JP6109092B2 - インク組成物およびインク噴射方法 - Google Patents

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Description

本開示は、固体インク組成物、より具体的には、インクの結晶成分および非晶質成分の両方にアミド化合物を含む、相変化インク組成物を対象とする。
相変化インクの分野において、結晶−非晶質インクは、引っ掻き、折りおよび折り裏移りに関して、コート基材においてワックス系従来固体インクを上回る、改良された堅牢性を提供することが知られている。多くの非晶質材料および結晶材料が、結晶−非晶質インクに使用するために開発されている。
結晶−非晶質インクに関して、結晶材料は、硬さ、一部の例では、インクをDTP(ダイレクト・トゥー・ペーパー(direct−to−paper))印刷構造に使用可能にする急速な相変化をもたらし得るが、該インクは、同様に他の用途にも使用可能である。非晶質材料(通常粘稠性、粘着性の材料)は、基材への付着を助け、結晶成分を可塑化して、印刷された画像の脆化および亀裂を防止する。
結晶材料および非晶質材料は、もっぱらエステルから成る場合が多い。先行する配合物は、ビス−ウレタン結晶材料を用いていた。しかし、ウレタンは所望の熱安定性を欠くことがあり、不溶性尿素に非ブロック化および/または分解される可能性がある。さらに、エステルは加水分解される傾向があり得る。
公知の結晶成分はDST(ジステアリルテレフタレート)であり、ステアリルアルコールとテレフタル酸とから調製される。しかし、DSTは耐引っ掻き性の妥協という悩みがある。
公知の非晶質成分は、L−酒石酸/シクロヘキサノール/t−ブチルヘキサノール(TBCT)の誘導体であり、許容される堅牢画像に寄与すると考えられる。しかし、TBCTは、いくつかの欠点、例えば、合成中の熱安定性および製品分布の変動に悩まされることがあり、これらは両方ともスケールアップ合成に対する課題を引き起こす。
過去には、インク組成物は一般的に、結晶成分および非晶質成分に異なるクラスの化合物を用いていた。両方がおなじ官能基を用いる、結晶成分および非晶質成分の組み合わせを発見することが望ましいと思われる。高速結晶化インクを配合するために使用可能な、結晶材料および非晶質材料の新しい組み合わせを発見することも望ましいと思われる。
したがって、相変化インクの性能が改良された多様な新規の結晶材料および非晶質材料に対する必要性が依然としてある。
本開示の実施形態は、固体インク組成物を対象とする。該組成物は、芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分、非晶質アミド成分および色素を含む。
本開示の別の実施形態は、方法を対象とする。該方法は、固体インク組成物を含むインクジェット印刷装置を提供し、該固体インク組成物が、(a)芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分、(b)非晶質アミド成分および(c)色素を含むステップを含む。該固体インク組成物は、組成物の溶融点より高い温度に加熱され、インク組成物を液化する。液化インク組成物をインクジェッ印刷装置から基材に噴射し、画像を形成する。
本開示のさらに別の実施形態は、固体インク組成物を対象とする。該固体インク組成物は、芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分、非晶質アミド成分および色素を含む。該結晶成分は、約140℃の温度において12cps未満の粘度を有し、該非晶質アミド成分は、結晶成分の粘度をより大きく、約140℃の温度において100cps未満の粘度有し、結晶成分および非晶質アミド成分の両方が、約25℃において1×105.5cpsより大きな粘度を有する。
図1は、本開示の実施形態に従った、結晶成分および非晶質成分の両方にアミド化合物を使用するインクのレオロジープロファイルを示す。 図2は、本開示の実施形態に従った、インクのKプルーフ(K−proof)データの例を示す。
本開示の実施形態は、固体インク組成物を対象とする。該インク組成物は、(a)芳香環コアを有する結晶モノアミド化合物を含む結晶成分、(b)非晶質アミド成分および(c)色素を含む。
相変化インクの結晶成分としての使用に適切な、芳香環コアを有する任意の結晶モノアミド化合物を用いることができる。例えば、ベンゼン基またはナフタレン基などから選択される、芳香環コアを有するモノアミド化合物を使用することができる。一実施形態において、該結晶モノアミド化合物は、安息香酸と、第1級または第2級アミンとの反応の生成物である。
結晶モノアミド成分のアミド基は、アミドのカルボニル基または窒素原子のいずれかに結合された、少なくとも1つのCからC40の置換基を含み得る。該置換基は、置換または非置換、直鎖、分枝型または環状、飽和または不飽和の脂肪族基または芳香族基であってよく、該置換基は所望のインク特性、例えば、噴射温度において適切な粘度を有する液相状態および約室温(例えば、約25℃)において固相状態を提供する結晶成分をもたらす。
一例示的結晶モノアミド化合物は式1の化合物であってよく:

式中、R、R、R、R、R、RおよびRは、水素原子およびC1から40の脂肪族置換基またはCからC40の芳香族置換基からなる群から独立して選択され、RおよびRの少なくとも1つは水素原子ではない。一実施形態において、R、R、R、R、R、RおよびRは、水素原子または直鎖、分枝型もしくは環状のCからC40のアルキル、アルケニル、アリール、アルカリル、アリールアルキル(arylakyl)基または1または複数のヘテロ原子を含有する任意のCからC40のアルキル、アルケニル、アリール、アルカリルもしくはアリールアルキル基からなる群から独立して選択される。例えば、R、R、R、R、R、およびRは、水素原子であり、Rは、アルキルフェニル基またはCからC30のヒドロカルビル基から選択することができる。
22炭素原子より長い炭素鎖を有する置換基は、ワックス系結晶成分を形成することができる。一部の例では、非ワックス系結晶成分を用いることが望ましいこともあり、この場合、モノアミド結晶成分において置換された基は、22以下の炭素原子の鎖長であってもよい。例えば、上述のRおよびRの置換基は、直鎖、分枝型もしくは環状、置換または非置換、脂肪族もしくは芳香族の、CからC18の基、例えば、場合によって1または複数のヘテロ原子(例えば、酸素、窒素または塩素もしくは臭素などのハロゲン)を含有する、CからC18のアルキル、アルケニル、アリール、アルカリル、アリールアルキル(arylakyl)基から選択することができる。
インク配合物中の結晶成分は、インク冷却の際の急速な結晶化を介して相変化を動作させる。該結晶成分はさらに、最終インクフィルムの構造を組立て、非晶質成分の粘着性を低下させることにより硬いインクを生じる。該結晶成分は、比較的低い粘度、例えば約140℃の温度において12cps未満の粘度、例えば、約140℃において、≦10センチポイズ(cps)または約0.5から約10cps、または約1から10cpsを示してもよい。該結晶成分は、比較的高い粘度、例えば、室温において105.5より大きい、例えば約室温において、10cpsまたは約106.5cpsより大きい粘度を示してもよい。粘度は、歪み制御レオメーター、TA Instruments(Rheometrics RFS−3)を使用して測定した。使用した方法は、1Hzのスウィープ速度における約140℃から約90℃の温度スウィープであり、5度毎に測定を行った。試験する樹脂に依存して、温度スウィープの終了温度を、粘度により管理した。転移温度を超し、粘度が急速に増加した時に温度スウィープ試験実験を終了した。
結晶成分は、一般的にインクの相変化を左右するので、急速な結晶化は、即時印刷方法(例えば、見開き印刷(spreading)または両面印刷)を提供でき、非コート基材における過剰な裏抜け(show through)を減少または防止する。望ましい結晶成分は、例えば示差走査熱量測定(DSC)(例えば、10℃/分で、−50から200から−50℃)による決定で、比較的急速な結晶化および溶融ピークを示す。一実施形態において、結晶化と溶融ピークの間の温度変化は比較的小さく、例えば、約55℃または約60℃未満である。一実施形態において、溶融点は、噴射温度の上限より低くてもよい。例えば、溶融点は約150℃より低くてもよく、例えば約100℃から約145℃、例えば約140℃であってもよい。適切な溶融点は、ブロッキングおよび印刷転写を減少または防止でき、印刷装置において起こる静置温度に依存して変動させることができる。例えば、溶融点は65℃より高くてよく、例えば66℃または67℃を超えてよく、65℃までの温度での静置においてブロッキングおよび印刷転写を減少または防止できる。
非晶質アミド成分は、多環アミド、例えば多環モノアミド、多環ジアミドまたはこれらの混合物から選択される。固体インク組成物の非晶質アミド成分として適切な、任意の多環アミドを使用することができる。適切な多環アミド化合物の例は、アビエチル部分を有するもの、例えば式2の化合物を含み:

式中、R’は、水素原子または−NHC=ORからなる群から選択され、RおよびRは、CからC40の脂肪族置換基またはCからC40の芳香族置換基、例えば、CからC22またはCからC18の脂肪族基または芳香族基からなる群から独立して選択される。一実施形態において、R’は水素であり、RはCからC12のアルキルである。
一実施形態において、式2の化合およびRは、式2に関して上述したことと同じように定義される:
インク組成物の非晶質アミド成分は、印刷されたインクに粘着性を提供し、および/または堅牢性をもたらす。適切な非晶質アミド成分材料は、結晶化を示さず、比較的低い粘度(例えば<10センチポイズ(cps)または約1から約100cpsまたは約5から約95cps)を噴射温度付近(例えば≦140℃または約100℃から約140℃または約105℃から約140℃)において示してよいが、非常に高い粘度(例えば、約105.5cpsより大きい、または約10もしくは約106.5cpsより大きい)を室温において示してよい。非晶質アミド成分は、概して、結晶成分の粘度より大きい粘度を有する。
上記のように、結晶成分および非晶質アミド成分は、それぞれ固体インクに特定の特性をもたらすことができ、これらの成分のブレンドは、非コート基材およびコート基材において所望の堅牢性を示すインクを提供することができる。一実施形態において、インクジェット固体インク組成物は、(1)結晶成分および(2)非晶質アミド成分のブレンドを、所望のインク特性を提供する重量比で含む。結晶材料対非晶質材料の適切な重量比の例は、それぞれ、約60:40から約95:5、例えば、約65:35から約95:5または約70:30から約90:10の範囲である。一実施形態において、この重量比は、結晶成分および非晶質アミド成分に対して、それぞれ、約70:30である。別の実施形態において、この重量比は、結晶成分および非晶質アミド成分に対して、それぞれ、約80:20である。
一実施形態において、結晶アミドおよび/または非晶質アミド成分の一部またはすべては、バイオ再生可能である。例えば、本開示のインクは、所望であれば、少なくとも20重量%のバイオ再生可能含有量を含むことができる。本開示のインクの一部は、潜在的に66%までのバイオ再生含有量を有することが可能である。バイオ再生可能な資源は、特定の有利性を有する、例えば、持続可能な資源を提供する、および/または潜在的に環境に対してよいと見なされている。
本開示のインク組成物は、用いる特定の組成物に依存して、さまざまな結晶化速度を示すことができる。例えば、結晶化の合計時間は、時間分解光学顕微鏡法(Time−Resolved Optical Microscopy)(「TROM」)により測定して、3秒以上、例えば約4秒から約10もしくは12秒、または約5秒から約9秒の範囲であってよい。TROM方法は、下記および米国特許出願第13/456,847号明細書、2011年4月26日出願、出願人名Gabriel Iftime、表題Time Resolved Optical Microscopy (TROM) Process for Measuring the Rate of Crystallization of Solid inksにおいて、詳細に説明している。
低速で結晶化するインクは、オフィス市場のための設計されたプリンターの用途に用いることができ、一方、高速インクは、高生産量のプリンターに適切であると思われる。高速および低速の結晶化インク組成物の両方を有することが、印刷方法の範囲を拡大し、オフィスまたは生産空間のいずれかのための「テイラーメイド」性能を可能にできる。
一実施形態において、本開示のインクに用いる色素は、染料、顔料またはこれらの混合物から選択される。任意の染料または顔料が、インクキャリア中に分散または溶解可能であり、他のインク成分と相溶性であることを条件に、選択可能である。
本開示の相変化キャリア組成物は、従来の相変化インク色素材料:例えば、カラーインデックス(C.I.)油溶性染料、分散染料、改良酸および直接染料、塩基性染料、硫化染料、建染染料などと組み合わせて使用可能である。適切な染料の例は、Neozapon Red492(BASF);Orasol Red G(Pylam Products);Direct Brilliant Pink B(Oriental Giant Dyes);Direct Red 3BL(Classic Dyestuffs);Supranol Brilliant Red 3BW(Bayer AG);Lemon Yellow 6G(United Chemie);Light Fast Yellow 3G(Shaanxi);Aizen Spilon Yellow C−GNH(Hodogaya Chemical);Bemachrome Yellow GD Sub(Classic Dyestuffs);Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Clariant);Cibanone Yellow 2G(Classic Dyestuffs);Orasol Black RLI(BASF);Orasol Black CN(Pylam Products);Savinyl Black RLSN(Clariant);Pyrazol Black BG(Clariant);Morfast Black 101(Rohm & Haas);Diaazol Black RN (ICI);Thermoplast Blue 670(BASF);Orasol Blue GN(Pylam Products);Savinyl Blue GLS(Clariant);Luxol Fast Blue MBSN(Pylam Products);Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs);Basacid Blue 750 (BASF);Keyplast Blue(Keystone Aniline Corporation);Neozapon Black X51(BASF);Classic Solvent Black 7(Classic Dyestuffs); Sudan Blue670(C.I.61554)(BASF);Sudan Yellow146(C.I.12700)(BASF);Sudan Red462(C.I.26050)(BASF);C.I.Disperse Yellow238;Neptune Red Base NB543(BASF,C.I.Solvent Red49);Neopen Blue FF−4012(BASF);Lampronol Black BR(C.I.Solvent Black35)(ICI);Morton Morplas Magenta36(C.I.Solvent Red172);金属フタロシアニン色素、例えば、米国特許第6,221,137号号明細書に開示の色素を含む。ポリマー染料、例えば、米国特許第5,621,022号号明細書および米国特許第5,231,135号明細書に開示のポリマー染料ならびに例えば、Milliken & Companyから市販品として利用可能なMilliken Ink Yellow869、Milliken Ink Blue92、Milliken Ink Red357、Milliken Ink Yellow1800、Milliken Ink Black8915−67、uncut Reactint Orange X−38、uncut Reactint Blue X−17、Solvent Yellow162、Acid Red52、Solvent Blue44およびuncut Reactint Violet X−80もまた使用可能である。
一実施形態において、溶媒染料が用いられる。本明細書における使用に適切な溶媒染料の例は、本明細書に開示のインクキャリアとの相溶性のため、酒精溶染料を含むことができる。適切な酒精溶染料の例は、Neozapon Red492(BASF); Orasol Red G(Pylam Products);Direct Brilliant Pink B(Global Colors);Aizen Spilon Red C−BH(保土ヶ谷化学);Kayanol Red 3BL (日本化薬);Spirit Fast Yellow 3G;Aizen Spilon Yellow C−GNH(保土ヶ谷化学);Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Clariant);Pergasol Yellow 5RA EX(Classic Dyestuffs);Orasol Black RLI(BASF);Orasol Blue GN(Pylam Products);Savinyl Black RLS(Clariant);Morfast Black 101(Rohm and Haas);Thermoplast Blue 670(BASF);Savinyl Blue GLS(Sandoz);Luxol Fast Blue MBSN(Pylam);Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs);Basacid Blue750(BASF);Keyplast Blue(Keystone Aniline Corporation);Neozapon Black X51(C.I.Solvent Black,C.I.12195)(BASF);Sudan Blue 670(C.I.61554)(BASF);Sudan Yellow 146(C.I.12700)(BASF);Sudan Red 462(C.I. 260501)(BASF)、これらの混合物などを含む。
顔料もまた、本開示の相変化インクに適切な色素である。適切な顔料の例は、PALIOGEN Violet5100(BASF);PALIOGEN Violet5890(BASF);HELIOGEN Green L8730(BASF);LITHOL Scarlet D3700(BASF);SUNFAST Blue 15:4(Sun Chemical);Hostaperm Blue B2G−D(Clariant);Hostaperm Blue B4G(Clariant);Permanent Red P−F7RK;Hostaperm Violet BL(Clariant);LITHOL Scarlet4440(BASF);Bon Red C (Dominion Color Company);ORACET Pink RF(BASF);PALIOGEN Red 3871 K(BASF);SUNFAST Blue 15:3(Sun Chemical);PALIOGEN Red3340(BASF);SUNFAST Carbazole Violet23(Sun Chemical);LITHOL Fast Scarlet L4300(BASF);SUNBRITE Yellow17(Sun Chemical); HELIOGEN Blue L6900、L7020(BASF);SUNBRITE Yellow74(Sun Chemical);SPECTRA PAC C Orange16(Sun Chemical);HELIOGEN Blue K6902、K6910(BASF);SUNFAST Magenta122(Sun Chemical);HELIOGEN Blue D6840、D7080(BASF);Sudan Blue OS(BASF);NEOPEN Blue FF4012(BASF);PV Fast Blue B2GO1(Clariant);IRGALITE Blue GLO(BASF);PALIOGEN Blue 6470(BASF);Sudan Orange G(Aldrich)、Sudan Orange220(BASF);PALIOGEN Orange 3040(BASF);PALIOGEN Yellow152、1560(BASF);LITHOL Fast Yellow0991K(BASF);PALIOTOL Yellow1840(BASF);NOVOPERM Yellow FGL(Clariant);Ink Jet Yellow 4G VP2532(Clariant);Toner Yellow HG(Clariant);Lumogen Yellow D0790(BASF);Suco−Yellow L1250(BASF);Suco−Yellow D1355(BASF);Suco Fast Yellow D1355、D1351(BASF);HOSTAPERM Pink E 02 (Clariant);Hansa Brilliant Yellow 5GX03(Clariant);Permanent Yellow GRL02(Clariant);Permanent Rubine L6B 05(Clariant);FANAL Pink D4830(BASF);CINQUASIA Magenta(DU PONT);PALIOGEN Black L0084(BASF);Pigment Black K801(BASF);ならびにカーボンブラック、例えば、REGAL330(商標)(Cabot)、Nipex150(Evonik)Carbon Black5250およびCarbon Black5750(Columbia Chemical)など、ならびにこれらの混合物を含む。
磁気材料系顔料はまた、例えば、堅牢な磁気インク文字認識(Magnetic Ink Character Recognition)(MICR)用インクの作製に適切である。磁気顔料は、磁気ナノ粒子、例えば強磁性ナノ粒子などを含む。
インクベース中の顔料の分散は、相乗剤および分散剤により安定化することができる。任意の適切な相乗剤および/または分散剤を用いることができる。適切な相乗剤および分散剤は、当分野において公知である。適切な分散剤の例は、ポリエチレンイミンおよびSOLSPERSE(登録商標)を含み、Lubrizol Corporationから利用可能である。適切な相乗剤の例はSUNFLO SFD−B124であり、Sun Chemicalsから利用可能である。
色素は、所望の色または色調を得るために、相変化インク中に任意の所望の量または有効な量、例えば、インクの約0.1重量パーセントからインクの約50重量パーセントまたはインクの約0.2重量パーセントからインクの約20重量パーセントまたはインクの約0.5重量パーセントからインクの約10重量パーセントで存在することができる。
インク組成物は、任意の所望または適切な方法により調製することができる。例えば、インクキャリアの各成分を一緒に混合し、その後、混合物を少なくともその溶融点、例えば、約60℃から約150℃、約80℃から約145℃または約85℃から約140℃に加熱する。色素は、結晶原料および非晶質原料が加熱される前に加えても、または後に加えてもよい。
顔料が選択された色素である場合、溶融混合物を、アトライターまたはメディアミル装置で粉砕し、顔料をインクキャリア中に分散させる。加熱した混合物を、その後約5秒間から30分以上撹拌し、例えば、実質的に均一な、一様な溶融物を得ることができ、その後、インクを周囲温度(通常、約20℃から約25℃)に冷却する。
得られたインクは周囲温度において固体である。該インクは、直接印刷のインクジェット方法または間接的(オフセット)印刷のインクジェット用途のための装置に用いることができる。
本開示は、印刷方法もさらに対象とする。該方法は、固体インク組成物を含むインクジェット印刷デバイスを提供するステップを含む。上記のように、該固体インク組成物は、(a)芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分(b)非晶質アミド成分および(c)色素を含む。該固体インク組成物を、該組成物の溶融点より高い温度に加熱して、インク組成物を液化する。液化インク組成物をインクジェット印刷デバイスから基材に噴射して、画像を形成する。
一実施形態において、溶融インクをまず中間転写部材に噴射する。インクは、その後、中間転写部材から最終記録基材に転写され得る。適切なオフセットまたは間接的印刷方法の例は、例えば米国特許第5,389,958号明細書に開示されている。
一実施形態において、印刷装置は圧電印刷方法を用い、インクの液滴は圧電振動要素の振幅によって画像様パターンに噴射される。本明細書に開示のインクはまた、他のホットメルト印刷方法、例えば、ホットメルト音響インクジェット印刷、ホットメルト熱インクジェット印刷、ホットメルト連続流または偏向インクジェット印刷などにも用いることができる。本明細書に開示の相変化インクはまた、ホットメルトインクジェット印刷方法以外の印刷方法に使用することもできる。
任意の適切な基材または記録シートを、本開示の印刷方法に用いることができる。基材の例は、普通紙、例えば、XEROX(登録商標)4200紙、XEROX(登録商標)Image Series紙、Courtland4024DP紙、罫線入りノート紙、ボンド紙、シリカコート紙、例えばSharp Companyシリカコート紙、JuJo紙、HAMMERMILL LASERPRINT紙など、光沢コート紙、例えば、XEROX(登録商標)Digital Color Elite Gloss、Sappi Warren Papers LUSTROGLOSS、特殊紙、例えばXEROX(登録商標)DURAPAPERなど、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機記録媒体、例えば金属および木材などを含む。
下記の実施例において、ベンズアミド誘導体を結晶化合物として使用した。2種のベンズアミド誘導体を調製し、N−フェニルエチルベンズアミドおよびN−ステアリルベンズアミドを、安息香酸と、それぞれフェニルエチルアミンおよびステアリルアミンとを反応させることによって調製した。
下記により合成されるアミンD系モノアミドを、非晶質化合物として使用した。本実施例に使用したアミンDは、Eastman Chemicals of Kingsport、Tennesseeから入手したテルペノイド化合物であった。時としてロジンアミンと称されるアミンDは、PDM,Inc.またはHercules,Inc.からも入手可能であり、両方とも所在はWilmington、Delawareである。
アミンDは、デヒドロアビエチン酸に由来し、これらの実施例における非晶質成分の骨格材料である。これらの材料は一般的に、それらの多環式特質のため非晶質材料に非常に適しており、再生可能資源のマツに由来するので、より持続可能である。アミンDをヘキサン酸と反応させ、下記のモノアミドを調製した。
結晶ベンズアミドの合成
実施例1:N−フェニルエチルアミン、R=C CH CH
ディーン・スターク・トラップおよびコンデンサー、熱電対およびアルゴン導入口を装備した三つ口の500mL丸底フラスに、安息香酸(108.41グラム、887.74ミリモル、Sigma Aldrichから入手可能)およびフェニルエチルアミン(107.58グラム、887.74ミリモル、Sigma Aldrichから利用可能)を加えた。この混合物を、アルゴン下でゆっくりと約160℃に加熱し、その間に試薬は溶融/溶解した。温度を約180℃に上げた。反応混合物を、約180℃において一晩(約20時間)撹拌し、その間に、14mlの水がディーン・スターク・トラップに回収された。真空(1−2mmHg)を約10分間適用した。得られた生成物を、アルゴン下で約140℃に冷却し、アルミニウムトレイに排出し、室温に冷却し、190.5グラム(収率95%)の生成物をオフホワイトの結晶固体として得た。H NMRにより、所望の生成物が形成されたことが示された。この化合物の物理的特性を表1に示す。
実施例2:N−ステアリルアミン、R=C 18 37
ディーン・スターク・トラップおよびコンデンサー、熱電対およびアルゴン導入口を装備した三つ口の1Lの丸底フラスに、安息香酸(65.37グラム、535.3ミリモル、Sigma Aldrichから利用可能)およびオクタデシルアミン(144.27グラム、535.3ミリモル、Sigma Aldrichから入手可能)を加えた。この混合物を、アルゴン下でゆっくりと約160℃に加熱し、その間に試薬は溶融/溶解した。温度を約180℃に上げた。反応混合物を、約180℃において一晩(約20時間)撹拌し、その間に、6mlの水がディーン・スターク・トラップに回収された。真空(1−2mmHg)を約10分間適用した。得られた生成物を、アルゴン下で約140℃に冷却し、アルミニウムトレイに排出し、その後室温に冷却し、195.8グラム(収率98%)の生成物をオフホワイトの結晶固体として得た。H NMRにより、所望の生成物が形成されたことが示された。この化合物の物理的特性を表1に示す。
実施例3:ヘキサン酸を使用した、非晶質アミンDのモノアミドの合成、R=C 11

ディーン・スターク・トラップおよびコンデンサー、熱電対およびアルゴン導入口を装備した三つ口の250mLの丸底フラスに、アミンD(42.27グラム、145ミリモル、Eastman Corporationから入手)およびヘキサン酸(16.84グラム、145ミリモル、Sigma Aldrichから入手可能)を加えた。この混合物を、アルゴン下でゆっくりと約160℃に加熱し、その間に試薬は溶融/溶解した。温度を約180℃に上げた。反応混合物を、約180℃において一晩(約20時間)撹拌し、その間に、約2.6mlの水がディーン・スターク・トラップに回収された。真空(1−2mmHg)を約10分間適用した。得られた生成物を、アルゴン下で約140℃に冷却し、アルミニウムトレイに排出し、室温に冷却し、53.8グラム(収率95%)の生成物を粘着性の淡褐色の固体として得た。H NMRにより、所望の生成物が形成されたことが示された。この化合物の物理的特性を表1に示す。
実施例4Aおよび4B:インク配合物
2種の全アミド結晶−非晶質インク組成物を、N−フェニルエチルベンズアミドおよびN−ステアリルベンズアミドを結晶材料として、アミンD−ヘキサン酸モノアミドを非晶質材料として使用して、調製した。
実施例4A:N−フェニルエチルベンズアミドを使用したインク配合物
実施例4B:N−ステアリルベンズアミドを使用したインク配合物
インク特性
インクのレオロジーを、両方のインクに関して測定した。一実施例を図1に示す。表4は、被験インク配合物が、140℃における噴射に適切な粘度(約10cps)を有し、必要な相変化を起こすことを示す。実施例4Bのインクの場合、必要に応じて、粘度を約10cpsに低下させるために、レオロジー調整剤の添加が可能である。さらに、BRCを収集した(インクのバイオ再生含有量は、21から66%の範囲である)。
堅牢性試験
印刷の堅牢性を試験するために、実施例4Aおよび4Bの両方のインクを、コート紙(DCEG:Xerox(登録商標)Colour Elite Gloss、120gsm)においてK−プルーフした。Kプルーフ試料を引っ掻き、折りおよび折り裏移り検査のため複製した。ワックス系従来固体インクおよびOce cyanのKプルーフ試料を、対照試料として同じ様式で作成した。その後、K−プルーフを、各印刷を、Typhoon定着器を介して1インチ/秒で、ドラムおよび紙の温度が50℃において、インク表面を転写固定ドラムに直面させて送ることによって、展開させた。
各インクの1方のK−プルーフを、その後XRCCスリーフィンガーガウジ(gouge)系を使用して引っ掻き、他方のK−プルーフをXerox(登録商標)Business4200(75gsm)の対向ページと一緒に、Formax紙折り機において100%速度で折りたたみ、折れしわおよび折り裏移りに関して評価した。評価は、SIRを使用して、他のインクと比較することによって実施した。
図2は実施例4Aおよび実施例4Bの堅牢性評価の結果を示し、これらはワックス系従来固体インクおよび現行のChandraインクと比較して、引っ掻き、折れしわおよび折り裏移りに関して優れた堅牢性を示した(非晶質アミド含有インクのランク2に対して非晶質TBCTエステルを使用するChandra3Pインク対照はランク3)。実施例4Aおよび実施例4Bのインクはまた、ワックス系従来固体インクを上回るSIR堅牢性評価の改善も示した。
インク結晶化速度(TROM、または時間分解光学顕微鏡法)
該インクを結晶化の速度、固化の速さの基準に関して試験した。結晶化の速度を、下記のTROM手順により測定した。試料を、溶融温度から40℃に急冷し、結晶化過程をPolarized Optical Microscopyにより追跡した。表5は、選択したインクおよび成分に関するTROM結果を要約したものである。
結晶化の合計時間は、下記の標準TROMプロトコルにより、約5から約9秒の範囲であった。TROMにより、Polarized Optical Microscopy(POM)を使用することによって、結晶の出現および成長をモニターする。試料を、顕微鏡の交差偏光器の間に配置する。結晶材料は複屈折であるため、目に見える。非晶質材料または液体は、例えば、光を透過しない溶融状態のインクと同様に、POM下で黒く見える。したがって、POMは、結晶成分を検視場合、画像コントラストが可能であり、溶融状態から設定温度に冷却した場合、結晶−非晶質インクの結晶化の動態の追及が可能である。偏光顕微鏡(POM)は、結晶成分を非常に優れた画像コントラストが可能である。
結晶の形成および成長を、カメラを用いて記録する。POM下で検視した場合、インク試料がゼロ時間において溶融している場合、結晶−非晶質インクは黒く見え、光を通さない。試料が結晶化すると、結晶化領域はより明るく見える。TROMにより記録された数は、最初の結晶化(結晶化の開始)から最後(結晶化の完了)までの時間を含む。TROM法の鍵となる測定パラメーターの定義を、以下に説明する:
ゼロ時間(T=0秒)−溶融試料を顕微鏡下の冷却ステージに配置する。
T開始=最初の結晶が出現した時間。
T成長=最初の結晶(T開始)から結晶化の完了(T合計)までの結晶成長期間。
T合計=T開始+T成長。
異なるさまざまな試料間を比較可能にするデータを得るために、実際の印刷方法に関連するパラメーターと同数を含むことを目的として、標準的TROM実験条件を設定した。鍵となる設定パラメーターは、
(a)直径16−25mmおよび厚み0.2mmから0.5mmのスライドグラス
(b)5から25ミクロンの範囲のインク試料の厚み
(c)40℃に設定された冷却温度
を含む。
選択したインクに関する、TROM法により得られた結晶化時間は、実際の印刷デバイスにおけるインクの液滴の結晶化時間と同一ではないことを理解すべきである。プリンターなどの実際の印刷デバイスにおいて、インクは、はるかにより速く固化する。
TROM法により測定した合計結晶化時間と、プリンターにおけるインクの固化時間との間に、良好な相関が存在することが決定された。上記の標準化された条件において、TROM法により測定して10−15秒以下で固化するインクが、通常、100フィート/分以上の速度の印刷に適切な速さであることが決定された。
TROM数と巻き取り印刷試験装置における印刷速度との間の相関研究により、TROMにより測定された、結晶化のTtotal時間が約4−5秒であり、結晶化開始が約2秒のインクが、印刷試験装置の最高速度において、ブロッキングなしに十分速かったことが示された。したがって、実施例4Bのインクが、高速印刷が鍵となる要件であるプロダクションプリンティングに適していることが見出された。
実施例4Aのインクは、結晶化の合計時間が約9秒であり、結晶化の開始時間が約4秒であることを示した。この比較的遅い結晶化速度は、一部の生産環境には不適切であると考えられる。しかし、このようにわずかに遅いインクは、オフィス環境の印刷には理想的に適している。わずかに遅い結晶化インクに通常関係するカギとなる利益は、改良された堅牢性、拡散性および/または高い光沢性の可能性を含む。
上記のデータにより、本開示のアミドが、固体インクの結晶成分および非晶質成分に適切な物理的特性を有することが示された。実施例により、引っ掻き、折りおよび折り裏移りに関して、同じ媒体において、ワックス系従来固体インクと比較して改良された堅牢性が実証された。プロダクションプリンティングおよびオフィス印刷用途の両方のためのインクが形成可能である。

Claims (18)

  1. 芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分、
    非晶質アミド成分、および
    色素、
    を含み、
    前記非晶質アミド成分が、多環モノアミド、多環ジアミドおよびこれらの混合物からなる群から選択される、固体インク組成物。
  2. 前記モノアミド化合物が、安息香酸と、第1級または第2級アミンとの反応の生成物である、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記モノアミド化合物が式1の化合物であり、
    式中、R、R、R、R、R、RおよびRが、水素原子、C1から40の脂肪族置換基およびからC40の芳香族置換基からなる群から独立して選択され、RおよびRの少なくとも1つは水素原子ではない、請求項1に記載の組成物。
  4. 、R 、R 、R 、R 、R およびR が、水素原子、並びに、直鎖、分枝型もしくは環状のC からC 40 のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリル基およびアリールアルキル基、並びに、1または複数のヘテロ原子を含有する任意のC からC 40 のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリル基およびアリールアルキル基からなる群から独立して選択される、請求項3に記載の組成物。
  5. 、R 、R 、R 、R およびR が水素原子であり、R がアルキルフェニル基およびC からC 30 のヒドロカルビル基からなる群から選択される、請求項3に記載の組成物。
  6. 前記非晶質アミド成分がアビエチル部分を有する請求項5に記載の組成物。
  7. 前記非晶質アミド成分が、式2または式3の化合物を含み、
    式中、R’は、水素原子および−NHC=ORからなる群から選択され、RおよびRは、CからC40の脂肪族置換基およびからC40の芳香族置換基からなる群から独立して選択される、請求項1に記載の組成物。
  8. が、C からC 12 のアルキルである、請求項7に記載の組成物。
  9. 前記色素が、染料、顔料またはこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
  10. 前記結晶成分および非晶質アミド成分が、それぞれ約60:40から約95:5の重量比でブレンドされている、請求項1に記載の組成物。
  11. 前記組成物が、少なくとも20重量%のバイオ再生可能含有量を含む、請求項1に記載の組成物。
  12. 前記インク組成物が、時間分解光学顕微鏡法により測定して、約4秒から約10秒の範囲の結晶化の合計時間を有する、請求項1に記載の組成物。
  13. 固体インク組成物を含むインクジェット印刷デバイスを提供し、前記固体インク組成物が、(a)芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分(b)非晶質アミド成分および(c)色素を含むステップ、
    前記固体インク組成物を、前記組成物の溶融点より高い温度に加熱して、インク組成物を液化するステップ、および
    液化インク組成物をインクジェット印刷デバイスから基材に噴射して、画像を形成するステップ、
    を含み、
    前記非晶質アミド成分が、多環モノアミド、多環ジアミドおよびこれらの混合物からなる群から選択される、方法。
  14. 前記モノアミド化合物が、安息香酸と、第1級または第2級アミンとの反応の生成物である、請求項13に記載の方法。
  15. 前記モノアミド化合物が式1の化合物であり、
    式中、R、R、R、R、R、RおよびRが、水素原子、C1から40の脂肪族置換基およびからC40の芳香族置換基からなる群から独立して選択され、RおよびRの少なくとも1つは水素原子ではない、請求項13に記載の方法。
  16. 前記非晶質アミド成分が、式2の化合物を含み、
    式中、R’は、水素原子および−NHC=OR からなる群から選択され、R およびR は、C からC 40 の脂肪族置換基およびC からC 40 の芳香族置換基からなる群から独立して選択される、請求項13に記載の方法。
  17. 液化インク組成物が、時間分解光学顕微鏡法により測定して、約4秒から約10秒の範囲の結晶化の合計時間を有する、請求項13に記載の方法。
  18. 芳香環コアを有するモノアミド化合物を含む結晶成分、
    非晶質アミド成分、および
    色素、
    を含み、
    前記非晶質アミド成分が、多環モノアミド、多環ジアミドおよびこれらの混合物からなる群から選択され、
    前記結晶成分は、約140℃の温度において12cps未満の粘度を有し、前記非晶質アミド成分は、前記結晶成分の粘度より大きく、且つ、約140℃の温度において約100cps未満の粘度を有し、前記結晶成分および前記非晶質アミド成分の両者は約25℃において約1×10 5.5 cpsより大きな粘度を有する、固体インク組成物。
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