JP2010138298A - 活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式単官能モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(1)を用いて基材にクリア塗膜を形成後、該塗膜の上に2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式単官能モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物(2)を用いて印刷塗膜を形成する活性エネルギー線硬化型インク組成物の重ね印字方法であって、各層の基材に対する接触角の間に一定の関係が成立することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ及びその印刷方法及びそのインキセット。
【選択図】なし
Description
揮発性の有機溶剤を用いたインキにおいては、使用する樹脂の密着性および溶剤の揮発によって非吸収性の基材においても良好な印字を形成することができる。しかしながら、揮発性の溶剤がインキの主成分となるためヘッドのノズル面において溶剤の揮発による乾燥が非常に早く、頻繁なメンテナンスを必要とする。また、インキは本質的に溶剤に対する再溶解性が必要とされるため、溶剤に対する耐性が十分得られないことがある。
このような特性を満足させるため、揮発性のないモノマー類を使用して、ヘッドでの乾燥を防ぎ、その一方、活性エネルギー線を与えることで硬化させる型のインキの利用もおこなわれている。活性エネルギー線硬化型インクジェットインキとしては、特許文献1ないし特許文献5において記載されているが、何れのインキもポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ガラス、アクリルに直接印刷すると密着性が低く、また基材に対する濡れ性が悪いため実用上適さないものばかりであった。
更に、活性エネルギー線硬化型インクジェットインキは、ガラス、プラスチック、および金属などの非吸収性の基材に印刷することができる特徴を有するが、着弾したインクの濡れ性が不十分な場合は、基材上でインキがハジキを生じ、画像の鮮明さに問題が生じる。
また、形成された画像への光沢の付加、また画像の太陽光や薬品等からの保護を目的としクリアインクでオーバーコートする事があるが、その場合においても、画像面に対するクリアインクの濡れ性が不十分である場合は、画像塗膜に対しクリアインクがハジキを起こし、オーバーコートとしての所望の効果が得られない。あるいは、インキの密着性を向上させる目的として、クリアインキでアンダーコートする事があるが、その場合においても、アンダーコート面に対するインキの濡れ性が不十分である場合は、インキアンダーコート塗膜に対してインキがはじきを起こし、アンダーコートとしての所望の効果が得られ無い。従来、インキの濡れ性はインキ自身の表面張力で規定していたが、筆者らは鋭意研究の結果、インキの基材に対する接触角が支配的な因子であることが見出された。
CA3≦CA2≦CA1
の関係が成立することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物を用いてインクジェット印刷する印刷方法及びそのインキセットに関する。
更に、基材上に該活性エネルギー線硬化硬化型インクジェットインキセットで画像形成した後、該インキセットを活性エネルギー線で硬化してなる印刷物に関する。
これら環状構造を有する化合物をインキ中に配合すると、密着性が向上する。原理は定かではないが、環構造部分が面で基材と密着し、VanDerWaars力の上昇により、密着性が向上すると考えられる。
脂環式2官能モノマーとしては、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジアクリレートを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
これら環状構造を有する化合物をインキ中に配合すると、密着性が向上する。原理は定かではないが、環構造部分が面で基材と密着し、VanDerWaars力の上昇により、密着性が向上すると考えられる。単官能モノマー、2官能モノマーにおいて、2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式モノマーを用いることで、基材への密着性が更に向上する。これら、脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式モノマーはインキ中で50重量%以上99重量%以下であることが好ましい。
また、インキの低粘度化、及び基材への濡れ広がり性を向上させるために、インキ中に有機溶剤を含有させてもよい。
有機溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、ジエチルジグリコール、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、プロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート等のグリコールモノアセテート類、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、エチレングリコールプロピオネートブチレート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールアセテートジブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールプロピオネートブチレート、ジエチレングリコールジプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートジブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールプロピオネートブチレート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールアセテートジブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールプロピオネートブチレート、ジプロピレングリコールジプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートジブチレート等のグリコールジアセテート類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類があげられる。この中でも、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチルジグリコールが好ましい。
酸化チタンの具体例としては、石原産業社製「タイペークCR−50、50−2、57、80、90、93、95、953、97、60、60−2、63、67、58、58−2、85」「タイペークR−820,830、930、550、630、680、670、580、780、780−2、850、855」「タイペークA−100、220」「タイペークW−10」「タイペークPF−740、744」「TTO−55(A)、55(B)、55(C)、55(D)、55(S)、55(N)、51(A)、51(C)」「TTO−S−1、2」「TTO−M−1、2」、テイカ社製「チタニックスJR−301、403、405、600A、605、600E、603、805、806、701、800、808」「チタニックスJA−1、C、3、4、5」、デュポン社製「タイピュアR−900、902、960、706、931」等が挙げられる。
本発明では、顔料の分散性およびインキの保存安定性を向上させるために顔料分散剤を添加するのが好ましい。顔料分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート等を用いることができる。
顔料分散剤の具体例としては、BYK Chemie社製「Anti−Terra−U(ポリアミノアマイド燐酸塩)」、「Anti−Terra−203/204(高分子量ポリカルボン酸塩)」、「Disperbyk−101(ポリアミノアマイド燐酸塩と酸エステル)、107(水酸基含有カルボン酸エステル)、110、111(酸基を含む共重合物)、130(ポリアマイド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「400」、「Bykumen」(高分子量不飽和酸エステル)、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸)」、「P104S、240S(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン系)」、「Lactimon(長鎖アミンと不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン)」が挙げられる。
また、Efka CHEMICALS社製「エフカ44、46、47、48、49、54、63、64、65、66、71、701、764、766」、「エフカポリマー100(変性ポリアクリレート)、150(脂肪族系変性ポリマー)、400、401、402、403、450、451、452、453(変性ポリアクリレート)、745(銅フタロシアニン系)」、共栄社化学社製「フローレン TG−710(ウレタンオリゴマー)、「フローノンSH−290、SP−1000」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合物)」、楠本化成社製「ディスパロン KS−860、873SN、874(高分子分散剤)、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル型)」が挙げられる。
さらに、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、EP」、「ホモゲノールL−18(ポリカルボン酸型高分子)、「エマルゲン920、930、931、935、950、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)、「アセタミン24(ココナッツアミンアセテート)、86(ステアリルアミンアセテート)」、アビシア社製「ソルスパース5000(フタロシアニンアンモニウム塩系)、13940(ポリエステルアミン系)、17000(脂肪酸アミン系)、24000GR、32000、33000、39000、41000、53000」、日光ケミカル社製「ニッコール T106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)、Hexagline 4−0(ヘキサグリセリルテトラオレート)」、味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821、822、824」等が挙げられる。
顔料分散剤は組成物中に0.1〜10重量%含まれることが好ましい。
本発明の組成物には、顔料の分散性およびインキの保存安定性をより向上させるために、有機顔料の酸性誘導体を顔料の分散時に配合することが好ましい。
本発明で用いる活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物において、お互いの濡れ性を良好とし、重ね塗り特性に優れた特徴をもたせる為に、インクの濡れ性 が所定の関係に調整されている事が必要である。
すなわち下層塗膜を形成する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインク組成物(1)の基材に対する濡れ性(CA1)と、その上層に塗布される活性エネルギー線硬化型インクジェットインク組成物(2)の基材に対する接触角(CA2)と、更にその上層に塗布される活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(3)の基材に対する接触角(CA3)の間において、
CA3≦CA2≦CA1
の関係を満たすことで、はじきのない鮮明な画像を印刷することが出来る。しかし、用途によって、用いるインキが(1)(2)だけの場合、(2)(3)だけの場合、あるいは(1)(2)(3)の場合などがあるため、それぞれの関係は、
CA2≦CA1、CA3≦CA2、CA3≦CA2≦CA1
でなければならない。
このように各インキの基材に対する接触角の関係を規定することによって種々の着色インクをハジキなく重ね塗りする場合に、お互いに濡れ性を保つことができ、鮮明なカラー画像を得ることができる。なお本願発明においてインク組成物の基材に対する接触角は、25℃において協和界面科学社製の接触角測定器(DropMaster)で測定した値を用いるものとする。
表面調整剤は組成物中に、本願発明に規定する特定の関係を満たすために0.001〜1重量%含まれることが好ましい。
また、インキの基材に対する接触角を調整させるために、上記表面調整剤を用いる以外に、インキに有機溶剤を添加したり、インキに低表面張力のモノマーを使用したりすることでも対応は可能である。低表面張力のモノマーとしては、イソボロニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、オクチル/デシルアクリレート、3、3、5−トリメチル−シクロヘキシルアクリレートが挙げられる。
本発明において活性エネルギー線として紫外線を使用するときは、光ラジカル重合開始剤をインキ中に配合する。光ラジカル重合開始剤としては、分子開裂型または水素引き抜き型のものが本発明に好適である。具体例としては、ベンゾインイソブチルエーテル、2、4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ベンジル、2,4、6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、ビス(2、4、6−ジメトキシベンゾイル)−2、4、4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、1,2−オクタンジオン、1−(4−(フェニルチオ)−2,2−(O−ベンゾイルオキシム))等が好適に用いられ、さらにこれら以外の分子開裂型のものとして、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オンおよび2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン等を併用しても良いし、さらに水素引き抜き型光重合開始剤である、ベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、イソフタルフェノン、4−ベンゾイル−4'−メチル−ジフェニルスルフィド等も併用できる。
また上記光ラジカル重合開始剤に対し、増感剤として例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p−ジエチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N,N−ジメチルベンジルアミンおよび4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の、前述重合性成分と付加反応を起こさないアミン類を併用することもできる。もちろん、上記光ラジカル重合開始剤や増感剤は、紫外線硬化性化合物への溶解性に優れ、紫外線透過性を阻害しないものを選択して用いることが好ましい。
光ラジカル重合開始剤と増感剤は紫外線硬化性組成物総量に対して0.1〜20質量%,好ましくは,4〜12質量%の範囲で用いる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェットインキは可塑剤、紫外線防止剤、光安定化剤、酸化防止剤等の種々の添加剤を使用することができる。
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。なお、実施例中、「部」は「重量部」を表す。
・ソルスパース32000(アビシア社製 顔料分散剤) 9.0部
・フェノキシエチルアクリレート 61.0部
下記配合処方にてインキ化し、ポリカーボネートに対する接触角が33度(表面張力32.4mN/m)のインクジェットクリアインキを得た。
・2−フェノキシエチルアクリレート 71.9部
・N−ビニルカプロラクタム 15.0部
・ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート 5.0部
・エサキュアONE(ランベルティ社製 光ラジカル重合開始剤) 3.0部
・ルシリンTPO(BASF社製 光ラジカル重合開始剤) 5.0部
・ブチルヒドロキシトルエン 0.1部
上記顔料分散体を下記配合処方にてインキ化し、ポリカーボネートに対する接触角が25度(表面張力22.5mN/m)のインクジェットインキを得た。
・顔料分散体A 11.4部
・2−フェノキシエチルアクリレート 13.8部
・N−ビニルカプロラクタム 30.0部
・BYK UV3510(BYK Chemie社製 シリコン樹脂) 0.2部
・トリプロピレングリコールジアクリレート 12.8部
・プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジアクリレート 23.7部
・イルガキュア127(チバスペシャルティケミカルズ社製 光ラジカル重合開始剤) 4.0部
・イルガキュア819(チバスペシャルティケミカルズ社製 光ラジカル重合開始剤) 4.0部
・ブチルヒドロキシトルエン 0.1部
下記配合処方にてインキ化し、ポリカーボネートに対する接触角が23度(表面張力22.5mN/m)のインクジェットクリアインキを得た。
・N−ビニルカプロラクタム 35.8部
・トリプロピレングリコールジアクリレート 30.0部
・ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジアクリレート 25.6部
・TEGORAD2300(TEGO Chemie社製 シリコン樹脂) 0.5部
・イルガキュア184(チバスペシャルティケミカルズ社製 光ラジカル重合開始剤) 3.0部
・エサキュアONE(ランベルティ社製 光ラジカル重合開始剤) 5.0部
・ブチルヒドロキシトルエン 0.1部
実施例1の組成に対して、新たにTEGORAD2300(TEGO Chemie社製 シリコン樹脂)を0.5部添加し、ポリカーボネートに対する接触角が22度(表面張力21.5mN/m)のインクジェットインキを得た。
(比較例2)
下記配合処方にてインキ化し、ポリカーボネートに対する接触角が30度(表面張力25.5mN/m)のインクジェットクリアインキを得た。
・イソオクチルアクリレート 49.1部
・エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート 42.9部
・イルガキュア907(チバスペシャルティケミカルズ社製 光ラジカル重合開始剤) 3.0部
・イルガキュア819(チバスペシャルティケミカルズ社製 光ラジカル重合開始剤) 5.0部
Claims (2)
- 2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式単官能モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(1)を用いて基材にクリア塗膜を形成後、該塗膜の上に2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式単官能モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物(2)を用いて印刷塗膜を形成し、該印刷塗膜の上に2種類以上の脂環式、またはヘテロ環式、または芳香環式単官能モノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(3)を用いてクリア塗膜を形成する活性エネルギー線硬化型インク組成物の重ね印字方法であって、下層に印字する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(1)の基材に対する接触角CA1(度)と、中間層に印字する活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物(2)の基材に対する接触角CA2(度)、上層に印字する活性エネルギー線硬化型インクジェットクリアインキ組成物(3)の基材に対する接触角CA3(度)との間に、
CA3≦CA2≦CA1
の関係が成立することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物を用いてインクジェット印刷する印刷方法及びそのインキセット。 - 基材上に請求項1記載のインキセットで画像形成した後、該インキセットを活性エネルギー線で硬化してなる印刷物。
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