールは、好ましくは1,2−C4〜6アルカンジオール、もっとも好ましくは1,2−ヘキサンジオールである。好適な界面活性剤としては、エトキシル化アセチレンジオール(例えばAir Products製のSurfynols(登録商標)シリーズ)、エトキシル化第一級アルコール(例えばShell製のNeodol(登録商標)シリーズ)および第二級アルコール(例えばUnion Carbide製のTergitol(登録商標)シリーズ)、スルホコハク酸塩(例えばCytec製のAerosol(登録商標)シリーズ)、オルガノシリコーン(例えばWitco製のSilwet(登録商標)シリーズ)およびフルオロ界面活性剤(例えばDuPont製のZonyl(登録商標)シリーズ)が挙げられる。   Aqueous carrier media can be made fast penetrating (fast drying) by including surfactants or penetrants such as glycol ethers and 1,2-alkanediols. As glycol ethers, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-iso-propyl ether, diethylene glycol mono-iso-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-t-butyl ether Diethylene glycol mono-n-butyl ether, triethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-t-butyl ether, 1-methyl-1-methoxybutanol, propylene glycol mono-t-butyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, Propylene glycol mono-iso-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether, Propylene glycol mono -n- butyl ether, dipropylene glycol mono -n- propyl ether and dipropylene glycol mono - isopropyl ether. The 1,2-alkanediol is preferably 1,2-C4-6 alkanediol, most preferably 1,2-hexanediol. Suitable surfactants include ethoxylated acetylenic diols (eg, Surfynols® series from Air Products), ethoxylated primary alcohols (eg, Neodol® series from Shell) and secondary alcohols (eg, For example, Tergitol® series from Union Carbide), sulfosuccinates (eg Aerosol® series from Cytec), organosilicones (eg Silwet® series from Witco) and fluorosurfactants (eg Zonyl (registered trademark) series manufactured by DuPont).

添加されるグリコールエーテルおよび1,2−アルカンジオールの量は適当に判定されなければならないが、典型的には、インクの総重量に基づいて、約1〜約15重量%およびより典型的には約2〜約10重量%の範囲である。界面活性剤は、典型的には、インクの総重量に基づいて、約0.01〜約5%、好ましくは約0.2〜約2%の量で用いられ得る。   The amount of glycol ether and 1,2-alkanediol added must be properly determined, but is typically from about 1 to about 15 weight percent and more typically based on the total weight of the ink. The range is from about 2 to about 10% by weight. Surfactants can typically be used in amounts of about 0.01 to about 5%, preferably about 0.2 to about 2%, based on the total weight of the ink.

他の添加剤
殺生剤、湿潤剤、キレート化剤および粘度変性剤などの他の添加剤が、従来の目的のためにインクに添加されてもよい。
Other Additives Other additives such as biocides, wetting agents, chelating agents and viscosity modifiers may be added to the ink for conventional purposes.

殺生剤が、微生物の増殖を阻害するために用いられ得る。   Biocides can be used to inhibit microbial growth.

エチレンジアミン4酢酸(EDTA)、イミノ二酢酸(IDA)、エチレンジアミン−ジ(o−ヒドロキシフェニル酢酸)(EDDHA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ジヒドロキシエチレングリシン(DHEG)、トランス−1,2−シクロヘキサンジアミンテトラ酢酸(CyDTA)、ジエチレントリアミン−N,N,N’,N”、N”−ペンタ酢酸(DTPA)、およびグリコールエーテルジアミン−N,N,N’,N’−テトラ酢酸(GEDTA)、およびこれらの塩などの金属イオン封鎖(またはキレート化)剤の包含が、例えば、重金属不純物の有害な影響を排除するために有利であり得る。   Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), iminodiacetic acid (IDA), ethylenediamine-di (o-hydroxyphenylacetic acid) (EDDHA), nitrilotriacetic acid (NTA), dihydroxyethyleneglycine (DHEG), trans-1,2-cyclohexanediamine Tetraacetic acid (CyDTA), diethylenetriamine-N, N, N ′, N ″, N ″ -pentaacetic acid (DTPA), and glycol ether diamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid (GEDTA), and these Inclusion of a sequestering (or chelating) agent such as a salt of can be advantageous, for example, to eliminate the deleterious effects of heavy metal impurities.

用いられる場合、他のポリマー添加剤は、可溶性であるか、または、分散されたポリマーであることが可能であると共に、本発明のインク中のポリウレタンインク添加剤に追加して用いることが可能である。これらは、いずれかの好適なポリマーであることが可能であり、例えば、可溶性ポリマーとしては、直鎖ホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマーまたは天然ポリマーが挙げられ得る。これらはまた、グラフトまたは分岐ポリマー、星型、デンドリマー等を含む構造化ポリマーであることが可能である。分散ポリマーは、ラテックス等を含むことが可能である。これらのポリマーは、特にこれらに限定されないが、フリーラジカル、基移動、イオン、RAFT、縮合および他のタイプの重合を含むいずれかの公知のプロセスにより形成され得る。ポリマーの有用なクラスとしては、例えば、アクリル、スチレン−アクリル、およびアルギン酸塩が挙げられる。これらの他のポリマー添加剤は、ISDポリマー分散剤として機能することが可能であるポリマーから選択されることが可能であるが、そのようには利用されない。   When used, the other polymer additives can be soluble or dispersed polymers and can be used in addition to the polyurethane ink additive in the inks of the present invention. is there. These can be any suitable polymer, for example, soluble polymers can include linear homopolymers, copolymers, block polymers or natural polymers. These can also be structured polymers including grafted or branched polymers, stars, dendrimers and the like. The dispersion polymer can include latex and the like. These polymers can be formed by any known process including, but not limited to, free radicals, group transfer, ions, RAFT, condensation, and other types of polymerization. Useful classes of polymers include, for example, acrylic, styrene-acrylic, and alginate. These other polymer additives can be selected from polymers that can function as ISD polymer dispersants, but are not utilized as such.

これらのポリマー添加剤は、噴射安定性、カートリッジに入れられる前のインクの保管安定性およびカートリッジ中での安定性の向上に有効であることが可能である。ポリマー添加剤によって作用されることが可能である他の特性としては、例えば、サーマルインクジェット印刷に対する信頼性および耐スミア性を含む画像耐久性が挙げられる。   These polymer additives can be effective in improving jetting stability, storage stability of the ink before it is put in the cartridge, and stability in the cartridge. Other properties that can be acted upon by the polymer additive include, for example, reliability for thermal ink jet printing and image durability including smear resistance.

インクセット
本発明での使用に好適なインクセットは、少なくとも三色の原色インク:シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインク(CMY)を含み、ここで、これらのインクの少なくとも1色(および、好ましくは3色すべて)が、ISDおよびポリウレタンインク添加剤ベースである。このインクセットは、任意により、追加のインク、特にブラックインク(CMYKインクセットを形成する)を含有し得る。
Ink Sets Suitable ink sets for use in the present invention include at least three primary inks: cyan ink, magenta ink, and yellow ink (CMY), where at least one of these inks (and preferably All three colors) are based on ISD and polyurethane ink additives. This ink set may optionally contain additional ink, in particular black ink (forming the CMYK ink set).

インクセットがブラックインクを含む場合、ブラックに関しては、高光学密度の観点から、顔料が一般に好ましい。ブラックインクは、本明細書に記載のイオン的に安定化された分散剤を用いて分散されたカーボンブラックであり得る。ポリウレタンインク添加剤もまたブラックインク中に存在し得る。任意のブラック顔料はカーボンブラック顔料、特に、SDPブラックである。SDPブラックおよびこれに基づくインクの例は、例えば、米国特許第6,852,156号明細書に見出され得、他のSDPタイプが、米国特許第6,852,156号明細書号において参照されている(これらの開示は、本明細書における参照によりすべての目的についてその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される)。   When the ink set includes black ink, pigment is generally preferable for black from the viewpoint of high optical density. The black ink can be carbon black dispersed using an ionically stabilized dispersant as described herein. A polyurethane ink additive may also be present in the black ink. The optional black pigment is a carbon black pigment, in particular SDP black. Examples of SDP black and inks based thereon can be found, for example, in US Pat. No. 6,852,156, and other SDP types are referenced in US Pat. No. 6,852,156. (These disclosures are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes).

ブラックインクに追加して、インクセットは、例えば、オレンジインクおよび/またはグリーンインクなどの1種または複数種の他の有色インクをさらに含み得る。   In addition to the black ink, the ink set may further include one or more other colored inks such as, for example, an orange ink and / or a green ink.

ISD分散顔料およびポリウレタンインク添加剤を含むインクセットは、速乾性水性インクにおけるぶれ、および裏抜けの低減に有利であり得る定着溶液をさらに含んでいてもよい。例えば、その開示が、本明細書における参照によりすべての目的のためにその内容全体が本明細書に記載されたものとして援用される、米国特許第5746818号明細書、米国特許第6450632号明細書、米国特許出願公開第20020044185号明細書、欧州特許第1258510号明細書および米国特許出願公開第20040201658号明細書を参照のこと。   The ink set that includes the ISD dispersed pigment and the polyurethane ink additive may further include a fixing solution that may be advantageous in reducing blur and back-through in fast-drying aqueous inks. For example, the disclosures of which are hereby incorporated by reference herein in their entirety for all purposes, US Pat. No. 5,746,818, US Pat. No. 6,450,632. U.S. Patent Application Publication No. 20020044185, European Patent No. 1258510 and US Patent Application Publication No. 200402016658.

ここで、本発明をさらに詳細に例示するが、以下の実施例によっては限定されない。   Here, the present invention is illustrated in more detail, but is not limited by the following examples.

処方成分および略語
BMEA=ビス(メトキエチル)アミン
DBTL=ジブチルスズジラウレート
DMEA=ジメチルエタノールアミン
DMIPA=ジメチルイソプロピルアミン
DMPA=ジメチロールプロピオン酸
DMBA=ジメチロール酪酸
EDA=エチレンジアミン
EDTA=エチレンジアミン4酢酸
HDI=1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート
IPDI=イソホロンジイソシアネート
TMDI=トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート
TMXDI=m−テトラメチレンキシリレンジイソシアネート
NMP=n−メチルピロリドン
TEA=トリエチルアミン
TEOA=トリエタノールアミン
TETA=トリエチレンテトラミン
THF=テトラヒドロフラン
テトラグライム=テトラエチレングリコールジメチルエーテル
特に記載のない限り、上記の化学薬品は、Aldrich(Milwaukee,WI)または実験用化学薬品の他の同様な供給者から入手した。
TERATHANE(登録商標)650は、650分子量、Invista(Wichita,KS)製のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)である
TERATHANE(登録商標)250は250分子量、ポリテトラメチレンエーテルグリコールである。
Formula ingredients and abbreviations BMEA = bis (methoxyethyl) amine DBTL = dibutyltin dilaurate DMEA = dimethylethanolamine DMIPA = dimethylisopropylamine DMPA = dimethylolpropionic acid DMBA = dimethylolbutyric acid EDA = ethylenediamine EDTA = ethylenediaminetetraacetic acid HDI = 1,6-hexa Methylene diisocyanate IPDI = isophorone diisocyanate TMDI = trimethylhexamethylene diisocyanate TMXDI = m-tetramethylenexylylene diisocyanate NMP = n-methylpyrrolidone TEA = triethylamine TEOA = triethanolamine TETA = triethylenetetramine THF = tetrahydrofuran tetraglyme = tetraethylene glycol dimethyl ether Especially Unless otherwise noted, the above chemicals were obtained from Aldrich (Milwaukee, WI) or other similar suppliers of laboratory chemicals.
TERATHANE® 650 is a polytetramethylene ether glycol (PTMEG) manufactured by Invista (Wichita, KS) TERATHANE® 250 is a 250 molecular weight polytetramethylene ether glycol.

ポリウレタン反応の程度
ポリウレタン反応の程度は、ウレタン化学において通常の方法である、ジブチルアミン滴定によるNCO%の検出により判定した。
Degree of polyurethane reaction The degree of polyurethane reaction was determined by detecting NCO% by dibutylamine titration, which is a common method in urethane chemistry.

この方法においては、NCO含有プレポリマーのサンプルが、既知の量のジブチルアミン溶液と反応され、残存するアミンがHClで逆滴定される。   In this method, a sample of NCO-containing prepolymer is reacted with a known amount of dibutylamine solution and the remaining amine is back titrated with HCl.

粒径計測
ポリウレタン分散体、顔料およびインクの粒径は、Honeywell/Microtrac(Montgomeryville,PA)製のMicrotrac(登録商標)UPA150分析器を用いる動的光散乱により測定した。
Particle Size Measurement The particle size of the polyurethane dispersion, pigment and ink was measured by dynamic light scattering using a Microtrac® UPA150 analyzer from Honeywell / Microtrac (Montgomeryville, PA).

この技術は、粒子の速度分布と粒径との間の関係に基づいている。レーザ生成光は各粒子で拡散されると共に、粒子ブラウン運動によりドップラー偏移される。偏移された光と未偏移の光との周波数差が増幅され、デジタル化されると共に、分析されて粒径分布が得られる。   This technique is based on the relationship between particle velocity distribution and particle size. Laser generated light is diffused by each particle and is Doppler shifted by particle Brownian motion. The frequency difference between the shifted light and the unshifted light is amplified, digitized and analyzed to obtain a particle size distribution.

以下に報告された数は体積平均粒径である。   The number reported below is the volume average particle size.

固体含有量計測
溶剤を含まないポリウレタン分散体についての固体含有量は、Sartorius製の水分分析器、モデルMA50で計測した。NMP、テトラエチレングリコールジメチルエーテルなどの高沸点溶剤を含有するポリウレタン分散体に関して、次いで、固体含有量を、150℃オーブンでの180分間の焼成の前後での重量差により測定した。
Measurement of solid content The solid content of the polyurethane dispersion containing no solvent was measured with a water analyzer, model MA50, manufactured by Sartorius. For polyurethane dispersions containing high boiling solvents such as NMP, tetraethylene glycol dimethyl ether, the solids content was then measured by the weight difference before and after calcination in a 150 ° C. oven for 180 minutes.

ポリウレタン添加剤のMW特徴づけ
すべての分子量は、溶出液としてテトラヒドロフランを伴って、ポリ(メチルメタクリレート)標準を用いるGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した。Floryにより導かれた静力学を用いて、ポリウレタンの分子量が、NCO/OH比およびモノマーの分子量に基づいて算出されるか、または、予測され得る。分子量もまた、ポリウレタンの定義に用いることが可能であるポリウレタンの特徴である。分子量は、ルーチン的に、数平均分子量Mwとして報告される。尿素末端ポリウレタンインク添加剤について、好ましい分子量範囲は、2000〜30000、またはより好ましくは3000〜20000である。架橋ポリウレタンインク添加剤について、好ましい分子量は、Mnとして30,000超である。ポリウレタン添加剤は、分子量のガウス分布に限定されず、二峰性分布などの他の分布を有していてもよい。
MW characterization of polyurethane additives All molecular weights were measured by GPC (gel permeation chromatography) using poly (methyl methacrylate) standards with tetrahydrofuran as eluent. Using the statics derived by Flory, the molecular weight of the polyurethane can be calculated or predicted based on the NCO / OH ratio and the molecular weight of the monomer. Molecular weight is also a characteristic of polyurethane that can be used to define polyurethane. Molecular weight is routinely reported as number average molecular weight Mw. For urea terminated polyurethane ink additives, the preferred molecular weight range is 2000-30000, or more preferably 3000-20000. For the crosslinked polyurethane ink additive, the preferred molecular weight is greater than 30,000 as Mn. The polyurethane additive is not limited to a Gaussian distribution of molecular weight and may have other distributions such as a bimodal distribution.

塩安定性テスト
これらの実施例において用いられた高分子分散体およびインクのテスト手法が以下に記載されている。
(a)ストック溶液(例えば0.2モル濃度NaCl)を脱イオン水で希釈することにより塩溶液を調製する。
(b)ガラスバイアル(キャップを備えた19mm×65mmバイアル)に、使い捨ての全量ピペットで1.5g(ml)の塩溶液が添加される(用いたピペットは、SAMCO全量ピペット、カタログ番号336B/B−PET、Samco Scientific Corp(San Fernado,CA)であった)。
(c)テスト溶液を全量ピペットで添加する。分散体濃縮物については1滴が用いられる。インクサンプルについては3滴が用いられる。
(d)穏やかに掻き混ぜてバイアルを完全に混合する。
(e)室温で24時間、混合物を静置させる。
(f)各サンプルの視覚的観察を記録する。
・等級3:顔料の完全な沈降;上部に透明で、無色の液体。
・等級2:無色透明な液体層はない;バイアルを傾けたときに、バイアルの底にはっきりとした沈降が観察される。
・等級1:無色透明な液体層はない;バイアルを傾ける最中にきわめてわずかな沈降(小さい分離されたスポット)が観察される。
・等級0:いかなる沈降の兆候もない。
Salt Stability Test The polymer dispersion and ink test procedures used in these examples are described below.
(A) A salt solution is prepared by diluting a stock solution (eg, 0.2 molar NaCl) with deionized water.
(B) 1.5 g (ml) of salt solution is added to a glass vial (19 mm × 65 mm vial with cap) with a disposable full volume pipette (the pipette used is a SAMCO full volume pipette, catalog number 336B / B) -PET, Samco Scientific Corp (San Fernado, CA)).
(C) Add the entire volume of the test solution with a pipette. One drop is used for the dispersion concentrate. Three drops are used for the ink sample.
(D) Mix thoroughly with gentle agitation.
(E) Let the mixture stand at room temperature for 24 hours.
(F) Record a visual observation of each sample.
Grade 3: Complete precipitation of pigment; clear, colorless liquid on top.
Grade 2: no clear, colorless liquid layer; when the vial is tilted, a clear settling is observed at the bottom of the vial.
Grade 1: no clear, colorless liquid layer; very slight sedimentation (small isolated spots) is observed while tilting the vial.
Grade 0: No signs of settling.

THF不溶分計測
ポリウレタンのTHF不溶分含有量を、先ず、1グラムの分散ポリウレタンと30グラムのTHFとを予め軽量した遠心分離チューブ中に混合することにより計測した。溶液を17,000rpmで2時間遠心分離した後、上部の液体層を注ぎ出して、底の未溶解ゲルを残留させた。未溶解ゲルを含む遠心分離チューブは、チューブをオーブンに入れて110℃で2時間乾燥させた後に再計量した。
Measurement of THF Insoluble Content The THF insoluble content of the polyurethane was measured by first mixing 1 gram of dispersed polyurethane and 30 grams of THF into a pre-lightweight centrifuge tube. After centrifuging the solution at 17,000 rpm for 2 hours, the top liquid layer was poured out, leaving the bottom undissolved gel. The centrifuge tube containing the undissolved gel was reweighed after the tube was placed in an oven and dried at 110 ° C. for 2 hours.

ポリウレタンの%ミクロゲル=((チューブおよび未溶解ゲルの重量)−(チューブの重量))/(サンプル重量×ポリウレタン固体%)。   % Microgel of polyurethane = ((weight of tube and undissolved gel) − (weight of tube)) / (sample weight × polyurethane solid%).

高分子分散剤
以下の合成例はすべて基移動重合(GTP)に基づいているが、他のタイプの重合プロセスを用いて同様のタイプのポリマーを生成することが可能である。ブロックポリマーの場合、次のブロック用のモノマーの混合物を添加する前に、現在のブロックを、少なくとも95%転化させた。すべての事例において、供給サイクルストラテジーが記載されている。しかしながら、HPLCによる検出でポリマーの99%が転化された場合に合成を停止した。報告した分子量(特に記載のない限り)は、理論的考察に基づいている。ランダム直鎖ポリマーに関して、記載の比は最終ポリマー中のモノマー単位の重量比であり;トリブロックおよび他のポリマーに関して、この比は、モノマー成分のモル比である。
Polymeric Dispersants The following synthesis examples are all based on group transfer polymerization (GTP), but other types of polymerization processes can be used to produce similar types of polymers. In the case of block polymers, the current block was converted at least 95% before adding the monomer mixture for the next block. In all cases, supply cycle strategies are described. However, the synthesis was stopped when 99% of the polymer was converted as detected by HPLC. Reported molecular weights (unless otherwise noted) are based on theoretical considerations. For random linear polymers, the stated ratio is the weight ratio of monomer units in the final polymer; for triblock and other polymers, this ratio is the molar ratio of monomer components.

以下の実施例については、標準的な実験技術を採用した。   Standard experimental techniques were employed for the following examples.

酸値は滴定により測定し、これは、mg/1グラムのポリマー固形分として報告されている。分子量はGPCにより測定した。GPC分離は、2つの500−Å、および2つの100−Å、30cm×7.8mm内径、Microstyragelカラム(Waters(Milford,MA))から構成される4つのカラムセットを用いて行った。テトラヒドロフラン移動相を、Hewlett−Packard(PaloAlto,CA)モデル1090勾配液体クロマトグラフにより、1.0mL/minの流量で送った。溶出種は、Hewlett−Packard 1047A示差屈折検出器を用いて検出した。細い低分子量ポリ(メチル−メタクリレート)標準を校正物質として用いた。粒径は、Microtrac Analyzer(Largo,Florida)を用いて動的光散乱により測定した。分散ステップの多くについて、Microfluidics System(Newton,MA)のモデル100FまたはYを用いた。   The acid value was measured by titration and is reported as mg / 1 gram polymer solids. The molecular weight was measured by GPC. GPC separations were performed using four column sets consisting of two 500-Å and two 100-Å, 30 cm x 7.8 mm ID, Microstyragel columns (Waters (Milford, Mass.)). Tetrahydrofuran mobile phase was sent through a Hewlett-Packard (PaloAlto, CA) model 1090 gradient liquid chromatograph at a flow rate of 1.0 mL / min. The eluting species were detected using a Hewlett-Packard 1047A differential refraction detector. A thin low molecular weight poly (methyl-methacrylate) standard was used as the calibration material. The particle size was measured by dynamic light scattering using a Microtrac Analyzer (Largo, Florida). For many of the dispersion steps, a model 100F or Y from Microfluidics System (Newton, Mass.) Was used.

ポリマー組成物への言及において、2重の斜線はブロック間の分離を示し、1本の斜線はランダムコポリマーを示すことに留意すべきである。それ故、例えば、BZMA/MAA 90/10は、約90重量%ベンジルメタクリレート(BZMA)および約10重量%メタクリル酸(MAA)単位を最終ポリマー中に有するランダムコポリマーであり;ならびに、BZMA//MAA//BZMA 8//10//8は、最初のAブロックが平均で8BZMA単位長であり、Bブロックが平均で10MAA単位長であり、最後のAブロックが平均で8BZMA単位長であるABAトリブロックポリマーである。   In referring to the polymer composition, it should be noted that double slashes indicate separation between blocks and a single slash indicates a random copolymer. Thus, for example, BZMA / MAA 90/10 is a random copolymer having about 90 wt% benzyl methacrylate (BZMA) and about 10 wt% methacrylic acid (MAA) units in the final polymer; and BZMA // MAA // BZMA 8 // 10 // 8 is an ABA trilogy where the first A block is 8 BZMA unit length on average, the B block is 10 MAA unit length on average, and the last A block is 8 BZMA unit length on average Block polymer.

ISD分散剤1a BZMA/MAA90/10ランダム直鎖コポリマー
5リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。テトラヒドロフラン(THF)、1715.1gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液1.2mL)を次いで添加した。開始剤(1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペン、51.33g(0.295モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液1.2mLおよびTHF、10.0g)を開始すると共に、180分間にわたって添加した。フィードII(トリメチルシリルメタクリレート、267.6g(1.69モル)およびベンジルメタクリレート(BZMA)、1305.6g(7.42モル))を0.0分に開始すると共に、70分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 1a BZMA / MAA 90/10 Random Linear Copolymer A 5 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. Tetrahydrofuran (THF), 1715.1 g, was charged to the flask. The catalyst (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 1.2 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1-methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methylpropene, 51.33 g (0.295 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate 1.2 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 10.0 g) was started and added over 180 minutes. Feed II (trimethylsilyl methacrylate, 267.6 g (1.69 mol) and benzyl methacrylate (BZMA), 1305.6 g (7.42 mol)) was started at 0.0 minutes and added over 70 minutes.

173分に、60.5gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に蒸留を開始した。蒸留の第1のステージの最中に、503.0gの材料を除去した。最終ポリマー溶液は51.5%固形分であった。   At 173 minutes, 60.5 g of methanol was added to the above solution and distillation started. During the first stage of distillation, 503.0 g of material was removed. The final polymer solution was 51.5% solids.

このポリマーは、BZMA/MAA 90/10;5048の分子量(Mn);および総固形分に基づいて1.24(ミリ当量/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer had a composition of BZMA / MAA 90/10; 5048 molecular weight (Mn); and an acid value of 1.24 (millieq / 1 gram polymer solids) based on total solids.

ISD分散剤1b BZMA/MAA 90/10ランダム直鎖コポリマー
3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。テトラヒドロフラン(THF)、1200gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.75mL)を次いで添加した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、42.5g(0.18モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.4mLおよびTHF、5g)を開始すると共に、180分間にわたって添加した。フィードII(トリメチルシリルメタクリレート、135.5g(0.86モル)およびベンジルメタクリレート、825.5g(4.69モル))を0.0分に開始すると共に、45分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 1b BZMA / MAA 90/10 Random Linear Copolymer A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. Tetrahydrofuran (THF), 1200 g, was charged to the flask. The catalyst (0.75 mL of a 1.0 M solution of tetrabutylammonium m-chlorobenzoate in acetonitrile) was then added. Initiator (1,1-bis (trimethylsilyloxy) -2-methylpropene, 42.5 g (0.18 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 0.4 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 5 g) was started and added over 180 minutes. Feed II (trimethylsilyl methacrylate, 135.5 g (0.86 mol) and benzyl methacrylate, 825.5 g (4.69 mol)) was started at 0.0 minutes and added over 45 minutes.

125分に、70gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に蒸留を開始した。蒸留の第1のステージの最中に、375gの材料を除去した。最終ポリマー溶液は48.5%固形分であった。   At 125 minutes, 70 g of methanol was added to the above solution and distillation started. During the first stage of distillation, 375 g of material was removed. The final polymer solution was 48.5% solids.

このポリマーは、BZMA/MAA 90/10;4995の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて1.22(ミリ当量/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer had a molecular weight (Mn) of BZMA / MAA 90/10; 4995, and an acid value composition of 1.22 (millieq / 1 gram polymer solids) based on total solids.

ISD分散剤2a BZMA/MAA 92/8ランダム直鎖コポリマー
213.2gのトリメチルシリルメタクリレートおよび1334.5gのベンジルメタクリレートを用いたこと以外は、調製1aと同一の調製を用いた。これは、BZMA/MAA 92/8、5047の分子量(Mn)および総固形分に基づいて0.99(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有する51.7%固形分のポリマー溶液をもたらした。
ISD Dispersant 2a BZMA / MAA 92/8 random linear copolymer The same preparation as Preparation 1a was used, except that 213.2 g of trimethylsilyl methacrylate and 1334.5 g of benzyl methacrylate were used. This is 51.7% solids with a composition of BZMA / MAA 92/8, 5047 molecular weight (Mn) and acid value of 0.99 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids A polymer solution was produced.

ISD分散剤2b 最終溶剤として2−ピロリドンを含むBZMA/MAA 92/8ランダム直鎖コポリマー
5リットルフラスコ中に、1449gのポリマー2a溶液を412gの2−ピロリドンと一緒に添加した。この溶液を還流に加熱すると共に、56gの溶剤を蒸散させた。次いで、320.5gの2−ピロリドンを添加して、45.7%固形分のポリマー溶液を形成した。
ISD Dispersant 2b BZMA / MAA 92/8 Random Linear Copolymer with 2-Pyrrolidone as Final Solvent In a 5 liter flask, 1449 g of polymer 2a solution was added along with 412 g of 2-pyrrolidone. The solution was heated to reflux and 56 g of solvent was evaporated. 320.5 g of 2-pyrrolidone was then added to form a 45.7% solids polymer solution.

ISD分散剤2c BZMA/MAA 92/8ランダム直鎖コポリマー
103.0gトリメチルシリルメタクリレート(0.65モル)、844gベンジルメタクリレート(4.80モル)および55gメタノールを用いると共に、354gの材料を除去したこと以外は、ポリマー調製1bと同一の調製を用いた。最終ポリマー溶液は48.4%固形分であった。
ISD Dispersant 2c BZMA / MAA 92/8 Random Linear Copolymer 103.0 g Trimethylsilyl methacrylate (0.65 mol), 844 g benzyl methacrylate (4.80 mol) and 55 g methanol and with 354 g material removed Used the same preparation as polymer preparation 1b. The final polymer solution was 48.4% solids.

このポリマーは、BZMA/MAA 92/8;4999の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて0.98(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer had a molecular weight (Mn) of BZMA / MAA 92/8; 4999, and an acid value composition of 0.98 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids.

ISD分散剤2d 水酸化カリウムでのポリマー2bの中和
以下の処方成分を攪拌しながら組み合わせた。
ISD Dispersant 2d Neutralization of Polymer 2b with Potassium Hydroxide The following formulation ingredients were combined with stirring.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

2リットルフラスコ中に、1000gのポリマー1a溶液を添加した。この溶液を還流に加熱すると共に、284gの溶剤を蒸散させた。次いで、221gの2−ピロリドンをフラスコに添加した。さらに156gの溶剤を蒸散させた後、266gの2−ピロリドンを添加して、47%固形分のポリマー溶液を形成した。   In a 2 liter flask, 1000 g of polymer la solution was added. The solution was heated to reflux and 284 g of solvent was evaporated. 221 g of 2-pyrrolidone was then added to the flask. An additional 156 g of solvent was evaporated and 266 g of 2-pyrrolidone was added to form a 47% solids polymer solution.

ISD分散剤3a BZMA/MAA 94/6ランダム直鎖コポリマー
160.3gのトリメチルシリルメタクリレートおよび1363.5gのベンジルメタクリレートを用いたこと以外は、調製1aと同一の調製を用いた。結果は、BZMA/MAA 94/6、5047の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて0.77(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有する49.9%固形分ポリマー溶液であった。
ISD Dispersant 3a BZMA / MAA 94/6 random linear copolymer The same preparation as Preparation 1a was used, except that 160.3 g of trimethylsilyl methacrylate and 1363.5 g of benzyl methacrylate were used. The result is 49.9% solids with a composition of BZMA / MAA 94/6, molecular weight (Mn) of 5047, and an acid value of 0.77 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids. It was a polymer solution.

ISD分散剤3b 最終溶剤として2−ピロリドンを含むBZMA/MAA 94/6ランダム直鎖コポリマー
2bと同様の調製において、最終溶剤として2−ピロリドンでポリマー3a溶液を調製した。得られた固形分含有量は43.93%であり、THFは8.8%であり、および、2−ピロリドンは47.27%であった。
ISD Dispersant 3b BZMA / MAA 94/6 random linear copolymer containing 2-pyrrolidone as final solvent In a similar preparation to 2b, a polymer 3a solution was prepared with 2-pyrrolidone as the final solvent. The resulting solids content was 43.93%, THF was 8.8%, and 2-pyrrolidone was 47.27%.

ISD分散剤4 BZMA//MAA 5//1短鎖Bブロック
3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。テトラヒドロフランTHF、1000.6gmをフラスコに充填した。触媒テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液4.0mLを、次いで添加した。開始剤、1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン、232.7gm(1.00モル)を注入した。フィードI[ベンジルメタクリレート、881.0gm(5.00モル)]を0.0分に開始すると共に、60分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 4 BZMA // MAA 5 // 1 short chain B block A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. Tetrahydrofuran THF, 1000.6 gm, was charged to the flask. 4.0 mL of a 1.0 M solution of catalyst tetrabutylammonium m-chlorobenzoate in acetonitrile was then added. The initiator, 1,1-bis (trimethylsiloxy) -2-methylpropene, 232.7 gm (1.00 mol) was injected. Feed I [benzyl methacrylate, 881.0 gm (5.00 mol)] was started at 0.0 minutes and added over 60 minutes.

190分に、64.2gmのメタノールを上述の溶液に添加すると共に、蒸留を開始した。蒸留の第1のステージの最中に、457.7gmの材料を除去した。最終ポリマーは54.0%固形分であった。   At 190 minutes, 64.2 gm of methanol was added to the above solution and distillation started. During the first stage of distillation, 457.7 gm of material was removed. The final polymer was 54.0% solids.

このポリマーは、BZMA//MAA 5//1の組成を有していた。これは、Mn=886の分子量および総固形分に基づいて0.90(ミリ当量/1グラムのポリマー固形分)の酸値を有していた。   The polymer had a composition of BZMA // MAA 5 // 1. This had an acid value of 0.90 (millieq / 1 gram polymer solids) based on the molecular weight of Mn = 886 and the total solids.

ISD分散剤4b BZMA//MAA 5//1短鎖Bブロック
モノマーBZMA//MAAを5//1のモル比で用いたこと以外は、調製4bと同一の調製を用いた。これは、2−ピロリドン中に43.75%固形分のポリマーをもたらした。
ISD dispersant 4b BZMA // MAA 5 // 1 short chain B block The same preparation as Preparation 4b was used, except that the monomer BZMA // MAA was used in a molar ratio of 5 // 1. This resulted in a polymer of 43.75% solids in 2-pyrrolidone.

ISD分散剤5 BZMA//MAA//BZMA 8//10//8トリブロックコポリマー
5リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、1721.0gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液1.9mL)を次いで添加した。開始剤(1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペン、80.17g(0.46モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液1.8mLおよびTHF、16.92g)を開始すると共に、210分間にわたって添加した。フィードII(BZMA、649.3g(3.69モル))を0.0分に開始すると共に、45分間にわたって添加した。フィードIIの完了(モノマーの99%超が反応した)から30分後、フィードIII(トリメチルシリルメタクリレート、726.7g(4.60モル))を開始すると共に、30分間にわたって添加した。フィードIIIの完了(モノマーの99%超が反応した)から150分後、フィードIV(BZMA、647.5g(3.68モル))を開始すると共に、30分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 5 BZMA // MAA // BZMA 8 // 10 // 8 Triblock Copolymer A 5 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and addition funnel. A flask was charged with 1721.0 g of THF. The catalyst (1.9 mL of a 1.0 M solution of tetrabutylammonium m-chlorobenzoate in acetonitrile) was then added. Initiator (1-methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methylpropene, 80.17 g (0.46 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate 1.8 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 16.92 g) was started and added over 210 minutes. Feed II (BZMA, 649.3 g (3.69 mol)) was started at 0.0 minutes and added over 45 minutes. Thirty minutes after completion of Feed II (over 99% of the monomers had reacted), Feed III (trimethylsilyl methacrylate, 726.7 g (4.60 mol)) was started and added over 30 minutes. 150 minutes after completion of Feed III (more than 99% of the monomers had reacted), Feed IV (BZMA, 647.5 g (3.68 mol)) was started and added over 30 minutes.

500分に、300.0gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に蒸留を開始した。750.0gの材料を除去して、51.5%固形分の最終ポリマー溶液をテトラヒドロフラン中に生成した。   At 500 minutes, 300.0 g of methanol was added to the above solution and distillation started. 750.0 g of material was removed to produce a final polymer solution of 51.5% solids in tetrahydrofuran.

ポリマーは、BZMA//MAA//BZMA 8//10//8、3780の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて2.88(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer is composed of BZMA // MAA // BZMA 8 // 10 // 8, molecular weight (Mn) of 3780, and acid value composition of 2.88 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids. Had.

ISD分散剤6 BZMA/ETEGMA/MAA 84/10/6ランダム直鎖コポリマー
3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、1200gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.76mL)を次いで添加した。開始剤(1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペン、32g(0.18モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.76mLおよびTHF、10g)を開始すると共に、300分間にわたって添加した。フィードII(トリメチルシリルメタクリレート、99.4g(0.63モル)、ベンジルメタクリレート、754.1g(4.28モル)、およびエトキシトリエチレングリコールメタクリレート(ETEGMA)、92.1g(0.37モル))を0.0分に開始すると共に、45分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 6 BZMA / ETEGMA / MAA 84/10/6 Random Linear Copolymer A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. A flask was charged with 1200 g of THF. The catalyst (tetrabutylammonium m-chlorobenzoate, 0.76 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1-methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methylpropene, 32 g (0.18 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate 0.76 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 10 g) was started and added over 300 minutes. Feed II (trimethylsilyl methacrylate, 99.4 g (0.63 mol), benzyl methacrylate, 754.1 g (4.28 mol), and ethoxytriethylene glycol methacrylate (ETEGMA), 92.1 g (0.37 mol)) Starting at 0.0 minutes and added over 45 minutes.

175分に、55gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に、蒸留を開始した。350.5gの材料を除去して、49.1%固形分の最終ポリマー溶液を生成した。   At 175 minutes, 55 g of methanol was added to the above solution and distillation started. 350.5 g of material was removed to produce a final polymer solution of 49.1% solids.

このポリマーは、BZMA/ETEGMA/MAA 84/10/6、4994の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて0.79(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer has a composition of BZMA / ETEGMA / MAA 84/10/6, molecular weight (Mn) of 4994, and acid value of 0.79 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids. It was.

ISD分散剤7 BZMA//DMAEMA 13//3.4ジブロックコポリマー
3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、540gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.69g)を次いで添加した。開始剤(1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペン、29.8g(0.17モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.35gおよびTHF、5g)を開始すると共に、150分間にわたって添加した。フィードII(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、92.3g(0.59モル))を0.0分に開始すると共に、30分間にわたって添加した。フィードIII(ベンジルメタクリレート、390.8g(2.22モル))を60分に開始すると共に、30分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 7 BZMA // DMAEMA 13 // 3.4 Diblock Copolymer A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. THF, 540 g, was charged to the flask. The catalyst (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 0.69 g of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1-methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methylpropene, 29.8 g (0.17 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 0.35 g of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 5 g) was started and added over 150 minutes. Feed II (N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 92.3 g (0.59 mol)) was added at 0.0 minutes and added over 30 minutes. Feed III (benzyl methacrylate, 390.8 g (2.22 mol)) was started over 60 minutes and added over 30 minutes.

135分に、11gのメタノールを上記の溶液に添加すると共に、フィードIを停止した。蒸留を用いて48gの材料を除去し、47.3%固形分の最終ポリマー溶液をもたらした。   At 135 minutes, 11 g of methanol was added to the above solution and Feed I was stopped. Distillation was used to remove 48 g of material, resulting in a final polymer solution of 47.3% solids.

このポリマーは、BZMA//DMAEMA 13//3.4(モル比)、2930の理論的分子量(Mn)、および総固形分に基づいて1.18(meq/1グラムのポリマー固形分)のアミン値の組成を有していた。   This polymer is an amine of 1.18 (meq / 1 gram polymer solids) based on BZMA // DMAEMA 13 // 3.4 (molar ratio), 2930 theoretical molecular weight (Mn), and total solids. Value composition.

ISD分散剤8a BZMA/DMAEMA 85.5/14.5ランダム直鎖コポリマー
3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、552gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.37g)を次いで添加した。開始剤(1−メトキシ−1−トリメチルシロキシ−2−メチルプロペン、16.8g(0.096モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.19gおよびTHF、5g)を開始すると共に、150分間にわたって添加した。フィードII(N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、71.7g(0.46モル)およびベンジルメタクリレート、419.6g(2.38モル))を0.0分に開始すると共に、30分間にわたって添加した。
ISD Dispersant 8a BZMA / DMAEMA 85.5 / 14.5 Random Linear Copolymer A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. A flask was charged with 552 g of THF. The catalyst (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 0.37 g of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1-methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methylpropene, 16.8 g (0.096 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 0.19 g of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 5 g) was started and added over 150 minutes. Feed II (N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 71.7 g (0.46 mol) and benzyl methacrylate, 419.6 g (2.38 mol)) was started at 0.0 minutes and added over 30 minutes. .

85分に、6.6gのメタノールを上記の溶液に添加すると共に、フィードIを停止した。蒸留を用いて28.5gの材料を除去し、47.8%固形分の最終ポリマー溶液をもたらした。   At 85 minutes, 6.6 g of methanol was added to the above solution and Feed I was stopped. Distillation was used to remove 28.5 g of material, resulting in a final polymer solution of 47.8% solids.

このポリマーは、BZMA/DMAEMA 85.5/14.5(重量比)、5370の理論的分子量(Mn)、および総固形分に基づいて0.92(meq/1グラムのポリマー固形分)のアミン値の組成を有していた。   This polymer is an amine of 0.92 (meq / 1 gram polymer solids) based on BZMA / DMAEMA 85.5 / 14.5 (weight ratio), theoretical molecular weight (Mn) of 5370, and total solids. Value composition.

ISD分散剤9 BZMA//MAA 13//3短鎖Bブロックコポリマー
12リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、3866gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液1.2mL)を次いで添加した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシリルオキシ)−2−メチルプロペン、281.1g(1.21モル))を注入した。フィードI(トリメチルシリルメタクリレート、382.8g(2.42モル))を開始すると共に、30分間にわたって添加した。117分に、フィードII(ベンジルメタクリレート、2767.7g(15.73モル))を開始すると共に、64分間にわたって添加した。240分に、232gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に、蒸留を開始した。1180gの材料を除去し、50.82%固形分の最終ポリマー溶液をもたらした。
ISD Dispersant 9 BZMA // MAA 13 // 3 short chain B block copolymer A 12 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and addition funnel. THF, 3866 g, was charged to the flask. The catalyst (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 1.2 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1,1-bis (trimethylsilyloxy) -2-methylpropene, 281.1 g (1.21 mol)) was injected. Feed I (trimethylsilyl methacrylate, 382.8 g (2.42 mol)) was started and added over 30 minutes. At 117 minutes, Feed II (benzyl methacrylate, 2767.7 g (15.73 moles)) was started and added over 64 minutes. At 240 minutes, 232 g of methanol was added to the above solution and distillation started. 1180 g of material was removed resulting in a final polymer solution of 50.82% solids.

このポリマーは、BZMA//MAA 13//3(モル比)、2522の分子量(Mn)、1.26の多分散性、および総固形分に基づいて1.23(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   This polymer has a BZMA // MAA 13 // 3 (molar ratio), a molecular weight (Mn) of 2522, a polydispersity of 1.26, and 1.23 (meq / 1 gram polymer solids based on total solids) Min) acid value composition.

(CP1)比較分散体ポリマー1 ETEGMA//BZMA//MAA 3.6//13.6//10.8
以下は、イオン性安定化、ならびに、立体安定化の両方を有するブロックポリマーをどのように形成するかの例である。
(CP1) Comparative dispersion polymer 1 ETEGMA // BZMA // MAA 3.6 // 13.6 // 10.8
The following is an example of how to form a block polymer with both ionic stabilization as well as steric stabilization.

3リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。テトラヒドロフランTHF、291.3gをフラスコに充填した。触媒テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.44mLを、次いで添加した。開始剤、1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン、20.46g(0.0882モル)を注入した。フィードI[テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液0.33mLおよびTHF、16.92g]を開始すると共に、185分間にわたって添加した。フィードII[トリメチルシリルメタクリレート、152.00g(0.962モル)]を0.0分に開始すると共に、45分間にわたって添加した。フィードIIの完了(モノマーの99%超が反応した)から180分後、フィードIII[ベンジルメタクリレート、211.63g(1.20モル)を開始すると共に、30分間にわたって添加した。フィードIIIの完了(モノマーの99%超が反応した)から40分後、フィードIV[エトキシトリエチレングリコールメタクリレート、78.9g(0.321モル)を開始すると共に、30分間にわたって添加した。 A 3 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. Tetrahydrofuran THF, 291.3 g, was charged to the flask. 0.44 mL of a 1.0 M solution of catalyst tetrabutylammonium m-chlorobenzoate in acetonitrile was then added. The initiator, 1,1-bis (trimethylsiloxy) -2-methylpropene, 20.46 g (0.0882 mol) was injected. Feed I [tetrabutylammonium m-chlorobenzoate, 0.33 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile and THF, 16.92 g] was started and added over 185 minutes. Feed II [trimethylsilyl methacrylate, 152.00 g (0.962 mol)] was started at 0.0 minutes and added over 45 minutes. 180 minutes after completion of Feed II (more than 99% of the monomers had reacted), Feed III [benzyl methacrylate, 211.63 g (1.20 mol) was started and added over 30 minutes. 40 minutes after the completion of Feed III (over 99% of the monomers had reacted), Feed IV [ethoxytriethylene glycol methacrylate, 78.9 g (0.321 mol) was started and added over 30 minutes.

400分に、73.0gのメタノールおよび111.0gの2−ピロリドンを上述の溶液に添加すると共に、蒸留を開始した。蒸留の第1のステージの最中に、352.0gの材料を除去した。次いで、さらなる2−ピロリドン340.3gを添加すると共に、追加の81.0gの材料を蒸散させた。最後に、2−ピロリドンを、合計で86.9gを添加した。最終ポリマーは40.0%固形分であった。   At 400 minutes, 73.0 g of methanol and 111.0 g of 2-pyrrolidone were added to the above solution and distillation started. During the first stage of distillation, 352.0 g of material was removed. An additional 340.3 g of 2-pyrrolidone was then added and an additional 81.0 g of material was evaporated. Finally, a total of 86.9 g of 2-pyrrolidone was added. The final polymer was 40.0% solids.

ポリマーは、ETEGMA//BZMA//MAA 3.6//13.6//10.8の組成を有していた。これは、Mn=4,200の分子量、酸値2.90を有している。   The polymer had a composition of ETEGMA // BZMA // MAA 3.6 // 13.6 // 10.8. This has a molecular weight of Mn = 4,200 and an acid value of 2.90.

水酸化カリウムでの比較ポリマー1の中和
以下の処方成分を攪拌しながら組み合わせた。
Neutralization of Comparative Polymer 1 with potassium hydroxide The following formulation ingredients were combined with stirring.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

(CP2)比較分散剤ポリマー2 −BZMA//MAA 13//10
以下は、イオン性安定化、ならびに、立体安定化の両方を有するブロックポリマーをどのように形成するかの例である。組成物はBZMA//MAA 13//10であった。
(CP2) Comparative dispersant polymer 2 -BZMA // MAA 13 // 10
The following is an example of how to form a block polymer with both ionic stabilization as well as steric stabilization. The composition was BZMA // MAA 13 // 10.

12リットルフラスコに、機械的攪拌機、温度計、N2導入口、乾燥管出口、および滴下漏斗を備えさせた。THF、3750g、およびp−キシレン、7.4gをフラスコに充填した。触媒(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液3.0mL)を次いで添加した。開始剤(1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン、291.1g(1.25モル))を注入した。フィードI(テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエートのアセトニトリル中の1.0M溶液3.0mL)を開始すると共に、180分間にわたって添加した。フィードII(トリメチルシリルメタクリレート、1975g(12.5モル))を0.0分に開始すると共に、35分間にわたって添加した。フィードIIの完了(モノマーの99%超が反応した)から100分後、フィードIII(ベンジルメタクリレート、2860g(16.3モル))を開始すると共に、30分間にわたって添加した。 A 12 liter flask was equipped with a mechanical stirrer, thermometer, N 2 inlet, drying tube outlet, and dropping funnel. THF, 3750 g, and p-xylene, 7.4 g were charged to the flask. The catalyst (tetrabutylammonium m-chlorobenzoate, 3.0 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile) was then added. Initiator (1,1-bis (trimethylsiloxy) -2-methylpropene, 291.1 g (1.25 mol)) was injected. Feed I (tetrabutyl ammonium m-chlorobenzoate, 3.0 mL of a 1.0 M solution in acetonitrile) was started and added over 180 minutes. Feed II (trimethylsilyl methacrylate, 1975 g (12.5 mol)) was started at 0.0 minutes and added over 35 minutes. 100 minutes after completion of Feed II (more than 99% of the monomers had reacted), Feed III (benzyl methacrylate, 2860 g (16.3 moles)) was started and added over 30 minutes.

400分に、720gのメタノールを上述の溶液に添加すると共に、蒸留を開始した。蒸留の第1のステージの最中に、1764.0gの材料を除去した。次いで、さらなるメタノール304.0gを添加すると共に、追加の2255.0gの材料を蒸散させた。最終ポリマー溶液は49.7%固形分であった。   At 400 minutes, 720 g of methanol was added to the above solution and distillation started. During the first stage of distillation, 1764.0 g of material was removed. An additional 304.0 g of methanol was then added and an additional 2255.0 g of material was evaporated. The final polymer solution was 49.7% solids.

このポリマーは、BZMA//MAA 13//10、3200の分子量(Mn)、および総固形分に基づいて3.52(meq/1グラムのポリマー固形分)の酸値の組成を有していた。   The polymer had a molecular weight (Mn) of BZMA // MAA 13 // 10, 3200, and an acid value composition of 3.52 (meq / 1 gram polymer solids) based on total solids. .

ポリウレタンインク添加剤
ポリウレタンインク添加剤実施例1 IPDI/500 PO3G/DMPA AN30
イソホロンジイソシアネートをトルエンジイソシアネートの代わりに用いたこと、および、同一のNCO/OH比を維持するために、分子量の差について配合を調節したこと以外、調製は、ポリウレタンインク添加剤実施例2(以下に調製されている)と同等であった。ポリウレタン分散体は、24.4%固形分の粘度、22.1cP、d50=nmおよびd95=nmの粒径、ならびに、Mn8170、Mw18084およびPd2.21のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は4.2%である。
Polyurethane Ink Additive Polyurethane Ink Additive Example 1 IPDI / 500 PO3G / DMPA AN30
The preparation was done in polyurethane ink additive example 2 (below) except that isophorone diisocyanate was used in place of toluene diisocyanate and the formulation was adjusted for molecular weight differences to maintain the same NCO / OH ratio. Prepared). The polyurethane dispersion had a viscosity of 24.4% solids, a particle size of 22.1 cP, d50 = nm and d95 = nm, and a molecular weight by GPC of Mn8170, Mw18084 and Pd2.21. The urea content is 4.2%.

ポリウレタンインク添加剤実施例2 TDI/500 PO3G/DMPA AN30
2L反応器に、166.4のPO3G(545MW、95.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および21.2gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、減圧下に110℃で、内容物が400ppm未満の水を有するまで;およそ3.5時間加熱した。次いで、この反応を70℃に冷却すると共に、30分間にわたって89.7gトルエンジイソシアネートを添加し、続いて15.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、2時間で%NCOは1.5%未満であった。次いで、12.4gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。60℃で1時間の後、50gを分析のために除去した。残りのポリウレタン溶液を、45%KOH(15.5g)および218.0g水の混合物を添加し、続いて追加の464g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、17.6cPの粘度、22.9%固形分、d50=16nmおよびd95=35nmの粒径、ならびに、Mn7465、Mw15500およびPd2.08のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は、4.3である。
Polyurethane Ink Additive Example 2 TDI / 500 PO3G / DMPA AN30
A 2 L reactor was charged with 166.4 PO3G (545 MW, 95.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 21.2 g dimethylolpropionic acid. The mixture was placed under reduced pressure at 110 ° C. with a content of less than 400 ppm The reaction was then cooled to 70 ° C. and 89.7 g toluene diisocyanate was added over 30 minutes followed by 15.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether. Was kept at 80 ° C. and% NCO was less than 1.5% in 2 hours, then 12.4 g bis (2-methoxyethyl) amine was added over 5 minutes, after 1 hour at 60 ° C. , 50 g were removed for analysis and the remaining polyurethane solution was 45% KOH (15. The polyurethane dispersion was converted under high speed mixing by adding a mixture of g) and 218.0 g water followed by additional 464 g water.The polyurethane dispersion had a viscosity of 17.6 cP, 22.9% solids , D50 = 16 nm and d95 = 35 nm particle size, and molecular weight by GPC of Mn7465, Mw15500 and Pd2.08, urea content is 4.3.

ポリウレタンインク添加剤実施例3 IPDI/T250/DMPA BMEA AN30
2L反応器に、104.3のTerathane 250、95.2gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.8gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間115℃に加熱した。次いで、この反応を70℃に冷却すると共に、0.4gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、142.7gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、23.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、4.5時間で%NCOは1.0%未満であった。次いで、15.6gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.2g)および214g水の混合物を添加し、続いて追加の443g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、8.2のpH、25.4%固形分、17.8cPの粘度、およびd50=16nmおよびd95=24nmの粒径を有していた。
Polyurethane Ink Additive Example 3 IPDI / T250 / DMPA BMEA AN30
A 2L reactor was charged with 104.3 Terathane 250, 95.2 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.8 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 115 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 70 ° C. and 0.4 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 142.7 g isophorone diisocyanate was added followed by 23.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 80 ° C., the% NCO was less than 1.0% in 4.5 hours. 15.6 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.2 g) and 214 g water followed by an additional 443 g water. The polyurethane dispersion had a pH of 8.2, 25.4% solids, a viscosity of 17.8 cP, and a particle size of d50 = 16 nm and d95 = 24 nm.

ポリウレタンインク添加剤実施例4 IPDI/T650/DMPA AN30
2L反応器に、154.3gのTerathane(登録商標)650、95.2gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.4gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら10分間110℃に加熱した。次いで、この反応を80℃に冷却すると共に、0.4gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、96.0gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、24.0gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、2時間で%NCOは1.2%未満であった。次いで、10.6gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で2時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(16.8g)および236g水の混合物を添加し、続いて追加の467g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、11.4cPの粘度、25.3%固形分、d50=22nmおよびd95=35nmの粒径、ならびに、Mn6520、Mw16000およびPd2.5のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は8.8%である。
Polyurethane Ink Additive Example 4 IPDI / T650 / DMPA AN30
A 2 L reactor was charged with 154.3 g Terathane® 650, 95.2 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.4 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 110 ° C. with N 2 purge for 10 minutes. The reaction was then cooled to 80 ° C. and 0.4 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 96.0 g isophorone diisocyanate was added followed by 24.0 g tetraethylene glycol dimethyl ether. The reaction was held at 80 ° C. and the% NCO was less than 1.2% in 2 hours. Then 10.6 g bis (2-methoxyethyl) amine was added over 5 minutes. After 2 hours at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (16.8 g) and 236 g water followed by an additional 467 g water. The polyurethane dispersion had a viscosity of 11.4 cP, 25.3% solids, a particle size of d50 = 22 nm and d95 = 35 nm, and a molecular weight by GPC of Mn6520, Mw16000 and Pd2.5. The urea content is 8.8%.

ポリウレタンインク添加剤実施例5 TDI/T650/DMPA AN30
2L反応器に、164.6のTerathane650、101.4gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および21.6gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間115℃に加熱した。次いで、反応を70℃に冷却すると共に、30分間にわたって、81.1gトルエンジイソシアネートを添加し、続いて、20.6gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、5時間で%NCOは1.5%未満であった。次いで、11.2gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で2時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.8g)および221.9g水の混合物を添加し、続いて追加の418g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、7.9のpH、22.7%固形分、27.1cPの粘度、d50=15nmおよびd95=25nmの粒径、ならびに、Mn8557、Mw16951およびPd1.98のGPCによる分子量を有していた。
Polyurethane Ink Additive Example 5 TDI / T650 / DMPA AN30
A 2L reactor was charged with 164.6 Terathane 650, 101.4 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 21.6 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 115 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 70 ° C. and 81.1 g toluene diisocyanate was added over 30 minutes followed by 20.6 g tetraethylene glycol dimethyl ether. The reaction was held at 80 ° C. and the% NCO was less than 1.5% in 5 hours. 11.2 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 2 hours at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.8 g) and 221.9 g water followed by an additional 418 g water. . The polyurethane dispersion has a pH of 7.9, 22.7% solids, a viscosity of 27.1 cP, a particle size of d50 = 15 nm and d95 = 25 nm, and a molecular weight by GPC of Mn8557, Mw16951 and Pd1.98. Was.

ポリウレタンインク添加剤実施例6 IPDI/T650/DMPA AN30
2L反応器に、154.3のTerathane650、95.2gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.3gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間115℃に加熱した。次いで、この反応を70℃に冷却すると共に、0.4gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、96.0gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、23.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、4.5時間で%NCOは1.3%未満であった。次いで、10.5gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(14.9g)および208.5g水の混合物を添加し、続いて追加の440g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、7.9のpH、24.4%固形分、d50=19nmおよびd95=30nmの粒径、ならびに、Mn9057、Mw18641およびPd2.06のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は3.7である。
Polyurethane Ink Additive Example 6 IPDI / T650 / DMPA AN30
A 2 L reactor was charged with 154.3 Terathane 650, 95.2 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.3 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 115 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 70 ° C. and 0.4 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 96.0 g isophorone diisocyanate was added followed by 23.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 80 ° C., the% NCO was less than 1.3% in 4.5 hours. 10.5 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (14.9 g) and 208.5 g water followed by an additional 440 g water. . The polyurethane dispersion had a pH of 7.9, 24.4% solids, a particle size of d50 = 19 nm and d95 = 30 nm, and a molecular weight by GPC of Mn9057, Mw18641 and Pd2.06. The urea content is 3.7.

ポリウレタンインク添加剤実施例7 IPDI/T650/DMPA AN45
2L反応器に、136.7gのTerathane(登録商標)650、84.3gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および32.1gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間110℃に加熱した。次いで、この反応を80℃に冷却すると共に、0.3gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、108.9gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、28.2gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、5.5時間で%NCOは1.6%未満であった。次いで、11.9gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で2時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(22.8g)および320g水の混合物を添加し、続いて追加の361.5g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、20.6cPの粘度、23.7%固形分、d50=14nmおよびd95=18nmの粒径、ならびに、Mn6320、Mw17000およびPd2.7のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は4.1%である。
Polyurethane Ink Additive Example 7 IPDI / T650 / DMPA AN45
A 2L reactor was charged with 136.7 g Terathane® 650, 84.3 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 32.1 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 110 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 80 ° C. and 0.3 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 108.9 g isophorone diisocyanate was added followed by 28.2 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 80 ° C., the% NCO was less than 1.6% at 5.5 hours. 11.9 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 2 hours at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (22.8 g) and 320 g water followed by an additional 361.5 g water. . The polyurethane dispersion had a viscosity of 20.6 cP, 23.7% solids, a particle size of d50 = 14 nm and d95 = 18 nm, and a molecular weight by GPC of Mn 6320, Mw 17000 and Pd 2.7. The urea content is 4.1%.

ポリウレタンインク添加剤実施例8 IPDI/T650/DMPA AN60
追加のジメチロールプロピオン酸でいくらかのTerathane 650を置き換えて、同一のNCO/OH比を維持しながら、ポリウレタンの最終酸価を60mg KOH/gポリマーに調節したこと以外、調製は、ポリウレタンインク添加剤実施例1と同等であった。このポリウレタン分散体は、24.1%固形分で21cPの粘度、d50=19nmおよびd95=24nmの粒径、ならびに、Mn5944のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は4.5%である。
Polyurethane Ink Additive Example 8 IPDI / T650 / DMPA AN60
The preparation was done with a polyurethane ink additive, except that some Terathane 650 was replaced with additional dimethylolpropionic acid to maintain the same NCO / OH ratio while adjusting the final acid number of the polyurethane to 60 mg KOH / g polymer. It was equivalent to Example 1. The polyurethane dispersion had a viscosity of 21 cP at 24.1% solids, a particle size of d50 = 19 nm and d95 = 24 nm, and a molecular weight by GPC of Mn 5944. The urea content is 4.5%.

ポリウレタンインク添加剤実施例9a DEA末端封止1,6ヘキサンジオール、AN60
滴下漏斗、コンデンサ、攪拌機および窒素ガスラインを備える乾燥した、アルカリも酸も含まないフラスコに、55gの1,6ヘキサンジオール、48gのDMPA、32.2gのTEA、100gのアセトンおよび0.06gのDBTLを添加した。含有物を40℃に加熱し、よく混合した。227g IPDIを、次いで、滴下漏斗を介してフラスコに40℃で60分かけて添加し、残存するIPDIのいずれも滴下漏斗からフラスコに10gアセトンですすいだ。
Polyurethane ink additive Example 9a DEA end-capped 1,6 hexanediol, AN60
In a dry, alkali and acid free flask equipped with a dropping funnel, condenser, stirrer and nitrogen gas line, add 55 g 1,6 hexanediol, 48 g DMPA, 32.2 g TEA, 100 g acetone and 0.06 g DBTL was added. The contents were heated to 40 ° C. and mixed well. 227 g IPDI was then added to the flask via a dropping funnel at 40 ° C. over 60 minutes, and any remaining IPDI was rinsed from the dropping funnel into the flask with 10 g acetone.

フラスコ温度を50℃に昇温させ、NCO%が3.5%以下になるまで50℃で保持し、次いで39.5グラムDEAを5分間にわたって添加し、続いて、5グラムのアセトンですすいだ。50℃で1時間の後、613gの脱イオン(DI)水を、滴下漏斗を介して10分間にわたって添加した。混合物を50℃で1時間保持し、次いで、室温に冷却した。アセトン(−115g)を減圧下で除去して、約35.0重量%固形分のポリウレタン溶液を残留させた。最終ポリウレタン分散体は、30cPの粘度、pH7.5、d50=86.5nmの粒径を有していた。   The flask temperature was raised to 50 ° C. and held at 50 ° C. until the NCO% was below 3.5%, then 39.5 grams DEA was added over 5 minutes followed by a 5 gram acetone rinse. . After 1 hour at 50 ° C., 613 g of deionized (DI) water was added via an addition funnel over 10 minutes. The mixture was held at 50 ° C. for 1 hour and then cooled to room temperature. Acetone (-115 g) was removed under reduced pressure to leave a polyurethane solution of about 35.0 wt% solids. The final polyurethane dispersion had a viscosity of 30 cP, pH 7.5, and a particle size of d50 = 86.5 nm.

ポリウレタンインク添加剤実施例9b IPDI/HD BMEA AN30
2L反応器に、70.9の1,6−ヘキサンジオール、55.3gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および21.5gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら30分間110℃に加熱した。次いで、この反応を80℃に冷却すると共に、0.5gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、185.8gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、45.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を85℃で保持したところ、2時間で%NCOは2.1%未満であった。次いで、20.3gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。85℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.7g)および222g水の混合物を添加し、続いて追加の489g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、9.9cPの粘度、25.3%固形分、pH8.0、d50=17nmおよびd95=26nmの粒径、ならびに、Mn5611、Mw10316、およびPD1.8のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は6.8%である。
Polyurethane Ink Additive Example 9b IPDI / HD BMEA AN30
A 2 L reactor was charged with 70.9 1,6-hexanediol, 55.3 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 21.5 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 110 ° C. with N 2 purge for 30 minutes. The reaction was then cooled to 80 ° C. and 0.5 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 185.8 g isophorone diisocyanate was added followed by 45.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 85 ° C., the% NCO was less than 2.1% in 2 hours. Then 20.3 g bis (2-methoxyethyl) amine was added over 5 minutes. After 1 hour at 85 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.7 g) and 222 g water followed by additional 489 g water. The polyurethane dispersion has a viscosity of 9.9 cP, 25.3% solids, pH 8.0, particle size of d50 = 17 nm and d95 = 26 nm, and molecular weight by GPC of Mn5611, Mw10316 and PD1.8. It was. The urea content is 6.8%.

ポリウレタンインク添加剤実施例10 IPDI/DDD BMEA AN30
2L反応器に、95.9の1,12−ドデカンジオール、74.9gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.6gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間110℃に加熱した。次いで、この反応を80℃に冷却すると共に、0.4gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、153.5gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、37.9gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を85℃で保持したところ、2時間で%NCOは1.8%未満であった。次いで、16.9gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。85℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(16.9g)および214g水の混合物を添加し、続いて追加の458g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、11.2cPの粘度、25.4%固形分、pH7.9、d50=17nmおよびd95=25nmの粒径、ならびに、Mn6640、Mw12615、およびPD1.9のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は5.9%である。
Polyurethane Ink Additive Example 10 IPDI / DDD BMEA AN30
A 2 L reactor was charged with 95.9 1,12-dodecanediol, 74.9 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.6 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 110 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 80 ° C. and 0.4 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 153.5 g isophorone diisocyanate was added followed by 37.9 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 85 ° C., the% NCO was less than 1.8% in 2 hours. 16.9 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 85 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (16.9 g) and 214 g water followed by an additional 458 g water. The polyurethane dispersion has a viscosity of 11.2 cP, 25.4% solids, pH 7.9, particle size of d50 = 17 nm and d95 = 25 nm, and molecular weight by GPC of Mn 6640, Mw 12615, and PD 1.9. It was. The urea content is 5.9%.

ポリウレタンインク添加剤実施例11 IPDI/1000PEG/DMPA BMEA AN20
2L反応器に、154.1gポリエチレングリコール(1075MW、Dow製のCarbowax Sentry)、88.1gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および18.0gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、減圧下に110℃で、加熱した。次いで、この反応を75℃に冷却すると共に、0.2gジブチルスズジラウレートを添加した。30分間にわたって、71.1gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、11.7gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、5.5時間で%NCOは1.0%未満であった。次いで、7.8gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.1g)および211.0g水の混合物を添加し、続いて追加の420g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、59.2cPの粘度、6.7のpH、23.9%固形分、およびd50=4nmおよびd95=7nmの粒径を有していた。尿素含有量は3/1%である。
Polyurethane Ink Additive Example 11 IPDI / 1000PEG / DMPA BMEA AN20
A 2L reactor was charged with 154.1 g polyethylene glycol (1075 MW, Carbowax Sentry from Dow), 88.1 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 18.0 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated at 110 ° C. under reduced pressure. The reaction was then cooled to 75 ° C. and 0.2 g dibutyltin dilaurate was added. Over 30 minutes, 71.1 g isophorone diisocyanate was added followed by 11.7 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 80 ° C., the% NCO was less than 1.0% in 5.5 hours. 7.8 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.1 g) and 211.0 g water followed by an additional 420 g water. . The polyurethane dispersion had a viscosity of 59.2 cP, a pH of 6.7, 23.9% solids, and a particle size of d50 = 4 nm and d95 = 7 nm. The urea content is 3/1%.

ポリウレタンインク添加剤実施例12 11IPDI/HQEE/DMPA BMEA AN30
2L反応器に、95.2ハイドロキノンジ−(β−ヒドロキシエチル)エーテル(Arch Chemical製のPoly−G HQEE)、74.3gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.8gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間115℃に加熱した。次いで、この反応を85℃に冷却すると共に、30分間にわたって、154.5gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、38.1gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。イソシアネート供給が完了した後、0.3gジブチルスズジラウレートを添加した。反応を85℃で保持したところ、4時間で%NCOは1.9%未満であった。次いで、16.9gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.4g)および214g水の混合物を添加し、続いて追加の458g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、34.4cPの粘度、25.3%固形分、8.46のpH、d50=11nmおよびd95=16nmの粒径、ならびに、Mn6445、Mw12473およびPd1.94のGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は5.9%である。
Polyurethane Ink Additive Example 12 11 IPDI / HQEE / DMPA BMEA AN30
A 2L reactor was charged with 95.2 hydroquinone di- (β-hydroxyethyl) ether (Poly-G HQEE from Arch Chemical), 74.3 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.8 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 115 ° C. for 1 hour with N 2 purge. The reaction was then cooled to 85 ° C. and 154.5 g isophorone diisocyanate was added over 30 minutes followed by 38.1 g tetraethylene glycol dimethyl ether. After the isocyanate feed was completed, 0.3 g dibutyltin dilaurate was added. The reaction was held at 85 ° C. and the% NCO was less than 1.9% in 4 hours. 16.9 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.4 g) and 214 g water followed by an additional 458 g water. The polyurethane dispersion has a viscosity of 34.4 cP, a pH of 25.3% solids, a pH of 8.46, a particle size of d50 = 11 nm and d95 = 16 nm, and a molecular weight by GPC of Mn6445, Mw12473 and Pd1.94. Was. The urea content is 5.9%.

ポリウレタンインク添加剤実施例13 IPDI/500PC/DMPA BMEA AN30
2L反応器に、146.3のEternacoll UH50(Ubeポリカーボネートジオール、501MW)、84.2gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および20.8gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら1時間75℃に加熱した。次いで、0.5gジブチルスズジラウレートを添加すると共に、30分間にわたって、109.4gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、28.1gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、1.5時間で%NCOは1.1%未満であった。次いで、12.0gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(15.3g)および225g水の混合物を添加し、続いて、追加の450.2g水を添加することにより高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、8.8cPの粘度、24.4%固形分、8.1のpH、およびd50=14nmおよびd95=28nmの粒径を有していた。尿素含有量4.16%。
Polyurethane Ink Additive Example 13 IPDI / 500PC / DMPA BMEA AN30
A 2 L reactor was charged with 146.3 Eternacoll UH50 (Ube polycarbonate diol, 501 MW), 84.2 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 20.8 g dimethylolpropionic acid. The mixture was heated to 75 ° C. with N 2 purge for 1 hour. Then 0.5 g dibutyltin dilaurate was added and 109.4 g isophorone diisocyanate was added over 30 minutes followed by 28.1 g tetraethylene glycol dimethyl ether. The reaction was held at 80 ° C. and% NCO was less than 1.1% in 1.5 hours. 12.0 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (15.3 g) and 225 g water followed by an additional 450.2 g water. . The polyurethane dispersion had a viscosity of 8.8 cP, 24.4% solids, a pH of 8.1, and a particle size of d50 = 14 nm and d95 = 28 nm. Urea content 4.16%.

ポリウレタンインク添加剤実施例14 (架橋ポリウレタン)
滴下漏斗、コンデンサ、攪拌機および窒素ガスラインを備えるアルカリおよび酸を含まない乾燥したフラスコに、699.2gDesmophen C200、280.0gアセトンおよび0.06g DBTLを添加した。含有物を40℃に加熱し、よく混合した。189.14g IPDIを、次いで、滴下漏斗を介してフラスコに40℃で60分かけて添加し、残存IPDIのいずれも滴下漏斗からフラスコに15.5gアセトンですすいだ。
Polyurethane ink additive example 14 (crosslinked polyurethane)
699.2 g Desmophen C200, 280.0 g acetone and 0.06 g DBTL were added to an alkali and acid free dry flask equipped with a dropping funnel, condenser, stirrer and nitrogen gas line. The contents were heated to 40 ° C. and mixed well. 189.14 g IPDI was then added to the flask via a dropping funnel at 40 ° C. over 60 minutes, and any remaining IPDI was rinsed from the dropping funnel into the flask with 15.5 g acetone.

フラスコ温度を50℃に昇温させ、次いで、30分間維持した。44.57g DMPA続いて、25.2g TEAを、滴下漏斗を介してフラスコに添加し、次いで、これを15.5gアセトンですすいだ。次いで、フラスコ温度を再度50℃に昇温させ、NCO%が1.23%未満となるまで50℃で維持した。   The flask temperature was raised to 50 ° C. and then maintained for 30 minutes. 44.57 g DMPA followed by 25.2 g TEA was added to the flask via the addition funnel, which was then rinsed with 15.5 g acetone. The flask temperature was then raised again to 50 ° C. and maintained at 50 ° C. until the NCO% was below 1.23%.

50℃の温度で、1498.0g脱イオン(DI)水を10分間にわたって添加し、続いて、24.4gのEDA(6.25%水溶液として)および118.7gのTETA(6.25%水溶液として)の混合物を5分間にわたって、滴下漏斗を介して添加し、次いで、これを80.0g水ですすいだ。混合物を50℃で1時間保持し、次いで、室温に冷却した。   At a temperature of 50 ° C., 1498.0 g deionized (DI) water was added over 10 minutes, followed by 24.4 g EDA (as a 6.25% aqueous solution) and 118.7 g TETA (6.25% aqueous solution). As) was added via an addition funnel over 5 minutes, then it was rinsed with 80.0 g water. The mixture was held at 50 ° C. for 1 hour and then cooled to room temperature.

アセトン(−310.0g)を減圧下で除去して、約35.0重量%固形分を有するポリウレタンの最終分散質を残留させた。   Acetone (−310.0 g) was removed under reduced pressure to leave a final dispersoid of polyurethane having about 35.0 wt% solids.

ポリウレタン分散質2について、架橋がテトラエチレントリアミンにより達成された。尿素含有量は0.95重量%である。   For polyurethane dispersoid 2, crosslinking was achieved with tetraethylenetriamine. The urea content is 0.95% by weight.

ポリウレタンインク添加剤実施例15 12IPDI/15DHE T650 BMEA 45AN 90%KOH
2L反応器に、109.7gのTerathane(登録商標)650、33.8gテトラエチレングリコールジメチルエーテル、および6.6gのDantocol DHE(1,3−ジヒドロキシエチルジメチルヒダントイン)および27.0gジメチロールプロピオン酸を充填した。混合物を、N2パージしながら、20分間、75℃に加熱した。次いで、0.4gジブチルスズジラウレートを添加した。60分間にわたって、96.6gイソホロンジイソシアネートを添加し、続いて、8.0gテトラエチレングリコールジメチルエーテルを添加した。反応を80℃で保持したところ、4時間で補正%NCOは1.5%未満であった。次いで、9.7gビス(2−メトキシエチル)アミンを5分間にわたって添加した。80℃で1時間の後、ポリウレタン溶液を、45%KOH(22.6g)および317g水の混合物を添加し、続いて追加の372g水を添加することにより、高速の混合下で転化した。ポリウレタン分散体は、xxx cPの粘度、xxx%固形分、d50=xx nmおよびd95=xx nmの粒径、ならびに、Mn xxx、Mw xxx、およびPd xxのGPCによる分子量を有していた。尿素含有量は3.9%である。
Polyurethane Ink Additive Example 15 12IPDI / 15DHE T650 BMEA 45AN 90% KOH
A 2L reactor was charged with 109.7 g Terathane® 650, 33.8 g tetraethylene glycol dimethyl ether, and 6.6 g Dantocol DHE (1,3-dihydroxyethyldimethylhydantoin) and 27.0 g dimethylolpropionic acid. Filled. The mixture was heated to 75 ° C. for 20 minutes while purging with N 2 . Then 0.4 g dibutyltin dilaurate was added. Over 60 minutes, 96.6 g isophorone diisocyanate was added followed by 8.0 g tetraethylene glycol dimethyl ether. When the reaction was held at 80 ° C., the corrected% NCO was less than 1.5% in 4 hours. 9.7 g bis (2-methoxyethyl) amine was then added over 5 minutes. After 1 hour at 80 ° C., the polyurethane solution was inverted under high speed mixing by adding a mixture of 45% KOH (22.6 g) and 317 g water followed by additional 372 g water. The polyurethane dispersion had a viscosity of xxx cP, xxx% solids, particle size of d50 = xx nm and d95 = xx nm, and molecular weight by GPC of Mn xxx, Mw xxx, and Pd xx. The urea content is 3.9%.

分散体調製1−ブラック分散体(PD1)
水性ブラック顔料分散体を、以下の処方成分を適切に攪拌しながら混合することにより調製した。
Dispersion Preparation 1-Black Dispersion (PD1)
An aqueous black pigment dispersion was prepared by mixing the following formulation ingredients with proper stirring.

分散体は以下の処方で調製した。   The dispersion was prepared with the following formulation.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

列挙した処方成分を十分に混合し、次いで、Microfluidics systemを用いて分散させた。次いで、上述のものを138gの水で希釈すると共に、Microfluidics systemで再度分散させて、119nmの平均粒径を有する10重量%顔料固形分分散体を得た。   The listed formulation ingredients were mixed thoroughly and then dispersed using a Microfluidics system. The above was then diluted with 138 g of water and dispersed again with a Microfluidics system to give a 10 wt% pigment solids dispersion having an average particle size of 119 nm.

分散体調製2−マゼンタ分散体(PD2)
水性マゼンタ顔料分散体を、先ず、以下の処方成分を2ロールミルで粉砕することにより調製した。
Dispersion Preparation 2-Magenta Dispersion (PD2)
An aqueous magenta pigment dispersion was first prepared by pulverizing the following formulation ingredients with a 2-roll mill.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

これを粉砕すると共に、89.7重量%固形分であるチップ形態のマゼンタ分散体を形成した。次いで、先ず、これを、以下の処方成分を混合することにより薄めた。   While this was pulverized, a magenta dispersion in the form of chips having a solid content of 89.7% by weight was formed. Next, it was first diluted by mixing the following formulation ingredients.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

次いで、分散体を、高速分散機中で4時間、3000rpmで混合した。この後、500.0gの分散体を取り出すと共に、53.75gのDowanol(登録商標)DPMおよび253.75gの脱イオン水と混合した。この分散体を、次いで、媒体ミル中で粉砕した。次いで、水で希釈することにより分散体を精製すると共に、過剰量の溶剤を限外ろ過プロセスを介して除去して、1.0重量%の未満の溶剤(水以外)を有する14.09重量%顔料固形分分散体を生成した。   The dispersion was then mixed at 3000 rpm for 4 hours in a high speed disperser. Following this, 500.0 g of the dispersion was removed and mixed with 53.75 g of Dowanol® DPM and 253.75 g of deionized water. This dispersion was then ground in a media mill. The dispersion is then purified by dilution with water, and excess solvent is removed via an ultrafiltration process to have 14.09 wt with less than 1.0 wt% solvent (other than water). % Pigment solids dispersion was produced.

分散体調製3−シアン分散体(PD3)
水性シアン顔料分散体を、先ず、以下の処方成分を2ロールミルで粉砕することにより調製した。
Dispersion Preparation 3-Cyan Dispersion (PD3)
An aqueous cyan pigment dispersion was first prepared by pulverizing the following formulation components with a 2-roll mill.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

これを粉砕すると共に、93.45重量%固形分であるチップ形態のシアン分散体を形成した。次いで、先ず、これを、以下の処方成分を混合することにより薄めた。   While this was pulverized, a cyan dispersion in the form of chips having a solid content of 93.45 wt% was formed. Next, it was first diluted by mixing the following formulation ingredients.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

次いで、分散体を、高速分散機中で3時間、4000rpmで混合し、次いで、続けて、媒体ミル中で4時間粉砕した。次いで、341gの材料を441g脱イオン水で希釈することにより分散体を精製し、過剰量の溶剤を限外ろ過プロセスを介して除去して、1.0重量%未満の溶剤(水以外)、および123nmの平均粒径を有する13.65重量%顔料固形分分散体を生成した。   The dispersion was then mixed for 3 hours at 4000 rpm in a high speed disperser and then subsequently ground in a media mill for 4 hours. The dispersion was then purified by diluting 341 g of material with 441 g of deionized water, and excess solvent was removed via an ultrafiltration process to obtain less than 1.0 wt% solvent (other than water), And a 13.65 wt% pigment solids dispersion having an average particle size of 123 nm.

分散体調製4−イエロー分散体(PD4)
水性イエロー顔料分散体を、先ず、以下の処方成分を2ロールミルで粉砕することにより調製した。
Dispersion Preparation 4-Yellow Dispersion (PD4)
An aqueous yellow pigment dispersion was first prepared by pulverizing the following formulation components with a 2-roll mill.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

これを粉砕すると共に、89.16重量%固形分であるチップ形態のイエロー分散体を形成した。次いで、先ず、これを、以下の処方成分を混合することにより薄めた。 While this was pulverized, a yellow dispersion in the form of chips having a solid content of 89.16 wt% was formed. Next, it was first diluted by mixing the following formulation ingredients.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

次いで、分散体を、高速分散機(HSD)中で4時間、3000rpmで混合した。次いで、これを4時間、媒体ミル中で粉砕した。次いで、281gの材料を141g脱イオン水で希釈することにより分散体を精製し、過剰量の溶剤を限外ろ過プロセスを介して除去して、1.0重量%未満の溶剤(水以外)および79nmの平均粒径を有する18.37重量%顔料固形分分散体を得た。   The dispersion was then mixed at 3000 rpm for 4 hours in a high speed disperser (HSD). This was then ground in a media mill for 4 hours. The dispersion was then purified by diluting 281 g of material with 141 g deionized water, and excess solvent was removed via an ultrafiltration process to obtain less than 1.0 wt% solvent (other than water) and An 18.37 wt% pigment solids dispersion having an average particle size of 79 nm was obtained.

比較分散体調製3−自己分散ブラック顔料(CDP3)
既に援用されている米国特許第6,852,156号明細書の実施例3に記載の方法により調製した。
Comparative dispersion preparation 3-self-dispersing black pigment (CDP3)
Prepared by the method described in Example 3 of previously incorporated US Pat. No. 6,852,156.

高分子分散体のテスト
ISDに関して、親水性および疎水性組成物の比が表中に示されている。項目の各々について、高分子分散剤およびポリウレタンインク添加剤を、上に挙げた実施例または同様の合成法によって調製した。同様に、分散体およびインクは、上述の手法によって調製した。ランダムポリマーに関しては、重量比が用いられており;ブロックポリマーに関しては、モノマー成分のモル比を用いた。
Polymer Dispersion Testing For the ISD, the ratio of hydrophilic and hydrophobic compositions is shown in the table. For each of the items, polymeric dispersants and polyurethane ink additives were prepared by the examples listed above or similar synthetic methods. Similarly, the dispersion and ink were prepared by the procedure described above. For random polymers, weight ratios are used; for block polymers, molar ratios of monomer components are used.

表1は、カーボンブラック顔料を含むISD高分子分散剤についての塩安定性テストを示す。これらの高分子分散剤の各々について、安定な分散体を、分散体調製1に類似した様式で調製した。顔料はカーボンブラックであった。SDP分散剤および従来の分散剤を含むインクの結果も示されている。   Table 1 shows the salt stability test for the ISD polymeric dispersant containing carbon black pigment. For each of these polymeric dispersants, a stable dispersion was prepared in a manner similar to Dispersion Preparation 1. The pigment was carbon black. The results for inks containing SDP dispersants and conventional dispersants are also shown.

選択されたポリウレタンインク添加剤は、ISD分散剤の特性を有していてもよい。分散体は、92/8分散剤系について記載したものと類似の様式で調製した。   The selected polyurethane ink additive may have the properties of an ISD dispersant. Dispersions were prepared in a manner similar to that described for the 92/8 dispersant system.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

表1における結果は、ブラック顔料が配合される場合、7種のISDポリマーが本発明についての塩テスト判断基準を満たすことを示す。90/10、92/8および94/6のISDを比較すると、親水性成分がこの組においては低減されており、塩安定性テストは高分子分散剤が、より低い塩濃度で析出するであろうことを示している。分散剤としてテストした2種のポリウレタンもまた、ISDとして塩安定性テストを満たす。SDP材料もまた塩テスト判断基準を満たすが、高分子分散剤を有していない。従来の分散剤は、インク用の顔料用に典型的に市販されている配合物である。従来の分散剤は、塩安定性テストについての本発明の判断基準を満たさないことに注意されたい。すなわち、これらの分散体は、高塩濃度で24時間後も析出しない。   The results in Table 1 show that when black pigment is formulated, seven ISD polymers meet the salt test criteria for the present invention. Comparing the 90/10, 92/8 and 94/6 ISDs, the hydrophilic component is reduced in this set and the salt stability test indicates that the polymeric dispersant precipitates at lower salt concentrations. Indicates deafness. The two polyurethanes tested as dispersants also meet the salt stability test as ISD. The SDP material also meets the salt test criteria but does not have a polymeric dispersant. Conventional dispersants are formulations that are typically commercially available for pigments for inks. Note that conventional dispersants do not meet the criteria of the present invention for salt stability testing. That is, these dispersions do not precipitate after 24 hours at high salt concentrations.

テストインクサンプルの印刷
テスト実施例の印刷は、他に示されていない限りにおいては以下の様式で行った。ISDインクについての印刷は、ピエゾ式Epson 980プリンタ(Epson America Inc(Long Beach,Calif))で、普通紙に720ドット/インチ、および光沢紙に1440dpiの公称解像度を有する黒色印刷ヘッドを用いて行った。印刷は、ソフトウェアの選択による標準印刷モードで行った。印刷テストは、サーマルインクジェットプリンタ、HP6122でも行った。光学密度および彩度は、Greytag−Macbeth SpectoEye機器(Greytag−Macbeth AG(Regensdorf,Switzerland))を用いて計測した。普通紙OD値は、3種の異なる普通紙:Hammermill Copy Plus紙、Hewlett−Packard Office紙およびXerox 4024紙への印刷物からの読取り値の平均である。光沢紙結果は、Epson Glossy Photo紙、SO41286を用いて形成した印刷物からのものである。Epson Photo Qualityインクジェット紙(マット紙)のSO41062にも印刷した。光沢は、BYK−Gardner Micro−Tri−Gloss光沢メータ(Gardner Co.(Pompano Beach,Florida))を用いて計測した。ISDを用いて調製したインクを印刷すると共に、光学特性を計測した。ブラックおよび他の顔料インクを、表2に列挙したビヒクルおよびISDを用いて調製した。光学密度は3種の異なるタイプの普通紙でテストした。すべてのポリマー配合物は、それぞれ、1c、2b、3bおよび5である2−ピロリドン配合物に基づいていた。
Test Ink Sample Printing Test examples were printed in the following manner unless otherwise indicated. Printing for ISD ink was performed with a piezo Epson 980 printer (Epson America Inc, Long Beach, Calif.) Using a black print head with a nominal resolution of 720 dots / inch on plain paper and 1440 dpi on glossy paper. It was. Printing was performed in a standard print mode by software selection. The print test was also conducted with a thermal ink jet printer, HP6122. Optical density and saturation were measured using a Greytag-Macbeth SpectroEye instrument (Greytag-Macbeth AG, Regensdorf, Switzerland). The plain paper OD value is the average of readings from prints on three different plain papers: Hammermill Copy Plus paper, Hewlett-Packard Office paper and Xerox 4024 paper. The glossy paper results are from prints formed using Epson Glossy Photo paper, SO41286. Epson Photo Quality ink jet paper (matte paper) SO41062 was also printed. Gloss was measured using a BYK-Gardner Micro-Tri-Gloss gloss meter (Gardner Co. (Pompano Beach, Florida)). The ink prepared using ISD was printed and the optical properties were measured. Black and other pigmented inks were prepared using the vehicles and ISD listed in Table 2. The optical density was tested with three different types of plain paper. All polymer formulations were based on 2-pyrrolidone formulations that were 1c, 2b, 3b and 5, respectively.

Figure 0006030614
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ポリウレタンインク添加剤を含まないISD配合インクは、従来の分散剤を含む比較インクよりも良好な光学密度を有している。一連のISD90/10、92/8、および94/6に関して、光学密度は、親水性が低下するに伴って向上する。ISD92/8および94/6の両方に関して、光学密度は、3および6%充填量の両方で良好であった。   ISD formulated inks that do not contain polyurethane ink additives have better optical density than comparative inks that contain conventional dispersants. For the series of ISD 90/10, 92/8, and 94/6, the optical density increases as the hydrophilicity decreases. For both ISD 92/8 and 94/6, the optical density was good at both 3 and 6% loading.

ISD分散剤およびポリウレタンインク添加剤を含むインクの調製
本発明のインクは、ポリウレタンインク添加剤を添加したことを除き、上述の比較インクの例と同様の様式で、以下の成分を顔料分散体に添加することにより形成した。用いた分散剤は、ISD分散剤2bとして記載されている92/8分散剤であった。示されているすべての量は重量パーセントである。
Preparation of an Ink Containing an ISD Dispersant and a Polyurethane Ink Additive The ink of the present invention has the following ingredients in a pigment dispersion in the same manner as the comparative ink example described above, except that the polyurethane ink additive is added. It was formed by adding. The dispersant used was a 92/8 dispersant described as ISD dispersant 2b. All amounts shown are weight percent.

Figure 0006030614
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マゼンタ顔料の原料は、Clariant(Charlotte,NC)製のEO2であると共に、ブラック顔料の原料は、DeGussa(Parsippany,NJ)製のNipex 180IQであった。   The raw material for the magenta pigment was EO2 made by Clariant (Charlotte, NC), and the raw material for the black pigment was Nipex 180IQ made by DeGussa (Parsippany, NJ).

表3〜6に示されているインクの各々を印刷すると共に光学特性を計測した。光沢およびDOIデータについての100%および80%の表示は、それぞれ、100%および80%カバレッジである。
マゼンタ
Each of the inks shown in Tables 3-6 was printed and the optical properties were measured. The 100% and 80% displays for gloss and DOI data are 100% and 80% coverage, respectively.
Magenta

Figure 0006030614
Figure 0006030614

上記に示されている本発明のインクのいくつかについて、1ページしか印刷されなかったというデータ項目リストは、インク配合物は安定ではなかったか、または、印刷に伴う他の問題が生じたことを示す。これらの配合物は、この効果を最低限とするためにさらに最適化しなかった。しかしながら、上記のデータは、光沢およびDOIは計測不可能であったが、光学密度はなお要求範囲内にあることを示す。比較インクは、匹敵する光学密度結果を有し、これは、ポリウレタンインク添加剤は光学密度に悪影響を有していなかったことを示す。   For some of the inks of the present invention shown above, the data item list that only one page was printed indicates that the ink formulation was not stable or that other problems with printing occurred. Show. These formulations were not further optimized to minimize this effect. However, the data above show that gloss and DOI were not measurable, but the optical density is still within the required range. The comparative ink had comparable optical density results, indicating that the polyurethane ink additive had no adverse effect on the optical density.

Figure 0006030614
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光沢およびDOIに関して、ポリウレタンインク添加剤の1%充填量での本発明のインクは、比較インクよりも顕著に良好であった。例えば、比較インクに対する約61の平均に対してPUD2は92.1の光沢を有していた。   In terms of gloss and DOI, the ink of the present invention at 1% loading of polyurethane ink additive was significantly better than the comparative ink. For example, PUD2 had a gloss of 92.1 versus an average of about 61 for the comparative ink.

Figure 0006030614
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1つのデータ項目のみが、そのインクにより印刷できなかったことを示した。これは3%PUDインク添加剤レベルであった。これは、広い範囲にわたる顔料およびポリウレタンインク添加剤配合物である。比較インクは匹敵する光学密度結果を有し、これは、ポリウレタンインク添加剤は光学密度に悪影響を有していなかったことを示す。   Only one data item indicated that the ink could not be printed. This was a 3% PUD ink additive level. This is a wide range of pigment and polyurethane ink additive formulations. The comparative ink had comparable optical density results, indicating that the polyurethane ink additive had no adverse effect on the optical density.

Figure 0006030614
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ISD分散顔料およびポリウレタンインク添加剤を含むインクに関して、光沢およびDOIは、ポリウレタン添加剤を含まないISD調製物と比して向上していた。   For inks containing ISD dispersed pigments and polyurethane ink additives, gloss and DOI were improved compared to ISD preparations without polyurethane additive.

ISD分散剤およびポリウレタンインク添加剤を含む本発明のインクを比較するために、ISD分散剤およびISD分散剤と同等である高分子添加剤を含むブラックインクを調製した。ISD分散剤は、この場合、ポリウレタンインク添加剤とも同一である。各インクについて、顔料分散体は、従来の分散技術を用いて調製した。次いで、インクを、高分子インク添加剤を含む他の処方成分を添加することにより調製した。   In order to compare the inks of the present invention containing an ISD dispersant and a polyurethane ink additive, a black ink containing an ISD dispersant and a polymeric additive equivalent to the ISD dispersant was prepared. The ISD dispersant is in this case the same as the polyurethane ink additive. For each ink, a pigment dispersion was prepared using conventional dispersion techniques. The ink was then prepared by adding other formulation ingredients including a polymeric ink additive.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

ポリウレタンインク添加剤レベルが1.5、3、4.5および6重量%での本発明のインクは、809および100%カバレッジの両方で顕著により良好な光沢を有していた。DOIは、1.5および3%レベルでより良好であった。これは、4.5および6%の高分子インク添加剤充填量では、DOIが計測可能ではないか、または、くもりの結果をもたらす他の印刷上の問題をインクが有していたことを示し得る。   The inks of the present invention with polyurethane ink additive levels of 1.5, 3, 4.5 and 6% by weight had significantly better gloss at both 809 and 100% coverage. The DOI was better at the 1.5 and 3% levels. This indicates that at 4.5 and 6% polymeric ink additive loading, the DOI was not measurable or the ink had other printing problems that resulted in cloudiness. obtain.

架橋ポリウレタンインク添加剤の例
本発明のインクを調製し、紙で、および織物への印刷でテストした。織物印刷は、米国特許出願公開第20050215663号明細書に記載の手法に準拠して行った。マゼンタ、シアンおよびイエローインクを調製すると共にテストした。綿およびポリコットン上への織物印刷に関して、織物は計測の前に融着させた。7409は160℃で2分間および419は190℃で2分間。
Examples of Crosslinked Polyurethane Ink Additives Inks of the present invention were prepared and tested on paper and printed on textiles. Textile printing was performed according to the method described in US Patent Application Publication No. 20050215663. Magenta, cyan and yellow inks were prepared and tested. For textile printing on cotton and polycotton, the textile was fused prior to measurement. 7409 at 160 ° C for 2 minutes and 419 at 190 ° C for 2 minutes.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

インクの組成は以下のとおりである。   The composition of the ink is as follows.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

PUDインク添加剤を含む従来の重合分散インクとの比較。
インクは、比較分散剤ポリマー1での記載のとおり、ETEGMA//BZMA//MAA分散剤で調製した。インクは、ポリウレタンインク添加剤を伴わないもの、および、伴ったものを調製した。
Comparison with conventional polymerized dispersion inks containing PUD ink additives.
Inks were prepared with ETEGMA // BZMA // MAA dispersant as described in Comparative Dispersant Polymer 1. Inks were prepared with and without the polyurethane ink additive.

Figure 0006030614
Figure 0006030614

これらのテストのためのインクの組成は重量パーセント単位であった。
3.75% 顔料(Nipex 180IQ)
1.875% アクリルポリマー(固体);分散剤。
2.00% PUDインク添加剤4
9.00% 2−ピロリジノン
2.00% イソプロパノールアルコール
0.20% ネオペンタルアルコール
5.00% Liponics−EG1(LEG)
0.20% Proxel GXL
75.975% 水
The ink composition for these tests was in weight percent.
3.75% pigment (Nipex 180IQ)
1.875% acrylic polymer (solid); dispersant.
2.00% PUD ink additive 4
9.00% 2-pyrrolidinone 2.00% Isopropanol alcohol 0.20% Neopental alcohol 5.00% Liponics-EG1 (LEG)
0.20% Proxel GXL
75.975% water

PUDインク添加剤は、顕著にODを低下させるが、光沢およびDOIはほとんど変化しない。この従来の分散顔料は、ISDおよびポリウレタンインク添加剤が有するような向上した組み合わせを有さない。
なお、本発明は、特許請求の範囲を含め、以下の発明を包含する。
1. 水性ビヒクル中にポリウレタン、水性顔料分散体を含む水性顔料インクジェットインクであって:前記水性顔料分散体は、高分子イオン性分散剤および顔料を含み、
(a)前記高分子イオン性分散剤は顔料に物理的に吸着されており、
(b)前記高分子イオン性分散剤は顔料を水性ビヒクル中に安定的に分散させ、
(c)前記分散体の平均粒径は約300nm未満であり、ならびに
(d)3滴のインクを約1.5gの約0.20モル塩の塩水溶液に添加した場合に、添加後24時間観察したときに、前記顔料が前記塩水溶液から析出し;ならびに、
前記ポリウレタンは、
a).前記ポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率がウレタン樹脂に対して少なくとも2重量%である尿素末端ポリウレタン;および
b).水性インクの総重量に基づいて約0.5重量%超〜約30重量%の量のインクジェットインク中の架橋ポリウレタンであって、前記架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で約1%超、かつ、約50%未満であるもの
から本質的になる群から選択される水性顔料インクジェットインク。
2.前記ポリウレタンが、一般構造(I):
PUD ink additives significantly reduce OD, but gloss and DOI change little. This conventional dispersed pigment does not have the improved combination that ISD and polyurethane ink additives have.
In addition, this invention includes the following invention including a claim.
1. An aqueous pigment inkjet ink comprising polyurethane, an aqueous pigment dispersion in an aqueous vehicle, wherein the aqueous pigment dispersion comprises a polymeric ionic dispersant and a pigment;
(A) the polymeric ionic dispersant is physically adsorbed on the pigment;
(B) the polymeric ionic dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle;
(C) The average particle size of the dispersion is less than about 300 nm, and (d) 24 hours after addition when 3 drops of ink are added to about 1.5 g of about 0.20 molar salt aqueous salt solution. When observed, the pigment precipitates from the aqueous salt solution; and
The polyurethane is
a). A urea-terminated polyurethane wherein the weight fraction of the urea-terminated polyurethane part of the polyurethane is at least 2% by weight relative to the urethane resin; and b). A crosslinked polyurethane in an inkjet ink in an amount of from about 0.5% to about 30% by weight, based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is about An aqueous pigment inkjet ink selected from the group consisting essentially of greater than 1% and less than about 50%.
2. The polyurethane has the general structure (I):

Figure 0006030614
(R1=ジイソシアネートからのアルキル、置換アルキル、置換アルキル/アリールであり、
2=ジオールからのアルキル、置換/分岐アルキルであり、
3=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
4=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
イソシアネート反応性基はヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトまたはアミドから選択され;
n=2〜30であり;
ならびに、R2=Z1、Z2またはZ3であり、かつ、少なくとも1つのZ1またはZ3および少なくとも1つのZ2がポリウレタン組成物中に存在していなければならず;
Figure 0006030614
(R 1 = alkyl from diisocyanate, substituted alkyl, substituted alkyl / aryl,
R 2 = alkyl from diol, substituted / branched alkyl,
R 3 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
R 4 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
The isocyanate-reactive group is selected from hydroxyl, carboxyl, mercapto or amide;
n = 2-30;
And R 2 = Z 1 , Z 2 or Z 3 and at least one Z 1 or Z 3 and at least one Z 2 must be present in the polyurethane composition;

Figure 0006030614
pは1以上であり、
p=1である場合、mは2以上〜約36であり、
p=2超である場合、mは2以上〜約12であり;
5、R6=水素、アルキル、置換アルキル、アリールであり;ここで、R5はR5およびR6置換メチレン基の各々と同一または異なっており、R5とR5またはR6とは結合して環構造を形成していることが可能であり;
2は、イオン基で置換されたジオールであり;
3は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールから選択される;)
の少なくとも1種の化合物を含む尿素末端ポリウレタンであり、
構造Iは尿素末端封止成分を示すと共に、構造IIは、構造I用の構築ブロックであるジオールおよび/またはポリエーテルジオールを示す、1に記載のインクジェットインク。
3.前記尿素末端ポリウレタンが、構造II(式中、m=3〜36である)のものである、2に記載のインクジェットインク。
4.前記尿素末端ポリウレタンが、構造II(式中、pは2以上であり、m=3〜12である)のものである、2に記載のインクジェットインク。
5.前記ポリウレタンが、総インク組成物の重量に基づいて約0.1〜約12重量%である、1に記載のインクジェットインク。
6.前記ポリウレタンが、総インク組成物の重量に基づいて約0.2〜約10重量%である、1に記載のインクジェットインク。
7.前記ポリウレタンが、総インク組成物の重量に基づいて約0.25〜約8重量%である、1に記載のインクジェットインク。
8.インクの総重量に基づいて約0.1〜約10重量%の顔料、約0.5〜約6の顔料対分散剤の重量比、25℃で約20dyne/cm〜約70dyne/cmの範囲の表面張力、および、25℃で約30cP未満の粘度を有する、1に記載のインクジェットインク。
9.前記分散剤は、顔料を水性ビヒクルに安定的に分散させ、
(c)分散体の平均粒径は約300nm未満であり、ならびに
(d)3滴のインクを約1.5gの約0.20モル塩の塩水溶液に添加した場合に、添加後24時間観察したときに、前記顔料が前記塩水溶液から析出し;および添加後24時間観察したときに、前記顔料が前記塩水溶液から析出する、1に記載のインクジェットインク。
10.前記高分子イオン性分散剤が親水性部分および疎水性部分を含み、前記疎水性部分が主たる部分である、1に記載のインクジェットインク。
11.前記高分子イオン性分散剤が、1種または複数種の親水性モノマーおよび1種または複数種の疎水性モノマーのコポリマーであり、このコポリマーが約300超〜約30,000未満の数平均分子量を有する、10に記載の高分子イオン性分散剤分散体。
12.前記顔料対高分子イオン性分散剤の重量比が約0.5〜約6である、1に記載のインクジェットインク。
13.前記水性ビヒクルが、水および少なくとも1種の水和性の溶剤の混合物である、1に記載のインクジェットインク。
14.少なくとも1種のシアンインク、少なくとも1種のマゼンタインクおよび少なくとも1種のイエローインクを含み、少なくとも1種のインクが1に記載の水性顔料インクジェットインクであるインクセット。
15.(a)デジタルデータ信号に応答性のインクジェットプリンタを提供するステップ;
(b)印刷されるべき基材を前記プリンタに装填するステップ;
(c)14に記載のインクを前記プリンタに装填するステップ;および
(d)デジタルデータ信号に応答して、インクまたはインクジェットインクセットを用いて基材上に印刷するステップ
を含む基材上へのインクジェット印刷方法。
16.15に記載のインクセットが前記プリンタに装填される、5に記載の基材上へのインクジェット印刷方法。
Figure 0006030614
p is 1 or more,
when p = 1, m is from 2 to about 36;
if p = 2, m is greater than or equal to 2 and about 12;
R 5 , R 6 = hydrogen, alkyl, substituted alkyl, aryl; where R 5 is the same as or different from each of the R 5 and R 6 substituted methylene groups, and R 5 and R 5 or R 6 are They can be joined to form a ring structure;
Z 2 is a diol substituted with an ionic group;
Z 3 is selected from polyester diol, polycarbonate diol, polyester carbonate diol and polyacrylate diol;)
A urea-terminated polyurethane comprising at least one compound of
2. The inkjet ink of 1, wherein structure I represents a urea end-capping component and structure II represents a diol and / or polyether diol that is a building block for structure I.
3. The inkjet ink of 2, wherein the urea-terminated polyurethane is of structure II (where m = 3 to 36).
4). The inkjet ink according to 2, wherein the urea-terminated polyurethane is of the structure II (wherein p is 2 or more and m = 3 to 12).
5. The inkjet ink of 1, wherein the polyurethane is from about 0.1 to about 12% by weight, based on the weight of the total ink composition.
6). The inkjet ink of 1, wherein the polyurethane is from about 0.2 to about 10% by weight, based on the weight of the total ink composition.
7). The inkjet ink of 1, wherein the polyurethane is from about 0.25 to about 8% by weight, based on the weight of the total ink composition.
8). From about 0.1 to about 10% by weight pigment, based on the total weight of the ink, from about 0.5 to about 6 pigment to dispersant weight ratio, ranging from about 20 dyne / cm to about 70 dyne / cm at 25 ° C. The ink-jet ink of claim 1, having a surface tension and a viscosity of less than about 30 cP at 25 ° C.
9. The dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle,
(C) The average particle size of the dispersion is less than about 300 nm, and (d) when 3 drops of ink are added to about 1.5 g of about 0.20 molar salt aqueous solution, observed 24 hours after addition. The inkjet ink according to 1, wherein the pigment precipitates from the aqueous salt solution; and the pigment precipitates from the aqueous salt solution when observed for 24 hours after the addition.
10. 2. The inkjet ink according to 1, wherein the polymeric ionic dispersant includes a hydrophilic portion and a hydrophobic portion, and the hydrophobic portion is a main portion.
11. The polymeric ionic dispersant is a copolymer of one or more hydrophilic monomers and one or more hydrophobic monomers, the copolymer having a number average molecular weight of greater than about 300 to less than about 30,000. 10. The polymer ionic dispersant dispersion according to 10.
12 2. The inkjet ink of 1, wherein the weight ratio of the pigment to the polymeric ionic dispersant is from about 0.5 to about 6.
13. The inkjet ink of 1, wherein the aqueous vehicle is a mixture of water and at least one hydrating solvent.
14 An ink set comprising at least one cyan ink, at least one magenta ink, and at least one yellow ink, wherein the at least one ink is the water-based pigment inkjet ink according to 1.
15. (A) providing an inkjet printer responsive to a digital data signal;
(B) loading the substrate to be printed into the printer;
(C) loading the ink of claim 14 into the printer; and (d) printing on the substrate using the ink or inkjet ink set in response to the digital data signal onto the substrate. Inkjet printing method.
16. The ink-jet printing method on a substrate according to 5, wherein the ink set according to 16.15 is loaded into the printer.

Claims (3)

水性ビヒクル中にポリウレタンおよび水性顔料分散体を含む水性顔料インクジェットインクであって:
前記水性顔料分散体は、高分子イオン性分散剤および顔料を含み、
(a)前記高分子イオン性分散剤は顔料に物理的に吸着されており、
(b)前記高分子イオン性分散剤は顔料を水性ビヒクル中に安定的に分散させ、
(c)前記水性顔料分散体の平均粒径は300nm未満であり、
前記高分子イオン性分散剤が、1種または複数種の親水性モノマーおよび1種または複数種の疎水性モノマーのコポリマーであり、このコポリマーが300超〜30,000未満の数平均分子量を有し、
前記ポリウレタンは、
a).アミン連鎖停止剤の質量を、この連鎖停止剤を含む他のポリウレタン成分の和で除することにより判定される、前記ポリウレタンの尿素末端ポリウレタン部の重量分率がウレタン樹脂の総重量の2重量%〜6.8重量%である尿素末端ポリウレタン、
および
b).水性インクの総重量に基づいて0.5重量%超〜30重量%の量のインクジェットインク中の架橋ポリウレタンであって、前記架橋ポリウレタンにおける架橋の量は、THF不溶分テストによる測定で1%超、かつ、50%未満である架橋ポリウレタン
から構成され
前記ポリウレタンの末端が、一般構造(I):
Figure 0006030614
(R1=ジイソシアネートからのアルキレン、置換アルキレン、アリールレン、または置換アリールレンであり、
2=Z1、Z2またはZ3由来のアルキレン、または置換アルキレンであり、
3=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
4=水素;アルキル;アミン末端封止基からの非イソシアネート反応性置換アルキル、イソシアネート反応性置換アルキル、または分岐アルキルであり;
イソシアネート反応性基はヒドロキシル、カルボキシル、メルカプトまたはアミドから選択され;
n=2〜30であり;
ならびに、R2は上記に定義したものであり、かつ、少なくとも1つのZ1またはZ3および少なくとも1つのZ2がポリウレタン組成物中に存在していなければならず;
Figure 0006030614
pは1以上であり、
p=1である場合、mは2〜36であり、
p=2超である場合、mは2〜12であり;
5、R6=水素、アルキル、置換アルキル、アリールであり;ここで、R5はR5およびR6置換メチレン基の各々と同一または異なっており、R5とR5またはR6とは結合して環構造を形成していることが可能であり;
2は、イオン基で置換されたジオールであり;
3は、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルカーボネートジオールおよびポリアクリレートジオールから選択される;)
の少なくとも1種の化合物を含み、
構造Iは尿素末端封止成分を示すと共に、構造IIは、構造I用の構築ブロックであるジオールを示す、水性顔料インクジェットインク
An aqueous pigment inkjet ink comprising polyurethane and an aqueous pigment dispersion in an aqueous vehicle comprising:
The aqueous pigment dispersion includes a polymeric ionic dispersant and a pigment,
(A) the polymeric ionic dispersant is physically adsorbed on the pigment;
(B) the polymeric ionic dispersant stably disperses the pigment in the aqueous vehicle;
(C) The average particle size of the aqueous pigment dispersion is less than 300 nm,
The polymeric ionic dispersant is a copolymer of one or more hydrophilic monomers and one or more hydrophobic monomers, the copolymer having a number average molecular weight of greater than 300 to less than 30,000 ,
The polyurethane is
a). The weight fraction of the urea-terminated polyurethane part of the polyurethane, determined by dividing the mass of the amine chain terminator by the sum of the other polyurethane components containing the chain terminator, is 2% by weight of the total weight of the urethane resin. A urea-terminated polyurethane that is 6.8% by weight,
And b). A crosslinked polyurethane in an inkjet ink in an amount of greater than 0.5% to 30% by weight, based on the total weight of the aqueous ink, wherein the amount of crosslinking in the crosslinked polyurethane is greater than 1% as measured by a THF insoluble content test. And less than 50% crosslinked polyurethane
Consisting of
The end of the polyurethane has a general structure (I):
Figure 0006030614
(R 1 = alkylene from diisocyanate, substituted alkylene, arylene, or substituted arylene;
R 2 = Z 1 , alkylene derived from Z 2 or Z 3 , or substituted alkylene,
R 3 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
R 4 = hydrogen; alkyl; non-isocyanate reactive substituted alkyl, isocyanate reactive substituted alkyl, or branched alkyl from an amine end-capping group;
The isocyanate-reactive group is selected from hydroxyl, carboxyl, mercapto or amide;
n = 2-30;
And R 2 is as defined above and at least one Z 1 or Z 3 and at least one Z 2 must be present in the polyurethane composition;
Figure 0006030614
p is 1 or more,
When p = 1, m is 2-36,
if p = 2, m is 2-12;
R 5 , R 6 = hydrogen, alkyl, substituted alkyl, aryl; where R 5 is the same as or different from each of the R 5 and R 6 substituted methylene groups, and R 5 and R 5 or R 6 are They can be joined to form a ring structure;
Z 2 is a diol substituted with an ionic group;
Z 3 is selected from polyester diol, polycarbonate diol, polyester carbonate diol and polyacrylate diol;)
At least one compound of
A water-based pigmented inkjet ink where structure I represents a urea end-capping component and structure II represents a diol that is a building block for structure I.
前記尿素末端ポリウレタンが、構造II(式中、m=3〜36である)のものである、請求項1に記載のインクジェットインク The inkjet ink of claim 1, wherein the urea terminated polyurethane is of structure II where m = 3 to 36. 前記尿素末端ポリウレタンが、構造II(式中、pは2以上であり、m=3〜12である)のものである、請求項1に記載のインクジェットインク The inkjet ink of claim 1, wherein the urea-terminated polyurethane is of structure II where p is 2 or greater and m = 3-12.
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