CN111546776A - 喷墨方法以及喷墨装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种抑制条纹斑的产生同时固化性优异,并且喷出稳定性及紧贴性也优异的喷墨方法以及喷墨装置。该喷墨方法具备:喷出工序,从喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物;以及照射工序,使用发光二极管向所述喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物照射照射强度为3W/cm2至10W/cm2的紫外线,其中所述辐射线固化型喷墨组合物含有单官能单体,所述单官能单体包含含氮单官能单体,所述含氮单官能单体的含量相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至40质量%。
Description
技术领域
本发明关于喷墨方法以及喷墨装置。
背景技术
喷墨记录方法能够以相对简单的装置记录高精细的图像,因此在各方面实现了迅速发展。其中,对气味更小且示出了良好的固化性与柔软性的喷墨组合物进行了各种的研究。例如,在专利文献1中公开了包含预定量的含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯、具有氮原子与氧原子的丙烯酸酯、预定的内酰胺单体的组合物。另外,在专利文献1中还公开了通过抑制照射强度能够减少印刷物的温度上昇,据此与固化膜低气味化相关联,而将照射强度设为1W/cm2以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-9142号公报。
然而,在专利文献1所记载的方法中,可知从固化性的观点出发还存在有课题。特别是,在以高精细化为目的而喷出小墨点的情况下,存在油墨液滴的比表面积较大因此容易受到氧阻碍,且固化性劣化而导致画质劣化这样的课题。
发明内容
本发明的喷墨方法具备:喷出工序,从喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物;以及照射工序,使用发光二级管向喷出的辐射线固化型喷墨组合物照射照射强度为3W/cm2至10W/cm2的紫外线,其中辐射线固化型喷墨组合物含有单官能单体,单官能单体包含含氮单官能单体,含氮单官能单体的含量相对于辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至40质量%。
优选在上述喷墨方法中,单官能单体相对于辐射线固化型喷墨组合物的总量为80质量%以上。
优选在上述喷墨方法中,辐射线固化型喷墨组合物含有二官能以上的聚合性化合物,二官能以上的聚合性化合物的含量相对于辐射线固化型喷墨组合物的总量为15质量%以下。
优选在上述喷墨方法中,含氮单官能单体包含具有含氮杂环的单官能单体和具有环状酰胺结构的单官能单体中的任一方。
优选在上述喷墨方法中,含氮单官能单体包含丙烯酰吗啉。
优选在上述喷墨方法中,紫外线的照射能量为100mJ/cm2至500mJ/cm2。
优选在上述喷墨方法中,紫外线的发光峰波长为360nm至420nm。
优选在上述喷墨方法中,含氮单官能单体的含量相对于辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至20质量%。
优选在上述喷墨方法中,喷墨头具备多个喷嘴排列于列方向上而得的喷嘴组,喷出工序进行在使搭载有喷墨头的托架在与列方向交叉的扫描方向上扫描的同时从喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物的扫描,该扫描通过多次执行来进行。
优选在上述喷墨方法中,托架搭载有配置于相比于喷墨头更靠扫描方向的相反侧的辐射线源,喷出工序进行向扫描方向的扫描,照射工序为对在扫描中喷出的辐射线固化型喷墨组合物在同一次扫描中从辐射线源照射紫外线的工序。
优选在上述喷墨方法中,辐射线固化型喷墨组合物含有酰基膦氧化物引发剂。
优选在上述喷墨方法中,在喷出工序中喷出的每一墨点的组合物重量在12ng/dot以下。
优选在上述喷墨方法中,喷出工序使喷出的辐射线固化型喷墨组合物附着于记录介质,照射工序对附着于记录介质的辐射线固化型喷墨组合物照射紫外线,上述喷墨方法为对记录介质进行记录的记录方法。
另外,本发明的喷墨装置具备:喷墨头,喷出辐射线固化型喷墨组合物;以及辐射线源,对于喷出的辐射线固化型喷墨组合物照射照射强度为3W/cm2至10W/cm2的紫外线,其中喷出的辐射线固化型喷墨组合物包含单官能单体,单官能单体含有含氮单官能单体,含氮单官能单体的含量相对于辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至40质量%。
附图说明
图1为用于说明在本实施方式中可以使用的喷墨头的构成的示意图。
图2为示出了本实施方式的串行方式的喷墨装置的立体图。
附图标记说明
1…喷嘴、2…辐射线源、10…喷墨头、20…串行打印机、220…输送部、230…记录部、231…喷墨头、232、233…光源、234…托架、235…托架移动机构、F…记录介质、S1、S2…主扫描方向、T1…副扫描方向。
具体实施方式
以下,边根据需要参照附图边对本发明的实施方式(下面称为“本实施方式”)进行详细说明,但本发明并非限制于此,而能够在没有脱离该主旨的范围内进行各种各样的变形。此外,在附图中,对相同要素标注相同标记从而省略重复的说明。另外对上下左右等的位置关系除非另有说明,则为基于附图中所示的位置关系。进一步,附图的尺寸比例并不限于图示的比例。
在本说明书中,“(甲基)丙烯酰”是指丙烯酰以及与其对应的甲基丙烯酰中的至少任一方;“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯以及与其对应的甲基丙烯酸酯的至少任一方;“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸以及与其对应的甲基丙烯酸的至少任一方。其中,也存在“丙烯酰”是指丙烯酰以及与其对应的甲基丙烯酰中的至少任一方、“丙烯酸酯”是指丙烯酸酯以及与其对应的甲基丙烯酸酯的至少任一方、“丙烯酸”是指丙烯酸以及与其对应的甲基丙烯酸的至少任一方的情况。
1.喷墨方法
本实施方式涉及的喷墨方法具有:喷出工序,使具有预定的组成的辐射线固化型喷墨组合物(下面也单纯称为“组合物”)从喷墨头喷出;以及照射工序,使用发光二级管对于喷出的组合物照射照射强度3W/cm2至10W/cm2的紫外线。
本实施方式涉及的组合物是通过喷墨法从喷墨头喷出而使用的组合物。下面,作为辐射线固化型喷墨组合物的一实施方式对辐射线固化型油墨组合物进行说明,但本实施方式涉及的组合物也可以为油墨组合物以外的组合物,例如用于三维造型用的组合物。喷墨方法为利用将组合物从喷墨头喷出的方式的方法,能够举出进行记录的记录方法或进行造型的造型方法等。用于喷墨方法的组合物称为喷墨组合物。辐射线固化型组合物是对组合物照射辐射线使其固化来使用的组合物。
在辐射线固化型油墨组合物的记录方法的情况下,在喷出工序中,使从喷墨头喷出的组合物附着于记录介质;在照射工序中,对附着于记录介质的组合物照射紫外线。
在将现有的组合物以小墨点即少的油墨滴量喷出的情况下存在如下课题,即,因为油墨滴的比表面积较大因此氧阻碍的影响也大,且固化性劣化,画质降低。特别是与金属卤化物灯那样的波长区域宽的辐射线源相比在使用发光二级管那样的波长区域窄的辐射线源时更加容易发生该问题。对此,在研究了使用含氮单官能单体来作为不易受到氧阻碍且固化性优异的单体时,发生了虽然确保了固化性但是在所得的图像中产生了条纹斑这样的新的问题。
可认为这是由于,由含氮单官能单体的影响导致固化的进行过快,因此在记录介质上油墨滴扩散而达到平滑的状态之前固化进行,在记录介质上产生没有油墨填充的部分且这种部分作为条纹斑被确认到的缘故。特别是,在紫外线的照射强度高的情况下存在固化的进行快从条纹斑变得显著的倾向。此外,条纹斑容易在扫描方向上出现。这是由于,因为以喷嘴为单位发生了油墨滴的微量的着落偏差或油墨滴的喷出量的变动,因此在从相同的喷嘴喷出而附着的扫描方向上变为条纹斑且容易被确认的缘故。
另一方面,也可以考虑降低紫外线的照射强度的方法,但是照射强度高的一方存在照射能量变高,从而能够通过一次照射进行完全固化这样的优点。特别是,在后续说明的串行方式的记录装置中,如果能够通过一次照射而完成固化,则不需要在喷墨头的下游设置后照射用的辐射线源,即不需要以使组合物充分地进行固化为目的而使用的第二次以后的辐射线源,进一步,存在在扫描这样的工序中不需要用于后照射的多余的辐射线源这样的优点。
另外,对于如上所述的固化性劣化且画质降低这样的课题需要提高照射强度,在降低照射强度的条件下不能够获得优异的固化性。
此外,在此“完全固化”是指使在记录介质上形成的墨点固化直至达到在印刷物使用中所需的固化状态。
进一步,还存在作为紫外线的辐射线源而使用的发光二级管正变得高性能化、从而变得有充足的可能性获得为了使组合物完全固化所需的照射强度这种背景。
因此,在本实施方式中,通过对把含氮单官能单体的含量调整到预定的范围的辐射线固化型油墨组合物以预定的照射强度的紫外线进行照射从而使其固化,从而确保固化性并抑制条纹斑的発生。下面,对各工序进行详细的记载。
1.1.喷出工序
在喷出工序中,预定的组合物从喷墨头喷出。更具体为,驱动压力产生单元来使填充于喷墨头的压力产生室内的组合物从喷嘴喷出。这样的喷出方法也称为喷墨法。
作为喷出工序中使用的喷墨头,能够举出以线型方式进行记录的线型头和以串行方式进行记录的串行头。
在使用了线型头的线型方式中,例如将具有记录介质的记录宽度以上的宽度的喷墨头固定于喷墨装置。而且,通过使记录介质沿输送方向(记录介质的纵方向)移动,且与该移动连动而使油墨滴从喷墨头的喷嘴喷出,从而在记录介质上记录图像。此为线型方式的扫描。扫描方向为输送方向的相反侧的方向。
在使用了串行头的串行方式中,例如,喷墨头搭载于能够在记录介质的宽度方向上移动的托架。而且,托架沿主扫描方向(记录介质的横方向、宽度方向、扫描方向)移动,与该移动连动从头的喷嘴开口使油墨滴喷出从而能够在记录介质上记录图像。此为串行方式的扫描。扫描也称为主扫描。
特别是,优选在本实施方式中,进行在使搭载有具备多个喷嘴在列方向上排列而得的喷嘴组的喷墨头的托架在与列方向交叉的扫描方向上扫描的同时从喷墨头喷出组合物的扫描。此外,在串行方式中,该扫描进行多次。进一步而言,交替多次进行扫描和向与扫描方向交叉的列方向输送记录介质的副扫描。
存在容易在串行式的打印机发生上述的条纹斑的课题的倾向。可认为这是由于,附着于记录介质上的组合物的润湿扩展性的程度和进一步附着于固化的组合物上的组合物的润湿扩展性的程度不同的缘故。更具体而言,在串行式的打印机中通过进行多次扫描,从而使以之后的扫描而喷出的组合物着落于以之前的扫描喷出后着落于记录介质上并固化了的组合物之上。以此后的扫描喷出的组合物着落于已经固化的组合物上时,存在该组合物的扩散被限制并容易产生条纹斑的倾向。从而,在串行式打印机中本发明变得特别有用。
在图1中示出了用于说明搭载有在串行方式中利用的喷墨头10的托架的构成的示意图。如图1所示,通过在喷墨头10的扫描方向的相反侧配置辐射线源2,从而能够以一次扫描进行从喷嘴1的组合物的喷出和对于所喷出的组合物的射线的照射。据此,高速印刷成为可能。此外,上述的“列方向”是指图1中的方向T,扫描方向是指方向S1、S2。另外,如图1所示,因为托架的扫描方向为S1以及S2,则“扫描方向的相反侧”是指在向方向S1进行扫描的情况下的方向S2;在向方向S2进行扫描的情况下的方向S1。扫描方向的相反侧也称为扫描方向的下游侧。
在进行双方向印刷的情况下,交替进行向S1方向的扫描与向S2方向的扫描。在单方向印刷的情况下,进行向S1方向的扫描与向S2方向的扫描的任一方。
在双方向印刷中优选在喷墨头的S1方向与S2方向的双方侧具备辐射线源,从而使在向S1方向的扫描与向S2方向的扫描双方中,在同一扫描中组合物从喷嘴N的喷出和辐射线对该喷出的组合物的照射成为可能。
此外,即使在进行双方向印刷的情况下,也可以在向S1方向的扫描和向S2方向的扫描的任一方中,使能够在同一扫描中进行组合物从喷嘴N的喷出和辐射线对该喷出的组合物的照射。在此情况下,相对于喷墨头在S1方向和S2方向的任一方侧具备辐射线源即可。
在进行单方向印刷的情况下,相对于喷墨头在S1方向和S2方向的任一方侧具备辐射线源即可。
此外,使用图1对在串行方式中利用的喷墨头进行了说明,但在线型方式中,将具有记录介质的记录宽度以上的宽度的喷墨头固定于喷墨装置,使记录介质沿输送方向(记录介质的纵方向)移动,与该移动连动从喷墨头的喷嘴喷出油墨滴,除此以外能够设为同样的构成。在线型方式的情况下也优选对于喷墨头将辐射线源设置于扫描方向的相反侧。
每一墨点的油墨重量即油墨滴量优选为20ng/dot以下,更优选为15ng/dot以下,进一步优选为12ng/dot以下。进一步优选为10ng/dot以下,更优选为8ng/dot以下。每一墨点的油墨重量的下限没有特别的限制,例如为3ng/dot以上。因为每一墨点的油墨重量为20ng/dot以下,因此墨点的比表面积变大而容易受到氧阻碍,但是通过使用本实施方式的辐射线固化型喷墨组合物,能够抑制固化性的降低并获得高精细的图像。每一墨点的油墨重量能够通过对喷墨头的喷嘴直径、作为喷出油墨滴的驱动力的压力产生装置的控制、压力产生室的体积等来调整。此外,喷墨方法优选至少进行每一墨点的油墨重量在上述范围的喷出,除此以外,也可以进行在上述范围外的每一墨点的油墨重量的喷出。
在喷出工序中也可以加热组合物并喷出。组合物的加热温度更优选为40℃至60℃,进一步优选为40℃至50℃。
1.2.照射工序
在照射工序中,对从喷墨头喷出的辐射线固化型喷墨组合物放射辐射线。特别是,对喷出且附着于附着对象的辐射线固化型喷墨组合物照射辐射线。若为记录方法,则对附着于记录介质的辐射线固化型喷墨组合物照射紫外线。若有辐射线照射,则通过引发单体的聚合反应组合物固化从而形成涂膜。此时,若存在聚合引发剂,则产生自由基、酸以及碱基等活性物种(引发物种),从而由该引发物种的功能促进了单体的聚合反应。另外,若存在光敏剂,则吸收紫外线而成为激励状态,且与聚合引发剂接触从而促进聚合引发剂的分解,进而能够更加完成固化反应。
对组合物照射的紫外线的照射强度为3W/cm2至10W/cm2,优选为4W/cm2至8mW/cm2,进一步优选为5W/cm2至7mW/cm2。在此情况下,固化性或条纹斑的减少更加优异因此优选。
照射强度是对组合物照射的紫外线的强度。且是在喷墨方法中从辐射线源直至附着于组合物附着的对象的附着对象为止的距离中的照射强度。附着对象例如为记录介质。
在此,作为辐射线能够举出紫外线、红外线、可见光、X射线等。辐射线源通过设置于喷墨头的下游的辐射线源对组合物进行照射。其中,紫外线优选在360nm至420nm具有发光峰波长。据此,存在更加提高固化性的倾向。
作为辐射线源没有特别限制,能够例举紫外线发光二极管。通过使用这样的辐射线源能够实现装置的小型化或成本的降低。作为紫外线源的紫外线发光二极管由于为小型,因此能够安装于喷墨装置内。例如,紫外线发光二极管能够安装于搭载有喷出辐射线固化型喷墨组合物的喷墨头的托架(沿介质宽度方向的两端以及/或介质输送方向侧)。
特别是,照射工序优选使用搭载有喷墨头和配置于相比于该喷墨头更靠扫描方向的相反侧的辐射线源的托架来进行喷出组合物并向扫描方向的扫描,在该扫描中对于喷出的组合物在同一次扫描中从辐射线源照射紫外线。如上所述,据此在本实施方式中能够兼顾高速印刷和所得的记录物的精细性以及发色性。
特别是,在串行方式中,优选进行喷墨头相对于记录介质的某处进行多次相对的扫描的记录方法。例如,相对于喷墨头在T方向上的距离,存在一次副扫描的距离短的情况。例如,在一次副扫描的距离相对于喷墨头在T方向上的距离为四分之一的情况下,喷墨头相对于记录介质的某处进行四次相对的扫描。在此情况下,能够使附着到记录介质的某处的组合物分为四次扫描来附着。扫描的次数(扫描数)并非为限制的数值,优选为2以上,更优选为2至20,进一步优选为3至16,特别优选为4至10。
在这样的串行方式的情况下,在通过之前的经过(pass)而附着并固化的组合物之上通过之后的经过来附着组合物。在固化了的组合物上的组合物的墨点的扩散方式与在记录介质上的组合物墨点的扩散存在不同。这样的扩散差异,成为了容易产生条纹斑的主要原因。从而,本发明在通过串行方式进行的喷墨法的情况下特别有用。另外,可知在通过线型方式进行的喷墨法的情况下,在记录介质上组合物的墨点充分地扩散之前固化也为导致条纹斑产生的原因。
一次照射的紫外线的照射能量优选为50J/cm2至1000J/cm2,更优选为100J/cm2至500J/cm2,进一步更优选为150J/cm2至400J/cm2,进一步优选为150J/cm2至300J/cm2。通过使一次照射的照射能量在上述范围内,从而存在更加提高了组合物的固化性的倾向。另外,在照射能量在上述范围内的情况下,通过将含氮单官能单体相对于组合物的总量调整为5质量%至40质量%,也有使固化性优异的倾向。
在照射工序中优选通过一次照射来进行完全固化。据此,有更加提高了印刷速度的倾向。
2.辐射线固化型喷墨组合物
随后,对用于本实施方式涉及的喷墨方法的辐射线固化型喷墨组合物进行说明。用于本实施方式的辐射线固化型喷墨组合物含有单官能单体,单官能单体包含含氮单官能单体,含氮单官能单体的含有量相对于组合物的总量为5质量%至40质量%。
本实施方式的辐射线固化型喷墨组合物通过照射辐射线而更加固化。作为辐射线,从容易得到辐射线源且广泛使用的观点以及容易得到适于通过紫外线的照射而固化的材料且广泛使用的观点出发优选紫外线。
下面,对本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物中能够包含的成分、物性以及制造方法进行说明。
2.1.聚合性化合物
辐射线固化型喷墨组合物含有具有一个聚合性官能团的单官能单体,根据需要,也可以包含具有多个聚合性官能团的多官能单体和/或具有一个或多个聚合性官能团的寡聚体。将单官能单体、多官能单体以及寡聚体统称为聚合性化合物。各聚合性化合物可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。此外,在本实施方式中,将分子量为1000以上的物质作为寡聚体,将分子量小于1000的物质作为单体来定义。
作为聚合性官能团,能够举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基、乙烯基醚基等,从固化性优异的观点出发是优选的。在具有多个聚合性官能团的情况下,可以具有同一种的聚合性官能团,也可以具有不同种的聚合性官能团。
此外,具有(甲基)丙烯酰基的单体也称为丙烯酸酯类单体。具有乙烯基的单体也称为乙烯基类单体,具有乙烯基醚基的单体也称为乙烯基醚基类单体。
2.1.1.单官能单体
本实施方式的单官能单体包含含氮单官能单体,根据需要也可以包含:含脂环族基团单官能单体、含芳香族基团单官能单体、含环醚基团单官能单体或者其他单体。另外,根据需要也可以包含其他单官能单体。此外,作为其他单官能单体没有特别限制,能够使用现有公知的具有聚合性官能团、特别是具有碳元素间的不饱和双键的聚合性官能团的单官能单体。
另外,单官能单体的含量相对于组合物的总量优选为50质量%以上,更加优选为60质量%以上或者70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。通过使单官能单体的含量相对于组合物的总量为50质量%以上,从而有进一步抑制条纹斑的产生,更加提高紧贴性的倾向。此外,在本实施方式的组合物中,单官能单体的含量越多则固化性越是更加优异。可以推测这是由于,单官能单体相对多为分子量较低的物质,在组合物中的单官能单体的含量多的情况下,每单位质量组合物的聚合性官能基的数目增多,从而从不易受到氧阻碍的观点出发发挥了作用的缘故。
另外,单官能单体的含量越多则越有抑制条纹斑的倾向,可认为这是由于,单官能单体多为其本身的粘度相对较低的物质,因此容易确保组合物扩散的时间。另外,单官能单体的含量的上限相对于组合物的总量优选为92质量%以下,更加优选为90质量%以下,进一步优选为88质量%以下。通过使单官能单体的含量相对于组合物的总量为92质量%以下从而有更加提高耐磨擦性的倾向。
下面,示出了单官能单体的例子,但本实施方式中的单官能单体并不限于以下的物质。
2.1.1.1.含氮单官能单体
作为含氮单官能单体没有特别限制,能够例举N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基乙酰胺以及N-乙烯基吡咯烷酮等含氮单官能乙烯基类单体;丙烯酰吗啉等含氮单官能丙烯酸酯类单体;(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(dimethylammo ethyl acrylate benzyl chloride)等(甲基)丙烯酰胺等含氮单官能丙烯酰胺单体。
含氮单官能单体从固化性优异的观点出发优选具有环状酰胺结构的单官能单体或者具有含氮杂环的单官能单体。含氮杂环为具有以氮原子作为构成杂环的原子的杂环。
另外,即使在其中更优选含氮单官能单体包含含氮单官能乙烯基单体和含氮单官能丙烯酸酯单体中的任一方。
其中,更优选N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯酰吗啉等具有环结构的单体,进一步优选包含N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮等具有环状酰胺结构的单官能单体和N-乙烯基咔唑、丙烯酰吗啉等具有含氮杂环的单官能单体中的任一方。
通过使用这样的含氮单官能单体,有抑制光泽带且更加提高涂膜的耐磨擦性的倾向。进一步,N-乙烯基己内酰胺等具有环状酰胺结构的单官能单体更加提高了涂膜的柔软性,紧贴性优异且固化性特别优异。丙烯酰吗啉等具有含氮杂环的单官能单体有更加减少组合物的气味的倾向,且条纹斑减少或喷出稳定性特别优异。
从上述观点出发同时使用具有环状酰胺结构的单官能单体和具有含氮杂环的单官能单体也是优选的。
含氮单官能单体的含有量相对于组合物的总量优选为5质量%至40质量%,更优选为5质量%至30质量%,进一步优选为5质量%至20质量%。进一步,特别优选为8质量%至15质量%,更加特别优选为10质量%至14质量%,进一步特别优选为10质量%至13质量%。
通过含氮单官能单体的含量在上述范围内,从而固化性更加优异且更加抑制了条纹斑。另外,除此以外也更加提高了涂膜的耐磨擦性、紧贴性。进一步,含氮单官能单体固化性高,容易由来自辐射线源的漏光引起在喷嘴处产生异物且发生喷出故障,但是通过使含氮单官能单体的含有量在上述范围内,从而能够抑制这样的喷出故障。
辐射线固化型组合物在含有含氮单官能单体以外的单官能单体的情况下,其含有量相对于组合物的总质量优选为30质量%至85质量%,更优选为40质量%至80质量%,进一步优选为70质量%至75质量%。进一步,含氮单官能单体以外的单官能单体的含有量也可以设为后续说明的各种单官能单体优选的含有量。
2.1.1.2.含脂环族基的单官能单体
作为含脂环族基的单官能单体没有特别限制,能够例举,叔丁基环己醇丙烯酸酯(TBCHA)、2-(甲基)丙烯酸-1,4-二氧杂螺[4,5]癸烷-2-基甲基酯等具有单环烃基的单体;二环戊烯丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基丙烯酸酯等具有不饱和多环烃基的单体;二环戊基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯等具有饱和多环烃基的单体。其中,优选具有不饱和多环烃基的单体,更优选至少包含二环戊烯丙烯酸酯。通过使用这样的含脂环族基的单官能单体,存在更加改善涂膜耐磨擦性的倾向。
含脂环族基的单官能单体的含有量相对于组合物的总量优选为15质量%至45质量%,更优选为20质量%至40质量%,进一步优选为25质量%至35质量%。通过使含脂环族基的单官能单体的含有量在上述范围内,存在更加改善涂膜的耐磨擦性的倾向。
2.1.1.3.含芳香族基的单官能单体
作为含芳香族基的单官能单体没有特别限制,能够例举苯氧乙基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸脂、烷氧基化2-苯氧乙基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化壬基苯基(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化壬基苯基(甲基)丙烯酸酯、对枯基苯酚EO改性(甲基)丙烯酸酯以及(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯。其中,优选苯氧乙基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸脂,更优选苯氧乙基(甲基)丙烯酸酯,进一步优选苯氧乙基丙烯酸酯(PEA)。通过使用这样的含芳香族基的单官能单体,从而存在更加改善聚合引发剂的溶解性,且更加改善组合物的固化性的倾向。特别是,在使用酰基膦氧化物类聚合引发剂或噻吨酮类聚合引发剂的情况下,存在该溶解性变得良好的倾向。另外,通过使用苯氧乙基(甲基)丙烯酸酯,存在能够进一步减少气味的倾向。
若通过其他表达示出含芳香族基的单官能单体的例子,作为含芳香族基的单官能单体能够举出以下述通式(3)表示的化合物以及通式(4)表示的化合物。
CH2=CR4-COOR5-Ar……(3)
CH2=CR4-COO-Ar……(4)
(在上述式(3)以及(4)中,R4为氢原子或甲基。在上述式(3)中,表示芳香环骨架的Ar至少具有一个芳基,构成该芳基的碳原子为与以R5表示的基团键合的一价有机残基,另外R5为碳原子数为1至4的二价有机残基。在上述式(4)中,表示芳香环骨架的Ar至少具有一个芳基,构成该芳基的碳原子为与该式中的-COO-键合的一价有机残基)。
在上述通式(3)中,作为以R5表示的基团能够优选举出碳原子数为1至4的直链状、支链状或环状且也可以被取代的亚烷基;以及在其结构中具有醚键以及/或酯键带来的氧原子且也可以被取代的原子数为1至4的亚烷基。其中,优选使用亚乙基、亚正丙基、亚异丙基以及亚丁基等碳原子数为1至4的亚烷基;以及环氧乙基、环氧正丙基、环氧异丙基以及环氧丁基等在其结构中具有醚键带来的氧原子的碳原子数为1至4的亚烷基。在上述有机残基为也可以被取代的基团的情况下,作为取代基没有特别限制,能够例举羧基、烷氧基、氢氧基以及卤基,在取代基为包含碳原子的基团的情况下,该碳原子计为有机残基的碳原子数。
在上述通式(3)以及(4)中,作为在Ar(Aryl)(芳香环骨架)中包含的至少一个芳基,并不限于以下,能够例举苯基以及萘基。芳基数为一个以上,优选为一个或两个。在芳基中,在构成该基团的碳原子中,在除了式(3)中的与以R5表示的有机残基键合的碳原子、式(4)中的与-COO-键合的碳原子以及在具有多个芳基的情况下把芳基彼此互相连结的碳原子以外,其他碳原子可以被取代。在被取代的情况下,每个芳基的取代数为一个以上,优选为一个或两个。作为取代基没有特别限制,能够例举碳原子数为1至10的直链状、支链状或环状的烷基以及烷氧基、羧基、卤基以及羟基。
含芳香族基的单官能单体的含有量相对于组合物的总量优选5质量%至50质量%,更优选为10质量%至45质量%,进一步优选为15质量%至35质量%。通过使含芳香族基的单官能单体的含有量在上述范围内,从而存在抑制气味,且改善涂膜的耐磨擦性的倾向。
2.1.1.4.含环醚基的单官能单体
作为含环醚基的单官能单体,没有特别限制,能够例举丙烯酸四氢呋喃酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯。通过使用这样的单体,从而存在减少组合物的气味,且改善耐磨擦性的倾向。
含环醚基的单官能单体的含有量相对于组合物的总量,优选为2质量%至20质量%,更优选为3质量%至15质量%,进一步优选为5质量%至12质量%。通过使含环醚基的单官能单体的含有量在上述范围内,存在减少组合物的气味,且改善耐磨擦性的倾向。
2.1.1.5.含脂肪族基的单官能单体
作为含脂肪族基的单官能单体,没有特别限制,能够例举,(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸硬脂酸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异肉豆蔻酸酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酸酯、2-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、内酯改性挠性(甲基)丙烯酸酯。通过使用这样的含脂肪族基的单官能单体,从而存在改善组合物的固化性的倾向。
2.1.1.6.其他
作为其他单官能单体,在上述以外,也可以使用例如,(甲基)丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸以及马来酸等不饱和羧酸;该不饱和羧酸盐;不饱和羧酸酯、氨基甲酸乙酯、酰胺以及酸酐;丙烯腈、苯乙烯、各种不饱和聚酯、不饱和聚醚、不饱和聚酰胺、不饱和氨基甲酸乙酯。能够例举单氨基甲酸乙酯丙烯酸酯等。
2.1.2.多官能单体
作为本实施方式的多官能单体,能够例举含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯、二官能(甲基)丙烯酸酯、三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。此外,多官能单体并不限于上述物质。
另外,多官能单体的含有量相对于组合物的总量,优选为1质量%至35质量%,更优选为2质量%至25质量%,进一步优选为2质量%至15质量%。通过使多官能单体的含有量相对于组合物的总量在上述范围内,从而存在更加改善耐磨擦性以及紧贴性的倾向。
下面,示出了多官能单体的例子,但本实施方式中的多官能单体并不限于以下的物质。
2.1.2.1含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯
作为含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯,没有特别限制,能够例举以下述式(1)表示的化合物。通过包含这样的含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯,存在组合物的粘度下降,且更加改善喷出稳定性的倾向。另外,更加改善组合物的固化性,且伴随固化性的改善,使记录速度实现更高速化成为可能。
CH2=CR1-COOR2-O-CH=CH-R3……(1)
(式中,R1为氢原子或甲基,R2为碳原子数为2至20的二价有机残基,R3为氢原子或碳原子数为1至11的一价的有机残基)。
在上述式(1)中,作为以R2表示的碳原子数2至20的二价有机残基,能够举出碳原子数为2至20的直链状、支链状或环状且也可以被取代的亚烷基、在结构中具有醚键以及/或酯键带来的氧原子且也可以被取代的碳原子数为2至20的亚烷基、碳原子数为6至11且也可以被取代的二价芳香族基团。其中,优选亚乙基、亚正丙基、亚异丙基以及亚丁基等碳原子数为2至6的亚烷基;环氧乙基、环氧正丙基、环氧异丙基以及环氧丁基等在结构中具有醚键带来的氧原子的碳原子数为2至9的亚烷基。进一步,能够使组合物更加低粘度化,并且进一步从使组合物的固化性良好的观点出发,R2更优选为具有二醇醚链的化合物,该二醇醚链为环氧乙基、环氧正丙基、环氧异丙基以及环氧丁基等在结构中具有醚键带来的氧原子的碳原子数为2至9的亚烷基。
在上述式(1)中,作为以R3表示的碳原子数为1至11的一价有机残基,优选碳原子数为1至10的直链状、支链状或环状且也可以被取代的烷基、碳原子数为6至11且也可以被取代的芳香族基团。其中,优选使用作为甲基或乙基的碳原子数为1至2的烷基、苯基以及苄基等碳原子数为6至8的芳香族基。
在上述的各有机残基为也可以被取代的基团的情况下,该取代基被分为包含碳原子的基团以及不包含碳原子的基团。首先,在上述取代基为包含碳原子的基团的情况下,该碳原子计为有机残基的碳原子数。作为包含碳原子的基团,并不限于以下基团,能够例举羧基、烷氧基。随后,作为不包含碳原子的基团,并不限于以下基团,能够例举氢氧基、卤基。
作为式(1)的化合物的具体例,没有特别限制,能够例举(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸1-甲基-2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸1-甲基-3-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸1-乙烯氧基甲基丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-3-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸1,1-二甲基-2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-乙烯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸1-甲基-2-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基环己酯、(甲基)丙烯酸6-乙烯氧基己酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基甲基环己基甲酯、(甲基)丙烯酸3-乙烯氧基甲基环己基甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基甲基环己基甲酯、(甲基)丙烯酸对乙烯氧基甲基苯甲酯、(甲基)丙烯酸间乙烯氧基甲基苯甲酯、(甲基)丙烯酸邻乙烯氧基甲基苯甲酯、甲基丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基异丙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基异丙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基异丙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基乙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基异丙氧基)丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基异丙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基乙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基异丙氧基异丙氧基)异丙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(异丙烯氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(异丙烯氧基乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(异丙烯氧基乙氧基乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(异丙烯氧基乙氧基乙氧基乙氧基乙氧基)乙酯、聚乙二醇单乙烯醚(甲基)丙烯酸酯以及聚丙二醇单乙烯醚(甲基)丙烯酸酯。这些具体例中,从使组合物的固化性、粘度达到平衡的观点来看优选丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯。此外,在本实施方式中,丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯有时也称为VEEA。
含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯的含有量相对于组合物的总量优选为1质量%至30质量%,更优选为1质量%至25质量%,进一步优选为1质量%至15质量%。通过使含乙烯基醚基的(甲基)丙烯酸酯的含有量在上述范围内,从而存在组合物的粘度降低,且更加改善固化性的倾向。
2.1.2.2二官能(甲基)丙烯酸酯
作为二官能(甲基)丙烯酸酯,没有特别限制,能够例举二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的EO(环氧乙烷)加成物二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的PO(环氧丙烷)加成物二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯以及聚四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯。
二官能(甲基)丙烯酸酯的含有量相对于组合物的总量,优选为1质量%至25质量%,更优选为1质量%至15质量%,进一步优选为1质量%至10质量%。通过使二官能(甲基)丙烯酸酯的含有量在上述范围内,从而存在更加改善固化性的倾向。
2.1.2.3三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯
作为三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,没有特别限制,能够例举三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、丙氧化甘油三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯以及己内酯改性双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
2.1.2.4.寡聚体
本实施方式的寡聚体为以聚合性化合物作为构成成分的二量体、三量体等多量体,且为具有一个或多个聚合性官能团的化合物。此外,这里所说的聚合性化合物并不限于上述单官能单体以及多官能单体。
作为这样的寡聚体,没有特别限制,能够例举重复结构为氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体、重复结构为酯的聚酯丙烯酸酯寡聚体、重复结构为环氧乙烯的环氧乙烯丙烯酸酯寡聚体等。
其中,优选氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体,更优选脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体、芳香族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体,进一步优选脂肪族氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体。另外,氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体优选为四官能以下的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体,更优选为二官能的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体。
通过使用这样的寡聚体,从而存在更加改善组合物的保存稳定性,且更加改善耐磨擦性的倾向。
寡聚体的含有量相对于组合物的总量,优选为1质量%至10质量%,更优选为3质量%至9质量%,进一步优选为4质量%至7质量%。通过使寡聚体的含有量在上述范围内,从而存在更加改善组合物的保存稳定性,且更加改善涂膜的耐磨擦性的倾向。
辐射线固化型喷墨组合物优选含有二官能以上的聚合性化合物。其中,二官能以上的聚合性化合物是指多官能单体以及二官能以上的寡聚体。二官能以上的聚合性化合物的含有量相对于组合物的总量优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选15质量%以下,特别优选为10质量%以下。另外,二官能以上的聚合性化合物的含有量的下限没有特别限制,优选为3质量%以上,更优选为5质量%以上。通过使二官能以上的聚合性化合物的含有量在上述范围内,从而存在变得不容易产生光泽感不同的部分的倾向。
2.2.聚合引发剂
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物优选含有通过照射辐射线来产生活性物种的聚合引发剂。聚合引发剂可以单独使用一种也可以组合使用两种以上。
作为聚合引发剂,没有特别限制,能够例举酰基膦氧化物类聚合引发剂、烷基苯酮类聚合引发剂、茂钛类聚合引发剂、噻吨酮类聚合引发剂等公知的聚合引发剂。其中,优选酰基膦氧化物类聚合引发剂。通过使用这样的聚合引发剂,从而存在更加改善组合物的固化性,特别是,更加改善通过UV-LED光的固化过程而引起的固化性的倾向。
作为酰基膦氧化物类聚合引发剂,没有特别限制,能够例举2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等。
作为这样的酰基膦氧化物类聚合引发剂的市售品,能够例举IRGACURE 819(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)、IRGACURE 1800(双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦与1-羟基环己基苯酮的质量比为25:75的混合物)、IRGACURE TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)(以上全部为BASF公司制)等。
聚合引发剂的含有量相对于组合物的总量优选为1质量%至15质量%,更优选为2.5质量%至12.5质量%,进一步优选为5质量%至10质量%。通过使聚合引发剂的含有量在上述范围内,从而存在更加改善组合物的固化性以及聚合引发剂的溶解性的倾向。
2.3.其他添加剂
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物,根据需要,也可以进一步包含色材、分散剂、阻聚剂、表面活性剂、光敏剂、阻聚剂等添加剂。
2.3.1.色材
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物也可以进一步包含色材。通过使本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物包含色材,能够作为被着色的辐射线固化型喷墨组合物来使用。色材能够使用顔料以及染料中的至少一方。
从固化性或条纹斑减少特别优异的观点出发,优选使用以着色为目的的着色油墨,更优选使用彩色油墨或黑色油墨。作为彩色油墨的颜色能够举出青、黄、品红、橙、绿等。
色材的合计含有量相对于组合物的总量优选为1质量%至20质量%,更优选为1质量%至15质量%,进一步优选为1质量%至10质量%。
此外,本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物也可以做成不包含色材或者含有不以着色为目的的例如0.1质量%以下程度的色材的透明油墨。
2.3.1.1.颜料
通过将颜料作为色材来使用,从而能够改善辐射线固化型喷墨组合物的耐光性。作为颜料,无机颜料以及有机颜料均能够使用。颜料能够单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为无机颜料,能够使用炉黑、灯黑、乙炔黑、槽黑等碳黑(C.I.(Colour IndexGeneric Name,颜料索引系统命名)颜料黑7)类、氧化铁、氧化钛。
作为有机颜料能够举出不溶性偶氮颜料、缩合偶氮颜料、偶氮色淀、螯合偶氮颜料等偶氮颜料;酞菁颜料、苝及芘酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁烷颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、喹酞酮颜料等多环式颜料;染料螯合剂(例如碱性染料型螯合剂、酸性染料型螯合剂等)、染料色淀(碱性染料型色淀、酸性染料型色淀)、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑、日光荧光颜料。
更详细地说,作为黑色来使用的碳黑,能够举出No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上为三菱化学公司(MitsubishiChemical Corporation)制);Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven1255、Raven 700等(以上为哥伦比亚碳素(Carbon Columbia)公司制);Rega1 400R、Rega1330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(卡博特公司(CABOTJAPANK.K.)制);色素黑FW1、色素黑FW2、色素黑FW2V、色素黑FW18、色素黑FW200、色素黑S150、色素黑S160、色素黑S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、特黑6、特黑5、特黑4A、特黑4(以上为德固赛(Degussa)公司制)。
作为白色来使用的颜料,能够举出C.I.颜料白6、18、21。
作为黄色来使用的颜料,能够举出C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、155、167、172、180。
作为品红来使用的颜料,能够举出C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245;或C.I.颜料紫19、23、32、33、36、38、43、50。
作为青色来使用的颜料,能够举出C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66;C.I.还原蓝4、60。
另外,作为品红色、青色以及黄色以外的颜料,能够例举C.I.颜料绿7、10;C.I.颜料棕3、5、25、26;C.I.颜料橙1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63。
颜料的含有量相对于组合物的总量优选为1质量%至20质量%,更优选为1质量%至15质量%,进一步优选为1质量%至10质量%。
2.3.1.2.染料
能够使用染料作为色材。作为染料没有特别限制,能够使用酸性染料、直接染料、反应性染料以及碱性染料。染料可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
2.3.2.分散剂
在辐射线固化型喷墨组合物包含颜料的情况下,为了使颜料分散性更加良好,也可以进一步包含分散剂。分散剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为分散剂,没有特别限制,能够例举高分子分散剂等常用于调制颜料分散液的分散剂。作为其具体例,能够举出以聚氧化亚烷聚亚烷聚胺、乙烯类聚合物及共聚物、丙烯酸类聚合物及共聚物、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、氨基类聚合物、含硅聚合物、含硫聚合物、含氟聚合物以及环氧树脂中的一种以上作为主成分的物质。
作为高分子分散剂的市售品,能够举出味之素精细化学株式会社(AjinomotoFine-Techno Co.,Inc.)制Ajisper系列、从Avecia公司或Noveon公司可以购入的Solsperse系列(Solsperse36000等)、BYK Additives&Instruments公司制Disper BYK系列、楠本化成公司制Disparlon系列。
分散剂的含有量相对于组合物的总量优选为0.05质量%至2质量%,更优选为0.05质量%至1质量%,进一步优选为0.05质量%至0.5质量%。
2.3.3.阻聚剂
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物也可以进一步包含阻聚剂。阻聚剂可以单独使用一种也可以组合使用两种以上。
作为阻聚剂,并不限于以下,能够举出对甲氧酚、氢醌单甲醚(MEHQ)、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基、氢醌、邻甲酚、叔丁基邻苯二酚、3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2'-亚甲基双-(4-乙基-6-丁基苯酚)以及4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、受阻胺化合物等化合物。
阻聚剂的含有量相对于组合物的总量优选为0.05质量%至1质量%,更优选为0.05质量%至0.5质量%。
2.3.4.表面活性剂
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物也可以进一步包含表面活性剂。表面活性剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为表面活性剂优选有机硅类表面活性剂,更优选为聚酯改性有机硅或聚醚改性有机硅。作为聚醚改性有机硅能够举出BYK-378、3455、BYK-UV3500、3510、3530(以上为BYKAdditives&Instruments公司制)等;作为聚酯改性有机硅,能够举出BYK-3570(BYKAdditives&Instruments公司制)等。
表面活性剂的含有量相对于组合物的总量优选为0.01质量%至2质量%,更优选为0.05质量%至1质量%。
2.3.5.光敏剂
本实施方式涉及的辐射线固化型喷墨组合物也可以进一步包含光敏剂。作为光敏剂,能够举出胺化合物(脂肪族胺、含芳香族基的胺、哌啶、环氧树脂与胺的反应产物、三乙醇胺三丙烯酸酯等)、脲化合物(丙烯基硫脲、邻甲苯基硫脲等)、硫化合物(二乙基二硫代磷酸钠、芳香族亚磺酸的可溶性盐等)、腈类化合物(N,N-二乙基对氨基苄腈等)、磷化合物(三正丁基膦、二乙基二硫代亚磷酸钠等)、氮化合物(米氏酮、N-亚硝基羟胺衍生物、噁唑烷酮化合物、四氢-1,3-噁嗪化合物、甲醛或乙醛与二胺的缩合物等)、氯化合物(四氯化碳、六氯乙烷等)。
2.4.组合物的制造方法
辐射线固化型喷墨组合物的制造(调制)通过将组合物所含有的各成分混合,且以使成分充分均匀混合的方式搅拌来进行。优选在本实施方式中,在辐射线固化型喷墨组合物的调制中,在调制过程中具有对混合了单体的至少一部分和聚合引发剂的混合物实施超声波处理和升温处理中的至少任一方的工序。据此,能够降低调制后的组合物的溶存氧量,且能够做成喷出稳定性或保存稳定性优异的辐射线固化型喷墨组合物。上述混合物,至少包含上述成分即可,可以进一步包含辐射线固化型喷墨组合物所包含的其他成分,也可以包含辐射线固化型喷墨组合物所包含的全部成分。混合物所包含的单体为辐射线固化型喷墨组合物所包含的单体的至少一部分即可。
3.喷墨装置
本实施方式的喷墨装置具备喷出预定组合物的喷墨头和对所喷出的组合物照射照射强度3W/cm2至10W/cm2的紫外线的辐射线源,并且使用上述辐射线固化型喷墨组合物作为组合物。
本实施方式的喷墨装置可以为线型方式也可以为串行方式,但是优选具备搭载有喷墨头的托架,且为在使托架在记录介质的宽度方向上进行扫描时喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物的串行方式。特别是,在喷墨头为串行方式的情况下,搭载有喷墨头的托架优选搭载有配置于相比于喷墨头靠前述扫描方向的相反侧的辐射线源。据此,如上所述,在本实施方式中,能够在抑制了条纹斑的产生的同时兼顾高速印刷与所获得的记录物的精细性以及发色性。
作为喷墨装置的一例,在图2中示出了串行打印机的立体图。如图2所示,串行打印机20具备输送部220和记录部230。输送部220将供给到串行打印机的记录介质F向记录部230输送,将记录后的记录介质向串行打印机外排出。具体而言,输送部220具有各传送辊,且将送来的记录介质F向副扫描方向T1输送。
另外,记录部230具备:对从输送部220送来的记录介质F喷出组合物的喷墨头231、对附着的组合物照射紫外线的辐射线源232、搭载这些的托架234和使托架234在记录介质F的主扫描方向S1、S2上移动的托架移动机构235。
在串行打印机的情况下,具备长度比记录介质的宽度更小的头作为喷墨头231,头移动,且以多次扫描来进行记录。
另外,在串行打印机中,在预定方向上移动的托架234搭载有头231和辐射线源232,通过伴随托架的移动来移动头从而在记录介质上喷出组合物。据此来进行记录。
此外,经过也称为主扫描。在经过与经过之间进行输送记录介质的副扫描。即,交替进行主扫描与副扫描。
此外,在图2中示出了辐射线源搭载于托架的方式,但不仅如此,也可以具有没有搭载于托架的辐射线源。
另外,本实施方式的喷墨装置并不限于上述串行方式的打印机,也可以为上述的线型方式的打印机。
4.记录物
本实施方式的记录物为在记录介质上附着了上述辐射线固化型喷墨组合物且发生了固化的记录物。通过使上述组合物具有良好的柔软性和紧贴性,能够在实施剪切或弯折等后续加工时抑制涂膜的开裂或缺失。因此,本实施方式的记录物能够优选用于签字用途等。
作为记录介质的材质,没有特别限制,能够例举聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、醋酸-丁酸纤维素、硝化纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛等塑料类以及这些的进行了表面加工处理的材质、玻璃、纸张、金属、木材等。
另外,该记录介质的形态没有特别限制。能够例举膜、板、布等。
实施例
下面,使用实施例对本发明进行更具体的说明。本发明并非通过以下的实施例受到了任何的限制。
1.喷墨组合物的调制
首先,对色材、分散剂、各单体的一部分进行称重,并加入到颜料分散用的罐中,且在罐中加入直径为1mm的陶瓷制研磨珠进行搅拌,从而获得了使色材分散于单体中的颜料分散液。随后,以达到表1中所记载的组成的方式,在作为不锈钢制容器的混合物用罐中加入剩余的单体、聚合引发剂以及阻聚剂,在混合搅拌而使其完全溶解之后,投入上述所获得的颜料分散液,进一步在常温进行一小时的混合搅拌,进一步以5μm的膜过滤器进行过滤,从而获得了各例中的辐射线固化型喷墨组合物。此外,表中的各例所示的各成分的数值表示为质量%。
【表1】
在表1中使用的省略标记或制品的成分如下所示。
单官能单体
·ACMO(KJ Chemicals株式会社制,丙烯酰吗啉)
·NVC(ISP日本株式会社制,N-乙烯基己内酰胺)
·PEA(商品名为“viscoat#192”,大阪有机化学工业株式会社制,苯氧乙基丙烯酸酯)
·IBXA(大阪有机化学工业株式会社制,异冰片基丙烯酸酯)
·DCPA(日立化成株式会社制,二环戊烯甲基丙烯酸酯)
·THFA(日立化成株式会社制,丙烯酸四氢呋喃酯)
·CTFA(商品名为“viscoat#200”,大阪有机化学工业株式会社制,环状三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯)
多官能单体
·VEEA(株式会社日本触酶制,丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯)
·DPGDA(商品名为“SR508”,沙多玛(Sartomer)株式会社制,二丙二醇二丙烯酸酯)
寡聚体
·CN991(沙多玛株式会社制,二官能氨基甲酸乙酯丙烯酸酯寡聚体)
聚合引发剂
·Irg.819(商品名为“IRGACURE 819”,BASF公司制,苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)
·TPO(商品名“IRGACURE TPO”,BASF公司制,2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)
分散剂
·Solsperse36000(Lubrizol公司制,高分子分散剂)
色材(颜料)
·碳黑(商品名为“MA-100”,三菱化学株式会社制)
阻聚剂
·MEHQ(商品名为“对甲氧酚”,关东化学株式会社制,氢醌单甲醚)
表面活性剂
·BYK-UV3500(BYK Additives&Instruments公司制,具有丙烯酰基的聚醚改性聚二甲基硅氧烷)
2.记录试验
2.1.打印机构成P1
打印机构成P1为将喷墨记录装置(商品名为“SC-S30650”,精工爱普生株式会社制)进行了改造的串行打印机。喷墨头的喷嘴密度为300npi,喷嘴数为300个,单个喷嘴直径为20μm。另外,打印头的长度设为4英寸。且将喷墨头的一列喷嘴组用于记录。
在托架上的喷墨头的左右分别设置有LED。将作为辐射线源来使用的LED的峰波长设为395nm。辐射线源设为直线状且在上下方向T上与喷墨头为等长。进一步,将从扫描方向的头整体的中央直至各左右的光源为止的距离设为大体相等的160mm。将通过LED的紫外线照射强度设为表2中的值。另外,对照射强度的测定使用了柯尼卡美能达(Konica MinoltaSensing)公司制的光度计UM-10(感光部:UM-400)。测定的照射强度为在记录时的LED光源与记录介质表面之间的距离中的强度。
对通过扫描而喷出着落的组合物,在该同一扫描中从搭载于托架的扫描方向的下游的辐射线源照射紫外线。此时,一次照射的照射能量设为达到200mJ/cm2。此外,在光源的出射面具备快门,并以限定照射面积且使扫描时照射记录介质某一点的维持时间能够调整的方式进行调整从而设为上述照射能量。此外,通过强度×照射时间(s)计算出照射能量。
将扫描速度设为500mm/s而进行了双方向印刷。此外,这里扫描速度是指,若为串行打印机则为托架移动速度,若为线型打印机则为介质输送速度。
进一步,在喷墨头具备升温机构,调整各组合物中的每个组合物的升温温度,且在使组合物的粘度调整为不超过12mPa·s的程度后进行了喷出。
2.2.打印机构成P2
在打印机构成P2中,改造精工爱普生制L-4533A而成为线型打印机。线型头通过排列多个喷墨头而构成。此外,喷嘴密度为600npi。另外,在线型头的介质输送方向下游的160mm的位置上使LED光源配置为在直线上与头为相同的长度。
2.3.记录条件
作为记录条件,将记录分辨率设为600×600dpi,且将扫描数设为如表2中所记载的次数。此外,扫描数能够通过以下的公式来计算。扫描数为头对记录介质上的某一点在扫描中而相对的扫描数。能够使点按照该次数的扫描分开来附着。此外,由于打印机构成P2为线型方式的打印机,因此为一扫描印刷。作为记录介质,使用了聚氯乙烯膜(JT5829R,MacTAC公司制)。
扫描数=头的长度/大致1次副扫描的距离
3.评价方法
3.1.固化性的评价
在记录试验的条件下进行了记录。其中,通过串行方式的打印机构成P1或线型方式的打印机构成P2分别仅进行了一次执行对于记录介质的油墨的附着和照射的扫描。该一次照射的照射能量设为200mJ/cm2。
使用Johnson&Johnson公司制的强生棉棒对记录介质上的组合物的固化膜进行擦拭。擦拭次数设为往返20次,且擦拭的强度设为负载50g。评价基准如下所示。
评价基准
A图案上无擦痕,并且棉棒上没有油墨沾附。
B在目测条件下,图案上不可见擦痕,但在棉棒上确认到了组合物的附着。
C能够在图案上确认到少许擦痕,并且在棉棒上确认到了组合物的附着。
D能够在图案上确认到明显的擦痕。
3.2.条纹斑的评价
按照记录试验进行了记录,其中以组合物的附着量达到10μm/inch2的方式调整扫描方向的墨点密度并使组合附附着于记录介质上,从而记录了10×10cm的满版图案。通过目测以及放大镜观察了所得的满版图案并对条纹斑进行了评价。评价基准如下所示。
评价基准
A以目测以及放大镜不可见在扫描方向上延伸的油墨较薄的部分的线(条纹)。
B以目测不可见条纹但是以放大镜可见条纹。
C以目测可见少许条纹。
D以目测可见明显条纹。
3.3.喷出稳定性
在记录试验的条件下,连续进行了120分钟的记录。记录后测试了喷嘴的喷出故障(不喷出或者着落位置偏离)的有无。着落位置偏离是把存在从原本的着落位置起位置偏离了与相邻喷嘴之间的距离的一半距离以上的喷嘴视为喷出故障,并将不喷出或者着落位置偏离视为喷出故障喷嘴。评价基准如下所示。
评价基准
A喷出故障喷嘴小于1%。没有不喷出。
B喷出故障喷嘴在1%以上且小于3%。没有不喷出。
C喷出故障喷嘴在3%以上且小于6%。没有不喷出。
D存在喷出故障喷嘴的不喷出。
3.4.紧贴性
对通过记录试验所获得的记录物的记录图案的一部分,按照JIS K5600-5-6进行了划格法试验的评价。更具体而言,使用刻刀,使切割工具的刃部垂直地与涂膜接触,而切成切割间距为1mm的网格单位,从而制作了10×10网格的栅格。对栅格粘贴大约75mm长的透明附着胶带(宽度25mm),以能够透视看到固化膜的方式以手指充分擦拭胶带。随后,在粘贴了胶带的5分钟以内,以接近60°的角度以0.5至1.0秒可靠地将胶带从固化膜揭下,且以目视观察了栅格的状态。评价基准如下所示。
评价基准
A在栅格中没有确认到固化膜的剥离。
B在小于5%的栅格中确认到了固化膜的剥离。
C在5%以上且小于35%的栅格中确认到了固化膜的剥离。
D在35%以上的栅格中确认到了固化膜的剥离。
※金卤灯:金属卤化物灯
3.评价结果
在表中示出了在各例中使用的辐射线固化型喷墨组合物的组成以及评价结果。从表中可知,对应于本实施方式的记录方法的实施例在条纹斑抑制和固化性方面均优异。对此,不对应于本实施方式的记录方法的比较例在条纹斑抑制和固化性方面均劣化。
详细为根据实施例1至6,含氮单官能单体的含量较多的实施例的固化性或紧贴性特别优异,而较少的实施例条纹斑减少或喷出稳定性特别优异。
根据对实施例1和7、2和8进行的比较,环状酰胺单体的实施例的固化性或紧贴性更加优异,含氮杂环的实施例的条纹斑减少或喷出稳定性更加优异。
根据实施例9、10,单官能单体的含量较多的实施例固化性或条纹斑减少更加优异。
根据实施例11、13、14,照射强度较高的实施例固化性或紧贴性更加优异,照射强度较低的实施例条纹斑减少或喷出稳定性更加优异。
根据实施例15、16或11与12进行的比较,可知液滴量较少的实施例有固化性降低的倾向,特别是存在固化性降低的课题。
根据实施例20,在线型方式的情况下条纹斑减少特别优异。
根据比较例1、2,可知在不包含含氮单官能单体或含氮单官能单体的含量较低的情况下固化性劣化。
根据比较例3,可知在含氮单官能单体的含量过多的情况下,条纹斑抑制劣化。
根据比较例4、5,可知在照射强度过小的情况下固化性劣化,在过大的情况下条纹斑抑制劣化。
另外,根据代替发光二级管使用了金属卤化物灯的参考例1以及2,可知在使用了波长区域较宽的光源的情况下没有产生条纹斑的课题。
此外,虽然在表中没有记载,使用油墨13以实施例20的条件而进行试验时,条纹斑抑制并不像比较例3那样差。据此可知在串行方式的情况下,特别存在条纹斑的课题。然而在线型方式中,以单次扫描来进行记录因此在一次扫描中,即使液滴喷出量仅有少许变动或液滴的着落位置仅有少许偏差,也存在在图像中容易见到条纹的情况,从而在线型方式中从减少条纹的观点出发本发明也是有用的。
Claims (14)
1.一种喷墨方法,其特征在于,具备:
喷出工序,从喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物;以及
照射工序,使用发光二极管向所述喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物照射照射强度为3W/cm2至10W/cm2的紫外线,
所述辐射线固化型喷墨组合物含有单官能单体,所述单官能单体包含含氮单官能单体,
所述含氮单官能单体的含量相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至40质量%。
2.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述单官能单体相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为80质量%以上。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨方法,其中,
所述辐射线固化型喷墨组合物含有二官能以上的聚合性化合物,
所述二官能以上的聚合性化合物的含量相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为15质量%以下。
4.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述含氮单官能单体包含具有含氮杂环的单官能单体和具有环状酰胺结构的单官能单体中的任一方。
5.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述含氮单官能单体包含丙烯酰吗啉。
6.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述紫外线的照射能量为100mJ/cm2至500mJ/cm2。
7.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述紫外线的发光峰波长为360nm至420nm。
8.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述含氮单官能单体的含量相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至20质量%。
9.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述喷墨头具备多个喷嘴排列于列方向上而得的喷嘴组,
所述喷出工序进行在使搭载有所述喷墨头的托架在与所述列方向交叉的扫描方向上扫描的同时从所述喷墨头喷出辐射线固化型喷墨组合物的扫描,
所述扫描通过多次执行来进行。
10.根据权利要求9所述的喷墨方法,其中,
所述托架搭载有配置于相比于所述喷墨头更靠所述扫描方向的相反侧的辐射线源,
所述喷出工序进行向所述扫描方向的扫描,
所述照射工序为对在所述扫描中喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物在同一次扫描中从所述辐射线源照射紫外线的工序。
11.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述辐射线固化型喷墨组合物含有酰基膦氧化物引发剂。
12.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
在所述喷出工序中喷出的每一墨点的组合物重量为12ng/dot以下。
13.根据权利要求1所述的喷墨方法,其中,
所述喷出工序使喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物附着于记录介质,
所述照射工序对附着于所述记录介质的所述辐射线固化型喷墨组合物照射所述紫外线,
所述喷墨方法为对所述记录介质进行记录的记录方法。
14.一种喷墨装置,其特征在于,具备:
喷墨头,喷出辐射线固化型喷墨组合物;以及
辐射线源,对于所述喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物照射照射强度为3W/cm2至10W/cm2的紫外线,
喷出的所述辐射线固化型喷墨组合物包含单官能单体,所述单官能单体包含含氮单官能单体,所述含氮单官能单体的含量相对于所述辐射线固化型喷墨组合物的总量为5质量%至40质量%。
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