(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性ビヒクル、着色剤、およびバインダーとしての自己安定化両性ポリウレタンを含むインクジェットインクであって、前記両性ポリウレタンは架橋されており、かつプレポリマーを含み、前記プレポリマーが、アミン含有モノマーに由来する複数の第三級アミン基と、複数のアニオン性酸基とを含有し、前記着色剤が、自己分散性顔料、ポリマー分散剤によって分散された顔料、分散された染料、および染料からなる群から選択され、前記両性ポリウレタンが分散剤ではない、インクジェットインク。
【請求項２】
前記着色剤がポリマー分散剤によって分散された顔料である、請求項１に記載のインク。
【請求項３】
約７超のｐＨを有するまでアルカリで中和されている、請求項２に記載のインク。
【請求項４】
７０℃で１４日間のオーブン老化後に２０％未満の粘度ドリフトを有する、請求項３に記載のインク。
【請求項５】
前記アニオン性酸基が、１０〜９０の範囲の酸価を有するカルボン酸基である、請求項４に記載のインク。
【請求項６】
前記バインダーが架橋している、請求項５に記載のインク。
【請求項７】
前記架橋したバインダーの％ＴＨＦ不溶分が３０％以上である、請求項６に記載のインク。
【請求項８】
前記着色剤が自己分散性顔料である、請求項１に記載のインク。
【請求項９】
約７超のｐＨを有するまでアルカリで中和されている、請求項８に記載のインク。
【請求項１０】
７０℃で１４日間のオーブン老化後に２０％未満の粘度ドリフトを有する、請求項９に記載のインク。
【請求項１１】
前記アニオン性酸基が、１０〜９０の範囲の酸価を有するカルボン酸基である、請求項１０に記載のインク。
【請求項１２】
前記バインダーが架橋している、請求項１１に記載のインク。
【請求項１３】
前記架橋したバインダーの％ＴＨＦ不溶分が３０％以上である、請求項１２に記載のインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年７月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／０３１２９８号明細書の米国特許法第１１９条の下での優先権を主張するものであり、この仮特許出願はその全体が参照により援用される。
【０００２】
本開示は、水性ビヒクル、着色剤、およびバインダーとしての両性ポリウレタンを含有する、改善された安定性を有する新規の水性インクジェットインクに関する。
【背景技術】
【０００３】
インクジェット印刷は、インクの小滴が紙などの基材上に堆積して所望の画像を形成する非衝撃式印刷法である。インクジェット印刷中、例えば、媒体の両面が印刷される両面印刷の場合、印刷されたばかりの物品がプリンターの紙送り機構と接触することが往々にして必要である。この状況下では、最初に印刷された面が依然として完全に乾燥していない可能性があり、結果として、印刷面がダメージを受け得、インクが紙送り機構上に、次に後続の印刷物上に移行し得る。この問題は、高速でかなりの紙送りを伴う湿式プレスを使用する場合に特に重大である。多くの場合、プレスは、加熱されたローラーを使用して媒体を移行させ、それは、乾性インクがローラーに粘着するために問題を有する傾向がある。遅乾性インクが、コートされたオフセット媒体などの非吸収性媒体上へ印刷される場合に深刻な問題に直面し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリウレタン分散粒子は多くの場合、速乾性を提供し、画像耐久性ならびに／またはインターカラーブリードおよび画像一様性などの画像品質を向上させるためにインクジェットインク中へ調合される。アニオン性ポリウレタン粒子を含有するインクジェットインクの粘度およびｐＨなどの物理的特性は、とりわけ高温でのオーブン老化後、貯蔵時に時間とともに変化する傾向がある。様々な基材上に印刷されて、耐久性のある高品質の画像を形成することができる高度に安定したインクジェットインクに対するニーズが存在する。本開示は、両性ポリウレタン分散系を含有するインク組成物であって、両性ポリウレタンが、アミン含有モノマーに由来する複数の第三級アミン基と複数のアニオン性酸基とを含有する、組成物を提供することにより、このニーズを満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のある実施形態は、水性ビヒクル、着色剤、およびバインダーとしての自己安定化両性ポリウレタンを含むインクジェットインクであって、前記両性ポリウレタンが、アミン含有モノマーに由来する複数の第三級アミン基と、複数のアニオン性酸基とを含有し、前記着色剤が、自己分散性顔料、ポリマー分散剤によって分散された顔料、分散された染料、および染料からなる群から選択され、前記両性ポリウレタンが分散剤ではない、インクジェットインクを提供する。
【０００６】
別の実施形態は、着色剤がポリマー分散剤によって分散された顔料であることを規定する。
【０００７】
別の実施形態は、インクが約７超のｐＨを有するまでアルカリで中和されていることを規定する。
【０００８】
別の実施形態は、インクが、７０℃で１４日間のオーブン老化後に２０％未満の粘度ドリフトを有することを規定する。
【０００９】
別の実施形態は、アニオン性酸基が、１０〜９０の範囲の酸価を有するカルボン酸基であることを規定する。
【００１０】
別の実施形態は、バインダーが架橋していることを規定する。
【００１１】
別の実施形態は、前記架橋したバインダーの％ＴＨＦ不溶分が３０％以上であることを規定する。
【００１２】
さらに別の実施形態は、着色剤が自己分散性顔料であることを規定する。
【００１３】
本実施形態のこれらのおよび他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読むことで当業者によってより容易に理解されるであろう。明確にするために、別個の実施形態として上および下に記載される、開示される実施形態のある種の特徴はまた、単一実施形態で組み合わせて提供されてもよい。逆に、単一実施形態との関連で記載される開示される実施形態の様々な特徴はまた、別々にまたは任意の副次的組み合わせで提供されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
特に明記しないまたは定義しない限り、本明細書に用いられるすべての専門用語および科学用語は、本開示が関連する技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。
【００１５】
特に明記しない限り、すべての百分率、部、比などは重量による。
【００１６】
量、濃度、または他の値もしくはパラメーターが、範囲、好ましい範囲または好ましい上限値および好ましい下限値のリストのいずれかとして与えられるとき、これは、範囲が別々に開示されているかどうかに関係なく、任意の範囲上限または好ましい値と任意の範囲下限または好ましい値との任意のペアから形成されるすべての範囲を具体的に開示するものと理解されるべきである。数値の範囲が本明細書に列挙される場合、特に明記しない限り、この範囲は、その終点、ならびにこの範囲内のすべての整数および分数を含むことを意図される。
【００１７】
用語「約」が値または範囲の終点を記載するのに用いられるとき、本開示は言及されるその具体的な値または終点を含むと理解されるべきである。
【００１８】
本明細書で用いるところでは、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べられる特徴、整数、工程、または言及されるような成分の存在を明確に述べるものと解釈されるべきであるが、１つまたは複数の特徴、整数、工程、もしくは成分、またはそれらの群の存在または追加を排除しない。さらに、用語「含む」は、用語「から本質的になる」および「からなる」によって包含される例を含むことを意図する。同様に、用語「から本質的になる」は、用語「からなる」によって包含される例を含むことを意図する。
【００１９】
本明細書で用いるところでは、用語「分散系」は、１つの相がバルク物質の全体にわたって分布する（多くの場合コロイドサイズ範囲の）細分された粒子から、分散された相または内相である粒子からなり、かつバルク物質が連続相または外相である２相システムを意味する。
【００２０】
本明細書で用いるところでは、用語「分散剤」は、多くの場合コロイドサイズの極めて微細な固体粒子の一様なおよび最大の分離を促進するために懸濁媒体に添加される表面活性剤を意味する。顔料のためには、分散剤はほとんどの場合ポリマー分散剤である。本明細書に記載されるポリウレタン分散剤は実際に分散系そのものである。
【００２１】
本明細書で用いるところでは、用語「ＯＤ」は光学密度を意味する。
【００２２】
本明細書で用いるところでは、用語「水性ビヒクル」は、水または水と少なくとも１つの水溶性、もしくは部分的に水溶性の（すなわち、メチルエチルケトン）、有機溶媒（共溶媒）との混合物を意味する。
【００２３】
本明細書で用いるところでは、用語「イオン化できる基」は潜在的イオン基を意味する。
【００２４】
本明細書で用いるところでは、用語「実質的に」は、かなりの程度のもの、ほとんどすべてであることを意味する。
【００２５】
本明細書で用いるところでは、用語「ＭＷ」は、重量平均分子量を意味する。
【００２６】
本明細書で用いるところでは、用語「Ｄ５０」は、粒度の分布の５０パーセンタイル（中央値）の体積粒子径を意味する。
【００２７】
本明細書で用いるところでは、用語「Ｄ９５」は、粒度の分布の９５パーセンタイルの体積粒子径を意味する。
【００２８】
本明細書で用いるところでは、用語「ＮＣＯ」はイソシアネートを意味する。
【００２９】
本明細書で用いるところでは、用語「ｃＰ」は、センチポアズ、粘度単位を意味する。
【００３０】
本明細書で用いるところでは、用語「ｍＮ．ｍ-1」は、１メートル当たりのミリニュートン、表面張力単位を意味する。
【００３１】
本明細書で用いるところでは、用語「ｍＰａ．ｓ」は、ミリパスカル秒、粘度単位を意味する。
【００３２】
本明細書で用いるところでは、用語「ｐｓｉｇ」は、ポンド平方インチゲージ、大気圧を含まない圧力単位を意味する。
【００３３】
本明細書で用いるところでは、用語「プレポリマー」は、重合プロセスにおける中間体であるポリマーを意味し、ポリマーと考えることができる。
【００３４】
本明細書で用いるところでは、用語「ＡＮ」は、酸価、固体ポリマーの１ｇ当たりのｍｇ  ＫＯＨを意味する。
【００３５】
本明細書で用いるところでは、用語「ＰＵＤ」は、本明細書に記載されるポリウレタン分散系を意味する。
【００３６】
本明細書で用いるところでは、用語「ＤＴＧ」は、衣服に対して直接であることを意味する。
【００３７】
本明細書で用いるところでは、用語「ＢＭＥＡ」はビス（メトキシエチル）アミンを意味する。
【００３８】
本明細書で用いるところでは、用語「ＤＢＴＤＬ」はジブチルスズジラウレートを意味する。
【００３９】
本明細書で用いるところでは、用語「ＤＭＰＡ」は、ジメチロールプロピオン酸を意味する。
【００４０】
本明細書で用いるところでは、用語「ＩＰＤＩ」は、イソホロンジイソシアネートを意味する。
【００４１】
本明細書で用いるところでは、用語「ＮＭＰ」は、ｎ−メチルピロリドンを意味する。
【００４２】
本明細書で用いるところでは、用語「ＴＥＢ」は、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌによって供給される試薬を意味する。
【００４３】
本明細書で用いるところでは、用語「スルホラン」は、テトラメチレンスルホンを意味する。
【００４４】
本明細書で用いるところでは、Ｔｅｒａｔｈａｎｅ（登録商標）６５０は、Ｉｎｖｉｓｔａ（Ｗｉｃｈｉｔａ，ＫＳ）のポリエーテルジオールである。
【００４５】
本明細書で用いるところでは、用語「ＥＤＡ」は、エチレンジアミンを意味する。
【００４６】
本明細書で用いるところでは、用語「ＴＥＡ」は、トリエチルアミンを意味する。
【００４７】
本明細書で用いるところでは、用語「ＤＥＡ」は、ジエタノールアミンを意味する。
【００４８】
本明細書で用いるところでは、用語「ＤＭＰＡ」は、ジメチロールプロピオン酸を意味する。
【００４９】
本明細書で用いるところでは、用語「ＭＤＥＡ」は、メチルジエタノールアミンを意味する。
【００５０】
本明細書で用いるところでは、用語「ＴＥＴＡ」は、トリエチレンテトラミンを意味する。
【００５１】
本明細書で用いるところでは、用語「ＴＨＦ」は、テトラヒドロフランを意味する。
【００５２】
本明細書で用いるところでは、用語「ＴＲＢ−２」は、Ｄａｉｎｉｃｈｉｓｅｉｋａ（登録商標）ＴＲＢ−２、シアン顔料を意味する。
【００５３】
本明細書で用いるところでは、用語「Ｙ７４」は、Ｓｕｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌによって供給されるＹｅｌｌｏｗ  ７４、黄色顔料を意味する。
【００５４】
本明細書で用いるところでは、Ｄｅｎａｃｏｌ（登録商標）３２１は、Ｎａｇａｓｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｌｔｄ．（大阪、日本）のトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、架橋剤である。
【００５５】
本明細書で用いるところでは、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ１２００は、Ｂａｙｅｒ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）のポリエステルカーボネートジオールである。
【００５６】
本明細書で用いるところでは、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４４０は、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ）の非イオン界面活性剤である。
【００５７】
本明細書で用いるところでは、Ｔｅｒａｔｈａｎｅ（登録商標）１０００は、Ｉｎｖｉｓｔａ（Ｗｉｔｃｈｉｔａ，ＫＡ）のポリテトラメチレンオキシドポリオールである。
【００５８】
特に記載のない限り、上記の化学薬品は、Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）または実験室化学薬品の他の同様な供給業者から入手された。
【００５９】
さらに、単数形での言及にはまた、文脈が具体的にそうではないと述べない限り複数が含まれる（例えば、冠詞「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、１つ、または１つもしくは複数を意味してもよい）。
【００６０】
着色剤
単独のまたは組み合わせた、多種多様な有機および無機顔料が、インク、とりわけインクジェットインクを製造するためにポリマー分散剤で分散されてもよい。用語「顔料」は本明細書で用いるところでは、分散剤で分散され、かつ分散剤の存在下に分散条件下に処理されることを必要とする不溶性着色剤を意味する。着色剤にはまた、分散染料が含まれる。分散プロセスは、安定な分散した顔料をもたらす。顔料粒子は、インクジェット印刷装置を通して、とりわけ約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲の直径を通常有する噴出ノズルでインクの自由流れを可能にするために十分に小さい。粒径はまた、インクの寿命の全体にわたって決定的に重要であり、顔料分散安定性にも影響を及ぼす。極めて小さい粒子のブラウン運動は、粒子の凝集を防ぐのに役立つであろう。小さい粒子を最大色強度および光沢のために使用することがまた望ましい。有用な粒径の範囲は、典型的には、約０．００５ミクロン〜約１５ミクロンである。典型的には、顔料粒径は、約０．００５〜約５ミクロン、最も典型的には約０．００５〜約１ミクロンの範囲であるべきである。動的光散乱によって測定されるような平均粒径は約５００ｎｍ未満、典型的には約３００ｎｍ未満である。
【００６１】
選択された顔料は乾燥形態または湿潤形態で使用されてもよい。例えば、顔料は通常水性媒体中で製造され、生じた顔料は水−湿潤プレスケーキとして得られる。プレスケーキ形態では、顔料は、それが乾燥形態にあるような程度には凝集しない。従って、水−湿潤プレスケーキ形態での顔料は、乾燥形態での顔料ほどプレミックスプロセスにおいて解凝集するために多くの混合エネルギーを必要としない。代表的な市販の乾燥顔料は、米国特許第５０８５６９８号明細書にリストされている。
【００６２】
インクジェットインクに有用な色特性を有する顔料の幾つかの例には、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ（顔料ブルー）１５：３およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：４からのシアン顔料；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ（顔料レッド）１２２およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０２からのマゼンタ顔料；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ（顔料イエロー）１４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２８およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５５からの黄色顔料；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ（顔料オレンジ）５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ４３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ６２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ（顔料レッド）１７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４９：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １１２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５５およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２６４からの赤色顔料；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ（顔料グリーン）１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６からの緑色顔料；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ（顔料ブルー）６０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ（顔料バイオレット）３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３６およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３８からの青色顔料；ＴｉＯ2およびＺｎＯなどの白色顔料；ならびに黒色顔料カーボンブラックが挙げられる。本明細書で用いられる顔料名および省略形は、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｄｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｌｏｕｒｉｓｔｓ（Ｂｒａｄｆｏｒｄ，Ｙｏｒｋｓｈｉｒｅ，ＵＫ）によって確立され、Ｔｈｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｉｎｄｅｘ、第３版、１９７１年に公表されている顔料の「Ｃ．Ｉ．」名称である。
【００６３】
本開示の顔料はまた、自己分散性（すなわち、自己分散可能な）顔料であり得る。用語自己分散性顔料（すなわち、「ＳＤＰ」）は、その表面が、別個の分散剤なしに顔料が水性ビヒクルに安定して分散することを可能にする親水性の、分散性付与基で化学的に変性されている顔料粒子を意味する。「安定して分散する」は、顔料が細分され、一様に分配され、粒子の成長および凝集に抵抗することを意味する。
【００６４】
ＳＤＰは、顔料の表面上へ官能基または官能基を含有する分子をグラフトすることによって、物理的処理（真空プラズマなどの）によって、または化学的処理（例えば、オゾン、次亜塩素酸などでの酸化）によって製造され得る。単一のタイプまたは複数のタイプの親水性官能基が、１つの顔料粒子に結合されてもよい。親水性基は、水性ビヒクルに分散された場合に負の電荷をＳＤＰに提供するカルボキシレ−トまたはスルホネート基である。カルボキシレ−トまたはスルホネート基は通常、一価のおよび／または二価のカチオン性対イオンと会合する。ＳＤＰの製造方法はよく知られており、例えば、米国特許第５５５４７３９号明細書および同第６８５２１５６号明細書に見いだすことができる。
【００６５】
ＳＤＰは、カーボンブラックをベースとするものなどの、ブラックであってもよく、または着色顔料であってもよい。インクジェットインクに有用な色特性を有する顔料の例には、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ（顔料ブルー）１５：３およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：４（シアン用の）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ（顔料レッド）１２２およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０２（マゼンタ用の）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ（顔料イエロー）１４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ７４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２８およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５５（黄色用の）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ（顔料オレンジ）５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ４３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ６２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ（顔料レッド）１７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４９：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １１２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５５およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２６４（赤色用の）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ（顔料グリーン）１、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６２６４（緑色用の）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ６０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ（顔料バイオレット）３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３６およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３８（青色用の）；ならびにカーボンブラックが挙げられる。しかしながら、これらの顔料のいくつかは、ＳＤＰとしての製造に好適ではない可能性がある。着色剤は本明細書では、Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｄｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｌｏｕｒｉｓｔｓ（Ｂｒａｄｆｏｒｄ，Ｙｏｒｋｓｈｉｒｅ，ＵＫ）によって確立され、Ｔｈｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｉｎｄｅｘ、第３版、１９７１年に公表されているそれらの「Ｃ．Ｉ．」名称で言及される。
【００６６】
本開示のＳＤＰは、アニオン基の密度が顔料表面の１平方メートル当たり約３．５μモル（３．５μモル／ｍ2）未満、より特に、約３．０μモル／ｍ2未満である官能化度を有してもよい。約１．８μモル／ｍ2未満、より特に、約１．５μモル／ｍ2未満の官能化度も好適であり、ある種の特有のタイプのＳＤＰにとって好ましいことがあり得る。
【００６７】
分散後の有用な粒径の範囲は、典型的には、約０．００５ｕｍ〜約１５ｕｍである。典型的には、顔料粒径は、約０．００５ｕｍ〜約５ｕｍ；特に、約０．００５ｕｍ〜約１ｕｍの範囲であるべきである。動的光散乱によって測定されるような平均粒径は、約５００ｎｍ未満、典型的には約３００ｎｍ未満である。
【００６８】
インク中に存在する顔料の量は、インクの総重量を基準として典型的には約０．１重量％〜約２５重量％の範囲に、より典型的には約０．５重量％〜約１０重量％の範囲にある。無機顔料が選択される場合、無機顔料が一般に有機顔料よりも高い密度を有するため、インクは、有機顔料を用いる匹敵するインクでよりも高い重量百分率の顔料を含有する傾向があろう。
【００６９】
ポリマー分散剤
典型的なポリマー分散剤はポリウレタンポリマーである。ポリウレタンポリマーは、本開示の目的のためには、ポリマー骨格が、イソシアネート基（例えば、二官能性、またはより高い官能性モノマーの、オリゴマーのまたはポリマーのポリイソシアネートからの）とヒドロキシル基（例えば、二官能性またはより高い官能性モノマーの、オリゴマーのまたはポリマーのポリオールからの）との反応から誘導されるウレタン結合を含有するポリマーである。かかるポリマーは、ウレタン結合に加えて、ウレアなどのイソシアネート由来の他の結合、およびポリイソシアネート成分またはポリオール成分中に存在する他のタイプの結合（例えば、エステルおよびエーテル結合などの）をまた含有してもよい。
【００７０】
ポリウレタン分散剤は、さらに、あたかも完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される、米国特許出願公開第２０１２／０２１４９３９号明細書に開示されているように、顔料への吸着後に架橋していることができる。
【００７１】
バインダー
バインダーは、インク調合物に添加される高分子化合物または高分子化合物の混合物である。バインダーは、例えば、より大きい耐久性を印刷材料に与える特性を最終印刷材料に与えることができる。インクジェットインクにバインダーとして使用される典型的なポリマーには、ポリウレタン分散系およびポリウレタン溶液、アクリル、スチレンアクリル、スチレンブタジエン、スチレンブタジエンアクリロニトリル、ネオプレン、エチレンアクリル酸、エチレン酢酸ビニルエマルジョン、ラテックスなどが含まれる。バインダーは、溶液であってもよく、またはカルボン酸、硫黄含有酸、アミン基、および他の類似のイオン基などのイオン性置換基、ならびに／または−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−（ここで、ｎは１〜２０の整数である）などの非イオン性の親水性置換基を有することによってエマルジョンとして安定化されてもよい。本開示において、アミン含有モノマーに由来する複数の第三級アミン基と、複数のアニオン性酸基とを含有する両性ポリウレタンが、アクリルおよびアニオン性ポリウレタンバインダーと比較されるときにインクジェットインク用の優れたバインダーであることが見いだされた。これらの両性ポリウレタンは、第三級アミン基を組み入れているジオールまたはトリオールなどのモノマーを使用することによって合成することができる。アニオン基を有するモノマーの数対第三級アミン基を有するモノマーの数の比は、好ましくは、アニオン性顔料分散系との相溶性を確保するために１超である。両性ポリマーの量は、典型的には、インクの総重量を基準として約０．０５重量％〜約２０重量％の範囲である。より典型的には、両性ポリマーの量は、インクの総重量を基準として約１重量％〜約１２重量％の範囲である。
【００７２】
両性ポリウレタン
両性ポリウレタンは、典型的には、多段階プロセスによって製造される。プレポリマー形成の第１段階中に、ジイソシアネートは、第三級アミン基を有するイソシアネート（ＮＣＯ）反応性化合物、アニオン性塩形成基を有するイソシアネート反応性化合物、および任意選択的に、荷電性基を有さないイソシアネート反応性化合物と反応させられる。典型的には、プレポリマーは、モル過剰のＮＣＯを使用することによって達成されるＮＣＯ末端材料である。第１段階重合からのこの中間ポリマーまたはプレポリマーは次に、水に添加されか、または水がプレポリマーに添加されて、水（水性分散系）に分散されたポリマーを形成し、それはその後水相で鎖延長反応を受けることができる。鎖延長段階において、ポリウレタンは、プレポリマーをポリアミン鎖延長剤で鎖延長することによって形成され、ポリアミン鎖延長剤は、任意選択的に、米国特許第４，２６９，７４８号明細書および米国特許第４，８２９，１２２号明細書（それらの開示は、あたかも完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される）に開示されているように部分的にまたは完全にブロックされていることができる。ポリアミンには、１−アミノ−３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン（イソホロンジアミンまたはＩＰＤＡ）、ビス−（４−アミノ−シクロヘキシル）−メタン、ビス−（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）−メタン、１，６−ジアミノヘキサン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンおよびペンタエチレンヘキサミンが含まれる。いくつかの場合、連鎖停止が望ましいことがあり得る。これは、ほとんどの場合、モノアミンまたはモノアルコールなどのモノ−ＮＣＯ反応性物質の添加を必要とする。アミンまたはアルコールは一般に、芳香族、脂肪族または脂環式であり、１〜３０個、好ましくは２〜１５個、より好ましくは２〜１０個の炭素原子を含有する。これらは、追加の置換基を含有してもよく、ただし、追加の置換基は、アミンまたはアルコール基ほどイソシアネート基との反応性が高くない。
【００７３】
連鎖停止剤および鎖延長剤は、混合物としてか、ＮＣＯ−プレポリマーへの順次添加としてかのいずれかで一緒に使用することができる。
【００７４】
好適なジイソシアネートは、イソシアネート基に結合した芳香族、脂環式または脂肪族基のいずれかを含有するものである。これらの化合物の混合物がまた使用されてもよい。好適なジイソシアネートの例には、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート；１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサン（イソホロンジイソシアネートまたはＩＰＤＩ）；ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）−メタン；１，３−および１，４−ビス−（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン；１−イソシアナト−２−イソシアナトメチルシクロペンタン；；２，４’−ジイソシアナト−ジシクロヘキシルメタン；ビス−（４−イソシアナト−３−メチル−シクロヘキシル）−メタン、アルファ，アルファ，アルファ’，アルファ’−テトラメチル−１，３−および／または−１，４−キシリレンジイソシアネート；１−イソシアナト−１−メチル−４（３）−イソシアナトメチルシクロヘキサン；ならびに２，４−および／または２，６−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネートが挙げられる。
【００７５】
追加のジイソシアネートは、線状または分岐であり、４〜１２個の炭素原子、好ましくは４〜９個の炭素原子を含有してもよく、それらには、１，４−テトラメチレンジイソシアネート；１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート；２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート；および１，１２−ドデカメチレンジイソシアネートが含まれる。１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートが、架橋したポリウレタン用の有効なジイソシアネートの例である。
【００７６】
第三級アミノ基を有するイソシアネート反応性化合物（モノマー）の例は、好ましくはＮ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルジプロパノールアミンまたはトリエタノールアミンから、より好ましくはＮ−メチルジエタノールアミンもしくはＮ−第三ブチルジエタノールアミンまたはそれらの混合物から選択される。
【００７７】
アニオン基を有するイソシアネート反応性化合物（モノマー）には、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、およびリン酸基を有するイソシアネート反応性化合物が含まれる。
【００７８】
カルボン酸含有化合物の例は、式（ＨＯ）ｘＱ（ＣＯＯＨ）ｙ（式中、Ｑは、１〜１２個の炭素原子を含有する直鎖または分岐炭化水素ラジカルを表し、ｘは、１または２（好ましくは２）であり、ｙは、１〜３（好ましくは１または２）である）に相当するヒドロキシカルボン酸である。
【００７９】
これらのヒドロキシカルボン酸の例には、クエン線、酒石酸およびヒドロキシピバル酸が挙げられる。
【００８０】
とりわけ好ましい酸は、ｘが２であり、ｙが１である上述の式のものである。これらのジヒドロキシアルカン酸は、その開示があたかも完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される、米国特許第３，４１２，０５４号明細書に記載されている。とりわけ好ましいジヒドロキシアルカン酸は、構造式：
【００８１】
【化１】
0006741650.tif 000002
【００８２】
（式中、Ｑ’は、水素またはＣ1〜Ｃ8アルキルである）
で表されるα，α−ジメチロールアルカン酸である。最も好ましい化合物は、α，α−ジメチロールプロピオン酸である、すなわち、ここでＱ’は、上記の式においてメチルである。
【００８３】
荷電性基を有さないイソシアネート反応性化合物の例には、ジ−ＯＨ基を有する親水性化合物（親水性ポリオール）およびジ−ＯＨ基を有する疎水性化合物（疎水性ポリオール）が挙げられる。親水性ポリオールは、非イオン性分散基を有するポリオールであり、例えば、アルキレンオキシドまたはポリオキシアルキレンオキシドセグメント、例えば、−（（ＣＨ2）nＯ）m−（式中、ｎは、好ましくは２〜４であり得、ｍは、約１〜４００、好ましくは約５〜２００であり得る）を含む。好適な疎水性ポリオールは、約６０〜約６０００の分子量を有するものである。これらのうち、高分子ポリオールは、数平均分子量で最良に定義され、約２００〜約６０００、好ましくは約８００〜約３０００、より好ましくは約１０００〜約２５００の範囲であり得る。分子量は、ヒドロキシル基分析（ＯＨ価）によって測定される。これらの高分子ポリオールの例には、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ（メタ）アクリレート、ポリエステルアミド、ポリチオエーテルまたは、エステルおよびカーボネート結合が両方とも同じポリマー中に見いだされるポリエステル−ポリカーボネートなどの混合ポリマーのポリオールが挙げられる。これらのポリマーの組み合わせも使用することができる。ヒドロキシ含有化合物およびポリマーについて記載されたような、しかし他のＮＣＯ反応性基を含有する類似のＮＣＯ反応性物質を使用することができる。例は、ジチオール、ジアミン、チオアミンならびにヒドロキシチオールおよびさらにヒドロキシアミンであろう。これらは、ポリオールについて記載されたような分子量または数平均分子量の化合物かポリマーかのいずれかであり得る。
【００８４】
イソシアネート重付加反応において好ましくは二官能性である上述の成分に加えて、一官能性成分ならびにトリメチロールプロパンまたは４−イソシアナトメチル−１，８−オクタメチレンジイソシアネートなどの、ポリウレタン化学において一般に知られている少量の三官能性およびより高官能性成分さえも、ＮＣＯプレポリマーまたはポリウレタンの分岐が望まれる場合に使用されてもよい。しかしながら、ＮＣＯプレポリマーは、実質的に線状であるべきであり、これは、プレポリマー出発成分の平均官能性を２：１以下に維持することによって達成され得る。
【００８５】
自己分散性ポリウレタン分散系の形成を可能にするために、アニオン性酸基用の中和剤が添加される。酸基をアニオン性塩基に変換するための中和剤の例には、アルカリ金属カチオン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルエチルアミンなどのトリアルキル置換第三級アミン、および４−メチルモルホリンオキシド、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールメチルアミン．第三級アミンなどの置換アミンが挙げられる。この変換は、ポリマー合成後にまたはモノマー段階でのポリマー合成前に行われてもよい。中和剤対アニオン性酸基のモル比は、好ましくは０．５〜１、より好ましくは少なくとも０．６である。第三級アミン基からのカチオン性塩の形成を可能にする中和剤または四級化剤を任意選択的に添加することができる。アミン中和剤の例には、塩酸、硫酸およびリン酸などの無機酸；ならびに酢酸、プロピオン酸、乳酸、コハク酸、グリコール酸、グルコン酸およびグリセリン酸などの有機酸が挙げられる。四級化剤例の例には、２−ブロモプロパン、２−ブロモブタン、２−ヨードブタンなどのアルキルハライド；ベンジルクロリドおよびベンジルブロミドなどのベンジルハライド；ならびにジメチル硫酸およびジエチル硫酸などの硫酸ジアルキルが挙げられる。この変換はまた、ポリマー合成後にまたはモノマー段階でのポリマー合成前に行われてもよい。中和剤または四級化剤対第三級アミン基のモル比は、０〜０．８、より好ましくは０〜０．５の範囲である。
【００８６】
バインダー添加物としての使用に好適な両性ポリウレタンの安定した水性分散系は、総分散系重量を基準として約６０重量％以下、典型的には約１５〜約６０重量％、より典型的には約３０〜約４０重量％の乾燥ポリマー含有量を有する。しかしながら、望ましい任意の最小固形分の濃度まで分散系を希釈することは常に可能である。
【００８７】
架橋した両性ポリウレタンバインダー
架橋したポリウレタンは、ＴＨＦおよびアセトンへの溶解度が制限された分岐した３次元構造を有するポリウレタンを意味する。分岐度は、下に記載されるようなＴＨＦ％不溶分で測定される。好適な架橋した両性ポリウレタンは、典型的には、上に記載されたような多段階合成プロセスによって製造される。架橋は、プレポリマー合成、水添加および鎖延長中の任意の段階で行うことができる。典型的には、ポリウレタンバインダーの架橋は、インク調合物へのその添加前に完了する。
【００８８】
ポリウレタンの架橋を達成するための方法は一般に、３つ以上の官能性反応部位を有するポリウレタンの少なくとも１つの成分（出発原料および／または中間体）に依拠している。これらの反応部位の反応は、架橋したポリウレタンを生成する。わずか２つの反応性部位が各反応性成分で利用可能である場合、線状（場合により高分子量にもかかわらず）ポリウレタンのみが生成する。架橋技法の例には、以下：
（ａ）イソシアネート反応性部分は、多官能性アミンまたはポリオールなどの少なくとも３つの反応性基を有する；
（ｂ）イソシアネートは、少なくとも３つのイソシアネート基を有する；
（ｃ）プレポリマー鎖は、例えばアミノトリアルコキシシランと、イソシアネート反応以外の反応によって反応することができる少なくとも３つの反応性部位を有する；
（ｄ）カルボニル官能性を有するポリウレタンの合成、引き続くジヒドラジド化合物の添加；および
（ｅ）上記の架橋法（ａ）〜（ｆ）と、関連する技術分野の当業者に公知の他の架橋手段との任意の組み合わせ
が挙げられるが、それらに限定されない。
【００８９】
所望の特性を達成するためのポリウレタンの架橋の量は、広範囲にわたって変わることができる。理論に制約されないが、架橋の量は、ポリウレタン組成、ポリウレタンを形成するために利用された反応条件の全シーケンスおよび当業者に公知の他の因子の関数である。
【００９０】
本明細書に記載される技法に基づき、当業者は、所定の実験によって、有効なインクジェットインクを得るために特定タイプのポリウレタンについて必要とされる架橋を決定することができる。
【００９１】
架橋の量は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）不溶分試験によって測定することができる。ポリウレタンの％ＴＨＦ不溶分を得るために、１５０℃で１時間ポリウレタン分散系を乾燥させることによって調製された約１グラムの乾燥ポリウレタンフィルムが１００グラムのＴＨＦと１時間混合される。混合物は次に、１０ミクロンガラス繊維フィルターを通して濾過される。非溶解固体は次に、固体が１００℃オーブン中で１時間乾燥された後に秤量される。ポリウレタンの％ＴＨＦ不溶分は、下式：
【００９２】
【数１】
0006741650.tif 000003
【００９３】
を用いて計算される。
【００９４】
ポリウレタンの％ＴＨＦ不溶分が高いほど、ポリウレタンの架橋度はより高い。
【００９５】
ポリウレタンの架橋の上限は、安定した水性分散系を形成するポリウレタンの能力に関係する。架橋したポリウレタンが水中へ反転された場合にそれを安定なものにするのに十分なイオン性官能基（ｉｏｎｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を有する限り、対応するレベルの架橋は許容されると考えられ、改善されたインクジェットインクをもたらすであろう。架橋したポリウレタンのエマルジョン／分散系安定性はまた、分散剤または乳化剤を添加することによって向上させることができる。ＴＨＦ不溶分試験によって測定されるような架橋の上限は約９７％である。
【００９６】
ポリウレタンの架橋の下限は、ＴＨＦ不溶分試験によって測定されるように、約１０％以上、典型的には約２０％以上、より典型的には約３０％以上である。
【００９７】
ポリウレタンバインダーの架橋および水性インクジェットインクでのそれらの使用に関するさらなる詳細は、米国特許出願公開第２００５０１８２１５４号明細書に見いだすことができる。
【００９８】
インクビヒクル
本開示のインクは、水性ビヒクルまたは水性キャリア媒体としても知られる、インクビヒクル、典型的には水性インクビヒクルを含む。
【００９９】
インクビヒクルは、水性分散系および任意選択の添加剤のための液体キャリア（または媒体）である。用語「水性インクビヒクル」は、水または水と共溶媒もしくは保湿剤と一般に言われる１つまたは複数の有機の、水溶性ビヒクル成分との混合物からなるインクビヒクルを意味する。好適な混合物の選択は、所望の表面張力および粘度、選択された顔料、顔料入りインクジェットインクの乾燥時間、ならびにインクが印刷される紙の種類などの、具体的な用途の要件に依存する。当該技術分野では、共溶媒が印刷された基材上でのインクの浸透および乾燥を助けることができるときに、それは浸透剤と言われることもある。
【０１００】
水溶性有機溶媒および保湿剤の例には、アルコール、ケトン、ケト−アルコール、エーテルならびにチオジグリコール、スルホラン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンおよびカプロラクタムなどのその他のもの；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチレングリコールおよびヘキシレングリコールなどのグリコール；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのオキシエチレンまたはオキシプロピレンの付加ポリマー；グリセロールおよび１，２，６−ヘキサントリオールなどのトリオール；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどの、多価アルコールの低級アルキルエーテル；ジエチレングリコールジメチルまたはジエチルエーテルなどの、多価アルコールの低級ジアルキルエーテル；ウレアおよび置換ウレアが挙げられる。
【０１０１】
水と、ジエチレングリコールなどの、多価アルコールとの混合物が水性インクビヒクルとして典型的である。水とジエチレングリコールとの混合物の場合、インクビヒクルは通常、３０重量％水および７０％ジエチレングリコール〜９５％水および５重量％ジエチレングリコール、より典型的には６０％水および４０％ジエチレングリコール〜９５％水および５％ジエチレングリコールを含有する。百分率は、インクビヒクルの総重量を基準としている。水とブチルカルビトールとの混合物も有効なインクビヒクルである。
【０１０２】
インク中のインクビヒクルの量は、インクの総重量を基準として重量で、典型的には７０％〜９９．８％、より典型的には８０％〜９９．８％の範囲にある。
【０１０３】
インクビヒクルは、界面活性剤またはグリコールエーテルおよび１，２−アルカンジオールなどの浸透剤を含めることによって速浸透性（速乾性）であるようにすることができる。グリコールエーテルには、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、およびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが含まれる。典型的な１，２−アルカンジオールは、Ｃ4〜Ｃ6アルカンジオールであり、１，２−ヘキサンジオールが最も典型的である。好適な界面活性剤には、エトキシル化アセチレンジオール（例えば、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから商業的に入手可能なＳｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）シリーズ）、エトキシル化アルキル第一級アルコール（例えば、Ｓｈｅｌｌから商業的に入手可能なＮｅｏｄｏｌ（登録商標）シリーズ）およびエトキシル化アルキル第二級アルコール（例えば、Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅから商業的に入手可能なＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）シリーズ）、スルホスクシネート（例えば、Ｃｙｔｅｃから商業的に入手可能なＡｅｒｏｓｏｌ（登録商標）シリーズ）、オルガノシリコーン（例えば、Ｗｉｔｃｏから商業的に入手可能なＳｉｌｗｅｔ（登録商標）シリーズ）およびフルオロ界面活性剤（例えば、ＤｕＰｏｎｔから商業的に入手可能なＺｏｎｙｌ（登録商標）シリーズ）が含まれる。
【０１０４】
添加されるグリコールエーテルおよび１，２−アルカンジオールの量は、典型的には、インクの総重量を基準として１重量％〜１５重量％、より典型的には２重量％〜１０重量％の範囲にある。界面活性剤が、インクの総重量を基準として重量で、典型的には０．０１％〜５％、より典型的には０．２％〜２％の量で使用されてもよい。
【０１０５】
いかなる特定の粘度範囲またはプリントヘッドにも限定されないが、本開示のインクは、より低い粘度用途に特に好適である。したがって、本開示のインクの（２５℃での）粘度は、約１５ｍＰａ．ｓ未満、または約１２ｍＰａ．ｓ未満、さらにより有利には、約１０ｍＰａ．ｓ未満であってもよい。
【０１０６】
他の原料
他の原料、添加剤は、かかる他の原料がインクジェットインクの安定性および出射性を妨げない程度に、インクジェットインク中へ調合されてもよい。これは、当業者によって所定の実験により容易に決定され得る。
【０１０７】
界面活性剤は、一般的に、表面張力および湿潤特性を調整するためにインクに添加される。好適な界面活性剤には、上のビヒクルのセクションに開示されているものが含まれる。例えば、アニオン、非イオン、カチオンまたは両性界面活性剤が使用され得る。界面活性剤は、インクの総重量を基準として典型的には約５重量％以下の量で、より典型的には３重量％以下の量で使用される。
【０１０８】
エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、イミノ二酢酸（ＩＤＡ）、エチレンジアミン−ジ（ｏ−ヒドロキシフェニル酢酸）（ＥＤＤＨＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）、トランス−１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’−五酢酸（ＤＴＰＡ）、およびグリコールエーテルジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸（ＧＥＤＴＡ）、およびそれらの塩などの封鎖（またはキレート）剤の含有は、たとえば、重金属不純物の有害な影響を排除するために有利であり得る。
【０１０９】
インクのｐＨは、典型的には７超であり、アミン、アルカリまたはアルカリ水酸化物などの塩基、および他の一般に使用されるｐＨ調整剤によって調整することができる。当業者は、インク中の他の原料と相溶性のある好適なｐＨ調整剤を容易に選択することができる。
【０１１０】
米国特許第５２７２２０１号明細書（あたかも完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される）に例示されているものなどの、共溶媒が、インク組成物のプラグゲージ防止特性を向上させるために含められてもよい。
【０１１１】
ある種の試薬を、ポスト印刷硬化を達成するためにインクジェットインクへの添加物として使用することができる。ポスト印刷硬化は、試料が印刷された後に試料の加熱によって多くの場合促進される。好適なポスト印刷硬化剤の例には、アミドおよびアミン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂およびブロックトポリイソシアネートが挙げられる。選択されるポスト印刷硬化剤は、インクに可溶性であるかまたは分散性であるべきである。選択されたポスト印刷硬化剤を含有するインクは、貯蔵において安定であり、それは、硬化反応が印刷前にまったく起こらないことを意味する。インクが印刷された後に、かつ印刷画像が熱および任意選択的に圧力で融合された場合にのみ、そのポスト印刷硬化剤は、バインダー、分散剤、インクビヒクル、基材などとの化学反応を受ける。ポスト印刷硬化剤の具体的な例は、Ｃｙｔｅｃ（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）のＣｙｍｅｌ（登録商標）３０３  ＵＬＦである。
【０１１２】
殺生物剤が、微生物の増殖を抑制するために使用されてもよい。
【０１１３】
インク特性
ジェット速度、小滴の分離長さ、滴径および流れ安定性は、インクの表面張力および粘度による影響を大きく受ける。顔料入りインクジェットインクは、典型的には、２５℃で約２０ダイン／ｃｍ〜約７０ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有する。粘度は、２５℃で３０ｃＰほどに高いものであり得るが、典型的にはより低い。インクは、幅広い噴出条件、すなわち、圧電素子の駆動周波数またはドロップオンデマンドのデバイスか連続デバイスかのいずれかのための感熱ヘッドについての噴出条件と、ノズルの形状およびサイズとに適合する物理的特性を有する。インクは、インクジェット装置で有意な程度に詰まらないように長期間優れた貯蔵安定性を有するべきである。さらに、インクは、それが接触するインクジェット印刷デバイスの部品を腐食させるべきではなく、それは本質的に無臭であり、かつ、非毒性であるべきである。
【０１１４】
インクセット
用語「インクセット」は、インクジェットプリンターが噴射するために備える個々のインクまたは他の流体すべてに言及する。インクセットは、典型的には、少なくとも３つの異なった色のインクを含む。例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）インクは、ＣＭＹインクセットを形成する。より典型的には、インクセットは、例えば、ＣＭＹインクセットにブラック（Ｋ）インクを加えてＣＭＹＫインクセットを形成することによって、少なくとも４つの異なった色のインクを含む。インクセットのブラック、マゼンタ、イエローおよびシアンインクは、典型的には、水性インクであり、着色剤として染料、顔料またはそれらの組み合わせを含有してもよい。かかる他のインクは、一般的に、当業者に周知である。
【０１１５】
典型的なＣＭＹＫインクに加えて、インクセットはさらに、オレンジインク、グリーンインク、レッドインクおよび／またはブルーインク、ならびに淡シアンおよび淡マゼンタなどの全強度（ｆｕｌｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）インクと光強度（ｌｉｇｈｔ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）インクとの組み合わせなどの異なった色のインクを含めて、１つまたは複数の「全域拡大」インクを含んでもよい。これらの「全域拡大」インクは、米国特許出願公開第２００３０１２８２４６号明細書に開示されているなどの、アナログスクリーン印刷の色域をシミュレートするための織物印刷に特に有用である。
【０１１６】
基材
本実施形態は、ボンド紙、布、およびビニルパッケージングなどの無孔媒体上へインクジェット印刷するのに特に有利である。
【０１１７】
本開示のインクおよびインクセットの別の特に有利な使用は、市販のコートされたオフセット媒体のインクジェット印刷にある。市販のオフセット用紙は、典型的には、無孔の平滑な表面を含有する。平滑な無孔表面は、流体が浸透するためにより多くの時間を要するコーティングによって形成される。多くの場合、オフセットコーティングは、インクジェットインク用に特に設計された紙コーティング、例えば、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマーよりも、疎水性であるポリマー、例えば、スチレン−ブタジエンベースのポリマーを含有する。したがって、オフセットコーティングは、典型的には疎水性であり、不十分な浸透性を有し、かつ平滑／無孔であるため、オフセットコーティングは、水性インクと相互作用しにくい傾向がある。オフセット媒体をコートするために使用されるポリマーの例には、ラテックスバインダー、ポリスチレン、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、および／またはポリ（無水マレイン酸）が挙げられる。
【０１１８】
以下の実施例は実施形態を例示するが、それらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１１９】
固形分の測定
溶媒を含まないポリウレタン分散系についての固形分は、Ｓａｒｔｏｒｉｕｓの水分分析計、Ｍｏｄｅｌ  ＭＡ５０で測定した。ＮＭＰ、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、またはスルホランなどの、高沸点溶媒を含有するポリウレタン分散系については、固形分は、１８０分間１５０℃に設定されたオーブンでのベーキング前後の重量差によって測定した。
【０１２０】
粘度ドリフト
用語「粘度ドリフト」は、本明細書で用いるところでは、経時的な粘度の百分率変化を意味する。粘度ドリフトの値は、インク安定性の指標である。本開示のインクを、１週間および２週間の継続時間７０℃での老化試験にかけた。インクの粘度ドリフトは、下式：
【０１２１】
【数２】
0006741650.tif 000004
【０１２２】
を用いて計算される。
【０１２３】
粘度ドリフトの絶対値が高いほど、インクはより不安定である。
【０１２４】
ポリマー分散剤
窒素雰囲気下において、添加漏斗、冷却器および攪拌機を備え、乾燥しているアルカリ−および酸を含まないフラスコに、Ｔｅｒａｔｈａｎｅ（登録商標）Ｔ−６５０（３００ｇ）、ＤＭＰＡ（１８０ｇ）、スルホラン（８７６．５ｇ）およびＤＢＴＬ（０．１２ｇ）を加えた。生じた混合物を６０℃に加熱し、完全に混合した。この混合物に、フラスコに取り付けられた添加漏斗によってＩＰＤＩ（４３７．５ｇ）を添加し、引き続き添加漏斗中のいかなる残存ＩＰＤＩもスルホラン（１５ｇ）を使ってフラスコ中へリンスした。反応混合物のための温度を８５℃に上げ、イソシアネート含有量が０．８％以下に達するまで８５℃に維持した。次に、温度を６０℃に冷却し、ＢＭＥＡ（４６ｇ）を５分間にわたって添加漏斗によって添加し、引き続き添加漏斗中の残存ＢＭＥＡを、スルホラン（５ｇ）を使ってフラスコ中へリンスする間にわたり６０℃に維持した。温度を６０℃に３０分間保持した後、水性ＫＯＨ溶液（１７５５ｇ、３重量％）を添加漏斗によって１０分間にわたって引き続き脱イオン水（５ｇ）を添加した。混合物を６０℃に１時間維持し、室温に冷却して無色透明な水溶性ポリウレタン溶液を得た。
【０１２５】
顔料入り分散系の製造
シアンおよびイエロー顔料入り分散系を、分散剤として上で製造されたポリマー分散剤を使用してＴＲＢ−２（シアン）およびＹ７４（黄色）顔料を使って製造した。
【０１２６】
Ｅｉｇｅｒ  Ｍｉｎｉｍｉｌｌを用いて、プレミックスを典型的には２０〜３０％顔料使用量で製造し、標的分散剤レベルを１．５〜３．０の顔料／分散剤（Ｐ／Ｄ）比で選択した。２．５のＰ／Ｄは、顔料に関して４０％分散剤に相当する。任意選択的に、共溶媒を、プレミックス段階での顔料湿潤および分散剤の溶解ならびにミリング段階中のすり潰しの容易さを促進するために総分散系調合物の１０％で添加した。他の類似の共溶媒も好適であるが、トリエチレングリコールモノブチルエーテル（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから供給されるようなＴＥＢ）が最適な共溶媒であった。顔料分散剤を、水への溶解性および溶解を容易にするためにＫＯＨかアミンかのいずれであらかじめ中和した。プレミックス段階中、顔料レベルは、典型的には２７％に維持し、その後、ミリング段階中、最適媒体ミルすり潰し条件のために脱イオン水の添加によって約２４％に下げた。典型的には４時間であったミリング段階の完了後、脱イオン水の残りのレットダウンを添加し、完全に混合した。
【０１２７】
共溶媒を除去し、存在し得る他の不純物を濾別するための限外濾過プロセスを用いて、共溶媒で処理された顔料入り分散系を精製した。完了後、分散系中の顔料レベルは、約１０〜１５％に低下した。このようにして得られたシアン顔料分散系は、３：１の顔料／分散剤比を有する。黄色顔料分散系は、６：１の顔料／分散剤比を有する。
【０１２８】
上で製造されたシアンおよび黄色顔料入り分散系を架橋性化合物、Ｄｅｎａｃｏｌ（登録商標）３２１で処理し、６〜８時間にわたって効率的に攪拌しながら６０℃〜８０℃に加熱した。架橋反応が完了した後、架橋したシアンおよび黄色顔料分散系を提供するため、必要に応じてｐＨを少なくとも約８．０に調整した。
【０１２９】
両性ポリウレタンバインダー
第三級アミン官能基なしのアニオン性の架橋したポリウレタンバインダー（Ｃｏｍｐ．ＰＵ）を、「Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｏｉｄ（ＰＵＤ  ＥＸ  １）」という名称の米国特許出願公開第２００５／０２１５６６３号明細書（あたかも完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される）に開示されている手順に従って製造した。このバインダーを比較例として使用した。
【０１３０】
ＰＵＤ−Ａ
添加漏斗、冷却器、攪拌機および窒素ガスラインを備え、乾燥しているアルカリ−および酸を含まないフラスコに、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ１２００（３９２ｇ）、ＭＤＥＡ（１７ｇ）、アセトン（１９０ｇ）および０．０２ｇのＤＢＴＬを加えた。内容物を４０℃に加熱し、十分に混合した。次に、ＩＰＤＩ（１４７ｇ）を添加漏斗によってフラスコに添加し、いかなる残存ＩＰＤＩも１０ｇのアセトンを使って添加漏斗からフラスコ中へリンスした。
【０１３１】
フラスコ温度を５０℃に上げ、６０分間保持し、その後、引き続き添加漏斗によってフラスコにＤＭＰＡ（２８ｇ）を、その後、引き続きＴＥＡ（１６．５ｇ）を添加し、添加漏斗を次にアセトン（１０ｇ）を使ってリンスした。その後、フラスコ温度を５０℃に再び上げ、ＮＣＯ％が１．３％以下になるまで５０℃に保持した。
【０１３２】
５０℃での温度で、添加漏斗によって脱イオン水（９６２ｇ）を１０分にわたって、引き続きＴＥＴＡ溶液（水中の１０．５重量％溶液として６３ｇ）を５分にわたって添加した。混合物を５０℃に１時間保持し、次に室温に冷却した。
【０１３３】
アセトン（２１０ｇ）を真空下に除去し、重量で約３５．０％固形分のポリウレタンの最終分散系を残した。ＰＵＤ−Ａの酸価は２１である。ｐＨは８．２７であり、％ＴＨＦ不溶分は８７％である。
【０１３４】
ＰＵＤ−Ｂ
添加漏斗、冷却器、攪拌機および窒素ガスラインを備え、乾燥しているアルカリ−および酸を含まないフラスコに、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ１２００（２８０ｇ）、ＭＤＥＡ（１７ｇ）、アセトン（１３６ｇ）および０．０２ｇのＤＢＴＬを加えた。内容物を４０℃に加熱し、十分に混合した。次に、ＩＰＤＩ（１１５ｇ）を添加漏斗によってフラスコに添加し、いかなる残存ＩＰＤＩも１０ｇのアセトンを使って添加漏斗からフラスコ中へリンスした。
【０１３５】
フラスコ温度を５０℃に上げ、６０分間保持し、その後、引き続き添加漏斗によってフラスコにＤＭＰＡ（２０ｇ）を、その後、引き続きＴＥＡ（１２ｇ）を添加し、添加漏斗を次にアセトン（１０ｇ）を使ってリンスした。その後、フラスコ温度を５０℃に再び上げ、ＮＣＯ％が１．２５％以下になるまで５０℃に保持した。
【０１３６】
５０℃での温度で、添加漏斗によって脱イオン水（６９５ｇ）を１０分にわたって、引き続きＴＥＴＡ溶液（水中の１０．５重量％溶液として４４ｇ）を５分にわたって添加した。混合物を５０℃に１時間保持し、次に室温に冷却した。
【０１３７】
アセトン（１５６ｇ）を真空下に除去し、重量で約３５．０％固形分のポリウレタンの最終分散系を残した。ＰＵＤ−Ｂの酸価は２０である。ｐＨは８．３５であり、％ＴＨＦ不溶分は９０％である。
【０１３８】
ＰＵＤ−Ｃ
添加漏斗、冷却器、攪拌機および窒素ガスラインを備え、乾燥しているアルカリ−および酸を含まないフラスコに、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ１２００（２８０ｇ）、ＭＤＥＡ（１２ｇ）、アセトン（１３０ｇ）および０．０２ｇのＤＢＴＬを加えた。内容物を４０℃に加熱し、十分に混合した。次に、ＩＰＤＩ（１０５ｇ）を添加漏斗によってフラスコに添加し、いかなる残存ＩＰＤＩも１０ｇのアセトンを使って添加漏斗からフラスコ中へリンスした。
【０１３９】
フラスコ温度を５０℃に上げ、６０分間保持し、その後、引き続き添加漏斗によってフラスコにＤＭＰＡ（２０ｇ）を、その後、引き続きＴＥＡ（３ｇ）を添加し、添加漏斗を次にアセトン（１０ｇ）を使ってリンスした。その後、フラスコ温度を５０℃に再び上げ、ＮＣＯ％が１．２５％以下になるまで５０℃に保持した。
【０１４０】
５０℃での温度で、添加漏斗によって脱イオン水（６９５ｇ）および２８％アンモニア溶液（７ｇ）を１０分にわたって、引き続きＴＥＴＡ溶液（水中の１０．５重量％溶液として２６ｇ）を５分にわたって添加した。混合物を５０℃に１時間保持し、次に室温に冷却した。
【０１４１】
アセトン（１５０ｇ）を真空下に除去し、重量で約３５．０％固形分のポリウレタンの最終分散系を残した。ＰＵＤ−Ｃの酸価は２１である。ｐＨは８．７１である。
【０１４２】
ＰＵＤ−Ｄ
添加漏斗、冷却器、攪拌機および窒素ガスラインを備え、乾燥しているアルカリ−および酸を含まないフラスコに、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ｃ１２００（２８０ｇ）、ＭＤＥＡ（１７ｇ）、アセトン（１３６ｇ）および０．０２ｇのＤＢＴＬを加えた。内容物を４０℃に加熱し、十分に混合した。次に、ＩＰＤＩ（１１５ｇ）を添加漏斗によってフラスコに添加し、いかなる残存ＩＰＤＩも１０ｇのアセトンを使って添加漏斗からフラスコ中へリンスした。
【０１４３】
フラスコ温度を５０℃に上げ、６０分間保持し、その後、引き続き添加漏斗によってフラスコにＤＭＰＡ（２０ｇ）を、その後、引き続きＴＥＡ（３ｇ）を添加し、添加漏斗を次にアセトン（１０ｇ）を使ってリンスした。その後、フラスコ温度を５０℃に再び上げ、ＮＣＯ％が１．２５％以下になるまで５０℃に保持した。
【０１４４】
５０℃での温度で、添加漏斗によって脱イオン水（６９５ｇ）および２８％アンモニア溶液（１４ｇ）を１０分にわたって、引き続きＴＥＴＡ溶液（水中の１０．５重量％溶液として２６ｇ）を５分にわたって添加した。混合物を５０℃に１時間保持し、次に室温に冷却した。
【０１４５】
アセトン（１５６ｇ）を真空下に除去し、重量で約３５．０％固形分のポリウレタンの最終分散系を残した。ＰＵＤ−Ｄの酸価は２１であり、ｐＨは８．５６である。
【０１４６】
５つの黄色インク（インクＹ〜Ｙ４）を、典型的なインクジェット水性ビヒクルを使用して、下の表１に記載されるようなバインダーと一緒に上で製造された黄色顔料分散系を使用して製造した。最終インク中の黄色顔料の重量％は４％であり、最終インク中のバインダーの重量％は６％である。
【０１４７】
【表１】
0006741650.tif 000005
【０１４８】
５つのシアンインク（インクＣ〜Ｃ４）を、典型的なインクジェット水性ビヒクルを使用して、下の表２に記載されるようなバインダーと一緒に上で製造されたシアン顔料分散系を使用して製造した。最終インク中のシアン顔料の重量％は２．８％であり、最終インク中のバインダーの重量％は６％である。
【０１４９】
【表２】
0006741650.tif 000006