JP2012025910A - 活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物、印刷物、印刷物成形体、及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物は、着色剤、重合開始剤、重合性モノマー及び有機微粒子を含み、前記有機微粒子が架橋されてなり、前記重合性モノマーに含まれる単官能モノマーの含有量が全重合性モノマーの含有量に対し90質量%以上であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
インクジェット方式の一つとして、放射線の照射により、硬化可能なインクジェット記録用インクを用いた記録方式がある。この方法によれば、インク射出後直ちに又は一定の時間後に放射線照射し、インク液滴を硬化させることで、印字の生産性が向上し、鮮鋭な画像を形成することができる。
一方、印刷物の後工程において、加熱によりゆっくり延伸して成形加工する際に柔軟性又は延伸性が不十分であると、得られた画像面のひび割れ・白抜け等が生じるおそれがある。
また、その後一つ一つの成形品へと打ち抜いてカッティング(分断)する際に、カッティングによる素早い衝撃に対する耐衝撃能が不十分であると裁断面又はその周辺にひび(周辺われ)が生じてしまう問題がある。このような打ち抜き特性が不良であると、製品価値が下がる。
特許文献2には、成形加工性の観点から、(メタ)アクリレート基等の不飽和二重結合基を1つのみを有し、環状構造を有する基を少なくとも1つ有する単官能ラジカル重合成モノマーを有するインク組成物が提案されている。
即ち、本発明の目的は、ブロッキング感度が高く、硬化して得られた画像の成形性及び打ち抜き特性に優れるインクジェット記録用途に好適なインク組成物、該インク組成物を用いた印刷物、印刷物成形体及び印刷物の製造方法を提供することにある。
項1.着色剤、重合開始剤、重合性モノマー及び有機微粒子を含み、前記有機微粒子が架橋されてなり、前記重合性モノマーに含まれる単官能モノマーの含有量が90質量%以上である、活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物。
項2.前記有機微粒子の溶解度パラメータが30〜50(MPa)1/2である、項1に記載のインク組成物。
項3.前記有機微粒子が、アクリル樹脂、アクリル−スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はポリアミド樹脂を含んで形成される粒子である、項1又は項2に記載のインク組成物。
項4.前記有機微粒子の体積平均粒径が0.01μm〜3μmである、項1〜項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
項5.前記重合性モノマーの含有量がインク組成物に対して50質量%以上である、項1〜項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
項6.前記重合性モノマーが単官能モノマーと多官能モノマーとを含有し、該単官能モノマーと多官能モノマーとの質量比が、(単官能モノマー:多官能モノマー)=(90:10)〜(99.9:0.1)の範囲である、項1〜項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
項7.前記単官能モノマーがラジカル重合性モノマーを含有する、項1〜項6のいずれか1項に記載のインク組成物。
項8.前記ラジカル重合性モノマーがアクリレート化合物とN−ビニル化合物とを含有する、項7に記載のインク組成物。
項9.前記ラジカル重合性モノマーが環状構造を分子内に有するアクリレートを含有する、項7又は項8に記載のインク組成物。
項10.更に連鎖移動剤を含有する、項1〜項9のいずれか1項に記載のインク組成物。
項11.活性放射線により硬化する前のインク組成物の質量と、当該インク組成物を活性放射線により硬化及び乾燥して得られる画像の質量との質量比が、(インク組成物:インク組成物が硬化してなる画像)=(100:95)〜(100:100)の範囲である、項1〜項10のいずれか1項に記載のインク組成物。
項12.水の含有量がインク組成物全量に対して3質量%以下である、項1〜項11のいずれか1項に記載のインク組成物。
項13.項1〜項12のいずれか1項に記載のインク組成物により画像が形成されている印刷物。
項14.項13に記載の印刷物を成形加工することにより得られる印刷物成形体。
項15.記録媒体上に、項1〜項12のいずれか1項に記載の活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物をインクジェット方式により吐出して画像を形成する工程と、得られた画像に活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化させて、前記記録媒体上に硬化した画像を有する印刷物を得る工程と、を備えた印刷物の製造方法。
また、本発明によれば、前記本発明のインク組成物を用いた印刷物、印刷物成形体及び印刷物の製造方法を提供することができる。
本発明の活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物(以下、単に「インク組成物」とも称する)は、着色剤、重合開始剤、重合性モノマー及び有機微粒子を含み、かつ、前記重合性モノマーに含まれる単官能モノマーの含有量が90質量%以上であり、前記有機微粒子が架橋されてなる、ことを特徴とする。
以下、本発明の活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物に用いる各成分を詳細に説明する。
本発明のインク組成物は重合性モノマーを含み、当該重合性モノマーの少なくとも90質量%以上が単官能モノマーである。これにより、当該インク組成物から得られる画像の成形性、打ち抜き特性等を向上させることができる。
本発明のインク組成物は、単官能モノマーを重合性モノマー中で90質量%以上含んでいればよく、好ましくは95質量%以上である。特に本発明では、重合性モノマーが単官能重合性モノマーと多官能重合性モノマーとを含有することが好ましい。これにより、本発明の効果がより一層向上する。単官能重合性モノマーと多官能重合性モノマーとを含有する場合、例えば、前者:後者(単官能重合性モノマー:多官能重合性モノマー)=90:10〜99.9:0.1(質量比)の範囲であることが好ましく、より好ましくは、95:5〜99.9:0.1(質量比)の範囲である。
本発明のインク組成物に用いられる重合性モノマーとしては、ラジカル重合性モノマーであっても、カチオン重合性モノマーのいずれであってもよいが、本発明では、ラジカル重合性モノマーが好ましい。
本発明に適用しうるラジカル重合性モノマーとしては、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられる。より具体的には、分子中にラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有するモノマーであればよい。
このような単官能モノマーとしては、例えば、好ましくは2−ヒドロキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、カルビトールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、トリデシルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エポキシアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、サイクリックトリメチロールプロパンフォルマールアクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、エトキシ化フェニルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、ノニルフェノールEO付加物アクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ラクトン変性アクリレート、ステアリルアクリレート、イソアミルアクリレート、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、ラクトン変性アクリレート等のアクリレート化合物;メチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート等のメタクリレート化合物;アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物等が挙げられる。
本発明の単官能のラジカル重合性モノマーは併用していることが好ましい。好ましい組合せは、アクリレート化合物とN−ビニル化合物との組合せであり、特に、環状炭化水素構造を分子内に有するアクリレート(更に好ましくは、テトラヒドロフルフリルアクリレートまたは2−フェノキシエチルアクリレート等)、とN−ビニル化合物との組合せが好ましい。また、N−ビニル化合物についても、N−ビニルラクタム類とN−ビニルフォルムアミドとの混合物であることが好ましい。さらには鎖状のエーテル結合を有するアクリレートを併用してもよい。これらの併用により、粘度、硬化性、基板密着性等のインクジェット適性がより一層良好となる。
併用する場合、両者の割合(質量比)は例えば、アクリレート化合物:n−ビニル化合物=10〜90:90〜10程度、好ましくは30〜70:70〜30程度とすればよい。N−ビニル化合物の中でもN−ビニルラクタム類とN−ビニルフォルムアミドとを併用する場合は、N−ビニルラクタム類:N−ビニルフォルムアミド=10〜90:90〜10程度、好ましくは20〜80:80〜20程度とすればよい。鎖状のエーテル結合を有するアクリレートを併用する場合は、その割合は、アクリレート化合物に対して、アクリレート化合物:鎖状のエーテル結合を有するアクリレート=10〜90:90〜10程度、好ましくは20〜60:80〜40程度とすればよい。
本発明で用いることができる重合性モノマーとして、カチオン重合性モノマーも挙げられる。光酸発生剤から発生する酸により重合反応を生起し、硬化する化合物であれば特に制限はなく、光カチオン重合性化合物として知られる各種公知のカチオン重合性のモノマーを使用することができる。カチオン重合性化合物としては、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
芳香族エポキシドとしては、少なくとも1個の芳香族核を有する多価フェノールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるジ又はポリグリシジルエーテルが挙げられる。例えば、ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル、ならびにノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。ここで、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。
本発明に用いうる単官能エポキシ化合物の例としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2−ブチレンオキサイド、1,3−ブタジエンモノオキサイド、1,2−エポキシドデカン、エピクロロヒドリン、1,2−エポキシデカン、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、3−メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3−ビニルシクロヘキセンオキサイド等が挙げられる。
なお、本発明のインク組成物は、上記重合性モノマー以外の他にも、上記重合性モノマーからなるオリゴマー、プレポリマー又はポリマーを必要に応じて含んでいても良い。具体的には、例えば、上記の(メタ)アクリル系、エポキシ系又はウレタン系のオリゴマー、プレポリマー、ポリマー等が挙げられる。
本発明のインク組成物は、有機微粒子を含有し、かつ当該有機微粒子は架橋されてなる(以下、この有機微粒子を「有機架橋微粒子」ともいう)。
本発明の有機架橋微粒子は、高分子の構造が3次元網目状に結合されているものであればよい。このような有機架橋微粒子は、例えば、(1)架橋性基(架橋部分)を有する高分子単量体を重合させることにより高分子化した後、当該架橋性基同士を架橋させることにより得られる架橋微粒子であってもよく、(2)架橋性基を有する高分子単量体、と当該架橋性基と結合する重合性化合物とを同時に反応させることにより、架橋性基が架橋し同時に高分子化した架橋微粒子であってもよい。
なお、本発明では、有機架橋微粒子か有機非架橋微粒子かは、ガラス転移温度(Tg)が300℃以下で観測できるか否かで判断することが好ましい。具体的には、例えば、有機微粒子をDSC測定装置(SII社製EXSTAR6100)により−150℃〜300℃まで、昇温速度5℃/分の速度で2回測定した際に、ガラス転移温度がこの範囲で観測されなかった場合は、本発明において有機架橋微粒子とする。
本発明では、上記のうち、アクリル樹脂、アクリル−スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はポリアミド樹脂(特にナイロン樹脂)が好ましく、アクリル樹脂、アクリル−スチレン樹脂等が特に好ましい。
具体的にはSX−866(JSR社製)、SX−8782(JSR社製)、エポスターSシリーズ(日本触媒社製)、ケミスノーMS300K(綜研化学社製)、シャリーヌR−170S(日信化学社製)、リオスフィアシリーズ(東洋インキ製造社製)、ガンツパール(ガンツ化成社製)などが挙げられる。また有機架橋微粒子は合成することもできる。合成方法としては、例えば、「微粒子ポリマーの新展開」(株式会社東レリサーチセンター)の49〜54頁の記載及びその記載引用文献を用いることができる。
有機架橋微粒子の体積平均粒径としては、0.01μm〜3μm、より好ましくは0.05μm〜2μm、0.1μm〜1μmが最も好ましい。なお、上記体積平均粒径は、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(LA920、(株)堀場製作所製)を用いて、トリプロピレングリコールメチルエーテルを測定溶媒として測定されるものである。
有機架橋微粒子は所望の有機処理を行う事で表面を官能基化してもよい。例えば、カルボキシ基、水酸基、エポキシ基、アミン基などの表面官能基化が挙げられる。なお、加熱延伸性の観点からは、有機架橋微粒子にはラジカル重合性基を有していない事が好ましい。
有機架橋微粒子の含有量は限定的でないが、例えば、インク組成物中、1〜30質量%程度、好ましくは、1〜20質量%程度とすればよい。
本発明のインク組成物では、主成分として単官能モノマーを硬化させて主に鎖状ポリマーによる絡み合いによる樹脂マトリックス(印刷画像)を形成させるため、多官能モノマーの硬化による3次元網目状の樹脂マトリックスよりも格段に可塑性に優れる。そのため、加熱成形による延伸性が良好となり成形性が向上し、更には、カッティング等の素早い衝撃に対しても柔軟に変形して衝撃を発散できるためカッティング周辺部による割れも防止することができる。また、有機架橋微粒子が存在するため、当該微粒子間の相互作用により強靭な膜(印刷画像)を形成するとともに、有機架橋微粒子による体積排除のために少量の活性放射線で単官能モノマーを硬化させることができ、印刷画像のべとつきを少なくでき、ブロッキング(印刷画像面と裏面とのくっつき及び剥離により画像面の欠落)を抑制することができると推察される。しかし、本発明は上記推定メカニズムに限定されるものではない。
本発明のインク組成物は、重合開始剤を含有する。
本発明の重合開始剤としては、熱重合開始剤及び光重合開始剤のいずれであってもよいが、本発明では、光重合開始剤が好ましく挙げられる。光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤を、重合性化合物の種類、インク組成物の使用目的に応じて、適宜選択して使用することができる。
本発明のインク組成物に使用する光重合開始剤は、外部エネルギー(光)を吸収して重合開始種であるラジカルを生成する化合物である。光重合開始剤において、重合を開始させる光とは、活性照射線、すなわち、γ線、β線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線等を示し、好ましくは、紫外線である。
インク組成物における重合開始剤の含有量は、インク組成物に対して、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
本発明のインク組成物は、着色剤を含有する。インク組成物に着色剤を添加することで、可視画像(有色画像)を形成しうるインク組成物とすることができる。
本発明のインク組成物に用いることのできる着色剤は、特に制限はなく、用途に応じて公知の種々の色材、(顔料、染料)を適宜選択して用いることができる。例えば、耐候性に優れた画像を形成する場合には、顔料が好ましい。また、染料としては、水溶性染料および油溶性染料のいずれも使用できるが、油溶性染料が好ましい。
まず、本発明のインク組成物における着色剤として好ましく使用される顔料について述べる。着色剤として顔料を用いた場合、インク組成物を使用して形成された着色画像は耐光性に優れたものとなる。
前記顔料としては、特に限定されるものではなく、一般に市販されているすべての有機顔料および無機顔料、または顔料を、分散媒として不溶性の樹脂等に分散させたもの、或いは顔料表面に樹脂をグラフト化したもの等を用いることができる。また、樹脂粒子を染料で染色したもの等も用いることができる。
これらの顔料としては、例えば、伊藤征司郎編「顔料の辞典」(2000年刊)、W.Herbst,K.Hunger「Industrial Organic Pigments」、特開2002−12607号公報、特開2002−188025号公報、特開2003−26978号公報、特開2003−342503号公報に記載の顔料が挙げられる。
また、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。これらの分散剤および分散助剤は、顔料100質量部に対し、1質量部〜50質量部添加することが好ましい。
次に、本発明における着色剤として好ましく使用される染料について述べる。
染料としては、従来公知の化合物(染料)から適宜選択して使用することができる。具体的には、特開2002−114930号公報の段落番号〔0023〕〜〔0089〕、特開2008−13646号公報の段落番号〔0136〕〜〔0140〕に記載の化合物などを挙げることができ、これらを本発明にも適用することができる。
本発明のインク組成物は実質的に水を含有しない、非水性インク組成物であることが好ましい。具体的には、インク組成物全量に対して、3質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。これにより、保存安定性の点で優れる。
〔その他の成分〕
さらに、本発明のインク組成物は上記以外の成分を添加することができる。以下順次説明する。
本発明のインク組成物は、更に連鎖移動剤を含有していてもよい。
前記連鎖移動剤としては、重合反応において連鎖移動反応により、反応の活性点を移動させる物質であれば特に制限なく使用することができる。
が好ましい。
本発明のインク組成物への連鎖移動剤の添加量は、インク組成物の全固形分質量に対して、0.1質量%〜15質量%であることが好ましく、0.5質量%〜10質量%であることがより好ましく、1質量%〜10質量%であることが最も好ましい。
本発明のインク組成物には、重合開始剤の活性光線照射による分解を促進させるために増感色素を添加することができる。増感色素は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感色素は、重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用を生じ、これにより重合開始剤の化学変化、即ち、分解、ラジカル、酸或いは塩基の生成を促進させるものである。
多核芳香族類(例えば、アントラセン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、チオキサントン類(例えば、イソプロピルチオキサントン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)等が挙げられ、多核芳香族類およびチオキサントン類が好ましい類として挙げられる。
また、特開2008−95086号公報記載の増感色素も好適である。
本発明のインク組成物は、共増感剤を含有することもできる。本発明において共増感剤は、増感色素の活性放射線に対する感度を一層向上させる、或いは酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。
本発明のインク組成物には、得られる画像の耐候性向上、退色防止等の観点から、紫外線吸収剤を用いることができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載されたベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号等に記載されたベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載された桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載されたトリアジン系化合物、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載された化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤、などが挙げられる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.5質量%〜15質量%であることが好ましい。
本発明のインク組成物の安定性向上のため、酸化防止剤を添加することができる。
酸化防止剤としては、ヨーロッパ公開特許、同第223739号公報、同309401号公報、同第309402号公報、同第310551号公報、同第310552号公報、同第459416号公報、ドイツ公開特許第3435443号公報、特開昭54−48535号公報、同62−262047号公報、同63−113536号公報、同63−163351号公報、特開平2−262654号公報、特開平2−71262号公報、特開平3−121449号公報、特開平5−61166号公報、特開平5−119449号公報、米国特許第4814262号明細書、米国特許第4980275号明細書等に記載のものを挙げることができる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、固形分換算で0.1質量%〜8質量%であることが好ましい。
本発明のインク組成物には、各種の有機系及び金属錯体系の褪色防止剤を使用することができる。
有機系の褪色防止剤としては、ハイドロキノン類、アルコキシフェノール類、ジアルコキシフェノール類、フェノール類、アニリン類、アミン類、インダン類、クロマン類、アルコキシアニリン類、ヘテロ環類、などが挙げられる。
また、金属錯体系の褪色防止剤としては、ニッケル錯体、亜鉛錯体、などが挙げられ、具体的には、リサーチディスクロージャーNo.17643の第VIIのI〜J項、同No.15162、同No.18716の650頁左欄、同No.36544の527頁、同No.307105の872頁、同No.15162に引用された特許に記載された化合物や、特開昭62−215272号公報の127頁〜137頁に記載された代表的化合物の一般式及び化合物例に含まれる化合物を使用することができる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、固形分換算で0.1質量%〜8質量%であることが好ましい。
本発明のインク組成物には、吐出物性の制御を目的として、チオシアン酸カリウム、硝酸リチウム、チオシアン酸アンモニウム、ジメチルアミン塩酸塩などの導電性塩類を添加することができる。
本発明のインク組成物には、記録媒体(基材)との密着性を改良するため、極微量の非硬化性の有機溶剤を添加してもよい。
溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、1−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶剤、クロロホルム、塩化メチレン等の塩素系溶剤、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、などが挙げられる。
この場合、耐溶剤性又はVOCの問題が起こらない範囲での添加が有効であり、その量はインク組成物全体に対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、より好ましくは0.1質量%〜3質量%の範囲である。
本発明のインク組成物には、膜物性を調整するため、各種油溶性の高分子化合物を添加することができる。
油溶性高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。これらのうち、アクリル系のモノマーの共重合によって得られるビニル系共重合が好ましい。更に、高分子化合物の共重合組成として、「カルボキシル基含有モノマー」、「メタクリル酸アルキルエステル」、又は「アクリル酸アルキルエステル」を構造単位として含む共重合体も好ましく用いられる。
また、本発明のインク組成物を膜としたときに、タック性改善等の目的で表面に偏析しやすい高分子化合物も好適である。これらの高分子化合物は特開2008−248119号公報段落番号〔0017〕〜〔0037〕、特開2005−250890号公報段落番号〔0015〕〜〔0034〕などに記載されたSi、F原子を含む高分子、長鎖アルキル基を側鎖に有する高分子などが利用可能である。
本発明のインク組成物には、界面活性剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、特開昭62−173463号、同62−183457号の各公報に記載されたものが挙げられる。例えば、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩類、第4級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。
なお、界面活性剤の代わりに有機フルオロ化合物を用いてもよい。
有機フルオロ化合物は、疎水性であることが好ましい。有機フルオロ化合物としては、例えば、フッ素系界面活性剤、オイル状フッ素系化合物(例、フッ素油)及び固体状フッ素化合物樹脂(例、四フッ化エチレン樹脂)が含まれ、特公昭57−9053号(第8〜17欄)、特開昭62−135826号の各公報に記載されたものが挙げられる。
組成物中における界面活性剤の含有量は使用目的により適宜選択されるが、インク組成物全体に対し、0.0001〜1質量%が好ましく、0.001〜0.1質量%がより好ましい。
重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、メトキシベンゾキノン、メトキシフェノール、フェノチアジン、t−ブチルカテコール、メルカプトベンズイミダゾール、アルキルジチオカルバミン酸塩類、アルキルフェノール類、アルキルビスフェノール類、サリチル酸塩類、チオジプロピオン酸エステル類、ホスファイト類、ニトロキサイドアルミニウム錯体などが挙げられる。具体的には、Gerorad16,18,20,21、22、(Rahn社製)等が挙げられる。重合禁止剤の含有量は限定的でないが、インク組成物に対して、0.01〜5質量%が好ましく、0.02〜1質量%がより好ましい。
タッキファイヤーとしては、具体的には、特開2001−49200号公報の5〜6pに記載されている高分子量の粘着性ポリマー(例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜14の脂環属アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数6〜14の芳香属アルコールとのエステルからなる共重合物)や、重合性不飽和結合を有する低分子量粘着付与性樹脂などである。
本発明のインク組成物は、インクジェット用途で用いられることから、吐出性を考慮し、吐出時の温度(例えば、40℃〜80℃、好ましくは25℃〜30℃)において、粘度が、7mPa・s〜30mPa・sであることが好ましい。より好ましくは7mPa・s〜20mPa・sである。例えば、本発明のインク組成物の室温(25℃〜30℃)における粘度は、好ましくは35〜500mPa・s、より好ましくは35mPa・s〜200mPa・sである。
本発明のインク組成物は、粘度が上記範囲になるように適宜組成比を調整することが好ましい。室温での粘度を高く設定することにより、多孔質な記録媒体を用いた場合でも、記録媒体中へのインク浸透を回避し、未硬化モノマーの低減、臭気低減が可能となる。更にインク液滴着弾時のインクの滲みを抑えることができ、その結果として画質が改善されるので好ましい。
本発明のインク組成物は、活性放射線により硬化する前のインク組成物の質量と、当該インク組成物を活性放射線により硬化及び乾燥して得られる画像の質量との割合が、前者:後者(インク組成物の質量:インク組成物を硬化してなる画像の質量)=(100:95)〜(100:100)であることが好ましく、より好ましくは、(100:97)〜(100:100)である。これにより、膜性能の経時変化抑制に優れる。
上記質量割合は、インク組成物に含有し得る水、溶媒等の量を適宜設定することにより、調整できる。
本発明の印刷物の製造方法は、記録媒体上に、本発明のインク組成物を、市販の装置を含んだ公知のインクジェット記録装置等を用いたインクジェット方式により吐出して画像を形成する工程と、得られた画像に活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化させて、前記記録媒体上に硬化した画像を有する印刷物を得る工程と、を含む。本発明の印刷物は、上記印刷物の製造方法により製造されたものである。
また、本発明のインク組成物は、前記したように、一般的な印刷物の画像形成に好適に用いられる他、支持体等の記録媒体に画像を形成した後に加工を施す態様においても好適に用いることができる。
印刷物成形体の製造に用いられる記録媒体としては、成形可能な樹脂材料からなる記録媒体が用いられ、例えば、PET、ポリカーボネート、ポリスチレン等が挙げられる。
次に示す顔料、分散剤、溶媒を混合して、各色の顔料分散物(Y1、M1、C1、K1及びW1)を調製した。
・顔料:C.I.ピグメントイエロー12 10部
・分散剤:高分子分散剤
〔日本ルーブリゾール(株)製、ソルスパース32000〕 5部
・単官能モノマー:2−フェノキシエチルアクリレート[ビスコート#192、大阪有機化学社製、ラジカル重合性モノマー] 85部
・顔料:C.I.ピグメントレッド57:1 15部
・分散剤:高分子分散剤
〔日本ルーブリゾール(株)製、ソルスパース32000〕 5部
・溶媒:2−フェノキシエチルアクリレート 80部
・顔料:C.I.ピグメントブルー15:3 20部
・分散剤:高分子分散剤
〔日本ルーブリゾール(株)製、ソルスパース32000〕 5部
・単官能モノマー:2−フェノキシエチルアクリレート 75部
・顔料:C.I.ピグメントブラック7 20部
・分散剤:高分子分散剤
〔日本ルーブリゾール(株)製、ソルスパース32000〕 5部
・単官能モノマー:2−フェノキシエチルアクリレート 75部
・顔料:MICROLITH WHITE R−A(チバ・ジャパン社製) 20部
・分散剤:高分子分散剤
〔日本ルーブリゾール(株)製、ソルスパース32000〕 5部
・単官能モノマー:2−フェノキシエチルアクリレート 75部
−実施例1−
次に示す成分を混合して、実施例1のインク組成物を調製した。なお、特に単官能モノマー成分については、上記顔料分散物中に存在する単官能モノマーも含めた単官能モノマー全量が、表1に記載の量(単位は質量部)となるように、調整して混合した。
・Lucirin TPO〔BASF社製、光重合開始剤分〕 6.0部
・p−フェニルベンゾフェノン〔和光純薬工業社製、光重合開始剤〕 4.0部
・カレンズMT−PE1〔多官能チオール化合物;ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、昭和電工(株)、連鎖移動剤〕 2.0部
・Byk 307〔BYK Chemie社製;界面活性剤〕 0.05部
・有機架橋微粒子 [SX866、JSR社製、粒径0.3μm、アクリル−スチレン樹脂、溶解パラメータ47.9(MPa)1/2、Tg観察されず] 10.0部
・2−フェノキシエチルアクリレート[ビスコート#192、大阪有機化学社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー] 36.0部
・N−ビニルカプロラクタム[V−CAP、BASF社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー] 40.0部
・Rapi−Cure DVE−3 〔ISP Europe社製、ビニルエーテル、2官能モノマー〕 1.0部
・顔料分散物(上記K1) 13.6部
なお、粒径は体積平均粒径であり、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(LA920、(株)堀場製作所製)を用いて、トリプロピレングリコールメチルエーテルを測定溶媒として測定した。
顔料分散物、重合成化合物及び有機微粒子の種類及び添加量を表1に記載のように変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜26、比較例1〜4を調製した。
なお、表1中の略称は以下を示す。
PEA:2−フェノキシエチルアクリレート
NVC:N−ビニルカプロラクタム
NVF:N−ビニルフォルムアミド
[ビームセット770、荒川化学社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー]
EOEOEA:2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート
〔ライトアクリレートEC−A、共栄社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー〕
DVE:Rapi−Cure DVE−3
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート:
[NKエステルAPG−200、新中村化学社製、ラジカル重合性化合物、2官能モノマー]
TMP(PO)TA:トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート:
[アロニックスM−310、東亞合成社製、ラジカル重合性化合物、3官能モノマー]
CTFA:サイクリックトリメチロールプロパンフォルマールアクリレート
[SR531、サートマー社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー]
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート
[SR285、サートマー社製、ラジカル重合性化合物、単官能モノマー]
エポスター:有機架橋微粒子[エポスターS、日本触媒社製、粒子径0.2μm、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、溶解度パラメータ43.3(MPa)1/2、Tg観察されず]
ケミスノーMS300K:有機架橋微粒子[ケミスノーMS300K、綜研化学社製、粒子径0.1μm、アクリル樹脂、溶解度パラメータ40.5(MPa)1/2、Tg観察されず]
シャリーヌ:有機架橋微粒子[シャリーヌR−170S、日信化学社製、粒子径0.2μm、シリコーンアクリル共重合樹脂、溶解度パラメータ27.0(MPa)1/2、Tg観察されず]
リオスフィア3021:有機架橋微粒子[リオスフィアRSP−3021D、東洋インキ社製、粒子径0.5μm、アクリル樹脂、溶解度パラメータ37.6(MPa)1/2、Tg観察されず]
リオスフィア3015:有機架橋微粒子[リオスフィアRSP−3015D、東洋インキ社製、粒子径1.4μm、アクリル樹脂、溶解度パラメータ38.7(MPa)1/2、Tg観察されず]
Narpow:有機架橋微粒子[Narpow VP−108、三陽貿易(株)社製、SBR樹脂、溶解度パラメータ28.2(MPa)1/2、Tg観察されず]
ケミスノーMP2200:有機非架橋微粒子[ケミスノーMP2200、綜研化学社製、粒子径0.35μm、アクリル樹脂、溶解度パラメータ41.1(MPa)1/2、Tg98.5℃]
架橋微粒子の判断方法
有機微粒子において、DSC測定装置(SII社製EXSTAR6100)を用いて、−150℃から300℃まで昇温速度5℃/分の速度で2回測定して、ガラス転移温度(Tg)がこの範囲で観測されなかったものを架橋微粒子と判断した。
<インクジェット画像記録(印刷)>
まず、調製されたインク組成物を絶対ろ過精度2μmのフィルターにてろ過した。
次に、ピエゾ型インクジェットノズルを有する市販のインクジェット記録装置を用いて、記録媒体(軟質塩化ビニルシート)への記録を行った。インク供給系は、元タンク、供給配管、インクジェットヘッド直前のインク供給タンク、フィルター、ピエゾ型のインクジェットヘッドから成り、インク供給タンクからインクジェットヘッド部分までを断熱および加温を行った。温度センサーは、インク供給タンクおよびインクジェットヘッドのノズル付近にそれぞれ設け、ノズル部分が常に70℃±2℃となるよう、温度センサーで測定した温度によって加温装置を制御することで、温度制御を行った。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、8pl〜30plのマルチサイズドットを720×720dpiの解像度で射出できるよう駆動した。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
(インク組成物の硬化による重量減少)
なお、ここで実施例1〜26および比較例1〜4のインク組成物において、紫外線照射により硬化する前のインク組成物の質量と、当該インク組成物を紫外線照射により硬化及び乾燥して得られる画像の質量との質量比とを測定したところ、インク組成物(硬化前)100に対して、当該インク組成物から得られる画像の質量比は、すべてのインク組成物で、97〜100の範囲であった。
(保存安定性の評価)
調製したインク組成物を75%RH、60℃で3日保存した後、吐出温度でのインク粘度を測定し、インク粘度の増加分を、保存後/保存前の粘度比で算出した。粘度の変化が1.3以下のものは、保存安定性が良好であり、○と評価した。この数値が1.3を超え、1.5以下であるものを△、数値が1.5を超えると吐出時に目詰まりを起こす場合があり、×と評価した。
インクのヘッドノズルでの吐出安定性を評価するために、下記の条件でピエゾ型インクジェットノズルを有する市販のインクジェット記録装置により60分連続吐出におけるノズルロス個数の評価を行った。
実験は、PET基板上に実施例1〜26および比較例1〜4のインク組成物を、下記条件で吐出して、露光(露光量:1000mW/cm2)を行った場合のノズルロス数(ノズルが詰まってしまった数)を数えた。
チャンネル数:318/ヘッド
駆動周波数:4.8kHz/dot
インク滴:7滴、42pl
温度:45℃
○:ノズルロスが0個以上5個未満
△:ノズルロスが5個以上10個未満
×:ノズルロスが10以上
紫外線照射後の形成した画像上に、PET(サイズ:縦横共に画像形成した軟質塩化ビニルシートと同サイズ、重さ:2g/枚)を500枚重ね載せ、一日放置し、PETへの転写を目視評価した。転写を容易に確認できない場合を合格ラインとし、転写を用に確認できる場合を不合格ラインとし、合格ラインに達するまでに要した露光エネルギー量〔mJ/cm2〕をブロッキング感度と定義した。
ブロッキング感度の許容範囲は12,000mJ/cm2以下であり、6,000mJ/cm2以下であることが好ましい。
印刷画像(インク組成物の硬化膜)について、JIS K5600に基づき、鉛筆硬度試験を行った。延伸性を有するラジカルインクにおいて硬度の許容範囲はHB以上であり、H以上である事が好ましい。
実施例1〜26および比較例1〜4の印刷物の作製において、記録媒体(軟質塩化ビニルシート)を、FassonPE(Fasson社製ポリエチレンフイルム:膜厚100μm)に換え、インクジェット画像記録後の高圧水銀灯による紫外線照射を、積算露光量12,000mJ/cm2,照度:2,140mW/cm2に換えて紫外線照射した他は同様にして、延伸率評価用の印刷物を得た。
得られた延伸率評価用の印刷物を軸長5cm×幅2.5cmにカットし、引っ張り試験機(島津製作所社製)を用いて、速度30cm/minで延伸させ、硬化膜が破断する伸び率を測定した。初期長から2倍の長さまで伸びた状態を伸び率100%と定義した。延伸率の許容範囲は200%以上であり、300%以上であることが好ましい。
延伸率評価用の印刷物を以下に示す方法で成形加工し、得られた印刷物成形体を観察し、加工適性を評価した。
−評価基準−
○:ひび割れ又は白抜けの発生が確認できなかった。
△:ひび割れ又は白抜けの発生が若干確認された。
×:ひび割れ又は白抜けの発生が多く、真空成形が行えなかった。
(打ち抜き加工適性評価)
真空成型評価用と同じサンプルを用いて、ハンマーを穴あけポンチ(φ=10mm)に打つけることによってサンプルの打ち抜きを行い、下記評価基準により評価した。
−評価基準−
○:穴周辺に割れは光学顕微鏡による確認でもほとんど発生しなかった。
△:穴周辺に目視では確認できない程度の微細な割れが発生した。
×:穴周辺に目視で確認可能な割れが発生した。
さらには、本発明のインク組成物は、インクの保存安定性及び吐出安定性が良好であり、鉛筆硬度が良好な印刷画像を得ることもできる。
Claims (15)
- 着色剤、重合開始剤、重合性モノマー及び有機微粒子を含み、
前記有機微粒子が架橋されてなり、
前記重合性モノマーに含まれる単官能モノマーの含有量が90質量%以上である、
活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物。 - 前記有機微粒子の溶解度パラメータが30〜50(MPa)1/2である、請求項1に記載のインク組成物。
- 前記有機微粒子が、アクリル樹脂、アクリル−スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はポリアミド樹脂を含んで形成される粒子である、請求項1又は請求項2に記載のインク組成物。
- 前記有機微粒子の体積平均粒径が0.01μm〜3μmである、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記重合性モノマーの含有量がインク組成物に対して50質量%以上である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記重合性モノマーが単官能モノマーと多官能モノマーとを含有し、該単官能モノマーと多官能モノマーとの質量比が、(単官能モノマー:多官能モノマー)=(90:10)〜(99.9:0.1)の範囲である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記単官能モノマーがラジカル重合性モノマーである、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 前記ラジカル重合性モノマーが、アクリレート化合物とN−ビニル化合物とを含有する、請求項7に記載のインク組成物。
- 前記ラジカル重合性モノマーが、環状構造を分子内に有するアクリレートを含有する、請求項7又は請求項8に記載のインク組成物。
- 更に連鎖移動剤を含有する、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 活性放射線により硬化する前のインク組成物の質量と、当該インク組成物を活性放射線により硬化及び乾燥して得られる画像の質量との質量比が、(インク組成物:インク組成物が硬化してなる画像)=(100:95)〜(100:100)の範囲である、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のインク組成物。
- インク組成物全量に対する水の含有量が3質量%以下である、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のインク組成物。
- 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のインク組成物により画像が形成されている印刷物。
- 請求項13に記載の印刷物を成形加工することにより得られる印刷物成形体。
- 記録媒体上に、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の活性放射線硬化型インクジェット用インク組成物をインクジェット方式により吐出して画像を形成する工程と、
得られた画像に活性放射線を照射して、前記インク組成物を硬化させて、前記記録媒体上に硬化した画像を有する印刷物を得る工程と、
を備えた印刷物の製造方法。
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