JPH06157954A - 改良された特性を有するインクジェット用インクの調製方法 - Google Patents
改良された特性を有するインクジェット用インクの調製方法Info
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Abstract
クジェット用インクの調製方法の提供。 【構成】 (a)顔料とポリマー分散剤とを2−ロールゴ
ムミリング装置に装填し;(b)ポリマー分散剤と顔料と
の分散体を得るためにミリングし;そして(c)この分散
体を水性キャリアー媒体中に分散する、の各工程から構
成される。
Description
調製方法に関し、さらに詳細には2−ロールゴム用ミリ
ング装置を使用する水性のインクジェット用インクの調
製方法に関するものである。
に応じて紙または透明フィルムのような基体上に付着さ
せるインクの小滴を作るノンインパクトな一方法であ
る。インクジェットプリンター、特に熱またはバブルジ
ェットの液滴−需要型(drop-on-demand)プリンター
は、オフィスまたは家庭用のパーソナルコンピューター
用出力として広く応用されている。
体に向けてインクの小滴を射出するために、それぞれに
抵抗エレメントを収納している複数のノズルを用いてい
る。ノズル開口は典型的には直径約40〜60μmであ
る。プリンターの適切な作動のために、インクジェット
用のインクはこれらの小さな開口をふさいだりまたは目
詰まりさせないことが肝要である。特に顔料入り(pigm
ented)インクジェット用インクでは顔料粒子はノズル
中の射出オリフィスをつまらせないように充分小さなサ
イズであることが必要である。また小さな顔料粒子は保
存中に沈降しにくいため好都合である。
ある。従って、凝集と沈降とを防止するために顔料を分
散させかつ安定化させることが必要である。この顔料分
散性はまた、射出性、プリント特性、光学密度、などの
ようなインクジェットプリントの特徴のあるものに影響
を及ぼす。
散法を使用して作られている。米国特許第5,026,4
27号は、顔料入りインクジェット用インクの調製に際
して、液体ジェット相互作用室の使用を示している。米
国特許第5,085,698号は、インクジェットプリン
ター用の水性の顔料入りインクの調製にメディアミル、
ボールミル、磨砕機、または液体相互作用室の使用を示
している。米国特許第4,597,794号はボールミ
ル、ロールミル、高速ラインミル、ホモミキサー、サン
ドグラインダーなどによる顔料入りインクジェットイン
クの調製を示している。
ment Dispersion”, John Wiley &Sons, 1979年刊の第
386頁には種々の方法を用いて顔料を分散させること
ができることが述べられている。これらにはボールおよ
びペブルミル、高速ディスクインペラー、高速衝突ミ
ル、3−ロールミル、高速ストーンおよびコロイドミ
ル、サンドミル、およびバッチ磨砕機などが含まれる。
ルミル”なる用語は3−ロールミル装置を言う。たとえ
ば、Patton氏著の第388頁では:3−ロールミルはベ
ヒクル中に顔料をすりつぶす(分散する)ため、コーテ
ィングおよびインク業界で用いられるロールミルの代表
的のものである。4−ロールミルと5−ロールミルも製
作されているが、インク調製を除いてこの3−ロールミ
ル原則の拡大はペイント業界において支持されてはいな
い。
n Surface Coatings”, John Wiley& Sons, 1979年刊の
第529頁を参照すると:ローラーミル(またロールミ
ルとも呼ばれる)ペイントの磨砕の際もっとも普通に用
いられているのは、5つまでのローラーをもつミルも利
用されているけれども、3重ロールミルと単一ロールミ
ルとである。
成分(例、酸化防止剤)中への配合、または異なるタイ
プのゴムを混合するためにゴム産業で広く用いられ(従
って“2−ロールゴムミル”と呼ばれる)ている。この
ようなミルは1対の水平に配置され、隔置された平行の
ステンレススチールの円筒状ロールからなり、これは互
に内側に向けて回転する。“ギャップ”として知られる
ロール間の距離は可変であり、同様に各ロールの温度と
回転速度も独立的に変化する。
ロールミルを用いて作った分散体から調製した顔料入り
インクジェット用インクは、3−ロールミルまたは“ロ
ールミル”を含めたインクジェット用インクを調製する
ためこれまで用いられていた他の分散技術と比べて改良
された諸特性をもつことを見出した。
装填し; (b) 磨砕してポリマー分散剤と顔料との分散体を
得;そして (c) この顔料分散体を水性キャリアー媒体中に分散
させる ことからなる、改良された特性を有する水性の顔料入り
インクジェット用インクを調製するための方法を提供す
るものである。別の態様では、本発明は前記方法により
作られた水性の顔料入りインクジェット用インクを包含
する。
インクは水性キャリアー媒体と顔料分散体とから構成さ
れる。ここで用いた「顔料分散体」なる用語は顔料とポ
リマー分散剤を意味している。「顔料」なる語は粒子状
の形態である不溶性の着色材を意味している。
く改善されたストレスライフ(stress life)を有する
ことがわかった。これはインクが多数回の射出後も一定
の落滴速度と落滴容積とを維持する能力の一つの目安で
ある。ストレスライフの劣るインクは時間とともに落滴
速度または容積の減少を示し、インクの光学的濃度の損
失を生ずる。本発明の方法はまたより広範囲のピグメン
ト対ポリマー比、いわゆる“P/B比”をもつインクの
調製を可能にすることがわかり、インクジェット用イン
クの処方および製造上の融通性がより大きくなる。
独または組合わせでインクジェット用インクの調製に好
適であるとして従来知られており、これらは本発明の方
法にも同様に使用することができる。どのような顔料入
りインクジェット用インクについても、顔料粒子はイン
クを射出するため用いられるノズルのオリフィスをふさ
いだりまたは詰まらせたりしないように、充分に小さな
ものであるよう注意を払わねばならない。前記したよう
に、小さな顔料粒子はまたインクの寿命を通じて重要で
ある顔料分散体の安定性に影響をもっている。微少な粒
子のブラウン運動は粒子の沈降防止を助ける。また最高
の色強度のためにも小さな粒子の使用が望ましい。
〜15ミクロンである。好ましくは、顔料の粒子サイズ
は0.005〜5ミクロンの範囲とすべきで、さらに好
ましくは0.005〜1ミクロンそして、もっとも好ま
しくは0.005〜0.3ミクロンである。
用するこができる。たとえば、顔料は通常水性媒体中で
製造され、生成する顔料は水で湿ったプレスケーキとし
て得られる。好都合に選択することのできる、代表的な
市販の乾燥顔料と水で湿ったプレスケーキは米国特許第
5,085,698号中に示されており、参照によりこの
記載を本明細書中に組入れる。
実施のため使用することができる。たとえば、金属およ
び金属酸化物はインクジェット用の磁気インクの調製に
好適である。シリカ、アルミナ、チタニアなどのような
微粒子サイズの酸化物、および銅、鉄、スチール、アル
ミニウムおよび合金類のような微粉砕金属粒子などを適
切な用途に応じて選択することができる。
までの顔料を含有することができるが、大部分の熱的イ
ンクジェットプリント用のには、一般に全インク組成物
のほぼ0.1〜15重量%、好ましくほぼ0.1〜8重量
%の範囲内である。無機顔料を選択する場合、インクは
有機顔料を使用したインクよりも高い重量%の顔料を含
む傾向があり、ほぼ75%になる場合もある。これは無
機顔料が一般に有機顔料よりも比重が大きいからであ
る。
適したポリマー分散剤には、インクジェット用インクの
調製に使用するのに適したものとして従来知られたアニ
オン性、カチオン性またはノニオンポリマーのいずれか
が含まれる。このようなポリマーはホモポリマー、コポ
リマー、分枝ポリマーおよびグラフトポリマーなどであ
ることができる。これらはランダムまたはブロックポリ
マーであってもよい。AB、BABおよびABCブロッ
クインターポリマーが好ましいポリマー分散剤である。
もっとも好ましいものは少なくともアルキルアクリルま
たはメタクリル酸エステルおよびアミン−置換したアク
リルまたはメタクリル酸エステルの各モノマーから誘導
されたAB、BABおよびABCブロックインターポリ
マーである。
ーポリマーとその調製方法とは、米国特許第5,085,
698号中に示されており、これを参照により本明細書
中に組入れる。ABCブロックインターポリマーとその
調製方法は、1992年2月20日付出願の米国特許出
願第07/838,181号中に示されており、これを
参照により本明細書中に組入れる。
グメントは、疎水性またはノニオン性ホモポリマーある
いは疎水性またはノニオン性ランダムインターポリマー
であり、これは顔料と結び付く働きをする。Aブロック
は親水性ホモポリマーまたは親水性ランダムインターポ
リマーあるいはそれらの塩であり、これは液体媒体によ
り溶媒和化されそして立体的および/またはイオン的な
機構により分散体を安定化させる働きをする。Cブロッ
クは通常アルキル化ポリ(オキシエチレン)置換(メ
タ)アクリレートであり、インクジェット用インクのた
めの一般的な有機水溶性補助溶剤と相溶性であり更に分
散体安定性を与えるものである。
のものである: CH2:CRC(O)O(CH2CH2O)nR1 上記式中、Rは−Hまたは−CH3であり;R1はCaH
2a+1(ただしaは1〜4)であるかまたはR1はフェニ
ルであり;そしてnは1〜20である。これらのモノマ
ーの例をいくつか挙げれば、エトキシエチルメタクリレ
ート、ブトキシエチルメタクリレート、エトキシトリエ
チルグリコールメタクリレートおよびエトキシポリエチ
レングリコールメタクリレート(ポリオキシエチレンセ
グメントのMW=200)などである。
ーは、エチレン性の不飽和単位から作られ、かつモノマ
ー上のアニオン性単位から誘導されそして一般式−CO
2Zまたは−SO3Z(式中、Zは有機塩基の共役酸、ア
ルカリ金属イオン、アンモニウムイオンおよびテトラア
ルキルアンモニウムイオンから選ばれる)を有する少な
くとも1つ、好ましくは3つ以上の懸垂イオン性基を有
するバックボーンから構成される。懸垂イオン性基の数
は、水性キャリアー媒体中にアニオン性ポリマーを可溶
性にするのに充分な数であるべきであり、ポリマーの分
子量によって変化する。
マレイン酸およびそのモノエステルとのコポリマー、A
BブロックポリマーでAブロックがメチルメタクリレー
ト(MMA)またはブチルメタクリレート(BMA)か
ら作られたホモポリマーまたはコポリマーからなりそし
てBブロックがメタクリル酸(MAA)から作られたホ
モポリマーまたはコポリマーからなるもの、を含んでい
る。特に好ましいアニオン性ポリマーはBMA//BMA
/MAA(5//2.5/5)、MMA//MMA/MAA
(10//5/7.5)、およびBMA//MAA(10//
10)のABブロックポリマーであり、ここで2本スラ
ッシュは各ブロック間の区分を示し、1本スラッシュは
ランダムコポリマーを示し、そして数値は各モノマーの
重合度を示している。
不飽和単位から作られ、かつモノマー上のカチオン性単
位から誘導され、そして一般式
れ独立してH、C1〜C20のアルキルまたはアルキルエ
ーテル、またはC1〜C9のアリールまたはアルキルアリ
ールであり、ただしAがSの場合R3は存在しないもの
であり;そしてXはハライド、有機酸の共役塩基、およ
び無機酸の共役塩基よりなる群から選ばれるアニオンで
ある)を有する少なくとも1個、好ましくは3個より多
い懸垂イオン性基を有するバックボーンから構成され
る。懸垂イオン性基の数は、水性キャリアー媒体中にカ
チオン性ポリマーを可溶性とするに充分なものとすべき
であり、ポリマーの分子量により変化する。
がメチルからブチルである、ジアルキルアミノエチルメ
タクリレートのホモポリマーまたはコポリマーのリン酸
塩、およびテトラ置換したアミノエチルメタクリレート
のハロゲン化物塩で、このテトラ置換構造はジアルキル
アミノエチルメタクリレートをベンジルクロライドのよ
うなアルキル化剤と反応させることから誘導されたもの
である。もっとも好ましいカチオン性ポリマーは、メチ
ルメタクリレート(MMA)とブチルメタクリレート
(BMA)のホモポリマーまたはコポリマーから作られ
たAブロックと、ジメチルアミノエチルメタクリレート
(DMAEMA)またはジエチルアミノエチルメタクリレ
ートのホモポリマーまたはコポリマーから作成されたB
ブロックとによるABブロックポリマーである。MMA
//MMA/DMAEMA(10//5/7.5およびBM
A//DMAEMA(10//10)のブロックポリマーが
特に好ましく、ここで2本スラッシュは各ブロック間の
区分を示し、1本スラッシュはランダムコポリマーを示
し、そして数値は各モノマーの重合度を示している。
マーは、当業者によく知られらている多くの方法のうち
任意の方法で作ることができる。イオン性基の遊離酸を
含むモノマーはそのまま重合させ、ポリマー構造が形成
された後該基をその塩に変換することが好ましい。この
ようなポリマーを形成する典型的な例にはフリーラジカ
ル溶液、エマルジョン、サスペンション、バルク重合な
ど(必要ならば、連鎖移動剤を使用する)、または段階
重合法などが含まれる。グラフト形のものはあらかじめ
形成させたマクロモノマーの共重合によるか、または存
在しているポリマーバックボーン上にグラフトすること
により作成することができる。
国特許第4,508,880号中で述べられているような
アニオン性またはグループ転移重合のような、段階重合
法により都合よく作られ、この記述を参照することによ
り本明細書中に組入れる。このようにして形成されたポ
リマーは適確に制御された分子量、ブロックサイズおよ
び非常にせまい分子量分布などをもつ。本発明の実施に
際し選択されるブロックポリマーは20,000未満、
好ましくは10,000未満の数平均分子量をもち、典
型的には1,000〜3,000の範囲内である。好まし
いブロックポリマーは各AおよびBブロックについて、
500〜1500の範囲内の数平均分子量を有してい
る。
るカチカン性ポリマーは、好ましくはハロゲン化コポリ
マー(例えば、2−ブロモエチルメタクリレート)をト
リ置換ホスフィン(例えば、トリフェニルホスフィン)
またはジ置換サルファイド(例えば、ジメチルサルファ
イド)と反応させることにより作られる。ポリマーの量
と対イオンの選択はポリマーの所望の構造、分子量およ
びその他の特性などに依存し、またインク組成物の他の
成分に依存する。ポリマー分散剤の塩は顔料が分散され
る前または後で作ることができる。ポリマーはイオン性
及び非イオン性モノマーを含むことができる。
基準にほぼ0.1〜30重量%の範囲、好ましくはほぼ
0.1〜8重量%の範囲内に存在する。ポリマーの量が
多過ぎると、インクの色濃度が不適切となりまた所望の
インク粘度を保持するのが困難となる。顔料粒子の分散
安定性はポリマーの存在量が不十分であれば不利な影響
を受ける。
体は水(好ましく脱イオン水)または水と少なくとも1
種の水溶性有機溶剤の混合物からなる。水性キャリアー
媒体はインクの全重量を基準にほぼ65〜99.5%、
好ましくはほぼ80〜95%の範囲内に存在する。水溶
性有機溶剤の代表的な例は前出の米国特許第5,085,
698号中に示されており、また当該技術では良く知ら
れたものである。水と水溶性有機溶剤の適当な混合物の
選定は特定の用途の要求、例えば所望の表面張力と粘
度、インクの乾燥時間、およびインクをプリントする基
体の種類などによって異なる。
キシル基をもつ水溶性有機溶剤と脱イオン水との混合物
が水性キャリアー媒体として好ましい。水性キャリアー
媒体は普通約5%から約95%の水を含み、残部(つま
り95〜約5%)は水溶性有機溶剤である。好ましい割
合は水性キャリアー媒体の全重量を基準にほぼ60%か
ら約95%の水である。
れているその他の成分を含有することができる。たとえ
ば、表面張力を変えると同時に浸透を最大にするため界
面活性剤を用いることができる。しかしながら、これは
顔料入りインクの顔料分散体を不安定化することもあ
る。特定の界面活性剤の選定はまたプリントされる媒体
の基体の種類によっても大いに異なる。当業者はプリン
トの際に使用される特定の基体のため適切な界面活性剤
を選定できるものと期待される。水性インクでは、界面
活性剤はインクの全重量を基準に0.01〜5%、好ま
しくは0.2〜2%の量で存在することができる。
中に殺菌剤を用いることができる。DowicidesR(Dow Ch
emical)、NuoseptR(Huls America, Inc.)、Omidines
R(Olin Corp.)、NopcocidesR(Henkel Corp.)および
TroysansR(Troy Chemical Corp.)などがそのような殺
菌剤の実例である。これに加え、EDTAのような金属
イオン封鎖剤を入れて重金属不純物の有害な作用を除く
こともできる。湿潤剤、粘度調整剤およびその他のアク
リルまたは非アクリル性のポリマーなどのようなその他
の既知添加剤を加えてインク組成物の各種特性を改良す
ることもできる。
ンクジェット用インクの製造方法は、(a)顔料とポリ
マー分散剤を2−ロールミル装置に装填し;(b)磨砕
してポリマー分散剤と顔料の分散体を得;そして(c)
この顔料分散体を水性キャリアー媒体中に分散させる、
の各工程からなる。顔料とポリマー分散剤とは2−ロー
ルミルに別々に装填することもできるが、典型的には予
め混合してからミルに加える。これは顔料を固体のポリ
マーと混合するか、または顔料をポリマー溶液と混合す
ることにより行われる。
溶剤を添加することもできる。好ましくはこれらの溶剤
は低沸点の溶剤(沸点150℃以下)である。この溶剤
は、ミルに予備混合物を入れる以前または磨砕プロセス
の間のいずれかに、蒸発させることにより除去できる。
選択しうる代表的な低沸点溶剤にはi−プロパノール、
エタノール、メタノール、1−プロパノール、1−ブタ
ノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロ
フラン、トルエン、エチルアセテート、ブチルアセテー
ト、および水などがある。好ましい溶剤はi−プロパノ
ールとテトラヒドロフランである。用いられる低沸点溶
剤の量は混合のプロセスによって異なる。これらの溶剤
は顔料重量の0〜10倍のレベルで使用することがで
き、一般に顔料重量の0.5〜4倍で用いられる。
たは可塑剤を予備混合および磨砕中に存在させることも
できる。これらの高沸点溶剤または可塑剤は磨砕プロセ
スで蒸発させることもでき、また顔料分散体中に残留さ
せることもできる。選択しうる代表的な高沸点溶剤およ
び可塑剤にはエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチル
エーテルアセテート、グリセロール、プロピレングリコ
ール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレング
リコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロ
ピレンカーボネート、およびn−メチル−2−ピロリド
ンがある。好ましい高沸点溶剤はジエチレングリコール
である。
マー組成物、P/B比、および磨砕温度などにより異な
る。高沸点溶剤および可塑剤は、高いP/B比が望まれ
そして高い磨砕温度が用いられる場合、高いTgを有す
るポリマー分散剤と一緒に用いるのが好都合である。こ
れらは顔料重量の0〜5倍のレベルで、好ましくは顔料
重量の0〜1倍で使用される。
分散剤の効率、および分散体の組成などのようなファク
ターに依存する。P/B比は1/10から10/1の範
囲であり、1/2から3/1までの比率が好ましい。顔
料、分散剤および場合により溶剤を2−ロールミル装置
に装填した後、各成分を一緒に磨砕して顔料とポリマー
分散剤の均一な分散体を作る。典型的には2−ロールミ
ルの一方のロールは他方のロールよりも低い温度に保持
する。磨砕工程は室温(25℃)から250℃までの範
囲の温度で行われる。好ましくは磨砕温度は25℃から
150℃までの範囲である。
ておくこともできるが、磨砕操作が行われるにつれギャ
ップを変えることが好ましい。特定の磨砕操作のための
特定のギャップの範囲は実験的に決定され、そしてミル
に装填した材料の量、所望のP/B比および選択された
分散剤および/または顔料の種類などによって変わる。
一般に、5〜30ミル(0.13〜0.76mm)のギャップ
の範囲が適切である。均一な分散体を形成するのに要す
る時間は顔料の種類、P/B比、ポリマー組成および得
られる分散体の所望の均一程度、などに依存する。磨砕
時間は2分から2時間の範囲、典型的な磨砕時間は10
分から30分までの間である。
は、他のインクジェット用インク組成物と同じようにし
て顔料分散体から調製される。一般に濃縮した形のイン
クを作るのが好ましく、次にこれを適当な液で薄めてイ
ンクジェットプリントシステムで用いるのに適した濃さ
にする。希釈により、インクを調整して特定の用途のた
めの所望の粘度、色、色相、飽和濃度およびプリント域
被覆性にする。
離、液滴サイズおよび流れ安定性などは、インクの表面
張力と粘度により大きく影響される。インクジェットプ
リントシステムで使用するのに適した顔料入りインクジ
ェット用インクは、20℃において約18ダイン/cm〜
約70ダイン/cmの範囲、さらに好ましくは約30ダイ
ン/cm〜約70ダイン/cmの範囲内の表面張力をもつべ
きである。許容し得る粘度は20〜30cPより大ではな
く、好ましくは20℃において約1.0cP〜約10.0cP
の範囲内である。
熱的インクジェットプリント装置では駆動電圧とパルス
幅、液滴需要型装置または連続型装置のいずれかについ
てはピエゾエレメントの駆動周波数、およびノズルの形
状とサイズ、などと両立し得る物理的諸特性をもつよう
配合されるのが好ましい。インクは長期間すぐれた貯蔵
安定性をもち、かつインクジェット装置中で目詰りしな
い。紙、布、フィルム、などのような像記録材料へのイ
ンク定着は迅速かつ容易に行うことができる。プリント
されたインク像は鮮明な色調、高い濃度、すぐれた耐水
性と耐光堅牢性を有している。さらに、インクはこれと
接触するインクジェットプリント装置の部品を腐食せ
ず、そして本質的に無臭で非毒性である。
法により作成した: ポリマー1:BMA//MAA(10//10)ABブロッ
クコポリマー 12リットルのフラスコに機械的スターラー、温度計、
N2通気管、乾燥チューブ排気口、および添加ロートを
取り付けた。このフラスコにテトラヒドロフラン(TH
F)3750gとp−キシレン7.4gを入れた。つい
で触媒、テトラブチルアンモニウムm−クロロベンゾエ
ート(アセトニトリル中の1.0M溶液、3.0ml)を加
えた。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(1.25M)を注入し
た。材料I〔テトラブチルアンモニウムm−クロロベン
ゾエート、アセトニトリル中1.0M溶液、3.0ml〕の
添加を開始し150分かけて添加した。材料II〔トリメ
チルシリルメタクリレート、1976g(12.5
M)〕は0.0分で添加を開始し35分かけて添加し
た。材料IIの添加完了後80分(モノマーの99%以上
が反応した)に、材料III(ブチルメタクリレート、1
772g(12.5M)〕の添加を開始し30分かけて
添加した。
ールを上記の液に添加し、蒸留を開始した。蒸留の最初
の段階で、フラスコから55℃以下の沸点を有する物質
1300.0gが取り出された。取り出されるべきメト
キシトリメチルシラン(BP=54℃)の理論量は11
44.0gである。第2段階中も蒸留を続けこの間沸点
は76℃に上昇した。蒸留の第2段階中に5100gの
i−プロパノールを添加した。全部で8007gの溶剤
が取り除かれた。これによりMn 2400で固体分52.
1%の、ブチルメタクリレート//メタクリル酸 10//
10 ABブロックポリマーが得られた。
0)ランダムコポリマー 3リットルのフラスコに機械的スターラー、温度計、N
2通気管、乾燥チューブ排気口、および添加ロートを取
り付けた。このフラスコにTHF 760gとp−キシ
レン7.4gを入れた。ついで触媒、テトラブチルアン
モニウムm−クロロベンゾエート(アセトニトリル中の
1.0M溶液、1.0ml)を加えた。開始剤、1,1−ビ
ス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン58.
2g(0.25M)を注入した。材料I〔テトラブチル
アンモニウムm−クロロベンゾエート、アセトニトリル
中の1.0M溶液、2.0ml〕の添加を開始し150分か
けて添加した。材料II〔トリメチルシリルメタクリレー
ト395.6g(2.5M)とブチルメタクリレート35
6.3g(2.5M)〕は0.0分で添加を開始し35分
かけて添加した。
ールを上記の液に添加し蒸留を開始した。蒸留の最初の
段階で、フラスコから55℃以下の沸点を有する物質3
00.0gが取り出された。取り出されるべきメトキシ
トリメチルシラン(BP=54℃)の理論量は260.
0gである。第2段階中も蒸留を続け、沸点は76℃で
上昇した。蒸留の第2段階中に716gのi−プロパノ
ールを添加した。全部で1367gの溶剤を取り除い
た。これによりMn 2400で固体分57.3%の、ブチ
ルメタクリレート/メタクリル酸10/10ランダムコ
ポリマーが得られた。
0/5//10)ABブロックコポリマー 12リットルのフラスコに機械的スターラー、温度計、
N2通気管、乾燥チューブ排気口、および添加ロートを
取り付けた。このフラスコにTHF 3027gとp−
キシレン6.2gを入れた。ついで触媒、テトラブチル
アンモニウムm−クロロベンゾエート(アセトニトリル
中の1.0M溶液、2.5ml)を添加した。開始剤1,1
−ビス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン2
34.4g(1.01M)を注入した。材料I〔テトラブ
チルアンモニウムm−クロロベンゾエート(アセトニト
リル中の1.0M溶液、2.5ml)〕の添加を開始し15
0分かけて添加をした。材料II〔トリメチルシリルメタ
クリレート1580g(10.0M)〕は0.0分で添加
を開始し30分かけて添加した。材料IIの添加完了後1
20分(モノマーの99%以上が反応した)に、材料II
I〔ブチルメタクリレート1425g(10.0M)とメ
チルメタクリレート503g(5.0M)〕の添加を開
始し30分かけて添加した。
ールを上記の液に添加し蒸留を開始した。蒸留の最初の
段階で、55℃以下の沸点を有する物質1250.0g
がフラスコから取り出された。取り出されるべきメトキ
シトリメチルシラン(BP=54℃)の理論量は114
4.0gである。第2段階中も蒸留を続けこの間沸点は
76℃に上昇した。蒸留の第2段階中に1182gのi
−プロパノールを添加した。全部で2792gの溶剤が
取り除かれた。これによりMn 2900で固体分50.5
%の、ブチルメタクリレート/メチルメタクリレート//
メタクリル酸(BMA/MMA//MAA、10/5//1
0)のABブロックポリマーが得られた。
0//5/10 ABブロックコポリマー 3リットルのフラスコに機械的スターラー、温度計、N
2通気管、乾燥チューブ排気口、および添加ロートを取
り付けた。このフラスコにTHF 1160gとp−キ
シレン5.4gを入れた。ついで触媒、テトラブチルア
ンモニウムm−クロロベンゾエート(アセトニトリル中
の1.0M溶液、2.0ml)を加えた。開始剤1,1−ビ
ス(トリメチルシロキシ)−2−メチルプロペン99.
5g(0.43M)を注入する。材料I〔テトラブチル
アンモニウムm−クロロベンゾエート(アセトニトリル
中の1.0M溶液、2.0ml)〕の添加を開始し160分
かけて添加した。材料II〔トリメチルシリルメタクリレ
ート643.8g(4.1M)とメチルメタクリレート2
20g(2.2M)〕は0.0分で添加を開始し40分か
けて添加した。材料IIの添加完了後150分(モノマー
の99%以上が反応した)に、材料III〔ブチルメタク
リレート570g(4.01M)〕の添加を開始し30
分かけて添加した。
ールを上記の液に添加し蒸留を開始する。蒸留を続けこ
の間沸点は76℃に上昇した。蒸留の第2段階中に全部
で707gのi−プロパノールを添加した。全部で96
2gの溶剤が取り除かれた。これによりMn 2900で固
体分45.1%の、ブチルメタクリレート//メチルメタ
クリレート/メタクリル酸(BMA//MMA/MAA、
10//5/10)のABブロックポリマーが得られた。
8黒色顔料(DegussaCorp., Allendale, NJ)200.0
g;ジエチレングリコール135.0gおよびi−プロ
パノール450.0gを予備混合することにより調製し
た。ついで、この予備混合物を2−ロールミル(Model
XJF-S2637; Adalet Manufacturing Co.,Cleveland, O
H)に装填し45分間処理した。一方のロールの温度は
150℃に、他方のロールはほぼ10℃低く保持した。
これにより、顔料53.1%、ポリマー26.5%(P/
B比=2/1)およびジエチレングリコール20.4%
を含んだ顔料分散体が得られた。
用した水性の顔料濃縮物を、上記のようにして得た顔料
分散体37.66gを脱イオン水160.1gと45%
KOH 4.62gと共に撹拌して混合することにより調
製した。得られた顔料濃縮物は10%の顔料を含み、そ
してポリマーからの酸基の80モル%が水酸化カリウム
によって中和されている。
ジエチレングリコール3.65g;LiponicsR EG−1
(Lipo Chemicals, Inc., Patterson, NJ)5.0g;Si
lwetRL−77(Union Carbide, Danbury, CT)1.0
g;殺菌剤0.30gおよび脱イオン水56.05gと共
に撹拌して混合することにより調製した。これにより、
顔料3.5%と水酸化カリウムにより80モル%が中和
されているBMA//MAA、10//10ポリマー分散剤
とを含んだインクが得られた。
イオン水457.01gとポリマー1溶液115.16g
との溶液にKOH 45%液の27.83gを加え、均一
な溶液となるまで普通2〜3時間混合することにより調
製した。
ー溶液100gを脱イオン水80.0gとFW−18黒
色顔料20.0gと共に混合することにより調製した。
この混合物をミニミル100(Eiger Machinery Inc.,
Bensenville, IL)に装填した。ミリングは3500 R
PMで1時間行い、ブルックヘーブンBI−90粒子サ
イズ計で測定して144nmの粒子サイズを有する、P/
B比2/1で顔料10%の分散体を得た。
75%とを含有するインクは、この顔料濃厚分散体3
5.0gをLiponicsR EG−1 5.0g;SilwetR L−
77 1.0g;殺菌剤0.3g;ジエチレングリコール
5.0gおよび脱イオン水53.7gと共に、撹拌するこ
とにより調製した。
idics Corp., Newton,MA)を9,000〜11,000ps
iの液圧下に5回使用して調製した以外は対照例1を繰
り返し、ブルックヘーブンBI−90粒子サイズ計で測
定して97nmの粒子サイズを有する顔料10%の濃厚物
を得た。
8黒色顔料175.0g;ジエチレングリコール100
gおよびi−プロパノール600.0gと共に予備混合
することにより調製した。次にこの混合物を3−ロール
ミルに装填した。ロール温度は25℃に保ち、ロール間
のギャップは2ミルとした。混合物は3回パス法で処理
した。第1回のパスは各ロール間に0psiの圧力を用い
てロールを通過させた。つぎに混合物を各ロール上に戻
し50psiの圧力を使用し通過させた。最後に、混合物
は3回目のミルにかけ、各ロール間に100psiの圧力
で処理した。全処理時間は1時間であった。
%(P/B=2/1)、ジエチレングリコール9.1%
およびi−プロパノール61.9%を含有する顔料分散
体が得られた。中和剤として水酸化カリウムを使用した
水性の顔料濃縮物が、上記の顔料分散体100.0gを
脱イオン水85.0gと45% KOH 4.9gと共に撹
拌することにより得られた。これにより10%の顔料を
含み、かつポリマーの酸基の80モル%が水酸化カリウ
ムによって中和されている、水性の顔料濃縮物が得られ
た。
エチレングリコール3.9g;LiponicsR EG−1 5.
7g;n−メチルピロリドン0.9gおよび脱イオン水
53.5gを合わせて撹拌することにより調製され、顔
料3.6%と水酸化カリウムにより80モル%中和され
ているBMA//MAA 10//10ポリマー分散剤1.8
%を含んだインクが得られる。
0g;ジエチレングリコール135.0gおよびi−プ
ロパノール450.0gからなる混合物を2−ロールミ
ルに装填した以外は実施例1を繰り返した。
ジェットの試験法で試験した。耐久インク(robust in
k)はペンの寿命を通じて一定の作動をしなければなら
ない。以下の方法が用いられた: a. 45mlの各インクを低液滴容積のデスクジェット
スタイルのペン中に入れる。 b. 普通のプリント条件の下にペンから射出されるイ
ンク液滴の初期速度と容積とを測る。 c. 2000万粒のインクが各ノズルから発射される
までペンの射出を継続する。 d. インク液滴の速度と容積とを再測定する。
度または容積の低下が15%より小さいものである。
ブライトY−17イエロー顔料(Sun Chemical Corp.,
Cincinnati, OH)200g、ジエチレングリコール5
5.0g、およびi−プロパノール135gを合わせて
混合することにより調製した。ついでこの混合物を2−
ロールミルに装填し25分間処理した。一方のロールの
温度を120℃とし他方のロールはほぼ10℃低く保持
した。これにより顔料60%、ポリマー30%(P/B
=2/1)、そしてジエチレングリコール10%を含ん
だ顔料分散体を得た。中和剤として水酸化カリウムを使
用する水性の顔料濃厚物は、上記で得た顔料分散体3
3.36gを脱イオン水162.42gと45% KOH
4.22gに混合することにより調製する。これにより
ブルックヘーブンBI−90粒子サイズ計で測って15
7nmの粒子サイズを有する顔料10%を含み、かつポリ
マーの酸基の90モル%が水酸化カリウムによって中和
されている水性の顔料濃厚物を得た。
gおよび脱イオン水455.35gを合わせ、均一な溶
液が得られるまで通常2〜3時間混合して、中和された
ABブロックポリマーの水性10%溶液を調製した。次
に顔料濃厚分散体は、この中和したポリマー溶液10
0.0gとサンブライトY−17顔料20.0gおよび脱
イオン水80.0gにより調製した。この混合物を9,0
00〜11,000psiの液圧下に5回マイクロフルイダ
イザー(Microfluidics Corp., Newton, MA)に通過さ
せ、ブルックヘーブンBI−90粒子サイズ計で測って
395nmの粒子サイズを有する顔料10%の濃厚物を得
た。
の勾配つきシリンダー中に入れた。1週後と1月後に分
散体の状況を観察した。結果を表2に示す。
証拠は無いが、これに反して対照例4の試料は僅か1週
間後にシリンダーの底に著しい量の顔料の沈降があっ
た。1ケ月後には、シリンダーの底の顔料の厚い層に加
えて、シリンダー頂部の15mlに顔料を含まない透明な
層が見られた。
200黒色顔料(Degussa Corp., Allendale, NJ)15
0.0g、ジエチレングリコール75.0gおよびi−プ
ロパノール75.0gと混合することにより調製した。
ついでこの混合物を2−ロールミルに装填し30分間処
理した。一方のロール温度は148℃に他方のロールは
ほぼ10℃低く保持した。これにより顔料49%、ポリ
マー49%(P/B=1/1)、およびジエチレングリ
コール2%を含んだ顔料分散体が得られた。次に中和剤
として水酸化カリウムを用いた水性顔料濃厚物は前記顔
料分散体20.0g、45% KOH 4.0gおよび脱イ
オン水66.0gを合わせて撹拌することにより調製し
た。これによりブルックヘーブンBI−90粒子サイズ
計で測って100nmの粒子サイズを有する顔料10.9
%を含み、水酸化カリウムにより中和されたポリマー酸
基90モル%を有する水性顔料濃厚物を得た。
ックポリマーの10%水性溶液は、ポリマー4 133.
0g、45% KOH 25.85gおよび脱イオン水4
41.15gを合わせ、均一な溶液となるまで普通2〜
3時間混合することにより調製した。次に顔料濃厚分散
体は、この中和したポリマー溶液100.0g、FW−
200顔料20.0gおよび脱イオン水80.0gにより
調製した。この混合物をついでミニミル100(Eiger
Machinery Inc., Bensenville, IL)に装填した。ミリ
ングは3500 RPMで1時間行い、ブルックヘーブ
ンBI−90粒子サイズ計で測って130nmの粒子サイ
ズを有するP/B比2/1で顔料10%の分散体を得
た。
得られたものとの間の分散安定性の相異を評価するた
め、両分散体を顔料濃度1%とするため表3に示した各
種溶剤に添加した。分散安定性は以下の基準を用いて評
価した:分散したピグメント粒子は均一に分離してお
り、粒子のブラウン運動が明白である。いくらか凝集化
したピグメント粒子は分離してはいるが、動いていない
(ブラウン運動の明白な証拠はない)。凝集化したピグ
メント粒子は高度に集塊化し、各塊りの間に大きな空間
がある。
はさらに次の実施態様によってこれを要約して示すこと
ができる。 1.(a) 顔料とポリマー分散剤とを2−ロールミリ
ング装置に装填し; (b) 磨砕して顔料とポリマー分散剤との分散体を
得;そして (c) この顔料分散体を水性キャリアー媒体中に分散
させる 工程からなる、改良された特性を有する水性の顔料入り
インクジェット用インクの調製方法。 2.顔料とポリマー分散剤とが工程(a)に先立ってあ
らかじめ混合される、前項1に記載の方法。 3.溶剤または可塑剤が工程(a)で存在する、前項1
に記載の方法。 4.溶剤が150℃より低い沸点を有する、前項3に記
載の方法。 5.溶剤が顔料重量の0〜10倍の分量で存在する、前
項4に記載の方法。
沸点を有する、前項3に記載の方法。 7.溶剤または可塑剤が顔料重量の0〜5倍の量で存在
する、前項6に記載の方法。 8.工程(b)が25℃から約250℃までの範囲内の
温度で行われる、前項1に記載の方法。 9.2−ロールミルの両ロールが同じ温度である、前項
8に記載の方法。 10.2−ロールミルの2つのロールが異なる温度のも
のである、前項8に記載の方法。
れる、前項1に記載の方法。 12.顔料が0.005〜1ミクロンの粒子サイズを有
する、前項1または2に記載の方法。 13.ポリマー分散剤がホモポリマー、コポリマー、ブ
ロックインターポリマー、分岐ポリマーおよびグラフト
ポリマーよりなる群から選ばれたものである、前項1に
記載の方法。 14.ブロックインターポリマーがAB、BABおよび
ABCブロックインターポリマーよりなる群から選ばれ
たものである、前項13に記載の方法。 15.水性キャリアー媒体が水もしくは水と少なくとも
1種の水溶性有機溶剤との混合物である、前項1に記載
の方法。
量を基準に65〜99.5%の量で存在する、前項15
に記載の方法。 17.顔料がインクの全重量を基準に30%までの量で
存在する、前項1に記載の方法。 18.ポリマー分散剤がインクの全重量を基準に0.1
〜30%の量で存在する、前項1に記載の方法。 19.前項1の方法により作られた水性の顔料入りイン
クジェット用インク。 20.前項14の方法により作られた水性のインクジェ
ット用インク。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a) 顔料とポリマー分散剤とを2−
ロールミリング装置に装填し; (b) 磨砕して顔料とポリマー分散剤との分散体を
得;そして (c) この顔料分散体を水性キャリアー媒体中に分散
させる工程からなる、改良された特性を有する水性の顔
料入りインクジェット用インクの調製方法。 - 【請求項2】 溶剤または可塑剤が工程(a)で存在す
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ポリマー分散剤がホモポリマー、コポリ
マー、ブロックインターポリマー、分岐ポリマーおよび
グラフトポリマーよりなる群から選ばれたものである、
請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 水性キャリアー媒体が水もしくは水と少
なくとも1種の水溶性有機溶媒との混合物である、請求
項1に記載の方法。 - 【請求項5】 請求項1の方法により作られた水性の顔
料入りインクジェット用インク。
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