CN116438263A - 活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于得到一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其可形成对各种基材的密合性优异的被膜,通过LED可固化,固化被膜为高硬度,耐摩擦性及耐水性优异。作为解决方法,提供一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,满足下述(A)~(F)的所有条件:(A)总聚合性成分的合计量中,含有0.2~14.0质量%的多官能胺改性低聚物;(B)总聚合性成分的合计量中,含有50.0质量%以上的单官能单体;(C)总聚合性成分的合计量中,含有30.0质量%以上的玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体;(D)总聚合性成分的合计量中,含有20.0质量%以上的玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体;(E)总聚合性成分的合计量中,含有3.0~12.0质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体;(F)总聚合性成分的合计量中,含有30.0~50.0质量%的含氮的单官能单体,但是,以下情况除外:一种光固化型喷墨印刷用油墨组合物,其满足下述A~E的条件:A.总光聚合性化合物中,含有5~50质量%的3,3,5‑三甲基环己基丙烯酸酯;B.总光聚合性化合物中,含有1~15质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体及/或多官能低聚物;C.总光聚合性化合物中,合计含有40质量%以上的单官能单体;D.含有具有氨基及/或酰胺基的单体及/或低聚物;E.油墨组合物的粘度在25℃下为10mPa·s以下。
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技术领域
本发明涉及活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物。
背景技术
如专利文献1所记载,已知一种含有单官能、多官能的光聚合性化合物及低聚物的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物。
根据该活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物,可起到在保存稳定性、固化性、粘着性等各方面均优异的效果,但尚未确认其可用于各种基材,也尚未研究其可用于聚碳酸酯或聚氯乙烯等其他基材,或提高固化后的涂膜的硬度、耐摩擦性及耐水性。
作为活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,并未追求其可用于更多材质的基材,硬度更高,且具有耐摩擦性或耐水性,固化的被膜可用于更广的范围。
因此,根据使用活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物形成被膜的基材的用途或使用环境的不同,有无法充分应对的可能性。
专利文献
专利文献1:日本特开2019-31618号公报
发明内容
本发明的课题在于得到一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其可形成对各种基材的密合性优异的被膜,通过LED可固化,进一步固化被膜为高硬度,耐摩擦性及耐水性优异。
本发明者们为解决上述课题进行了深入研究,结果发现,通过特定的组成,可以解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明如下所示。
1.一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,满足下述(A)~(F)的所有条件:
(A)总聚合性成分的合计量中,含有0.2~14.0质量%的多官能胺改性低聚物;
(B)总聚合性成分的合计量中,含有50.0质量%以上的单官能单体;
(C)总聚合性成分的合计量中,含有30.0质量%以上的玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体;
(D)总聚合性成分的合计量中,含有20.0质量%以上的玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体;
(E)总聚合性成分的合计量中,含有3.0~12.0质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体;
(F)总聚合性成分的合计量中,含有30.0~50.0质量%的含氮的单官能单体,
但是,以下情况除外:一种光固化型喷墨印刷用油墨组合物,其满足下述A~E的条件:
A.总光聚合性化合物中,含有5~50质量%的3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯;
B.总光聚合性化合物中,含有1~15质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体及/或多官能低聚物;
C.总光聚合性化合物中,合计含有40质量%以上的单官能单体;
D.含有具有氨基及/或酰胺基的单体及/或低聚物;
E.油墨组合物的粘度在25℃下为10mPa·s以下。
2.根据1所述的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,(A)多官能胺改性低聚物为2官能胺改性低聚物,且25℃下的粘度为2000cps以下。
3.根据1或2所述的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,含氮的单官能单体为选自丙烯酰吗啉、乙烯基甲基噁唑烷酮、乙烯基己内酰胺及N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少1种。
根据本发明,可得到一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其可形成对各种基材的密合性优异的被膜,通过LED可固化,进一步固化被膜可兼备高硬度、耐摩擦性及耐水性均优异的性质。
具体实施方式
本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,含有通过照射活性能量射线而固化的聚合性成分。且满足上述A~F的各条件,以下依序进行说明。
另外,各条件中,所含的多个成分被重复包含于各自的条件中。
<A.多官能胺改性低聚物>
本发明中的多官能胺改性低聚物是具有氨基的多官能的低聚物。
作为这种多官能胺改性低聚物,可使用Sartomer公司制的CN501、CN503、CN550、CN373、CN383、CN384及CN371NS、Daicel-allnex公司制的EBECRYL 80、EBECRYL 81、EBECRYL83及EBECRYL 7100、BASF公司制的LAROMER PO 83F、LAROMER PO 84F、DSM-Agi公司制的AgiSyn001、AgiSyn002、AgiSyn003、AgiSyn005、AgiSyn006、AgiSyn007、AgiSyn008等。
其中,优选分子内具有2个光聚合性官能团的低聚物,更优选光聚合性官能团为(甲基)丙烯酰基。
多官能胺改性低聚物的含量,在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中为0.2~14.0质量%。其中,优选1.0质量%以上,更优选3.0质量%以上,进一步优选5.0质量%以上。此外,优选12.0质量%以下,更优选10.0质量%以下。如果含量小于0.2质量%,则固化性及粘着性有降低的可能性。如果含量超过14.0质量%,则粘度会变得过高。
多官能胺改性低聚物在25℃下的粘度为2000cps以下,对于将活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物整体的粘度控制在适当范围而言是必要的。
<B.单官能单体>
作为本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中含有的单官能单体,可列举以下化合物。
可列举:(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异十四烷基酯、(甲基)丙烯酸异肉豆蔻酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环己酯、丁基环己基丙烯酸酯、三甲基环己基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯的丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-苯氧基乙酯及其环氧乙烷改性物、乙卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、2-乙基己基-二甘醇(甲基)丙烯酸酯、六氢邻苯二甲酸2-丙烯酰氧基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单乙基醚(甲基)丙烯酸酯、己内酯(甲基)丙烯酸酯、乙卡必醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基-二甘醇丙烯酸酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、
甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环-4-基)甲酯、丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷基-3-基)甲酯、苯酚乙二醇改性丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸乙氧基苯酯(EO2摩尔)、丙烯酸乙氧基苯酯(EO1摩尔)、琥珀酸2-丙烯酰氧基乙酯、邻苯二甲酸2-丙烯酰氧基乙酯、邻苯二甲酸2-丙烯酰氧基乙基-2-羟基乙酯、内酯改性柔性丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、乙烯氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、EO(环氧乙烷)改性琥珀酸(甲基)丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、丙烯腈、丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、苯乙烯、(甲基)丙烯酸等。
这种单官能单体,在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中专门以低粘度化为目的而含有,其在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中含有50.0质量%以上,优选70.0质量%以上,更优选80.0质量%以上,进一步优选85.0质量%以上,最优选90.0质量%以上。
此外,优选含有具有酰胺结构的单官能单体,更优选含有丙烯酰吗啉或乙烯基己内酰胺、丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺。可以含有二甲基丙烯酰胺,也可以不含有。
具有酰胺结构的单官能单体的含量,在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中优选20.0质量%以上,更优选30.0质量%以上,进一步优选35.0质量%以上,最优选38.0质量%以上。此外,优选60.0质量%以下,更优选50.0质量%以下,进一步优选48.0质量%以下,最优选46.0质量%以下。
具有酰胺结构的单官能单体中,进一步优选含有丙烯酰吗啉。丙烯酰吗啉的含量,在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中优选5.0质量%以上,更优选10.0质量%以上,进一步优选15.0质量%以上,最优选20.0质量%以上。此外,优选40.0质量%以下,更优选35.0质量%以下,进一步优选32.0质量%以下,最优选30.0质量%以下。
具有酰胺结构的单官能单体中,也进一步优选含有乙烯基己内酰胺。乙烯基己内酰胺的含量,在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中优选5.0质量%以上,更优选10.0质量%以上,进一步优选13.0质量%以上,最优选15.0质量%以上。此外,优选25.0质量%以下,更优选22.0质量%以下,进一步优选20.0质量%以下,最优选18.0质量%以下。
进一步,含有丙烯酰吗啉的质量相对于乙烯基己内酰胺的比,丙烯酰吗啉/乙烯基己内酰胺优选1.00以上,更优选1.10以上,进一步优选1.20以上,最优选1.30以上。此外,优选2.20以下,更优选2.00以下,进一步优选1.80以下。该比值为1.00以上时,在其他效果优异的基础上,进一步也容易提高固化性。该比值超过2.20时,活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的粘度会变高,操作上可能变得困难。
<C.玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体>
在上述单官能单体中,选择玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体,其在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中含有30.0质量%以上。其中,优选35.0质量%以上,更优选38.0质量%以上,进一步优选40.0质量%以上,最优选45.0质量%以上。此外,优选70.0质量%以下,更优选65.0质量%以下,进一步优选60.0质量%以下,最优选55.0质量%以下。
玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体中,优选上述具有酰胺结构的单官能单体及具有环状结构的化合物,除了具有酰胺结构的单官能单体以外,其中更优选(甲基)丙烯酸异冰片酯或环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯。
此外,玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体中,优选玻璃化转变温度为50℃以上的物质,更优选70℃以上的物质。
其中,也可以含有3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯,也可以不含有。
<D.玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体>
上述单官能单体中,选择玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体,其在活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中含有20.0质量%以上。其中,优选25.0质量%以上,更优选30.0质量%以上,进一步优选33.0质量%以上,最优选35.0质量%以上。此外,优选60.0质量%以下,更优选55.0质量%以下,进一步优选50.0质量%以下,最优选45.0质量%以下。
此外,玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体中,优选玻璃化转变温度为-30℃以下的物质,更优选-50℃以下的物质。
<E.玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体>
玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体,是分子中具有多个碳-碳不饱和键的化合物,例如可采用以下化合物。
三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙烯氧基乙氧基乙酯、乙氧基化(3)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Tg:-45℃)、丙氧基化(3)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(Tg:-15℃)、EO(10摩尔或20摩尔)改性双酚A二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯。
活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中,含有玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体3.0质量%以上。也可以为5.0质量%以上,也可以为7.0质量%以上。此外,含有12.0质量%以下,也可以为11.0质量%以下,也可以为9.0质量%以下。
玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体的含量少于3.0质量%时,涂膜不会变硬,从而铅笔硬度、耐摩擦性及耐水性会变差。此外,超过12.0质量%时,对各种基材的密合性会变差。
此外,玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体中,优选玻璃化转变温度为-20℃以下的物质,更优选-30℃以下的物质。
另外,可以含有α,β-不饱和醚单体,也可以不含有。
<F.含氮的单官能单体>
作为含氮的单官能单体,例如可采用选自以下组的化合物。
丙烯酰吗啉、乙烯基甲基噁唑烷酮、乙烯基己内酰胺及N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、内酯改性柔性丙烯酸酯。
活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的总聚合性成分的合计量中,含有30.0质量%以上的含氮的单官能单体。进一步,优选33.0质量%以上,更优选35.0质量%以上。此外,含有50.0质量%以下,优选48.0质量%以下,更优选45.0质量%以下,进一步优选40.0质量%以下。
<光聚合引发剂>
可调配至本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中的光聚合引发剂无特别限定。
作为可使用的光聚合引发剂,例如可列举下述物质,但优选不使用随时间变化而发生使涂膜黄变等着色的光聚合性引发剂。有双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(Irgacure 81)、乙氧基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、苯甲酮、二乙基噻吨酮、2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙烷-1-酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯硫醚、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、双-2,6-二甲氧基苯甲酰基-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2,2-二甲基-2-羟基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苄基-二苯基氧化膦、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(吗啉基苯基)-丁烷-1-酮等。
本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中的光聚合引发剂的含量无特别限定,相对于总聚合性成分的合计量,优选0.3~1.5质量%,其中更优选0.4质量%以上,更优选0.8质量%以下。
<增感剂>
本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中,可使用主要在400nm以上的紫外线波长区域具有光吸收特性,通过该范围的波长的光而表现出固化反应的增感功能的增感剂(化合物)。此外,如果能够充分固化,也可以不使用。另外,上述所谓的“通过400nm以上的波长的光而表现出增感功能”,是指在400nm以上的波长区域具有光吸收特性。通过使用这种增感剂,本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物可以提高LED固化性。
上述增感剂,优选蒽类增感剂或噻吨酮类增感剂等。其中优选噻吨酮类增感剂。这些可单独使用或并用2种以上。
可列举:9,10-二丙氧基蒽、9,10-双(2-乙基己氧基)蒽等蒽类增感剂;2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮等噻吨酮类增感剂。作为市售品的代表例,蒽类增感剂可例示DBA、DEA(川崎化成工业公司制),噻吨酮类增感剂可例示DETX、ITX(Lambson公司制)等。
增感剂的含量,优选相对于总聚合性成分的合计量,为0~8.0质量%的范围。即使超过8.0质量%,也无法观察到效果的提高,会导致过剩添加从而并不优选。
另外,在使用噻吨酮类增感剂作为增感剂的情况下,由于有使活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物变为黄色的趋势,从而会变成比基于颜料等的颜色(原本的色相)更带黄色的色相,因此优选针对每种颜色适当确定噻吨酮类增感剂的含量。
具体而言,优选在容易受到色调变化影响的白色油墨组合物及透明油墨组合物中,不包含噻吨酮类化合物作为增感剂。此外,在品红色油墨组合物、青色油墨组合物中,色相变化会有问题,因此优选在色相不出问题的范围内使用。此外,黑色油墨组合物及黄色油墨组合物,即使有变色也不影响色相,并且光聚合性比其他色相差,因此优选一并使用噻吨酮类化合物作为增感剂。
<着色剂>
本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物中,也可以含有各色相的着色剂,从而可得到各色的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物。
作为这种着色剂,可无限制地使用通常活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物中所用的颜料、染料,但考虑到耐光性,优选有机颜料或无机颜料等颜料。
并且作为有机颜料,例如可列举:染料色淀颜料、偶氮类、苯并咪唑酮类、酞菁类、喹吖啶酮类、蒽醌类、二恶嗪类、靛蓝类、硫靛蓝类、苝类、紫环酮类、吡咯并吡咯二酮类、异吲哚啉酮类、硝基类、亚硝基类、黄蒽酮类、喹酞酮类、皮蒽酮类、靛蒽醌类的颜料等。作为无机颜料,可列举碳黑、氧化钛、氧化铁红、黑铅、铁黑、氧化铬绿、氢氧化铝等。
此外,作为本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物的各代表性色相的颜料的具体例,可列举以下物质。
首先,作为用作活性能量射线固化型喷墨印刷用黄色油墨组合物的黄色颜料,例如可列举:C.I.颜料黄1、2、3、12、13、14、16、17、42、73、74、75、81、83、87、93、95、97、98、108、109、114、120、128、129、138、139、150、151、155、166、180、184、185、213等,优选列举C.I.颜料黄150、155、180、213等。
作为用作活性能量射线固化型喷墨印刷用品红色油墨组合物的品红色颜料,例如可列举:C.I.颜料红5、7、12、22、38、48:1、48:2、48:4、49:1、53:1、57、57:1、63:1、101、102、112、122、123、144、146、149、168、177、178、179、180、184、185、190、202、209、224、242、254、255、270、C.I.颜料紫19等,优选列举C.I.颜料红122、202、C.I.颜料紫19等。
作为用作活性能量射线固化型喷墨印刷用青色油墨组合物的青色颜料,例如可列举:C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、22、27、29、60等,优选列举C.I.颜料蓝15:4等。
作为用作活性能量射线固化型喷墨印刷用黑色油墨组合物的黑色颜料,例如可列举碳黑(C.I.颜料黑7)等。
作为用作活性能量射线固化型喷墨印刷用白色油墨组合物的白色颜料,例如可列举:氧化钛、氧化铝等,优选列举通过氧化铝、二氧化硅等各种材料进行了表面处理的氧化钛。
本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物中的颜料的含量,优选相对于活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物的总质量,为1~20质量%。颜料的含量如果小于1质量%,则有所得的印刷物的图像品质下降的趋势。另一方面,如果超过20质量%,则会有给活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物的粘度特性带来不良影响的趋势。
<颜料分散剂>
此外,本发明的本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物,可根据需要含有颜料分散剂。
颜料分散剂是用于提高颜料的分散性、本发明的油墨组合物的保存稳定性而使用的物质,可无特殊限制地使用以往所用的分散剂,其中优选使用高分子分散剂。作为这种颜料分散剂,可列举:碳二亚胺类分散剂、聚酯胺类分散剂、脂肪酸胺类分散剂、改性聚丙烯酸酯类分散剂、改性聚氨酯类分散剂、多链型高分子非离子类分散剂、高分子离子活性剂等。这些颜料分散剂单独使用或将2种以上混合使用。
当将所使用的总颜料的量设为100质量份时,优选含有上述颜料分散剂1~200质量份。如果颜料分散剂的含量小于1质量份,则有时颜料分散性、本发明的油墨组合物的贮藏稳定性会下降。另一方面,也可含有超过200质量份的颜料分散剂,但有时效果并无差别。颜料分散剂含量的更优选的下限为5质量份,更优选的上限为60质量份。
<表面活性剂>
为了改良喷出稳定性,本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物,根据所使用的喷墨头,优选含有以往作为表面活性剂而用于活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物中的硅类表面活性剂等表面活性剂。
作为硅类表面活性剂的具体例,可列举聚醚改性硅油、聚酯改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性甲基烷基聚硅氧烷等。这些可单独使用或将2种以上并用。
本发明的油墨组合物中的表面活性剂的含量,优选为0.005~1.0质量%。如果小于0.005质量%,则本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的表面张力变高,从喷墨头的喷出稳定性会下降。另一方面,如果超过1.0质量%,则活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中气泡增加从而使喷出稳定性下降。
<添加剂>
为了实现各种功能性,本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中,可根据需要添加各种添加剂。具体而言,可列举表面调节剂、光稳定剂、表面处理剂、抗氧化剂、抗老化剂、交联促进剂、阻聚剂、可塑剂、防腐剂、pH调节剂、消泡剂、保湿剂等。此外,可调配作为载色剂发挥功能的非固化性的树脂,也可以不调配。此外,可以含有溶剂,也可以不含有。
(表面调节剂)
活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物优选含有表面调节剂。表面调节剂无特别限定。举例而言,表面调节剂为硅类表面调节剂、氟类表面调节剂、乙炔类表面调节剂等。乙炔表面调节剂为DYNOL 607、DYNOL 609、EXP-4001、EXP-4300、OLFINE E1010(日信化学工业株式会社制)等。硅类表面活性剂为BYK-307、333、347、348、349、345、377、378、3455(BYKChemie公司制)等。氟类表面活性剂为F-410、444、553(DIC公司制)、FS-65、34、35、31、30(杜邦公司制)等。
含有表面调节剂的情况下,表面调节剂的含量无特别限定。举例而言,表面调节剂的含量,优选为使油墨组合物的表面张力成为适合于涂膜形成的范围的量,更优选在油墨组合物中为0.1~1.5质量%。
(阻聚剂)
阻聚剂无特别限定。举例而言,阻聚剂为N-CH3型、N-H型、N-OR型等受阻胺、酚类、胺类、硫黄类、磷类等阻聚剂。
(消泡剂)
消泡剂为硅类消泡剂、Pluronic(注册商标,プルロニック)类消泡剂等。
(玻璃化转变温度超过10℃的多官能单体)
在不损害本发明的效果的范围内,活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物中可以含有玻璃化转变温度超过10℃的多官能单体。
这种多官能单体例如下述所示。若含量过多,则对基材的密合性会变差。
乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(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、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯及其环氧乙烷改性物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯及其环氧乙烷改性物、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯及其环氧乙烷改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯及其环氧乙烷改性物、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、烷氧基化丙烯酸四氢糠基酯等。
<本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的物性>
本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物在25℃下的粘度,优选为10.0cps以下。进一步详细而言,也可以适应各喷墨装置的方式,来设计活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的具体粘度。
另外,所谓本说明书中的粘度,是使用E型粘度計(商品名:RE100L型粘度计,东机产业公司制),在25℃、20rpm的条件下测定的粘度。
此外,表面张力优选为20.0~25.0mN/m。
(活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的制造)
接着,对使用这些材料制造本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的方法进行说明。
本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,例如可通过使用湿式循环磨机、珠磨机、球磨机、砂磨机、立式球磨机(attritor)、辊磨机、DCP磨机、搅拌机、亨舍尔混合机、胶体磨、超声波均质器、高压均质器(Micro fluidizer、Nanomizer、Ultimizer、GenusPY、DeBEE2000等)、珍珠研磨机(Pearl Mill)等分散机来对各成分进行分散混合,并根据需要调整活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的粘度来获得。
本发明的活性能量射线固化型喷墨印刷用油墨组合物,通过含有特定量的上述特定的光聚合性成分,从而对紫外线、尤其对以发光二极管(LED)为光源的紫外线的固化性优异,对丙烯酸树脂、聚苯乙烯、氯乙烯、聚碳酸酯等基材的密合性及耐擦性良好,且喷出稳定性及贮藏稳定性优异,在高闪点、低皮肤刺激性及低臭气等所有安全性方面均优异。
作为制备本发明的油墨组合物的方法,无特别限定,可添加所有上述材料并利用珠磨机或三辊磨机等进行混合来制备。
另外,还可通过将颜料、颜料分散剂及光聚合性成分进行混合,来预先得到浓缩基料油墨(concentrated base ink),并以成为所期望的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的组成的方式,向该浓缩基料油墨中,添加光聚合性成分、光聚合引发剂,根据需要添加表面活性剂等添加剂来制备。
作为打印本发明的油墨组合物的基材,优选丙烯酸树脂、氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等,但只要是以往活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物所打印的基材(纸、塑料薄膜、容器、胶体、金属箔、玻璃、布等),则可无问题地进行打印。
作为本发明的油墨组合物的打印、固化方法,具体而言可列举,通过喷墨头将本发明的油墨组合物喷出至基材上后,再用光对喷落在基材上的本发明的油墨组合物的涂膜进行曝光而使其固化的方法。
例如,向基材上的喷出(图像的打印),可通过将本发明的油墨组合物提供给喷墨记录用打印机的低粘度对应的打印头,相对于基材以涂膜膜厚例如达到1~60μm的方式,从打印头喷出该油墨组合物来进行。此外,光的曝光、固化(图像的固化),可通过对作为图像而涂布于基材上的本发明的油墨组合物的涂膜照射光来进行。
作为打印本发明的油墨组合物的喷墨记录方式用打印装置,可利用以往所使用的喷墨记录方式用打印装置。另外,在使用连续型喷墨记录方式用打印装置时,在本发明的油墨组合物中进一步加入导电剂来调节电导率。
作为上述涂膜的固化时的光源,可列举紫外线(UV灯)、紫外线(发光二极管(LED))、电子射线、可见光线等,从环境方面考虑,优选为产生发光峰值波长为350~420nm的范围的紫外线的发光二极管(LED)。
以发光二极管(LED)为光源的紫外线,是指“由产生发光峰值波长为350~420nm的范围的紫外线的发光二极管照射出的光”。
实施例
以下列举实施例对本发明进一步进行详细地说明,但本发明不仅限于这些实施例。另外,如果没有特殊声明,“%”是指“质量%”,“份”是指“质量份”。
以下实施例、比较例中所使用的材料如下所示。表中的有关颜料、分散剂、树脂、溶剂及合计栏的数值的单位为“质量%”。
(组合物的粘度)
对实施例及比较例所得的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物使用E型粘度计(商品名:RE100L型粘度计,东机产业公司制),于温度25℃,转子转速20rpm的条件下测定粘度(cps)。
(表面张力)
针对各活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,使用RHESCA公司制动态润湿性试验机(商品名:WET-6000),于温度25℃下测定表面张力。
(密合性)
将活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,满版涂布于亚克力(丙烯酸树脂)、PVC(聚氯乙烯树脂)、聚碳酸酯树脂、PS(聚苯乙烯)的各基材上,然后照射紫外线使其固化。
用切割刀对由此在基材上形成的固化涂膜进行横切,制成100个正方形的小片的固化涂膜。对该剪切的部分粘贴透明胶带(NICHIBAN公司制,商品名:セロテープ(注册商标,Cellotape)),将其剥离,统计未粘附在透明胶带上被剥离,残留在基材上的正方形的小片数量。例如,100/100表示1个也未被剥离,所有小片残留在基材上,20/100表示20个小片残留在基材上,80个小片粘附在透明胶带上被剥离。
(铅笔硬度)
针对各固化涂膜,依据日本工业标准JIS K5600-5-4进行铅笔划痕试验(铅笔硬度)的评价。
(耐摩擦性)
对固化涂膜,使用学振型坚牢度试验机(株式会社大荣科学精器制作所制),以漂白布对涂膜进行500g×200次擦拭,通过目视观察此时从涂布有预涂剂的K纸板、C纸板上的固化膜的剥落情况,依据以下评价基准进行评价。
○:固化膜无剥落。
△:固化膜的表面有伤痕。
×:固化膜剥落,可看见片材。
(耐水性)
用湿润的棉棒对固化涂膜进行20次摩擦,观察摩擦后的印刷物的状态,依据以下评价基准评价耐水性。
○:打印未模糊。
△:打印有少许模糊,但可清楚解读文字。
×:打印模糊,无法解读文字。
(LED固化性)
将喷墨记录装置和活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,在25℃的环境温度下放置24小时,使喷墨记录装置及油墨组合物的温度达到25℃。然后,于25℃下,将活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物连续印刷(打印)至PVC片材上之后,用Phoseon Technology公司制的UV-LED光灯,在灯与油墨的涂布面之间的距离为2cm的状态下,以UV累计光量180mJ/cm2使其固化。用棉棒擦拭所得的固化性涂膜,由其剥落情况评价固化性。
○:无剥落。
△:有少许剥落。
×:有剥落。
(使用材料)
<着色剂>
红色颜料(PR122)
黄色颜料(PY150)
蓝色颜料(PB15:4)
黑色颜料(PB7)
白色颜料(PW6)
<颜料分散剂>
颜料分散剂a(EFKAPX4701:BASF公司制)
颜料分散剂b(SOLSPERSE 56000:日本LUBRIZOL公司制)
颜料分散剂c(BYKJET9151:BYK Chemie公司制)
颜料分散剂d(PB821:味之素精细技术公司制)
<A.多官能胺改性低聚物>
多官能胺改性低聚物a(CN371NS:Sartomer公司制)
多官能胺改性低聚物b(CN373:Sartomer公司制)
多官能胺改性低聚物c(AgiSyn008:DSM-Agi公司制)
多官能胺改性低聚物d(AgiSyn003:DSM-Agi公司制)
<C.玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体>
丙烯酸异冰片酯(商品名:SR506、Sartomer公司制)Tg=88℃
环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯(CTFA)(商品名:SR531、Sartomer公司制)Tg=32℃
<D.玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体>
乙卡必醇丙烯酸酯(商品名:V190、大阪有机化学工业公司制)Tg=-67℃丙烯酸四氢糠基酯(商品名:SR285、Sartomer公司制)Tg=-15℃
丙烯酸苄酯(商品名:V160、大阪有机化学工业公司制)Tg=6℃
<E.玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体>
环氧乙烷3摩尔加成三羟甲基丙烷三丙烯酸酯((EO)TMPTA)(商品名:SR454、Sartomer公司制)Tg=-40℃
<其他多官能单体>
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(商品名:SR351、Sartomer公司制)Tg=62℃二丙二醇二丙烯酸酯(商品名:SR508、Sartomer公司制)Tg=104℃
<F.含氮的单官能单体>
丙烯酰吗啉:(ACMO:KJ CHEMICALS公司制)Tg=145℃
N-乙烯基己内酰胺:(V-CAP:ISP JAPAN公司制)Tg=90℃
<光聚合引发剂>
TPO:2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦(Lambson公司制)
<增感剂>
DETX:2,4-二乙基噻吨酮(Lambson公司制)
<阻聚剂>
MEHQ(氢醌单甲醚)
UV-22:醌类阻聚剂(Kromachem公司制)
<流平剂>
BYK-377(固体成分100%、聚醚改性硅氧烷型表面活性剂、BYK Chemie Japan公司制)
(实施例及比较例)
<实施例及比较例的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物的制造>
以成为下表的组成的方式,对各成分进行混合来制造活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物。
[表1-1]
[表1-2]
[表1-3]
本发明的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,在固化前为低粘度,具有适当的表面张力。
进一步通过LED可固化,其固化涂膜对各种基材具有良好的密合性,且具有高铅笔硬度、耐摩擦性及耐水性。
然而,根据不含(A)多官能胺改性低聚物的比较例1,LED固化性差,根据大量含有(A)多官能胺改性低聚物的比较例2,油墨组合物有高粘度化,且喷出性差的可能性。根据不含(E)玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体的比较例3,涂膜的铅笔硬度低,耐摩擦性和耐水性差,根据过剩含有(E)玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体的比较例4,会出现对各基材的密合性差,且固化后的涂膜过硬的结果。
此外,根据(F)含氮的单官能单体的含量少的比较例5,LED固化性差,反之根据含量多的比较例6,油墨组合物有高粘度化,且喷出性差的可能性。根据不使用(E)玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体,而使用玻璃化转变温度超过10℃的多官能单体的比较例7及8,涂膜对各基材的密合性差。
Claims (3)
1.一种活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,满足下述(A)~(F)的所有条件:
(A)总聚合性成分的合计量中,含有0.2~14.0质量%的多官能胺改性低聚物;
(B)总聚合性成分的合计量中,含有50.0质量%以上的单官能单体;
(C)总聚合性成分的合计量中,含有30.0质量%以上的玻璃化转变温度为20℃以上的单官能单体;
(D)总聚合性成分的合计量中,含有20.0质量%以上的玻璃化转变温度为10℃以下的单官能单体;
(E)总聚合性成分的合计量中,含有3.0~12.0质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体;
(F)总聚合性成分的合计量中,含有30.0~50.0质量%的含氮的单官能单体,
但是,以下情况除外:一种光固化型喷墨印刷用油墨组合物,其满足下述A~E的条件:
A.总光聚合性化合物中,含有5~50质量%的3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯;
B.总光聚合性化合物中,含有1~15质量%的玻璃化转变温度为10℃以下的多官能单体及/或多官能低聚物;
C.总光聚合性化合物中,合计含有40质量%以上的单官能单体;
D.含有具有氨基及/或酰胺基的单体及/或低聚物;
E.油墨组合物的粘度在25℃下为10mPa·s以下。
2.根据权利要求1所述的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,(A)多官能胺改性低聚物为2官能胺改性低聚物,且25℃下的粘度为2000cps以下。
3.根据权利要求1或2所述的活性能量射线固化型喷墨用油墨组合物,其特征在于,含氮的单官能单体为选自丙烯酰吗啉、乙烯基甲基噁唑烷酮、乙烯基己内酰胺及N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少1种。
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