(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラテックスを改善するためのプロセスであって、
（ａ）ポリマー結合剤を含むラテックスを提供するステップであって、前記ポリマー結合剤が、
モノマー混合物の重量に基づいて、４重量％より多くかつ１５重量％以下である量の１つ以上のエチレン性不飽和カルボン酸官能性モノマー；
１つ以上の他のエチレン性不飽和モノマーであって、ヒドロキシもしくはアセトアセトキシ置換及び非置換（Ｃ１〜Ｃ５０）アルキル（メタ）アクリレート、スチレン及び置換スチレン、アクリル酸ビニル、酢酸ビニル、フルオロメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ならびにこれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の他のエチレン性不飽和モノマー；並びに、
任意に、前記モノマー混合物の重量に基づいて、疎水性及び親水性官能性基を含む０．０５〜５重量％の１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマーであって、前記疎水性官能性基が、その中に重合可能な基を含む、１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマー；
のみからなる前記モノマー混合物の重合によって形成される、ステップと、
（ｂ）前記ポリマー結合剤を含む前記ラテックスを、陽イオン交換樹脂に通過させるステップと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記陽イオン交換樹脂が、アルカリイオン形態であるか、または酸形態である３以上のｐＫａを有する酸官能性樹脂であるかのいずれかである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記重合が、水性エマルション重合プロセスである、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
インク組成物を改善するためのプロセスであって、前記インク組成物を、陽イオン交換樹脂に通過させるステップを含み、
前記インク組成物がポリマー結合剤を含み、かかるポリマー結合剤が、
モノマー混合物の重量に基づいて、４重量％より多くかつ１５重量％以下である量の１つ以上のエチレン性不飽和カルボン酸官能性モノマー；
１つ以上の他のエチレン性不飽和モノマーであって、ヒドロキシもしくはアセトアセトキシ置換及び非置換（Ｃ１〜Ｃ５０）アルキル（メタ）アクリレート、スチレン及び置換スチレン、アクリル酸ビニル、酢酸ビニル、フルオロメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ならびにこれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の他のエチレン性不飽和モノマー；並びに、
任意に、前記モノマー混合物の重量に基づいて、疎水性及び親水性官能性基を含む０．０５〜５重量％の１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマーであって、前記疎水性官能性基が、その中に重合可能な基を含む、１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマー；
のみからなる前記モノマー混合物の重合によって形成される、前記プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
あるインクジェットインクは、液体媒体；顔料もしくは染料等の着色剤；ならびに媒体に顔料を分散させることを補助するための、及び着色剤を印刷表面に付着させるための結合剤もしくは樹脂を含有する。ポリマー結合剤は、耐久性を改善するために、印刷品質を改善するために、ならびに色ブリード及び毛羽立ちを低減するために、インクジェットインク組成物に添加されている。しかしながら、かかる結合剤の包含は、ノズルの詰まり及びコゲーション、即ち、ヒータ上もしくは周囲の薄膜の形成を含む、増加したプリントヘッド保守問題をもたらし得る。また、ポリマーは、ノズルプレート上に薄膜を形成する傾向があり得る。インクジェットインク組成物へのポリマーの添加はまた、減少した顔料分散安定性及び気泡形成への干渉を引き起こし得る。
【０００２】
ポリマー結合剤の１つの有用な形態は、ラテックス（つまり、水性媒体に分散されたポリマー粒子）の形態である。第ＵＳ６，５４１，５９０号は、エマルション重合されるポリマー結合剤を開示している。エマルション重合のプロセスは、ラテックスの形態のポリマーを生成することが知られている。本発明の過程において、第ＵＳ６，５４１，５９０号の方法に従って作製される一部のラテックスポリマー結合剤は、望ましくないほどに高いレベルのＺｎ＋２等の多価陽イオンを含有することが発見された。高すぎる多価陽イオンのレベルは、１つ以上の問題につながり得ることもまた、発見された。例えば、かかる結合剤を使用して作製されるインクは、適切に性能することができない場合がある。低減されたレベルの多価陽イオンを有するラテックスポリマー結合剤を提供することが所望される。また、かかるラテックスポリマー結合剤を生成するための方法を提供することも所望される。
【０００３】
また、本発明の過程において、ラテックスポリマー結合剤が、ある標的値に近い複素誘電特性を有することが望ましいことも発見された。ラテックスポリマー結合剤が、それぞれ１５０オーム及び５．４  Ｅ−０７秒の抵抗及び緩和時間（以下で詳細に定義される、パラメータＲ１及びτ）を有することが望ましい。また、以前のプロセスによって生じる変動よりも少ないパラメータＲ１及びτにおけるバッチ間変動を有する、ラテックスポリマー結合剤を生成するプロセスを提供することが望ましい。
【０００４】
以下は、本発明の記載である。
【０００５】
本発明の第１の態様は、ラテックスを改善するためのプロセスであり、
（ａ）ポリマー結合剤を含むラテックスを提供するステップであって、前記ポリマー結合剤が、モノマー混合物の重量に基づいて、４超〜１５重量％の１つ以上のエチレン性不飽和カルボン酸官能性モノマーを含む前記モノマー混合物の重合によって形成される、ステップと、
（ｂ）前記ポリマー結合剤を含む前記ラテックスを、陽イオン交換樹脂に通過させるステップと、を含む。
【０００６】
本発明の第２の態様は、ラテックスを改善するためのプロセスであり、
（ａ）ポリマー結合剤を含むラテックスを提供するステップであって、前記ポリマー結合剤が、モノマー混合物であって、
（ｉ）前記モノマー混合物の重量に基づいて、４超〜１５重量％の１つ以上のエチレン性不飽和カルボン酸官能性モノマー、ならびに
（ｉｉ）前記モノマー混合物の重量に基づいて、疎水性及び親水性官能性基を含む０．０５〜５重量％の１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマーであって、前記疎水性官能性基が、その中に重合可能な基を含む、１つ以上の重合可能な界面活性剤モノマーを含む、モノマー混合物の重合によって形成される、ステップと、
（ｂ）前記ポリマー結合剤を含む前記ラテックスに、陽イオン交換樹脂を通過させるステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】１と標識される抵抗Ｒ１；２と標識される一定位相要素ＣＰＥ；及び３と標識される抵抗Ｒ２を含む、モデル回路を示す。
【０００８】
以下は、発明の詳細な説明である。
【０００９】
本発明の実践において、ポリマー結合剤は、好ましくは、重合可能な界面活性剤モノマーを含むモノマー混合物の重合によって形成される。重合可能な界面活性剤モノマーは、アリル、アクリル、メタリル、またはメタクリル基（本明細書において、（メタ）アクリルもしくは（メタ）アリル基とも称される）等の重合可能な基を有し、かつエマルション重合において乳化剤として使用され得る、表面活性構成要素である。このため、重合可能な界面活性剤は、好ましくは、界面活性剤及びコモノマーの両方として機能する。重合可能な界面活性剤は、陽イオン性、陰イオン性、または非イオン性であり得る。
【００１０】
好ましくは、ポリマー結合剤は、エマルション重合のプロセスによって作製される。
【００１１】
好適な重合可能な界面活性剤モノマーは、疎水性及び親水性官能性基を含有し、前記疎水性官能性基は、重合可能な基を含み、例えば、共重合可能な反応性基を担持する硫酸塩、リン酸塩、スルホコハク酸半エステル、及びスルホコハク酸ジエステル等の陰イオン性界面活性剤モノマー、ならびにノニルフェノキシプロペニルポリエトキシ化アルコール（例えば、Ｄａｉ−ｉｃｈｉ  ＣｏｒｐからのＮｏｉｇｅｎ  ＲＮ−２０）等の非イオン性界面活性剤モノマーを含む。好ましい重合可能な界面活性剤モノマーは、ノニルフェノキシプロペニルポリエトキシ化硫酸塩（例えば、Ｄａｉ−ｉｃｈｉ  ＣｏｒｐからのＨｉｔｅｎｏｌ）；アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム（例えば、Ｈｅｎｋｅｌ  ＣｏｒｐからのＴｒｅｍ  ＬＦ−４０）；アンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０  ２，６）デカ−３−エン−（８もしくは９）オキシエチル）スルホコハク酸塩；及びアンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０  ２，６）デカ−３−エン−（８もしくは９）スルホコハク酸塩である。更に、不飽和Ｃ６〜Ｃ３０有機酸のアンモニウム及び金属塩が好適であり得、これらは、単独で、または上の界面活性剤と組み合わせて使用され得る。これらの酸の例は、アルファメチル桂皮酸、アルファフェニル桂皮酸、オレイン酸、リネオリン酸（ｌｉｎｅｏｌｉｃ  ａｃｉｄ）（第ＵＳ−Ａ−５３６２８３２号に説明されるような）、リンシノレイン酸（ｒｉｎｃｉｎｏｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）、トール油ロジン及び脂肪酸の不飽和画分、不均化ロジン酸、大豆油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、ヒマワリ油脂酸、亜麻仁油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、ソルビタンモノオレエート、アビエチン酸、ポリ（オキシエチレン）ソルビトールセスキオレエート、ならびにＥｍｐｏｌ  １０１０ダイマー酸である。好適な重合可能な界面活性剤モノマーとしてはまた、例えば、マレイン酸塩誘導体（第ＵＳ−Ａ−４２４６３８７号に説明されるような）、及びアルキルフェノールエトキシレートのアリル誘導体（第ＪＰ−６２２２７４３５号に説明されるような）が挙げられる。
【００１２】
モノマー混合物中の重合可能な界面活性剤モノマーの量は、前記混合物の重量に基づいて、好ましくは０．０７５〜２重量％、より好ましくは０．０７５〜０．５重量％である。
【００１３】
重合可能な界面活性剤モノマーが使用されない実施形態もまた、企図される。かかる実施形態の中で、好ましくは、重合可能な界面活性剤ではない界面活性剤が、使用される。かかる実施形態の中で、好ましい界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、好ましくは硫酸塩界面活性剤、スルホン酸塩界面活性剤、またはこれらの混合物である。かかる実施形態の中で、界面活性剤の好ましい量は、モノマー混合物の重量に基づいて、０．０７５〜２重量％、より好ましくは０．０７５〜０．５重量％である。かかる実施形態の中で、界面活性剤は、ポリマー結合剤を形成する水性エマルション重合プロセスにおいて、エマルション安定化剤として使用される。
【００１４】
エチレン性不飽和カルボン酸官能性モノマーは、好ましくは、Ｃ３〜Ｃ２０エチレン性不飽和カルボン酸、より好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、及びかかる酸の無水物；それらの塩基性塩、例えば、アンモニウム、４級アルキルアンモニウム、リチウム、これらのナトリウム及びカリウム塩；ならびにかかるモノマーの混合物から成る群から選択される、モノマーである。より好ましいのは、アクリル酸、メタクリル酸、及びこれらの混合物である。代替的に、エチレン性不飽和カルボン酸モノマーは、好ましくは、５０００ダルトン以下の分子量を有する、アクリルもしくはメタクリル酸のオリゴマーであり得る。
【００１５】
モノマー混合物中のエチレン性不飽和カルボン酸モノマーの量は、前記混合物の重量に基づいて、好ましくは４超〜１０重量％、より好ましくは４．５〜９重量％である。「４超〜Ｘ重量％」という句は、本明細書において、量が、４重量％超であり、かつまた、Ｘ重量％以下であること」を意味する。
【００１６】
前記モノマー混合物における使用に好適な他のエチレン性不飽和モノマーとしては、置換された、例えば、ヒドロキシもしくはアセトアセトキシ置換及び非置換（Ｃ１〜Ｃ５０、好ましくはＣ１〜Ｃ２２、最も好ましくはＣ１〜Ｃ１８）アルキル（メタ）アクリレート、スチレン及び置換スチレン、アクリル酸ビニル、酢酸ビニル、フルオロメタクリレート、アクリルアミド、置換アクリルアミド、メタクリルアミド、置換メタクリルアミド、ならびにこれらの組み合わせから選択される１つ以上のモノマーが挙げられるが、これらに限定されない。アクリル酸及びメタクリル酸のエステルの中で、好ましいモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸イソブチルレン、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、及び（メタ）アクリル酸アセトアセトキシが挙げられる。より好ましくは、モノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸イソブチルレン、スチレン、アクリルアミド、アクリル酸ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸ヒドロキシエチル、及びメタクリル酸ヒドロキシエチルから成る群から選択される。
【００１７】
一実施形態において、結合剤は、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸、及びアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウムの付加コポリマーを含む。
【００１８】
好ましくは、結合剤は、少なくとも−４０℃、より好ましくは−３５〜約１２０℃の範囲内、なおより好ましくは−３５〜２０℃の範囲内、及び更により好ましくは−３０〜１０℃の範囲内のガラス転移温度、Ｔｇを有する付加ポリマーを含む。Ｔｇは、中点法を使用して、１０℃／分で、判定された示差走査熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒｙ）であり得る。
【００１９】
本発明の実践は、ポリマー結合剤を含有するラテックスの使用を含む。該ラテックスは、本明細書において、「ラテックスポリマー結合剤」として知られる。好ましくは、ポリマー結合剤は、連続的な水性液体媒体全体に分布したポリマー粒子の形態である。好ましくは、ラテックスポリマー結合剤は、約１００〜４００ｎｍの範囲内の体積平均直径を有する。より好ましくは、体積平均直径は、２００〜３５０ｎｍの範囲内である。平均粒子直径は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの「ＢＩ−９０  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ」分析器を採用することによって等、光散乱法によって判定され得る。
【００２０】
結合剤ポリマーの粒子サイズ分布は、単峰性、二峰性、または多峰性であってもよいが、峰性は、本発明の実践には重要であるとは見なされない。
【００２１】
ポリマー結合剤の分子量は、重要ではない。しかしながら、結合剤ポリマーは、好ましくは約１０，０００〜約２，０００，０００ダルトン、より好ましくは５０，０００〜１，０００，０００ダルトンの範囲内の分子量を有することが見出されている。本明細書において使用される際の分子量は、重量平均分子量として定義され、溶媒としてのＴＨＦ中のゲル浸透クロマトグラフィによって判定され得る。
【００２２】
付加ポリマーは、バッチ、セミバッチ、漸次添加、または連続的、例えば、第ＥＰ−Ａ−０７４７４５６号に説明されるような等の当該技術分野において既知の従来の過硫酸塩開始熱プロセスによって調製され得る。該プロセスは、単段階または多段階であってもよい。多段階プロセスにおいて、重合プロセスが完了され（ポリマーに変換されるモノマーの９０％以上）、次いで、更なるモノマーが、同じ容器へ導入され、更なるモノマーが、予め形成されたポリマーの存在下で重合される。モノマーは、好ましくは９９％超の変換まで重合され、次いで、反応物は、ｐＨを制御するための適切な量の中和塩基の添加後、室温（２０〜２５℃）まで冷却される。ｐＨは、例えば、アンモニア、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはこれらの中和剤の組み合わせ等の中和剤で、ｐＨ７〜９、より好ましくはｐＨ７〜８に調整される。
【００２３】
本発明のプロセスは、陽イオン交換樹脂の使用を含む。陽イオン交換樹脂は、ポリマー鎖に共有結合した酸性基を有し、かつ酸性基と会合した陽イオンを有する、ポリマー組成物である。溶解された陽イオンを含有する水性組成物を、陽イオン交換樹脂に通過させるとき、陽イオン交換樹脂上の酸性基と当初会合していた陽イオンが、除去され、かつ水性組成物に溶解された陽イオンによって置き換えられる傾向がある。
【００２４】
陽イオン交換樹脂中のポリマーは、いずれのタイプのポリマーであってもよい。好ましいポリマーは、１つ以上のビニル基を含有するモノマーから重合される。好ましいモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の置換もしくは非置換エステル、メタクリル酸の置換もしくは非置換エステル、スチレン、スチレンの誘導体、及びこれらの混合物である。好ましいポリマーは、２つ以上のビニル基を有する、１つ以上のモノマーを含有する、モノマーの混合物から重合される。
【００２５】
陽イオン交換樹脂において、好ましい酸性基は、カルボン酸塩、リン酸塩、及びスルホン酸塩、より好ましいのは、カルボン酸塩及びスルホン酸塩である。酸性基は、１つ以上のモノマー上に存在し得るか、または酸性基は、重合が行われた後の化学反応によって、ポリマー骨格に結合され得るか、またはこれらの組み合わせであり得る。
【００２６】
ラテックスを含有する水性組成物との接触の前に、陽イオン交換樹脂は、それが含有する陽イオンによって特徴付けられ得る。陽イオンの９０モル％以上がＨ＋であるとき、陽イオン交換樹脂は、酸形態であると言われる。陽イオン交換樹脂が酸形態であるとき、酸性基は、Ｈ原子が結合された非イオン性酸性基の形態、または陰イオン及びＨ＋陽イオンの形態のいずれかであり得る。陽イオン交換樹脂と共に存在する陽イオンの９０モル％以上が、アルカリ金属の陽イオンであるとき、陽イオン交換樹脂は、アルカリ陽イオン形態であると言われる。陽イオン交換樹脂と共に存在する陽イオンの９０モル％以上が、単一の特定のアルカリ金属（例えば、ナトリウム）の陽イオンであるとき、陽イオン交換樹脂は、その特定のアルカリ金属の形態（例えば、「ナトリウム形態」）であると言われる。
【００２７】
陽イオン交換樹脂は、ｐＫａによって特徴付けられ得る。３以上のｐＫａを有する陽イオン交換樹脂は、本明細書において、弱酸性陽イオン交換樹脂と見なされる。３を下回るｐＫａを有する陽イオン交換樹脂は、本明細書において、強酸性陽イオン交換樹脂と見なされる。
【００２８】
好ましくは、陽イオン交換樹脂は、ラテックスを含有する水性組成物との接触の前は、以下のカテゴリのうちの１つに属する：（Ｉ）アルカリ陽イオン形態の陽イオン交換樹脂（強酸性もしくは弱酸性のいずれか）、または（ＩＩ）酸形態の弱酸性陽イオン交換樹脂。
【００２９】
好ましくは、陽イオン交換樹脂は、ビーズの形態である。好ましくは、ビーズの重量平均直径は、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。
【００３０】
本発明のプロセスは、ラテックスを陽イオン交換樹脂に通過させることを含む。「通過させる」プロセスは、入口及び出口を有する容器を提供することによって、達成される。陽イオン交換樹脂が容器の中へ入れられ、ラテックスが、入口を通って容器に進入し、陽イオン交換樹脂と接触し、出口を通って容器を出る一方、陽イオン交換樹脂は、ラテックスを通過させつつ、陽イオン交換樹脂を保持するフィルタまたは他のデバイスによって、容器内に保持される。好ましくは、ラテックスは、圧力下で、容器に押し通される。圧力は、重力によって、または機械的ポンプによって、印加されてもよい。
【００３１】
「通過させる」という用語は、固定量のラテックス及び固定量の陽イオン交換樹脂を、共に容器内に入れ、撹拌し、続いて、混合物をフィルタを通して注入して、ラテックスから陽イオン交換樹脂を分離する方法を含まない。
【００３２】
ラテックスポリマー結合剤を陽イオン交換樹脂に通過させることは、多価陽イオンの集中を除去または著しく低減するであろうことが企図される。多価陽イオンの例は、アルカリ土類の多価陽イオン、遷移金属の多価陽イオン、及び他の金属の多価陽イオンである。例えば、ラテックスポリマー結合剤を陽イオン交換樹脂に通過させることは、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、及び亜鉛の多価陽イオンの集中を除去または著しく低減するであろうことが企図される。
【００３３】
陽イオン交換樹脂に通過させた後、ラテックスポリマー結合剤は、例えば、顔料、結合剤、及び水性媒体を含む、インク組成物、好ましくはインクジェットインク組成物に組み込まれ得る。好ましくは、結合剤は、インク組成物の総重量に対して、０．１〜１０重量パーセント、好ましくは０．５〜８重量パーセント、より好ましくは１〜５重量パーセントのレベルで存在する。水性担体は、水、好ましくは脱イオン水であり得る。一実施形態において、水性担体は、インク組成物の重量で約４０％〜約９５％、好ましくは約５５％〜約８０％、最も好ましくは約７０％〜約８０％で存在する。本発明の結合剤を使用するインク組成物のための好適な混合物の選択は、所望される表面張力及び粘度、使用される顔料、顔料インクに対して必要とされる乾燥時間、ならびにインクが印刷される紙のタイプ等の、配合されている特定のインクの要件に依存する。
【００３４】
本発明の結合剤を使用するインク組成物はまた、保湿剤、分散剤、浸透剤、キレート化剤、共溶媒、消泡剤、緩衝剤、殺生物剤、殺真菌剤、粘度調整剤、殺細菌剤、界面活性剤、カーリング防止剤（ａｎｔｉ−ｃｕｒｌｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、ブリード防止剤、及び表面張力調整剤等の水混和性材料を含んでもよく、全ては、当該技術分野において既知のとおりである。
【００３５】
一般的に、使用される顔料の量は、インクの全ての構成要素の総重量に基づいて、１０重量％未満（ｌｅｓｓ  ｔｈａｔ）であり、典型的に、３〜８重量％である。好ましくは、顔料粒子サイズは、０．０５〜２ミクロン、より好ましくは１ミクロン以下、及び最も好ましくは０．３ミクロン以下である。
【００３６】
使用される保湿剤の量は、インクの特性によって判定され、インク中の全ての構成要素の総重量に基づいて、１〜３０重量％、好ましくは５〜１５重量％の範囲であり得る。インクを形成する上で有用な一般的に使用される保湿剤の例は、グリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、アルコール、及びピロリドンである。当該技術分野において既知の他の保湿剤もまた、使用されてもよい。
【００３７】
好適な浸透剤の使用は、インクの特定の用途に依存するであろう。有用な例としては、ピロリドン、及びＮ−メチル−２−ピロリドンが挙げられる。
【００３８】
インク中の消泡剤の量は、使用される場合、典型的に、０．０５〜０．５重量％の範囲であり、より典型的には、０．１重量％である。必要とされる量は、インクの顔料分散構成要素を作製する上で使用されるプロセスに依存する。顔料の水性分散液を形成する上で有用な消泡剤は、当該技術分野において公知であり、商業的に入手可能な例としては、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ  １０４Ｈ及びＳｕｒｆｙｎｏｌ  ＤＦ−３７（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ）が挙げられる。
【００３９】
インクの残りの部分は、一般的に、水である。水の量は、インク中の全ての構成要素の総重量に基づいて、好ましくは６５〜９０重量％、より好ましくは７５〜８５重量％である。
【００４０】
インク組成物は、限定することなく、他の（遊離）界面活性剤、保護コロイド、及び当業者には既知の他の安定化剤等の加工助剤を含む、追加の構成要素を更に含み得る。好適な界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、及びペルフルオロアルキルスルホン酸アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｐｅｒｆｌｕｒｏｒａｌｋｙｌ  ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−４０５、及びポリオキシエチレン化ポリオキシプロピレングリコールが挙げられる。
【００４１】
インク組成物は、かかる組成物を作製するための当該技術分野において既知の任意の方法、例えば、水性インクを形成するための任意の当該技術分野において認識されている技術を使用して、成分を共に混合すること、撹拌すること、またはかき混ぜることによって、調製され得る。インク組成物が均質である場合を除き、本発明のインク組成物の調製のための手順は、重要ではない。
【００４２】
調製のための一方法は、以下のとおりである：水性担体、保湿剤（複数を含む）、界面活性剤（複数を含む）、及び浸透剤（複数を含む）を１０分間、または均質になるまで混合する。５：１の比の顔料：分散剤を粉砕して、水中合計２０％の固体にすることによって、顔料・分散剤混合物を調製する。顔料（複数を含む）を撹拌したまま、水性担体／保湿剤／界面活性剤／浸透剤溶液を顔料・分散剤にゆっくりと添加する。更に１０分間、または均質になるまで撹拌する。撹拌しながら、顔料分散／担体／保湿剤／界面活性剤をポリマー結合剤にゆっくりと添加する。１０分間、または均質になるまで継続して撹拌する。得られるインクのｐＨを８．２〜８．５に調整する（例えば、十分な２０％  ＮＨ４ＯＨを添加することによって）。１マイクロメートルフィルタを通して濾過する。
【００４３】
本発明の結合剤を使用するインク組成物は、インク組成物の最終用途に必要とされる所望される物理的特性を得るために必要な任意の添加剤を含むであろうことが予想され、かかる添加剤としては、キレート化剤、緩衝剤、殺生物剤、殺真菌剤、抗酸化剤、レオロジー調整剤、増粘剤、殺細菌剤、界面活性剤、カーリング防止剤（ａｎｔｉ−ｃｕｒｌｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、ブリード防止剤、及び表面張力調整剤が挙げられ、これらは全て、上で述べられるとおりである。
【００４４】
インク組成物を陽イオン交換樹脂に通過させる実施形態もまた、企図される。好ましい陽イオン交換樹脂、及びインク組成物を陽イオン交換樹脂に通過させる好ましい方法は、ラテックスを陽イオン交換樹脂に通過させることに関して、上で説明されるものと同じである。好ましくは、インク組成物中の水の量は、インク組成物の重量に基づいて、４０重量％〜９５重量％である。
【００４５】
以下は、本発明の実施例である。
【００４６】
実施例１：調製Ｐ−１：ラテックスポリマー結合剤の調製
【００４７】
それぞれ８１．０、１８．０、０．１の重量パーセントのメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、アクリル酸２−エチルヘキシル（２−ＥＨＡ）、及びメタクリル酸（ＭＡＡ）を有する、モノマー混合物を調製した。この組成物から、以下の構成要素を含有する、均質化された混合物を調製した。第１の均質化されたモノマー混合物（ＭＥｌ）は、６０．１８％のＭＭＡ、１３．３７％の２−ＥＨＡ、０．７４％のＭＡＡ、２５．２８％の脱イオン（ＤＩ）水、及び０．４２％の３６％ドデクチルアリルスルホコハク酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｔｙｌ  ａｌｌｙｌ  ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ）（Ｈｅｎｃｋｅｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＴＲＥＭ（商標）ＬＦ−４０界面活性剤）水溶液を含有した。第２の均質化されたモノマー混合物（ＭＥ２）は、第１の混合物の成分、及び追加の５．６１％のＭＡＡを含有した。各モノマー混合物を、以下の手順に従って重合した。撹拌器、加熱器、還流凝縮器、及び窒素散布管を具備する適切なガラス容器に、９４．７３％の脱イオン水、及び０．３０％の炭酸カリウムを添加した。ケトル内容物（ＤＩ水）は、８５℃まで加熱しながら、窒素を１時間散布した。開始剤溶液（９２．３３ｇの蒸留水中の２．９１ｇの過硫酸カリウム（ＫＰＳ））をケトルに添加し、これを、シードラテックス＋２２．３３グラムのすすぎ蒸留水を添加する前に、１分間撹拌した。次いで、反応容器の温度を８０℃に設定し、乳化させたモノマー（ＭＥｌ）を、０．７９ｇ／分の速度で開始剤（５３．５９ｇの蒸留水中の１．４５ｇのＫＰＳ）を共供給する前に、８５℃の温度で１０分間、１２．３８ｇ／分の速度で供給した。温度を８５℃に維持し、１０分後、モノマーエマルション（ＭＥｌ、続いて、ＭＥ２）供給を、その後の６０分間、２４．７６ｇ／分に増加させた。供給スケジュールの最後に、ケトルを２０分間、最終温度で保持した。次いで、反応器を７５℃に冷却し、８．７２グラムの０．１％  Ｆｅ２＋溶液を、２０．０ｇの蒸留水中の０．２５ｇのｔ−ブチルヒドロペルオキシド（ｔＢＨＰ）から成るアリコートと共に添加し、７５℃の温度で５分間保持した。次いで、反応器を６５℃の温度に冷却し、２０．０ｇの蒸留水中の０．６ｇのＮａＢＳを添加し、この温度で２０分間保持した。この冷却プロセスを通じて、５０ｇの蒸留水中の１．８ｇのｔＢＨＰの最初のゆっくりとした添加を反応器に供給した。同様に、この開始剤の後に、５０ｇの蒸留水中の２．３８ｇの硫酸水素ナトリウムの別の供給を続けた。この供給スケジュールの最後に、バッチを４０℃の温度に冷却し、１４２．１４ｇの蒸留水中の１３．８６ｇのＫＯＨの添加によって、ｐＨを調整した。中和プロセスの完了時に、９ｇの蒸留水中の１．９７ｇの殺生物剤（Ｋｏｒｄｅｋ（商標）ＬＸ  ５０００殺生物剤（５０％）をラテックスに添加した。概説されるラテックス調製ステップにより、３１．６０％の固体及び２５５．９ｎｍの平均粒子サイズを有するコロイド分散液を得た。
【００４８】
実施例２：バッチＢ−１〜Ｂ−６
【００４９】
６つのバッチは、ラテックスポリマー結合剤のより大きいサイズのサンプルを生成するように比例して、量を増加させたことを除き、調製Ｐ−１にあるように作製した。
【００５０】
実施例３：複素誘電特性の測定
【００５１】
ラテックスの複素誘電特性を、ステンレス鋼ブロッキング電極を有する２電極セルにおいて、２５℃で測定した。周波数は、０．１Ｈｚ〜１．００ＭＨｚで連続的に変化させた。測定機器は、種々のタイプの電気化学セルに対する安定した動作を確実とするように、選択可能な制御ループ帯域幅を有するポテンシオスタットまたはガルバノスタットとして使用することができる、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ（商標）ＳＩｌ２８７  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌから）に連結されたＳｏｌａｒｔｒｏｎ（商標）１２６０  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ／Ｇａｉｎ−Ｐｈａｓｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒである。セルにおいて、いかなる潜在的な電解効果、ならびに非線形電気二重層及び分極効果も最小化するように、０．０１Ｖａ．ｃ．振幅を選択した。各ブロッキング電極の表面積は、１．２５６８ｃｍ２である。セルの電極間隙は、Ｃｅｌｇａｒｄ（商標）２５００スペーサ（Ｃｅｌｇａｒｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから）の厚さ（２５．５μｍ）によって画定される。
【００５２】
各周波数（ω）において、機器は、｜Ｚ｜で示されるインピーダンス、及びθで示される位相シフトの規模を測定する。次いで、パラメータＺｒｅａｌ及びＺｉｍａｇｉｎａｒｙを、以下のとおりに計算する：
Ｚｒｅａｌ＝｜Ｚ｜ｃｏｓ（θ）
Ｚｉｍａｇｉｎａｒｙ＝｜Ｚ｜ｓｉｎ（θ）
【００５３】
各ラテックスを、ωの多数の値において試験し、ωの各値における測定は、座標（Ｚｒｅａｌ、Ｚｉｍａｇｉｎａｒｙ）を有するデータポイントを生成する。所与のラテックスに対する測定は、Ｚｉｍａｇｉｎａｒｙ対Ｚｒｅａｌの曲線を創出する。次いで、その曲線を、以下の手順を使用した非線形回帰分析によって適合させる。
【００５４】
ラテックスは、図１に示される回路によって十分にモデル化される複素誘電挙動を有すると見なされる。アイテム１は、抵抗Ｒ１を有する抵抗器であり、アイテム２は、インピーダンスＺＣＰＥを有する定位相要素であり、アイテム３は、抵抗Ｒ２を有する抵抗器である。インピーダンスＺＣＰＥは、以下の方程式に従うと見なされ、
【００５５】
【数１】
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【００５６】
式中、Ｔ及びｐは、特定のラテックスサンプルに特徴的な周波数非依存性パラメータである。パラメータｐは、０〜１の値を有する。次いで、Ｚｉｍａｇｉｎａｒｙ対Ｚｒｅａｌの曲線を、以下の方程式を使用して適合させて、Ｒ１、Ｒ２、Ｔ、及びｐを判定する。
【００５７】
【数２】
0006622717.tif 000003
【００５８】
適合手順後に、Ｒ１、Ｒ２、Ｔ、及びｐを判定し、τで示される緩和時間を計算する：τ＝Ｔ（１／ｐ）。以下の考察において、以下のパラメータが報告及び考察される：抵抗Ｒ１（オーム）及び緩和時間τ（秒）。
【００５９】
比較実施例４：比較実施例：陽イオン交換樹脂との接触を伴わない５つのバッチ
【００６０】
同じラテックスポリマー結合剤組成物の５つのバッチを、全て、上で説明される手順を使用して、作製した。陽イオン交換樹脂とのいかなる接触の前にも、ラテックスを誘電測定に供した。誘電測定及びパラメータ適合の結果は、以下のとおりであった。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
実施例５：本発明の実施例：陽イオン交換樹脂に通過させた後の実施例４と同じバッチ
【００６３】
上で説明される５つのバッチを、以下のとおりに、陽イオン交換樹脂に通過させた。各バッチから採用した１ガロンのサンプルを、床体積１０００ｍＬのＤｏｗｅｘ（商標）ＭＡＣ−３樹脂で充填した５．０８ｃｍ（２インチ）×６１ｃｍ（２フィート）のカラムに通過させた。水性ラテックスを、１８０ｍＬ／分の固定速度でポンプ圧送した。各修正した（つまり、カラムに通過させた）ラテックスのサンプルを、１ガロンの容器に収集した。修正したラテックスのｐＨは、２．１８であった。ラテックスのｐＨを、ＫＯＨ溶液を使用して調整した。混合手順は、容器内のラテックスを混合する（かき混ぜる間の渦の発生を観察する）ために、縦型撹拌器を使用した。ＫＯＨ溶液の添加の間に、ラテックスのｐＨを測定した。１４％  ＫＯＨ溶液の滴下添加の間、ｐＨを継続的に監視した。記録されたｐＨが７．５〜７．７５であったとき、ＫＯＨ溶液の添加を停止した。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
本発明のバッチの平均Ｒ１値は、比較バッチの平均Ｒ１値よりも、１５０オームの標的値に近い。また、本発明のバッチのＲ１値の標準偏差は、比較バッチのＲ１値の標準偏差よりも小さい。同様に、本発明のバッチの平均緩和時間値は、比較バッチの平均緩和時間値よりも、５．４  Ｅ−０７秒の標的値に近い。また、本発明のバッチの緩和時間値の標準偏差は、比較バッチの緩和時間値の標準偏差よりも小さい。このため、本発明のプロセスは、比較プロセスよりも、標的値に近いラテックスを生成し、かつ本発明のプロセスは、比較プロセスよりも変化が少ない。
【００６６】
実施例６：バッチＢ−４からの亜鉛イオンの除去
【００６７】
バッチＢ−４は、０．００２４重量％の亜鉛イオンを含有した。このラテックスの２つの部分を、以下のとおりに、陽イオン交換樹脂ＤＯＷＥＸ（商標）ＭＡＣ−３樹脂（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（弱酸性、ポリアクリル酸、マクロ多孔性陽イオン交換樹脂）に別個に通過させた：バッチＢ−４から採用した２つの３．８リットル（１ガロン）のサンプルを、床体積１０００ｍＬのＤｏｗｅｘ（商標）ＭＡＣ−３樹脂で充填した５．０８ｃｍ（２インチ）×６１ｃｍ（２フィート）のカラムに通過させた。水性ラテックスを、１８０ｍＬ／分の固定速度でポンプ圧送した。２つの修正したラテックスのサンプルの各々を、３．８リットル（１ガロン）の容器に収集した。陽イオン交換樹脂に通過させた後、一方の部分は、０．００１１重量パーセントの亜鉛イオンを有し、他方は、０．００１４重量パーセントの亜鉛イオンを有した。
【００６８】
亜鉛イオンの含有量を、誘導結合質量分析（ＩＣＰ）によって試験した。
【００６９】
実施例７：バッチＢ−６からの亜鉛イオンの除去
【００７０】
バッチＢ−６は、０．００２５重量％の亜鉛イオンを含有した。このラテックスの一部分を、以下のとおりに、陽イオン交換樹脂Ｄｏｗｅｘ（商標）Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ９９Ｋ／３２０樹脂（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（架橋ポリスチレンクロマトグラフ陽イオン交換樹脂）に通過させた：バッチＢ−６から採用した３．８リットル（１ガロン）のサンプルを、床体積１０００ｍＬのＤｏｗｅｘ（商標）Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ９９Ｋ／３２０樹脂で充填した５．０８ｃｍ（２インチ）×６１ｃｍ（２フィート）のカラムに通過させた。水性ラテックスを、１８０ｍＬ／分の固定速度でポンプ圧送した。陽イオン交換樹脂に通過させた後、ラテックスは、検出可能な亜鉛イオンを有しなかった（ＩＣＰによって分析）。
【００７１】
実施例８：実施例６の反復
【００７２】
実施例６にあるように、バッチＢ−４を、陽イオン交換樹脂Ｄｏｗｅｘ（商標）ＭＡＣ−３樹脂に通過させた。例えば、樹脂が亜鉛で飽和しないことを確認するために、特に注意した。陽イオン交換樹脂に通過させた後、実施例５に説明されるように、ラテックスをＫＯＨで中和した。陽イオン交換樹脂に通過させた後、ラテックスは、検出可能な亜鉛イオンを有しなかった（ＩＣＰによって分析）。
【００７３】
実施例９：従来の界面活性剤でのラテックスポリマー結合剤の調製
【００７４】
重合可能な界面活性剤モノマーを、重合不可能な界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）によって置き換えた点が異なるが、実施例１のラテックス調製を反復した。具体的には、各モノマーエマルションにおいて、「０．４２％の３６％  ドデクチルアリルスルホコハク酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｔｙｌ  ａｌｌｙｌ  ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅ）（Ｈｅｎｃｋｅｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＴＲＥＭ（商標）ＬＦ−４０界面活性剤）水溶液」の代わりに、以下を使用した：０．５６５％の２３％  ラウリル硫酸ナトリウム水溶液。
【００７５】
実施例１０：実施例９で調製したラテックスの誘電測定
【００７６】
実施例９で調製したラテックスポリマー結合剤を、誘電特性に関して、３回：（１）陽イオン交換樹脂に通過させる前、（２）ｐＨの調整を行っていないが、陽イオン交換樹脂に通過させた後、及び（３）陽イオン交換樹脂に通過させ、かつ実施例５に説明されるようにＫＯＨでのｐＨのその後の調整後、試験した。結果は、以下のとおりであった。
【００７７】
【表３】
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【図１】
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