JPS61159470A - ホツトメルトインキ組成物 - Google Patents

ホツトメルトインキ組成物

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JPS61159470A
JPS61159470A JP60246426A JP24642685A JPS61159470A JP S61159470 A JPS61159470 A JP S61159470A JP 60246426 A JP60246426 A JP 60246426A JP 24642685 A JP24642685 A JP 24642685A JP S61159470 A JPS61159470 A JP S61159470A
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wax
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hot melt
acid
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エー.ロバート リン
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/34Hot-melt inks

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イン/4’ルスインキジェ、ト(ドロップ
−オン−デマンド)型の印刷機で使用するためのホット
メルトインキジェットインキの分野に関する。さらに詳
しくは、この発明は、着色剤として可溶性染料ではなく
固体顔料を用いるインキジェットインキに関する。
〔従来の技術〕
最初、静電印刷装置と関連させてホットメルトタイプの
インキを用いる印刷が示唆された♂ジドデシルセパケー
トを含んで成る静電印刷組成物”と題する米国特許A 
3,653,932 (B@rry等)K!−いて、1
又は複数の特定のジエステルを含んで成るインキを使用
する静電的印刷法が開示された。このBerry法にお
いては、インキが流体状に加熱され、そして静水圧によ
りノズル端において凸形メニスカス形成するようにされ
る。この圧力がインキの端を静電界に押し入れる6次に
、インキは静電気的に滴の単−場流(singl・fi
eldstream )中に引き込まれ、この滴はノズ
ルの先端とキャリヤーとの間を横に動く。この方法にお
いて使用するために好ましいインキは、鎖中に12個以
下の炭素原子を有する・母ラフインのアルコールにより
エステル化されたセパシン酸のジエステルである。好ま
しいインキのそれぞれは、′インキが例示的貯蔵器にお
ける運転温度、すなわち約56±3℃において液相とし
て存在すること、及びキャリヤーからのその流動を最少
にするために一般に遭遇される室温において固体である
ことを保証するために、約51℃を超えない融点及び3
0℃ニジ低くない凝固点を有する1ものとして開示され
ている。Berr7等は、このようなジエステルが“高
品質の静電気的印刷をもたらすための顔料及び染料のた
めの卓越したビヒクルを提供する1ことを開示しており
、さらにメチルバイオレットトナー、C,1,、ソルベ
ントイエロー、C,1,ソルベントブラ、りを用いる多
くの例を開示している。
これらの例のメチルバイオレットトナーは、透明な黄色
鉱油キャリ“ヤー中約40%のメチルパイオレ、トトナ
ーを含んで成るi 米国特許A 3,715,219 (Kurz等)は、
約3チの染料、例えばC,1,ソルペントプラ、り又は
1、 C,ソルベントイエローを含んで成るインキ組成
物を使用する同様の静電気的印刷法を開示している。K
urz等のインキのその他の成分は、一般式CH,(C
H2)nCH20H(式中nは12〜26の整数である
)を有するノ母ラフイン系の少なくとも1種のアルコー
ルを含んで成るビヒクルである。Kurzによれば、好
ましいホットメルトタイプのインキは、約61℃を超え
ない融点及び約30℃より低くない凝固点を有する。こ
の方法においては、流体状のインキが一定流速で供給チ
ューブエOにより示される供給源から毛細孔を有するノ
ズル12で終る容器111C供給される。例示的装置の
室11は、開示された工程巾約62℃〜82℃の範囲の
温度に保持される。開示されたインキの粘度は運転温度
において50センチポイズの上限を有し、Kurz等の
参照中の例示的インキは80Cにおいて4.0〜5.9
の粘度を有する。
さらに最近では、ホットメルトインキを使用するインノ
4ルスインキジェ、ト印刷法が開示された。
インパルスインキジェット印刷法は、典型的にはピエゾ
電気ヘッド要素により達成される比較的低い圧力に反応
して個々の滴が印刷へ、ドから放出される点において、
静電気的印刷とは異る。静電気的印刷法とは異り、この
ようなドロップーオンーデwyド(drop on d
emand )法は、非常に大きな滴を生成し、この滴
は、それがキャリヤーに向かって移動する際に減速し、
加速しない。
最近の1つのホットメルトインノ4ルスインキジェット
インキが、′天然ワックス含有インキジェットインキ“
と題する米国特許A4,390,369(Merrit
t等)に開示されている。この特許は、多くの天然ワッ
クス、例えばホロウ、カンデリラワックス、カルナウバ
ワックス等の使用を開示している。これらのワックスは
、インキの基礎流体ビヒクルとして、又は他の流体ビヒ
クル例えば脂肪酸、さらに詳しくはベンジルエーテルを
伴うオレイン酸の添加剤として、0,5〜97.0!量
係で使用される。Merritt等は、165’F’(
約74℃)において6,7〜15.7の粘度を有するこ
のような多数のインキを開示している。Merritt
等は、“着色剤又は染料、例えば油又は溶剤可溶性染料
が一般に可視用組成物に添加される”旨開示している。
開示された着色剤には通ビクトリアブルー、カルコニグ
ロシン塩基、アセトシルイエロー、RLSN 、及びオ
イルプラ、りBNが含まれる。
この発明のインキ以外の、周囲温度において固体又は半
固体である多数のホットメルトインパルスインキジェッ
トインキが本出願人の施設において開発された。他の1
つの好ましいインキは約50〜99チの重量範囲でステ
アリン酸を含んでいる。商業的に入手し得るステアリン
酸は、動物脂肪から鹸化されそして蒸留されて製造され
、この場合このものは一般に60%の液酸及び40%の
固体酸から成り、多啜の液酸が油圧プレスにより固体酸
から分離され、そして例えば−回圧搾ステアリン酸、三
回圧搾ステアリン酸、ミロ圧搾ステアリン酸等が製造さ
れる。Handbook ofChsmistry a
nd Physics  (第49版)によれば、化学
的に純粋なステアリン酸はオクタデカン酸〔CH3(C
H2)、6COOH〕(融点70.1℃)である。
ホットメルトインキを製造するため、ステアリン酸のほ
かに、添加剤、例えばオレイン酸、タイポフオールブラ
ック(Typophor black) 、 ニグロシ
ン塩基、ベンジルエーテル、配合され又は化学的に修飾
されたワックス(天然物又は他の合成物を包含する)、
着色剤又は染料、例えば油又は溶剤可溶性染料等を使用
することができる。
さらに、C20’= 024の範囲の酸又はアルコール
ビヒクル;有意々比率の比較的高融点のケトン、例えば
ステアロン;固体可塑剤、例えばアクリル樹脂;及び着
色剤1例えば染料を含んで成るホットメルトイン/lル
スインクジェ、トインクが本件出願人により開発されて
いる。他方、ビヒクルはワックス、例えばカンデリラワ
ックス及び/又は65℃以上で溶融する他の特定のワッ
クスを含んで成ることができる・ 多くの従来技術の参考文献が、他の(非イン・マルス)
印刷用又は筆記用の種々の着色剤を開示している0例え
ば、米国特許44,238.807(Boマ1o等ンは
非イン・4クト印刷装置を開示しておシ、この装置は、
インキ粒子をロッドから浸食しそしてノズルを通して紙
に押し出すために高電圧/4’ルスが与えられる固体イ
ンキのロッドから固体インキ粒子を放出する。このイン
キの口、ドは、結合剤としての5〜20チのステアリン
酸と共に圧縮されたカー?ンプラ、りから成るものとし
て開示されている。米国特許&4,273,847(L
@nnon)等には、/IPルス電気印刷用のインキが
開示されている。この方法によれば、インキ粒子、例え
ば炭素粒子が支持シートに近い他の粒子からの電流の伝
導により荷電され、電界により離され、そして次に電界
のみによって誘起される力によって受理砥に移送される
顔料1例えばカー?ンブラ、りを含有する他のインキが
他の目的の念めに知られている。米国特許第3,42 
L 910 (G11son等)及び第3330.67
3(Mist等)はそれぞれステンシルペースト及び新
聞印刷インキ〈関し、これらは鉱油中カーデンプラ、ト
の分散体である。米国特許44337.183(San
tiago )、A 4.248.746 (Grei
ner)及び3,353.974 (Trlmble)
はそれぞれ、ビヒクル中炭素顔料を使用するジェット印
刷機以外の目的のインキを開示している。着色材料、例
えば顔料又は染料と共にグリセリン、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール等を含むインキ(そのインキ
のほとんどが水を基材としている)が米国特許43,4
21,910 (Gllmon ) 、 A3.846
.141 (Ost@rgren) 、164,396
,429(Mat+sumoto等)、A4,395.
287(Kobayashi等) 、 A4.409.
040 (Tobayashi等)、屋4=421,5
59 (0vatari) 、及びA4,176,36
1(Kawada等)に開示されている。米国特許屋4
,443.820は、室温で固体であシそして上昇した
温度におい【液体である、熱可溶性タイプの炭化水素中
に分散された10チより多くの染料を含有するインキを
開示している。このインキは、ジェット発生ユニ、トか
らの放出によりゼラチン版!スター上に付着される。付
着されたインキが冷却され、こうして原像の多数の複製
のゼラチン版印刷中での使用に適する固化されたインキ
の像構成が形成される。この液状インキは3〜20cp
の粘、度を有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記の開示にもかかわらず、標準製インパクト−タイプ
印刷、例えば標準屋オフィスタイプライタ−又はディジ
ー−ホイール(daisy−vt+eel )印刷機か
らの印刷、の複製に接近する又はそれを超越する複製を
生成することができる改良されたインパルスインキジェ
ットインキを提供する必要性が存在する。このようなイ
ンキは、容易にジェット化され、分離又は分解を伴わな
いで長期間貯蔵されそして運搬され、そして使用される
場合になおシャープで、濃く、明瞭なコピーをもたらす
ことができるべきである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、018〜C24酸もしくはアルコール又は
65℃より高い融点を有するワックスを含んで成るビヒ
クル中に分散された固体顔料を含んで成る新規な、ホッ
トメルトインキジェットインキを提供する。好ましいイ
ンキは室温において固体であるが、ビヒクルの融点より
高い濃度、好ましくは80℃以上に加熱された場合にジ
ェット形成可能表粘度を有する。好ましいインキはさら
に油中ヤリャーを含有し、この油キャリヤー中に固体顔
料が最初に分散され、そしてこのキャリヤーは酸、アル
コール又はワックスビヒクルと相溶性である。低分子量
ビヒクル、例えばオレイン酸ビヒクルと異υ、液状態で
長期開設いた後でも黒鉛顔料は沈降又は分離しない。
従って、耐光堅牢性で1、卓越した保存性を示し、腐蝕
性をほとんど又は全く示さず、良好な縁取シ、良好な熱
安定性及び良好なドツトサイズを示すインキジェット印
刷のための非揮発性インキ系が提供される。この発明の
インキは1滴が紙に当った場合、横への拡がシをほとん
ど又は全く示さず、積層印刷の可能性を提供し、そして
光沢ある色彩、忠実なグロセスーカラー印刷、及びOC
R読み取シコピーの可能性を提供する。
この発明の好ましいインキは、50〜75ミクロンのイ
ンキジェットノズルから容易に噴射される1ミクロンよ
り小さい粒子サイズを有するコロイド性黒鉛の前分散体
を用いる。黒鉛粒子は液体ビヒクルを有するインキから
沈降する傾向を有するが、この発明に開示されたインキ
の高分子量適合性が、ジェット形成温度での延長された
操作期間中でさえそのような分離を回避する。
従って、この発明の第1の目的は、顔料含有非揮発性イ
ン・母ルスインキジェットインキを提供することである
この発明の他の目的は、卓越した耐光堅牢性、保存性、
縁取シの明瞭性、熱安定性及びドツトサイズを示すイン
パルスインキジェットインキを提供することである。
この発明の他の目的は、腐蝕性をほとんど又は全く示さ
ず、そして毒性の低いホ、トメルトインノ臂ルスインキ
ジェットインキを提供することである。
この発明の他の目的は、光沢を有するカラーインキ、忠
実なプロセス−カラー印刷に適するインキ、及びOCR
読取可能なインキを提供することである。
この発明のこれらの目的及び他の目的は1次の一層詳細
な記載から明らかになるであろう。
〔具体的な説明〕
この発明は、インノ(ルスインキジェ、ト装置において
使用するための新規なホットメルトインキジェットイン
キ組成物を提供し、この組成物は、C48〜C24酸も
しくはアルコール又は一層好ましくは65℃より高い融
点を有するワツクスを含んで成るビヒクル中に分散した
固体顔料を含んで成る。この明細書において、@顔料”
なる語は、インキ中で可溶性ではないが微小粒子として
懸濁又は分散する可視性材料を意味する。好ましい固体
顔料は、25ミクロン未満、好ましくは10ミクロン未
満、そして一層好ましくは1ミクロン未満の粒子サイズ
を有し、非揮発性油キャリヤー、例えば鉱油中圧担持さ
れるコロイド性黒鉛である。
黒色が目的とする色である場合黒鉛が特に好ましいが、
しかしながら、上記の粒子サイズ要件に合致し、そして
許容されない糧度に凝集せず又はインキから沈降しない
限シにおいて、他の公知の顔料、例えばカーゲンブラ、
り及びバリウムリソールもこの発明において使用するの
に適当である。
前記のごとく、1つの好ましいピEクルはC18〜C2
4脂肪酸ビヒクル又はアルコールでアシ、酸がアルコー
ルよ勺好ましい。ステアリン酸及びベヘン酸が2つのこ
のような好ましい酸であシ、目下のところベヘン酸がス
テアリン酸より好ましい。
好ましい具体的なビヒクルは65℃より高い融点を有す
るワックス、特にカンデリラワックスである。適当であ
ると信じられる他のワツクスには、竹葉ワ、クス、幾つ
かの覧ロウ、カランダ(carand& )ワックス、
カルナウバ(carnauba)ワックス、水素化ヒマ
油、イ?タロウ(Ch1nsgains@ct wax
)、ワタロウ(cotton wax ) 、クランベ
リーワックス(cranb@rry wax)、ある筏
のドグラス(Douglas)モミ樹皮フ、クス、アス
/ダルト(口parto)ワックス、ある種の亜麻ワ。
ラス、トウモロコシワックス、マダガスカルワックス、
はとんどのミクロクリスタリンワックス、モンタンワッ
クス、オクリクリ−(ourfcury)ワツクス、オ
シセライト(ozocerit・)ワックス、/譬−ム
ワ、クス、ビートワ、クス、米糖ロウ、シェラツクワッ
クス、サイザル麻ワックス、モロコシ実ワックス、サル
オガセモドキ(Spanishmoss )ワックス、
精製惹糖ワ、クス、及びこれらの混合物が含まれ、これ
らはいずれも65℃より高い融点を有するものである。
ジェット形成に適することが見出されたこれらのワック
スの混合物には、カンデリラとカルパウパとの50−5
0混合物C97%ワ、クス、3チダッグ)が含まれる。
好ましい具体例においては、固体顔料はインキの0.1
〜10重量%、好ましくは1〜5重量%。
さらに好ましくは2〜3重量%を構成すべきである。こ
の発明のインキのこの明細書において開示するビヒクル
は、インキの50〜99.1重量%、好ましくは90〜
99重量%、一層好ましくは95〜98″i量チを構成
すべきである。この発明のインキジェットインキは、上
昇し念温度、好ましくは約80℃より高温においてイン
・臂ルスインキジェット装置から放出された場合、約1
5センチポイズの、好ましくは約14センチポイズJニ
ジ低い最大粘度を有すべきである。
上記の成分に加えて、この発明のインキは追加の添加物
、例えばケトン、例えばステアロン又はラウロンを含有
することができ、これらのケトンはインキの50重量%
を越えるべきではない。この明細書く開示されるインキ
は、場合によってはさらに4重量%までの可塑剤1例え
ばアクリル樹脂可塑剤を含むことができる。これらの添
加剤についてのこれ以上の記載は、′高分子量ホットメ
ルトイン/譬ルスインキジェ、トインキ”と題する前記
の出願を参照のこと。
この発明は、新規なインキを提供するほか、ホットメル
トインノイルスインキジエツト印刷の新規な方法を提供
し、この方法は(a) C、8〜C24脂肪酸もしくは
アルコール、又は65℃より高い融点を有するワツクス
を含んで成るビヒクル中に分散された固体顔料を含んで
成るホットメルトイン・!ルスインキジェットインキを
用意し;(b)このインノールスインキジエツトインキ
を65℃より高温、好ましくは80℃よ〕高温く加熱し
て、約15センチ4イズより低い粘度を有する組成物を
得;そして(c)前記インキジェット組成物を前記上昇
した温度において基材に対してインノ々ルス噴射し、こ
うすることKよって前記組成物を固化してホットメルト
プリントを形成する;段階を含んで成る。
固体顔料、例えばコロイド状に分散した黒鉛の使用は、
このようなインキ中に染料を使用する場合に遭遇される
多くの困難を克服する。高温、例えばホットメルトイン
キを噴射するのに好ましい温度において、染料は顔料は
ど安定ではなく1色が強くなく、永鋺的でない、染料の
主たる利点は、それらがほとんどのインキ配合物中で可
溶性であシ、そしてそのようなインキの貯蔵、輸送又は
使用中に沈澱又は分離しないことである。
本発明者等は、高分子量を有し比較的高い融点を有する
ビヒクル、例えばCI8〜C24脂肪酸又はワックスを
使用する場合、コロイド性黒鉛は非操作期間中懸濁状に
凝固することを認識した。さらK、加熱された場合にさ
え、高融点材料、例えば力/デリラワ、クスは、対応す
る液体インキ、例えばオレイン酸を基材とするインキよ
りも非常に長い時間にわたってこのような黒鉛粒子を懸
濁状に維持することが見出される。さらに、このような
顔料の熱安定性及び他の利点は、これらのコロイド性懸
濁物を長時間にわたって維持するために攪拌が使用され
る場合でさえ、非常に有利であろう。
次に1この発明をさらに説明するため例を記載する。
例1゜ 鉱油中オイルダ、グ(olt Dag )  (分散し
たAah@son黒鉛)をオレイン酸によ〕固形物(黒
鉛)約21に稀釈した。粘度は20℃にて約600P%
そして57℃K”C13opとなった。このインキは9
5重量−のオレイン酸、3重量−の鉱油及び2重量−の
黒鉛から成る。この溶液を、エクソン・オフィス・シス
テムス(Exxors Offing Syityms
)から1オーカーイメージングサブシステム(Arch
erImaglng 8ubayat@m)”の商品名
のもとに入手することができる標準的液体インノールス
インキジェ、ト系を用いて噴射した。キャラクタ−印刷
を行い、高品質、明瞭Kll別されるドツト及びキャラ
クタ−が得られた。この系を少なくとも4時間運転し、
−夜装置し、そして次の日に満足に再運転した。性能に
影響を与える粒状物の不都合な効果は観察されなかった
が、しかしながら顔料は沈降する傾向があシ、そして2
日過ぎてインキは除徐に色を失い、そして無色になった
。このインキはインpiルスインキジェット印刷には適
当でない。
なぜなら、貯蔵、輸送及び/又は通常の使用中、分散し
た黒鉛が、噴射のための再懸濁が実施できなくなる点ま
で沈降するであろうからである。
例2゜ 95重量%のカンデリラワックス、及び5重量%のオイ
ルダ、グを含んで成り、やはシ約2i量チのコロイド性
黒鉛及び3重量%の鉱油を有するインパルスインキジェ
ットインキを調製した。得られたインキは90℃〜12
0℃の運転容器温度において卓越したジェット形成性を
有することが見出された。110℃におけるその粘度は
約10epでめった。このインキは、最初、及び液の状
態で運転温度において199時間置装た後のいずれにお
いても、非常に良好な印刷品質をもたらした。
これらの結果は、この組成物中のビヒクルとコロイド性
黒鉛との間の卓越した適合性に一部由来し、そしてさら
におそらく、90℃+この試験の運転温度におけるイン
キ内での対流の効果に由来すると信じられる。
例3゜ 95重量%のステアリン酸、2重量%のコロイド性黒鉛
、及び3重量%の鉱油を含んで成るインパルスインキジ
ェットインキを製造した。得られたインキは、80℃に
おいて10 cpの粘度を有していた。ステアリン酸は
、この明細書に開示したインキのためのビヒクルとし【
使用するのに適する低分子量酸の1つを代表し、そして
おそらくベヘン酸のごとき高分子量酸はどには好ましく
ない。
それにもかかわらず、このステアリン酸インキは、最初
及び90℃の運転温度において16時間(−夜)置いた
後、適当なジェット形成性及び良好な印刷品質を示すこ
とが見出された。目下のところ、はとんどの商業的用途
のためにはこのような放置時間が許容されるとは信じら
れないが、それにもかかわらず、分散を改良するための
他の既知の技法、例えば乳化剤の使用が導入されれば、
このような顔料性ホットメルトインキイン・ぜルスイン
キジェットインキの商業ベースでの使用が促進されるで
あろう。さらに、ステアリン酸と高融点ケトン、例えば
ステアロン又はラウロンとの調和のとれ九使用、又はさ
らに上記のワックス又は高分子量脂肪酸もしくはアルコ
ールとの使用はこのようなインキの長時間安定性をさら
に改良するであろうO 上記の観点において、比較的高分子量の前記のアルコー
ル又は脂肪酸、及び65℃より高い融点を有する前記の
ワックスは、この発明のインキの製造において使用する
ために特に適切なビヒクルであると予想される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、65℃より高い融点を有するワックス又はC_1_
    8〜C_2_4脂肪酸もしくはアルコールを含んで成る
    ビヒクル中に分散された固体顔料を含んで成り、そして
    室温において固体である、インパルスインキジェット装
    置中で使用するためのホットメルトインキジェットイン
    キ組成物。 2、前記固体顔料が前記ビヒクルと相溶性の油キャリヤ
    ー中に分散されている特許請求の範囲第1項記載のイン
    キ組成物。 3、前記固体顔剤が約25ミクロンより小さい粒子サイ
    ズを有するコロイド状黒鉛であり、そして前記油キャリ
    ヤーが鉱油である特許請求の範囲第2項記載のインキ組
    成物。 4、前記インキ組成物が0.1〜5重量%の黒鉛を含ん
    で成る特許請求の範囲第3項記載のインキ組成物。 5、前記ワックスがカンデリラワックスであり、そして
    前記酸がステアリン酸又はベヘン酸である特許請求の範
    囲第4項記載のインキ組成物。 6、前記インキ組成物が65〜120℃の融点を有する
    ケトンを含有する特許請求の範囲第5項記載のインキ組
    成物。 7、前記ケトンがステアロンである特許請求の範囲第6
    項記載のインキ組成物。 8、約80℃以上の上昇した温度において前記インパル
    スインキジェット装置から放出された場合に約14セン
    チポイズの最大粘度を有する特許請求の範囲第7項記載
    のインキ組成物。 9、ホットメルトインパルスインキジェット印刷法であ
    って、C_1_8〜C_2_4の酸もしくはアルコール
    又は65℃より高い融点を有するワックスを含んで成る
    ビヒクル中に分散された固体顔料を含んで成り、そして
    室温において固体であるホットメルトインパルスインキ
    ジェットインキを用意し;該インパルスジェットインキ
    を約80℃より高い温度に加熱して約15センチポイズ
    より低い粘度を有する組成物を得;そして この上昇した温度において前記インキジェットインキ組
    成物を基材に噴射して該組成物を凝固させてホットメル
    トプリントを形成する; 段階を含んで成る方法。
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