JP2012031254A - 紫外線硬化型インクジェットインク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ波長帯360nm〜420nmにおける蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が前記波長帯における光重合開始剤の前記所定濃度当たりの最大吸光度よりも大きい、紫外線硬化型インクジェットインク組成物である。
【選択図】なし
Description
[1]
重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ波長帯360nm〜420nmにおける前記蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における前記光重合開始剤の前記所定濃度当たりの最大吸光度よりも大きい、紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[2]
前記光重合開始剤は、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドを含有する、[1]に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[3]
前記光重合開始剤は、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、3.0質量%以上含まれる、[1]又は[2]に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[4]
前記蛍光増白剤がチオフェンベンゾキサゾイル誘導体である、[1]〜[3]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
[5]
前記蛍光増白剤が、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、0.1質量%〜0.75質量%含まれる、[1]〜[4]のいずれかに記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
なお、本明細書における「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びそれに対応するメタクリルを意味する。
本発明の一実施形態は、紫外線硬化型インクジェットインク組成物(以下、単に「インク組成物」ともいう。)に係る。具体的には、照射光源として350nm〜450nmの範囲にピーク波長を有する光を利用するインクジェットインク組成物に係る。
本実施形態のインク組成物は、重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む。そして、前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ波長帯360nm〜420nmにおける蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における光重合開始剤の前記所定濃度と同じ濃度当たりの最大吸光度よりも大きいことを特徴とする。以下、インク組成物の各構成要素及び特徴を詳細に説明する。
本実施形態のインク組成物に用いられる重合性化合物は、後述する光重合開始剤の作用により紫外線などの光の照射時に重合し、固化する化合物であれば、特に制限はないが、単官能基、2官能基、及び3官能基以上の多官能基を有する種々のモノマー及びオリゴマーが使用可能である。
上記で列挙したものの中でも(メタ)アクリル酸のエステル、即ち(メタ)アクリレートが好ましい。
本実施形態のインク組成物に含まれる光重合開始剤は、紫外線などの光のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、上記重合性化合物の重合を開始させるものであれば、制限はないが、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤を使用することができ、中でも光ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
本実施形態のインク組成物に含まれる蛍光増白剤は、増感剤に分類される。蛍光増白剤は、紫外〜短波可視である300〜450nm付近の波長を有する光を吸収可能であり、且つ400〜500nm付近の波長を有する蛍光を発光可能な無色ないし弱く着色した化合物である。蛍光増白剤は、蛍光性白化剤(Fluorescent Whitening Agent)としても知られている。蛍光増白剤の物理的原理及び化学性の記述は、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Sixth Edition,Electronic Release,Wiley-VCH 1998に示されている。
光重合開始剤及び蛍光増白剤が上記の特徴を満たすための設計方法としては、用いようとする光重合開始剤及び蛍光増白剤それぞれの吸収スペクトル、及びその最大吸光度、即ちピーク波長を解析する。その後、光重合開始剤及び蛍光増白剤それぞれの最大吸光度の関係が上記の特徴を満たすかどうかを確認すればよい。確認の結果、上記の特徴が満たされているような光重合開始剤及び蛍光増白剤の組み合わせを、本実施形態のインク組成物に使用すればよい。後述する例I、例II、及び例IIIにおいて、そのような光重合開始剤及び蛍光増白剤の組み合わせの好適な具体例を挙げている。
本実施形態のインク組成物は、クリアインク組成物の場合を除き、色材をさらに含んでもよい。上記色材は、顔料及び染料から選択される。
本実施形態において、色材として顔料を用いることにより、インク組成物の耐光性を向上させることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
本実施形態において、色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー9,45,249、C.I.アシッドブラック1,2,24,94、C.I.フードブラック1,2、C.I.ダイレクトイエロー1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック3,4,35が挙げられる。
本実施形態のインク組成物には、顔料分散性を高める観点から、分散剤を含有させてもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミノ系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂等の一種以上を主成分とするものが挙げられる。高分子分散剤の市販品として、ビッグケミー(BYK Chemie)社製のBYKシリーズ、味の素ファインテクノ社(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.)製のアジスパーシリーズ、ノベオン社(Noveon Inc.)製のソルスパーズシリーズ、及び楠本化成社(Kusumoto Chemicals Co. Ltd.)製のディスパロンシリーズ等が挙げられる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン系界面活性剤として、ポリエステル変性シリコーンやポリエーテル変性シリコーンを用いることができ、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンを用いることが特に好ましい。具体例としては、BYK−347、BYK−348、BYK−377、BYK−378、BYK−UV3500、3510、3530、3570(ビックケミー社(BYK Japan KK)製)を挙げることができる。
その他添加剤として、重合禁止剤を用いてもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、IRGASTAB UV10及びUV22(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Inc.)製)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製)等を用いることができる。重合禁止剤を添加することにより、インク組成物の保存安定性が向上する。
その他、特に限定されないが、例えば、従来公知の湿潤剤(保湿剤)、浸透(促進)剤、有機溶剤、防黴剤・防腐剤・防錆剤、酸化防止剤、増粘剤、糖類、pH調整剤、(定着)樹脂、ポリアルキレングリコール、及び表面張力調整剤を適宜用いてもよい。
上記実施形態に係るインク組成物は、後述のインクジェット記録方法を実施することにより、被記録媒体上に画像を形成するために用いられ得る。
被記録媒体として、例えば、吸収性又は非吸収性の被記録媒体が挙げられる。なお、非吸収性の被記録媒体を使用した場合は、紫外線を照射してインクを硬化させた後に乾燥工程を設けること等が必要となる場合がある。
上記実施形態に係るインク組成物は、インクジェット記録用として使用されることが好ましい。即ち、本発明の一実施形態は、インクジェット記録方法に係る。当該インクジェット記録方法は、被記録媒体上に、上記インク組成物を吐出する吐出工程と、上記吐出工程により吐出されたインク組成物に光を照射して、上記インク組成物を硬化する硬化工程と、を含む。このようにして、被記録媒体上で硬化したインク組成物により、塗膜が形成される。
上記吐出工程においては、従来公知のインクジェット記録装置を用いることができる。インク組成物の吐出は、インク組成物の粘度を所定値まで下げた後にインク組成物を所定温度に加熱することによって行うのが好ましい。上記所定値は、好ましくは30mPa・s以下、より好ましくは20mPa・s以下である。このようにして、良好な吐出安定性が実現される。
次に、上記硬化工程においては、被記録媒体上に吐出されたインク組成物が、光を照射することによって硬化する。これは、インク組成物に含まれる光重合開始剤が光の照射により分解して、ラジカル、酸、及び塩基などの開始種を発生し、重合性化合物の重合反応が、その開始種の機能によって促進されるためである。
インク組成物として、ブラックインク(以下、「Bk」ともいう。)、ホワイトインク(以下、「W」ともいう。)、及びクリアインク(以下、「CL」ともいう。)を作製し、さらにこれらのインク組成物を組み合わせてインクセットを作製した。以下、インク組成物及びインクセットの作製について詳細に説明する。
〔顔料分散物の作製〕
インク組成物の作製に先立ち、顔料分散物を作製した。表1に示す成分を混合し、1時間スターラーで撹拌した。撹拌後の混合物をビーズミルにて分散し、顔料分散物を得た。分散条件は直径0.65mmのジルコニアビーズを70%の充填率で充填し、周速を9m/sとし、分散時間は、2〜4時間で行った。
・カーボンブラック:SPECIAL BLACK 250(デグサ社(Degussa Japan Co., Ltd.)製)
・酸化チタン:CR60−2(石原産業社(Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.)製)
・分散剤A:BYK−168(ビックケミー社製)
・分散剤B:ソルスパーズ36000(ノベオン社製)
・重合性化合物A:PEA(フェノキシエチルアクリレート;大阪有機化学工業社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製ビスコートD192)
表2及び表3に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、インク組成物を得た。ここで、表2及び表3の見方を説明する。表2に記載の各インク組成物(Bk、W、及びCL)を組み合わせて、インクセットA〜Hとした。上記の各インク組成物において、増感剤以外の成分の総量を99質量%とし、残りの1質量%は、表3に記載の添加量で増感剤を配合し、さらに残余をフェノキシエチルアクリレートの追加分とした。
・フェノキシエチルアクリレート:ビスコートD192(大阪有機化学工業社製)
・ジプロピレングリコールジアクリレート:APG−100(新中村化学社製)
・4−ヒドロキシブチルアクリレート:4−HBA(大阪有機化学工業社製)
・アシルホスフィン系光重合開始剤:IRGACURE 819(チバ・ジャパン社製)
・アシルホスフィン系光重合開始剤:DAROCUR TPO(チバ・ジャパン社製)
・チオキサントン系増感剤:Speed cure DETX(LAMBSON社製)
・チオキサントン系増感剤:Speed cure ITX(LAMBSON社製)
・蛍光増白剤:TINOPAL−OB(チバ・ジャパン社製)
・界面活性剤:BYK−3500(ビックケミー・ジャパン社(BYK Japan KK)製)
・重合禁止剤:ハイドロキノンモノメチルエーテル(関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製)
上記のブラック(Bk)インク組成物、ホワイト(W)インク組成物、及びクリア(CL)インク組成物を組み合わせて、インクセットを作製した。
インクジェットプリンタ PX−5000(セイコーエプソン社(SEIKO EPSON CORPORATION)製)を用いて、解像度720×720dpi及び液滴重量10ngの条件で、上記「インク組成物の調製」によって得られた紫外線硬化型インク組成物を、PETフィルム上にベタパターン画像として印刷した。併せて、キャリッジの横に搭載した紫外線照射装置(UV−LED、発光ピーク波長395nm、照度60mW/cm2)を用いて紫外線を照射し、硬化させて記録物を得た。紫外線の照射は、ベタパターン画像を指触してべたつきが感じられなくなるまで行った。
(硬化性評価)
硬化に必要な紫外線の照射量は、ベタパターン画像を指触してべたつきが感じられなくなるまで行い、そのときの積算光量を積算光量計UM−40(コニカミノルタ社(Konica Minolta Holdings, Inc.)製)によって測定した。評価結果を下記表4に示す。ここで、表4中、「インク種」の欄に示されているA、B、C、D、E、F、G、及びHは、それぞれ上記インクセットA、B、C、D、E、F、G、及びHに対応する。
なお、評価基準は、以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:積算光量が400mJ/cm2未満
△:積算光量が400mJ/cm2以上800mJ/cm2未満
×:積算光量が800mJ/cm2以上
硬化時の着色、即ち色相を測定するため、透明であるCLのみについて測定した。測色器(商品名:Spectrolino,GretagMacbeth社製)を用いて硬化直後の記録物を測色して、b*値を測定した。評価結果を下記表4に示す。
なお、評価基準は以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:b*値が5.0未満
×:b*値が5.0以上
溶解残存を評価するため、透明であるCLのみについて実施した。インク作製後、室温にて3日間放置し、溶解残存物を目視にて評価した。評価結果を下記表4に示す。
なお、評価基準は以下のとおりである(「○」評価のみが実用上使用可能なレベルである。)。
○:残存無し
×:残存有り
上記「記録物の作製」により得られた記録物を、温度63℃及び照度70,000ルクスに設定したキセノンウェザーメーター XL75(スガ試験機社(Suga Test Instruments Co.,Ltd.)製)内に300時間放置して、耐光性を評価した。その後、耐光性評価の実施前後のベタパターン画像を、測色器(商品名:Spectrolino、GretagMacbeth社製)を用いて測色し、a*値及びb*値を測定した。そして、得られたa*値及びb*値を基に、下記式によりΔE値(色差)を算出して、耐光性評価の実施前後における変退色の評価を行った。
(式中L1、a1、及びb1はそれぞれ、耐光性評価の実施前のL*値、a*値、及びb*値を表す。また、式中L2、a2、及びb2はそれぞれ、耐光性評価の実施後のL*値,a*値、及びb*値を表す。)
○:ΔE値が3.0未満
×:ΔE値が3.0以上
評価結果を下記表4に示す。
〔インク組成物の作製〕
以下に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、クリアインク組成物(例1〜15)を得た。ここで、記録物の作製、並びに評価の項目及び基準は、例Iと同様にして行った。
(組成X)
・フェノキシエチルアクリレート 30質量%
・4−ヒドロキシブチルアクリレート 残部(約50質量%)
・トリシクロデカンジメタノールジアクリレート 20質量%(KAYARAD R−684、日本化薬社製)
上記例Iの記録物の作製の紫外線の照射量を400mJ/cm2とした以外は、例Iと同様にして実施し、評価した。
硬化性、硬化時着色、及び耐光性のいずれも、上記例Iの場合と同様のため、ここでの説明を省略する。なお、塗膜が完全硬化していない水準、即ち硬化性評価「×」や「△」の場合でも、ある程度は硬化しているため、本例IIでは硬化時着色及び耐光性の評価を行った。
〔インク組成物の作製〕
例IIの組成Xに倣い、下記表6に示す成分(単位は質量%)を撹拌混合溶解し、クリアインク組成物(例24、例25)を得た。なお、本例IIIはクリアインクでの評価になるが、カラーインクを用いて本例IIIと同様の評価を行った場合、下記結果と同程度に、カラー色に黄味が上乗せされることを本願発明者らは確認している。
Claims (5)
- 重合性化合物と、光重合開始剤と、蛍光増白剤と、を含む紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、
前記光重合開始剤が、分子内にフェニル基を有するアシルホスフィン系光重合開始剤を含有し、且つ
波長帯360nm〜420nmにおける前記蛍光増白剤の所定濃度当たりの最大吸光度が、前記波長帯における前記光重合開始剤の前記所定濃度当たりの最大吸光度よりも大きい、紫外線硬化型インクジェットインク組成物。 - 前記光重合開始剤は、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドを含有する、請求項1に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記光重合開始剤は、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、3.0質量%以上含まれる、請求項1又は2に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記蛍光増白剤がチオフェンベンゾキサゾイル誘導体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記蛍光増白剤が、該紫外線硬化型インクジェットインク組成物の総量に対して、0.1質量%〜0.75質量%含まれる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
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