JP6273132B2 - 変性多糖類組成物を含む相変化インク - Google Patents

変性多糖類組成物を含む相変化インク Download PDF

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Description

ワックスと、任意の着色剤と、変性多糖類塩とを含み、従来利用可能な相変化インクと比較して有意な引っ掻き性および折曲げ性の改善をもたらす相変化インクを本明細書に開示する。
現在利用可能な相変化インク組成物は、それらの意図する目的に適している。しかし、改善された顔料相変化インク組成物、すなわち相変化インクの所望の特性を維持しながら、特に、ニュートン流動性、良好な濾過特性、熱安定性およびインク噴射堅牢性を含む顔料固体インクの所望の特性を維持しながら、耐引っ掻き性および耐折曲げ性に関する性能が向上した相変化インクに対する必要性が依然として存在する。
ワックスと、任意の着色剤と、変性多糖類塩とを含む相変化インク組成物を記載する。
また、ワックスと、任意の着色剤と、変性多糖類塩とを含む相変化インク組成物を含有するインクジェットプリンタスティックまたはペレットを記載する。
図1は、折曲げ結果を示す棒グラフである。 図2は、引っ掻き折曲げ結果を示す棒グラフである。
ワックスと、任意の着色剤と、変性多糖類化合物、ある実施形態においては変性多糖類塩、ある実施形態においては変性カルボキシメチルセルロースとを含み、従来利用可能な相変化インクと比較して有意な引っ掻き性および折曲げ性の改善をもたらす相変化インクを記載する。
変性多糖類塩化合物は、変性アルギン酸塩、カラゲナン、キチン、フィコール、フルクタン、ガラクタン、グルカン、グリコサミノグリカン、マンナン、オリゴ糖類、ペクチン、ペントサン多硫酸エステル、植物ゴム、多糖類(細菌性)、プロテオグリカン、セファロース、キシラン、ならびにそれらの混合物および組合せからなる群から選択され得る。
ある実施形態において、印刷インクの引っ掻きおよび折曲げ堅牢性を高めるために、変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースが顔料固体インクに添加された相変化インク組成物が提供される。
本発明人は、少量の変性多糖類塩、ある実施形態においては少量の変性ナトリウムカルボキシセルロースを配合することによって、顔料固体インクの画像堅牢性を実質的に高めることができることを発見した。「画像堅牢性」は、耐引っ掻き性および耐折曲げ性を含み得る。ある実施形態において、固体インク組成物の全重量に対して2重量%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを含む顔料固体インク組成物は、耐引っ掻き性および耐折曲げ性に関するインクの性能を向上させる。ある実施形態において、顔料シアンインク印刷物は、2%の変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースを配合することによって引っ掻きがほぼ5分の1になる。ある実施形態において、2%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを顔料シアンインクに添加すると、折曲げ試験後にインクの除去量が、変性ナトリウムカルボキシセルロースを含まない比較の顔料シアンインクの7分の1になる。
相変化インク組成物は、変性カルボキシメチルセルロースを含む。任意の好適な変性カルボキシメチルセルロースを使用することができる。ある実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースを含む。特定の実施形態において、ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、Arquad(登録商標)316などの長炭素鎖の第四級アンモニウム塩で変性されて、セルロースの顔料固体インクへの分散が可能になる。
少なくとも1つの第四級アンモニウムによる変性に対する好適な多糖類例としては、ナトリウムカルボキシメチルセルロースが挙げられる。ナトリウムカルボキシメチルセルロースにおけるナトリウムの置換度は、典型的には、ナトリウム含有量が7から12重量パーセントになる0.6から1.5の範囲である。ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、汎用的な物質であり、食品、医薬品、化粧品、紙塗工、口腔ケアおよび塗料工業などの多種多様な用途における懸濁助剤、バインダー、増粘剤および膜形成剤として機能する。
ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、式
(式中、mは5から15であり、nは70から200であり、特定の実施形態においては、mは166であり、nは12である)の化合物である。
ある実施形態において、本明細書における変性カルボキシメチルセルロースは、カルボキシメチルセルロースを相変化インク媒体と相溶性があるものとするように変性された、式
(式中、mは5から15であり、nは70から200であり、ある実施形態においては、mは12であり、nは166である)の化合物を含む。
ある実施形態において、本明細書におけるカルボキシメチルセルロースは、第四級アンモニウム化合物で変性される。ある実施形態において、第四級アンモニウム化合物は、式
(式中、R、R、RおよびRは、同一であっても異なっていてもよく、R、R、RおよびRは、(i)直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換のアルキルであってよく、ヘテロ原子がアルキル基に場合により存在していてもよいアルキル基、(ii)置換または無置換のアリールであってよく、ヘテロ原子がアリール基に場合により存在していてもよいアリール基、(iii)置換または無置換のアリールアルキルであってよく、アリールアルキルのアルキル部分が、直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換であってよく、ヘテロ原子がアリールアルキルのアリール部分またはアルキル部分に場合により存在していてもよいアリールアルキル基、(iv)置換または無置換のアルキルアリールであってよく、アルキルアリールのアルキル部分が、直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換であってよく、ヘテロ原子がアルキルアリール基のアルキル部分またはアリール部分に場合により存在していてもよいアルキルアリール基であってもよく、R、R、RおよびRの少なくとも1つが、8から48個の炭素原子を有する長鎖アルキル基である)の化合物である。
ある実施形態において、変性カルボキシメチルセルロースは、式
(式中、RおよびRからRは、上記の通りであり、mは5から15であり、nは70から200であり、ある実施形態においては、mは12であり、nは166である)のものである。
特定の実施形態において、変性カルボキシメチルセルロースは、式
(式中、nは166であり、mは12である)のものである。
一部の実施態様において、本明細書におけるカルボキシメチルセルロースは、アルキル化第四級アンモニウム対イオン、特定の実施形態においては、American Custom Chemicals社から入手可能であるN,N,N−トリメチル−3−(パーフルオロオクチルスルホンアミド)プロパン−1−アミニウム(CAS番号1652−63−7)で変性される。
ある実施形態において、変性カルボキシメチルセルロースは、式
のものである。
カルボキシメチルセルロースの変性は、任意の好適な方法であり得る。カルボキシメチルセルロースを「表面層(Surface Layer)」という名称の米国特許出願第13/690,415号明細書に記載されているように変性することができ、ナトリウムカルボキシメチルセルロースを脱イオン水中にて、カルボキシメチルセルロースに含まれるナトリウムの量に相当する量の第四級アンモニウム塩と共に加熱することによって変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースを調製することができる。
変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、任意の好適な量または所望の量で顔料相変化インク組成物に存在し得る。ある実施形態において、変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、顔料相変化インク組成物の全重量に対して0.5から4重量パーセント、または1から3重量パーセント、または1.5から2.5重量パーセントの量で本明細書における顔料相変化インク組成物に存在する。一部の実施形態において、変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースは、顔料相変化インク組成物の全重量に対して2重量パーセントで提供される。
本明細書における相変化インク組成物は、パラフィン、微結晶質ワックス、ポリエチレンワックス、エステルワックス、アミド、脂肪酸および他の蝋様材料、脂肪アミド含有材料、スルホンアミド材料、異なる天然源(例えばトール油およびロジンエステル)から作製された樹脂様材料、ならびに多くの合成樹脂、オリゴマー、ポリマーおよびコポリマーなどの任意の好適なインク媒体を含むことができる。
ある実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、ワックスを含み、ある実施形態においてはポリアルキレンワックスを含む。さらなる実施形態において、ワックスは、ポリメチレンワックス、ポリエチレンワックス、またはそれらの混合物もしくは組合せである。
ある実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、生分解性ワックスを含む。ある実施形態において、生分解性ワックスは、生分解性ポリエチレンワックスである。例えば、ワックスは、The International Group社からAccumelt(登録商標)78という名称で市販されている生分解性ポリエチレンワックスであり得る。
ある実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、低融点ポリアルキレンワックスなどの低融点ワックス、機能性ワックス、またはそれらの組合せをさらに含む。「機能性ワックス」は、当業者に知られており、本明細書において、例えば、アルコール、アミド、エステル、ウレタン等、極性基を有するワックスを含む任意の好適な機能性ワックスを意味し得る。「低融点ワックス」は、融点が120℃未満のワックスを含む任意の好適な低融点ワックスを含む。
好適なアミドは、ジアミド、トリアミド、環式アミドを含む。
ある実施形態において、相変化インク組成物は、モノアミド、トリアミドまたはそれらの混合物を含む。ある実施形態において、相変化インク組成物は、(a)ステアリルステアルアミド、(b)トリアミドまたは(c)それらの混合物を含む。ある実施形態において、トリアミドは、米国特許第6,860,930号明細書に記載されているトリアミドである。
ワックスは、相変化インク組成物の全重量に対して25重量パーセントから65重量パーセントなどの任意の好適な量で相変化インク組成物中に存在し得る。ある実施形態において、ワックスは、インク担体の全重量に対して25重量%から65重量%の量で相変化インク組成物中に存在する低融点ワックスである。
相変化インク組成物に使用できる他の好適な担体材料としては、ウレタンイソシアネート由来材料、尿素イソシアネート由来材料、ウレタン/尿素イソシアネート由来材料、それらの混合物などのイソシアネート由来樹脂およびワックスが挙げられる。
好適なインク媒体のさらなる例としては、Baker Petrolite社から入手可能なものなどのエチレン/プロピレンコポリマーが挙げられる。当該コポリマーの商品例としては、Petrolite CP−7(Mn=650)、Petrolite CP−11(Mn=1,100)およびPetrolite CP−12(Mn=1,200)等が挙げられる。それらのコポリマーは、例えば、融点が70℃から150℃、例えば80℃から130℃または90℃から120℃であり、分子量範囲(Mn)が500から4000であってもよい。
別の種類のインク媒体は、一般に、分子量(Mn)が100から5000、例えば250から1000または500から800のBE SQUARE185およびBE SQUARE195などの天然の炭化水素の精製によって調製された、典型的には5から100個、例えば20から80個または30から60個の炭素原子を有するn−パラフィン系、分枝パラフィン系、および/またはナフテン系炭化水素、例えばBaker Petrolite社から入手可能なものであってもよい。
典型的にはオレフィン重合によって調製された高分枝炭化水素、例えば、VYBAR253(Mn=520)およびVYBAR5013(Mn=420)等を含む、Baker Petrolite社から入手可能なVYBAR材料を使用してもよい。インク媒体は、一般式
(式中、xは、1から50の整数であり、yは、1から70の整数である)のエトキシル化アルコールであってもよい。商品例としては、UNITHOX420(Mn=560)、UNITHOX450(Mn=900)、UNITHOX480(Mn=2250)、UNITHOX520(Mn=700)、UNITHOX550(Mn=1100)、UNITHOX720(Mn=875)およびUNITHOX750(Mn=1400)等が挙げられる。
インク媒体は、例えば米国特許第6,858,070号明細書に記載されているようなモノアミド、それらの混合物などの脂肪アミドで作製されていてもよい。好適なモノアミドは、少なくとも50℃、例えば50℃から150℃の融点を有していてもよい。好適なモノアミドには、第一級モノアミドおよび第二級モノアミドが含まれる。KEMAMIDE(登録商標)SおよびCRODAMIDE(商標)Sなどのステアルアミド、KEMAMIDE(登録商標)BおよびCRODAMIDE(商標)BRなどのベヘンアミド/アラキドアミド、KEMAMIDE(登録商標)UおよびCRODAMIDE(商標)ORなどのオレアミド、KEMAMIDE(登録商標)O、CRODAMIDE(商標)OおよびUNISLIP1753などの工業グレードのオレアミド、KEMAMIDE(登録商標)EおよびCRODAMIDE(商標)ERなどのエルカミドは、好適な第一級アミドの例である。KEMAMIDE(登録商標)EX666などのベヘニルベヘンアミド、KEMAMIDE(登録商標)S−180およびKEMAMIDE(登録商標)EX−672などのステアリルステアルアミド、KEMAMIDE(登録商標)E−180およびCRODAMIDE(商標)212などのステアリルエルカミド、KEMAMIDE(登録商標)E−221などのエルシルエルカミド、KEMAMIDE(登録商標)P−181およびCRODAMIDE(商標)203などのオレイルパルミトアミド、ならびにKEMAMIDE(登録商標)S−221などのエルシルステアルアミドは、好適な第二級アミドのいくつかの例である。
一般式
(式中、xは、1から50の整数である)の高分子量直鎖アルコール。商品例としては、UNILIN425(Mn=460)、UNILIN550(Mn=550)およびUNILIN700(Mn=700)などのUNILIN材料、ならびに噴射温度における粘度が、一実施形態においては非蒸留アルコールより5から50%大きくなり得る蒸留アルコールが挙げられる。
さらなる例としては、ポリエチレンおよび一般式
(式中、xは1から200の整数である)のホモポリマーなどの炭化水素系ワックスが挙げられる。これらの材料は、融点が60℃から150℃であり、分子量(Mn)が100から5000であってもよい。ワックスの例としては、PW400(Mn:400)、一実施例において110℃における粘度が非蒸留POLYWAX(登録商標)400の粘度より10%から100%高い蒸留PW400、POLYWAX500(Mn:500)、一実施形態において110℃における粘度が非蒸留POLYWAX(登録商標)500の粘度より10%から100%高い蒸留POLYWAX(登録商標)500、POLYWAX655(Mn:655)、一実施形態において110℃における粘度が非蒸留POLYWAX(登録商標)655の粘度より10%から50%低く、さらに別の実施形態において110℃における粘度が非蒸留POLYWAX(登録商標)655の粘度より10%から50%高い蒸留POLYWAX(登録商標)655、POLYWAX850(Mn:850)、POLYWAX1000(Mn:1000)等が挙げられる。
別の例としては、一般式
(式中、Rは、1から50個の炭素原子を有するアルキル基であり、R’は、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、または5から500個の炭素原子を有するアルキル基であり、xは、9から13の整数であり、yは、1から50の整数である)の、グラフト共重合によって調製され、50℃から150℃、例えば60℃から120℃または70℃から100℃の融点を有するポリオレフィンの変性無水マレイン酸炭化水素付加物;ならびにBaker Petrolite社から入手可能なもの、および一般式
(式中、RおよびRは炭化水素基であり、Rは、一般式
(R’はイソプロピル基である)のいずれか一方、またはそれらの混合物である)のものが挙げられ、それらの材料は、70℃から150℃の融点を有していてもよく、変性無水マレイン酸コポリマーの例としては、CERAMER67(Mn=655、Mw/Mn=1.1)およびCERAMER1608(Mn=700、Mw/Mn=1.7)等が挙げられる。
好適なインク媒体のさらなる例としては、ロジンエステル;ポリアミド;ダイマー酸アミド;ARAMID Cを含む脂肪酸アミド;EPOTUF 37001などのエポキシ樹脂;流動パラフィンワックス;流動微結晶ワックス;フィッシャー・トロプシュワックス;ポリビニルアルコール樹脂;ポリオール;セルロースエステル;セルロースエーテル;ポリビニルピリジン樹脂;脂肪酸;脂肪酸エステル;KETJENFLEX MHおよびKETJENFLEX MS80を含むポリスルホンアミド;BENZOFLEX S552などの安息香酸エステル;フタル酸エステル可塑剤;クエン酸エステル可塑剤;マレイン酸エステル可塑剤;ジフェニルスルホン、n−デシルスルホン、n−アルニルスルホンおよびクロロフェニルメチルスルホンなどのスルホン;ポリビニルピロリドンコポリマー;ポリビニルピロリドン/ポリ酢酸ビニルコポリマー;DUREZ 12 686などのノボラック樹脂;蜜蝋、モンタン蝋、カンデリラ蝋およびGLISONITEなどの天然物蝋;ならびにPARICIN9(モノヒドロキシステアリン酸プロピレングリコール)、PARICIN13(モノヒドロキシステアリン酸グリセロール)、PARICIN15(モノヒドロキシステアリン酸エチレングリコール)、PARICIN220(N(2−ヒドロキシエチル)−12−ヒドロキシステアルアミド)、PARICIN285(N,N’−エチレン−ビス−12−ヒドロキシステアルアミド)およびFLEXRICIN185(N,N’−エチレン−ビス−リシノールアミド)を含む、直鎖状第一級アルコールと6から24個の炭素原子を有するものなどの直鎖状長鎖アミドまたは脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。4から16個の炭素原子を有する直鎖状長鎖スルホン、例えば、n−プロピルスルホン、n−ペンチルスルホン、n−ヘキシルスルホン、n−ヘプチルスルホン、n−オクチルスルホン、n−ノニルスルホン、n−デシルスルホン、n−ウンデシルスルホン、n−ドデシルスルホン、n−トリデシルスルホン、n−テトラデシルスルホン、n−ペンタデシルスルホン、n−ヘキサデシルスルホンも好適なインク媒体材料である。
米国特許第6,906,118号明細書に記載されているインク媒体。インク媒体は、米国特許第6,860,930号明細書に記載されているものなどの分枝状トリアミドを含有していてもよい。
(式中、nは、平均値が34から40以下であり、x、yおよびzは、それぞれ0または整数であってもよく、xとyとzの合計が5から6以下である)。
場合により、固体または液体の可塑剤であり得る可塑剤、例えば、フタル酸ベンジル、リン酸トリアリールエステル、ペンタエリスリトールテトラベンゾエート、アジピン酸ジアルキル、フタル酸ジアルキル、セバシン酸ジアルキル、フタル酸アルキルベンジル、モノステアリン酸エチレングリコール、モノステアリン酸グリセロール、モノステアリン酸プロピレングリコール、フタル酸ジシクロヘキシル、イソフタル酸ジフェニル、リン酸トリフェニル、イソフタル酸ジメチル、およびそれらの混合物をインク担体に含めることもできる。可塑剤は、インク担体に対して0.05重量%などの任意の所望量でインク担体中に存在する。好適な可塑剤としては、SANTICIZER(登録商標)278、SANTICIZER(登録商標)154、SANTICIZER(登録商標)160、SANTICIZER(登録商標)26またはそれらの混合物が挙げられる。
ヒンダードアミン酸化防止剤が、全インク組成物に対して0.001重量パーセントから0.50重量パーセントなどの任意の所望量または有効量でインク中に場合により存在し得る。
ヒンダードアミン酸化防止剤としては、一般式
(式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立して、水素原子、または直鎖状、分枝
状、飽和、不飽和、環式、置換および非置換アルキル基を含むアルキル基であってもよく
、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素などのヘテロ原子がアルキル基に存在していてもいなくてもよく、一実施形態において、少なくとも1個の炭素原子が置換されている場合は、置換基はアルキルまたはフェニルであり得る)のものが挙げられる。
ヒンダードアミン酸化防止剤としては、以下の酸化防止剤が挙げられる。NAUGUARD(登録商標)445(R=R=C(CHPh)、NAUGUARD(登録商標)635(R=R=−CH(CH)Ph)およびNAUGUARD(登録商標)PS−30(R=CまたはC、R=CまたはC)。
ヒンダードフェノール酸化防止剤を提供することもできる。一実施形態において、ヒンダードフェノールは、比較的高濃度で存在する。高濃度のヒンダードフェノール酸化防止剤は、酸化そのものの発生を遅らせることによって長期的な熱安定性を最大限に高める。ヒンダードフェノール酸化防止剤は、任意の所望量または有効量、ある実施形態においては全インク組成物に対して0.01重量%から4.0重量%の量でインク中に存在する。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の具体例としては、ETHANOX(登録商標)330、ETHANOX(登録商標)310、ETHANOX(登録商標)314およびETHANOX(登録商標)376が挙げられる。これらのヒンダードフェノール酸化防止剤の2種以上の混合物を採用することもできる。
ロジンエステル樹脂、またはそれらの混合物を相変化インク組成物に含めることもできる。ロジンエステル樹脂は、任意の所望量または有効量、ある実施形態においては全インク組成物に対して0.5重量%から20重量%の量で存在する。好適なロジンエステル樹脂の例としては、Pinecrystal KE−100が挙げられる。
相変化インク組成物は、ワックスおよび他の任意の担体成分を含むインク担体を任意の量、インクに対して50重量%、インクに対して少なくとも70重量%、インクに対して少なくとも90重量%、インクに対して99重量%未満、インクに対して98重量%未満、インクに対して95重量%未満の量で含むことができる。一部の実施形態においては、相変化インク組成物に対して25から65全重量%の量である。
一実施形態において、インク担体は、溶融点が110℃未満であり、別の実施形態において100℃未満である。
相変化インク組成物は、染料、顔料、ならびにそれらの混合物および組合せを含む任意の好適な、または所望の着色剤であり得る任意の着色剤を含む。特定の実施形態において、着色剤は顔料である。他の実施形態において、着色剤は染料である。
着色剤は、所望の色または色相を得るための任意の所望量、例えば、相変化インク組成物の全重量に対して0.1から15重量パーセントの量で相変化インク中に存在する。
本明細書に開示される相変化インク組成物は、融点が一実施形態においては130℃以下、別の実施形態においては120℃以下、さらなる実施形態においては110℃以下、さらに別の実施形態においては100℃以下である。
本明細書における相変化インク組成物は、一般に、145℃以下、一実施形態においては130℃以下、別の実施形態においては120℃以下、さらなる実施形態においては110℃以下、さらに別の実施形態においては80℃以下であり得る噴射温度(ただし、噴射温度はこれらの範囲外であり得る)における溶融粘度が、一実施形態においては30センチポアズ(cps)以下、別の実施形態においては25cps以下、さらなる実施形態においては20cps以下、および別の実施形態においては2cps以上、さらなる実施形態においては3cps以上、さらなる実施形態においては4cps以上である。
一部の実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、噴射温度が100℃から130℃である。
ある実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、110℃における粘度が9から12センチポアズである。一部の実施形態において、本明細書における相変化インク組成物は、110℃における粘度が10センチポアズである。
相変化インク組成物を調製するための方法は、相変化インク組成物を製造するための、ワックスと、着色剤と、変性カルボキシエチルセルロースとを混合することを含む。インク成分を混ぜ合わせた後、少なくとも100℃から140℃以下に昇温し、均一なインク組成物が得られるまで攪拌した後、インクを周囲温度(典型的には20から25℃)まで冷却することができる。本開示のインクは、雰囲気温度において固体である。形成過程中に、溶融状態のインクを鋳型に注ぎ込み、次いで冷却させ、固化させてインクスティックを形成することができる。
本明細書に開示するインクを、直接的印刷インク噴射プロセスのための装置、および間接的(オフセット)印刷インク噴射用途に採用することができる。別の実施形態は、本明細書に開示するように調製されたインクをインクジェット印刷装置に導入し、インクを溶融させ、溶融インクの液滴を画像様パターンで中間転写部材上に射出させ、インクを画像様パターンで中間転写部材から最終記録基板に転写することを含む方法に向けられる。具体的な実施形態において、中間転写部材を、最終記録シートの温度より高く、印刷装置における溶融インクの温度より低い温度まで加熱する。
XEROX(登録商標)4024紙、XEROX(登録商標)Image Series紙などの普通紙、罫線入りノート紙、ボンド紙、シリカ塗布紙、透明材料、布、線維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、ならびに金属および木材などの無機基板を含む任意の好適な基板または記録紙を採用することができる。
市販のナトリウムカルボキシメチルセルロースをSigma−Aldrich社から購入した。塩化メチルトリセチルアンモニウムであるArquad(登録商標)316をAkzo Nobel N.V.社から入手した。Arquad(登録商標)316を使用してナトリウムカルボキシメチルセルロースを変性し、変性化合物の収率は、79から85重量パーセントの範囲で変動した。使用した分散剤は、米国特許第7,973,186号明細書の実施例1に記載されている通りに調製されたものである。固体インクの成分を以下の表1に示す。
米国特許第6,476,219号明細書の実施例7で調製されたシアン染料は、以下のように調製された。100ミリリットルのNMP中の4−(3−ペンタデシル)フェノキシフタロニトリル(25.8グラム、0.060モル)と酢酸銅(II)無水物(3.0グラム、0.015モル)と酢酸アンモニウム(9.2グラム、0.12モル)との混合物を攪拌し、120℃まで加熱した。緩慢な気体発生が認められ、5分後に、濃い暗青色になった。120℃で30分後、反応混合物を1時間かけて180℃まで加熱した。次いで、NMP(50ミリリットル)を添加し、混合物を攪拌し、180℃まで再加熱した後、攪拌しながら室温まで冷却した。次いで、生成物を濾過し、固体を濾過用漏斗にて2×100ミリリットル分量のDMFで洗浄した。次いで、それを200ミリリットルのアセトン中にて50℃で攪拌し、続いて濾過した。このアセトン処理を繰り返し、固体を60℃で終夜乾燥して、粗粉としての生成物を得た(19.9グラム、74パーセント)。この材料のスペクトル強度は、1.27×10A*ml/gであった。それは、高純度(すなわち98パーセントの純度)であることを示している。
比較例1
比較用シアン顔料固体インク配合物。得られる重量百分率が、後の混合工程において添加される顔料および分散剤をも含むように、以下の材料を600ミリリットルのビーカーに秤り取った。80.12グラム(50%)のワックスA、23.1グラム(14.4%)のトリアミドワックス、24グラムの(15%)のKEMAMIDE(登録商標)S−180、23.1グラム(14.4%)のKE−100、4グラム(2.5%)のウレタン樹脂、0.496グラム(0.31%)のNaugard(登録商標)445および2.304グラム(1.44%)のトリアミドワックス。材料を120℃のオーブンで溶融させ、十分に混合し、次いで120℃に加熱されたUnion Process社から入手可能なSzegvari01アトライタに移し、Hoover Precision Products社から入手可能な1800グラムの440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球を充填した。加熱したインペラをその集成体に取りつけ、容器の上部のステンレス鋼球が互いに静かにぶつかり合うようにインペラ速度を調整した。この攪拌溶液に、Clariant社から入手可能な2.88グラム(1.8%)のピグメントブルーおよび相乗剤としてのSun Chemicalから入手可能な0.72グラム(0.52%)のSunflo(登録商標)SFD−B124を添加した。顔料インクを300回転毎分(RPM)で20時間にわたって摩耗させ、最終摩耗混合物をステンレス鋼球から単離し、Advantec社から商業的に入手可能なKST−47濾過装置を使用して、5ミクロンステンレス鋼メッシュで濾過した。
実施例2
変性ナトリウムカルボキシセルロースを含むシアン顔料固体インク。得られる重量百分率が、後の混合工程において添加される顔料および分散剤をも含むように、以下の材料を600ミリリットルのビーカーに秤り取った。80.12グラム(48.9%)のワックスA、23.1グラム(14.1%)のトリアミドワックス、24グラムの(14.6%)のKEMAMIDE(登録商標)S180、23.1グラム(14.1%)のKE−100、4グラム(2.4%)のウレタン樹脂、0.496グラム(0.3%)のNaugard(登録商標)445および2.304グラム(1.4%)のトリアミドワックス。材料を120℃のオーブンで溶融させ、十分に混合し、次いで120℃に加熱されたUnion Process社から入手可能なSzegvari01アトライタに移し、Hoover Precision Products社から入手可能な1800グラムの440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球を充填した。加熱したインペラをその集成体に取りつけ、容器の上部のステンレス鋼球が互いに静かにぶつかり合うようにインペラ速度を調整した。この攪拌溶液に式
(式中、nは166であり、mは12である)の3.2グラム(2%)の変性ナトリウムカルボキシセルロースを添加した。混合物を、4から5時間にわたって300RPMで摩砕させた。この混合物に、Clariant社から入手可能な2.88グラム(1.8%)のピグメントブルー15:3および相乗剤としての(Sun Chemicalから入手可能な)0.72グラム(0.41%)のSunflo(登録商標)SFD−B124を添加した。顔料インクを300RPMで16から18時間にわたって摩耗させ、最終摩耗混合物をステンレス鋼球から単離し、Advantec社から商業的に入手可能なKST−47濾過装置を使用して、5ミクロンステンレス鋼メッシュで濾過した。
比較例3
相変化インクベース配合物。500ミリリットルビーカーに、83.64グラム(52.28%)のワックスB、19.69グラム(12.31%)のトリアミドワックス、27.57グラム(17.23%)のKEMAMIDE(登録商標)S−180、19.69グラム(12.31%)のKE−100樹脂、3.47グラム(2.17%)のウレタン樹脂および0.333グラムの(0.21%)のNaugard(登録商標)445を導入した。固体を、全ての成分が溶融するまで130℃のオーブンで溶融させた。得られたインクベースを5μmのメッシュで濾過した。材料を120℃のオーブンで溶融させ、十分に混合して、その全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第6,476,219号明細書の実施例7で調製されているシアン染料を添加し、再び十分に混合した。新たに形成したインクを、Advantec社から商業的に入手可能なKST−47濾過装置を使用して、5ミクロンのステンレス鋼メッシュで濾過した。
実施例4
変性ナトリウムカルボキシセルロースを含む染料系シアン固体インク。51.74部(82.8グラム)のワックスA、14.82部(23.7グラム)のトリアミドワックス、13.42部(21.5グラム)のKE−100樹脂、14.25部(22.8グラム)のKEMAMIDE(登録商標)S−180、0.9部(1.44グラム)のウレタン樹脂、および0.17部(0.256グラム)のNaugard(登録商標)445からなる材料を600ミリリットルのビーカーに入れ、混合した。材料を120℃のオーブンで溶融させ、十分に混合し、次いで120℃に加熱されたUnion Process社から入手可能なSzegvari01アトライタに移し、1800グラムの440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球を充填した。加熱したインペラをその集成体に取りつけ、容器の上部のステンレス鋼球が互いに静かにぶつかり合うようにインペラ速度を調整した。この攪拌溶液に式
(式中、nは166であり、mは12である)の3.2グラム(2%)の変性ナトリウムカルボキシメチルセルロースを添加した。混合物を300RPMで4から5時間摩砕させて、最終摩耗混合物をステンレス鋼球から単離し、ホットプレートの上部に配置し、120℃で攪拌した。これに対して、米国特許第6,476,219号明細書の実施例7に記載されている通りに調製された3.51部(5.616グラム)のシアン染料を徐々に添加した。得られたインクを120℃で2.5時間にわたって攪拌し、5μmのステンレス鋼メッシュで濾過した。
予測実施例5
市販のナトリウムカルボキシメチルセルロースをSigma−Aldrich社から入手する。N,N,N−トリメチル−3−(パーフルオロオクチルスルホンアミド)プロパン−1−アミニウムヨウ化物をAmerican Custom Chemicals社から入手する。加熱槽を備えた500ミリリットルビーカーを用意する。ビーカーは、電磁撹拌機を含む。このビーカーに、250ミリリットルの脱イオン水、および0.02モルのナトリウムを含む6.6グラムのナトリウムカルボキシメチルセルロースを添加する。ベーカーの温度を80℃まで上昇させ、セルロースが完全に溶解するまで混合物を攪拌する。得られたビーカー中透明溶液に、0.02モルの第四級アンモニウム塩(N,N,N−トリメチル−3−(パーフルオロオクチルスルホンアミド)プロパン−1−アミニウムヨウ化物)を添加し、混合物を1時間反応させる。ガラスフリットを使用する濾過により白色固体を単離し、24時間にわたって空気乾燥させ、反応生成物は、主として以下の構造からなる。
N,N,N−トリメチル−3−(パーフルオロオクチルスルホンアミド)プロパン−1−アミニウムヨウ化物。
予測実施例6
変性ナトリウムカルボキシセルロースを含むシアン顔料固体インク。得られる重量百分率が、後の混合工程において添加される顔料および分散剤をも含むように、以下の材料を600ミリリットルのビーカーに秤り取る。80.12グラム(48.9%)のワックスA、23.1グラム(14.1%)のトリアミドワックス、24グラムの(14.6%)のKEMAMIDE(登録商標)S−180、23.1グラム(14.1%)のKE−100樹脂、4グラム(2.4%)のウレタン樹脂、0.496グラム(0.3%)のNaugard(登録商標)445および2.304グラム(1.4%)のトリアミドワックス。材料を120℃のオーブンで溶融させ、十分に混合し、次いで120℃に加熱されたUnion Process社から入手可能なSzegvari01アトライタに移し、Hoover Precision Products社から入手可能な1800グラムの440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球を充填する。加熱したインペラをその集成体に取りつけ、容器の上部のステンレス鋼球が互いに静かにぶつかり合うようにインペラ速度を調整する。この攪拌溶液に予測実施例5の3.2グラム(2%)の変性ナトリウムカルボキシセルロースを添加する。混合物を、4から5時間にわたって300RPMで摩砕させる。この混合物に、Clariant社から入手可能な2.88グラム(1.8%)のピグメントブルー15:3および相乗剤としての(Sun Chemicalから入手可能な)0.72グラム(0.41%)のSunflo(登録商標)SFD−B124を添加する。顔料インクを300RPMで16から18時間にわたって摩耗させ、最終摩耗混合物をステンレス鋼球から単離し、Advantec社から商業的に入手可能なKST−47濾過装置を使用して、5ミクロンステンレス鋼メッシュで濾過する。
調製されたインクを濾過し、粒径および流動性によって特徴づけた。いずれのインクも、期待された顔料固体インク特性を維持していた。インクを成功裏に噴射し、引っ掻きおよび折曲げについて試験した。
現在のTA Instruments社であるRheometrics社から入手したRFS−III流動計上の50ミリメートルのコーン・プレート構造を使用して、インクの流動特性を110℃で測定した。剪断率掃引が1から約251.2(s−1)までの2つの異なる剪断率における剪断率粘度を比較した。これらの比較剪断率、例えば1および100 s−1の各における粘度の差が、最小になるとき、例えば1cP未満、例えば0.5cP未満または0になるときにニュートン挙動が実現される。インクの適宜の目標粘度範囲は、110℃で約8から約13センチポアズである。
表2の結果から、本発明の変性セルロース化合物を含む実施例2のインクは、優れたニュートン品質を有し、1および100 s−1で同様の粘度を与え、噴射可能粘度の範囲内に十分収まっていたことがわかる。
実施例2のインクの粒径を、Malvern Zetasizer(型式#ZEN3600HT)を使用して評価した。粒径の測定を110℃で進めたが、初期粒径を測定したインクを120℃のオーブンで3から5日間熟成させ、次いで再度測定した。粒径の結果を以下の表3に見いだすことができる。
Z−Avg=Z−平均粒径、ナノメートル
PDI=多分散指数
粒径の結果は、新鮮なインクから、インクが2日間熟成されるまで、粒径が着実に増加し、次いで安定したように見えることを示している。120℃で5日間熟成された実施例1のインクの粒径は、期待された範囲内にとどまって、良好な噴射性を可能にしている。
インク印刷および画像のスキャニング。標準3指固体インク剔りテスター、および三つ折りするDuplo紙フォルダを使用して、Xerox(登録商標)Phaser(登録商標)8860のインクの印刷画像を堅牢性について試験した。印刷画像は、525×450dpi解像度で実施された標準IQAFテープ折曲げ・引っ掻き印刷であった。得られた画像を、600dpiの解像度のEpson(登録商標)10000XLスキャナにてRGBモードでスキャンした。
自動画像品質解析装置(IQAF)を使用して引っ掻きおよび剔りに対する印刷堅牢性を評価するために、引っ掻き/剔り器具を使用する。具体的な重量を有する重度、中度および軽度引っ掻き指を、制御された垂直力でページに当て、印刷プラテンを一定の移動速度で下方で移動させる。引っ掻きの視認性および除去された物質の量について、IQAFにより印刷物を評価する。
次いで、引っ掻いた印刷物を、Duplo D−590フォルダに通して、三つ折りする。皺部分を90度のエッジに対してまっすぐに伸ばし、ブラシをかけて遊離物を除去する。画像品質解析装置(IQAF)を使用して折曲げ皺部分を評価する。
結果。引っ掻きおよび折曲げの報告値は、(全ての試験について一定であった)所定の色閾値を有するスキャン印刷物上の残留するシアン画像部分と比較して白色に見えるインク欠如部分に対応する、印刷画像が除去された部分の百分率である。表4では、折曲げおよび引っ掻き結果が、顔料シアン固体インクと、2%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを含む顔料シアン固体インクとの間、および固体インクベースと、2%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを含む染料系シアンインクとの間で比較されている。
実施例1から4の折曲げ結果を図1に示す(折曲げによって除去された部分(%)、y軸)。実施例1から4の引っ掻き結果を図2に示す(引っ掻きによって除去された部分(%)、y軸)。
それらの結果が示すように、2%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを顔料固体インクに添加すると、引っ掻き抵抗性および折曲げ抵抗性に関するインクの性能が有意に向上する。例えば、顔料シアンインク印刷は、2%の変性ナトリウムカルボキシセルロースを配合することによって引っ掻きがほぼ1/5(5.2%対1.2%)になり、折曲げ試験後に除去されるインクの量が1/7になった(2.0%対0.3%)。
変性ナトリウムカルボキシセルロースを含む、本明細書で提供される相変化インク、特定の実施形態においては顔料相変化インクは、ニュートン流動性、良好な濾過特性、熱安定性およびインク噴射堅牢性を含む現行の顔料固体インクの必要な特性を維持しながら、引っ掻き抵抗性および折曲げ抵抗性に関するインクの性能を有意に向上させる。生成される画像には脱落する心配がないため、インクの熱特性は顔料固体インクと非常に類似している。

Claims (9)

  1. ワックスと、
    任意の着色剤と、
    変性多糖類塩と
    を含み、
    前記変性多糖類塩は、式
    (式中、mは5から15の整数であり、
    nは70から200の整数であり、
    、R 、R およびR は、同一であるか、または異なっており、R 、R 、R およびR は、(i)直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換のアルキルであってよく、ヘテロ原子がアルキル基に場合により存在していてもよいアルキル基、(ii)置換または無置換のアリールであってよく、ヘテロ原子がアリール基に場合により存在していてもよいアリール基、(iii)置換または無置換のアリールアルキルであってよく、アリールアルキルのアルキル部分が、直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換であってよく、ヘテロ原子がアリールアルキルのアリール部分またはアルキル部分に場合により存在していてもよいアリールアルキル基、(iv)置換または無置換のアルキルアリールであってよく、アルキルアリールのアルキル部分が、直鎖状または分枝状、飽和または不飽和、環式または非環式、置換または無置換であってよく、ヘテロ原子がアルキルアリール基のアルキル部分またはアリール部分に場合により存在していてもよいアルキルアリール基からそれぞれ独立に選択され、R 、R 、R およびR の少なくとも1つが、8から48個の炭素原子を有する長鎖アルキル基である)の化合物である、相変化インク組成物。
  2. 前記変性多糖類塩は、
    (式中、mは5から15の整数であり、nは70から200の整数である)の化合物である、請求項1に記載の相変化インク組成物。
  3. mが12であり、nが166である請求項に記載の相変化インク組成物。
  4. ワックスと、
    任意の着色剤と、
    変性多糖類塩と
    を含み、
    前記変性多糖類塩は、式
    (式中、nは166であり、mは12である)の化合物であるか、または変性多糖類塩は、式
    (式中、mは5から15の整数であり、nは70から200の整数である)の化合物である相変化インク組成物。
  5. 前記変性多糖類塩は、相変化インク組成物の全重量に対して0.5から3重量パーセントの量で存在する請求項1〜4のいずれか一項に記載の相変化インク組成物。
  6. 前記ワックスは、ポリメチレンワックス、ポリエチレンワックス、またはそれらの混合物もしくは組合せであり、あるいはワックスは生分解性ワックスである請求項1〜5のいずれか一項に記載の相変化インク組成物。
  7. 前記ワックスは、相変化インク組成物の全重量に対して25重量パーセントから65重量パーセントの量で相変化インク組成物中に存在する請求項1〜6のいずれか一項に記載の相変化インク組成物。
  8. モノアミド、トリアミドもしくはそれらの混合物をさらに含み、または
    (a)ステアリルステアルアミド、(b)トリアミドもしくは(c)それらの混合物をさらに含み、または
    イソシアネート由来材料、ウレタンイソシアネート由来材料、尿素イソシアネート由来材料、ウレタン/尿素イソシアネート由来材料もしくはそれらの混合物をさらに含み、または
    1つまたは複数のアミドと1つまたは複数のイソシアネート由来材料との混合物をさらに含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の相変化インク組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の相変化インク組成物を含有するインクジェットプリンタスティックまたはペレット。
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