KR20110135989A - 자가-분산 입자 및 그의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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존 피. 케인
마르티알 블란크
파스칼 그루펠
길레스 돌리포
마르코 리베초
다니엘 에이. 울레트
캐롤 디. 랜디
라훌 에이. 라나드
마크 울리히
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Abstract

본 발명은 X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b를 형성하고; 입자를 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시킴으로써 표면 개질된 입자를 형성함을 포함하는 입자의 개질 방법에 관한 것이다. 입자는 염료 입자, 무기 안료 입자 및 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. X는 술포닐, 포스포릴 또는 1,3,5-트리아지닐 기일 수 있다. Y는 할로겐 이탈기일 수 있다. N은 친핵성 기일 수 있다. S는 유기 기일 수 있다. ZM은 이온화가능한 말단기일 수 있다. 또한 n은 1 내지 3의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수이고, a = n - b이다. n이 b와 동일하거나 더 크고, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있다.

Description

자가-분산 입자 및 그의 제조 및 사용 방법{SELF-DISPERSING PARTICLES AND METHODS FOR MAKING AND USING THE SAME}
<관련 출원에 대한 교차 참조>
본 출원은 2009년 4월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/167,419호를 우선권 주장하며, 이 가출원의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
<사용분야>
본 발명은, 자가-분산 입자를 형성하기 위한, 입자, 및 더욱 특히는 염료 입자(예를 들어 용매 염료, 분산 염료, 수-불용성 염료, 난용성 염료 또는 그의 조합), 무기 안료 입자 및 첨가제(예를 들어 승화성 자외선 흡수제 또는 승화성 형광증백제)의 표면 개질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 코팅, 금속 코팅, 페인트, 종이, 접착제, 라텍스, 토너, 직물, 섬유, 플라스틱(가요성 필름 및 벌크 물질), 화장품 및 잉크를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 자가-분산 입자를 위한 최종 사용 응용분야에 관한 것이다. 잉크의 구체적인 예는, 비제한적으로, 종이, 직물, 폴리에스테르, 섬유, 플라스틱(가요성 필름 및 벌크 물질), 금속, 금속 데코 및 플라스틱을 위한 인쇄 잉크, 자외선 경화, 목재용 스테인, 필기 도구, 펠트펜, 인조 섬유, 코팅된 천연 섬유, 코팅된 물질, 플라스틱, 코팅된 경질 기재 상에의 승화 인쇄, 및 컬러 필터를 포함한다. 최종 용도의 기타 예는, 비제한적으로, 승화 인쇄, 전사, 직접 및 잉크젯 인쇄 응용분야를 위한 인쇄 잉크를 포함한다.
<도입>
염료 입자, 무기 안료 입자 및 첨가제를 포함하는 수성 분산액은, 잉크, 코팅, 페인트, 종이, 접착제, 라텍스, 토너, 직물, 섬유, 목재용 스테인, 컬러 필터, 화장품 및 플라스틱을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 최종 응용분야에서 사용될 때, 수용성 염료보다 여러가지의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이것은, 수용성 염료에 비해, 보다 우수한 광학밀도와 경계 명확성(edge acuity) 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 또한, 승화성을 나타내는 염료 입자 및 첨가제는 일반적으로 분산액으로서만 인쇄될 수 있다. 유감스럽게도, 이러한 입자는 저장 동안에 침강되는 경향을 가질 수도 있고, 따라서 잉크젯 잉크와 같은 수요가 많은 응용분야에서의 그의 사용이 초기에 제한될 수 있다. 건조 입자-기재의 잉크의 우수한 안정성은 수득되기 어려울 수 있다.
현탁액 내 건조 입자의 안정화를, 분산제-안정화를 이용하여(즉 입체적 및/또는 정전기적 안정화를 제공하여), 수득할 수 있고, 그 결과는, 비록 산업적으로 적용가능하긴 하지만, 제한된 저장 수명을 가질 뿐이다. 콜로이드 안정성을 위한 분산제와 함께, 입자를 마이크로미터 미만의 수준으로 분쇄하는 매체 밀(media mill)의 출현은, 잉크젯 잉크 제제에서의 염료 분산액의 사용을 추진시켰다. 그러나, 분산제는 분산액의 점도를 증가시킬 수 있어서, 분산액을 함유하는 잉크를 잉크젯 인쇄 헤드 내의 작은 오리피스로부터 분출시키기 어렵게 된다. 더욱이, 분산제는 상기에 열거된 물질의 제조에 상당한 비용을 부가할 수 있고, 따라서 경제적으로 불리하다. 분산제는 일반적으로 염료의 표면에 공유결합되지 않으므로, 안정화는 불충분할 수 있다.
따라서, 현재의 염료 입자 시스템(예를 들어 현재의 수용성 염료-기재의 시스템 및 분산제를 사용하는 현재의 염료 입자 시스템)을 포함하는 현재의 최종 응용분야와 전형적으로 연관된 문제들 중 적어도 몇 개를 극복할 후 있는 자가-분산된 입자가 여전히 필요하다.
<개요>
한 측면에서, 입자를 개질하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은, X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b를 형성하고, 입자를 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시킴으로써 표면 개질된 입자를 형성함을 포함할 수 있다. 입자는 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. X는 술포닐, 포스포릴 또는 1,3,5-트리아지닐 기일 수 있다. Y는 할로겐 이탈기일 수 있다. N은 친핵성 기일 수 있다. S는 유기 기일 수 있다. ZM은 이온화가능한 말단기일 수 있고, n은 1 내지 3의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수이고, a = n - b이고, 여기서 n이 b와 동일하거나 더 크고, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있다.
또 다른 측면에서, 입자를 개질하는 또 다른 방법이 제공된다. 이러한 방법은 반응성 화합물 기를 입자의 표면에 부착시킴을 포함한다. 입자는 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이어서, 반응성 기를, 이온화가능한 말단기를 갖는 유기 기재로 치환시킬 수 있다. 입자는 디스퍼스 블루(Disperse Blue) 14, 디스퍼스 블루 19, 디스퍼스 블루 72, 디스퍼스 블루 334, 디스퍼스 블루 359, 디스퍼스 블루 360, 디스퍼스 오렌지(Disperse Orange) 25, 디스퍼스 옐로우(Disperse Yellow) 54, 디스퍼스 옐로우 64, 디스퍼스 레드(Disperse Red) 55, 디스퍼스 레드 60, 마크로렉스 레드(Macrolex Red) H, 디스퍼스 브라운(Disperse Brown) 27, 솔벤트 블루(Solvent Blue) 67, 솔벤트 블루 70, 솔벤트 레드(Solvent Red) 49, 솔벤트 레드 146, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 옐로우(Solvent Yellow) 162, 솔벤트 바이올렛(Solvent Violet) 10, 솔벤트 블랙(Solvent Black) 29, 애시드 옐로우(Acid Yellow) 204, 애시드 옐로우 151, 애시드 오렌지(Acid Orange) 60, 애시드 레드(Acid Red) 182, 애시드 레드 357, 애시드 레드 359, 애시드 블루(Acid Blue) 193, 애시드 브라운(Acid Brown) 355, 애시드 바이롤렛(Acid Violet) 90, 애시드 블랙(Acid Black) 172, 애시드 블랙 194, 애시드 블랙 52, 애시드 블랙 60, 산화티탄(IV), 산화철(III) 및 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
추가의 측면에서, 입자를 개질하는 추가의 방법이 제공된다. 이러한 방법은 반응성 기 X-Y를 입자의 표면에 부착시킴을 포함할 수 있다. 입자는 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이어서, 이러한 방법은 Y를 유기 기재 N-S-ZM로 치환시켜, X-N-S-ZM이 부착된 표면 개질된 입자를 형성함을 포함하고; 여기서 X는 술포닐, 포스포릴 또는 1,3,5-트리아지닐 기이고; Y는 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드이고; N은 아민, 이민, 피리딘 또는 티올 기이고; S는 치환 또는 비치환된 알킬, 아릴 또는 약 300 내지 약 8000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄이고; Z는 카르복실, 술포닐, 페놀릭, 포스포릴, 암모늄, 트리메틸암모늄 또는 트리부틸암모늄 기이고; M은 할라이드, 음으로 하전된 이온, 염 형태의 양성자, 또는 염 형태의 양이온이다.
추가의 측면에서, 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소를 갖는 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합을 포함할 수 있는 표면 개질된 입자가 제공된다.
또 다른 측면에서, 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 입자 및 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소와 동등한 총량의 알칼리 금속을 포함할 수 있는 표면 개질된 입자가 제공된다.
추가의 측면에서, 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상; 및 그에 부착된 (N-S-ZM)(여기서, N은 친핵성 기이고; S는 유기 기이고; ZM은 이온화가능한 말단기임)을 포함하는 기를 포함할 수 있는 개질된 입자가 제공된다.
도 1은 디스퍼스 블루 359 및 실시예 3 및 10으로부터의 개질된 디스퍼스 블루 359 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 2는 디스퍼스 블루 359 및 실시예 3 및 10으로부터의 개질된 디스퍼스 블루 359 샘플의 고 에너지 해상도 C1s 스펙트럼을 보여준다.
도 3은 디스퍼스 블루 359 및 실시예 3 및 10으로부터의 개질된 디스퍼스 블루 359 샘플의 고 에너지 해상도 O1s 스펙트럼을 보여준다.
도 4는 디스퍼스 블루 359 및 실시예 3 및 10으로부터의 개질된 디스퍼스 블루 359 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 5는 디스퍼스 옐로우 54 및 실시예 5로부터의 개질된 디스퍼스 옐로우 54 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 6은 실시예 5로부터의 개질된 디스퍼스 옐로우 54 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 7은 디스퍼스 브라운 27 및 실시예 7로부터의 개질된 디스퍼스 브라운 27 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 8은 디스퍼스 브라운 27 및 실시예 7로부터의 개질된 디스퍼스 브라운 27 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 9는 디스퍼스 블루 72 및 실시예 8로부터의 개질된 디스퍼스 블루 72 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 10은 디스퍼스 블루 72 및 실시예 8로부터의 개질된 디스퍼스 블루 72 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 11은 솔벤트 레드 146 및 실시예 16으로부터의 개질된 솔벤트 레드 146 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 12는 솔벤트 레드 146 및 실시예 16으로부터의 개질된 솔벤트 레드 146 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 13은 솔벤트 블루 67 및 실시예 14로부터의 개질된 솔벤트 블루 67 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 14는 실시예 14로부터의 개질된 솔벤트 블루 67 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 15는 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄, 이산화티탄 안료, 및 각각 실시예 17 및 실시예 18로부터의 개질된 샘플의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 16은 실시예 17 및 실시예 18로부터의 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄 및 이산화티탄 안료의 고 에너지 해상도 N1s 스펙트럼을 보여준다.
도 17은 실시예 17 및 실시예 18로부터의 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄 및 이산화티탄 안료의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 18은 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄, 이산화티탄 안료, 및 각각 실시예 17 및 실시예 18로부터의 개질된 샘플의 고 에너지 해상도 Si2p 스펙트럼을 보여준다.
도 19는 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄, 이산화티탄 안료, 및 각각 실시예 17 및 18로부터의 개질된 샘플의 고 에너지 해상도 P2p 스펙트럼을 보여준다.
도 20은 황색 산화철 안료, 및 실시예 19로부터의 개질된 황색 산화철 안료의 저 해상도 X-선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼을 보여준다.
도 21은 실시예 19로부터의 개질된 황색 산화철 안료 샘플의 고 에너지 해상도 Na1s 스펙트럼을 보여준다.
도 22는 개질된 이산화티탄 안료 분산액을 사용하여 제조된 수중유 유화액(왼쪽 위 및 왼쪽 아래) 및 실리콘중수 유화액(오른쪽 위 및 오른쪽 아래)의 사진을 보여준다.
본 발명의 임의의 실시양태를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 그의 적용에 있어서 하기 내용에서 기술된 구조의 세부사항 및 성분들의 배열에만 제한되는 것은 아니라는 것을 이해하도록 한다. 본 발명은 기타 실시양태가 가능하고, 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하기 위한 것이라고 생각해서는 안 된다는 것을 이해하도록 한다. 본원에서 "비롯한", "포함하는" 또는 "갖는" 및 그의 변형된 형태를 사용하는 것은 그 앞에 나열된 항목들 및 그의 등가물 뿐만 아니라 추가의 항목들을 포함함을 의미한다.
또한, 본원에서 언급된 임의의 수치 범위는 보다 낮은 값에서부터 보다 높은 값까지의 모든 값을 포함하는 것으로 이해하도록 한다. 예를 들어, 농도 범위가 1 내지 50 %라고 기술된 경우, 2 내지 40 %, 10 내지 30 %, 또는 1 내지 3 % 등과 같은 값이 본 명세서에 명백히 열거된 것으로 의도된다. 이는 무엇이 구체적으로 의도되는지에 대한 예일 뿐이며, 열거된 최저값과 최고값을 포함하여 그 사이에 있는 모든 가능한 수치의 조합이 본원에서 명백히 언급된 것으로 간주해야 한다.
한 측면에서, 본 발명은 시아누릭 클로라이드를 약 3 당량의 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물과 반응시킴으로써 모든 반응성 염소를 치환시켜 치환된 트리아진을 형성함을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 제공할 수 있다. 치환된 트리아진을 입자의 표면과 반응시켜 자가-분산 입자를 형성할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b를 형성함을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 또한, 입자를 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시킴으로써 자가-분산 입자를 형성함을 포함할 수도 있다. X는 1,3,5-트리아지닐 기를 나타낸다. Y는 할로겐과 같은 이탈기일 수 있고, N은 친핵성 기일 수 있고, S는 유기 기일 수 있고, ZM은 이온화가능한 말단기일 수 있다. 또한, n은 1 내지 3의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수일 수 있고, a = n - b이다. 여기서 n이 b와 동일하거나 더 크고, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있다.
추가의 측면에서, 본 발명은 반응성 기 X-Y를 입자의 표면에 부착시킴을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 제공할 수 있다. 이어서, Y를 유기 기재 N-S-ZM로 치환시켜, X-S-ZM이 부착된 자가-분산 입자를 형성할 수 있다. X는 1,3,5-트리아지닐 기를 나타낸다. Y는 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드와 같은 이탈기일 수 있다. N은 아민, 이민, 피리딘 또는 티올 기일 수 있다. S는 치환 또는 비치환된 알킬, 아릴 또는 약 300 내지 약 8000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄일 수 있다. Z는 카르복실, 술포닐, 페놀릭, 포스포릴, 암모늄, 트리메틸암모늄 또는 트리부틸암모늄 기일 수 있다. M은 할라이드, 음으로 하전된 이온, 염 형태의 양성자, 또는 염 형태의 양이온일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 분쇄조제를 사용하여 입자를 밀링하고 분산시켜 입자 분산액을 형성함을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 또한 X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b를 형성함을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 또한, 분산액을 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시킴으로써 자가-분산 입자를 형성함을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 또한 자가-분산 입자를 정제하여, 분쇄조제를 포함한 불순물을 제거함을 포함할 수 있다. X는 1,3,5-트리아지닐 기를 나타낸다. Y는 할로겐과 같은 이탈기일 수 있고, N은 친핵성 기일 수 있고, S는 유기 기일 수 있고, ZM은 이온화가능한 말단기일 수 있다. 또한, n은 1 내지 3의 정수일 수 있고, b는 1 내지 3의 정수일 수 있고, a = n - b이다. n이 b와 동일하거나 더 크고, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있다.
추가의 측면에서, 본 발명은, 시아누릭 클로라이드를 약 3 당량의 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물과 반응시켜, 모든 반응성 염소를 치환시켜, 치환된 트리아진을 형성함을 포함할 수 있는, 입자의 개질 방법을 제공할 수 있다. 치환된 트리아진은, 입자 (D), 분산제 또는 중합체 (R) 및 물을 포함할 수 있는 입자 분산액 (D)(R)과 반응하여, 자가-분산 입자를 형성할 수 있다. 이러한 방법은 추가의 중합체를 입자 분산액에 첨가함을 포함할 수도 있다. 추가의 중합체는 (R)과 동일하거나 상이할 수 있다. 자가-분산 입자는 부착된 치환된 트리아진, (R) 및 추가의 중합체 중 하나 이상을 가질 수 있다. 입자 분산액 (D)(R)을, 임의로 입자를 밀링하고 분산시킴으로써, 형성할 수 있다. 이러한 방법은 자가-분산 입자를 정제하여, 부착되지 않은 분산제 및/또는 중합체를 포함하는 불순물을 제거함을 포함할 수도 있다. 각각의 2차 화합물은 동일하거나 상이할 수 있다. R 군은 원(raw) 입자 분산액 내에 이미 존재하는 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 원 입자에 첨가된 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 원 입자 분산액에 첨가된 추가의 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 또는 그의 조합일 수 있다.
한 실시양태에서, 본 발명은 입자의 개질 방법을 제공한다. 이러한 방법은 반응성 분자의 중개를 통해 (음으로 또는 양으로) 하전된 말단기를 갖는 유기 기를 부착시켜, 표면 안정화된 개질된 입자를 제조함을 포함할 수 있다. 이론에 의해 제한되지는 않지만, 마이크로미터 미만의 크기를 갖는 입자 상에 공유결합된, 유사하게 하전된 기들의 균일한 분포에 의해 발생된 반발력에 의해 안정화가 달성된다고 생각된다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 입자를, 전술된 바와 같은 적합한 유기 분자에 부착된 반응성 중간체와 반응시킴으로써 형성한 자가-분산 입자를 포함하는 반응성 분산액을 제공한다. 수성 환경에서 안정한 반응성 중간체를 선택하는 것은 본 발명의 또 다른 측면이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 반응성 기를 입자의 표면에 부착시키고, 이어서 반응성 기를 이온화가능한 말단기를 갖는 유기 기재로 치환시킴을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 제공한다.
추가의 실시양태에서, 본 발명은 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 10 mMole의 황 및 약 0.1 내지 약 10 mMole의 활성 수소를 포함하는 자가-분산 입자 및 물을 포함하는 분산액을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 하나 이상의 내구성, 예컨대 마찰견뢰성(crock fastness)(수-견뢰성), 및 문지름 내성 뿐만 아니라, 색심도(color depth)를 향상시키는, 입자 또는 자가-분산 입자에의 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제 부착을 제공한다. 이러한 성질은 상기에서 논의된 특정 응용분야, 예컨대 디지털 인쇄에 적합하다. 빠른 인쇄 속도 및 작은 제트 부피(2 내지 5 피코 리터)는 특히 열적 잉크 젯팅을 위한 저점도 잉크 제제를 좌우한다. 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제의 부착은 정량 요건을 감소시킨다. 또한, 중합체는 입자와 함께 존재하므로, 필적될만한 결과를 갖는 저점도 제제를 달성한다.
자가-분산 입자의 제조 방법
본 발명의 한 측면은 안정한 자가-분산 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같은, "입자"라는 용어는 수-불용성 성분을 지칭한다. 입자는 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은, "염료 입자"라는 용어는 용매 염료, 분산 염료, 수-불용성 염료, 난용성 염료 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함함을 의미한다.
염료 입자는 색을 기재에 부여하는데 사용될 수 있다. 기재의 예는 보통 종이 또는 코팅된 종이, 필름, 및 직물(예를 들어 직조물, 부직물, 편직물 등)과 같은 기타 수용 매체를 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 염료 입자는 미세 분산액의 형태일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "무기 안료 입자"라는 용어는, 보통 종이 또는 코팅된 종이, 필름 및 기타 유형의 수용 매체와 같은 기재에 색을 부여하는데 사용되는 무기 착색제를 포함함을 의미한다. 무기 안료 입자는 화장품 제제에 색을 부여할 수도 있다. 무기 안료 입자는 백색, 흑색 뿐만 아니라 기타 색일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "첨가제"라는 용어는 최종 제품의 특정 성질을 개선 또는 제공할 수 있는 비-염료 분자 또는 입자 또는 비-안료 분자 또는 입자를 포함함을 의미한다. 첨가제의 예는 비-염료 분자, 예컨대 승화성 자외선 흡수제 또는 승화성 형광증백제를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 첨가제는 무색일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "자가-분산" 입자라는 용어는 임의의 추가의 분산제의 부재 하에서 입자가 안정한 수성 분산액을 형성하도록 입자의 표면에 공유결합된 안정화기를 갖는 입자를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "안정한"이라는 용어는, 노화시, 분산액이, 상온에서 약 3 개월 이상 내지 6 개월 내지 2 년 동안 저장될 때, 측정된 중요 성질들(예컨대 평균입자크기, 점도, 표면장력 및 pH 중 하나 이상)이 10 % 미만으로 변화하는 것으로 입증되는 최소의 변화를 겪음을 의미한다. 가속 시험 방법은 약 60 ℃에서 약 1 주일 이상 동안의 열안정성 시험 또는 약 60 ℃에서 약 4 주일 이상 동안의 열안정성 시험을 포함한다. 자가-분산 입자는 인조섬유(예: 폴리에스테르) 상에서의 승화시 변하지 않는 색 수율을 나타낸다.
일부 실시양태에서, "부착된", "부착하는" 또는 "부착"은 직접적이거나 간접적일 수 있다.
제1 실시양태에서, 자가-분산 입자의 제조 방법은 일반적으로 (1) 입자 (D)를 X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물 및 할로겐-함유 물질과 반응시켜, 반응성 기 X-Y를 입자 (D)의 표면에 부착시키고, 그럼으로써 입자 반응성 중간체 (D)X-Y를 형성하고; (2) 입자 반응성 중간체 (D)X-Y를 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 자가-분산된 입자 (D)-X-S-ZM을 형성함("치환 단계")을 포함한다. 이러한 실시양태의 한 예는, 비제한적으로, 반응성 기 X-Y를 입자의 표면에 부착시키고; 이어서 Y를 유기 기재 N-S-ZM으로 치환시켜, X-S-ZM이 부착된 자가-분산 입자를 형성함을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 포함할 수 있다.
제2 실시양태에서, 자가-분산 입자 (D)-X-S-ZM을 제조하는 방법은 (1) X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM을 형성하고("치환 단계"); (2) 입자 (D)를 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM과 반응시켜, 2차 치환 반응을 통해, 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM을 입자의 표면에 부착시켜, 자가-분산 입자 (D)-X-S-ZM을 형성함을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태의 한 예는, 비제한적으로, X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(S-ZM)b을 형성하고; 입자를 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(S-ZM)b과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시켜, 자가-분산 입자를 형성함을 포함할 수 있는 입자의 개질 방법을 포함할 수 있고; 여기서 n은 1 내지 3의 정수이고; b는 1 내지 3의 정수이고; a = n - b이고; 여기서 n은 b와 동일하거나 더 크고, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있다. 한 실시양태에서, b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 상이할 수 있다.
제3 실시양태에서, 자가-분산 입자 (D)-X-S-ZM의 제조 방법은 (1) X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 제 1 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM을 형성하고("치환 단계"); (2) X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 단계 (1)과 상이한 2차 화합물 N2-S2-Z2M2와 반응시켜, 제 2 치환된 반응성 중간체 X-S2-Z2M2를 형성하고("치환 단계"); (3) 입자 (D)를 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM 및 X-S2-Z2M2와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 부착시켜, 자가-분산된 입자 Z2M2-S2-X-(D)-X-S-ZM을 형성함을 포함할 수 있다. 임의로 S-ZM과 S2-Z2M2는 동일할 수 있고, 모든 반응성 기는 치환될 것이다. 입자 표면에의 최종 부착은 라디칼-보조된 불균등화 반응 중 하나일 수 있다.
제4 실시양태에서, 자가-분산 입자 (D)-X-S-ZM의 제조 방법은 (1) 분쇄조제를 사용하여 입자를 밀링 및 분산시켜, 수성 입자 분산액을 형성하고; (2) X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 제 1 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM을 형성하고("치환 단계"); (3) X-Y 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 단계 (2)와 상이한 2차 화합물 N2-S2-Z2M2와 반응시켜, 제 2 치환된 반응성 중간체 X-S2-Z2M2를 형성하고("치환 단계"); (4) 분쇄조제를 사용하여 예비-밀링된 입자 (D)를 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM 및 X-S2-Z2M2와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM 및 X-S2-Z2M2를, 라디칼-개시된 반응을 사용하여, 입자의 표면에 부착시켜, 자가-분산 입자 Z2M2-S2-X-(D)(R)-X-S-ZM을 형성하고; (5) 자가-분산된 입자를 정제하여, 분쇄조제를 포함하는 불순물을 제거함을 포함할 수 있다. 임의로, S-ZM과 S2-Z2M2는 동일할 수 있다.
제5 실시양태에서, 자가-분산 입자 (D)(R)-X-S-ZM의 제조 방법은 (1) 임의로 입자를 밀링 및 분산시켜, 입자 (D), 분산제 또는 중합체 (R) 및 물을 포함하는 수성 입자 분산액 (D)(R)을 형성하고; (2) 시아누릭 클로라이드를 약 3 당량의 2차 화합물 SZM 또는 2차 화합물들(SZM, S2Z2M2 및 S3Z3M3)의 혼합물과 반응시켜, 모든 반응성 염소를 치환시켜, 치환된 트리아진을 형성하고; (3) 치환된 트리아진을 수성 입자 분산액 (D)(R)과 반응시켜, 자가-분산된 입자 (D)(R)-X-S-ZM, -X-S2-Z2M2, -X-S3-Z3M3을 형성하고(여기서, X-S-ZM, -X-S2-Z2M2, -X-S3-Z3M3 중 하나 이상은 (D)(R)에 부착됨); (4) 자가-분산된 입자를 정제하여, 부착되지 않은 분산제를 포함하는 불순물을 제거함을 포함할 수 있다. 임의로 S-ZM과 -S2-Z2M2과 S3-Z3M3는 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 실시양태에서, X는 트리아진기일 수 있다.
제6 실시양태에서, 중합체 첨가제로써 안정화된 입자 분산액을, 고형 입자 대신에 자가-분산 입자 (D)(R)-X-S-ZM을 제조하는데 사용할 수 있다.
치환 단계 동안에, X-Y 반응성 기의 하나 이상의 이탈기 Y는 2차 화합물 N-S-ZM로 치환된다. 한 예에서, 비제한적으로, 치환 단계 동안에, 시아누릭 클로라이드의 하나 이상의 염소는 2차 화합물 N-S-ZM으로 치환된다. N은, 비제한적으로, 아민, 이민, 피리딘 또는 티올을 포함하는 친핵성 기이다. S는, 비제한적으로, 유기 기, 예컨대 치환 또는 비치환된 알킬, 아릴, 및 약 1 내지 100 개 초과의 탄소를 갖거나 약 300 내지 약 8000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄를 포함할 수 있고, 음전하에 의한 안정화의 경우, ZM은 산성 테일(tail)기이고, Z는, 비제한적으로, 카르복실, 술포닐, 페놀릭 및 포스포릴일 수 있고, M은 염 형태로서 존재하는 경우 양성자 또는 양이온일 수 있다.
치환 반응은 입자의 표면에 전하 및 부피감을 부여할 수 있다. 치환 단계를 수성 매체에서 수행할 수 있다. 산성 테일의 작용기의 선택은 최종 응용분야에 의해 좌우되는 반면에, 염기성 헤드(head)의 작용기는 이탈기 Y를 치환시키기에 충분한 친핵성을 가져야 한다. 한 예에서, 비제한적으로, 염기성 헤드의 작용기는 시아누릭 클로라이드 내의 염소를 치환시키기에 충분한 친핵성을 가져야 한다. 2차 화합물은 중합체, 아민, 아미노산, 알콜, 티올 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 2차 화합물(N-S-ZM 및 N2-S2-Z2M2, N3-S3-Z3M3)의 예는, 비제한적으로, 아미노 벤조산, 아미노 벤젠 술폰산, 아미노 페놀, 아미노 술폰산, 폴리에톡실화 아미노산, 나트륨 술파닐레이트, 술파닐산, 나트륨 p-아미노벤조에이트, p-아미노페놀, 에틸 4-아미노벤조에이트, 타우린, 올레산(아미노), 나트륨 아미노올레에이트, 테트라메틸암모늄 4-아미노벤조에이트, 및 나트륨 4-아미노페놀레이트를 포함한다. 추가의 2차 화합물은 유기 중합체성 기재를 포함한다. 유기 중합체성 기재의 예는, 비제한적으로, SMA(폴리스티렌-코-말레산 무수물 수지), 폴리(스티렌-코-말레산 무수물) 큐멘 종결된 수지, PEI, PEHA, SA(스티렌-아크릴릭), 펜타에틸렌헥사민, 헌츠만 케미칼즈(Huntsman Chemicals)에서 "서르폰아민즈(Surfonamines)"라는 상표명으로서 입수가능한, 300 내지 3000 MW의 공지된 분자량 범위를 갖는 선형 알킬 및 분지형 에톡시 및 프로폭시 쇄 중합체, 선형 폴리에톡시 중합체성 아민, 선형 프로폭시 중합체성 아민, 바스프(BASF)에서 "존크릴즈(Joncryls)"라는 상표명으로서 입수가능한 스티렌 아크릴릭 공중합체, 및 "에포민즈(Epomines)"라는 상표명으로서 판매되는 폴리에틸렌이민을 포함할 수 있다.
양전하에 의한 안정화의 경우, ZM은 양으로 하전된 4차 암모늄 유형의 테일기일 수 있고, 여기서 Z는, 비제한적으로, 암모늄, 트리메틸암모늄 및 트리부틸암모늄일 수 있고, M은 할라이드 또는 임의의 음으로 하전된 이온일 수 있다. 2차 화합물 N-S-ZM, N2-S2-Z2M2 및 N3-S3-Z3M3의 예는, 비제한적으로, 단순 디아미노 방향족, 또는 폴리에틸렌이민으로 이루어진 양이온성 중합체, 폴리구아니딘, 4차 암모늄 화합물 등을 포함한다.
최종 자가-분산 입자는 제1 및 제2 실시양태의 경우 식 (D)-X-S-ZM으로 나타내어질 수 있다. 어떤 경우에는, 상이한 2차 화합물을 포함하는 입자에 부착된 여러 개의 -S-ZM이 있을 수 있다. 제3 실시양태의 경우, 최종 자가-분산 입자는 식 Z2M2-S2-X-(D)-X-S-ZM으로 나타내어질 수 있다. 제4 실시양태의 경우, 최종 자가-분산 입자는 식 Z2M2-S2-X-(D)(R)-X-S-ZM으로 나타내어질 수 있다. 제5 실시양태의 경우, 최종 자가-분산 입자는 식 (D)(R)-X-S-ZM, -X-S2-Z2M2, -X-S3-Z3M3(여기서, X-S-ZM, -X-S2-Z2M2, -X-S3-Z3M3 중 하나 이상이 (D)(R)에 부착됨)으로 나타내어질 수 있다. 제6 실시양태의 경우, 최종 자가-분산 입자는 식 (D)(R)-X-S-ZM으로 나타내어질 수 있다. 그리고 마지막으로, N, Z, M 및 S를 수식하기 위해 "2" 또는 "3"을 사용함은 N, Z, M 및 S와 MN2, Z2, M2 및 S2와 N3, Z3, M3 및 S3이 서로 동일하거나 상이할 수 있음을 나타냄을 의미한다. N2, Z2, M2 및 S2와 N3, Z3, M3 및 S3은 N, Z, M 및 S에 관해 상기에서 기술된 동일한 선택사항들로부터 선택될 수 있다.
R은 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제일 수 있다. 한 실시양태에서, 분산제는 라디칼을 형성하여 입자의 표면에 부착되도록 활성화될 수 있는 작용기를 갖는 중합체일 수 있다. R은 이미 원 입자 분산액 내에 존재하는 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 원 입자에 첨가된 올리고머, 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 원 입자 분산액에 첨가된 추가의 중합체, 중합체성 수지, 분산제 또는 결합제; 또는 그의 조합일 수 있다. 중합체의 구체적인 예는 SMA(폴리스티렌-코-말레산 무수물 수지), 폴리(스티렌-코-말레산 무수물) 큐멘 종결된 수지, PEI, PEHA, SA(스티렌-아크릴릭), 펜타에틸렌헥사민, 헌츠만 케미칼즈에서 "서르폰아민즈"라는 상표명으로서 입수가능한, 300 내지 3000 MW의 공지된 분자량 범위를 갖는 선형 알킬 및 분지형 에톡시 및 프로폭시 쇄 중합체, 선형 폴리에톡시 중합체성 아민, 선형 프로폭시 중합체성 아민, 바스프에서 "존크릴즈"라는 상표명으로서 입수가능한 스티렌 아크릴릭 공중합체, 및 "에포민즈"라는 상표명으로서 판매되는 폴리에틸렌이민, 및 알버딩크(Alberdingk), 바이엘(Bayer)(임프라닐(Impranil)), 헌츠만 스페셜티(Huntsman Specialty)(디크릴란(Dicrylan))에 의해 제조된 것과 같은 PU 수지를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 올리고머의 구체적인 예는 우레탄-아크릴레이트, 폴리에스테르-아크릴레이트, 및 PEG-아크릴레이트(사이텍(Cytec), 사르토머(Sartomer), 란(Rahn))를 포함한다.
본 발명을 설명하는 것을 돕기 위해서, 제2 실시양태의 구체적인 예를 하기에 제공하며, 여기서 D는 입자를 나타낸다.
Figure pct00001
본 발명을 설명하는 것을 돕기 위해서, 제3 실시양태의 구체적인 예를 하기에 제공하며, 여기서 D는 입자를 나타낸다.
Figure pct00002
본 발명을 설명하는 것을 돕기 위해서, 제5 실시양태의 구체적인 예를 하기에 제공하며, 여기서 D는 입자를 나타내고 R은 중합체, 중합체성 수지 또는 분산제를 나타낸다.
Figure pct00003
더욱 일반적으로 말하자면, 원 입자 또는 습윤 프레스 케이크(press cake)를 미세한 입자가 되게(전형적으로 약 200 ㎚ 미만) 밀링하고, 이어서 작은 유기 분자를 안정화기로서 부착시킴으로써, 자가-분산 입자를 형성할 수 있다. 본원에 기술된 것을 포함하는 표면 개질 화학은 원 입자, 분산제 및 물을 포함하는 원 입자 분산액에서 사용될 수도 있다. 원 입자를 해당 분야에 공지된 바와 같이 하나 또는 다수의 분산제 및 첨가제를 사용하여 분산시켜 원 입자 분산액을 형성할 수 있다. 원 입자(예를 들어 분말 형태)가 아니라 원 입자 분산액은 본원에서 기술된 표면 개질 기술 뿐만 아니라 해당 분야에 잘 공지된 기타 표면 개질 기술에서도 사용될 수 있다. 또한, 원 입자 분산액 및 원 입자는 본원에서 기술된 표면 개질 기술에서 함께 사용될 수 있다. 원 입자와 원 입자 분산액과 자가-분산 입자와 원 입자 분산액으로부터의 자가-분산 입자의 임의의 조합이 본원에서 기술된 표면 개질 기술에서 사용될 수 있다.
원 입자 분산액을 개질하는 임의의 기존의 표면 개질 화학을 사용하는 경우, 원 입자 분산액 내의 분산제 뿐만 아니라 상기에서 기술된 화합물은 표면 개질 동안에 원 입자의 표면에 부착될 수 있다. 이렇게 해서, 라디칼을 형성할 수 있는 분산제와 치환된 반응성 중간체(예를 들어 X-S-ZM)는 동시에 입자의 표면에 부착될 수 있다. 이로써 안정한 입자 분산액이 형성될 수 있다. 표면 개질 공정 동안에 입자의 표면에 부착되지 않은 임의의 잔여 분산제, 즉 입자에 의해서 흡착만 될 뿐 부착되지는 않은 임의의 분산제를 정제 공정을 통해 제거할 수 있다.
한 실시양태에서, 상업적인 입자 분산액을 임의의 밀링 없이 개질할 수 있다. 보다 작은 입자를 원하는 경우에는, 분산액을 부착 공정 동안에 임의의 시점 이전 또는 임의의 시점에서 밀링할 수 있다. 예를 들어, 불러(Buhler) 마이크로 매체 밀을 사용할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 분산제를 원 입자에 첨가할 수 있고, 이어서 부착 공정 동안에 임의의 시점 이전 또는 임의의 시점에서 입자 및 분산제를 밀링할 수 있다. 또 다른 추가의 실시양태에서, 분산제를 원 입자에 첨가할 수 있고, 이어서 입자 및 분산제를 밀링할 수 있거나 원 입자 분산액을 밀링할 수 있고, 밀링 동안에 임의의 시점 이전 또는 임의의 시점에서, 추가의 중합체 또는 치환된 반응성 중간체를 첨가할 수 있다. 분쇄조제를 원 입자 및 분산제와 밀링할 수도 있다. 첨가된 분산제의 양을 조절하여 입자의 표면에 부착된 분산제의 최종량을 변화시킬 수 있다. 화학적 처리 전에 수행된 밀링은 통상적인 밀 챔버 및 부품의 사용을 허용하면서 부착 공정 동안에 재-응집을 방지할 수 있다.
이러한 공정에 의해 개질된 입자는 통상적으로 분산된 입자보다 더 낮은 점도 및 더 높은 표면장력을 가질 수 있다.
전부는 아니지만 일부 실시양태에서는, 방법, 개질된 입자, 또는 개질된 입자를 포함하는 분산액은 원소 금속 및 합금 금속, 중합체(예를 들어 폴리우레탄), 점토, 졸겔, 플라스틱 비드 또는 라텍스 페인트를 배제할 수 있다.
본 발명의 실시양태는 하기에서 보다 상세하게 논의된다. 일반적으로, 입자의 공급원을 선택함으로써 자가-분산 입자의 제조 방법을 개시한다.
입자
본 발명에 따라 표면 개질될 수 있는 염료 입자는, 컬러 인덱스(Color Index)에 따른 분산 및 용매 염료로서 간주되는 모든 염료를 포함한다. 본 발명에 따라 표면 개질될 수 있는 염료 입자는 디스퍼스 블루 14, 디스퍼스 블루 19, 디스퍼스 블루 72, 디스퍼스 블루 334, 디스퍼스 블루 359, 디스퍼스 블루 360, 디스퍼스 오렌지 25, 디스퍼스 옐로우 54, 디스퍼스 옐로우 64, 디스퍼스 레드 55, 디스퍼스 레드 60, 마크로렉스 레드 H, 디스퍼스 브라운 27, 솔벤트 블루 67, 솔벤트 블루 70, 솔벤트 레드 49, 솔벤트 레드 146, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 옐로우 162, 솔벤트 바이올렛 10, 솔벤트 블랙 29, 애시드 옐로우 204, 애시드 옐로우 151, 애시드 오렌지 60, 애시드 레드 182, 애시드 레드 357, 애시드 레드 359, 애시드 블루 193, 애시드 브라운 355, 애시드 바이올렛 90, 애시드 블랙 172, 애시드 블랙 194, 애시드 블랙 52, 및 애시드 블랙 60을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 기타 적합한 물질은 마크로렉스(랑세스(Lanxess)에서 입수가능함) 및 엘바솔(Elbasol)이라는 상표명으로서 입수가능하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상업적인 수성 염료 입자 분산액 (D)(R)의 예는 바픽산(Bafixan)(바스프), 포론(Foron)(클라리안트(Clariant)), 트란스코로나(Transcorona)(휴버(Huber)), 및 파피셀(Papicel)(이스트웰(Eastwell))을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 센시언트 이미징 테크놀로지즈-스페셜티 잉크스 앤드 컬러즈(Sensient Imaging Technologies-Specialty Inks and Colors)(스위스)에서 입수가능한 염료 입자 분산액의 예는 테라프린트(Teraprint), 수블리(Subli) 및 엘바제트(Elvajet) 제품을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
사용되는 염료 입자의 품질은, 분산액의 중요 성질, 예컨대 평균입자크기, 불투명도, 색조, 안정성 등에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 본 발명의 한 실시양태에서, 보다 낮은 품질의 염료 입자를 본 발명의 표면 개질 기술에서 사용하여 우수한 품질의 완성품을 제조할 수 있다. 본 발명의 자가-분산 염료 입자의 정제 공정에서는, 원 염료 입자 또는 원 염료 입자 분산액으로부터 유래된 불순물을 제거할 수 있다.
염료 분말 및 습윤 프레스 케이크 내의 염료는 다양한 입자크기로서 이용될 수 있다. 일반적으로, 보다 작은 입자크기는 보다 큰 표면적과 연관되고, 보다 큰 표면적은 보다 높은 농도의 친수성 표면 기를 수용할 수 있고, 이로써 궁극적으로 수성-기재의 매체에서의 염료의 분산능이 향상된다. 따라서, 입자크기는 자가-분산 염료 입자의 분산능에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 건조 분말 내의 전형적인 분산 염료의 평균 주 입자크기는 약 0.1 내지 100 마이크로미터, 특히는 약 1 내지 20 마이크로미터이다. 큰 크기를 갖는 염료 입자를, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 개수의 기술을 사용하여, 표면 개질 전 또는 표면 개질 동안에, 원하는 크기로 분쇄할 수 있다. 이러한 기술은 볼 밀, 아트리터, 플로우 제트 혼합기(flow jet mixer), 임펠러 밀(impeller mil), 콜로이드 밀 및 샌드 밀(예를 들어 '수퍼 밀(Super Mill)', '아지테이터 밀(Agitator Mill)', '디노-밀(Dyno-mill)' 또는 '비즈 밀(Beads Mill)'이라는 상표명으로서 상업적으로 판매되는 것)을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 밀 매체는 유리 비드, 지르코니아 비드 및 스테인레스강 비드를 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 밀 매체는 약 0.01 내지 약 5 ㎜, 특히는 약 0.1 내지 약 3 ㎜의 범위의 크기를 갖는 입자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 표면 개질될 수 있는 무기 안료 입자는 금속 산화물, 금속 붕산염, 금속 황산염, 금속 황화물, 금속 크롬산염, 금속 탄산염, 금속 셀렌화물 및 그의 조합을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 일부 경우양태에서, 적합한 무기 안료는 예를 들어 산화티탄(IV), 산화철(III), 산화아연 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 표면 개질될 수 있는 기타 무기 안료는, 비제한적으로, FDA의 승인을 받은 안료를 포함할 수 있다. 이것은 화장품 용도에 적합할 수 있다. 화장품에서 사용될 수 있는 허용가능한 무기 안료를, 본원에 참고로 포함된 21 C.F.R.§§70-82에서 찾을 수 있다.
입자는 다양한 입자크기로서 이용될 수 있다. 일반적으로, 보다 작은 입자크기는 보다 큰 표면적과 연관되고, 보다 큰 표면적은 보다 높은 농도의 친수성 표면 기를 수용할 수 있고, 이로써 궁극적으로 수성-기재의 매체에서의 염료의 분산능이 향상된다. 따라서, 입자크기는 표면 개질된 입자의 분산능에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 입자의 평균 주 입자크기는 약 50 ㎚ 미만, 특히는 약 30 ㎚ 미만, 특히는 약 20 ㎚ 미만, 더욱 특히는 약 10 ㎚ 미만일 수 있다. 입자의 응집체는 약 200 ㎚ 미만, 특히는 약 150 ㎚ 미만, 더욱 특히는 약 100 ㎚ 미만일 수 있다. 입자의 표면적은 약 100 ㎡/g 초과, 특히는 약 150 ㎡/g 초과, 더욱 특히는 약 200 ㎡/g 초과일 수 있다. 보다 큰 크기를 갖는 입자를, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 개수의 기술을 사용하여, 표면 개질 전 또는 표면 개질 동안에, 원하는 크기로 분쇄할 수 있다. 이러한 기술은 볼 밀, 아트리터, 플로우 제트 혼합기, 임펠러 밀, 콜로이드 밀 및 샌드 밀(예를 들어 '수퍼 밀', '아지테이터 밀', '디노-밀' 또는 '비즈 밀'이라는 상표명으로서 상업적으로 판매되는 것)을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 밀 매체는 유리 비드, 지르코니아 비드, 플라스틱 비드 및 스테인레스강 비드를 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 밀 매체는 약 0.01 내지 약 5 ㎜, 적합하게는 약 0.1 내지 약 3 ㎜의 범위의 크기를 갖는 입자를 포함할 수 있다. 안료가 쉽게 부서지는 경우에는, 회전 균질화기 또는 초음파 균질화기를 사용하여 입자크기를 감소시킬 수 있다.
일부 경우에는, 자가-분산 입자를 생성하기 전에, 입자를 습윤시키고 나노-크기의 입자로 밀링하고 분쇄조제 및/또는 중합체성 수지를 사용하여 분산시킬 수 있다. 입자를 분쇄조제를 사용하여 밀링하기 전에는, 입자는 분말 또는 습윤 케이크 형태일 수 있다. 밀링을, 치환된 반응성 중간체 또는 추가의 중합체와의 반응 전, 또는 반응 동안의 임의의 시점, 또는 반응 후에 수행할 수 있다. 부착 반응이 완결된 후에, 부착되지 않은 분쇄조제/수지를, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 정제 방법을 사용하여 제거하여, 주로 부착된 기재를 갖는 개질된 안료 및 물을 함유하는 분산액을 형성할 수 있다. 분쇄조제의 예는 트리톤(Triton) X-100(미국 오하이오주 더블린 소재의 애쉬랜드 인코포레이티드(Ashland Inc.)에서 입수가능함), 이게팔(Igepal) CA-630(미국 뉴저지주 크랜버리 소재의 로디아(Rhodia)에서 입수가능함), 서르피놀(Surfynol) CT 121, 131, 141 및 231(미국 펜실배니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠(Air Products)에서 입수가능함), 및 레만텍스 바인더(Lemantex Binder)(스위스 소재의 센시언트 이미징 테크놀로지즈 S.A.에서 입수가능함)를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
이러한 경우에, 과황산염 잔기와 같은 라디칼 개시제를 불균등화 및 부착 공정의 수행에 사용한다. 일부 경우양태에서, 반응을 약 25 내지 약 90 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 입자를, 안료와 치환된 트리아진의 반응 전, 반응 동안 또는 반응 후에, 약 100 ㎚ 미만으로 밀링할 수 있다. 필요하다면 소포제를 첨가하여 발포를 제어할 수 있다. 필요하다면 염료 용액 및/또는 계면활성제를 사용하여 입자를 습윤시킬 수 있다.
첨가제의 예는, 비제한적으로, 승화성 자외선 흡수제, 예컨대 2-[2-히드록시-5-메틸]-3-(t-부틸)페닐]-5-클로로-2H-벤조트리아졸, 승화성 형광증백제, 예컨대 벤조-옥사졸 유도체, 호스타룩스(Hostalux) KCB(클라리안트), 및 그의 조합을 포함한다.
일부 경우에는, 자가-분산 입자를 생성하기 전에, 입자를 습윤시키고 나노-크기의 입자로 밀링하고 분쇄조제 및/또는 중합체성 수지를 사용하여 분산시킬 수 있다. 입자를 분쇄조제 및/또는 중합체성 수지를 사용하여 밀링하기 전에는, 입자는 분말 또는 습윤 케이크 형태일 수 있다. 밀링을 치환된 반응성 중간체 또는 추가의 중합체와의 반응 전, 또는 반응 동안의 임의의 시점, 또는 반응 후에 수행할 수 있다. 부착 반응이 완결된 후에, 부착되지 않은 분쇄조제/수지를, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 정제 방법을 사용하여 제거하여, 주로 부착된 기재를 갖는 개질된 안료 및 물을 함유하는 분산액을 형성할 수 있다. 분쇄조제의 예는 트리톤 X-100(미국 오하이오주 더블린 소재의 애쉬랜드 인코포레이티드에서 입수가능함), 이게팔 CA-630(미국 뉴저지주 크랜버리 소재의 로디아에서 입수가능함), 서르피놀 104, CT 121, 131, 141 및 231(미국 펜실배니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠에서 입수가능함), 에프카(Efka)(스위스 시바 스페셜티 케미칼즈(CIBA Specialty chemicals)에서 입수가능함), 시물솔(Simulsol)(프랑스 세픽(Seppic)에서 입수가능함), 다양한 음이온성 분쇄조제, 예컨대, 비제한적으로, 미드 웨스트바코(Mead Westvaco), 보레가드(Borregaard)의 리그노술포네이트 및 누팜(Nufarm), 롬 앤드 하스(Rohm & Haas)의 나프탈렌산의 술포네이트-포름알데히드 축합물을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
제2 실시양태의 한 예에서, 시아누릴기를 포함하는 반응성 화합물을 유기 기를 포함하는 2차 화합물로 치환시킨다. 이어서 치환된 반응성 중간체 -X-S-ZM을, 시아누릭 클로라이드를 사용하여, 입자에 부착시킨다. pH와 반응 온도와 지속 시간의 조합은 얼마나 많은 기들이 입자의 표면에 부착될지를 결정한다. 한 실시양태에서, 반응을 입자 30 그램 당 15 그램의 4-아미노벤조산 및 29.6 그램을 사용하여 수행한다.
일부 경우양태에서, 유기 기를 포함하는 2차 화합물, 시아누릭 클로라이드, 물, 얼음 및 염기로 이루어진 슬러리를 생성한다. 유기 기를 포함하는 2차 화합물을, 입자의 원하는 최종 응용분야를 고려하여, 선택할 수 있다.
제3 실시양태의 한 예에서, 시아누릴기를 포함하는 반응성 화합물을, 동일하거나 상이할 수 있는 두 개의 유기 기를 포함하는 2차 화합물로 치환시킨다. 이어서 두 개의 치환된 반응성 중간체 X-S-ZM 및 X-S2-Z2M2를, 시아누릭 클로라이드를 사용하여, 입자에 부착시킨다. pH와 반응 온도와 지속 시간의 조합은 얼마나 많은 기들이 입자의 표면에 부착될지를 결정한다. 우선 유기 기를 포함하는 2차 화합물, 시아누릭 클로라이드, 물, 얼음 및 염기로 이루어진 슬러리와 반응시킴으로써, 이러한 공정을 순차적으로 수행할 수 있다. 유기 기를 포함하는 상이한 2차 화합물, 시아누릭 클로라이드, 물, 얼음, 산 및 염기로 이루어진 제 2 슬러리를 사용하여 순차적인 수행을 종결시킨다.
시아누릴 클로라이드 대 2차 화합물의 비를 전형적으로 화학양론을 통해 결정하고, 우수한 혼합이 허용되도록 농도를 제어한다. 시아누릭 클로라이드와 2차 화합물 사이의 반응을, 혼합을 병행하면서, 약 2 내지 약 4 시간 동안 수행할 수 있다.
제3 실시양태의 한 예에서, 시아누릴 클로라이드 내의 모든 반응성 염소를, 입자와의 반응 전에, 화학양론(3 개의 모든 염소를 치환시키기 위해서는 3 당량이 필요) 및 온도(약 90 ℃의 보다 높은 온도)를 조작함으로써, 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물로 치환시킨다. 이러한 반응을 통해, 입자의 표면 개질을 용이하게 하는 치환된 트리아진을 형성한다. 2차 화합물들의 혼합물은 한 가지, 두 가지 또는 세 가지의 상이한 2차 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 과황산염 잔기와 같은 라디칼 개시제를 불균등화 및 부착 공정의 수행에 사용한다.
본 발명의 일부 경우양태에서, 과황산염 잔기와 같은 라디칼 개시제를 불균등화 및 부착 공정의 수행에 사용한다. 일부 경우양태에서, 반응을 약 25 내지 약 90 ℃, 특히는 약 40 내지 약 60 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 입자를 치환된 트리아진과 반응시키기 전, 동안 또는 후에, 입자를 약 100 ㎚ 미만으로 밀링할 수 있다. 입자를 약 2 내지 약 20 시간, 특히는 약 4 내지 약 15 시간, 더욱 특히는 약 7 내지 약 11 시간 동안 밀링할 수 있다. 필요하다면 소포제를 첨가하여 발포를 제어할 수 있다.
입자와, 반응성 화합물 또는 산 유도체를 포함하는 2차 기의 반응을 통해, 반응 혼합물의 pH를 저하시킬 수 있는 산성 표면 기를 생성할 수 있다. pH의 감소는, 치환 동안의 자가-분산 입자 분산액 또는 반응성 화합물과 2차 화합물의 슬러리의 불안정화를 초래하고, 점도의 증가를 초래할 수도 있다. 따라서, 필요하다면, 염기성 물질로써의 치환 전 및 동안에, pH를 조절할 수 있다. 치환 동안에 반응 혼합물의 pH는 약 7 이상, 특히는 약 8 이상, 더욱 특히는 약 9 이상일 수 있다. 예를 들어 염기의 첨가를 포함하는 해당 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 pH를 조절할 수 있다. 적합한 염기는 알칼리 수산화물 및 칼슘-비함유 알칼리 수산화물(예를 들어 NaOH, KOH, LiOH, NH4OH), 알칼리 탄산염 및 중탄산염(예를 들어 NaHCO3, KHCO3), 및 유기 염기(예를 들어 디메틸에탄올 아민 및 트리에탄올 아민)를 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 특히, 적합한 pH 조절자는 칼슘-비함유 수산화나트륨을 포함한다.
자가-분산 입자
상기에 기술된 반응을 완결한 후, 자가-분산 입자를 건조 분말로서 반응 혼합물로부터 단리시킬 수 있다. 그 결과의 자가-분산 입자를, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 개수의 기술을 사용하여 정제함으로써, 반응하지 않은 원료, 부산물 염 및 기타 반응 불순물을 제거할 수 있다. 정제 기술은 여과, 원심분리 또는 둘의 조합을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 자가-분산 입자를, 예를 들어, 증발을 통해 단리시킬 수 있거나, 이것을 해당 분야의 숙련자에게 공지된 기술을 사용하여 여과 및 건조시킴으로써 회수할 수 있다.
또 다르게는, 자가-분산 입자를 농축된 수성 입자 분산액으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 자가-분산 입자의 분산액을 정제하여, 제작 공정의 결과로서 분산액 중에 공존할 수 있는 유기 및 무기 불순물 및 기타 원치않는 자유 화학종을 제거할 수 있다. 정제 기술은 물 세척, 역삼투압 및 한외여과를 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 일부 경우양태에서, 10 % 고체 함량으로 조절된 공급 샘플의 염화물 및 황산염 함량이 약 150 ppm 미만, 특히는 약 100 ppm 미만, 더욱 특히는 약 25 ppm 미만이 될 때까지, 용해된 불순물을 한외여과를 통해 제거할 수 있다. 필요하다면, 분산액의 pH를 정제 전에 조절할 수 있다. 충분량의 산 또는 염기를 첨가하여 분산액의 pH를 약 7 이상, 특히는 약 8 이상, 더욱 특히는 약 9 이상으로 조절할 수 있다. 본 발명은 분산액의 pH가 약 7 내지 약 9인 실시양태를 포함한다. 분산액을, 원한다면, 약간의 물을 제거함으로써 농축시킬 수 있다. 일부 경우양태에서, 분산액을 약 8 % 이상, 또 다르게는 약 14 % 이상, 또 다르게는 약 20 %의 고체 함량으로 농축시킨다. 본 발명은 분산액을 약 8 내지 약 16 %의 고체 함량으로 농축시키는 실시양태를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 분산액을 약 10 % 이상, 또 다르게는 약 18 % 이상, 또 다르게는 약 20 % 이상의 고체 함량으로 농축시킨다. 본 발명은 분산액을 약 8 내지 약 14 %의 고체 함량으로 농축시키는 실시양태를 포함한다.
살생제를 분산액에 첨가하여 미생물의 성장을 억제할 수도 있다. 적합한 살생제의 예는 나트륨 벤조에이트, 펜타클로로페놀 나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드 나트륨, 나트륨 소르베이트, 나트륨 데히드로아세테이트, 벤즈이소티아졸리논, 1,2-디벤조티아졸린-3-온, 메틸이소티아졸리논, 클로로메틸이소티아졸리논, 및 1-(3-클로랄릴)-3,5,7-트리아자-1 아조니아아다만탄 클로라이드(CTAC)를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 상업적으로 입수가능한 살생제는 프록셀(Proxel)® CRL, 프록셀® BDN, 프록셀® GXL, 프록셀® XL-2, 및 프록셀® TN(미국 조지아주 스미르나 소재의 아치 케미칼즈(Arch Chemicals)에서 입수가능함), 니파시드(Nipacide) TBX(미국 노쓰캐롤라이나주 샤를로트 소재의 클라리안트에서 입수가능함) 및 엑스빙스(XBINX)®(미국 오하이오주 신시네티 소재의 피엠씨 스페셜티즈 그룹 인코포레이티드(PMC Specialties Group, Inc.)에서 입수가능함)를 포함한다. 전형적으로, 소량, 예컨대 0.05 내지 5 중량%, 특히는 0.1 내지 1 중량%, 더욱 특히는 0.2 내지 0.4 중량%의 살생제가 분산액에서 사용된다. 여기에는 0.3 중량%의 살생제가 포함된다.
분산액에 유동성 및 안정성을 부여하는 물질을 첨가할 수도 있다. 이러한 물질의 예를, 각각 본원에 참고로 포함된, 1991년 10월 22일에 허여된 미국 특허 제5,059,248호, 1997년 1월 7일에 허여된 미국 특허 제5,591,455호 및 1997년 1월 21일에 허여된 미국 특허 제5,595,592호에서 찾을 수 있다. 그 예는 선형 지방족 치환된 글리신 화합물 및 그의 염을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 본원에서 사용된 바와 같은 "선형 지방족 치환된 글리신"이라는 용어는 글리신의 아미노기가 선형 지방족 기로 치환된 글리신 화합물을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 이러한 유형의 물질의 예는 에틸렌 디아민 테트라아세트산, 니트릴로 트리아세트산, 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산, 히드록시에틸렌 디아민 트리아세트산, 디히드록시에틸 글리신, 이미노디아세트산 및 에탄올 디글리신 및 알칼리 금속(예를 들어 나트륨), 알칼리 토금속(예를 들어 칼슘) 및 그의 암모늄염이다. 해당 분야의 숙련자에게 공지된 기타 유사한 선형 지방족 치환된 글리신 화합물 및 그의 염이 사용될 수도 있다. 일부 경우양태에서, 에틸렌디아민테트라아세트산의 전술된 염이 유용성, 비용효과 및 무독성을 갖기 때문에 사용될 수 있다. 일부 경우양태에서, 이러한 물질은 분산액 조성물 내의 입자의 약 0.5 내지 3.5 중량%, 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5 중량%를 구성할 수 있다.
분산액을 분산액의 의도된 최종 용도를 위해 필요한 필터 카트리지를 통해 여과할 수 있다. 일부 경우양태에서, 필터 카트리지의 공칭 기공 크기는 약 5 마이크로미터 이하, 특히는 약 1 마이크로미터 이하, 특히는 약 0.5 마이크로미터 이하, 더욱 특히는 약 0.2 마이크로미터 이하이다.
분말 및 분산액 외에, 자가-분산 입자를 습윤 프레스 케이크로서 단리시킬 수도 있다. 프레스 케이크 형태일 때, 자가-분산 입자는 이것이 건조한 형태가 될 정도로 응집되지는 않으며, 따라서 자가-분산 입자는 예를 들어 잉크의 제조에서 사용될 때 파쇄를 필요로 하지 않는다.
원한다면, 부착/치환 공정의 결과로, 표면 개질기와 결합된, 전하를 균형잡는 상대 이온을, 적합한 염기 또는 염 형태를 사용하여 적어도 부분적으로 치환 또는 교체시킬 수 있거나, 공지된 이온-교환 기술, 예컨대 한외여과, 역삼투압, 중간체로서의 산 형태로의 전환 등을 사용하여 기타 적합한 양이온으로 대체 또는 치환시킬 수 있다. 상대 이온의 예는 알칼리 토금속 이온, 알칼리 금속 이온(예를 들어 Na+, K+ 및 Li+), NR1R2R3H+ (여기서, R1, R2 및 R3은 독립적으로 H, 또는 비치환 또는 치환될 수 있는 C1-C5-알킬기일 수 있음) 및 그의 조합을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다(예를 들어 테트라에틸암모늄 이온(TEA), 테트라메틸암모늄 이온(TMA), 모노에탄올암모늄 이온, 트리에탄올암모늄 이온, 테트라부틸암모늄 이온 등).
자가-분산 입자의 성질
자가-분산 입자는 장기간 안정성과 고온 안정성 중 하나 이상을 나타낼 수 있고 고속 젯팅 응용분야에서의 사용에 적합한 입자크기분포를 갖는다. 보다 통상적인 시스템에 비해, 자가-분산 입자를 함유하는 분산액은 보다 견고하고 안정할 수 있다. 이는 생성물 신뢰도(예를 들어 피에조 및 열적 인쇄 헤드의 경우), 원료 순도의 보다 적은 영향, 저장에 대한 개선된 안정성, 운송 열적 조건, 물류관리(보다 큰 배치의 제조 가능성을 제공) 및 비용 관리 중 하나 이상의 측면에서 이점을 제공한다. 표면이 공유결합을 통해 개질될 때, 이것은 자가-분산된 안료처럼 거동할 수 있다. 하나의 뚜렷한 차이점은, 심지어는 이러한 개질 후에조차도, 이러한 몇몇 염료가 승화가능하기 때문에, 승화 인쇄 시장에서 많은 용도를 갖는다는 점이다. 표면 개질을 수성 환경에서 수행하여 제품 및 공정을 환경친화적으로 만들 수 있다.
자가-분산 입자는 하기 성질을 가질 수 있다. 자가-분산 입자 내의 고체의 %는 약 5 내지 약 30 %, 특히는 약 7 내지 약 20 %일 수 있다.
자가-분산 입자 분산액의 pH는 약 6 내지 약 10, 특히는 약 7 내지 9일 수 있다.
자가-분산 입자 분산액의 점도는 약 2 내지 약 30 cps, 특히는 약 3 내지 약 20 cps일 수 있다.
자가-분산 입자 분산액의 표면장력은 약 35 내지 약 70 dyne/㎝일 수 있다.
자가-분산 입자의 응용분야
본 발명에 따른 자가-분산 입자는 수많은 최종 사용 응용분야에서 사용될 수 있다. 이러한 용도는 코팅, 금속 코팅, 페인트, 종이, 접착제, 라텍스, 토너, 직물, 섬유, 플라스틱(가요성 필름 및 벌크 물질), 잉크 및 잉크젯 잉크를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 자가-분산 입자는 화장품 응용분야, 예컨대, 비제한적으로, 마스카라, 아이라이너, 수중유 및 실리콘중수 분산액, 수성 매니큐어, 및 모발 착색제 또는 염료에 사용될 수도 있다. 본 발명에 따른 자가-분산 입자는 추가로 필기 도구(예를 들어 펜, 마커) 및 수정액에 사용될 수 있다.
구체적인 예는, 비제한적으로, 종이, 직물, 폴리에스테르, 섬유, 플라스틱(가요성 필름 및 벌크 물질), 금속, 금속 데코 및 플라스틱을 위한 인쇄 잉크, 자외선 경화, 목재용 스테인, 필기 도구, 필기용 또는 제도용 펠트펜, 인조 섬유, 코팅된 천연 섬유, 코팅된 물질, 플라스틱, 코팅된 경질 기재 상에의 승화 인쇄, 및 컬러 필터를 포함한다. 한 예에서, 본 발명의 입자를 갖는 잉크젯 잉크는 잉크젯 사진 인쇄기에서의 고품질 인쇄물에서 유용할 수 있다. 본 발명의 공정에 의해 제조된 자가-분산 입자는 특히 승화 인쇄 응용분야, 전사 응용분야 및 직접 인쇄 응용분야에서 사용되기에 매우 적합하다. 전사 인쇄의 예는, 전문이 본원에 참고로 포함된, 미국 특허 제4,406,662호, 제4,713,081호, 제5,246,518호, 제5,248,363호, 제5,302,223호, 제7,001,660호, 영국특허 제1527396호 및 유럽특허 제1533347호에 개시되어 있다. 기타 인쇄 및 적용 기술의 추가의 예는, 전문이 본원에 참고로 포함된, 미국 특허 제7,001,649호, 제6,961,076호, 제6,840,614호, 제6,686,314호, 제6,631,984호, 제6,540,345호, 제6,488,370호, 제6,486,903호, 제6,450,098호, 제6,447,629호, 제6,439,710호, 제6,425,331호, 제6,402,313호, 제6,341,856호, 제6,152,038호, 제6,103,041호, 제5,830,263호, 제5,746,816호, 제5,734,396호, 제5,642,141호, 제5,640,180호, 제5,601,023호에 개시되어 있다. 직물 인쇄에 대한 설명을, 전문이 본원에 참고로 포함된 문헌[Textile Printing, LCW Miles, Second Edition, 1994, chapter 3.2]에서 찾을 수 있다.
승화 전사는 인쇄되는 디자인에서의 승화성 염료의 사용에 따라 달라진다. 인쇄되는 기재(종이, 필름 등)를 가열하면, 염료 분자는 기재를 빠져나가 증기상으로 들어간다. 가열되는 종이를 미리 적당한 수용 매체(직물, 코팅된 표면, 플라스틱 등)과 접촉시키면, 염료 분자는 우선적으로 수용 매체의 표면 상에 흡착된다. 기재를 적당히 가열하면, 그리고 염료가 물질에 대해 친화성을 가지면, 염료 분자는 따뜻한 기재 내로 확산되고 이어서 그 안에 용해된다.
최종 사용 응용분야의 추가의 예는, 비제한적으로, 가요성 기재 상에서의 적용을 포함한다. 예를 들어, 인쇄된 가요성 필름은, 이미 성형된 3D 물체 상에 3D 승화 전사를 수행하는 것을 허용할 수 있다. 최종 사용 응용분야의 또 다른 예는, 비제한적으로, 옥외 건축 코팅을 포함한다. 옥외 건축 코팅을 위한 승화 전사는 코팅된 금속 상에 수행될 수 있다.
본 발명의 한 측면은 상기에 기술된 자가-분산 입자를 사용하는 잉크젯 잉크 제제에 관한 것이다. 이러한 입자를 함유하는 잉크젯 제제는 (1) 인쇄 매체 상에 높은 해상도 및 높은 밀도를 갖는 균일한 번짐 없는 이미지를 제공함; (2) 전형적으로 노즐의 원위 말단에서의 잉크의 건조로 인해 일어나는 노즐 막힘을 초래하지 않음; (3) 기재(종이, 직물, 필름 등) 상에서 신속하게 건조됨; (4) 우수한 장기간 저장 안정성을 나타냄; 및 (5) 종이 품질에 상관없는 인쇄 특성을 나타냄 중에서 하나 이상을 해낼 수 있다. 이러한 입자를 함유하는 잉크젯 제제는, 노즐 막힘, 밴딩(banding) 및 나쁜 인쇄 품질을 초래할 수 있는 운송 및 저장 동안의 변동하는 온도 조건에 견디는 보다 우수한 잉크 안정성 및 견고성을 제공할 수도 있다.
상기 자가-분산 입자를, 하기에 기술되는 수성 비히클 및 임의의 기타 적합한 성분과 배합함으로써, 본 발명의 잉크 조성물을 제조할 수 있다. 잉크 조성물 내의 자가-분산 입자의 양(중량 기준)은 약 0.1 % 이상, 특히는 약 10 % 이상, 더욱 특히는 약 20 % 이상이다. 더욱이, 잉크 조성물 내의 자가-분산 입자의 양(중량 기준)은 약 12 % 이하, 특히는 약 8 % 이하, 더욱 특히는 약 5 % 이하이다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 자가-분산 입자의 양(중량 기준)이 약 0.1 내지 약 12 %의 범위의 양인 실시양태를 포함한다.
수성 비히클은 물, 또는 하나 이상의 수용성 유기 용매와 조합된 물을 포함할 수 있다. 수용성 유기 용매를 물과 배합하여 수성 비히클을 구성할 수 있다. 수용성 유기 용매는 알콜, 다가 알콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 글리세린, PEG, 케톤 및 케톤 알콜, 예컨대 아세톤 및 디아세톤 알콜, 에테르, 예컨대 테트라히드로푸란 및 디옥산, 다가 알콜의 보다 저급의 알킬 에테르, 예컨대 에틸렌 글리콜 모노메틸(또는 모노에틸)에테르, 질소-함유 용매, 예컨대 피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 황-함유 용매, 예컨대 티오디에탄올, 당 및 그의 유도체, 예컨대 글루코스, 글리세린의 옥시에틸렌 부가물; 및 디글리세린의 옥시에틸렌 부가물을 포함할 수 있다. 수용성 유기 용매를 단독으로 또는 조합으로서 사용할 수 있다. 물과 수용성 유기 용매의 혼합물을 사용하는 경우, 잉크 조성물 내의 수용성 유기 용매의 양(중량 기준)은 약 5 % 이상, 특히는 약 15 % 이상, 더욱 특히는 약 25 % 이상이다. 더욱이, 잉크 조성물 내의 수용성 유기 용매의 양(중량 기준)은 약 50 % 이하, 특히는 약 40 % 이하, 더욱 특히는 약 25 % 이하이다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 수용성 유기 용매의 양(중량 기준)이 약 5 내지 약 30 %인 실시양태를 포함한다. 잉크 조성물 내의 물의 양은 약 40 % 이상, 특히는 약 50 % 이상, 더욱 특히는 약 60 % 이상이다. 더욱이, 잉크 조성물 내의 물의 양(중량 기준)은 약 90 % 이하, 특히는 약 80 % 이하, 더욱 특히는 약 70 % 이하이다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 물의 양(중량 기준)이 약 40 내지 약 80 %인 실시양태를 포함한다.
임의의 개수의 원하는 성질들을 부여하기 위해서, 예컨대 잉크를 특정 잉크젯 인쇄기의 요건에 맞추거나, 광안정성, 스미어(smear) 내성, 점도, 표면장력, 코팅 침투, 광학밀도, 색심도, 접착성, 하이라이터(highlighter) 내성 또는 크러스트(crust) 내성을 제공하는데 필요할 수 있는 성분들을 수성 비히클 내로 혼입시킬 수 있다. 예를 들어 침투제를 첨가하여 번짐을 감소시키고, 인쇄 매체의 습윤을 개선하고, 인쇄 이미지의 전체 성능을 개선할 수 있다. 침투제의 예는 1 내지 4 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 알콜, 예컨대 에탄올, 글리콜 에테르, 예컨대 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디올, 예컨대 1,2-알킬 디올, 포름아미드, 아세트아미드, 디메틸술폭시드, 소르비톨 및 술폴란을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 침투제를 단독으로 또는 조합으로서 사용할 수 있다. 잉크 조성물 내의 침투제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 60 %, 특히는 약 2 내지 약 40 %, 더욱 특히는 약 5 내지 약 20 %의 범위이다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 침투제의 양(중량 기준)이 약 10 내지 약 15 %의 범위의 양인 실시양태를 포함한다.
계면활성제를 수성 매체에 첨가하여 잉크 조성물의 표면장력을 감소시킬 수 있다. 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및/또는 양이온성 계면활성제일 수 있다. 적합한 계면활성제는 하기에 열거된 것 및 각각 본원에 참고로 포함된 1992년 5월 26일에 허여된 미국 특허 제5,116,409호, 1999년 1월 19일에 허여된 미국 특허 제5,861,447호, 및 2005년 2월 1일에 허여된 미국 특허 제6,849,111호에 열거된 것을 포함할 수 있다.
계면활성제는 다양한 잘 공지된 상표명으로서, 예컨대, 몇 개만 지명해 보자면, 플루로닉(PLURONIC)® 시리즈(미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)), 테트로닉(TETRONIC)® 시리즈(미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 바스프 코포레이션), 아르쿠아드(ARQUAD)® 시리즈(미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 케미칼 인코포레이티드(Akzo Chemical Inc.)), 트리톤(TRITON)® 시리즈(미국 코네티컷주 댄버리 소재의 유니온 카르바이드 코포레이션(Union Carbide Corp.)), 서르포닉(SURFONIC)® 시리즈(미국 텍사스주 휴스톤 소재의 텍사코 케미칼 캄파니(Texaco Chemical Company)), 에토쿠아드(ETHOQUAD)® 시리즈(미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 케미칼 인코포레이티드), 아르민(ARMEEN)® 시리즈(미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 케미칼 인코포레이티드), 이코놀(ICONOL)® 시리즈(미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 바스프 코포레이션), 서르피놀® 시리즈(미국 펜실배니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드), 및 에토민(ETHOMEEN)® 시리즈(미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 케미칼 인코포레이티드)로서 상업적으로 입수가능하다.
계면활성제는 단독으로 또는 조합으로서 사용될 수 있다. 잉크 조성물 내의 계면활성제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 10 %, 특히는 약 0.1 내지 약 10 %, 더욱 특히는 약 0.3 내지 약 5 %의 범위일 수 있다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 계면활성제의 양(중량 기준)이 약 0.1 내지 약 8 %의 범위일 수 있는 실시양태를 포함한다.
하나 이상의 습윤제를 수성 비히클에 첨가하여 잠재 기간 동안의 건조에 의해 일어날 수 있는 잉크젯 노즐의 막힘을 방지할 수 있다. 습윤제를 높은 흡습성 및 수-용해도를 갖는 물질로부터 선택할 수 있다. 습윤제의 예는 폴리올, 예컨대 글리세롤, 락탐, 예컨대 2-피롤리돈, 우레아 화합물, 예컨대 우레아, 1,3-디메틸이미다졸리디논, 당류, 예컨대 소르비톨, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1-메틸-2-피페리돈, N-에틸아세트아미드, 3-아미노-1,2-프로판디올, 에틸렌 카르보네이트; 부티롤아세톤 및 리포닉(Liponic) EG-1을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 습윤제의 사용량에는 특별 제한이 없으나, 일반적으로 잉크 조성물 내의 습윤제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 30 ％, 특히는 약 1 내지 약 15 ％, 더욱 특히는 약 5 내지 약 10 ％의 범위일 수 있다.
중합체를 잉크 조성물에 첨가하여 인쇄 매체 상의 이미지의 수견뢰성, 문지름 및 광 견뢰성을 개선할 수 있다. 적합한 중합체는 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리에스테르멜라민, 스티렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 스티렌-말레산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-말레산 절반 에스테르 공중합체, 비닐-나프탈렌-아크릴산 공중합체, 비닐 나프탈렌-말레산 공중합체 및 그의 염을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 잉크 조성물 내의 중합체의 양(중량 기준)은 0 내지 약 10 %, 특히는 약 0.1 내지 약 6 %, 더욱 특히는 약 0.2 내지 약 4 %의 범위일 수 있다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 중합체의 양(중량 기준)이 약 0.1 내지 약 5.0 %의 범위일 수 있는 실시양태를 포함한다.
본 발명의 잉크 조성물을, 임의의 개수의 pH 조절제를 사용하여, 원하는 pH로 완충시킬 수 있다. 적합한 pH 조절제는 알칼리 수산화물, 알칼리 탄산염 및 중탄산염, 트리에틸아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, 광산, 염산 및 황산을 포함할 수 있다. pH 조절제를 단독으로 또는 조합으로서 사용할 수 있다. 잉크 조성물 내의 pH 조절제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 3.0 ％, 특히는 약 0.1 내지 약 2.0 ％, 더욱 특히는 약 0.5 내지 약 1.5 %의 범위일 수 있다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 pH 조절제의 양(중량 기준)이 약 0.2 내지 약 2.5 ％의 범위인 실시양태를 포함한다.
보존제, 예컨대 살생제 및 살진균제를 잉크 조성물에 첨가할 수도 있다. 적합한 보존제의 예는 나트륨 벤조에이트, 펜타클로로페놀 나트륨, 2-피리딘티올-1-옥시드 나트륨, 나트륨 소르베이트, 나트륨 데히드로아세테이트, 벤즈이소티아졸리논, 1,2-디벤조티아졸린-3-온, CTAC, 메틸이소티아졸리논 및 클로로메틸이소티아졸리논을 포함한다. 상업적으로 입수가능한 살생제는 우카르시드(UCARCIDE)® 250(유니온 카르바이드 캄파니(Union Carbide Company)에서 입수가능함), 프록셀® CRL, 프록셀® BDN, 프록셀® GXL, 프록셀® XL-2, 프록셀® TN(미국 조지아주 스미르나 소재의 아치 케미칼즈에서 입수가능함), 다위실(Dowicil)®(미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical)), 뉴오셉트(Nuosept)®(미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 휠스 아메리카 인코포레이티드(Huls America, Inc.)), 오미딘즈(Omidines)®(미국 코네티컷주 체셔 소재의 올린 코포레이션(Olin Corp.)), 노프코시즈(Nopcocides)®(미국 펜실배니아주 앰블러 소재의 헨켈 코포레이션(Henkel Corp.)), 트로이산즈(Troysans)®(미국 뉴저지주 뉴어크 소재의 트로이 케미칼 코포레이션(Troy Chemical Corp.)) 및 엑스빙스®(미국 오하이오주 신시네티 소재의 피엠씨 스페셜티즈 그룹 인코포레이티드)를 포함한다. 보존제를 단독으로 또는 조합으로서 사용할 수 있다. 잉크 조성물 내의 보존제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 1.5 %, 특히는 약 0.05 내지 약 1.0 %, 더욱 특히는 약 0.1 내지 약 0.3 %의 범위일 수 있다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 보존제의 양(중량 기준)이 약 0.05 내지 약 0.5 %의 범위일 수 있는 실시양태를 포함한다.
잉크 조성물은 하나 이상의 점도 조절제를 함유할 수 있다. 점도 조절제는 로진 화합물, 알긴산 화합물, 폴리비닐 알콜, 히드록시프로필 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 폴리아크릴산의 염, 폴리비닐 피롤리돈, 아라비아 고무 및 전분, HEUR(소수성 에톡실화 우레탄), HASE(소수성으로 개질된 알칼리 팽창성 유화액), ASE(알칼리 팽창성 유화액) 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 잉크 조성물 내의 점도 조절제의 양(중량 기준)은 0 내지 약 10 %, 특히는 약 0.5 내지 약 8 %, 더욱 특히는 약 1 내지 약 5 %의 범위일 수 있다. 본 발명은 잉크 조성물 내의 점도 조절제의 양(중량 기준)이 약 1 내지 약 7 %의 범위일 수 있는 실시양태를 포함한다.
수성 비히클 내에 혼입될 수 있는 기타 성분은 산화방지제, 자외선 흡수제, 킬레이트제, 전기 전도도 조절제, 점도 조정제, 산소 흡수제, 코게이션(kogation)방지제, 컬링(curling)방지제, 번짐방지제, 소포제 및 완충제를 포함할 수도 있다. 본 발명의 잉크 조성물은 본 발명의 염료 입자 분산액 외에도 하나 이상의 착색제를 함유할 수 있다.
본 발명의 잉크 조성물은, 잉크 조성물의 액적이 인쇄 장치로부터 분출되고 기재에 침착되어 이미지를 생성하는 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물로서 사용되기에 특히 적합하다. 적합한 인쇄 장치는 연속식 잉크 젯(Continuous Ink Jet, CIJ), 드롭-온-디맨드(Drop-on-Demand) 밸브 (DoD 밸브), 드롭-온-디맨드 피에조-일렉트릭(Piezo-Electric) (DoD 피에조) 및 열적 잉크 젯(Thermal Ink Jet, TIJ)을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 마찬가지로, 보통 종이, 본드지, 코팅된 종이, 투명 물질, 직물, 플라스틱, 중합체성 필름 및 무기 기재를 포함하는임의의 적합한 기재를 사용할 수 있다. 그러나, 해당 분야의 숙련자라면, 상기 잉크 조성물을, 일반 필기 기구 응용분야 및 스탬프 응용분야를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 기타 응용분야에도 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다.
직물 인쇄(승화 및 직접 인쇄)
본 발명의 또 다른 측면은 직물 인쇄 응용분야에서의 상기에서 기술된 자가-분산 입자를 사용하는 수성 제제에 관한 것이다. 본 발명의 입자를 함유하는 직물 인쇄 제제는 (1) 직물, 예컨대 나일론, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 또는 그의 블렌드에 대한 허용되는 견뢰성과 (2) 적용 및 정착의 용이함 중 하나 이상을 나타낼 수 있다.
플라스틱 및 코팅된 기재 상에의 전사
본 발명의 또 다른 측면은 승화 전사 인쇄 응용분야에서의 상기에서 기술된 자가-분산 입자를 사용하는 수성 제제에 관한 것이다. 본 발명의 입자를 함유하는 승화 전사 인쇄 제제는 (1) 코팅된 물질 및 플라스틱(ABS, 등)에 대한 허용되는 광견뢰성과 (2) 적용 및 정착의 용이함 중 하나 이상을 나타낼 수 있다.
착색된 직물의 세척, 문지름, 물 및 광 견뢰성을 해당 분야의 숙련자에게 공지된 ISO 및 AATCC 시험 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 코팅된 물질 및 플라스틱의 광견뢰성을 ISO 및 AATCC 시험 방법을 사용하여 측정할 수 있다.
화장품 응용분야
본 발명의 또 다른 측면은 화장품 응용분야에서의 상기에서 기술된 자가-분산 입자를 사용하는 제제에 관한 것이다. 화장품 응용분야는, 비제한적으로, 얼굴, 눈, 입술, 모발, 피부 및 손톱에 관한 것을 포함할 수 있다. 화장품 응용분야는, 비제한적으로, 마스카라, 아이라이너, 스프레이-온 헤어(spray-on hair) 마스카라, 수성 매니큐어, 브러시-온-브로우(brush-on-brow), 아이섀도우, 립스틱, 블러셔 및 루즈, 메이크-업, 파운데이션 및 모발 착색제 또는 모발 염료를 포함할 수 있다. 자가-분산 입자 분산액은 폴리올 및 보존제와 쉽게 블렌딩되기 때문에, 이것을 화장품 배합물의 임의의 수성상 부분으로 혼입시키는 것이 쉬울 수 있다. 실리콘, 에스테르(예컨대 비제한적으로 CCT), 왁스(예컨대 비제한적으로 카르나우바 왁스), 및 용매(예컨대 비제한적으로 이소도데칸)와의 보다 우수한 상용성은 유화에 도움을 주며 안정한 생성물을 형성하게 한다. 자가-분산된 입자는 제조자가 글리세린-물 분산액을 사용하는 통상적인 입자 분산액을 사용하는 경우와 동등한 입자 충전률에서 보다 높은 색강도를 갖는 생산하는 것을 가능하게 한다. 생성물의 유동성으로 인하여 심지어 보다 높은 입자 충전률에서 조차도 제조자의 융통성이 허용되며, 이로써 적용시 보다 적은 스트로크(stroke)를 야기하는 생성물의 이점이 증강될 것이다.
본 발명의 자가-분산된 안료를 포함하는 마스카라의 성질을, 상기 마스카라를 피부에 균일하게 바르고, 이를 본 발명의 자가-분산된 안료를 포함하지 않는 마스카라와 나란히 비교함으로써, 시각적으로 평가할 수 있다.
코팅 응용분야
본 발명의 분산액을 함유하는 코팅 제제는 높은 은폐력(예를 들어 이산화티탄) 또는 높은 침투성(예를 들어 목재용 및 콘크리트용 스테인에서의 용매 염료)을 나타낼 수 있어서, 적용을 용이하게 하고 환경적 충격을 감소시킨다.
<실시예>
본 발명의 예시적인 실시양태가 하기 실시예에 제공된다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하여 보통의 숙련자가 이것을 제조하고 사용하는 것을 돕기 위해 제공된 것이다. 본 실시예들은 어떤 식으로든 본 발명의 범주를 제한하려는 것은 아니다.
<실시예 1a>
술파닐산을 사용하여 시아누릴 트리스 부가물을 제조하는 예
8.5의 pH에서 탈이온수(310 g) 중의 술파닐산(114 g)과 칼슘-비함유 수산화나트륨(32 g)과 중탄산나트륨(55 g)의 용액을, 온도를 각각 0 ℃ 미만, 3 ℃ 미만 및 10 ℃ 미만으로 제어하는 3 단계에 걸쳐, 시아누릭 클로라이드(40.2 g, 미국 매릴랜드주 워커스빌 소재의 론자 워커스빌 인코포레이티드(Lonza Walkersville, Inc.)에서 입수가능함)와 얼음(570 g)과 탈이온수(480 g)의 교반 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, pH는 7.1이었고, 반응 혼합물을 95 내지 100 ℃로 4 시간 30 분에 걸쳐 가열 및 유지하여 투명한 액체 1000 g을 수득하였다.
<실시예 1b>
4-아미노페놀을 사용하여 시아누릴 트리스 부가물을 제조하는 예
실시예 1a에서와 동량(72 g)으로 4-아미노벤조산을 4-아미노페놀로 치환시킴으로써, 4-아미노페놀을 사용하여 시아누릴 트리스 부가물의 투명한 용액을 제조한다.
<실시예 2>
4-아미노벤조산을 사용하여 시아누릴 트리스 부가물("트리스 4-ABA")를 제조하는 예
7.2의 pH에서 탈이온수(300 g) 중의 4-아미노벤조산(90.1 g)과 칼슘-비함유 수산화나트륨(30 g)과 중탄산나트륨(55 g)의 용액을, 온도를 각각 0 ℃ 미만, 3 ℃ 미만 및 10 ℃ 미만으로 제어하는 3 단계에 걸쳐, 시아누릭 클로라이드(40.2 g, 미국 매릴랜드주 워커스빌 소재의 론자 워커스빌 인코포레이티드에서 입수가능함)와 얼음(550 g)과 탈이온수(500 g)의 교반 혼합물에 첨가하였다. 첨가 후에, pH는 7.1이었고, 반응 혼합물을 95 내지 100 ℃로 5 시간에 걸쳐 가열 및 유지하여 투명한 액체 600 g을 수득하였다.
<실시예 3>
4-아미노벤조산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스를 처리함으로써, 수-불용성 염료 입자를 자가-분산된 수성 분산액으로 전환시키는 예
디스퍼스 블루 359(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드(Sensient Colors Inc.)에서 입수가능함) 60 g 및 실시예 2에서 기술된 트리스 4-ABA 100 g을, 0.2 ㎜ YTZ 매체(미국 일리노이주 크리스탈 레이크 소재의 쿠아켄부시 캄파니 인코포레이티드(Quackenbush Co., Inc.)에서 입수가능함)를 갖는 호크메이어(Hockmeyer) 매체 밀(미국 노쓰캐롤라이나주 엘리자베스 시티 소재의 호크메이어 이퀴프먼트 코포레이션(Hockmeyer Equipment Corp.)에서 입수가능함)에서 4 시간 동안 밀링하였다. 밀링 동안에, 반응 혼합물을 45 ℃로 가열하였다. 뜨거운 50 ℃의 탈이온수(300 g) 중의 과황산칼륨 29.6 g과 중탄산나트륨 9.2 g의 용액을 서서히 혼입시키면서 칼슘-비함유 수산화나트륨(19 g)을 첨가하여 pH를 7.5 내지 9.0으로 유지하였다. 밀링 후, 반응 혼합물을 45 ℃로 가열하였다(단계 1). 공급 샘플의 염화물 및 황산염 함량이 50 ppm 미만이 될 때까지, 용해된 불순물을 한외여과를 통해 제거하였다. 이어서 생성물을 9.3 % 고체 함량으로 농축시키고 (0.3 %, wt/wt) 프록셀 GXL(미국 조지아주 스미르나 소재의 아치 케미칼즈에서 입수가능함)과 혼합하였다. 마지막으로, 생성물(352 g)을 0.7 마이크로미터 GF 필터를 통해 여과하였다.
<실시예 4>
수-불용성 염료 입자를 비이온성 분쇄조제를 사용하여 특정 크기로 밀링하고, 4-아미노벤조산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물을 처리함으로써 자가-분산된 수성 분산액으로 전환시키는 예
디스퍼스 옐로우 54(120 g, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능함)를, 서르피놀® CT-131(42.8 g, 미국 펜실배니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드에서 입수가능함)과 탈이온수 140 g의 교반 혼합물에 서서히 첨가하였다. 이러한 혼합물을, 0.4 ㎜ YTZ 매체(미국 일리노이주 크리스탈 레이크 소재의 쿠아켄부시 캄파니 인코포레이티드에서 입수가능함)를 갖는 호크메이어 매체 밀(미국 노쓰캐롤라이나주 엘리자베스 시티 소재의 호크메이어 이퀴프먼트 코포레이션에서 입수가능함)을 사용하여 밀링하였다. 밀링을 총 21 시간 동안 약 3300 rpm에서 40 ℃ 미만에서 계속하여 145 ㎚의 평균 PSD를 수득하였다. 밀 베이스를 헹굼물과 배합하고 잘 혼합하면서 50 ℃로 가열하였다. 실시예 2에서 기술된 바와 같은 9.9 g의 당량의 트리스 4-ABA를 입자 성장을 유발하지 않게 서서히 첨가하였다. 뜨거운(50 ℃) 탈이온수(200 g) 중의 과황산칼륨 26 g과 중탄산나트륨 10 g의 용액을 서서히 혼입시키면서 칼슘-비함유 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 10.5 내지 9.0으로 유지하였다. 계속 가열 및 혼합하여 온도를 약 55 ℃에서 16 시간 동안 유지하였다. 공급 샘플의 염화물 및 황산염 함량이 각각 100 ppm 미만이 될 때까지, 용해된 불순물을 한외여과를 통해 제거하였다. 나트륨염으로서의 EDTA의 용액(15 g)을 혼입시키고, 대부분의 EDTA가 제거되고 (염화물 및 황산염으로서의) 염 수준이 50 ppm 미만이 될 때까지 정제를 계속하였다. 입자는 약 250 ㎚의 평균 PSD로 응집되었고 분산액은 불안정하였다. 반응 혼합물을, 제 2 단계 반응에서, 이번에는 상기에서 기술된 바와 같은 4-ABA 트리스(30 g의 당량의 4-ABA) 및 과황산나트륨 20 g을 갖는 밀 상에서 총 17 시간 동안 적용시켰다. 생성물을 다시 한 번 한외여과를 통해 정제하여 용해된 염을 제거하고 12.4 % 고체 함량으로 농축시키고 0.3 % wt/wt 프록셀 GXL(미국 조지아주 스미르나 소재의 아치 케미칼즈에서 입수가능함)과 혼합하였다. 마지막으로, 생성물을 10,000 rpm에서 5 분 동안 원심분리시키고 0.7 마이크로미터 GF 필터를 통해 여과하였다.
<실시예 5 내지 8>
실시예 4에 대해 상기에 기술된 바와 동일한 공정에 따라 실시예 5 내지 12를 제조하였다.
[표 1]
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* 단일 단계 반응만 나타냄
1 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 브라운 27 분말
2 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 디스퍼스 블루 72 분말
<실시예 9>
글리세롤(17 g)과 BYK024 소포제(0.4 g, 바이크케미(BykChemie)에서 입수가능함)와 실시예 2에서 기술된 바와 같은, 17.5 g의 4-아미노벤조산에 상당하는, 트리스 4-ABA(125 g)와 혼합하였다. 혼합물을 아트리터 밀(독일 셀브 소재의 네취-파인말테크니크 게엠베하(NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH)에서 입수가능함)에서 55 ℃에서 가열하였다. 디스퍼스 레드 60, 17.5 g을 교반하면서 첨가하였다. 칼슘-비함유 수산화나트륨을 첨가함으로써 pH를 8 내지 9.5로 유지하였다. 과황산칼륨(13.4 g) 및 중탄산나트륨(4.2 g)을 교반하면서 첨가하였다. 디스퍼스 레드 60(헌츠만에서 입수가능함) 17.5 g, 과황산칼륨(13.4 g) 및 중탄산나트륨(4.2 g)을 교반하면서 첨가하였다. 0.5 ㎜ 지르스타(Zirstar)(세인트 고바인(Saint Gobain)에서 입수가능함) 매체 밀을 첨가하고 밀링을 55 ℃에서 1100 rpm에서 수행하였다. 밀링 동안에, 칼슘-비함유 수산화나트륨을 첨가함으로써 pH를 8 내지 9.5로 유지하였다. 매 시간마다, 실시예 2로부터의 트리스 4-ABA 15 g, 중탄산나트륨 1 g, 과황산칼륨 3.2 g을 첨가하였다. 10 시간 동안의 밀링 후, 평균입자크기는 0.2 마이크로미터였다. 용해된 불순물을 한외여과를 통해 제거하였다. 한외여과 후, 분산액의 염료 농도는 9 %였다. 다위실 200(0.1 % wt/wt, 다우 케미칼에서 입수가능함)을 분산액에 첨가하였다. 마지막으로, 생성물을 0.7 마이크로미터 GF 필터를 통해 여과하였다.
<실시예 10>
분산된 염료 분산액(4-아미노벤조산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물을 사용하여 중합체 안정화된 분산액을 자가-분산된 염료 분산액으로 전환시키는 예)
블루(Blue) 7704(디스퍼스 블루 359, 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능함)의 중합체성 분산제 안정화된 23 % 농축물 312 g을, 상기에서 기술된 트리스 4-ABA 91 g과 탈이온수 950 g의 혼합물에 서서히 첨가하였다.
1 시간 후, 반응 혼합물을 54 ℃로 가열하였다. 뜨거운(50 ℃) 탈이온수(200 g) 중의 과황산칼륨 33 g과 중탄산나트륨 10.5 g의 용액을 서서히 혼입시키면서 칼슘-비함유 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 7.5 내지 9.5로 유지하였다. 과황산칼륨 용액의 첨가 후, 반응 혼합물을 55 ℃에서 약 16 시간 동안 밤새 유지하였다(단계 1). 공급 샘플의 염화물 및 황산염 함량이 50 ppm 미만이 될 때까지, 용해된 불순물을 한외여과를 통해 제거하였다. 이어서 생성물을 25 %의 고체 함량으로 농축시키고 (0.3 %, wt/wt) 프록셀 GXL(미국 조지아주 스미르나 소재의 아치 케미칼즈에서 입수가능함)과 혼합하였다. 마지막으로, 생성물(413.5 g)을 0.7 마이크로미터 GF 필터를 통해 여과하였다.
<실시예 11 내지 13>
[표 2]
Figure pct00005
4 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 블루 359 (23 %)
5 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 블루 360 (24 %)
6 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 블루 72 (30 %)
<실시예 14 내지 16>
인쇄 및 코팅 응용분야에서 사용되는 용매 염료를 실시예 4에서와 유사하게 표면 처리하였다.
[표 3]
Figure pct00006
* 단일 단계 반응만 나타냄
7 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 블루 67 분말
8 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 레드 146 분말
<실시예 17 내지 19>
화장품 응용분야에서 사용되는 무기 안료를 실시예 4에서와 유사하게 표면 처리하였다.
[표 4]
Figure pct00007
* 단일 단계 반응만 나타냄
9 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유(Sensient Cosmetic Technologies LCW)에서 입수가능한 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트(Unipure White) LC 981 AS, 28204
10 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유에서 입수가능한 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트 LC 981
11미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 록우드 피그먼츠(Rockwood Pigments)에서 입수가능한 옐로우 아이언 옥시드(Yellow Iron Oxide)
<실시예 20>
상기 실시예로부터의 개질된 염료의 물성을 하기 표에 열거해 놓았다.
[표 5-1]
Figure pct00008
1 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 브라운 27 분말
2 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 디스퍼스 블루 72 분말
3 헌츠만에서 입수가능한 디스퍼스 레드 60 분말
4 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 블루 359 (23 %)
5 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 DB 360 (24 %)
6 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 DB 72 (30 %)
7 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 블루 67 분말
8 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 레드 146 분말
9 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유에서 입수가능한 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트 LC 981 AS, 28204
10 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유에서 입수가능한 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트 LC 981
11미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 록우드 피그먼츠에서 입수가능한 옐로우 아이언 옥시드
[표 5-2]
Figure pct00009
* 철을 제외함
1 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 브라운 27 분말
2 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 디스퍼스 블루 72 분말
3 헌츠만에서 입수가능한 디스퍼스 레드 60 분말
4 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 디스퍼스 블루 359 (23 %)
5 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 DB 360 (24 %)
6 스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스에서 입수가능한 DB 72 (30 %)
7 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 블루 67 분말
8 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 센시언트 컬러즈 인코포레이티드에서 입수가능한 솔벤트 레드 146 분말
9 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유에서 입수가능한 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트 LC 981 AS, 28204
10 미국 뉴저지주 사우쓰 플레인필드 소재의 센시언트 코스메틱 테크놀로지즈 엘씨더블유에서 입수가능한 TiO2 분말인 유니퓨어 화이트 LC 981
11미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 록우드 피그먼츠에서 입수가능한 옐로우 아이언 옥시드
12 원료 내에 오염물로서 존재하고/하거나 밀링 공정 동안에 형성된, Ca와 Mg와 Fe의 합
<실시예 21>
X-선 광전자 분광법("XPS") 분석
XPS 데이터를 수집하고 표 6에서 실시예 번호에 의해 식별되는 샘플에 대해 분석하였다.
[표 6]
Figure pct00010
집중된 단색 Al Kα 복사선의 프로브 빔을 사용하여 EAG 랩스(Labs)(미국 미네소타주 찬하센 소재)를 통해 XPS 데이타를 수득하였다. x-선은 광전자를 발생시키며, 이는 에너지 분석되고 계수되어 샘플 표면의 원자 조성 및 화학을 드러낸다. 광전자의 15 내지 35 Å의 탈출 깊이는 분석의 깊이를 외부 약 50 내지 100 Å으로 제한한다. 전형적으로, 신호의 95 %는 이러한 깊이 내에서 유래된다. 제시된 데이터는 저해상도 조사 스캔을 포함하며, 이는 0 내지 1400 eV 결합 에너지의 전체 스펙트럼을 제공한다. 또한 화학적 상태 정보를 제공하는, 선택된 원소로부터의 고해상도 스펙트럼도 데이타에 포함된다. 스펙트럼을 이용하여, 광전자 피크 하의 면적을 적분하고 경험적 감도 계수를 적용시킴으로써 표면 조성을 수득하였다. XPS 데이타는 도 1-21에 나타내어져 있다.
[표 7]
Figure pct00011
하기 표를 검출된 원소 100 ％로 정규화하였다. XPS는 H 또는 He를 검출하지 않는다. 검출 한계는 기타 원소에 대해 전형적으로 0.05 내지 1.0 ％이다. 대시 "-"는 원소가 검출되지 않았음을 나타낸다. 검출 한계에 영향을 미치는 주요 인자는 원소 그 자체(보다 무거운 원소는 일반적으로 보다 낮은 검출 한계를 가짐), 간섭(광전자 피크 및 기타 원소로부터 유래된 오거(Auger) 전자 피크를 포함할 수 있음) 및 배경(주로 매트릭스로 에너지를 잃은 원소로부터 유래된 신호에 의해 초래됨)이다.
주어진 원소에 대한 화학적 상태 할당(chemical state assignments)을 문헌으로부터의 참고 데이터를 참고하여 만들었다. 이용가능한 참고 데이터가 제한되어 있는 경우 또는 수많은 상이한 화학적 상태에 대해 유사한 결합 에너지가 관찰되는 경우에는, 화학적 상태 할당은 임시적인 것으로 고려되어야 한다. 가능한 화학적 상태 할당을 보조하기 위해서, 비-최소자승(NLLS) 곡선 맞춤을, 선택된 고 해상도 스펙트럼에 적용하였다. NLLS 맞춤의 결과가 개별적인 스펙트럼 및 화학 표(표 8 내지 10)에 나타나 있다. 처리되지 않은 입자를 제외한 모든 샘플에 존재하는 N, Na 및 K의 수준은 상응하는 나트륨 염으로서 아미노 벤조산 또는 표면 산성 기로서 존재하는 전하 기의 척도이다.
[표 8]
Figure pct00012
[표 8-1]
Figure pct00013
[표 8-2]
Figure pct00014
[표 8-3]
Figure pct00015
[표 8-4]
Figure pct00016
[표 8-5]
Figure pct00017
[표 8-6]
Figure pct00018
[표 8-7]
Figure pct00019
[표 8-9]
Figure pct00020
[표 8-10]
Figure pct00021
[표 8-11]
Figure pct00022
[표 9]
Figure pct00023
[표 9-1]
Figure pct00024
[표 9-2]
Figure pct00025
[표 9-3]
Figure pct00026
[표 9-4]
Figure pct00027
[표 10]
Figure pct00028
[표 10-1]
Figure pct00029
[표 10-2]
Figure pct00030
표 8에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 분산액 내에 존재하는 중합체성 물질의 부착으로 인해 표면 산소가 증가되고 질소가 상응하게 감소된 개질된 디스퍼스 블루 359 염료가 제공됨을 보여준다. 이는, 추가의 산소가 주로 탄소-산소 결합 유형임을 보여주는 곡선 맞춤 프로토콜(도 2 및 도 3)에 의해 추가로 입증된다.
표 8 및 도 4에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, COONa로서의 표면 나트륨이 약 0.3 원자%로 증가한 개질된 디스퍼스 블루 359 염료가 제공됨을 보여준다.
표 8에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, COONa로서의 표면 나트륨이 약 0.7 원자%로 증가한 개질된 디스퍼스 옐로우 54 염료가 제공됨을 보여준다.
표 8에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, COONa로서의 표면 나트륨이 약 0.1 원자%로 증가한 개질된 디스퍼스 브라운 27 염료가 제공됨을 보여준다.
표 8에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, COONa로서의 표면 나트륨이 약 0.4 원자%로 증가한 개질된 디스퍼스 블루 72 염료가 제공됨을 보여준다.
표 9에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, COONa로서의 표면 나트륨이 약 0.3 원자%로 증가한 개질된 솔벤트 레드 146 염료가 제공됨을 보여준다.
표 10에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 안료에 비해 훨씬 더 높은 표면 탄소 함량(16 원자% 초과), 질소 함량(1.2 원자%) 및 나트륨 함량(0.9 원자%)를 갖는 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄 안료가 제공됨을 보여준다.
표 10에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 안료에 비해 훨씬 더 높은 표면 탄소 함량(30.6 원자% 초과), 질소 함량(1.1 원자%) 및 나트륨 함량(1.1 원자%)을 갖는 개질된 이산화티탄 안료가 제공됨을 보여준다.
표 10 및 도 19에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 이산화티탄 안료 내에 인 화합물로서 존재하는 표면 불순물이 상당히 제거됨을 보여준다.
표 10 및 도 18에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄 안료 내에 불순물로서 존재하는 부착되지 않은 규소 화합물이 상당히 제거됨을 보여준다.
표 10 및 도 21에 나타내어진 바와 같은 XPS 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 원래의 안료에 비해 훨씬 더 높은 표면 탄소 함량(25.1 원자% 초과), 질소 함량(1.1 원자%) 및 나트륨 함량(0.9 원자%)을 갖는 개질된 산화철 안료가 제공됨을 보여준다.
<실시예 22>
[표 11]
Figure pct00031
13 나트륨 및 칼륨을, 100 % 고체 함량에서, 고체 함량(%)에 대해 표 5-1 및 Na 및 K ppm 값에 대해 표 5-2에 기록된 바와 같은 원래의 분산액의 ICP 금속 분석으로부터 계산하였다.
14 안료 입자 그램 당 활성 수소의 mMole의 농도를, 식 mMole = % 금속/원자량 × 1000/100을 사용하여, % 나트륨 및 칼륨을 사용하여 계산하였다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 0.154 내지 0.284 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 디스퍼스 블루 359 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 약 0.218 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 디스퍼스 옐로우 54 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 약0.332 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 디스퍼스 브라운 27 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 약0.145 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 디스퍼스 블루 72 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 약0.237 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 솔벤트 레드 146 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 염료 그램 당 약0.719 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 솔벤트 블루 67 염료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 약 5.2 %의 탄소, 0.64 %의 수소, 0.13 %의 질소, 및 안료 그램 당 0.313 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 이산화티탄 안료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 약 3.6 %의 탄소, 0.5 % 미만의 수소, 0.11 %의 질소, 0.17 %의 규소, 및 안료 그램 당 0.322 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 트리에톡시카프릴릴실란 처리된 이산화티탄 안료가 제공됨을 보여준다.
원소 분석 결과는, 개시된 바와 같은 표면 개질을 통해, 약 6.2 %의 탄소, 1.9 %의 수소, 0.19 %의 질소, 및 안료 그램 당 0.188 mMole의 활성 수소를 갖는 개질된 산화철 안료가 제공됨을 보여준다.
<실시예 23>
입자크기 측정 및 안정성 데이터
한 방울의 샘플을 탈이온수 15 ㎖에 희석시키고 기포가 일어나지 않게 하면서 1 ㎝ 일회용 큐벳에 충전함으로써, 8 내지 15 ％의 고체를 포함하는 샘플을 제조하였다. 이어서, 말번 제타사이저 나노(Malvern Zetasizer Nano) 시리즈 모델 ZEN3600을 사용하여 샘플 중의 평균입자크기를 측정하였다.
[표 12]
Figure pct00032
하기 잉크젯 잉크를 하기 실시예에 기술된 절차에 따라 제조하였다.
<실시예 24>
실시예 10에 기술된 정제된 분산액 19.1 g과 글리세롤 23 g과 다위실 200(다우 케미칼) 0.05 g과 액티시드(Acticid) TBW(독일 토르 게엠베하(Thor GmbH)) 0.1 g과 레악스(Reax) 907(미국 미드웨스트와코(Meadwestwaco)) 4.5 g과 탈염수 53.2 g을 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다. 이렇게 수득된 잉크를 1 마이크로미터 공칭 유리-필터를 통해 여과하였다. 듀노위(DuNouey) 링을 사용하여 측정된 정적 표면장력은 43.2 dyne/㎝였고 콘-플레이트 레오메터(cone-plate rheometer)를 사용하여 23 ℃에서 측정된 점도는 4.3 mPas였다. 이러한 잉크를, 미마키(Mimaki) JV4 인쇄기를 사용하여 720 * 720 dpi의 해상도 및 100 %의 커버리지(coverage)로 콜덴호브(Coldenhove) HTR2000 종이(네덜란드 콜덴호브 파피어 비 브이(Coldenhove Papier B.V.)에서 입수가능함) 상에 인쇄하였다. 인쇄된 종이를 210 ℃에서 30 초 동안 2 bar의 압력에서 캘린더(네덜란드 스토르크(Storck)에서 입수가능함)를 사용하여 100 % 폴리에스테르 직물 상에 전사시켰다. 전사 후 직물의 Lab 값을 데이터컬러 분광광도계 SF450X 스펙트라플래쉬(Datacolor spectrophotometer SF450X Spectraflash)(스위스 데이터컬러 아게(Datacolor AG)에서 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. 상업적인 잉크, 즉 UV-Vis 분광광도계(일본 시마즈(Shimadzu)의 시마즈 UV-2501PC)를 사용하여 580 ㎚에서 광 흡수에 의해 측정된 바와 같은 동량의 DB359 염료를 함유하는 S4 수블리 블루 7704을 동일한 조건에서 인쇄하였다. 2가지 잉크들의 측색 Lab 값이 표 13에 명시되어 있고, 이는 염료의 승화 능력이 부착 반응에 의해 영향받지 않음을 보여준다.
[표 13]
Figure pct00033
<실시예 25>
실시예 11로부터의 정제된 분산액 37.3 g과 글리세롤 46 g과 다위실 200, 0.2 g과 트리에탄올아민 1 g과 레악스 LS(미국 미드웨스트와코) 7 g과 탈이온수 108.5 g을 혼합함으로써 청록색 잉크젯 잉크를 제조하였다. 이렇게 수득된 잉크를 1 마이크로미터 공칭 유리-필터를 통해 여과하였다. 듀노위 링을 사용하여 측정된 정적 표면장력은 43.7 dyne/㎝였고 콘-플레이트 레오메터를 사용하여 23 ℃에서 측정된 점도는 4.1 mPas였다. 이러한 잉크를, 미마키 JV4 인쇄기를 사용하여 540 * 360 dpi의 해상도 및 100 %의 커버리지로 콜덴호브 HTR2000 종이(네덜란드 콜덴호브 파피어 비 브이에서 입수가능함) 상에 인쇄하였다. 인쇄된 종이를 210 ℃에서 30 초 동안 2 bar의 압력에서 100 % 폴리에스테르 직물 상에 전사시켰다. 전사 후 직물의 Lab 값을 데이터컬러 분광광도계 SF450X 스펙트라플래쉬(스위스 데이터컬러 아게에서 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. 상업적인 잉크, 즉 UV-Vis 분광광도계(일본 시마즈의 시마즈 UV-2501PC)를 사용하여 580 ㎚에서 광 흡수에 의해 측정된 바와 같은 동량의 DB359 염료를 함유하는 S4 수블리 블루 7704을 동일한 조건에서 인쇄하였다. 2가지 잉크들의 측색 Lab 값이 표 14에 명시되어 있고, 이는 염료의 승화 능력이 부착 반응에 의해 영향받지 않음을 보여준다.
[표 14]
Figure pct00034
<실시예 26>
표 15에 기술된 성분들을 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다. 염료 함량을 UV-Vis 분광광도계를 사용하여 측정하였다.
[표 15]
Figure pct00035
성분들을 혼합하고, 수득된 잉크를 1 마이크로미터 공칭 유리-필터를 통해 여과하였다. 잉크의 정적 표면장력을 듀노위 링을 사용하여 측정하였다. 점도를 콘-플레이트 레오메터를 사용하여 23 ℃에서 측정하였다. 이러한 잉크를, 미마키 JV4 인쇄기를 사용하여 540 * 360 dpi의 해상도 및 100 %의 커버리지로 콜덴호브 HTR2000 종이(네덜란드 콜덴호브 파피어 비 브이에서 입수가능함) 상에 인쇄하였다. 인쇄된 종이를 210 ℃에서 30 초 동안 2 bar의 압력에서 100 % 폴리에스테르 직물 상에 전사시켰다. 전사 후 직물의 Lab 값을 데이터컬러 분광광도계 SF450X 스펙트라플래쉬(스위스 데이터컬러 아게에서 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. 동량의 염료를 함유하는 S4 수블리 범주(스위스 센시언트 이미징-스페셜티 컬러즈 앤드 잉크스)로부터의 상응하는 상업적인 잉크를 동일한 조건에서 인쇄하였다. 상이한 잉크들의 측색 Lab 값이 표 16에 명시되어 있고, 이는 염료의 승화 능력이 부착 반응에 의해 영향받지 않음을 보여준다.
[표 16]
Figure pct00036
<실시예 27>
실시예 11로부터의 정제된 분산액 65.9 g과 글리세롤 25 g과 다위실 200, 0.1 g과 탈이온수 9 g을 혼합함으로써 청록색 잉크젯 잉크를 제조하였다. 이렇게 수득된 잉크를 1 마이크로미터 공칭 유리-필터를 통해 여과하였다. 듀노위 링을 사용하여 측정된 정적 표면장력은 39.1 dyne/㎝였고 콘-플레이트 레오메터를 사용하여 23 ℃에서 측정된 점도는 5.8 mPas였다. 이러한 잉크를, 미마키 JV4 인쇄기를 사용하여 720 * 720 dpi의 해상도 및 100 %의 커버리지로 콜덴호브 스크린콜(Screencol) 종이(네덜란드 콜덴호브 파피어 비 브이에서 입수가능함) 및 100 % 즉시 인쇄가능한(ready to print) 면(cotton) 상에 인쇄하였다. 인쇄물의 Lab 값을 데이터컬러 분광광도계 SF450X 스펙트라플래쉬 (스위스 데이터컬러 아게에서 입수가능함)을 사용하여 측정하였다.
[표 17]
Figure pct00037
<실시예 28>
술파닐산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물을 처리함으로써, 수-불용성 염료 입자를 자가-분산된 수성 분산액으로 전환시키는 예
상기 각각의 실시예 3 내지 19를, 4-아미노벤조산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물(실시예 2) 대신에, 술파닐산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물(실시예 1a)을 사용하여 반복하였다.
<실시예 29>
4-아미노페놀을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물을 처리함으로써, 수-불용성 염료 입자를 자가-분산된 수성 분산액으로 전환시키는 예
상기 각각의 실시예 3 내지 19를, 4-아미노벤조산을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물(실시예 2) 대신에, 4-아미노페놀을 사용하여 제조된 시아누릴 트리스 부가물(실시예 1b)을 사용하여 반복하였다.
<실시예 30>
목재용 스테인 응용 성능
18 ％ 존크릴 95(바스프에서 입수가능함) 및 나머지 양의 탈이온수로 이루어진 수지 용액이 충전된 6 %의 상기 실시예로부터의 하나 이상의 개질된 입자를 사용하여 목재용 스테인을 제조하고 시험하였다. 와이어가 감긴 로드#7(미국 플로리다주 폼파노 비치 소재의 폴 앤. 가드너 컴퍼니(Paul N. Gardner Company)에서 입수가능함)을 사용하는 레네타 폼(Leneta Form) 3NT-3 상에서 드로우다운(drawdown)의 수견뢰성 비교를 1" x 4" 스트립을 사용하여 수행하였다. 각 스트립의 절반을 1 분 동안 탈이온수에 침지시켰다. 스트립을 상온에서 건조시켰다. 색차(DE*)를 데이터 컬러 SF600 플러스(PLUS)-CT 측색기로 판독하였다. 스테인은 보다 낮은 DE*에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 수견뢰성을 보일 것으로 기대된다.
<실시예 31>
코팅 성능
25 ％ 아크릴릭 비히클(미국 일리노이주 휠링 소재의 발스파르(Valspar)에서 입수가능함) 및 나머지 양의 탈이온수로 이루어진 수지 용액이 충전된 6 %의 상기 실시예로부터의 하나 이상의 개질된 입자를 사용하여 코팅 제제(마스톤(Masstone))를 제조하고 시험하였다. 각각의 마스톤 색들을 틴트 제제에 대하여 1 : 10 비율로 라텍스-기재의 틴트 베이스(미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 셔윈 윌리엄즈(Sherwin Williams)에서 입수가능함)와 혼합하였다. 6.0 mil 와이어가 감긴 로드를 이용하여 레네타 폼 2A 상에서 드로우다운을 제조하였다. 마스톤 드로우다운 상에 10 방울의 10 ％ 염산 및 10 방울의 10 ％ 수산화나트륨 용액을 점적하여 화학약품 내성을 개별적으로 측정하였다. 점적된 영역 대 대조 영역 사이의 DE* 값을 얻음으로써 화학약품 내성의 정도를 측정하였다. 코팅 제제는 DE*에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 화학약품 내성을 보일 것으로 기대된다.
<실시예 32>
컬러 필터 응용 성능
탈이온수와 함께 총 75 %로 충전된 6 %의 상기 실시예로부터의 하나 이상의 개질된 입자를 사용하여 컬러 필터 제제를 제조하고 시험하고, 30 % 발스파르 아크릴릭 비히클, 30 %의 존크릴 1972(바스프로부터 입수가능함) 및 40 %의 1-메톡시-2-프로판올(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르)로 이루어진 비히클(25 %)과 혼합하였다. 와이어가 감긴 로드#7(미국 플로리다주 폼파노 비치 소재의 폴 앤. 가드너 컴퍼니)을 사용하여 투명 올레핀 중합체 기재 상의 컬러 필터 코팅의 투과도 값을, 상온에서의 건조 후, 측정하였다.
<실시예 33>
화장품 응용 성능
실시예 17로부터의 개질된 이산화티탄 안료 분산액을 사용하여 수중유 및 실리콘중수 유화액을 제조하였다. 수중유 및 실리콘중수 유화액의 제조에서 사용된 물질이 표 18에 기술되어 있다.
[표 18]
Figure pct00038
표 19는 하기에 기술된 바와 같이 제조된 수중유 유화액을 위한 배합비를 제공한다.
[표 19]
Figure pct00039
수중유 유화액의 제조 절차:
1. 상 A를 제조하고, 균질해질 때까지 혼합하고 50 ℃로 가열한다.
2. 상 B1/B2를 제조한 후, 상 A에 첨가한다. 투락스(Turrax) 균질화기를 사용하여 1 분 동안 혼합한다.
3. 혼합하면서 40 ℃로 냉각시킨 후, 상 C를 첨가한다.
4. 증점제(상 D)를 첨가하고 점성이 있고 크림질이 될 때까지 혼합을 계속한다.
5. 적당한 용기에 넣는다. pH = 7.60
표 20은 하기에 기술된 바와 같이 제조된 실리콘중수 유화액을 위한 배합비를 제공한다.
[표 20]
Figure pct00040
실리콘중수 유화액의 제조 절차:
1. 상 A에서, 균질해질 때까지 혼합하고 70 ℃로 가열한다.
2. 상 B와 상 C를, 균질해질 때까지, 가열 없이, 개별적으로 혼합한다.
3. 유화될 때까지 상 B를 벌크에 첨가한다. 벌크를 상 C에 서서히 첨가하고, 70 ℃에서 온도를 유지한다.
4. 점성이 생길 때까지 혼합을 계속한다.
5. 적당한 용기에 넣는다.
도 22를 보면, 왼쪽 위의 샘플은, 이러한 실시예에서 기술된 바와 같이 제조된, 23 ℃에서 14 일 동안 저장된 수중유 유화액을 나타내는 반면에 왼쪽 아래의 샘플은 50 ℃에서 7 일 동안 저장된 동일한 수중유 유화액을 나타낸다. 오른쪽 위의 샘플은, 이러한 실시예에서 기술된 바와 같이 제조된, 23 ℃에서 14 일 동안 저장된 실리콘중수 유화액을 보여주는 반면에 왼쪽 아래의 샘플은 50 ℃에서 7 일 동안 저장된 동일한 수중유 유화액을 보여준다. 23 ℃에서 저장된 유화액과 50 ℃에서 저장된 유화액의 비교는 두 유화액의 열안정성을 입증한다.
원래의 안료에 대한 개질된 안료의 이점은 분산성 및 분산의 용이함이다. 이 유화액들은 둘 다, 임의의 전단을 많이 사용하지 않고서도 실시예 17의 분산액을 사용하여 형성하기에 비교적 쉽다. 특정 이론에 의해 얽매이려는 것은 아니지만, 온도 안정성은, 전통적인 안료를 포함하는 유화액보다 개질된 안료 분산액을 포함하는 유화액이, 작은 입자크기 및 습윤 특성 덕분에, 더 높다고 생각된다. 이로써 입자는 장기간 동안 현탁된 상태를 유지하게 된다. 분산이 보다 쉽고 보다 우수하기 때문에, 색강도도 개질된 안료의 경우 더 우수할 것으로 기대된다.
<실시예 34>
수정액 응용 성능
개질된 불투명화제(예를 들어 실시예 17에서 제조된 바와 같은 이산화티탄)를 포함하는 수-기재의 수정액 조성물을 해당 분야의 숙련자에게 잘 공지된 방법에 따라 제조하였다. (예를 들어 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제6,025,413호, 미국 특허 제4,654,081호, 미국 특허 제4,165,988호 및 미국 특허 제3,997,498호를 참고)
<실시예 35>
마커 및 펜
상기 실시예의 개질된 입자를 해당 분야에 공지된 방법을 사용하여 마커 및 필기용 펜에 혼입시켰다.

Claims (50)

  1. X-[Y]n 반응성 기를 갖는 반응성 화합물을 2차 화합물 N-S-ZM과 반응시켜, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b를 형성하고;
    입자를 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b와 반응시켜, 치환된 반응성 중간체를 입자의 표면에 부착시킴으로써 표면 개질된 입자를 형성함
    을 포함하고,
    입자가 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하고,
    여기서, X는 술포닐, 포스포릴 또는 1,3,5-트리아지닐 기이고;
    Y는 할로겐 이탈기이고;
    N은 친핵성 기이고;
    S는 유기 기이고;
    ZM은 이온화가능한 말단기이고;
    n은 1 내지 3의 정수이고;
    b는 1 내지 3의 정수이고;
    a = n - b이고;
    여기서, n은 b와 동일하거나 더 크고;
    b가 2 또는 3인 경우, 각각의 N-S-ZM은 동일하거나 상이할 수 있는 것인,
    입자의 개질 방법.
  2. 제1항에 있어서, X가 1,3,5-트리아지닐기인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, b가 2 또는 3이고, 각각의 N-S-ZM이 상이한 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, X-[Y]n 반응성 기가 시아누릭 클로라이드를 포함하고, 2차 화합물이 4-아미노벤조산 및 중합체성 아민을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Y가 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, N이 아민, 이민, 피리딘 또는 티올 기 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, S가 치환 또는 비치환된 알킬, 아릴 및 약 300 내지 약 8000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, Z가 카르복실, 술포닐, 페놀릭 또는 포스포릴 기 중 하나 이상을 포함하고, M이 염 형태의 양성자 또는 양이온 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물 N-S-ZM이 중합체, 아민, 아미노산, 알콜, 티올 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물 N-S-ZM이 아미노 벤조산, 아미노 벤젠 술폰산, 아미노 페놀, 아미노 술폰산, 폴리에톡실화 아미노산, 나트륨 술파닐레이트, 술파닐산, 나트륨 p-아미노벤조에이트, p-아미노페놀, 에틸 4-아미노벤조에이트, 타우린, 올레산(아미노), 테트라메틸암모늄 4-아미노벤조에이트, 나트륨 4-아미노페놀레이트, 나트륨 아미노올레에이트, 유기 중합체성 기재 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 유기 중합체성 기재가 약 300 내지 약 3000의 분자량을 갖는 선형 알킬 및 분지형 에톡시 및 프로폭시 쇄 중합체, 선형 폴리에톡시 중합체성 아민, 선형 프로폭시 중합체성 아민, 스티렌 아크릴 공중합체, 폴리에틸렌이민 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, Z가 암모늄, 트리메틸암모늄 또는 트리부틸암모늄 중 하나 이상을 포함하고, M이 할라이드 또는 음으로 하전된 이온 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물 N-S-ZM이 디아미노 방향족, 폴리에틸렌이민, 폴리구아니딘, 4차 암모늄 화합물 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 디스퍼스 블루 14, 디스퍼스 블루 19, 디스퍼스 블루 72, 디스퍼스 블루 334, 디스퍼스 블루 359, 디스퍼스 블루 360, 디스퍼스 오렌지 25, 디스퍼스 옐로우 54, 디스퍼스 옐로우 64, 디스퍼스 레드 55, 디스퍼스 레드 60, 마크로렉스 레드 H, 디스퍼스 브라운 27, 솔벤트 블루 67, 솔벤트 블루 70, 솔벤트 레드 49, 솔벤트 레드 146, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 옐로우 162, 솔벤트 바이올렛 10, 솔벤트 블랙 29, 애시드 옐로우 204, 애시드 옐로우 151, 애시드 오렌지 60, 애시드 레드 182, 애시드 레드 357, 애시드 레드 359, 애시드 블루 193, 애시드 브라운 355, 애시드 바이올렛 90, 애시드 블랙 172, 애시드 블랙 194, 애시드 블랙 52, 애시드 블랙 60, 산화티탄(IV), 산화철(III), 산화아연 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 안료와 치환된 반응성 중간체의 반응 전, 동안 또는 후에 입자를 약 200 ㎚ 미만으로 밀링시킴을 추가로 포함하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 치환된 반응성 중간체 [Y]a-X-(N-S-ZM)b는 전하를 균형잡는 상대 이온과 결합되고, 이 상대 이온을 알칼리 금속, 알칼리 토금속, NR1R2R3H+ (여기서, R1, R2 및 R3은 독립적으로 H 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5 알킬기임) 및 그의 조합 중 하나 이상으로 적어도 부분적으로 치환시킴을 추가로 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상대 이온이 K+, Li+, NH4 +, 모노에탄올암모늄, 테트라에틸암모늄, 트리에탄올암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라부틸암모늄 및 그의 조합 중 하나 이상으로 적어도 부분적으로 치환되는 것인 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자를 수성 입자 분산액에 혼입시킴을 추가로 포함하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, X-[Y]n 반응성 기가 시아누릭 클로라이드이고, 2차 화합물 N-S-ZM이 4-아미노벤조산, 술파닐산, 4-아미노페놀레이트, 타우린, 올레산(아미노), 선형 폴리에톡시 중합체성 아민, 선형 프로폭시 중합체성 아민, 또는 그의 조합 중 하나 이상인 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자가 자가-분산 입자인 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자가 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소를 포함하는 것인 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자가 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소와 동등한 총량의 알칼리 금속을 포함하는 것인 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자가 염료 입자를 포함하는 것인 방법.
  24. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 개질된 입자가 무기 안료 입자, 약 2 내지 약 7 %의 탄소, 약 0.1 내지 약 2 %의 수소, 및 무기 안료 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.5 mMole의 활성 수소를 포함하는 것인 방법.
  25. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 산화티탄, 산화철 또는 산화아연 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 반응성 화합물이 시아누릭 클로라이드를 포함하고, 이 시아누릭 클로라이드를 약 3 당량의 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물과 반응시켜 치환된 트리아진을 포함하는 치환된 반응성 중간체를 형성하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 라디칼 개시제를 사용하여, 치환된 트리아진을 입자의 표면과 반응시켜, 표면 개질된 입자를 형성함을 추가로 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 라디칼 개시제가 과황산염을 포함하는 것인 방법.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물들의 혼합물이 한 가지, 두 가지 또는 세 가지의 상이한 2차 화합물을 포함할 수 있는 것인 방법.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 약 25 내지 약 90 ℃의 온도에서 수행되는 방법.
  31. 제26항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물이 아미노 벤조산, 아미노 벤젠 술폰산, 아미노 페놀, 아미노 술폰산, 폴리에톡실화 아미노산, 나트륨 술파닐레이트, 술파닐산, 나트륨 p-아미노벤조에이트, p-아미노페놀, 에틸 4-아미노벤조에이트, 테트라메틸암모늄 4-아미노벤조에이트, 나트륨 4-아미노페놀레이트, 타우린, 올레산(아미노), 나트륨 아미노올레에이트, 유기 중합체성 기재, 선형 폴리에톡시 중합체성 아민, 선형 프로폭시 중합체성 아민, 디아미노 방향족, 폴리에틸렌이민, 폴리구아니딘, 4차 암모늄 화합물 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  32. 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 화합물 또는 2차 화합물들의 혼합물이 아미노 벤조산, 술파닐산 또는 그의 염 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  33. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 입자와 치환된 트리아진의 반응 전, 동안 또는 후에 입자를 약 200 ㎚ 미만으로 밀링시킴을 추가로 포함하는 방법.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 염료 입자를 포함하는 것인 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 디스퍼스 블루 14, 디스퍼스 블루 19, 디스퍼스 블루 72, 디스퍼스 블루 334, 디스퍼스 블루 359, 디스퍼스 블루 360, 디스퍼스 오렌지 25, 디스퍼스 옐로우 54, 디스퍼스 옐로우 64, 디스퍼스 레드 55, 디스퍼스 레드 60, 마크로렉스 레드 H, 디스퍼스 브라운 27, 솔벤트 블루 67, 솔벤트 블루 70, 솔벤트 레드 49, 솔벤트 레드 146, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 옐로우 162, 솔벤트 바이올렛 10, 솔벤트 블랙 29, 애시드 옐로우 204, 애시드 옐로우 151, 애시드 오렌지 60, 애시드 레드 182, 애시드 레드 357, 애시드 레드 359, 애시드 블루 193, 애시드 브라운 355, 애시드 바이올렛 90, 애시드 블랙 172, 애시드 블랙 194, 애시드 블랙 52, 애시드 블랙 60, 산화티탄(IV), 산화철(III), 산화아연 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 첨가제를 포함하는 것인 방법.
  37. 반응성 화합물 기를, 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 입자의 표면에 부착시키고;
    이어서 반응성 기를 이온화가능한 말단기를 갖는 유기 기재로 치환시킴
    을 포함하고,
    여기서, 입자가 디스퍼스 블루 14, 디스퍼스 블루 19, 디스퍼스 블루 72, 디스퍼스 블루 334, 디스퍼스 블루 359, 디스퍼스 블루 360, 디스퍼스 오렌지 25, 디스퍼스 옐로우 54, 디스퍼스 옐로우 64, 디스퍼스 레드 55, 디스퍼스 레드 60, 마크로렉스 레드 H, 디스퍼스 브라운 27, 솔벤트 블루 67, 솔벤트 블루 70, 솔벤트 레드 49, 솔벤트 레드 146, 솔벤트 레드 160, 솔벤트 옐로우 162, 솔벤트 바이올렛 10, 솔벤트 블랙 29, 애시드 옐로우 204, 애시드 옐로우 151, 애시드 오렌지 60, 애시드 레드 182, 애시드 레드 357, 애시드 레드 359, 애시드 블루 193, 애시드 브라운 355, 애시드 바이올렛 90, 애시드 블랙 172, 애시드 블랙 194, 애시드 블랙 52, 애시드 블랙 60, 산화티탄(IV), 산화철(III) 및 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인,
    입자의 개질 방법.
  38. 반응성 기 X-Y를, 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 입자의 표면에 부착시키고;
    이어서 Y를 유기 기재 N-S-ZM으로 치환시킴으로써, X-N-S-ZM이 부착된 표면 개질된 입자를 형성함
    을 포함하고,
    여기서, X는 술포닐, 포스포릴 또는 1,3,5-트리아지닐 기이고;
    Y는 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드이고;
    N은 아민, 이민, 피리딘 또는 티올 기이고;
    S는 치환 또는 비치환된 알킬, 아릴 또는 약 300 내지 약 8000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄이고;
    Z는 카르복실, 술포닐, 페놀릭, 포스포릴, 암모늄, 트리메틸암모늄 또는 트리부틸암모늄 기이고;
    M은 할라이드, 음으로 하전된 이온, 염 형태의 양성자 또는 염 형태의 양이온인,
    입자의 개질 방법.
  39. 제38항에 있어서, X가 1,3,5-트리아지닐 기인 방법.
  40. 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소를 갖는, 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합을 포함하는 표면 개질된 입자.
  41. 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 입자, 및 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.8 mMole의 활성 수소와 동등한 총량의 알칼리 금속을 포함하는 표면 개질된 입자.
  42. 제41항에 있어서, 염료 입자를 포함하는 표면 개질된 입자.
  43. 제41항에 있어서, 무기 안료 입자, 약 2 내지 약 7 %의 탄소, 약 0.1 내지 약 2 %의 수소, 및 무기 안료 입자 그램 당 약 0.1 내지 약 0.5 mMole의 활성 수소를 포함하는 표면 개질된 입자.
  44. 제43항에 있어서, 산화티탄, 산화철 또는 산화아연 중 하나 이상을 포함하는 표면 개질된 입자.
  45. 염료 입자, 무기 안료 입자, 첨가제 또는 그의 조합 중 하나 이상; 및
    그에 부착된 (N-S-ZM) (여기서, N은 친핵성 기이고; S는 유기 기이고; ZM은 이온화가능한 말단기임)을 포함하는 기
    를 포함하는 개질된 입자.
  46. 제46항에 있어서, N이 아민, 이민, 피리딘 또는 티올이고, S가 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 방향족 기, 또는 약 1 내지 약 100 개 초과의 탄소를 갖거나 약 300 내지 약 20000의 분자량 범위를 갖는 중합체 쇄이고, Z가 수소, 카르복실, 술포닐, 페놀릭, 포스포릴, 암모늄, 트리메틸암모늄 또는 트리부틸암모늄 기이고, M이 상대 이온인 개질된 입자.
  47. 제45항 또는 제46항에 있어서, 기 (N-S-ZM)이 아미노 벤조산, 아미노 벤젠 술폰산, 아미노 페놀, 아미노 술폰산, 폴리에톡실화 아미노산, 나트륨 술파닐레이트, 술파닐산, 나트륨 p-아미노벤조에이트, p-아미노페놀, 에틸 4-아미노벤조에이트, 타우린, 올레산(아미노), 테트라메틸암모늄 4-아미노벤조에이트, 나트륨 4-아미노페놀레이트, 나트륨 아미노올레에이트, 유기 중합체성 기재 및 그의 조합 중 하나 이상을 포함하는 개질된 입자.
  48. 제40항 내지 제47항 중 어느 한 항의 표면 개질된 입자 또는 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따라 제조된 표면 개질된 입자를 포함하는, 목재용 스테인, 코팅, 수정액, 마커, 잉크젯 잉크, 컬러 필터, 화장품 제제 또는 직물 인쇄 잉크.
  49. 제48항에 있어서, 전사 인쇄 잉크를 포함하는 직물 인쇄 잉크.
  50. 제48항에 있어서, 직접 인쇄 잉크를 포함하는 직물 인쇄 잉크.
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