JP2011162703A - 放射線硬化型インク組成物、ならびにインクジェット記録方法および記録物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る放射線硬化型インク組成物は、(A)反応成分中に20質量%以上65質量%以下のホモポリマーのガラス転移点が0℃以下のアクリレートモノマーと、(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートと、(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートと、を含有する。
【選択図】なし
Description
本発明に係る放射線硬化型インク組成物の一態様は、
(A)反応成分中に20質量%以上65質量%以下のホモポリマーのガラス転移点が0℃以下のアクリレートモノマーと、
(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートと、
(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートと、
を含有することを特徴とする。
適用例1の放射線硬化型インク組成物によれば、記録した画像において、柔軟性、伸張耐久性、耐擦性および耐候性に優れたものとなる。
適用例1において、
前記(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートを反応成分中に1質量%以上20質量%以下含有することができる。
適用例1または適用例2において、
前記(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートは、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートであることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか一例において、
前記(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートを反応成分中に20質量%以上65質量%以下含有することができる。
適用例1ないし適用例4のいずれか一例において、
前記(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートは、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレートおよびジシクロペンテニルオキシエチルアクリレートから選択される少なくとも1種であることができる。
適用例1ないし適用例5のいずれか一例において、
さらに、(D)アミノアクリレートを含有することができる。
適用例1ないし適用例6のいずれか一例において、
さらに、(E)光重合開始剤を含有することができる。
適用例1ないし適用例7のいずれか一例において、
測定温度20℃における粘度は、10mPa・s以上40mPa・s以下であり、かつ、測定温度20℃における表面張力は、20mN/m以上30mN/m以下であることができる。
本発明に係るインクジェット記録方法の一態様は、
(a)記録媒体上に適用例1ないし適用例8のいずれか一例に記載の放射線硬化型インク組成物を吐出する工程と、
(b)吐出された放射線硬化型インク組成物に対して、活性放射線光源から350nm以上430nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する活性放射線を照射する工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明に係る記録物は、
適用例9に記載のインクジェット記録方法によって記録されたことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る放射線硬化型インク組成物は、(A)反応成分中に20質量%以上65質量%以下のホモポリマーのガラス転移点が0℃以下のアクリレートモノマー(以下、単に(A)成分ともいう。)と、(B)脂環式構造を有する単官能アクリレート(以下、単に(B)成分ともいう。)と、(C)脂環式構造を有する多官能アクリレート(以下、単に(C)成分ともいう。)と、を含有することを特徴とする。なお、本発明において「反応成分」とは、ポリマーを形成するために用いられる重合性モノマーのことをいい、これ以外の顔料、分散剤、光重合開始剤、スリップ剤等の添加剤を含まない。また、本発明において「画像」とは、ドット群から形成される印字パターンを示し、テキスト印字、ベタ印字も含める。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(A)ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が0℃以下のアクリレートモノマーを含有する。本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(A)成分を所定量含有することにより、記録媒体上に記録した画像の柔軟性や伸張耐久性を向上させることができる。また、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が0℃以下のアクリレートモノマーは、他のアクリレートモノマーに対する希釈性も良好であり、(B)成分や(C)成分が有する機能を阻害することがない。
長鎖アルキルアクリレートとしては、例えば2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、n−デシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、n−ラウリルアクリレート、n−トリデシルアクリレート、n−セチルアクリレート、n−ステアリルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、イソオクチルアクリレート(Tg;−58℃)、n−トリデシルアクリレート(Tg;−55℃)が好ましい。
ポリエチレンオキシドまたはポリプロピレンオキシド付加単官能アクリレートとしては、例えば(ポリ)エチレングリコールモノアクリレート、(ポリ)エチレングリコールアクリレートメチルエステル、(ポリ)エチレングリコールアクリレートエチルエステル、(ポリ)エチレングリコールアクリレートフェニルエステル、(ポリ)プロピレングリコールモノアクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノアクリレートフェニルエステル、(ポリ)プロピレングリコールアクリレートメチルエステル、(ポリ)プロピレングリコールアクリレートエチルエステル、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、メトキシトリエチレングリコールアクリレート(Tg;−50℃)、エトキシジエチレングリコールアクリレート(Tg;−70℃)が好ましい。
フェノキシエチルアクリレートまたはその変性品としては、例えばフェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ノニルフェノールEO付加物アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、フェノキシエチルアクリレート(Tg;−22℃)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(Tg;−35℃)が好ましい。特にフェノキシエチルアクリレートは、良好な硬化性を有しており、他の重合性モノマーに対する希釈性も良好であるため、非常に使いやすいという特徴を有している。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートを含有する。本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートを含有することにより、放射線硬化型インク組成物の粘性をインクジェット記録方式に適した低い値(20℃/10mPa・s以上40mPa・s以下)に調節することができる。単官能アクリレートは、総じて粘度が低いからである。さらに嵩高い脂環式構造を有することで、記録媒体上に記録した画像に強靱性を付与することができ、これにより耐擦性を向上させることができる。また、芳香環ではない脂環式構造を有する単官能アクリレートを選択することにより、耐候性を向上させることもできる。なお、(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートは、他のアクリレートモノマーに対する希釈性も良好であり、(A)成分や(C)成分が有する機能を阻害することがない。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートを含有する。本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、(A)成分を反応成分中に20質量%以上65質量%以下含有するため、前述したように記録媒体上に記録した画像の柔軟性に優れている。(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートは、記録媒体上に記録した画像の柔軟性を保持しつつ、該画像の強度を高めるための架橋剤として機能する。また、多官能アクリレートが脂環式構造のような嵩高い構造を有することで、光重合による硬化時間を短縮できるだけでなく、形成されるポリマーの強度をより向上させることができる。すなわち、本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートを含有することにより、記録媒体上に記録した画像に強靱性を付与することができ、これにより耐擦性を向上させることができる。また、芳香環ではない脂環式構造を有する多官能アクリレートを選択することにより、耐候性を向上させることもできる。なお、(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートは、他のアクリレートモノマーに対する希釈性も良好であり、(A)成分や(B)成分が有する機能を阻害することがない。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、さらに反応成分中に(D)アミノアクリレートを含有してもよい。本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、反応成分中に(D)アミノアクリレートを含有することにより、共重合反応を促進させることができる。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、前述した反応成分の他に、さらに(E)光重合開始剤を含有してもよい。光重合開始剤とは、記録媒体上に吐出された放射線硬化型インク組成物に活性放射線を照射することによって、前述した反応成分の共重合反応を開始させる機能を有する化合物の総称である。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物は、必要に応じて、顔料、分散剤、スリップ剤、重合禁止剤等の添加剤を含有してもよい。
本実施の形態に係る放射線硬化型インク組成物の20℃における粘度は、好ましくは10〜40mPa・sであり、より好ましくは15〜25mPa・sである。放射線硬化型インク組成物の20℃における粘度が前記範囲内にあると、ノズルから放射線硬化型インク組成物が適量吐出され、放射線硬化型インク組成物の飛行曲がりや飛散を一層低減することができるため、インクジェット記録装置に好適に使用することができる。なお、粘度は、粘弾性試験機MCR−300(Pysica社製)を用いて、20℃の環境下でShear Rateを10〜1000に上げていき、Shear Rate200時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録方法は、(a)記録媒体上に前述した放射線硬化型インク組成物を吐出する工程と、(b)吐出された放射線硬化型インク組成物に対して、活性放射線光源から350nm以上430nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する活性放射線を照射する工程と、を含むことを特徴とする。
本工程は、記録媒体上に前述した放射線硬化型インク組成物を吐出する工程である。
本工程は、吐出された放射線硬化型インク組成物に対して、活性放射線光源から350nm以上430nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する活性放射線を照射する工程である。本工程によれば、記録媒体上に吐出された放射線硬化型インク組成物に特定波長の活性放射線を照射することにより、該放射線硬化型インク組成物が硬化されて、記録媒体上に画像を記録することができる。
本発明の一実施形態に係る記録物は、前述したインクジェット記録方法によって記録されたものである。記録媒体の上に記録した画像は、前述した放射線硬化型インク組成物を用いて形成されたものであるから、柔軟性、伸張耐久性に優れている共に、耐擦性および耐候性にも優れている。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
着色剤としてシアン顔料(チバ・ジャパン株式会社製、商品名「IRGALITE BLUE GLVO」)15質量部、分散剤としてSolsperse36000(LUBRIZOL社製)1.2質量部に、フェノキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社、商品名「V#192」)を加えて全体を100質量部とし、混合撹拌して混合物とした。この混合物を、サンドミル(安川製作所株式会社製)を用いて、ジルコニアビーズ(直径1.5mm)と共に6時間分散処理を行った。その後、ジルコニアビーズをセパレータで分離することにより、実施例1で使用するシアン顔料分散液を得た。
また、前記フェノキシエチルアクリレートに代えて、表1、表2に記載の(A)成分または(B)成分を使用したこと以外は同様にして、実施例2〜10、比較例1〜5で使用するシアン顔料分散液を得た。
表1または表2に記載の組成となるように、反応成分、光重合開始剤、スリップ剤を混合し完全に溶解させた後、これに前記シアン顔料分散液をシアン顔料の濃度が表1または表2に記載の濃度となるように撹拌しながら滴下した。滴下終了後、常温で1時間混合撹拌し、さらに5μmのメンブランフィルターでろ過して、各放射線硬化型インク組成物を得た。
・フェノキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社、商品名「V#192」)
・フェノキシジエチレングリコールアクリレート(新中村化学工業株式会社、商品名「NKエステル AMP−20GY)
・n−トリデシルアクリレート(サートマージャパン株式会社製、商品名「SR489」)
・イソオクチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、商品名「IOAA」)
・エトキシジエチレングリコールアクリレート(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトアクリレートEC−A」)
・メトキシトリエチレングリコールアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、商品名「V−MTG」)
・ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート(日立化成工業株式会社製、商品名「FA512AS」)
・ジシクロペンテニルアクリレート(日立化成工業株式会社製、商品名「FA511AS」)
・ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート(ダイセル・サイテック株式会社製、商品名「EBECRYL IRR214K」)
・アミノアクリレート(ダイセル・サイテック株式会社製、商品名「EBECRYL 7100」)
・IRGACURE 819(チバ・ジャパン株式会社製、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、光重合開始剤)
・DAROCUR TPO(チバ・ジャパン株式会社製、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、光重合開始剤)
・DETX(日本化薬株式会社製、光重合開始剤)
・BYK−UV3500(ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサン、スリップ剤)
・IRGALITE BLUE GLVO(チバ・ジャパン株式会社製、シアン顔料)
・Solsperse36000(LUBRIZOL社製、分散剤)
インクジェットプリンターPX−G5000(セイコーエプソン株式会社製)を用いて、前記放射線硬化型インク組成物をそれぞれのノズル列に充填した。常温、常圧下でPVCフィルム(住友スリーエム株式会社製、商品名「IJ−180」)上に、インクのドット径が中ドットで印刷物の膜厚が10μmとなるようなベタパターン画像を印刷すると共に、キャリッジの横に搭載した紫外線照射装置内のUV−LEDから照射強度がそれぞれ60mW/cm2の365nm、395nmの2波長の紫外線を照射してベタパターン画像を硬化させた。以上のようにして、PVCフィルム上にベタパターン画像が印刷された記録物を作製した。なお、積算光量が400mJ/cm2となるような硬化条件で硬化処理を行った。
得られた記録物について、下記の評価試験を行った。なお、下記の評価試験は、全て室温環境下で行った。
まず、前記記録物を所定の大きさ(このときの長さをL0とする。)にカットし、引張試験機(株式会社A&D製、装置名:テンシロン万能試験機「RTG1250」)にセットした。引張試験機の引張速度を100mm/分と設定し、前記記録物を引張試験機により引っ張り、前記記録物にクラックまたは剥がれ(以下、「クラック等」という。)が発生した時点を目視により確認した。引張開始時からクラック等が発生した時点までの時間から引っ張られた記録物の長さを算出し、これをL1とした。下記式(1)からPVCフィルム上に形成された画像のクラック等発生伸度(%)を算出し、記録物の柔軟性について評価した。
なお、評価基準の分類については、以下のとおりである。
AAA:前記伸度が180%以上である。
AA :前記伸度が160%以上180%未満である。
A :前記伸度が140%以上160%未満である。
B :前記伸度が120%以上140%未満である。
C :前記伸度が100%以上120%未満である。
D :前記伸度が100%未満である。
まず、前記記録物を所定の大きさ(このときの長さをL0とする。)にカットし、伸張度が100%となるように記録物を伸張した(このときの長さをL2とする。)。次いで、その伸張度が100%状態の記録物を所定の治具に固定し、固定してからクラック等が発生するまでの時間を測定することにより、記録物の伸張耐久性を評価した。ここで「伸張度が100%」とは、伸張度(%)={(L2―L0)/L0}×100=100の関係を満たすことをいう。なお、評価基準の分類については、以下のとおりである。
A:84時間保持したときに画像にクラック等の発生が認められた。
B:36時間保持したときに画像にクラック等の発生が認められた。
C:24時間保持したときに画像にクラック等の発生が認められた。
D:100%伸張したときに画像にクラック等の発生が認められた。
JIS K5600−5−10(塗料一般試験法−第5部:塗膜の機械的性質−第10節:耐磨耗性(試験片往復法))に準じて、PVCフィルム上に記録された画像の耐擦性の評価を行った。なお、評価基準の分類については、以下のとおりである。
A:画像の表面に全く傷が付いていない。
B:画像の表面に5箇所未満の傷が付いている。
C:画像の表面に5〜10箇所以下の傷が付いている。
D:画像の表面の半分に傷が付いている。
E:画像の表面の全面に傷が付いている。
前記記録物を所定の治具に貼付し、それをウェザーメーター(スガ試験機株式会社製、装置名:「スーパーキセノンウェザーメーターSX75」)にセットした。次いで、ウェザーメーターの運転モードを光照射および水噴霧の併設モードに設定し500時間運転することにより、記録物の耐候性を評価した。なお、評価基準の分類については、以下のとおりである。
A:画像の表面に異常が認められない。
B:画像の表面に5箇所未満のクラック等が発生している。
C:画像の表面に5〜10箇所以下のクラック等が発生している。
D:画像の浮きが目立つ、あるいは大きなクラック等が発生している。
得られた放射線硬化型インク組成物について、20℃の環境下で粘弾性試験機「MCR−300」(Pysica社製)を用いて、20℃における粘度を測定した。具体的には、Shear Rateを10〜1000に上げていき、Shear Rate200時の粘度を読み取った。
以上の評価試験の結果について、表1および表2に併せて記載した。
Claims (10)
- (A)反応成分中に20質量%以上65質量%以下のホモポリマーのガラス転移点が0℃以下のアクリレートモノマーと、
(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートと、
(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートと、
を含有する、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1において、
前記(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートを反応成分中に1質量%以上20質量%以下含有する、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1または請求項2において、
前記(C)脂環式構造を有する多官能アクリレートは、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートである、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートを反応成分中に20質量%以上65質量%以下含有する、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記(B)脂環式構造を有する単官能アクリレートは、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレートおよびジシクロペンテニルオキシエチルアクリレートから選択される少なくとも1種である、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
さらに、(D)アミノアクリレートを含有する、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
さらに、(E)光重合開始剤を含有する、放射線硬化型インク組成物。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
測定温度20℃における粘度は、10mPa・s以上40mPa・s以下であり、かつ、測定温度20℃における表面張力は、20mN/m以上30mN/m以下である、放射線硬化型インク組成物。 - (a)記録媒体上に請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の放射線硬化型インク組成物を吐出する工程と、
(b)吐出された放射線硬化型インク組成物に対して、活性放射線光源から350nm以上430nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する活性放射線を照射する工程と、
を含む、インクジェット記録方法。 - 請求項9に記載のインクジェット記録方法によって記録された、記録物。
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