JP2004526820A - 印刷用インク - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、インクジェットプリンター用インクに関する。特に、本発明は、紫外線照射によって硬化されるインクジェットプリンター用インクに関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット印刷では、黒インクまたはカラーインクの微小液滴が、1又は複数のリザーバやプリントヘッドから小さなノズルを通して、リザーバに対して移動する基体上に制御下に噴射される。噴射されたインクは、基体上で像を形成する。高速印刷するには、インクがプリントヘッドから迅速に流れなければならない。そしてインクの迅速な流れを保証するためには、使用するインクの粘性が低く、典型的には25℃で50mPas未満でなければならないが、ほとんどの使用ではインクの粘性は25mPas未満でなければならない。典型的には、ノズルを通して噴射されたインクの粘性は、噴射時の温度、普通は40℃の高温で10.5mPasである(周囲温度ではインクの粘性はかなりより高いであろう)。またインクは、リザーバまたはノズルにおける乾燥やクラスト形成に対して耐性でなければならない。これらの理由により、周囲温度付近で使用するためのインクジェット用インクは、通常、多量の流動性液体担体又は溶媒を含むように調合される。インクジェット用インクの1つの通常のタイプでは、液体担体は水である。例えばHenry R. King, Journal of Imaging Sciences 35(3), 179-188 (1991)を参照されたい。このような系では、水の蒸発によりプリントヘッドにおいてインクが乾燥しないように多くの努力を払わなければならない。別のタイプでは、液体担体は低沸点の溶媒又はこれらの混合物である。例えばEP 0314403, EP 0424714およびGB 9927247.8を参照されたい。残念ながら、水又は溶媒の含量が高いインクジェット用インクは、印刷後、溶媒の蒸発又は基体への吸収によってインクが乾燥するまで、触れることができない。この乾燥工程はしばしば時間がかかり、多くの場合(例えば、熱感受性の基体、例えば紙に印刷するとき)速くすることはできない。
【0003】
別のタイプのインクジェット用インクは、光開始剤の存在下に照射、普通は紫外線照射により重合する、モノマーと呼ばれる不飽和有機化合物を含有する。このタイプのインクは、印刷物を乾燥させるために液相を蒸発させる必要がないという利点がある。その代りに印刷物を露光することにより硬化させる。この行程は、適度な温度で溶媒を蒸発させるよりも速い。上記モノマーは、アクリレート又はメタクリレートエステルでよく、例えばEP 0540203B, US-A-5270368及びWO97/31071に開示されている。このようなインクジェット用インクでは、低粘性のモノマーを用いることが必要である。実際には、インクジェット印刷には不適当に高い粘性の組成物を形成しない(メタ)アクリレートモノマー又はそれらの混合物を見つけることは困難である。このことは、特に、分子内に1つを超える重合可能な官能基を有する材料を選んだ場合には事実であるが、これらのモノマーは、照射後に、より架橋された、すなわちより強靱なポリマーを与えるという利点を有する。従って、一般的にはより粘性が高いが、他の点が同じであるならば、重合後により耐性なフィルムを形成する、より高分子量の多官能性(メタ)アクリレートを選択することは制限される。実際には、インクジェット印刷に適する低い粘性を得るために、単官能性アクリレートモノマーを、多官能性アクリレートモノマーと共に用いることが必要となる。しかし、これによって硬化速度が下がり、かつ架橋密度が低下し、従って接着性や靱性などの特性が悪化する傾向がある。
【0004】
従って、この技術分野では、物理的および化学的特性の低下なしに、適当に低い粘性を得るために、単官能性アクリレートモノマーの代替物が求められている。
インクジェット用インクには、他の周知の低粘性の光重合可能なモノマーが用いられている。例えば、EP 0779346に記載の通りビニルエーテルである。この場合には、ビニルエーテルは、カチオン光重合可能なモノマーとして用いられている。しかしビニルエーテルには、カチオン硬化がラジカル硬化に比べて遅くなりがちであるという欠点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0005】
従って、本発明は、水又は揮発性有機溶媒を実質的に含まず、少なくとも1つの多官能性(メタ)アクリレートモノマー、少なくとも1つのα、β−不飽和エーテルモノマー、少なくとも1つのラジカル光開始剤、および少なくとも1つの着色剤を含み、そして25℃での粘性が100mPas未満である、インクジェット用インクを提供する。
【0006】
本発明者は、ラジカル系において光重合可能なモノマーとしてα、β−不飽和エーテルを、1又は複数の多官能性(メタ)アクリレートモノマーと共に用いることによって、インクジェット印刷に適する良好な硬化速度を示す低粘性のインクを得ることができることを見出した。またこれらの系は、良好な消費者サイドにおける特性、例えば良好な硬化性、接着性および化学耐性も示す。
【0007】
本発明のインクは、好ましくは、1重量部のα、β−不飽和エーテルモノマーに対して、2〜15(特に好ましくは5〜15)重量部の多官能性(メタ)アクリレートモノマーを含有する。
【0008】
多官能性(メタ)アクリレートモノマーは、好ましくは、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、例えばテトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリ(プロピレングリコール)トリアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビス(ペンタエリトリトール)ヘキサアクリレート、およびエトキシル化又はプロポキシル化グリコールおよびポリオールの上記アクリレートエステル、例えばプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、並にこれらの混合物から選択される。分子量が200を超える二官能性アクリレートが特に好ましい。
【0009】
メタクリル酸のエステル(即ちメタクリレート)は、例えば、ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレートであってよい。
複数の(メタ)アクリレートの混合物を用いてもよい。
好ましくは、多官能性(メタ)アクリレートモノマーの含量は50〜95重量%であり、好ましくは60〜80重量%である。
【0010】
本発明のインクは、好ましくは、単官能性(メタ)アクリレートモノマーを実質的に含有しないが、少量は許容しうる。
単官能性(メタ)アクリレートモノマーが存在する場合、これは、好ましくはアクリル酸のエステル、例えばオクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフリルアクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、およびこれらの混合物である。
【0011】
本発明の組成物は、1又は複数のα、β−不飽和エーテルモノマーを含有しなければならない。α、β−不飽和エーテルモノマーの例は、ビニルエーテルモノマー、例えばトリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、およびエチレングリコールモノビニルエーテル、更にエチル−1プロペニルエーテル、トリエチレングリコールメチルプロペニルエーテル、トリエチレングリコールメチルビニルエーテル、および2−シクロペンテン−1−イルエーテルである。複数のα、β−不飽和エーテルモノマーの混合物を用いてもよい。
【0012】
アクリレートモノマーとα、β−不飽和エーテルモノマーとの比率が5:1〜15:1である場合には、多官能性α、β−不飽和エーテルモノマーの含量は、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは7〜15重量%である。好ましくは多官能性の、より好ましくは二官能性および三官能性のα、β−不飽和エーテルモノマーが用いられる。
(メタ)アクリレートモノマーとα、β−不飽和エーテルモノマーとの比率が2:1〜15:1である場合には、α、β−不飽和エーテルモノマーの含量は、好ましくは1〜30重量%、特に好ましくは7〜15重量%である。
【0013】
α、β−不飽和エーテルモノマーは、好ましくはビニルエーテルモノマーである。特に好ましくはこのビニルエーテルは、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、エチレングリコールモノビニルエーテル、およびこれらの混合物から選択される。本発明の組成物は、好ましくはビニルエーテルモノマーおよび多官能性アクリレートを含有する。
【0014】
上記モノマーに加えて、本発明の組成物は光開始剤を含有する。これは、紫外線照射により上記モノマーの重合を開始させる。好ましい光開始剤は、照射時にフリーラジカルを生成するもの(フリーラジカル光開始剤)、例えばベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、又はこれらの混合物である。このような光開始剤は周知であり、例えば商品名Irgacure(Ciba社)、 Darocur(Ciba社)およびLucerin(BASF社)として市販されている。
好ましくはインク中の光開始剤の含量は1〜20重量%、好ましくは4〜10重量%である。
【0015】
また本発明のインクジェット用インクは着色剤を含有する。着色剤は、インクの液体媒体中に溶解しても又は分散してもよい。着色剤は、好ましくは当分野に周知である市販の分散性顔料(dispersible pigment)であり、例えば商品名パリオトール(Paliotol)(BASF社から入手可能)、シンカシア(Cinquasia)、イラガライト(Irgalite)(両方ともチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から入手可能)、およびホスタパーム(Hostaperm)(クラリアントUK社から入手可能)である。この顔料は所望のいかなる色のものでもよく、例えばピグメントイエロー13、ピグメントイエロー83、ピグメントレッド9、ピグメントレッド184、ピグメントブルー15:3、ピグメントグリーン7、ピグメントバイオレット19、ピグメントブラック7でよい。黒色および三色工程印刷で必要とされる色が特に有用である。複数の顔料の混合物を使用してもよい。顔料の総量は好ましくは0.5〜15重量%、より好ましくは1〜5重量%である。
【0016】
特性や効能を改善するために、インク中に当分野に周知の他の成分を含有してもよい。これらの成分は、例えば界面活性剤、消泡剤、分散剤、光開始剤の相乗剤、熱や光による劣化を防止するための安定剤、消臭剤、フロー助剤またはスリップ助剤、殺生剤、および識別用トレーサーである。
【0017】
本発明はまた、上記のインクを用いてインクジェット印刷する方法も提供する。
本発明のインクは、好ましくは紫外線照射により硬化され、そしてインクジェット印刷での使用に適する。
【0018】
本発明者は、意外なことに、このインクジェット用インクが、望ましい低粘性を示すことを見出した(25℃において好ましくは100mPas未満、より好ましくは50mPas未満、最も好ましくは25mPas未満である)。従って、一般に硬化速度を低下させる単官能性(メタ)アクリレートモノマーを通常は使用する必要はないが、使用することもできる。しかし本発明のインクは、例えば多官能性(メタ)アクリレートおよびビニルエーテル、並により少量(例えば1〜15重量%)の単官能性(メタ)アクリレートを含有してもよい。
【0019】
本文で(メタ)アクリレートとは、標準的な意味、即ちアクリレートおよび/またはメタクリレートを指す。
本発明のインクは、例えば高速水冷式攪拌機で撹拌するか、または水平ビーズミルで混練するなどの周知の方法により製造されうる。
【実施例】
【0020】
本発明を、下記の実施例を参照して説明する(指示した「部」は重量による)。実施例1はマゼンタ色のUVインクジェット用インクであり、実施例2〜11はシアン色のUVインクジェット用インクである。これらのインクは、α、β−不飽和エーテルの使用により付与される利点を証明するために、代替的に多官能性アクリレートおよびメタクリレートの組合せを用いている。
【0021】
実施例1
以下の成分を、指示した順番で高速水冷式攪拌機により撹拌した。
【0022】
製造したインクは、25℃で22mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより照射を行った。このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0023】
実施例2
以下の成分を、指示した順番で高速水冷式攪拌機により撹拌した。
【0024】
製造したインクは、25℃で18.4mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0025】
実施例3
【0026】
Sartomer 350は、多官能性メタクリレートの1つであるトリメチロールプロパントリメタクリレートである。製造したインクは、25℃で19.6mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に20m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0027】
実施例4
【0028】
Actilane 421はプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートであり、そしてPhotomer 2017はヘキサンジオールジメタクリレートであり、これらによりアクリレートとメタクリレートの組合せを提供する。製造したインクは、25℃で5.7mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に20m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0029】
実施例5
【0030】
Actilane 421はプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートであり、そしてSartomer 339はフェノキシエチルアクリレートであり、これらにより多官能性と単官能性のアクリレートの組合せを提供する。製造したインクは、25℃で13.6mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0031】
実施例6〜8では、ジプロピレングリコールジアクリレートであるActilane 422を用い、そしてα、β−不飽和エーテルを変化させた。
実施例6
【0032】
Rapi-Cure CHVEは1,4-シクロヘキサンジメタノールのジビニルエーテルである。製造したインクは、25℃で14.3mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0033】
実施例7
【0034】
製造したインクは、25℃で11.3mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0035】
実施例8
【0036】
製造したインクは、25℃で11.3mPasの粘性を示した。このインクを自動接着性のビニール上に印刷し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより露光を行った。実施例1と同様に、このインクによる印刷物は、良好な硬化性、接着性および化学耐性を示した。
【0037】
比較実施例1
以下の成分を、指示した順番で高速水冷式攪拌機により撹拌した。
【0038】
このインクは、ビニルエーテル成分を、追加したプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートによって置き換えた点以外は、実施例1のものと同じである。
製造したインクは、25℃で46.8mPasの粘性を示した。この粘性は、ほとんどの市販のインクジェットプリント用ヘッドにおける使用にはあまりに高い。このインクを、巻線型バーアプリケータ−を用いて自動接着性のビニール上に塗布し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより照射を行った。このインクを実施例1のインクと比較したところ、この硬化フィルムは、より劣る接着性および化学耐性を示した。
【0039】
比較実施例2
以下の成分を、指示した順番で高速水冷式攪拌機により撹拌した。
【0040】
このインクは、ビニルエーテル成分を、単官能性モノマーであるオクチル/デシルアクリレートによって置き換えた点以外は、実施例1のものと同じである。
製造したインクは、25℃で22mPasの粘性を示した。この粘性は、市販のインクジェットプリント用ヘッドにとって十分である。しかし、このインクを、巻線型バーアプリケータ−を用いて自動接着性のビニール上に塗布し、そして鉄ドープ処理した紫外線ランプ(パワー120W/cm)の光線下に40m/minの速度で通過させることにより照射を行ったところ、この硬化フィルムは、実施例1と比べて、より劣る接着性および化学耐性を示した。
Claims (13)
- 水又は揮発性有機溶媒を実質的に含まず、少なくとも1つの多官能性(メタ)アクリレートモノマー、少なくとも1つのα、β−不飽和エーテルモノマー、少なくとも1つのラジカル光開始剤、および少なくとも1つの着色剤を含み、そして25℃での粘性が100mPas未満である、インクジェット用インク。
- 1重量部のα、β−不飽和エーテルモノマーに対して、2〜15重量部の多官能性(メタ)アクリレートモノマーを含有する、請求項1のインクジェット用インク。
- 多官能性(メタ)アクリレートモノマーが、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、例えばテトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリ(プロピレングリコール)トリアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ビス(ペンタエリトリトール)ヘキサアクリレート、およびエトキシル化又はプロポキシル化グリコールおよびポリオールの上記アクリレートエステル、例えばプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、並にこれらの混合物から選択される、請求項1又は2のインクジェット用インク。
- 多官能性(メタ)アクリレートモノマーの含量が50〜95重量%、好ましくは60〜80重量%である、請求項1〜3のいずれかのインクジェット用インク。
- 単官能性(メタ)アクリレートモノマーを実質的に含有しない、請求項1〜4のいずれかのインクジェット用インク。
- (メタ)アクリレートモノマーとα、β−不飽和エーテルモノマーとの比率が2:1〜15:1である場合には、α、β−不飽和エーテルモノマーの含量が1〜30重量%、好ましくは7〜15重量%である、請求項1〜5のいずれかのインクジェット用インク。
- α、β−不飽和エーテルモノマーがビニルエーテルモノマーである、請求項1〜6のいずれかのインクジェット用インク。
- ビニルエーテルが、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、エチレングリコールモノビニルエーテル、およびこれらの混合物から選択される、請求項7のインクジェット用インク。
- 光開始剤がフリーラジカル光開始剤であり、好ましくはベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、又はこれらの混合物から選択される、請求項1〜8のいずれかのインクジェット用インク。
- インク中の光開始剤の含量が1〜20重量%、好ましくは4〜10重量%である、請求項1〜9のいずれかのインクジェット用インク。
- 着色剤として分散性顔料を含有する、請求項1〜10のいずれかのインクジェット用インク。
- インク中の分散性顔料の含量が0.5〜15重量%、より好ましくは1〜5重量%である、請求項11のインクジェット用インク。
- 請求項1〜12のいずれかのインクジェット用インクを用いるインクジェット印刷の方法。
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