CN101372603A - Uv固化型喷墨用涂层剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种UV固化型喷墨用涂层剂。提供在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，对基材密合性良好，且与油墨固化层的密合性优异的底涂层用涂层剂、或耐擦性极其优异的表面涂层用涂层剂，等。UV固化型喷墨用涂层剂，该涂层剂在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，用于印刷前的底涂层、或印刷固化后的表面涂层，以有机－无机纳米复合物(在图1中示出一例)为主体成分。

Description

UV固化型喷墨用涂层剂
技术领域
本发明涉及在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，用于印刷前的底涂层、或印刷固化后的表面涂层的涂层剂(以下称为UV固化型喷墨用涂层剂)。
背景技术
通常，已知如下的记录材料：为了提高喷墨油墨的打印性，在常用的纸或称为喷墨记录用纸的片状基材上，设有由无定形二氧化硅等微粒和聚乙烯醇等水溶性粘合剂树脂构成的多孔喷墨油墨容纳层(参照专利文献1)。
对于塑料膜或塑料卡等片状基材提出：(1)在透明的合成树脂片表面设置含有聚乙烯吡咯烷酮的油墨容纳层的喷墨记录用片(参照专利文献2)；(2)在透明的热塑性树脂膜上设置含有聚乙烯醇、明胶等水溶性树脂和胶体二氧化硅的透明的油墨容纳层的记录用片(参照专利文献3)；(3)在透明的塑料膜上，设置含有平均粒径为1～100μm的超微粒和平均粒径为1～20μm的微粒的水溶性高分子薄膜的记录用片(参照专利文献4)；(4)在透明膜上涂层布了含有粒径为5～50μm左右的透明性微粒(玻璃珠或合成树脂球状小珠等)的透明性粘结剂的高射投影仪(OVERHEAD PROJECTOR)用膜(参照专利文献5)；(5)将含有水溶性高分子化合物(例如，聚乙烯吡咯烷酮)和非水溶性高分子化合物(例如，山梨糖醇与芳香族醛的缩合产物)的至少两种成分与含有对一个成分为良溶剂、对其他成分为不良溶剂的溶剂的加热溶液直接涂布在基材上，在高温下干燥去除溶剂而形成油墨容纳层的方法(参照专利文献6)；等。
但是，这些专利文献1～6记载的技术中，将水性染料或亲水性颜料用作色料，耐水性不充分或耐擦性差。特别是塑料卡所要求的各种条件下，与打印到用纸上相比，要求高度的耐受性。
因此，对打印表面进行外涂层涂布。外涂层广泛使用紫外线固化型油墨(涂料)、水性油墨(涂料)、或溶剂型油墨(涂料)。
但是，水性涂料在干燥工序中需要时间或干燥时对基材有影响，因此并不实用。另外，溶剂型存在如下问题：由于进行干燥，溶剂挥发到空气中而成为影响操作环境和健康的状态，对地球环境造成负担。
发明内容
发明要解决的问题
在上述这样的背景下，提出如下的技术。
在对象物上印刷图像的方法中，用于涂布基础涂层的步骤的基础涂层作为如下的适当的基础涂层，提出使用位于北卡罗来纳州的Valspar of High Point销售的热塑性树脂，其中，该适当的基础涂层为：为了具有适当的38～50表面达因范围的高表面张力且最大地形成油墨小滴，可不使用干式喷涂而涂布平滑的覆膜，并提出涂布前述油墨小滴的步骤之后，对前述外表面，以透明清漆作为外涂层。(参照专利文献7)。
提出如下喷墨印刷品的制造方法，其特征在于，在基材面上，使用含有吸油量为10～400ml/100g的二氧化硅微粒且颜料体积浓度为5～90％的白色系涂料形成白色系基础涂膜层(I)，然后，在其上面使用水性油墨组合物，以喷墨方式形成印刷层(II)，进而在其上面使用清洁涂料形成清洁涂层(III)(参照专利文献8)。
但是，这些专利文献7、8中记载的公知技术中，在使用紫外线固化型喷墨油墨的印刷系统中，在提高对玻璃或金属的密合性和印刷品耐磨度上存在限制。
专利文献1：日本特开昭64-11877号公报
专利文献2：日本特开昭61-32788号公报
专利文献3：日本特开昭61-19389号公报
专利文献4：日本特开昭61-280983号公报
专利文献5：日本特开昭61-24494号公报
专利文献6：日本专利第2694042号公报
专利文献7：日本特表2005-521578号公报
专利文献8：WO2002-100652号公报
本发明是在上述背景下进行的，第一个目的在于提供UV固化型喷墨用涂层剂，其在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，可提高印刷品的耐久性，如提高对基材的密合性、提高印刷品的耐磨度等。
本发明第二个目的在于提供底涂层用涂层剂，其在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，对基材密合性良好，且与油墨固化层的密合性优异。
另外，本发明的第三个目的在于提供表面涂层用涂层剂，其在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，与油墨固化层的密合性优异且耐擦性极其优异。
用于解决问题的方法
本发明具有以下方案。
(方案1)UV固化型喷墨用涂层剂，该涂层剂在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，用于印刷前的底涂层、或印刷固化后的表面涂层，以有机-无机纳米复合物为主体成分。
(方案2)方案1所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，前述有机-无机纳米复合物的无机成分为硅化合物，有机成分为可分散于水或有机溶剂的高分子化合物。
(方案3)方案2所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，前述硅化合物为由有机硅烷化合物通过溶胶-凝胶法得到的水分散性胶体二氧化硅或由无机硅酸盐得到的胶体二氧化硅，前述有机成分为可分散于水的高分子化合物。
(方案4)方案2或3所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，前述有机-无机纳米复合物的硅化合物为胶体二氧化硅，其周围被可水分散的高分子覆盖。
(方案5)方案2所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，前述硅化合物为有机溶剂分散性胶体二氧化硅，前述有机成分为可溶解或分散于有机溶剂的高分子化合物。
发明效果
根据本发明，可以获得在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，对基材密合性良好，且与油墨固化层的密合性优异的底涂层用涂层剂。
另外，根据本发明，可以获得在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，与油墨固化层的密合性优异，且耐擦性极其优异的表面涂层用涂层剂。
因此，根据本发明，可以提供在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，可提高印刷品的耐久性如提高对基材的密合性、提高印刷品的耐磨度等的UV固化型喷墨用涂层剂。
附图说明
图1是表示在胶体二氧化硅的表面覆盖有丙烯酸硅(Acrylic silicon)的芯/壳型的复合颗粒(例如Mizutani PeintCo，.Ltd生产的纳米复合物W)的示意图。
图2是在胶体二氧化硅的表面覆盖有丙烯酸硅的芯/壳型的复合颗粒(Mizutani Peint Co，.Ltd生产的纳米复合物W)的电子显微镜照片。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明。
本发明在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，在印刷前的底涂层、或印刷固化后的表面涂层中，涂敷以有机-无机纳米复合物材料为主体成分的UV固化型喷墨用涂层剂(方案1)。
以有机-无机纳米复合物材料为主体成分的涂层剂可以使用市售的涂层剂(SSG COAT；以有机-无机纳米复合物材料为主体成分的常温固化型涂层剂：日东纺织(株)公司生产)，根据需要还可以通过以下所述的方法得到。
本发明中，优选前述有机-无机纳米复合物的无机成分为硅化合物，有机成分优选为可分散于水的高分子化合物、或可分散于有机溶剂的高分子化合物(方案2)。
在上述有机成分为可溶于水的高分子化合物的情况下，实际使用时容易剥离，故不优选。另外，在使用水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷的情况下，由于不能得到充分的密合强度，故不优选。
本发明中，优选前述硅化合物为由有机硅烷化合物通过溶胶-凝胶法得到的水分散性胶体二氧化硅或由无机硅酸盐得到的胶体二氧化硅，前述有机成分为可分散于水的高分子化合物(方案3)。
作为上述无机成分的硅化合物，一般的粉末二氧化硅颗粒难以获得均匀的分散，因此硅化合物优选为通过溶胶-凝胶法在溶液中直接生成的水分散性胶体二氧化硅。胶体二氧化硅颗粒还可由硅酸盐生成。有机成分优选选自可分散于水的高分子。
另外，胶体二氧化硅(胶体状二氧化硅)可以使用一般市售物质(例如，日产化学(株)公司生产的胶体二氧化硅：SNOWTEX XS、OXS、S、OS、20、30、40、0、N、C、AK、50、0-40、CM、20L、OL、XL、ZL、MP-2040、MP-4540M、UP、OUP、PS-S、PS-M(以上SNOWTEX)或硅酸锂45)，但不限于这些。
本发明中，优选前述有机-无机纳米复合物的硅化合物为胶体二氧化硅、且其周围被可水分散的高分子覆盖(方案4)。
这样，硅化合物为胶体二氧化硅颗粒且其周围被可水分散的高分子覆盖的混合颗粒型纳米颗粒(有机-无机纳米复合物颗粒)，使用包含该颗粒的涂层剂而得到的有机-无机纳米复合物覆膜的特性特别优异。
这些具体的制造方法可以应用例如日本特开2000-290464号公报中记载的方法。
本发明中有机-无机纳米复合物颗粒可以使用或组合使用市售品(纳米复合物W：Mizutani Peint Co，.Ltd生产)。
图1是表示在胶体二氧化硅(例如粒径20～30nm)表面覆盖有丙烯酸硅的芯/壳型的复合颗粒(例如粒径50～60nm)(例如Mizutani Peint Co，.Ltd生产的纳米复合物W)的示意图。图2是在胶体二氧化硅表面覆盖有丙烯酸硅的芯/壳型的复合颗粒(Mizutani Peint Co，.Ltd生产的纳米复合物W)的电子显微镜照片。
本发明的其他方式中，优选前述硅化合物为有机溶剂分散性胶体二氧化硅，前述有机成分为可溶解或分散于有机溶剂的高分子化合物(方案5)。
这样，硅化合物为有机溶剂分散性胶体二氧化硅，有机成分选自可溶解或分散于有机溶剂的高分子的涂层剂具有对防水性表面也容易润湿的特征。
有机溶剂分散性胶体二氧化硅可以使用公知的方法在有机溶剂中容易地合成，但也可使用市售的物质(例如，日产化学(株)公司生产的有机二氧化硅溶胶：IPA-ST、IPA-ST-UP、IPA-STZL、EG-ST、NPC-ST-30、DMAC-ST、MEK-ST、MIBK-ST、XBA-ST、PMA-ST、PGM-ST)，但并不限于这些。
本发明的涂层剂中，基体树脂成分根据情况可以使用例如具有羟基、羧基、氨基等官能团的丙烯酸树脂系、聚酯树脂系、醇酸树脂系、聚氨酯树脂系、环氧树脂系等各种树脂，这些还可以适当进行嵌段。
本发明的涂层剂可以与聚异氰酸酯化合物、氨树脂等交联剂组合使用。
本发明的涂层剂还可以是漆型的非固化型、常温固化型或热固化型任意一种类型，或通过紫外线、电子射线等活性射线进行固化的类型。
本发明的涂层剂特别适宜为：含有聚丙烯酸多元醇或聚酯多元醇与可被嵌段的聚异氰酸酯化合物的组合作为树脂成分的聚氨酯固化型；或含有紫外线固化性丙烯酸树脂作为树脂成分的紫外线固化型等。
紫外线固化型涂层剂的丙烯酸系粘合剂的例子可以列举丙烯酸系光固化性成分。可以使用具有亲水性的丙烯酸系光固化性成分[例如在分子内具有乙二醇单元的聚乙二醇(n为3以上，约14以下)二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷EO改性(n为3以上，约14以下)三丙烯酸酯等丙烯酸系光固化性成分]或具有疏水性的丙烯酸系光固化性成分[例如分子内不具有乙二醇单元，或即使具有但n＝2以下的聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷EO改性(n为2以下)三丙烯酸酯等丙烯酸系光固化性成分]等的任意一个。
具有疏水性的光聚合性单体可以列举例如丙烯酸或甲基丙烯酸等不饱和羧酸或其酯、例如烷基-、环烷基-、卤代烷基-、烷氧基烷基-、羟基烷基-、氨基烷基-、四氢糠基-、烯丙基-、缩水甘油基-、苄基-、苯氧基-的各丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯等；丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或其衍生物等。
另外，在固化收缩成为障碍的用途的情况下，可以使用如下光聚合性单体，例如丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸降冰片酯、或甲基丙烯酸降冰片酯，丙烯酸二环戊烯氧基(pentenoxy)乙酯或甲基丙烯酸二环戊烯氧基乙酯，丙烯酸二环戊烯氧基丙酯或甲基丙烯酸二环戊烯氧基丙酯等，二乙二醇二环戊烯基单醚的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等，二环戊烯基肉桂酸酯，二环戊烯氧基已基肉桂酸酯，二环戊烯氧基乙基单富马酸酯或二富马酸酯等，3，9-双(1，1-双甲基-2-氧代乙基)-螺环[5.5]十一烷、3，9-双(1，1-双甲基-2-氧代乙基)-2，4，8，10-四氧杂螺环[5.5]十一烷、3，9-双(2-氧代乙基)-螺环[5.5]十一烷、3，9-双(2-氧代乙基)-2，4，8，10一四氧杂螺环[5.5]十一烷等的单丙烯酸酯、二丙烯酸酯或单甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯或前述单丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的甲基醚，丙烯酸1-氮杂双环[2.2.2]-3-辛烯酯或甲基丙烯酸1-氮杂双环[2.2.2]-3-辛烯酯、双环[2.2.1]-5-庚烯-2，3-二羧基单烯丙基酯等、丙烯酸二环戊二烯酯或甲基丙烯酸二环戊二烯酯、丙烯酸二环戊二烯氧代乙酯或甲基丙烯酸二环戊二烯氧代乙酯、丙烯酸二氢二环戊二烯酯或甲基丙烯酸二氢二环戊二烯酯等。
在本发明中，上述光聚合性单体可以单独使用，也可以组合两种以上而使用。
具有疏水性的丙烯酸系光聚合性低聚物可以列举环氧树脂的丙烯酸酯，例如双酚A的二缩水甘油醚二丙烯酸酯；环氧树酯与丙烯酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐的反应产物；环氧树脂与丙烯酸2-羟基乙酯的反应产物；二丙烯酸缩水甘油酯与邻苯二甲酸酐的开环共聚酯；甲基乙烯基醚-马来酸酐共重物与丙烯酸2-羟基乙酯的反应产物；或这些进一步与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应的物质等聚丙烯酸或马来酸共聚物系预聚物等，以及，饱和聚酯链段通过脲烷键连接并在两末端具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚氨酯系预聚物等。
这些丙烯酸系光聚合性低聚物的重均分子量适宜为约2000～30000的范围。
光聚合引发剂可以为目前公知的物质，可以列举例如：1-羟基-环己基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1-双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基-戊基氧化膦-双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等。
这些光聚合引发剂可以分别单独使用，也可以组合两种以上而使用。在每100质量份丙烯酸系光固化性成分中，其含量通常优选为5～15质量份的范围内进行选择。
本发明中在使用UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，使用的UV油墨优选非水性UV油墨。使用水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷的情况下，不能得到充分的密合强度，故不优选。
本发明中所使用的非水性UV油墨没有特别限制，可以使用将颜料分散于现有的市售非水性UV油墨、前述光聚合单体单独或组合光聚合低聚物的光聚合组合物中并过滤而制得的非水性UV油墨。
下面，列举本发明的实施例进行具体说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将SSG COAT(日东纺生产/有机无机纳米复合物常温固化型涂层剂)涂布在玻璃上，在室温下放置30分钟后，用UV固化喷墨打印机(MIMAKI ENGINEERING CO.，LTD.生产)进行印刷。
得到的印刷品对玻璃的密合性极其良好。
实施例2
对实施例1中得到的印刷品，在实施例1之后，将SSG COAT(日东纺生产/有机无机纳米复合物常温固化型涂层剂)在印刷面进行外涂层涂布，室温60分钟后用UV固化喷墨打印机(MIMAKI ENGINEERING CO.，LTD.生产)进行印刷。
得到的印刷品对玻璃的密合性极其良好，且极硬、耐擦性极其优异。
实施例3
将纳米复合物W(Mizutani Peint Co，.Ltd生产)涂布在不锈钢上，在室温下1小时后，与实施例1同样地用UV固化喷墨打印机(MIMAKI ENGINEERING CO.，LTD.生产)进行印刷。
得到的印刷品对玻璃的密合性极其良好。
比较例1
不进行实施例SSG涂布，在玻璃上用直接用UV固化喷墨打印机(MIMAKI ENGINEERING CO.，LTD.生产)进行印刷。
得到的印刷品对玻璃的密合性极不好，油墨覆膜轻易就会剥落。

Claims (5)

1.UV固化型喷墨用涂层剂，该涂层剂在使用非水性UV油墨的UV固化型喷墨印刷中，用于印刷前的底涂层、或印刷固化后的表面涂层，以有机-无机纳米复合物为主体成分。
2.根据权利要求1所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，所述有机-无机纳米复合物的无机成分为硅化合物，有机成分为可分散于水或有机溶剂的高分子化合物。
3.根据权利要求2所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，所述硅化合物为由有机硅烷化合物通过溶胶-凝胶法得到的水分散性胶体二氧化硅或由无机硅酸盐得到的胶体二氧化硅，所述有机成分为可分散于水的高分子化合物。
4.根据权利要求2或3所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，所述有机-无机纳米复合物的硅化合物为胶体二氧化硅，其周围被可水分散的高分子覆盖。
5.根据权利要求2所述的UV固化型喷墨用涂层剂，其中，所述硅化合物为有机溶剂分散性胶体二氧化硅，所述有机成分为可溶解或分散于有机溶剂的高分子化合物。
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