Водная дисперсия частиц, содержащих нерастворимый в воде пигмент, и способ ее получения, частицы, содержащие нерастворимый в воде пигмент, и способ их получения, и чернила

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к получению водной дисперсии, в которой нерастворимый в воде краситель стабильно диспергируется в водной среде, содержащей воду, и которая соответственно используется в качестве чернил. Описываются водная дисперсия, содержащая частицы, включающие нерастворимый в воде краситель и полимерное соединение или поверхностно-активное вещество, гидрофильная часть которого образована, по меньшей мере, одной группой, выбранной из группы, состоящей из карбоксильной, сульфоновой, фосфорной, гидроксильной и алкиленоксидной групп, причем частицы диспергированы в среде, содержащей воду, дисперсия имеет интенсивность рассеивания света не более 30000 имп/сек, когда она содержит достаточное количество частиц, так чтобы значение пика поглощения по отношению к видимому свету было равно 1, причем частицы дают тот же самый цвет, что и нерастворимый в воде краситель в кристаллическом состоянии; способ ее получения, предусматривающий следующие стадии: (1) получение раствора, содержащего нерастворимый в воде краситель и диспергирующий агент, растворенный в непротонном водорастворимом органическом растворителе в присутствии щелочи, и (2) смешивание раствора с водой и получение дисперсии, содержащей частицы, включающие нерастворимый в воде краситель и диспергирующий агент; также описываются частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель и полимерное соединение или поверхностно-активное вещество, гидрофильная часть которого образована, по меньшей мере, одной группой, выбранной из группы, состоящей из карбоксильной, сульфоновой, фосфорной, гидроксильной и алкиленоксидной групп, дающие тот же самый цвет, что и нерастворимый в воде краситель в кристаллическом состоянии, и имеющие окрашенную часть с нерастворимым в воде красителем и неокрашенную часть, причем неокрашенная часть существует в круглой области, имеющей радиус 40 нм, центр которой является заданной точкой в частице; способ их получения, включающий стадии: (А) получения водной дисперсии; (В) формирования агрегата, состоящего из частиц из дисперсии, и выделения агрегата из дисперсии и (С) придания частицам в агрегате способности снова диспергироваться, причем стадия (В) включает подстадию добавления кислоты к дисперсии для образования агрегата и стадия (С) включает подстадию обработки агрегата щелочью для придания частицам в агрегате способности снова диспергироваться, и чернила, содержацие вышеописанные частицы. Технический результат - чернила обеспечивают печать, превосходную по цвету и прозрачности, устойчивы к воде и свету. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 табл., 1 ил.

Реферат

Данное изобретение относится к водной дисперсии, которая содержит частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель, в содержащей воду среде в диспергированном состоянии и способу их получения, и к частицам, которые содержат нерастворимый в воде пигмент и обладают хорошей диспергируемостью в воде, и способу их получения.

Струйный метод записи является методом, при котором капельки чернил формируются с помощью любой из разнообразных инжектирующих чернила систем, и часть или все из них наносятся на материал для записи, такой как бумага, обработанная бумага, пленка из пластика, ткань или т.п., проводя тем самым запись. Водные жидкости для записи, образованные главным образом из краски и растворимых в воде добавок, использовали ранее в качестве жидкостей для струйной записи. Хотя они являются превосходными по стабильности при хранении в качестве типографской краски, то, что получено путем печати с этими жидкостями для записи, не может обладать удовлетворительными свойствами по устойчивости к воде, устойчивости к свету или т.п., в зависимости от их использования в некоторых случаях, и поэтому дальнейшее улучшение является желательным. Так, предпринята попытка улучшить устойчивость в воде и устойчивость к свету путем изменения красящего вещества с красителя на пигмент. Однако пигментные чернила часто являются плохими по стабильности эжекции из выпускных отверстий головки для струйной печати по сравнению с чернилами из красителя. Кроме того, так как пигмент не является красящим веществом, имеющим в основе единственную молекулу, таким как краситель, а состоит из частиц, спектр поглощения становится широким из-за рассеивания света пигментом и отраженного пигментом света по сравнению с красителем, так что окрашивание изображения, образованного пигментными чернилами, в основном имеет тенденцию становиться слабым по сравнению с изображением, образуемым чернилами из красителя. Способ решения проблем, связанных с подобными красящими свойствами, включает такой метод, при котором пигмент тонко размалывается. Таким образом, существует потребность в тонком размоле пигмента до 100 нм или менее, чтобы уменьшить влияние рассеивания света и свойство пропускания было сравнимым с пропусканием красителя. Тонкий размол пигмента в основном производится с помощью механической силы с использованием диспергирующего устройства, такого как песчаная мельница, вальцовая мельница или шаровая мельница. В соответствии с данным методом, однако, тонкое измельчение пигмента ограничивается размерами до примерно 100 нм от степени их первичных частиц. Соответственно, этот метод трудно применить в случае, когда необходимо дальнейшее измельчение (японская патентная заявка, публикация №10-110111). Это занимает большее время для диспергирования, так как диаметр частиц пигмента уменьшен, так что цена повышается в большей степени, и, кроме того, сталкиваются с трудностью при получении пигмента, обладающего однородным свойством. Так как очень трудно размолоть пигмент до более мелких частиц, чем первичные частицы, с помощью этого метода пигмент, первичные частицы которого являются большими, нельзя использовать в качестве сырьевого материала для целей получения частиц пигмента, имеющих диаметр менее 100 нм. С другой стороны, предложены способы, при которых пигмент сначала растворяют, а затем снова осаждают для получения тонко измельченных частиц пигмента. В японской патентной заявке, № публикации 9-221616, предложено тонкое измельчение с помощью процесса кислотного пастирования, при котором органический пигмент сначала растворяют с помощью серной кислоты. Однако этим способом нельзя получить частицы пигмента, имеющие диаметр менее 100 нм. В японских патентных публикациях №№4-29707 и 6-4776 описан такой способ, по которому органический пигмент растворяют в непротонном полярном растворителе в присутствии щелочи, а затем нейтрализуют кислотой, чтобы получить частицы тонко измельченного пигмента. Хотя тонкий размол пигмента и стабилизирующая дисперсию обработка не проводятся в одно и то же время при этом способе, однако, частицы пигмента, сначала тонко измельченные, подвергаются агрегации уже при дисперсии, и поэтому трудно получить дисперсию пигмента по существу нанометрового порядка. По японским патентным публикациям №№5-27664, 6-33353 и 6-96679 и японской патентной заявке, № публикации 11-130974, тонко измельченные частицы пигмента получены растворением органического пигмента и диспергирующего агента, такого как поверхностно-активное вещество или смола, вместе в непротонном растворителе в присутствии щелочи, а затем нейтрализацией раствора кислотой для осаждения пигмента. Однако при исследовании в рамках данного изобретения было выявлено, что полученные этим способом частицы пигмента недостаточны для стабильности дисперсии в водном растворителе, содержащем воду, для применения их, например, в чернилах на основе воды, например, для струйной печати. Так как этот способ включает стадию добавления каплями кислоты к раствору пигмента (содержание воды 20% или ниже) для осаждения пигмента и выделения пигмента из раствора путем нейтрализации, повторное осаждение также проводится в то же самое время, невозможно в достаточной степени предотвратить ассоциацию частиц пигмента, и поэтому сделано заключение, что дисперсию пигмента нанометрового порядка, имеющую частицы одинакового диаметра, нельзя стабильно получать, даже когда затем проводится диспергирующая обработка с использованием шаровой мельницы и тому подобного.

Между прочим, когда для струйной печати используют чернила, содержащие пигмент, считается, что чернила, превосходные по стабильности при хранении, получаются посредством тонкого размола частиц пигмента, и изменение вязкости чернил и изменение диаметра частиц дисперсии пигмента являются незначительными, даже когда чернила не используют в течение длительного срока, и поэтому хорошие эжекционные свойства легко получить, изучив свойства конечной скорости седиментации чернил, когда рассматривается свойство эжекции чернил из сопла (эжекционного отверстия) головки для струйной печати. Однако, чем мельче частицы пигмента, тем больше увеличение площади поверхности на единицу массы частиц. Таким образом, обычный путь стабилизации дисперсии может быть недостаточным для того, чтобы дисперсия, содержала частицы, имеющие диаметр нанометрового порядка.

Что касается пигмента, покрытого смолой только с помощью физических сил адсорбции, то остаются опасения относительно его устойчивости к растворителям. Когда используется пигмент такого строения в качестве компонента чернил для струйной печати, в некоторых случаях пигмент может создавать ситуацию, когда не только виды различных присадок, добавляемых в чернила, ограничены, но также ситуацию, когда качество получаемого изображения ухудшается из-за изменения вязкости чернил в зависимости от температуры, склонной становиться большой, и количество чернил, выбрасываемое из сопла головки для струйной печати, меняется.

Соответственно, объектом данного изобретения является получение водной дисперсии, в которой нерастворимый в воде краситель стабильно диспергируется в водной среде, содержащей воду, и которая соответственно используется в качестве чернил, которые могут обеспечивать печать, превосходную по цвету и прозрачности, и к способу, способному обеспечить эффективное получение такой водной дисперсии.

Другим объектом данного изобретения является получение частиц, которые содержат нерастворимый в воде краситель и обладают превосходной стабильностью дисперсии в воде, и способ их получения.

Дополнительный объект данного изобретения состоит в получении чернил, которые могут соответственно использоваться для получения высококачественного изображения.

В соответствии с данным изобретением, таким образом, представлена водная дисперсия, включающая частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель, причем частицы диспергированы в среде, содержащей воду, и дисперсия обладает интенсивностью рассеивания света не более 30000 имп/сек, когда дисперсия содержит достаточное количество частиц, такое что дает значение пика поглощения по видимому свету, равное 1.

В соответствии с данным изобретением представлен способ получения водной дисперсии, включающий стадии:

(1) получения раствора, содержащего нерастворимый в воде краситель и диспергирующий агент, растворенный в непротонном органическом растворителе в присутствии щелочи, и

(2) смешивания раствора с водой и получения дисперсии, включающей частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель и диспергирующий агент.

По данному изобретению, кроме того, представлены частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель, проявляющий тот же цвет, что и цвет нерастворимого красителя в кристаллическом состоянии, и имеющие окрашенную часть с нерастворимым в воде красителем и неокрашенную часть, причем неокрашенная часть существует внутри круглой области, имеющей радиус 40 нм, центр которой является заданной точкой в частице.

По данному изобретению, кроме того, еще представлены чернила, содержащие частицы, описанные выше, в водной среде в диспергированном состоянии.

По данному изобретению, кроме того, еще представлен способ получения частиц, содержащих нерастворимый в воде краситель, который состоит из стадий:

(А) получения водной дисперсии в соответствии со способом, описанный выше;

(В) формирования агрегата, состоящего из частиц из дисперсии, для выделения агрегатов из дисперсии и

(С) придания способности повторно диспергироваться в воде частицам в агрегате.

Чертеж является схематическим изображением, представляющим типичную частицу по данному изобретению.

Далее будут описаны воплощения данного изобретения. Однако данное изобретение не ограничивается данными воплощениями. Водная дисперсия по данному изобретению включает частицы, содержащие нерастворимый в воде краситель, которые диспергированы в среде, содержащей воду. Интенсивность рассеивания света дисперсии составляет не более 30000 имп/сек (cps), когда дисперсия содержит достаточное количество частиц, такое, что дисперсия дает значение пика поглощения по видимому свету, такому как свет, имеющий длину волны, равную от примерно 380 до 700 нм, равное 1. Это означает, что интенсивность рассеивания света у дисперсии является чрезвычайно низкой, такой как не более 30000 имп/сек, даже когда дисперсия содержит достаточное количество красителя, чтобы продемонстрировать значение пика поглощения, равное 1, по видимому свету. Что касается обычных пигментных чернил, содержащих пигментные частицы, средний диаметр которых равен примерно 150 нм, интенсивность рассеивания света чернил составляет от 150000 до 250000 имп/сек, когда значение пика поглощения обычных пигментных чернил по видимой области равно 1. Из этого факта будет понятно, что визуальная прозрачность водной дисперсии по данному изобретению значительно выше, чем у обычных пигментных чернил. Частицы в такой водной дисперсии состоят из тонко измельченных частиц нерастворимого в воде красителя, такого как пигмент, и тонко измельченные частицы формируются смешиванием непротонного органического растворителя, в котором растворены диспергирующий агент и нерастворимый в воде краситель, например пигмент, с водой. Предпочтительно частица имеет множество частей, окрашенных тонко измельченными частицами нерастворимого в воде красителя, причем каждая из окрашенных частей отделена неокрашенной частью, образованной диспергирующим агентом. Водную дисперсию по данному изобретению получают диспергированием таких тонко измельченных частиц в водной среде, состоящей, главным образом, из воды.

Такая водная дисперсия может быть получена, например, путем стадий (1) растворения органического пигмента в виде нерастворимого в воде красителя и диспергирующего агента в непротонном органическом растворителе, содержащем щелочь, и (2) смешивания раствора пигмента, полученного на стадии (1) с водой с получением водной дисперсии, в которой диспергированы частицы, содержащие пигмент. В соответствии с данным способом раствор пигмента, полученный на стадии (1), смешивают с водой, посредством чего растворимость пигмента снижается, и в растворе образуются тонкие частицы пигмента, имеющие диаметр от 0,5 до 40 нм. Если диспергирующий агент не присутствует в это время, тонкие частицы собираются вместе с образованием большого агрегата. В вышеописанном составе, однако, полагают, что, по меньшей мере, часть тонких частиц, образовавшихся в растворе, покрывается диспергирующим агентом, из-за одновременного нахождения диспергирующего агента в растворе, и покрытие диспергирующим агентом, по меньшей мере, части тонкой частицы пигмента эффективно предотвращает образование большого агрегата из тонко измельченных частиц. В соответствии с данным изобретением, даже когда образуется агрегат из тонко измельченных частиц, число тонких частиц при агрегации, как считается, не превышает 1×109. По наблюдению с помощью электронного микроскопа трансмиссионного типа сделано заключение, что содержащая пигмент частица в водной дисперсии, полученная данным способом, имеет множество окрашенных частей 1, окрашенных с помощью тонких частиц нерастворимого в воде красителя, и окрашенные части 1 разделены неокрашенными частями 2 диспергирующего агента, типичный вид которой проиллюстрирован, например, на чертеже, и считается, что окрашенные части стабильно присутствуют в дисперсии, и размер окрашенных частей является достаточно малым, чтобы не рассеивать свет в видимой области. Другими словами, содержащая пигмент частица, как сказано, имеет неокрашенные части в круговой области, имеющей радиус 40 нм, чей центр является заданной точкой в частице.

То есть дисперсия данного изобретения имеет незначительное количество окрашенных частей, чтобы рассеивать видимый свет, в отличие от обычных чернил, в которых пигментные частицы получали способом механического размола. Поэтому дисперсия, содержащая частицы, имеющие средний диаметр частицы, равный, например, 150 нм или менее, как определено динамическим измерением рассеивания света, слабо рассеивает свет и имеет высокую прозрачность по сравнению с дисперсией пигментных частиц, имеющих тот же диаметр и полученных обычным способом размола. Когда пигмент сначала растворяют, а затем осаждают способом, подобным данному изобретению, обычно считается, что кристаллизация пигмента развивается недостаточно, и поэтому пигмент, который хорошо использовать для окрашивания, когда он принимает определенное кристаллическое строение, обладает недостатком с точки зрения окрашивающей способности. Однако содержащие пигмент частицы, полученные способом данного изобретения, дают тот же самый цвет, что и пигмент в кристаллическом состоянии и, более конкретно, проявляют такую окрашивающую способность, что отличие цвета (ΔН°) от цвета, создаваемого пигментом в кристаллическом состоянии, находится в пределах 30°, однако, причина неясна.

Дисперсия по данному изобретению проявляет силу окрашивания, сравнимую с дисперсией, содержащей частицы пигмента, полученные способом размола в той же массе, что и дисперсия по данному изобретению, настолько, насколько содержащие пигмент частицы, заключенные в дисперсии по данному изобретению, имеют средний диаметр частицы в интервале 3 нм или более, как измерено при определении по динамическому рассеиванию света.

В этой водной дисперсии включающие пигмент частицы, содержащиеся в водной дисперсии, обладающей указанной выше интенсивностью рассеивания света, имеют средний диаметр частицы, равный не более 150 нм, так как водная дисперсия может соответственно использоваться в качестве чернил для струйной печати.

Как описано выше, способ получения водной дисперсии по данному изобретению включает стадии:

(1) получения раствора, содержащего нерастворимый в воде краситель и диспергирующий агент, растворенный в непротонном растворителе в присутствии щелочи, и

(2) смешивания раствора с водой с получением водной дисперсии, содержащей частицы, включающие нерастворимый в воде краситель, и диспергирующий агент, диспергированный в водосодержащей среде.

Способ получения водной дисперсии по данному изобретению будет затем описан в деталях. В этой связи в последующем описании представлен пример, когда в качестве конкретного примера нерастворимого в воде красителя взят пигмент. Однако нерастворимые в воде красители по данному изобретению не ограничиваются органическими пигментами.

Первый вариант осуществления

Первая стадия в способе получения водной дисперсии по первому воплощению данного изобретения является стадией растворения органического пигмента в непротонном органическом растворителе с получением раствора пигмента, а второй стадией является стадия воспроизведения содержащих пигмент частиц, имеющих одинаковый диаметр, в виде водной дисперсии.

В качестве органического пигмента, применяемого в данном изобретении, можно использовать любой пигмент, коль скоро он растворим в непротонном растворителе в присутствии щелочи и позволяет достичь технического результата данного изобретения. Более предпочтительно, когда он не является реакционноспособным в таких условиях и является стабильным. Более конкретно, можно использовать органические пигменты, использованные в чернилах для печати, красках или тому подобное. Примеры органических пигментов включают нерастворимые азо, диазо, конденсированные азо, антрахиноновые, диантрахиноновые, антрапиридиновые, антантроновые, тиоиндиго, нафтоловые, бензоимидазолоновые, пирантроновые, фталоцианиновые, флавантроновые, хинакридоновые, диазоксазиновые, дикетопирролопирроловые, индантроновые, изоиндолиноновые, изоиндолиновые, хинофталоновые, периноновые и периленовые пигменты, пигменты кубовых красителей, пигменты из комплексов металлов, пигменты из основных красителей, флуоресцирующие пигменты и пигменты, флуоресцирующие при дневном освещении. Конкретные примеры этого включают С.I. (индекс цвета) пигмент желтый 1, 3, 12, 13, 14, 17, 42, 55, 62, 73, 74, 81, 83, 93, 95, 97, 108, 109, 110, 128, 130, 151, 155, 158, 139, 147, 154, 168, 173, 180, 184, 191 и 199; С.I. пигмент красный 2, 4, 5, 22, 23, 31, 48, 53, 57, 88, 112, 122, 144, 146, 150, 166, 171, 175, 176, 177, 181, 183, 184, 185, 202, 206, 207, 208, 209, 213, 214, 220, 254, 255, 264 и 272; С.I. пигмент синий 16, 25, 26, 56, 57, 60, 61 и 66; С.I. пигмент фиолетовый 19, 23, 29, 37, 38, 42, 43 и 44; С.I. пигмент оранжевый 16, 34, 35, 36, 61, 64, 66, 71 и 73; С.I. пигмент коричневый 23 и 38. Эти пигменты можно использовать или по одному или в любой их комбинации.

Непротонный органический растворитель, используемый в данном изобретении, может быть любым растворителем постольку, поскольку он может растворять органический пигмент в присутствии щелочи и может обеспечить достижение технического результата данного изобретения. Однако предпочтительно использовать те, которые обладают растворимостью в воде, по меньшей мере, 5%. Те, которые способны свободно смешиваться с водой, являются более предпочтительными. Если пигмент растворяется в растворителе, имеющем растворимость в воде ниже 5%, такой раствор обладает тем недостатком, что содержащие пигмент частицы являются трудными для осаждения, когда раствор смешивают с водой, и легко образуются крупные частицы. Кроме того, он также обладает тем недостатком, что существует тенденция неблагоприятного воздействия на стабильность полученной водной дисперсии. Конкретные примеры предпочтительного растворителя включают диметилсульфоксид, диметилимидазолидинон, сульфолан, N-метилпирролидон, диметилформамид, ацетонитрил, ацетон, диоксан, тетраметилмочевина, гексаметилфосфориламид, гексаметилфосфорилтриамид, пиридин, пропионитрил, бутанон, циклогексанон, тетрагидрофуран, тетрагидропиран, этиленгликольдиацетат и γ-бутиролактон. Среди них диметилсульфоксид, N-метилпирролидон, диметилформамид, диметилимидазолидинон, сульфолан, ацетон и ацетонитрил являются предпочтительными. Эти растворители могут использоваться по одному или в любой их комбинации. Никакого особого ограничения на используемое количество непротонного органического растворителя не налагают. Однако растворитель предпочтительно используется в интервале от 2 до 500 частей по массе, более предпочтительно от 5 до 100 частей по массе на 1 часть по массе органического пигмента с точки зрения состояния хорошего растворения органического пигмента, легкости образования тонко измельченных частиц, имеющих желаемый диаметр и хорошую плотность цвета полученной водной суспензии.

В качестве диспергирующего агента соответственно можно использовать диспергирующий агент, который растворяется в непротонном органическом растворителе в присутствии щелочи, также растворимой в воде, и который может обеспечивать диспергирующий эффект путем образования содержащих пигмент частиц для органического пигмента в водном растворе диспергирующего агента. Предпочтительно используется поверхностно-активное вещество или полимерное соединение, гидрофильный заместитель которого образован, по меньшей мере, одним из карбоксила, сульфоновой, фосфорной и гидроксильной групп и алкиленоксида. Более предпочтителен диспергирующий агент, устойчиво растворенный вместе с органическим пигментом в непротонном органическом растворителе в присутствии щелочи. Когда гидрофильная часть диспергирующего агента образована только другими группами, а не теми, которые описаны выше, такими как первичные, вторичные и третичные аминогруппы и группа четвертичного аммония, степень стабильности дисперсии может стать относительно низкой в некоторых случаях, хотя она является достаточной у водной дисперсии органического пигмента, содержащей щелочь. Обычный процесс диспергирования пигмента требует применения некоторых методик, таких как выбор диспергирующего агента, способного эффективно вступать в контакт с поверхностью пигмента в состоянии диспергирования в среде. Хотя как диспергирующий агент, так и пигмент существуют в среде в растворенном состоянии в данном изобретении, и легко достигается желаемое действие между ними, однако, не существует ограничения в отношении диспергирующего агента по эффективности контакта на поверхности пигмента, в отличие от обычного процесса диспергирования пигмента, и поэтому можно использовать широкий круг диспергирующих агентов.

В частности, поверхностно-активное вещество может быть соответственно выбрано из обычных известных поверхностно-активных веществ, таких как анионные поверхностно-активные вещества, включая алкилбензолсульфонаты, алкилнафтилсульфонат, соли высших жирных кислот, соли сульфонофой кислоты сложных эфиров высших жирных кислот, сернокислые соли простых эфиров высших спиртов, алкилкарбоновокислые соли высших алкилсульфонамидов и алкилфосфатов; неионные поверхностно-активные вещества, такие как полиоксиэтиленалкильные простые эфиры, полиоксиэтиленалкилфенильные простые эфиры, сложные эфиры полиоксиэтилена и жирных кислот, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот, этиленоксидные аддукты глицерина и сложные эфиры полиоксиэтиленсорбитана и жирных кислот, и, кроме того, амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как алкилбетаины и амидобетаины, силиконовые поверхностно-активные вещества, и фторсодержащие поверхностно-активные вещества и их производные.

Конкретные примеры полимерного соединения, использованного в качестве диспергирующего агента, включают блок-полимеры, статистические сополимеры и привитые сополимеры, образованные, по меньшей мере, из двух мономеров (причем, по меньшей мере, один из них является мономером, имеющим функциональную группу, образованную любой из карбоксильной, сульфоновой, фосфорной и гидроксильной групп, и алкиленоксида), выбранных из стирола, стирольных производных, винилнафталина, винилнафталиновых производных, сложных эфиров алифатических спиртов и α,β-этиленненасыщенных карбоновых кислот, акриловой кислоты, производных акриловой кислоты, метакриловой кислоты, производных метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, производных малеиновой кислоты, алкенилсульфоновых кислот, виниламина, аллиламина, итаконовой кислоты, производных итаконовой кислоты, фумаровой кислоты, производных фумаровой кислоты, винилацетата, винилфосфорной кислоты, винилпирролидона, акриламида, N-винилацетамида, N-винилформамида и их производных, и тому подобного, и модифицированные продукты и соли этих сополимеров. Кроме того, также можно предпочтительно использовать природные полимерные соединения, такие как альбумин, желатин, розин, шеллак, крахмал, гуммиарабик и альгинат натрия, и их модифицированные продукты. Эти диспергирующие агенты можно использовать или по одному или в любой их комбинации. Никаких особых ограничений в количестве использованного диспергирующего агента не устанавливают. Однако диспергирующий агент предпочтительно используется в количестве в интервале от, по меньшей мере, 0,05 части по массе на 1 часть по массе органического пигмента и до максимум 50 частей по массе на 100 частей по массе непротонного органического растворителя. Если количество диспергирующего агента выше 50 частей по массе на 100 частей по массе непротонного органического растворителя, в некоторых случаях может быть трудно полностью растворить диспергирующий агент. Если количество диспергирующего агента ниже 0,05 части по массе на 1 часть по массе органического пигмента, в некоторых случаях может быть трудно достичь соответствующего диспергирующего эффекта.

В качестве щелочи, применяемой на первой стадии, можно использовать любую щелочь, которая может растворять органический пигмент в непротонном органическом растворителе и обеспечивать достижение технического результата данного изобретения. Однако гидроксиды щелочных металлов, алкоксиды щелочных металлов, гидроксиды щелочноземельных металлов, алкоксиды щелочноземельных металлов и сильные органические основания являются предпочтительными с точки зрения их высокой способности растворять органический пигмент. Конкретно, можно использовать гидроксид лития, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, трет-бутоксид калия, метоксид калия, этоксид калия, метоксид натрия, этоксид натрия, соединения четвертичного аммония, такие как тетрабутиламмония гидроксид, 1,8-диазабицикло-[5,4,0]-7-ундецен, 1,8-диазабицикло-[4,3,0]-7-нонен и хинидин. Эти щелочи можно использовать или отдельно, или в любой их комбинации. Никакого особого ограничения на количество используемого основания не устанавливается. Однако предпочтительнее использовать его в пределах от 0,01 до 1000 частей по массе на 1 часть по массе органического пигмента. Если количество щелочи ниже 0,01 части по массе на 1 часть по массе органического пигмента, затруднение, которое может встречаться в некоторых случаях, состоит в том, что существует тенденция того, что становится трудно полностью растворить органический пигмент вместе с диспергирующим агентом в непротонном органическом растворителе. Если количество выше 1000 частей по массе, затруднение, которое может встречаться в некоторых случаях, состоит в том, что становится трудно растворить щелочь в непротонном органическом растворителе, и повышения растворимости органического пигмента также становится невозможно ожидать.

Чтобы полностью растворить щелочь в непротонном органическом растворителе, к непротонному органическому растворителю может быть добавлено некоторое количество растворителя, обладающего высокой способностью растворять щелочь, такого как вода или низший спирт. Эти растворители действуют как солюбилизирующее щелочь вспомогательное средство для повышения растворимости щелочи в непротонном органическом растворителе, и поэтому растворение в органическом растворителе становится легким. Так как существует опасность снижения растворимости органического пигмента, когда степень добавления составляет 50% по массе или выше от количества всего растворителя, степень добавления примерно от 0,5 до 30% по массе обычно наиболее эффективна. Причина состоит в том, что растворимость щелочи только в непротонном растворителе относительно низка. Конкретно, можно использовать метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, бутиловый спирт и тому подобное. Чтобы быстро растворить органический пигмент путем снижения количества щелочи, использованной по минимуму для растворения органического пигмента, предпочтительнее добавлять щелочь в виде раствора в низшем спирте или тому подобном в непротонный органический растворитель, в котором был суспендирован органический пигмент, до тех пор, пока пигмент не растворится. В это время легко может быть проведено удаление чужеродного вещества или тому подобное, так как пигмент находится в форме раствора. При выборе этих солюбилизирующих щелочь добавок важно обеспечить совместимость с диспергирующим агентом, так что особенно предпочтительно использовать низший спирт, такой как метанол или этанол, с точки зрения совместимости с диспергирующим агентом, предпочтительно используемым в данном изобретении.

Когда органический пигмент растворяют в непротонном органическом растворителе, к органическому пигменту и диспергирующему агенту может быть добавлен, по меньшей мере, один из предотвращающих рост кристаллов агентов, поглотителя ультрафиолета, антиоксиданта, полимерных добавок и т.д., когда нужно. Примеры агентов, предотвращающих рост кристаллов, включают фталоцианиновые производные и хинакридоновые производные, хорошо известные в данной области техники. Конкретные их примеры включают фталимидометильные производные фталоцианина, производные сульфоновых кислот и фталоцианина, N-(диалкиламино)метильные производные фталоцианина, N-(диалкиламиноалкил)сульфонамидные производные фталоцианина, фталимидометильные производные хинакридона, производные сульфоновой кислоты и хинакридона, N-(диалкиламино)метильные производные хинакридона и N-(диалкиламиноалкил)сульфонамидные производные хинакридона.

Примеры поглотителя ультрафиолета включают оксиды металлов, аминобензоатные поглотители ультрафиолета, салицилатные поглотители ультрафиолета, бензофеноновые поглотители ультрафиолета, бензотриазольные поглотители ультрафиолета, циннаматные поглотители ультрафиолета, никельхелатные поглотители ультрафиолета, поглотители ультрафиолета с пространственно затрудненными аминами, поглотители ультрафиолета из уроканиновой кислоты и витаминные поглотители ультрафиолета.

Примеры антиоксидантов включают пространственно затрудненные фенольные соединения, сложные эфиры тиоалкановой кислоты, фосфорорганические соединения и ароматические амины.

Примеры полимерных добавок включают синтетические полимеры, такие как аниономодифицированный поливиниловый спирт, катиономодифицироованный поливиниловый спирт, полиуретан, карбоксиметилцеллюлоза, полиэфир, полиаллиламид, поливинилпирролидон, полиэтиленимин, полиаминсульфон, поливиниламин, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, меланиновые смолы и их модифицированные продукты. Все из этих предотвращающих рост кристаллов агентов, поглотителей ультрафиолета, антиоксидантов и полимерных добавок можно использовать отдельно или в любой их комбинации.

Количество воды, применяемой при смешивании с непротонным растворителем, в котором были растворены в присутствии щелочи органический пигмент и диспергирующее вещество, здесь далее называемые «раствором пигмента», с водой на первой стадии для осаждения органического пигмента, составляет примерно от 0,5 до 1000 частей по массе, более предпочтительно от 1 до 100 частей по массе на 1 часть по массе раствора пигмента с точки зрения дальнейшего улучшения стабильности дисперсии содержащих пигмент частиц, осажденных в водной среде и улучшающих плотность цвета полученной водной дисперсии.

Температура раствора пигмента и воды при их смешивании предпочтительно регулируется в пределах от -50 до 100°С, более предпочтительно, от -20 до 50°С. Так как температура раствора при смешивании сильно влияет на размер частиц осажденного органического пигмента, температура раствора предпочтительно поддерживается в интервале от -50 до 100°С в целях получения водной дисперсии содержащих пигмент частиц, имеющих диаметр частиц нанометрового порядка. Для надежного получения текучести раствора в это время может быть добавлено широко известное снижающее температуру замерзания средство, такое как этиленгликоль, пропиленгликоль или глицерин перед добавлением воды, с которой будет смешиваться.

Чтобы получить содержащие пигмент частицы нанометрового порядка, обладающие однородностью по размеру, смешивание раствора пигмента с водой предпочтительно проводится как можно быстрее, и можно использовать общепринятые, известные устройства, применяемые при перемешивании, смешивании, диспергировании и кристаллизации, такие как ультразвуковой излучатель, полнозахватная лопастная мешалка, внутреннее перемешивающее устройство циркуляционного типа, внешнее перемешивающее устройство циркуляционного типа, и устройство, регулирующее скорость потока и концентрацию ионов. Смешивание можно также производить при непрерывном потоке воды. В качестве способа вливания раствора пигмента в воду можно использовать любой из общепринятых, известных методов вливания жидкости. Однако предпочтительно, когда раствор вливают или подают его в воду в виде вводимого потока из сопла шприца, иглы или трубы, или тому подобного. Раствор можно также вливать через множество сопел в целях завершения вливания за короткий период времени. Чтобы стойко получать водную дисперсию содержащих пигмент частиц к воде, которую нужно смешать с раствором пигмента, можно также добавить щелочь и добавки, включая диспергирующий агент.

Считают, что пигмент, растворенный в непротонном растворителе, претерпевает быстрый рост кристаллов или агрегатов аморфных форм при смешивании с водой на второй стадии, и в то же время стабилизация дисперсии производится с помощью диспергирующего агента, содержащегося в растворе пигмента. Когда нужно, может быть произведена тепловая обработка в пределах, не нарушающих стабильности дисперсии во время и непосредственно после второй стадии, чтобы отрегулировать кристаллическую систему и агрегатное состояние водной дисперсии содержащих пигмент частиц.

Водную дисперсию, полученную таким образом, можно использовать для разного применения, например для чернил для струйной печати, как есть, или путем доведения концентрации красителя, как необходимо. Кстати, водная дисперсия, полученная по вышеописанному процессу, может быть слишком разбавленной по концентрации красителя в некоторых случаях для применения ее в чернилах для струйной печати. Хотя концентрация может быть повышена концентрированием дисперсии или тому подобным, этот способ не является практическим с промышленной точки зрения. В таком случае содержащие пигмент частицы сначала выделяют из водной дисперсии, затем диспергирование в воде приводит к получению содержащих пигмент частицам, и затем определенное количество таких содержащих пигмент частиц снова диспергируют в водной среде, посредством чего может быть изготовлена водная дисперсия, имеющая желаемую концентрацию красителя. То есть на третьей стадии образуется агрегат из содержащих пигмент частиц из дисперсии, полученной на второй стадии.

Для образования агрегата предпочтительно используется обработка добавлением кислоты. Обработка кислотой предпочтительно включает стадии агрегирования содержащих пигмент частиц с помощью кислоты, отделения агрегата от растворителя (дисперсионной среды), его концентрирования, десольватации и обессоливания (удаления кислоты). Путем подкисления дисперсии, полученной на второй стадии, сила статического отталкивания диспергирующего агента снижается, так что частицы, содержащие пигмент, агрегируют. Когда агрегация осуществлялась с помощью кислоты в обычной дисперсии пигмента, наблюдалось увеличение диаметра частиц, и было трудно снова полностью диспергировать агрегированное, даже когда затем производилась об