(57)【要約】平均粒径が１０〜５００ｎｍの分散染料と、分散剤と、水と、エチレングリコール、グリセロール、１，４−ブタンジオール及びレゾルシノールなどの２５℃におけるδ極性度（δ／ＭＰａ１／２）が４〜１４である水混和性助溶剤と、を含む合成基体のインクジェット印刷用組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１０〜５００ｎｍである分散染料と、分散剤と、水と、２５℃にて４〜１４の極性度（δ／ＭＰａ１／２）を有する水混和性助溶剤と、を含む組成物。
【請求項２】
前記平均粒径が２００ｎｍ以下である請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記極性度が１２．５以下である請求項１又は２に記載の組成物。
【請求項４】
前記極性度が１０以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項５】
前記助溶剤は、２５℃にて、２０．５よりも大きなＨ−結合により決定される溶解性パラメータを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
前記助溶剤は、エチレングリコール、グリセロール、１，４−ブタンジオール又はレゾルシノールである請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項７】
前記分散剤は、非イオン性又はアニオン性である請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項８】
前記非イオン性分散剤は、Ｃ１−３０−アルキルアルコール、Ｃ１−３０−アルケニルアルコール、Ｃ１−２０−アルキルフェノール又はナフトールのアルコキシレート誘導体である請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記アニオン性分散剤は、リグノスルホナート、フェニル又はナフチルスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、若しくは１種以上のカルボン酸基、スルホン酸基又はホスホン酸基を含むアルコキシレートである請求項７に記載の組成物。
【請求項１０】
前記分散剤の量は、前記分散染料の量を基準として５〜１５０％である請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１１】
前記分散染料の量は、組成物の量を基準として０．１〜６０％である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１２】
インク総量に対して、分散染料０．１〜２０％と、水と、２５℃にて１２．５以下の極性度を有する助溶剤５〜３０％と、を含むインクジェット印刷用インク。
【請求項１３】
２５℃にて測定した場合に、１〜４０の粘度を有する請求項１２に記載のインク。
【請求項１４】
１以上の出口と、各該出口に接続されており請求項１２に記載のインクジェット印刷用インクを含む１個のチャンバと、を含むカートリッジ。
【請求項１５】
合成基体に印刷するための請求項１２に記載のインクの使用。
【請求項１６】
請求項１２に記載の印刷用インクで合成基体に印刷する工程と、次いで、印刷された合成基体を熱処理する工程と、を含む合成基体に印刷するプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非衝撃インクジェット印刷におけるテキスタイル材料及びシートトランスペアレンシーなどの合成基体に印刷するための水系媒体中での分散染料の分散に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散染料を合成物質基体に適用するためのスクリーン印刷プロセス、ローラー印刷プロセス及びグラビア印刷プロセスを用いる慣用のテキスタイル印刷において、分散染料は、分散剤により水系媒体中に分散され、分散染料の粒径は典型的には５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲又はそれ以上である。このような粒径は、非衝撃インクジェット印刷には不適である。なぜなら、より大きな粒径は、プリントヘッド内の小さなジェットをブロックする傾向にあるからである。
【０００３】
インクジェットプリントヘッド内のノズルをブロックする傾向を減少させるために、分散染料の粒径は、平均直径で３００ｎｍ未満であるべきであるが、これは後述する他の問題を引き起こす。
【０００４】
さらに、慣用の水系分散系が長期にわたって貯蔵される場合、特に劣悪な貯蔵条件下では、分散染料の大きな粒径の存在に起因して、安定性の問題がしばしば生じる。安定性は、重合性増粘剤を含ませることにより改良することができるが、特に分散染料が高濃度で存在する場合には、分散染料を含む印刷配合物の粘度が高くなる、という結果を生じる。分散染料を含む慣用の水系印刷配合物の典型的な粘度は、２５℃で測定した場合に６０〜１８０ｃｐｓの範囲にある。このような高い粘度は、インクジェットプリントヘッドのファインノズル内のインクの回収及びその後のインクのパルスエジェクションを減少させるので、インクジェットプロセスによる印刷には不適である。これは、インクがバブル技術及びピエゾ技術の両者により噴出される場合に生じ、印刷されたマークのシャープネスロス（鮮鋭度損失）を生じさせる。分散染料によるインクジェット印刷のために、水系インク配合物は、２５℃で測定した場合に４０ｃｐｓ以下の粘度、好ましくは１５ｃｐｓ以下の粘度を有するべきである。
【０００５】
インクジェット印刷配合物の重要な成分は、水混和性助溶剤又は湿潤剤である。この助溶剤の目的は、特にサーマルインクジェット印刷プロセスにおいてインクが乾燥してプリントヘッドの表面に析出する傾向を減少させること、及びプリントヘッド上に堆積する分散染料を再溶解させることを補助することにある。典型的な助溶剤は、米国特許U.S. Patent 6,099,627に開示されているようなジエチレングリコールなどの多価アルコールである。
【０００６】
助溶剤の選択は、ある種の助溶剤とより小さな粒径、特に５０ｎｍ未満の平均直径を有する小さな粒径の分散染料との組合せが、特に暖かい貯蔵条件下及びサーマルインクヘット印刷において結晶成長を生じさせ、これが印刷されたマークのシャープネスロス、プリントヘッドのノズルのブロック傾向の増大及び印刷されたマークの均一さ及び堅牢度の減少となって顕在化するので、水系インクジェット配合物の安定性にとって重要である。この分散染料の粒子の結晶成長は、例えば、Butterworth/Heinemannにより公開されたW Mullinの”Crystallisation”第３版（ペーパーバック版）1997, pages 288〜290にて論述されているように”Ostwald ripening”（オストワルド熟成）と呼ばれることが多い。
【０００７】
現在では、助溶剤が２５℃で測定した場合に１４未満の極性度δ（δ／ＭＰａ１／２）に対する溶解性パラメータを発現する場合には、結晶成長に対する分散染料の感受性を減少させることができることが見出されている。溶解性パラメータは、F M Bartonによる”Handbook of Solubility Parameters and other Cohesion Parameters” CRS Press, Boca Raton, Florida, pages 153 〜161に論述されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、１０〜５００ｎｍの平均粒径を有する分散染料と、分散剤と、水と、２５℃における４〜１４（δ／ＭＰａ１／２）の極性度に対する溶解性パラメータを有する水混和性助溶剤と、を含む組成物が提供される。
【０００９】
好ましくは、分散染料の平均粒径は、４００ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以下であり、特に２００ｎｍ以下であり、例えば１００ｎｍ以下である。
助溶剤の極性度は、好ましくは、２５℃にて１３以下であり、特に１２．５以下である。極性度が２５℃にて、好ましくは６以上であり、より好ましくは８以上であり、特に１０以上である。
【００１０】
２５℃にて４〜１４の間の極性度を有する水混和性助溶剤の例としては、ジエチレントリアミン（１３．３）、ジメチルホルムアミド（１３．７）、メタノール（１２．３）、アリルアルコール（１０．８）、ノニルフェノキシエタノール（１０．２）、ジメチルアセトアミド（１１．５）、及び多価アルコールエチレングリコール（１１．０）、グリセロール（１２．１１）、１，３−ブタンジオール及び１，４−ブタンジオール（１０．０）及びトリエチレングリコール（１２．５）を挙げることができる。
【００１１】
水混和性助溶剤は、さらに、２５℃におけるδ−Ｈ−結合（δ／ＭＰａ１／２）により決定される２０．５を越える溶解性パラメータを有することが好ましい。好ましくはδ−Ｈ−結合は、２５℃にて、４０以下であり、特に３５以下である。このような水混和性助溶剤の例としては、エタノールアミン（２１．３）、メタノール（２２．３）、レゾルシノール（２１．１）、１，３−ブタンジオール（２１．５）、プロピレングリコール（２３．３）、エチレングリコール（２６．０）及びグリセロール（２９．３）を挙げることができる。
【００１２】
好ましい助溶剤は、ジエチレングリコール（２５℃にて測定した場合に、δ極性度が１４．７であり、δＨ−結合が２０．５である）を凌駕する特筆すべき利点を示すエチレングリコール及びグリセロールである。
【００１３】
分散染料は、追補版及び追加版を含む染料索引に掲載されている分散染料の任意の分類でよい。これらは、アゾ、ジアゾ、アントラキノン、ベンゾジフラノン及びフタロシアニン染料及びこれらの混合物を含む。
【００１４】
適切な黄色分散染料の例としては、CI Disperse Yellow 5、42、54、79、83、99、119、126、160、198及び224を挙げることができる。
適切な橙色分散染料の例としては、CI Disperse Orange 13、25、29、37、44，49、66及び119を挙げることができる。
【００１５】
適切な赤色分散染料の例としては、CI Disperse Red 54、60、72、82、86、91、92、111、126、135、145、164、181、221、331及び348を挙げることができる。
適切な青色分散染料及び紫色分散染料の例としては、CI Disperse Blue 56、60、72、73、79、87、113、128、143、165及び359、並びにCI Disperse Violet 33を挙げることができる。
【００１６】
適切な緑色分散染料の例としては、CI Disperse Green 6.1及び9を挙げることができる。
分散染料は、混合物、特に黒い影を呈する橙色、黄色又は赤色分散染料を含む青色分散染料の混合物として存在していてもよい。典型的には、黒色混合物中の青色分散染料の量は、混合物の７０〜９０wt%である。適切な黒色混合物はCI Disperse Blue 359、CI Disperse Blue 72、CI Disperse Orange 25、及びCI Disperse Yellow 54；CI Disperse Blue 79、CI Disperse Orange 44及びCI Disperse Red 331である。
【００１７】
分散剤は、非イオン性、特にアニオン性であることが好ましい。
好ましい非イオン性分散剤は、Ｃ１−３０−アルキルアルコール、Ｃ１−３０−アルケニルアルコール、Ｃ１−２０−アルキルフェノール及びナフトールのアルコキシレート誘導体である。好ましいアルコキシレートは、エチレンオキサイド（ＥＯ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）及びブチレンオキサイド（ＢＯ）などのＣ２−４−アルキレンオキサイドを（共）重合することにより得られる。アルキレンオキサイドが、場合によっては２０モル％までのプロピレンオキサイドを含んでいてもよいエチレンオキサイドであることが特に好ましい。特定の例は、ノニルフェノール１０−２０ＥＯ、β−ナフトール１０−２０ＥＯ及びＣ１２−１８−アルキルアルコール１０−２０ＥＯである。
【００１８】
好ましいアニオン性分散剤は、リグノスルホナート、フェニル及びナフチルスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物並びに１種以上のカルボン酸基、スルホン酸基又はホスホン酸基を含むアルコキシレートである。重要なアニオン性分散剤は、無水マレイン酸及び無水琥珀酸などのジカルボン酸又はその無水物と続いて反応する上述の非イオン性アルコキシレート分散剤、並びにHuntsman Corporationから入手可能なJeffamine polymersなどのＣ２−４−アルケンオキシモノ−又はジ−アミンの窒素に付いている１種以上のメチレンホスホナート基を含む分散剤である。
【００１９】
分散剤の量は、好ましくは組成物中の分散染料の量を基準として５〜１５０％である。好ましくは、分散剤の量は、分散染料の量を基準として、１０％以上であり、特に２０％以上である。分散剤の量は、組成物中の分散染料の量を基準として、１００％以下であることが好ましく、さらに好ましくは７０％以下であり、特に５０％以下である。
【００２０】
組成物中の分散染料の量は、組成物の総量を基準として、０．１％〜６０％であることが好ましい。
組成物は、ミルベースとして凝縮された形態での分散染料を粉砕することにより調製されることが好ましく、続いて希釈されて最終的なインクジェット配合物を与える。ミルベース中の分散染料の量は、ミルベースの質量を基準として、好ましくは５％以上であり、より好ましくは１０％以上であり、特に２０％以上である。ミルベース中の分散染料の量は、ミルベースの量を基準として５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることが特に好ましい。
【００２１】
ミルベースは、助溶剤を含むものでもよいが、水だけの存在下で分散染料と分散剤とを粉砕して、組成物を希釈して最終的なインクジェット配合物を与える際に助溶剤を添加することが好ましい。最終的なインクジェット配合物を与えるためのミルベースの希釈は、一般に、水及び１種以上の助溶剤の添加により行われるが、インクジェット印刷に通常用いられる他の補助剤を添加してもよい。他の補助剤の例としては、炭化水素、脂肪、蝋及びHenkel-Nopca Ltd.からのFoamaster NXZなどの非イオン性乳化剤、Rhone-PouleneからのBevaloid 6001などの鉱物油系エマルジョンの２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール（Air ProductsからのSurfynol 104E）ブレンドなどの消泡剤、及びAkros ChemicalsからのPhospholan PNP 9などのノニル−フェノールエトキシレートホスファートエステルなどのいわゆる結晶成長阻害剤を挙げることができる。
【００２２】
最終的なインクジェット配合物中の分散染料の量は、配合物の総量を基準として好ましくは０．１％〜２０％である。好ましくは、配合物中の分散染料の量は、インクジェット配合物の総量を基準として、１％以上であり、より好ましくは４％以上であり、特に６％以上である。
【００２３】
インクジェット配合物中の助溶剤の量は、インクジェット配合物の総量を基準として、好ましくは５％〜３０％である。好ましくは助溶剤の量は、インクジェット配合物の総量を基準として、２５％以下であり、特に２０％以下である。助溶剤の量はまた、インクジェット配合物の総量を基準として、７％以上であることが好ましく、特に１０％以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明による組成物は、水系連続相全体に均一に粒子状固体を分散させる当該分野で公知の任意の方法で調製することができる。よって、組成物は、ロールミル、ボールミル、遠心ミル又は遊星ミルなどの容器駆動型媒体ミル；サンドミルなどの高速回転ミル；アジテータタンクミルなどの媒体撹拌ミルを用いて調製しても、あるいは高圧ミクロ流動化装置を用いて調製してもよい。粉砕は、平均粒径が所望のサイズになるまで続けられる。組成物が凝縮されたミルベースである場合には、組成物を水及び助溶剤などの減剤（letdown）で希釈する前に、ミルから除去して、摩擦媒体から分離する。
【００２５】
最終的なインクジェット配合物を、好ましくは濾過して、５００ｎｍを越える平均粒径を有する粒子を除去する。
インクジェット配合物がプリントヘッドのファインノズル内及び続くインクのパルスエジェクションで許容可能な回収率を示すために、インクは、好ましくは２５℃で測定した場合に、１〜４０ｃｐｓの粘度を示し、より好ましくは１〜２０ｃｐｓの粘度を示し、特に１．５〜１０ｃｐｓの粘度を示す。
【００２６】
インクジェット配合物は、防腐剤など、例えば１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、イソチアゾリノン、例えば２−メチル−４，５−トリメチレンイソチアゾリン−３−オン、２−メチルイソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチルイソチアゾリン−３−オン及びこれらの混合物など、インクジェット配合物に通常用いられる他の補助剤を含むものでもよい。
【００２７】
上述したように、本発明による組成物は、インクジェット印刷に用いられ、再生可能なカートリッジ形態で販売されてもよい。よって、本発明のさらなる側面によれば、１以上の出口と、各該出口に接続されている本発明のインクジェット配合物含有チャンバとを含むカートリッジが提供される。
【００２８】
さらに、上述したように、本発明による組成物は、テキスタイル基体又はシート物質であってもよい合成基体の印刷に用いることもできる。合成基体は、ナイロン６，６又はナイロン６，１０、セルロースジアセテート又はトリアセテート、あるいは特にポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル等のポリアミドであってもよい。テキスタイル基体は、織成、編成又は不織成であってもよい。不織成基体は、ウェブの形態中に解けた繊維を含み、あるいはシートの形態であることが好ましく、特に透けて見えるシートの形態であることが好ましい。不織成基体は、さらに、例えば紙などの分散染料を用いて染色され得ない層上に担持されている合成基体を含むラミネート形態であってもよい。
【００２９】
合成基体へのインクの適用後、一般に、基体内での分散染料の分散を促進するために、基体を熱処理する。このような熱処理は、１００℃〜１２０℃での湯のし又は１８０℃〜２２０℃での乾燥熱処理によってなされてもよい。ゆえに、本発明のさらなる側面として、本発明による組成物を用いる合成基体のへ印刷及びその後の印刷されたマークを現像するために熱処理を行う合成基体の印刷プロセスが提供される。
【００３０】
熱処理に続いて、合成基体の表面上の任意の解離分散染料を、還元クリアリング（reduction clearing）、アルカリによる処理又は界面活性剤の存在下での洗浄など慣用の手段により除去してもよい。このような処理は、テキスタイル基体の場合には利点があるが、シート形態の基体、特にトランスペアレンシー又は他のディスプレイ基体の場合には通常、必要ではない。
【００３１】
以下の非制限的実施例により本発明をさらに説明する。ここで、特に断らない限り、数字は重量部を示す。
【実施例１】
【００３２】
０．６〜０．８ｍｍ直径のジルコニアビーズ（２００ｍｌ）の存在下で、２５℃、３００ｒｐｍにて８時間、Netzsch水平ビーズミル中で、赤色分散染料（８０部、Yorkshire ChemicalsからのSerilene Red 3B-LSとして分散赤色82）、非イオン性分散剤（５０．４部、Avecia LtdからのSolsperse 27000）、消泡剤（０．８部、Air ProductsからのSurfinol 104E）、及び水（２６９部）を一緒に粉砕した。得られたミルベースをビーズから分離して、水で洗浄し、ミルベースに洗液を添加して、１５wt%の分散染料を含むミルベースを得た。ミルベース中の分散染料は、Malvern Zetasizer 3000HSを用いて測定したところ、１００〜２００ｎｍの平均粒径を有していた。
【００３３】
このミルベースを水及び助溶剤で希釈して、最終的なインクが印刷用インクの総量を基準として、分散染料８％、抗菌剤０．１５％、結晶成長阻害剤０．５％、及び助溶剤２０％を含むように、インクジェット印刷用インクを調製した。
【００３４】
印刷用インクを２５℃及び４０℃でそれぞれ保管し、週単位間隔で、Malvern Zetasizer 3000HSを用いて結晶成長を試験した。結果はTable 1に示す。Table 1より、ジエチレングリコール（δ極性＝１４．７、δ−Ｈ−結合＝２０．５）を含むインクジェット印刷用インクが、エチレングリコール（δ極性＝１１．０、δ−Ｈ−結合＝２６．０）及びグリセロール（δ極性＝１２．１、δ−Ｈ−結合＝２９．３）を含むインクと比較して、顕著な結晶成長を示したことが明かである。
【００３５】
【表１】
2004529222.tif 000002
【実施例２】
【００３６】
非イオン性分散剤に代えて、アニオン性分散剤リグノスルホナート（Borregaard LignotechからのDiwatex 40）の当量を用いた以外は実施例１を繰り返した。結果をTable 2に示す。Table 2から、ジエチレングリコールは結晶成長を促進するが、エチレングリコール又はグリセロールの何れも結晶成長を促進しないことがわかる。
【００３７】
【表２】
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【国際公開パンフレット】
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2004529222.tif 000007
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2004529222.tif 000009
2004529222.tif 000010
2004529222.tif 000011
2004529222.tif 000012
2004529222.tif 000013
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004529222.tif 000014
【国際調査報告】
2004529222.tif 000015
2004529222.tif 000016
2004529222.tif 000017