JP2005023299A - 紫外線硬化型湿潤剤を含む水性のインクジェット用インク - Google Patents

Abstract

【課題】 湿潤剤を含む水性のインクジェット印刷用インクにおいて、印刷された画像の乾燥速度を向上させたものを提供する。
【解決手段】 インクは、水に混和する樹脂と水溶性の紫外線硬化型湿潤剤とを含む。水溶性紫外線硬化型湿潤剤の濃度は、５−５０重量％の範囲にできる。このような湿潤剤は、例えば、ポリアルキレン・グリコール・アクリレート、ポリエーテルアクリレート、高エトキシ化されたアクリレートの誘導体を含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、水性のインクジェット用インクに関する。

インクジェット印刷業界では、油性、溶剤性、水性および固体の各インクが使用される。結合剤を含む工業用水性インクがノズルを通して噴射されると、インクから水が部分的にまたは完全に蒸発することにより、残った結合剤と顔料粒子がノズルの中で皮膜を形成し、その結果、回復不能のノズルづまりになる。

インクの組成に湿潤剤を含めることにより、ノズルづまりを抑制または解消することができる。

しかし、湿潤剤は、印刷された画像の乾燥速度を大幅に低下させる。この問題は、印刷が高速の場合、被印刷物が無孔の場合、被印刷物が高温に敏感である場合には、より深刻になる。さらに、乾燥プロセス中、揮発性有機化合物である湿潤剤は、揮発して環境を汚染する。

本発明は、湿潤剤を含む水性のインクジェット用インクにおいて、前記問題を解決することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明のインクジェット印刷用インクは、水と、水に混和する樹脂と、水溶性紫外線硬化型湿潤剤とを含む。

本発明の実施形態は、紫外線（ＵＶ）硬化型湿潤剤を含む水性インクジェット記録用流体の各種の組成を明らかにしている。本発明の実施形態においては、インク組成は、主基材（main carrier）としての水、結合剤としての水混和性の樹脂（resin ）および一つ以上の水溶性ＵＶ硬化型湿潤剤を包含する。明細書および特許請求の範囲において、用語「水混和性」（水に混和する、water miscible）は、水溶性（water-soluble ）または水分散性（water-dispersible ）のことを指す。

インクジェット記録用流体の各種の成分の相対含有量は、さまざまである。例えば、水溶性ＵＶ硬化型湿潤剤の相対含有量（相対含有率、relative amount ）は、５重量％から５０重量％まで変化し得る。

実施形態によって、水溶性ＵＶ硬化型湿潤剤の相対含有量は、５重量％−１０重量％、１０重量％−１５重量％、１５重量％−２０重量％、２０重量％−２５重量％、２５重量％−３０重量％、３０重量％−３５重量％、３５重量％−５０重量％の各範囲にある。

インクは組成として、さらに、光開始剤、例えば顔料および／または染料のような任意の着色剤、ならびに選択的に湿潤剤（wetting agents ）や均染剤（leveling agents ）などの界面活性剤を包含してもよい。さらに、添加剤、例えば貯蔵性を高めるための防腐剤、防かび剤（anti-molds）などを包含してもよい。

本発明の実施形態によるインクは、印刷された画像の乾燥時間を、非硬化性湿潤剤を含む類似のインクに比較して、短縮することができる。インクは、良好な付着性をもつことができる。インクは、紙、カードボードのような吸収性材料、およびプラスチック、ガラス、金属のような非吸収性材料を含む広汎な被印刷物に付着できる。さらに、本発明の実施形態によるインクは、長時間の連続印刷の後にもノズルづまりおよび噴射方向の誤差の問題を防止することができる。また、本発明のある実施形態によれば、インクは揮発性有機成分を事実上含んでいない。

［樹脂］
任意の適切な結合剤を使用することができる。本発明の範囲は、この点に関して限定されていないが、結合剤樹脂は、水分散性樹脂、水溶性樹脂、水分散性ＵＶ硬化型樹脂およびこれらの樹脂の任意の組み合わせでできる。

水分散性樹脂の限定性のない例には、ポリマーの水性エマルジョン、例えば、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニルおよびポリアセテートが含まれる。さらに、コポリマーのエマルジョン、例えば、ポリアクリレート−ポリエステル、ポリアクリレート−ポリウレタンも含まれる。エマルジョンは、イオン的または非イオン的に安定化できる。

水溶性樹脂の限定性のない例には、アルカリに溶けるポリアクリレート、ポリビニルピロリドンが含まれる。

水溶性ＵＶ硬化型樹脂の限定性のない例には、少なくとも２つのアクリル基のような反応性不飽和基をもつＵＶ硬化型化合物の水中樹脂型（resin-in-water）エマルジョンが含まれる。このようなＵＶ硬化型樹脂の限定性のない例には、脂肪族または芳香族ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートが含まれる。

［湿潤剤］
用語「照射硬化型湿潤剤」には、一つ以上のＵＶ硬化型不飽和基をもち、沸点が一般に１７０℃を超える任意の水溶性モノマー、オリゴマー、ポリマーが含まれる。このような湿潤剤の限定性のない例には、ポリアルキレン・グリコール・アクリレート、ポリエーテルアクリレート、アクリレートの高エトキシ化された誘導体が含まれる。

このような材料の具体例には、Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ，ＵＳＡからＳａｒｔｏｍｅｒ ３４４およびＳａｒｔｏｍｅｒ ６１０の商品名で市販され、またはＵＳＢ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｄｒｏｇｅｎｂｏｓ，ＢｅｌｇｉｕｍからＥｂｅｃｒｙｌ １１の商品名で市販されているポリエチレン・グリコール・ジアクリレートが含まれる。別の限定性のない例は、ＵＣＤ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｄｒｏｇｅｎｂｏｓ，ＢｅｌｇｉｕｍからＥｂｅｃｒｙｌ １２の商品名で市販されているポリエーテルトリアクリレートである。さらに別の例は、Ｓａｒｔｏｍｅｒ ＣｏｍｐａｎｙからＳＲ ４１５，ＳＲ ９０３５およびＣＤ ９０３８の商品名で市販されているトリメチロール・プロパン・トリアクリレートの高エトキシ化された誘導体およびビスフエノールＡジアクリレートである。

［光開始剤］
光開始剤は、一つ以上の水溶性または水分散性の遊離基光開始剤を含むことができる。光開始剤の限定性のない例は、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ，Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから市販されているＩｒｇａｃｕｒｅ ２９５９，Ｉｒｇａｃｕｒｅ ５００，Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９Ｗ，Ｄａｒｏｃｕｒ １１７３，Ｄａｒｏｃｕｒ ４６６５，Ｄａｒｏｃｕｒ １６６４，Ｄａｒｏｃｕｒ ４０４３，Ｄａｒｏｃｕｒ ４２６３，Ｄａｒｏｃｕｒ ４２６５が含まれる。

下記のインクの実施例においては、各成分は重量％で示されている。さらにすべての実施例は、下記に詳述されている実施例１と同様の方法で作製されている。下記の実施例は、本発明の範囲をいかなる形にも限定しない。

実施例１（表１）のインクジェット用のインクは、下記の混合手順で製造された：最初にＥｂｅｃｙｌ １２を準備する；光開始剤を加え、１００℃で攪拌しながら溶かす；脱イオン水を加える；Ｊｏｎｃｒｙｌ ５３８を加える；Ｈｏｓｔａｆｉｎｅ ｒｕｂｉｎ Ｆ６Ｂのペースト顔料を加える；界面活性剤または湿潤剤としてＢＹＫ ３４５を加え約３０分間攪拌を続ける。

実施例１は、非硬化型樹脂エマルジョンおよびＵＶ硬化型湿潤剤を含む水性インクを実証している。インクは、各種の被印刷物、例えばカードボード、ＰＶＣ、プラスチック上に噴射されて塗られた（厚み１８μｍで）。インクは、最初に３０秒間９０℃に加熱されて水分を蒸発させられ、加熱に続いてＵＶ照射が行なわれて塗膜の残存物が硬化させられた。キセノン放電フラッシュランプ（４５０ｔｏｒｒ，Ｈｅｒａｃｕｓ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫから入手可能）が５０ヘルツの周波数、３９ジュール／パルスのエネルギーで１８０パルスにわたり用いられた。

前記組成のインクは、Ｎｅｔａｎｙａ，ＩｓｒａｅｌのＡｐｒｉｏｎ Ｌｔｄ．製のプリントヘッドから噴射され、噴射の性能がテストされた。プリントヘッドノズルのつまりは認められなかった。長時間にわたる連続プリントの後にも噴射の方向誤差は認められなかった。

実施例２（表２）のインクジェット用インクは、次の混合手順で製造された：Ｅｂｅｃｒｙ １２を準備する；光開始剤を加え１００℃で攪拌する；脱イオン水を加える；Ｊｏｎｃｒｙｌ ＳＣＸ ８０７８を加える；Ｈｏｓｔａｆｉｎｅ Ｒｕｂｉｎ Ｆ６Ｂのペースト顔料を加える；界面活性剤または湿潤剤としてＢＹＫ ３４５を加え、約３０分間連続攪拌する。

実施例２は、非硬化型樹脂とＵＶ硬化型湿潤剤を含む水性インクを実証する。インクは、各種の被印刷物、例えばカードボード、ＰＶＣ、プラスチックの上に噴射されて塗られた（厚み１８μｍで）。インクは、最初に３０秒間９０℃に加熱されて水分が蒸発させられた。加熱に続いてＵＶ照射が行なわれて塗膜の残存物が硬化させられた。キセノン放電フラッシュランプ（４５０ｔｏｒｒ，Ｈｅｒａｅｕｓ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ，ＵＫから入手可能）が５０ヘルツの周波数、３９ジュール／パルスのエネルギーで１８０パルスにわたって使用された。

前記組成のインクは、Ｎｅｔａｎｙａ，ＩｓｒａｅｌのＡｐｒｉｏｎ Ｌｔｄ．製のプリントヘッドから噴射され、噴射性能がテストされた。プリントヘッドノズルのつまりは認められなかった。長時間の連続プリントの後にも噴射方向の誤差は認められなかった。

実施例３（表３）のインクジェット用インクの組成は、次の混合手順で製造された：Ｓａｒｔｏｍｅｒ ３４４を準備する；光開始剤を加え１００℃で攪拌溶解する；脱イオン水を加える；Ｎｅａｒａｄ Ｒ−４４１を加える；Ｈｏｓｔａｆｉｎ ｒｕｂｉｎ Ｆ６Ｂのペースト顔料を加える；界面活性剤または湿潤剤としてＢＹＫ ３４５を加え；約３０分間連続攪拌する。

実施例３は、ＵＶ硬化型水中油（oil-in water）樹脂エマルジョンとＵＶ硬化型湿潤剤を含む水性インクを実証している。インクは、カードボード、ＰＶＣ、プラスチックのような各種の被印刷物の上に噴射して塗られた（厚み４０μｍで）。インクは、１０秒間９０℃で加熱されて水を蒸発させられた。次にインクは、ＵＶ照射されてフィルムの残存物を硬化させられた。キセノン放電フラッシュランプ（４５０ｔｏｒｒ，Ｈｅｒａｕｓｅ，ＵＫから入手可能）が５０ヘルツ、３９ジュール／パルスのエネルギーで１８０パルスにわたって使用された。硬化した塗膜は、カードボード、ＰＶＣプラスチックのような各種の被印刷物上で優れた機械的特性を示した。

前記組成のインクは、Ｎｅｔａｎｙａ，ＩｓｒａｅｌのＡｐｒｉｏｎ Ｌｔｄ．製のプリントヘッドから噴射され、噴射性能がテストされた。プリントヘッドノズルの目づまりは認められなかった。長時間の連続プリントの後にも噴射方向に誤差はなかった。

実施例４（表４）のインクジェット用インクは、下記の混合手順で製造された：Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ ３４４を準備する；脱イオン水を加える；Ｖｉａｃｔｉｎ ＶＴＥ ６１５５Ｗのエマルジョンを加える；光開始剤を加える；Ｈｏｓｔａｆｉｎｅ ｒｕｂｉｎ Ｆ６Ｂのペースト顔料を加える；界面活性剤または湿潤剤としてＢＹＫ ３４５を加え、約３０分間連続攪拌する。

実施例４（表４）は、ＵＶ硬化型水中油樹脂エマルジョンおよび反応性ＵＶ硬化型湿潤剤を含む水性インクの別の例を実証する。インクは、カードボード、ＰＶＣ、プラスチックのような各種の被印刷物に噴射されて塗られた（厚み４０μｍで）。次に、ＵＶ照射されて塗膜の残存物が硬化された。キセノン放電フラッシュランプ（４５０ｔｏｒｒ，Ｈｅｒａｕｓｅ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ，ＵＫから入手可能）が５０ヘルツの周波数、３９ジュール／パルスのエネルギーで１８０パルスにわたり使用された。

硬化したフィルムは、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンのような各種の非膨潤性（non-swellable ）被印刷物に対して優れた付着性を示した。前記組成のインクは、Ｎｅｔａｎｙａ，ＩｓｒａｅｌのＡｐｒｉｏｎ Ｌｔｄ．製のプリントヘッドから噴射され、噴射性能がテストされた。プリントヘッドノズルのつまりは認められなかった。長時間の連続プリントの後にも噴射の方向誤差は生じなかった。

比較例５（表５）は、実施例１との対比で、非硬化型樹脂エマルジョンと従来の水性湿潤剤を含む水性インクを実証する。

インクは、カードボード、ＰＶＣ、プラスチックのような各種の被印刷物に噴射され塗られた（厚み１８μｍで）。インクは、３６０秒にわたり９０℃で加熱されて水分を蒸発させられた。対比すると、実施例１で述べたように、実施例１に記載された組成の同等厚みの塗膜に対して水分を完全に蒸発させるために必要な時間は３０秒で、それに続き約３．５秒でＵＶ硬化された。

比較例６（表６）は、実施例１との対比で、結合剤をもたないＵＶ硬化型水性湿潤剤を含む水性インクを実証する。インクは、カードボード、ＰＶＣ、プラスチックのような各種の被印刷物に噴射され塗られた（厚み１８μｍで）。インクは、３０秒間９０℃で（水分を蒸発させるために）加熱され、続いて（塗膜の残存物を硬化させるために）ＵＶ照射された。実施例１に比較して、比較例６のインクにより得られた塗膜の機械的性質、例えば耐摩耗性および感水性（water sensitivity ）は、特にＰＶＣプラスチックおよびポリカーボネートのような無孔性被印刷物上では劣ることが実証された。

比較例７（表７）は、実施例４との対比で、湿潤剤なしでＵＶ硬化型樹脂エマルジョンを含む水性インクを実証する。

インクは、カードボード、ＰＶＣ、プラスチックのような各種の被印刷物に噴射され塗られた（厚み１８μｍで）。インクは、３０秒間９０℃で（水分を蒸発させるために）加熱され、続いて（塗膜の残存物を硬化させるために）ＵＶ照射された。

前記組成のインクは、Ｎｅｔａｎｙａ，ＩｓｒａｅｌのＡｐｒｉｏｎ Ｌｔｄ．製のプリントヘッドから噴射され、その噴射性能がテストされた。プリントヘッドノズルのつまりと噴射方向の誤差が、噴射の開始と同時に発生した。

Claims (18)

1. 水と、
   水に混和する樹脂と、
   水溶性紫外線硬化型湿潤剤とを含むインクジェット印刷用インク。
2. 請求項１において、
   水に混和する光開始剤を含むインク。
3. 請求項１において、
   着色剤として染料を含むインク。
4. 請求項１において、
   着色剤として顔料を含む組成。
5. 請求項１において、
   前記樹脂が、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、カルボキシル化されたアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセテート樹脂およびポリ塩化ビニル樹脂の一群から選ばれた少なくとも一つであるインク。
6. 請求項１において、
   前記樹脂が、水分散性紫外線硬化型樹脂であるインク。
7. 請求項６において、
   前記樹脂が、脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートおよびポリエステルアクリレートの一群から選ばれた少なくとも一つであるインク。
8. 請求項１において、
   前記湿潤剤が、ポリアルキレン・グリコール・アクリレートであるインク。
9. 請求項１において、
   前記湿潤剤が、ポリエーテルアクリレートであるインク。
10. 請求項１において、
    前記湿潤剤が、高エトキシ化されたアクリレートの誘導体であるインク。
11. 請求項１において、
    前記湿潤剤が、ポリエチレン・グリコール・ジアクリレートであるインク。
12. 請求項１において、
    前記湿潤剤が、ポリエーテルトリアクリレートであるインク。
13. 請求項１において、
    前記湿潤剤が、エトキシ化されたトリメチロール・プロパン・トリアクリレートであるインク。
14. 請求項１において、
    前記湿潤剤の濃度が、５−１５重量％であるインク。
15. 請求項１において、
    前記湿潤剤の濃度が、１５−３０重量％であるインク。
16. 請求項１において、
    前記湿潤剤の濃度が、３０−５０重量％であるインク。
17. 請求項２において、
    前記光開始剤が、水分散性光開始剤であるインク。
18. 請求項２において、
    前記光開始剤が、水溶性光開始剤であるインク。