JP2012531496A - 微細で薄い基材をベースとする真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキ - Google Patents

微細で薄い基材をベースとする真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキ Download PDF

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Abstract

本発明は、真珠光沢顔料および少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーを含む、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキに関するが、ここで、その真珠光沢顔料は、密度ρを有する実質的に透明な微小板形状の基材および密度ρを有する少なくとも1種の光学活性コーティングを含み、その真珠光沢顔料が、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有している。本発明はさらに、この印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを製造するためのプロセスにも関する。

Description

本発明は、微細で薄い基材をベースとする真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキに関する。本発明はさらに、そのような印刷インキ、特にインクジェット用インキの製造、さらには印刷インキ、特にインクジェット用インキの中における、微細で薄い基材をベースとする真珠光沢顔料の使用にも関する。
インクジェット印刷プロセスにおいては、インクジェット用インキの微細な液滴を、印刷する相手の基材に対して、プリンターと後者との間の物理的接触なしに直接適用する。印刷する相手の基材の上に個々の液滴を配することは、電子制御の下に実施する。インクジェット印刷は、一方ではたとえば紙、カード、フィルム、フォイルなどのような各種の基材に、他方ではたとえばビンやカンのような製品に、各種の情報や画像を印刷するための重要な技術である。インクジェット印刷は、こわれやすい物品、たとえば卵にさえも施すことができる。インクジェット技術は、高い解像度の印刷物を与えることができる。
過去においても、各種の液滴形成プロセスが開発されてきた。液滴は、たとえば静電的に、磁気的に、圧電的に、電熱的に、機械的なマイクロバルブを使用して、あるいはスパーク放電によって、形成させることが可能である。液滴形成の方法とは無関係に、インクジェット技術は、原理的には、連続インクジェット(CIJ)技術とインパルスもしくはドロップ−オン−デマンド(DOD)技術の二つのカテゴリーに分類される。
連続インクジェット法においては、インキが圧力下にノズルを通過して流れて液滴を形成し、それが連続ジェットの形で基材に適用される。
それとは対照的に、インパルスインクジェット法においては、インキのリザーバーは大気圧またはそれ以下に保持される。インキの液滴は、制御された刺激インパルスを受ける液滴形成ユニットに応答したときにのみ、ノズルから放出される。この技術は主として、カラープリンターに使用されている。
インクジェット用インキの液滴が印刷する相手の基材に適用された後に、そのインクジェット用インキが乾燥または硬化される。このことは、たとえば熱またはUV光の作用を通して実施することができる。このプロセスは、印刷する相手の基材の上にインキが適用された直後に起きる。乾燥または硬化は、その乾燥または硬化プロセスに依存して、1秒の数分の1から数分までの間で起きる。
イエロー、シアン、マゼンタ、およびブラックの原色でカラー印刷物を作成するカラープリンターが、近年になって開発されてきた。これらの色は、既存の印刷プロセス、たとえば、リソグラフィ法、グラビア印刷法、またはフレキソ印刷法におけるプロセスカラーとして広く使用されている。
特に宣伝販売用の印刷物の使用が増えているという面から、着色印刷物の品質をさらに向上させるために、スポットカラーが使用されている。これらのスポットカラーは、単色または混合インキからなっていて、ワンパスで印刷される。これらのスポットカラーは、4原色に加えて、印刷画像のカラースケールおよび躍動感を向上させるために、なかんずくオレンジ、グリーン、あるいは各種その他の色などであってよい。
着色印刷物にメタリック効果を与えたい場合には、そのインキにメタリック効果顔料を添加することができる。ゴールドまたはシルバーの着色印刷物を得るためには、インクジェット用インキの中でゴールドまたはシルバー色のメタリック効果顔料を使用する。有用なゴールド色のメタリック効果顔料としては、たとえば、銅−亜鉛合金から得られる黄銅顔料でゴールデンブロンズと呼ばれているものが挙げられる。黄銅顔料においては、その合金の色相は、銅と亜鉛の比率によって決まってくる。ゴールデンブロンズ顔料は、「ペールゴールド」(銅の割合が約90重量%、残りが亜鉛)として、「リッチペールゴールド」(銅の割合が約85重量%、残りが亜鉛)として、および「リッチゴールド」(銅の割合が約70重量%、残りが亜鉛)として、特徴的なナチュラルな色相で市販されている。別な方法として、シルバー着色メタリック効果顔料をイエローおよび場合によってはレッドの着色剤と混合するによって、ゴールド着色印刷物を得ることもできる。
たとえば微小板形状のアルミニウム顔料は、シルバー着色メタリック効果顔料として有用である。WO 2009/010288 A2には、薄いアルミニウム顔料を含むインクジェット用インキが開示されている。メタリック効果顔料を含むインクジェット用インキは、Jetfluid(Eckart GmbH製)の商品名で市販されている。
望まれているのが純粋なゴールドまたはシルバー着色のインクジェット印刷物ではなく、ある種のメタリックな印象の印刷画像であるような場合には、所望の着色を得る目的で、メタリック効果顔料に加えて、さらなる着色剤をインクジェット用インキに添加してもよい。別な方法として、メタリック効果顔料を含むインクジェット用インキを、その印刷システムの中に存在させたさらなるインクジェット用インキ(プロセスインキ)と共に印刷して、それによって、印刷する相手の基材の上でそれと混合させることも可能である。達成すべき所望の効果に応じて、メタリック効果顔料を含むインクジェット用インキをまず印刷し、次いでプロセスインキを用いてその上にオーバープリントさせることもまた可能である。
EP 1 554 345 B1には、インクジェット印刷プロセスのための水性インキ組成物の記載があるが、このものは、メタリックまたは視角依存性の外観を有する印刷物を与える。そのインキ組成物の中の顔料には、透明またはメタリック反射性材料からなるコアと、1種または複数のケイ素酸化物(SiO層)からなる少なくとも1種のコーティングが含まれている。その平均粒径は、少なくとも2μmである。
DE 19727767 Aは、少なくとも1種の微細な粒状の有機または無機顔料を含む、放射線硬化性インクジェット用インキに関するものである。無機顔料の例として、干渉顔料の記載がある。好ましくは95%、より好ましくは99%の顔料が1μm未満の粒子サイズを有する。
印刷画像において真珠光沢効果を達成するための一般的な方法は、たとえばJP 2003080836Aに記載されているように、真珠光沢顔料を用いて予めプレコーティングされた基材の上に印刷する方法である。しかしながら、そのような印刷する相手の基材を使用すると、不利なことには、基材の選択された領域の中だけに真珠光沢効果を付与することは不可能である。
本発明が取り組もうとしている課題は、印刷する相手の基材は半透明としたままで、基材に対して真珠光沢顔料に典型的な艶光沢仕上げの光沢を与える、真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを提供することである。その印刷画像の解像度は、少なくとも300dpiとすべきである。さらに、その印刷インキ、特にインクジェット用インキの中の真珠光沢顔料によって、印字ヘッドが閉塞するようなことがあってはならない。
本発明が取り組もうとしている課題は、真珠光沢顔料および少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーを含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを提供することによって解決されるが、ここで、その真珠光沢顔料は、密度ρを有する実質的に透明な微小板形状の基材および密度ρを有する少なくとも1種の光学活性コーティングを含み、その真珠光沢顔料が、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有している。
本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキの好適なさらなる展開が、従属請求項2〜14に記載されている。
本発明が取り組もうとしている課題はさらに、本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキを製造するためのプロセスによって解決されるが、そのプロセスには以下の工程が含まれる:
(a1)実質的に透明な微小板形状の基材を分級する工程、
(b1)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて、工程(a1)において得られた、分級された基材をコーティングして、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
または
(a2)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて実質的に透明な微小板形状の基材をコーティングする工程、
(b2)工程(a2)において得られた真珠光沢顔料を分級して、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
および、次いで
(c)そうして得られた真珠光沢顔料を、少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーと混合して、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを得る工程。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを製造するためのプロセスに関しては、(a1)+(b1)+(c)の順のプロセス工程を有するプロセスが好ましい。
本発明が取り組もうとしている課題はさらに、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて、密度ρを有する実質的に透明な微小板形状の基材および密度ρを有する少なくとも1種の光学活性コーティングを含み、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を使用することによっても解決される。
コーティング物質の体積Vを計算するためのモデル。
印刷インキにおいて、特にインクジェット用インキにおいて、真珠光沢顔料が使用可能であるというのは、実に驚くべき発見である。真珠光沢顔料は、可撓性のあるメタリック効果顔料とは異なって、脆く、機械的な負荷がかかると破砕されやすい傾向がある。特に、インクジェット印刷の操作の際に微小板形状の顔料に作用する力を考えると、真珠光沢顔料が、部分的または全面的に破砕され、その結果として、次いで得られる印刷画像の光学的品質が損なわれるであろうと予想されていた。本発明において使用される真珠光沢顔料は、顔料の径が小さく、顔料の厚みが薄い。しかしながら、顔料の厚みが薄いこととは無関係に、本発明による真珠光沢顔料は、驚くべきことには、破砕されない。
その(1種または複数の)光学活性コーティングに目立った剥落がない、好ましくは剥落がまったくないというのは、さらに驚きである。したがって、本発明において使用される真珠光沢顔料は、たとえば撹拌下および/または超音波の作用の下でさらなる成分と効果的に混合可能であるか、または印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの中に組み入れることが可能である。
最後に、沈降および/または集塊した真珠光沢顔料はいずれも容易に再分散させることができるというのも驚きである。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて使用される真珠光沢顔料のための実質的に透明な微小板形状の基材として使用されるかまたは公知である、天然マイカ、タルク、セリサイト、カオリン、合成マイカ、ガラス微小板(ガラスフレークとも呼ばれる)、SiO微小板、Al微小板、グラファイト微小板、プラスチック微小板、混合有機−無機層を含む微小板形状の基材(たとえばWO 2009030293 A2から公知のもの)、またはそれらの混合物からなる基材が好ましい。天然マイカ、合成マイカ、SiO微小板、ガラス微小板および/またはAl微小板が特に好ましい。天然マイカおよび/または合成マイカが、極端に好ましい。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて、コーティングされていない微小板形状のBiOClを使用することも同様に可能である。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて使用される真珠光沢顔料が、ガラス微小板をベースとするものである場合には、その真珠光沢顔料が、1μmを超える平均高さを有しているのが好ましい。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて使用される真珠光沢顔料は、密度ρを有する、好ましくは高屈折率コーティング、より好ましくは高屈折率金属酸化物層、および/または半透明金属コーティングの形にある、少なくとも1種の光学活性コーティングを含む。ρという密度は、光学活性コーティングの密度である。したがって、金属酸化物層の場合においては、ρはその金属酸化物層の密度であり、そして半透明金属層の場合においては、ρはその半透明金属層の密度である。
用語の「コーティング」と「層」は、本発明においては、区別無く使用されている。
真珠光沢顔料の光学活性コーティングは、本明細書においては、たとえば金属の半透明層を意味していると理解されたい。金属の半透明層の厚みは、典型的には5〜30nmの範囲、好ましくは10〜25nmの範囲である。12〜20nmの範囲の層厚みが、極めて適切であることが明らかとなるであろう。
真珠光沢顔料の光学活性コーティングはさらに、好ましくは、1層の金属酸化物層、または2層以上、たとえば2、3、4層などの、好ましくは高屈折率の、金属酸化物層を意味していると理解されたい。高屈折率金属酸化物層の屈折率nは、好ましくは1.8を超え、さらに好ましくは2.0を超える。2.2を超える屈折率、あるいは2.6を超える屈折率も、極めて好適であることが判明するであろう。金属酸化物の高屈折率層の厚みは、好ましくは10〜300nmの間、より好ましくは20〜200nmの間、さらにより好ましくは25〜150nmの間の範囲である。高屈折率金属酸化物に代えて、他の高屈折率物質、たとえば、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物を使用することも可能であるが、その場合にも、層厚みは、高屈折率金属酸化物について記載した範囲とするのが好ましい。
一つの好ましい実施態様においては、真珠光沢顔料が、少なくとも1層の高屈折率コーティングを含んでいる。高屈折率コーティングは、好ましくは2.0を超える屈折率n、より好ましくは2.2を超える屈折率nを有する。
本発明の一つのより好ましい実施態様においては、真珠光沢顔料の光学活性コーティングが、1層の高屈折率金属酸化物層である。
高屈折率コーティングが、金属酸化物層および/または金属水酸化物層および/または金属酸化物水和物層であるか、またはそれらを含んでいるのが特に好ましい。
使用される高屈折率層は、高屈折率金属酸化物、金属水酸化物および/または金属酸化物水和物であるのが好ましい。使用される金属酸化物が、酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化コバルト、およびそれらの混合物からなる群からの金属酸化物であるのが好ましい。上述の酸化物に代えるか、またはそれらに加えて、対応する金属水酸化物および/または金属酸化物水和物もまた使用することが可能であるということも考えられるであろう。
酸化チタンは、ルチル、アナターゼ、およびプソイドブルッカイトからなる群より選択することができる。酸化チタンは、ルチル多形にあるTiOの形態であるのが好ましい。
酸化鉄は、ヘマタイト、ゲータイトおよび/またはマグネタイトからなる群より選択されるのが好ましい。酸化鉄は、Fe(ヘマタイト)および/またはFe(マグネタイト)の形態であるのが好ましい。
特に好ましいのは、TiOおよびFe、ならびにそれらの混合物および組合せである。これらの酸化物の混合物の中では、TiOは、ブルッカイト多形にあるかあるいはそれに代えてイルメナイトの形態にある。
1層または複数層の高屈折率金属酸化物層に代えるか、またはそれらに加えて、1層または複数層の金属の半透明層を、光学活性コーティングまたは層として適用してもよい。金属の半透明層を作るためには、銀、金、アルミニウム、鉄、マグネシウム、クロム、銅、亜鉛、スズ、マンガン、コバルト、チタン、モリブデン、ならびにそれらの混合物およびさらにはそれらの合金からなる群より選択される1種または複数の金属を適用するのが好ましい。
本発明の目的のためには、実質的に透明な基材および金属の半透明層をベースとする顔料もまた真珠光沢顔料として挙げられる。本発明による真珠光沢顔料は干渉効果を有しているのが好ましい。
2層以上の高屈折率金属酸化物層が、真珠光沢顔料の基材に適用されていることもまた可能であるということも考えられるであろう。この場合には、2層の高屈折率金属酸化物層に、少なくとも1層の、2.0未満、好ましくは1.8未満、より好ましくは1.6未満の屈折率を有しているのが好ましい低屈折率層が挿入されているのが好ましい。
真珠光沢顔料の中の低屈折率層は、低屈折率金属酸化物層、特にケイ素の酸化物/水酸化物、好ましくはSiO、酸化アルミニウム、好ましくはAl、AlOOH、酸化ホウ素、MgF、またはそれらの混合物を使用しているのが好ましい。酸化ケイ素および/または酸化アルミニウムを使用するのが特に好ましい。
実質的に透明な基材の上に、2層以上の高屈折率および低屈折率の金属酸化物層を連続的に交互に配列させておくことも可能であるということも考えられるであろう。
本発明の好適なさらなる展開においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの中の真珠光沢顔料が、光学活性、好ましくは高屈折率の層に加えて、その上に配された少なくとも1層のさらなる保護層を有している。
その少なくとも1層のさらなる保護層は、その金属酸化物がSiO、Al、酸化セリウム、ならびにそれらの混合物および組合せからなる群より選択される少なくとも1層の金属酸化物層であってよい。ポリマーコーティング、たとえばポリアクリレート層を保護層として適用してもよい。
本明細書においては、EP 1727864 A1およびEP 1682622 A1に記載されているような、SiOからなるか、またはSiOと組み合わせた酸化セリウムからなる保護層が特に好ましい(これらの特許出願を参考として引用し本明細書に組み入れるものとする)。
レーザー回折法から求める体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値は、真珠光沢顔料の90%が、示された特定の値に等しいかまたはそれよりも小さい径を有しているということを示している。サイズ分布曲線は、Cilas製のCilas 1064装置を使用して求めるのが好ましい。報告された特定のd50、d90、d95およびd98値についても、同じことが準用される。
90値は、粗い画分の目安である。この値が小さいほど、各種のインクジェット印字ヘッドにおける本発明の真珠光沢顔料含有印刷インキ、特にインクジェット用インキの使用適性が良好となる。本発明においては、真珠光沢顔料が、d90値が3.5〜15μmの範囲であるサイズ分布を有する。真珠光沢顔料のサイズ分布におけるd90値は、好ましくは4〜13μmの範囲、より好ましくは5.5〜12μmの範囲、さらにより好ましくは5〜10μmの範囲、さらにより好ましくは5.1〜8μmの範囲である。
本発明のさらなる実施態様においては、真珠光沢顔料が、d95値が5〜20μmの範囲、好ましくは5.5〜15μmの範囲、より好ましくは6〜13μmの範囲、さらにより好ましくは6.5〜10μmの範囲であるサイズ分布を有している。
本発明のさらなる実施態様においては、真珠光沢顔料が、d98値が6〜25μmの範囲、好ましくは6.5〜20μmの範囲、より好ましくは7〜15μmの範囲、さらにより好ましくは7.5〜13μmの範囲であるサイズ分布を有している。
本発明のさらなる実施態様においては、真珠光沢顔料が、d50値が2〜10μmの範囲、好ましくは2.5〜8μmの範囲、より好ましくは3〜7.5μmの範囲、さらにより好ましくは3.5〜6μmの範囲であるサイズ分布を有している。
好ましい実施態様においては、真珠光沢顔料の基材が、40〜150nmの範囲、好ましくは50〜140nmの範囲、より好ましくは60〜130nmの範囲、さらにより好ましくは70〜120nmの範囲、さらにより好ましくは80〜110nmの範囲の平均高さ(層厚み)hを有している。
平均高さhの標準偏差は、好ましくは25〜80%の範囲、より好ましくは28〜60%の範囲、さらにより好ましくは30〜50%の範囲である。
層厚みが40nm未満では、真珠光沢顔料が、機械的に壊れやすくなりすぎる可能性がある。さらに、比表面積が極端に高いために、金属または高屈折率金属酸化物を用いたコーティングの時間が長くなりすぎて、採算がとれない。比表面積とは、単位重量あたりの表面積を指している。本発明による真珠光沢顔料の基材の層厚みは極端に薄いので、これらの基材は、従来からの基材に比較して、極めて大きな、単位重量あたりの表面積を有している。
真珠光沢顔料の基材の粒子の厚みおよび粒子サイズは、その製造プロセスの結果として、相互に実質的に依存する。粒子サイズが大きい場合には、相応に粒子の厚みが厚くなり、その逆も同様である。本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの印刷適性は、真珠光沢顔料の粒子サイズの影響を決定的に受ける。過度に粗い、従って相応に厚い真珠光沢顔料は、市販のインクジェット印字ヘッドへの適性が低い。真珠光沢顔料の基材の平均高さhが150nmを超えると、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、市販のインクジェット印字ヘッドでは十分な印刷性能を与えない。
したがって、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおける極端に微細な真珠光沢顔料は、低いd90値および低い平均層厚みhを有する実質的に透明な基材に基づくものである。このことが、市販のインクジェット印字ヘッドにおける印刷適性と、さらには、驚くべきことには、極めて良好な機械的安定性を与えている。同時に、その真珠光沢顔料は、強い干渉色を有しており、その結果、真珠光沢効果を有する強着色で高品質な印刷物に有用である。
現時点では、以下において示すd90/d95とhの組合せが特に適切であると考えられる。以下において示すこれらの組合せは、極めて小さく微細な真珠光沢顔料を与えると同時に、そのものは、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを市販のインクジェット印字ヘッドで印刷したときに驚くほど高い機械的安定性を有している。これらの小さくて微細な真珠光沢顔料が、それらのサイズが小さいにも関わらず、真珠光沢顔料に典型的な艶光沢仕上げの光沢を有しているのは、さらに極めて驚くべきことであった。
さらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、好ましくは、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値が3.5〜15μmの範囲、好ましくは4〜13μmの範囲であり、そしてその平均高さhが40〜150nmの範囲、好ましくは50〜140nmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
さらに好ましい実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値が4.5〜12μmの範囲、好ましくは5〜10μmの範囲であり、そしてその平均高さhが60〜130nmの範囲、好ましくは70〜120nmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
特に好ましい実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値が5.1〜8μmの範囲であり、そしてその平均高さhが80〜110nmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
本発明によるさらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd95値が5〜20μmの範囲、好ましくは5.5〜15μmの範囲であり、そしてその平均高さhが40〜150nmの範囲、好ましくは50〜140nmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
さらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd95値が6〜13μmの範囲、好ましくは6.5〜10μmの範囲であり、そしてその平均高さhが60〜130nmの範囲、好ましくは70〜120nmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
さらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値が3.5〜15μmの範囲、好ましくは4〜13μmの範囲であり、そしてその体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd95値が5〜20μmの範囲、好ましくは5.5〜15μmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
さらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、その体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値が4.5〜12μmの範囲、好ましくは5〜10μmの範囲であり、そしてその体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd95値が6〜13μmの範囲、好ましくは6.5〜10μmの範囲である真珠光沢顔料を含んでいる。
好ましい実施態様においては、本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキの中の真珠光沢顔料が、金属酸化物の単一層を含んでいる。好ましくは、金属酸化物および基材の合計重量を基準にした金属酸化物含量(重量%)と金属酸化物層の平均厚みの間の関係が以下のようであれば好ましい:
・30〜80重量%の金属酸化物含量と、20を超え50nmまでの平均金属酸化物層厚みの組合せ;
・50〜85重量%の金属酸化物含量と、50を超え75nmまでの平均金属酸化物層厚みの組合せ;
・59〜89重量%の金属酸化物含量と、75を超え95nmまでの平均金属酸化物層厚みの組合せ;
・66〜92重量%の金属酸化物含量と、95を超え125nmまでの平均金属酸化物層厚みの組合せ;
・69〜96重量%の金属酸化物含量と、125を超え215nmまでの平均金属酸化物層厚みの組合せ。
本発明の好ましいタイプにおいては、印刷インキ、特にインクジェット用インキの中の真珠光沢顔料が、TiOおよび/またはFeの金属酸化物層と、マイカの基材を含んでいる。マイカは、合成マイカであっても天然マイカであってもよい。
TiOおよびマイカの合計重量を基準にしたTiO含量(重量%)とTiO層の平均厚みの間の関係が以下のようであれば、特に好ましい:
・35〜62重量%のTiO含量と、20を超え35nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・40〜74重量%のTiO含量と、35を超え45nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・45〜78重量%のTiO含量と、45を超え55nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・50〜82重量%のTiO含量と、55を超え65nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・55〜85重量%のTiO含量と、65を超え75nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・60〜86.5重量%のTiO含量と、75を超え85nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・65〜88重量%のTiO含量と、85を超え95nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・67〜89重量%のTiO含量と、95を超え105nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・68〜90重量%のTiO含量と、105を超え115nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・69〜91重量%のTiO含量と、115を超え125nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・70〜92重量%のTiO含量と、125を超え135nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・71〜92.5重量%のTiO含量と、135を超え145nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・72〜93重量%のTiO含量と、145を超え155nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・73〜93重量%のTiO含量と、155を超え165nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・73.5〜93.5重量%のTiO含量と、165を超え175nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・74〜94重量%のTiO含量と、175を超え185nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・74.5〜94重量%のTiO含量と、185を超え195nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・75〜94.5重量%のTiO含量と、195を超え205nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・75.5〜95重量%のTiO含量と、205を超え215nmまでの平均TiO層厚みの組合せ。
TiOおよびマイカの合計重量を基準にしたTiO含量(重量%)とTiO層の平均厚みの間の関係が以下のようであれば、さらに好ましい:
・47.5〜62重量%のTiO含量と、20を超え35nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・58〜74重量%のTiO含量と、35を超え45nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・63〜78重量%のTiO含量と、45を超え55nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・67〜82重量%のTiO含量と、55を超え65nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・70〜85重量%のTiO含量と、65を超え75nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・73.5〜86.5重量%のTiO含量と、75を超え85nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・75〜88重量%のTiO含量と、85を超え95nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・76.5〜89重量%のTiO含量と、95を超え105nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・78.5〜90重量%のTiO含量と、105を超え115nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・80〜91重量%のTiO含量と、115を超え125nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・81.5〜92重量%のTiO含量と、125を超え135nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・83〜92.5重量%のTiO含量と、135を超え145nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・84〜93重量%のTiO含量と、145を超え155nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・85〜93重量%のTiO含量と、155を超え165nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・86〜93.5重量%のTiO含量と、165を超え175nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・87〜94重量%のTiO含量と、175を超え185nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・87.5〜94重量%のTiO含量と、185を超え195nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・88〜94.5重量%のTiO含量と、195を超え205nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・89〜95重量%のTiO含量と、205を超え215nmまでの平均TiO層厚みの組合せ。
TiOおよびマイカの合計重量を基準にしたTiO含量(重量%)とTiO層の平均厚みの間の関係が以下のようであれば、極めて特に好ましい:
・35〜62重量%のTiO含量と、20を超え35nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・40〜74重量%のTiO含量と、35を超え45nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・45〜78重量%のTiO含量と、45を超え55nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・50〜82重量%のTiO含量と、55を超え65nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・55〜85重量%のTiO含量と、65を超え75nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・60〜86.5重量%のTiO含量と、75を超え85nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・65〜88重量%のTiO含量と、85を超え95nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・67〜89重量%のTiO含量と、95を超え105nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・68〜90重量%のTiO含量と、105を超え115nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・69〜91重量%のTiO含量と、115を超え125nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・70〜92重量%のTiO含量と、125を超え135nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・71〜92.5重量%のTiO含量と、135を超え145nmまでの平均TiO層厚みの組合せ。
TiOおよびマイカの合計重量を基準にしたTiO含量(重量%)とTiO層の平均厚みの間の関係が以下のようであれば、特別に好ましい:
・47.5〜62重量%のTiO含量と、20を超え35nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・58〜74重量%のTiO含量と、35を超え45nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・63〜78重量%のTiO含量と、45を超え55nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・67〜82重量%のTiO含量と、55を超え65nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・70〜85重量%のTiO含量と、65を超え75nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・73.5〜86.5重量%のTiO含量と、75を超え85nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・75〜88重量%のTiO含量と、85を超え95nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・76.5〜89重量%のTiO含量と、95を超え105nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・78.5〜90重量%のTiO含量と、105を超え115nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・80〜91重量%のTiO含量と、115を超え125nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・81.5〜92重量%のTiO含量と、125を超え135nmまでの平均TiO層厚みの組合せ;
・83〜92.5重量%のTiO含量と、135を超え145nmまでの平均TiO層厚みの組合せ。
さらに好ましい実施態様においては、Feおよびマイカの合計重量を基準にしたFe含量(重量%)と、Fe層の平均厚みの間に以下のような関係が存在するのが好ましい:
・47.5〜72.4重量%のFe含量と、35を超え45nmまでの平均Fe層厚みの組合せ;
・57.5〜82.4重量%のFe含量と、45を超え55nmまでの平均Fe層厚みの組合せ;
・62.5〜87.4重量%のFe含量と、55を超え65nmまでの平均Fe層厚みの組合せ。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおける真珠光沢顔料は、真珠光沢顔料あたりの極めて高い金属酸化物含量、たとえば、極めて高いTiOおよび/またはFe含量を構造的な特徴としている。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを製造するために本発明が提供するプロセスには、以下の工程が含まれる:
(a1)実質的に透明な微小板形状の基材を分級する工程、
(b1)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて、工程(a1)において得られた、分級された基材をコーティングして、3.5〜15μmの範囲の、体積平均粒径サイズ関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
または
(a2)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて実質的に透明な微小板形状の基材をコーティングする工程、
(b2)工程(a2)において得られた真珠光沢顔料を分級して、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
および、次いで
(c)そうして得られた真珠光沢顔料を、印刷インキ、特にインクジェット用インキのさらなる成分、たとえば、少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーと混合する工程。
好ましくは、最初に基材を分級し、次いで光学活性層を用いてコーティングし、そうして得られた真珠光沢顔料を次いで印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを製造するためのさらなる成分と混合する。
真珠光沢顔料の実質的に透明な、好ましくは透明な基材を分級することは、たとえば重力場中での沈降、デカンター中での沈降、篩別、サイクロンもしくはハイドロサイクロンの使用、スパイラル分級、またはそれら2種以上の組合せなどの各種の方法を使用して実施することができる。一つの方法、たとえば篩別を2段以上の連続工程の中で使用することもまた可能である。
基材の平均層厚みとそれらの分布/標準偏差の測定は、従来技術において既知のように、SEM測定を使用して実施することができる。このためには、基材または真珠光沢顔料をワニスの中に組み入れ、たとえば噴霧法またはドローダウン法によって支持材料、たとえばシートメタルまたは板紙に適用し、硬化させる。次いで、その硬化させたワニスの研磨薄片を調製し、この研磨薄片をSEM測定によって調べて顔料粒子の測定を行う。統計的に信頼性のある値を得るためには、少なくとも100個の顔料粒子を計測すべきである。本発明の目的のためには、基材の層厚み、および光学活性層、たとえば金属酸化物コーティングまたは金属の半透明層の層厚みの測定を、この方法を使用して実施することができる。
この方法を使用する場合に注意すべきことは、真珠光沢顔料が実質的に面に平行に並ぶように配向させることである。このことは、真珠光沢顔料の約90%が、平均配向度から±15度を超えた偏向をしない、好ましくは±10度を超えた偏向をしないようにという意味合いで理解すべきである。
ワニスフィルム中における真珠光沢顔料の配向が悪いと、顕著な測定誤差が生じることとなるであろう。この理由は、第一には、研磨薄片中の真珠光沢顔料が、観察者に対して、方位角αの分だけ傾くからである。第二には、バインダーの周囲にある媒体が、画像中で得られる被写体深度を妨害するために、この角度を評価することが不可能となるからである。そのために、「観察される」その層厚みの画像が1/cosαの係数だけ拡大される。この係数が、大きな角度では顕著な誤差の原因となる。角度αの大きさに依存して、この方法を使用して求めた層厚みが、そのために高くなりすぎる。
本発明の目的のためには、より正確な結果を得ようとするならば、真珠光沢顔料の平均基材層厚みhを、以下に記載するプロセスに従って求めるのが好ましい。本発明によるプロセスにおいては、平均基材厚みは、金属酸化物含量と金属酸化物の層厚みの間の関係から求められる。以下において説明するが、より微細であり特により薄い基材は、より高い比表面積を有している。これらのより薄い基材をある物質でコーティングする場合、ある程度の厚みを有するコーティングを得るためには、(単位重量あたりで)より厚い基材の場合よりも、より多くの物質を用いてコーティングしなければならない。これによって、真珠光沢顔料全体の中のコーティング物質の相対的な含量がより高くなる、すなわち、使用した基材の重量を基準にしてコーティング物質の含量がより高くなるということになる。
真珠光沢顔料の平均基材層厚みhを測定するためのプロセスは、以下のモデルに基づいている:
a)顔料は、単一の半径rおよび単一の高さhを有する円柱(微小板)からなっている。したがって、最初から「平均値」を使用する。
b)基材の上に堆積されるコーティング分子の確率は、いずれの場所でも同一である。したがって、たとえば周辺部と表面領域の間でも、その微小板の層厚みに差はない。この仮定の結果として、コーティングのすべての場所で、単一の層厚みdが得られる。ここにおける添字のMは、光学活性コーティング、好ましくは金属酸化物および/または金属を表している。多くのコーティングされた微小板形状の効果顔料では、SEMによる調査において、コーティングが単一の厚みであることが実際に観察される。
c)Mが的を外れて沈殿するということは無視している、すなわち、物質Mはすべて、最終的には基材の上のコーティングとなる。
コーティングMの含量は次式で定義される。
式中、mは、コーティングの質量であり、mは、基材の質量である。これらは、密度と体積から表現することも可能である。
式中、ρおよびρは、基材およびコーティングの密度である。基材の体積は、次式の簡単な関係から得られる(円柱の体積)。
コーティング物質の体積Vは、図1に示したモデルに従って計算する。
堆積した金属酸化物の体積は、基本的には、複数の末端面と周辺部に分離され、三つの項で表される(図1参照)。
式中、hは基材の平均高さであり、rは基材の平均径であり、そしてdは金属酸化物の層厚みの高さである。
これらの式を組み合わせると、最終的には次式の表現となるであろう。
平均基材厚みhを求めるためにこの式を整理し直すと、次式が得られる。
本発明の文脈においては、真珠光沢顔料の平均基材厚みhは、その層厚みdが40〜180nmの範囲にある場合には、この式によって定義するのが好ましい。
層厚みがもっと厚い場合には、この式は不正確となるが、その理由は、光学活性コーティング物質のレベルが高いために、c含量が限界値に近づくからである。層厚みが薄いところでも、良好な区分をすることは同様に不可能である。
基材の平均半径は、真珠光沢顔料についてのレーザー回折測定、好ましくはCilas製のCilas 1064を使用したレーザー粒度測定によって求めるのが好ましい。累積サイズ分布曲線におけるd50値を援用しているが、適用した関係式は、次式である。
サイズcは、分析的な測定によって求められる。微細に粉砕した顔料物質について蛍光X線分析(XRFA)を実施するのが好ましい。場合によっては、顔料粉体を最初にミル中または乳鉢中で微粉砕して、単一の物質のサンプルを準備してもよい。別な方法として、たとえばフッ化水素酸を使用して真珠光沢顔料を溶解させ、次いでその溶液についてXRFA分析を実施することもできる。
基材および光学活性物質の分析に基づく含量は、さらに、誘導結合プラズマ(ICP)法によって求めることも可能である。
密度の値は、文献(Handbook Chemistry and Physics)から得るのが好ましい。典型的な値を、たとえば以下に挙げる。
2層以上の高屈折率層から形成される混合層を使用する場合には、そのコーティングの密度は、個々の物質について分析的に得られた重量比で重み付けすることによって、文献値から計算することができる。
金属酸化物の層厚みは、最終的には、たとえば真珠光沢顔料の色から求めることができるし、求めるのが好ましい。真珠光沢顔料の光学について基本となっている物理式は、次の文献において言及されている:C.Schmidt、M.Fritz“Optical Physics of Synthetic Interference Pigments”Kontakte(Darmstadt)1992(2)pp.15〜24。
研磨薄片のSEMを介して測定された層厚みと、特定の色から測定された層厚みの間の差が大きすぎる場合、すなわち、これらの二つの値の間の差が10%よりも大きい場合には、hは、研磨薄片のSEMを介して測定された層厚みを使用して計算することができる。
色は、適切なコンピュータープログラム、たとえばFilmstarソフトウェア(米国のFTG Software Associates製)を介して求めることもまた可能である。このためには、光学波長(400〜800nm)の範囲内における、光学活性層の光学定数(屈折率n、および適切であるならば、吸光定数k)を使用しなければならない。一般的に使用される物質については、そのような数値はよく知られている。
層厚みはさらに、公表されている情報に基づいた色を使用して求めることもできる。たとえば、TiOコーティングされたマイカをベースとする真珠光沢顔料は、次表のような公知の関係によって支配される。
ほとんどの場合において、色は、もっぱら高屈折率コーティングの厚みによってほぼ例外なく決まる(F.Hofmeister、Farbe+Lack 95、557(1989))。
基材の厚み分布において大きな標準偏差を有する真珠光沢顔料の場合においては特に、その着色は、その基材の平均厚みには実質的に依存せず、その高屈折率層の厚みによって実質的に決まる。
基材が、その層厚みと同様に、無視できない程度に干渉色を決めているような場合には、より精度の高い光学的な計算を使用しなければならない。この場合、基材の層厚み、およびさらには光学活性層、好ましくは高屈折率金属酸化物層の層厚みは、たとえば、真珠光沢顔料の反射スペクトルにおける極大値および/または極小値の位置を使用して求めることができる。
真珠光沢顔料が、2種以上の高屈折率酸化物の混合コーティングを含んでいるような場合には、密度の計算の場合と同様にして、個々の高屈折率酸化物について分析的に得られた重量比から重み付けすることによって、その光学定数の計算をしなければならない。
それとは対照的に、真珠光沢顔料が2種の高屈折率酸化物の組合せを含んでいるならば、それにも関わらず、モデルを使用することができる。高屈折率金属酸化物を含む第一のコーティングの場合には、式(7)を直接使用することができる。しかしながら、第二の高屈折率酸化物についての計算は、第一の酸化物の層厚みを考慮に入れなければならない。
光学活性層の厚み、好ましくは高屈折率金属酸化物層の厚みもまた、真珠光沢顔料の正しく配向させた研磨薄片についてのSEM計測によって求めることができる。
平均基材層厚みを求めるさらなる方法は、WO 2004/087816 A2に記載されている方法に従って調製し、同様にしてSEMで測定した(コーティングされた)真珠光沢顔料の厚みに帰着する。意味のある統計を得るためには、少なくとも100個の顔料粒子について測定すべきである。次いで、算術平均を求める。それは、真珠光沢顔料の平均厚みdtotを表していて、もちろん次式となる。
式(9)を使用すれば、式(7)からdを消去することができて、hの解が得られる。hの高次の項を無視しても良好な近似を得ることが可能であり、この方法で、光学活性層の含量cと平均した顔料全体の層厚みdtotの間の関係から、hを求めることができる。
式(7)に基づく平均基材層厚みを求めるためのプロセスは、一般的には、微小板形状の効果顔料にもあてはめることができる。これらは、微小板形状の基材と、さらにコーティングを有している。その微小板形状の基材には、金属顔料も含まれている。
本発明によるさらなる実施態様においては、真珠光沢顔料が、少なくとも1層のさらなる低屈折率層を含んでいる。この層は、基材と高屈折率層の間、または高屈折率層の上に配することができる。天然または合成マイカの場合には、そのような層は、分析から容易に区別することが可能である。マイカは、その主成分はケイ酸塩ではあるけれども、特徴的な不純物を含んでいる。これらの不純物のために、マイカのSiOコーティングを区別することが可能で、たとえば式(7)を適切に適用することができる。層の構成は、たとえば研磨薄片および/またはX線光電子分光法(ESCA)を使用しても分析することができる。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおいて使用する真珠光沢顔料の量は、印刷インキ、特にインクジェット用インキの全重量を基準にして、好ましくは0.1〜30重量%の範囲、より好ましくは0.2〜20重量%の範囲、より好ましくは0.3〜10重量%の範囲、さらにより好ましくは0.5〜7重量%の範囲、さらにより好ましくは1〜5重量%の範囲である。
粒子サイズは、インクジェット印字ヘッドにおける真珠光沢顔料の印刷適性を支配する決定的な因子である。典型的な工業用インクジェット印字ヘッド、たとえばXAAR 1001、Xaar XJ126/80、またはSpectra Nova 256において使用するためには、真珠光沢顔料の粒子サイズ分布には厳しい上限があることが見出された。本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキにおいて使用する真珠光沢顔料は、15μm未満、好ましくは13μm未満、より好ましくは12μm未満、さらにより好ましくは10μm、さらにより好ましくは8μm未満のd90値を有する。
300dpiまたはそれ以上の解像度を達成するためには、使用する真珠光沢顔料の微細さに加えて、たとえば、インクジェット印字ヘッドのノズルサイズ、内部チャンネルの直径、あるいはインクジェット印字ヘッド内部のフィルターの存在など各種のさらなる因子が存在する。これらのインクジェット印字ヘッドの設計に基づく属性が、インクジェット印字ヘッドの各所における真珠光沢顔料の集積または真珠光沢顔料による閉塞の原因となりうるのであって、このことが最終的には、印刷画像、および/または使用している印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおける劣化をもたらして、もはや印刷不能となる可能性がある。
比較的に微細な真珠光沢顔料は、比較的に粗い真珠光沢顔料よりも沈降速度が低い。インクジェット印字ヘッドにおける設計に起因する狭い場所、たとえば細いチャンネルであっても、比較的に微細な顔料では、完全にとはいかなくても実質的に詰まることはない。
真珠光沢顔料の堆積/閉塞を抑制するために、真珠光沢顔料を含む印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを、使用しているインクジェットシステムの中で常時撹拌状態に維持することも可能である。このようにすると、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの中の真珠光沢顔料の沈降を、実質的に、好ましくは完全に防止することができる。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、真珠光沢顔料に加えて、少なくとも1種の溶媒、および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分、および/または少なくとも1種のバインダー、および場合によっては1種の添加剤もしくは2種以上の添加剤を含む。
溶媒系および/または水系印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量を基準にして、10〜95重量%の間、好ましくは20〜94重量%の間、より好ましくは50〜93重量%の間の溶媒含量を有しているのが好ましい。
溶媒の蒸発数は、好ましくは10〜300の間、より好ましくは20〜250の間、さらにより好ましくは80〜200の間の範囲である。蒸発数は、20℃でのエーテルに対する相対値として、DIN 53170に定義されている。
印刷、特にインクジェット印刷に適した各種の溶媒または溶媒混合物が使用できる。好適な溶媒としては以下のものが挙げられる:水、アルコール、エステル、エーテル、チオエーテル、グリコールエーテル、グリコールエーテルアセテート、アミン、アミド、ケトン、および/または炭化水素、またはそれらの混合物。
アルコールの例としては以下のものが挙げられる:アルキルアルコール、たとえばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フッ素化アルコール、またはそれらの混合物。
溶媒として有用なケトンの例としては以下のものが挙げられる:アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、メチルプロピルケトン、ジアセトンアルコール、またはそれらの混合物。
エステルの例としては以下のものが挙げられる:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸1−メトキシ−2−プロピル、酢酸プロピル、酢酸エトキシプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチルもしくはプロピオン酸エチル、グリコールエーテルアセテート、ブチルグリコールアセテート、プロピレングリコールジアセテート、乳酸エチル、またはそれらの混合物。
溶媒として有用なエーテルの例としては以下のものが挙げられる:ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールエーテル、特にエチレングリコールエチルエーテルもしくはエチレングリコールメチルエーテル、メトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、プロピレングリコールブチルエーテル、またはそれらの混合物。
溶媒として有用なアミドの例は、N−メチル−ピロリドンおよび2−ピロリドンである。
炭化水素は、以下のものからなる群より選択してよい:テルペン、たとえばピネン、リモネン、テルピノレン、脂肪族炭化水素、たとえばヘプタン、ホワイトスピリット、ストッダード溶媒、および/または芳香族炭化水素、たとえばトルエン、キシレン、ソルベントナフサ、またはそれらの混合物。
より好ましくは、好適な溶媒は以下のものからなる群より選択される:アルコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、またはそれらの混合物。本発明の目的のための溶媒は、単一溶媒または溶媒混合物を意味していると理解されたい。
特に好ましい溶媒は以下のものである:イソプロパノール、エタノール、ブタノール、ジイソブチルケトン、ブチルグリコール、ブチルグリコールアセテート、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メチルエーテル、乳酸エチル、または酢酸エトキシプロピル。
さらなる実施態様においては、ドロップ−オン−デマンド(DOD)技術において使用されるインクジェット用インキの中の溶媒/溶媒混合物が、少なくとも61℃か、またはそれよりも高い引火点を有しているのが好ましい。このことによって、印刷機は防爆領域の中に設置しなければならないとか、防爆設計にしなければならないといったことが回避される。さらに、そのような印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの貯蔵および輸送がより安全となる。
さらなる実施態様においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、放射線硬化性インキ、より具体的にはUV光による硬化性インキであるが、以後においては、UV硬化性インキは、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量を基準にして、0〜50重量%の溶媒を含んでいる。一般的にはUV硬化性インキでは溶媒を必要としないので、溶媒の含量は、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量を基準にして、0〜10重量%の範囲であるのが好ましい。特に好ましい実施態様においては、UV硬化性インクジェット用インキは溶媒を含まない。
本発明のさらなる実施態様においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、20〜50mN/mの表面張力を有している。表面張力が20mN/m未満の場合には、その印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、印字ヘッドの表面から流れ出してしまうので、インキ液滴を吐出させるのが困難となるであろう。さらに、そのインキは印刷する相手の基材の上で拡がって、印刷画像の質が低下するであろう。表面張力が50mN/mよりも高い場合には、印刷する相手の基材を濡らすことができず、印刷する相手の基材の上でインキが拡がらない。
放射線硬化性印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキ、特にUV硬化性インクジェット用インキにおけるさらなる実施態様においては、放射線硬化性成分がバインダーとしても機能する。使用される放射線硬化性成分(例を挙げれば液状のオリゴマーおよびモノマー)の量は、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量を基準にして、1〜99重量%の間の範囲、好ましくは30〜80重量%の間の範囲、より好ましくは40〜75重量%の間の範囲である。
したがって、本発明の一つの実施態様においては、放射線硬化性成分が、相応にバインダーともなりうる。
放射線硬化性インクジェット用インキは、放射線硬化性成分と共に光重合開始剤も含んでいるのが好ましい。これらの光重合開始剤は、放射線硬化性成分の中の溶液の形態で、または固体物質の形態で存在させることができる。
本発明のさらなる実施態様においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量を基準にして、0.1〜99重量%の間の範囲でバインダーを含んでいる。印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは溶媒系のシステムであるのが好ましい。
印刷する相手の基材に応じて、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、それに添加するバインダーを含んでいてもよいし、あるいは無くてもよい。たとえば特殊なインクジェット印刷用紙の場合のように、印刷する相手の基材の中にバインダーがすでに存在しているような場合には、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにバインダーを添加する必要はない。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは(1種または複数の)溶媒系および/または水系であり、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの全重量をすべて基準にして、0.1〜50重量%の範囲、好ましくは1〜35重量%の範囲、より好ましくは2〜25重量%の範囲、さらにより好ましくは0.2〜15%の範囲のバインダーを含んでいる。
使用するバインダーは、印刷インキ、特にインクジェット用インキにおいて通常使用されるいかなるバインダーであってもよい。好ましいものとしては以下のバインダーが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:UV硬化性アクリル系モノマーおよびオリゴマー、各種の樹脂、たとえば炭化水素樹脂、変性ロジン、ポリエチレングリコール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ケトン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、変性セルロース樹脂もしくは変性ナイロン樹脂、または有機溶媒中および/もしくは水中に可溶であるかもしくは細かく分散させることが可能なその他の樹脂、またはそれらの混合物。
さらなる実施態様においては、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、液体の形状ではなくて固体の形状、たとえばワックスの小さな塊として存在していて、インキシステムの中に単に溶融されるだけであってもよい。インキシステムは、プリンターの全供給システム、たとえばリザーバー容器、フレキシブルチューブ、チャンネル、またはバルブを指していると理解されたい。そのような溶融可能な印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、相変化インキとしても知られている。そのようなワックスの小さな塊を使用する場合には、リザーバー容器を加熱し、次いでそのインキを加熱したフレキシブルチューブなどを介して印字ヘッドに送る。
印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキがさらなる添加剤を含んでいるのが好ましいが、そのような添加剤としては、たとえば以下のものが挙げられる:分散剤、沈降防止剤、吸湿剤、湿潤剤(クレーター防止または流動調節添加剤を含む)、殺虫剤、pH調節剤、可塑剤、UV安定剤、またはそれらの混合物。
分散剤は、すべての固体の成分をインクジェット用インキの中に均質に分散させるのに役立つ。より詳しくは、真珠光沢顔料で起こりうるいかなる集塊も回避される。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの組成物は、分散剤を含んでいてもよい。有用な分散剤としては、通常の印刷インキ、特に、グラビア印刷インキ、オフセットインキ、凹版インキ、またはスクリーン印刷インキなどのようなインキ組成物の中で使用されるあらゆる一般的な分散剤が挙げられる。分散剤として市販の製品を使用することができる。その例としては、以下のものが挙げられる:Solsperse 20000、24000、3000、32000、32500、33500、34000、および35200(Avecia K.K.製)、またはDisperbyk−102、106、111、161、162、163、164、166、180、190、191、および192(BYK−Chemie GmbH製)。
さらなる実施態様においては、本発明の印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、沈降防止剤を含む。これらの物質は、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの中における微小板形状の真珠光沢顔料の沈降を防止すると言われている。それらの例としては以下のものが挙げられる:焼成シリカと組み合わせたByk−405、変性尿素、たとえばByk−410もしくはByk−411、またはワックス、たとえばByk Ceramat 237、Ceramat 250、Cerafak 103、Cerafak 106、もしくはCeratix 8461。
吸湿剤は、水系印刷インキ、より詳しくはインクジェット用インキの中で使用されて、各種の乾固、特に印字ヘッドの中にインキが存在している間の乾固を防止する。吸湿剤は、蒸発速度を抑制し、インクジェットノズルで蒸発が起きる際に固体が堆積することを防止する。吸湿剤は、以下のものからなる群より選択するのが好ましい:ポリオール、たとえばグリコール、グリセロール、ソルビトール、ポリビニルアルコール、グリコールエーテル、およびそれらの混合物。
湿潤剤は、印刷する相手の基材の濡れを改良するのに役立つ。湿潤剤もまた、印字ヘッドの機能にとって重要であるが、その理由は、内部構造、たとえばチャンネル、フィルター、ノズル副室なども湿潤状態にあるからである。適切な湿潤剤の例としては以下のものが挙げられる:脂肪酸アルキルエーテル、アセチレン誘導体、フッ素化エステル、フッ素化ポリマー。
殺虫剤を印刷インキ、特にインクジェット用インキの中に組み入れて、微生物の増殖を防止することもできる。有用なものの例としては以下のものが挙げられる:ポリヘキサメチレンビグアニド、イソチアゾロン、イソチアゾリノン、たとえば5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(CIT)、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(MIT)など、またはそれらの混合物。
アンモニア、またはアミン、たとえばトリエタノールアミンもしくはジメチルエタノールアミンを、印刷インキ、特にインクジェット用インキに添加して、pHを調節することもできる。
印刷インキ、特にインクジェット用インキに添加するのに有用な可塑剤としては、たとえば以下のものが挙げられる:クエン酸エステル、アジピン酸エステル、リン酸エステル、および高級アルコール。
2,6−ジ−tert−ブチルフェノールは、本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキに添加することが可能なUV安定剤の一例である。
真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキは、印刷する相手の基材は半透明としたままで、基材に対して真珠光沢顔料に典型的な艶光沢仕上げの光沢を与えることができる。真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを用いて印刷した基材を、所望により、さらにオーバープリントすることもできる。別な方法として、印刷する相手の基材を、最初に真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを用いて印刷し、次いで1種または複数のプロセスインキを用いてオーバープリントしてもよい。さらに、真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを、1種または複数のプロセスインキと共に印刷することも可能である。真珠光沢顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキを、さらなるスポットカラー、たとえばメタリック効果顔料を含む印刷インキ、特にインクジェット用インキの後、前、またはそれと一緒に印刷することも可能である。真珠光沢顔料は、メタリック効果顔料に比べて、耐水性が明らかに高く、そのために水性の印刷インキ、特にインクジェット用インキの中で反応しにくいという点が異なっている。
印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの中には、真珠光沢顔料に加えて、各種の着色剤を組み入れることができる。本発明において使用可能なものの例としては以下のものが挙げられる:各種のブラック着色剤、たとえば、C.I.Solvent Black 27、28、29、35、45;C.I.Pigment Black 7;各種のブルー着色剤、たとえば、C.I.Direct Blue 86、199;C.I.Solvent Blue 25、44、48、67、70;C.I.Pigment Blue 15:3;各種のレッド着色剤、たとえば、C.I.Acid Red 52;C.I.Reactive Red 180;C.I.Solvent Red 49、172;C.I.Disperse Red 60;C.I.Pigment Red 122、ならびに/または各種のイエロー着色剤、たとえば、C.I.Acid Yellow 23;C.I.Direct Yellow 86;C.I.Direct Yellow 132;C.I.Disperse Yellow 119;C.I.Reactive Yellow 37;C.I.Solvent Yellow 162;C.I.Solvent Yellow 146;C.I.Pigment Yellow 17、もしくはC.I.Pigment Yellow 86、もしくはC.I.Pigment Yellow 155。
真珠光沢顔料および任意成分の(1種または複数の)着色剤に加えて、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、メタリック効果顔料をさらに含んでいてもよい。
本発明のさらなる実施態様においては、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキの粘度は、二重円筒の測定システムを有するBrookfield製のR/Sレオメーターを使用し、DIN 54453に従って25℃、150rpm設定で測定して、1〜100mPa・sの範囲である。印刷インキ、特にインクジェット用インキの粘度は、好ましくは3〜30mPa・sの範囲、より好ましくは5〜20mPa・sの範囲である。
本発明の溶媒系の印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキは、好ましくは、二重円筒の測定システムを有するBrookfield製のR/Sレオメーターを使用し、DIN 54453に従って25℃、150rpm設定で測定して、4〜20mPa・sの粘度、du Nouyのリング法を使用し、温度25℃で測定して、20〜45mN/mの表面張力、そしてDIN 53779に従うかまたはそれに相当する方法に従って温度25℃で測定して、0〜5mS/cmの導電率を有している。
本発明の水系の印刷インキ、特にインクジェット用インキは、好ましくは、二重円筒の測定システムを有するBrookfield製のR/Sレオメーターを使用し、DIN 54453に従って25℃、150rpm設定で測定して、1〜15mPa・sの粘度、du Nouyのリング法を使用し、温度25℃で測定して、20〜80mN/mの表面張力、水系の印刷インキにおいて6〜11のpH、そしてDIN 53779に従うかまたはそれに相当する方法に従って温度25℃で測定して、0〜5mS/cmの導電率を有している。
本発明の放射線硬化性印刷インキ、特にインクジェット用インキは、好ましくは、二重円筒の測定システムを有するBrookfield製のR/Sレオメーターを使用し、DIN 54453に従って25℃、150rpm設定で測定して、6〜20mPa・sの粘度、du Nouyのリング法を使用し、温度25℃で測定して、20〜45mN/mの表面張力、そしてDIN 53779に従うかまたはそれに相当する方法に従って温度25℃で測定して、0〜5mS/cmの導電率を有している。
粘度は、使用する印字ヘッド、印刷する相手の基材、および/または印刷インキ、特にインクジェット用インキの組成に適合させることができる。
本発明の印刷インキ、特にインクジェット用インキは、各種の印刷する相手の基材に適用することができる。基材は、以下のものからなる群より選択するのが好ましい:コート紙もしくは非コート紙もしくは板紙、ポリマー性基材(プラスチック)、金属、セラミックス、ガラス、織物、皮革、またはそれらの組合せ。ポリマー性基材(プラスチック)、たとえばポリマーフィルム/シート(たとえばPVCまたはPEのフィルム/シート)からなる基材が最も好ましい。
印刷インキ、特にインクジェット用インキを製造するために本発明が提供するプロセスの重要な態様は、印刷インキ、特にインクジェット用インキの他の成分と混合する際に、真珠光沢顔料が損傷を受けないことである。
たとえば、本発明の印刷インキ、特にインクジェット用インキの成分は、超音波浴の中で混合し、次いでマグネチックスターラーを用いて混合することができる。
本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキは、各種の可能なインクジェット技術を用いて使用することができる。本発明によるインクジェット用インキは、各種のインクジェット印刷システムにおいて使用することができる。インクジェット印刷システムは、一方では、液滴を静電的に荷電して偏向させるシステム(連続インクジェットプロセス)であってよい。さらには、圧電素子によって発生させた圧力波によるか、あるいは蒸気の気泡を膨張させることによって液滴が形成されるインクジェット印刷システム(ドロップ−オン−デマンドプロセス)を使用することも可能である。
本発明の印刷インキ、より詳しくはインクジェット用インキは、連続インクジェット技術(CIJ)またはインパルスもしくはドロップ−オン−デマンドインクジェット技術(DOD)を用いて使用するのが好ましい。
良好な印刷品質を確保するためには、標準として、少なくとも300dpiの解像度が期待される。
本発明による印刷インキ、特にインクジェット用インキにおける真珠光沢顔料は、さらに、たとえばペレット、粒状物、または液状分散体として、顔料配合物の形態にあるインキに添加することもできる。このタイプの顔料配合物の中における真珠光沢顔料の比率は、顔料配合物の全重量をすべて基準にして、典型的には10〜95重量%の範囲、好ましくは30〜95重量%の範囲、より好ましくは40〜90重量%の範囲である。
本発明による印刷インキは、インクジェット用印刷インキであれば好ましい。
以下の実施例によって本発明を説明するが、本発明がこれらによって限定を受けるものではない。
実施例1a:
1kgの英国のMinelco Specialities Ltd.製のMica MD 2800白雲母マイカを、700℃で1時間かけて焼成し、次いで1000mLの完全に脱イオンした水と混合し、次いでAmerican Cyanamid Company製の実験室用粉砕機の中で約1時間かけて層剥離させた。そうして得られたケーキを、次いで完全に脱イオンした水を用いて35重量%の固形分含量になるように調節し、Sweco製のSeparatorタイプの実験室用篩を用いて篩別して、25μm未満とした。
次いで、そのようにして得られたマイカの微細な画分を、Pendraulik製のTD 200実験室用ディソルバーの中で5時間かけて処理した。この際には、冷却することによって、懸濁液の温度が80℃を超えないように注意しなければならない。
次いでそのマイカ懸濁液を、完全に脱イオンした水を用いて希釈して、3重量%の固形分含量とし、沈降容器で5時間かけて沈降させた。吸引によって上澄みを抜き出してから、沈降物を再度水の中に取り入れ、激しく撹拌し、もう一度5時間かけて沈降させた。この操作を合計して4回繰り返すと、もはや目に見えるような浮遊物が実質的に認められなくなった。
沈降容器は、d=50cm、h=50cmの円筒形であった。
上澄み液からのマイカを大きな容器の中に集め、NaClを添加することにより沈降を起こさせた。約48時間後に、透明な上澄みの塩溶液を吸引により抜き出し、得られたフィルターケーキを、さらなるコーティングのための出発物質として使用した。
実施例1b:
1kgの英国のMinelco Specialities Ltd.製のMica MD 2800白雲母マイカを、1000mLの完全に脱イオンした水と混合し、次いでAmerican Cyanamid Company製の実験室用粉砕機の中で約2時間かけて層剥離させた。
そうして得られたケーキを、次いで完全に脱イオンした水を用いて35重量%の固形分含量になるように調節し、Sweco製のSeparatorタイプの実験室用篩を用いて篩別して、25μm未満とした。
次いで、そのようにして得られたマイカの微細な画分を、Pendraulik製のTD 200実験室用ディソルバーの中で5時間かけて処理した。この際には、冷却することによって、懸濁液の温度が80℃を超えないように注意しなければならない。
次いでそのマイカ懸濁液を、完全に脱イオンした水を用いて希釈して、3重量%の固形分含量とし、沈降容器で5時間かけて沈降させた。吸引によって上澄みを抜き出してから、沈降物を再度水の中に取り入れ、激しく撹拌し、もう一度5時間かけて沈降させた。この操作を合計して4回繰り返すと、もはや目に見えるような浮遊物が実質的に認められなくなった。
沈降容器は、d=50cm、h=50cmの円筒形であった。
上澄み液からのマイカを大きな容器の中に集め、NaClを添加することにより沈降を起こさせた。約48時間後に、透明な上澄みの塩溶液を吸引により抜き出し、得られたフィルターケーキを、さらなるコーティングのための出発物質として使用した。
実施例2:
100gの実施例1aによる微小板形状の白雲母マイカを、完全に脱イオンした水の中に懸濁させた。希塩酸を計量添加することによってpHを2.2に設定し、その懸濁液を加熱して80℃とした。次いで、50mLの塩化スズ溶液(c(Sn)=24g/L)を90分かけて計量仕込みした。15重量%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを2.2に一定に保った。マイカの撹拌を続けながらの約1/4時間の中断の後に、希塩酸を計量添加することによってその溶液のpHを1.8に調節した。次いで、1リットルあたり150gのTiClおよび50gのHClの溶液2.4Lの添加を開始した。15%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを一定に保った。
添加を完了すると、強いシルバー色の真珠光沢が得られた。さらに1時間撹拌してその懸濁液を冷却し、ブフナーロートを通して吸引濾過し、イオンがほぼ無くなるまで完全に脱イオンした水を用いて洗浄した。
最後にその顔料を800℃で20分間かけて焼成した。
実施例3:
100gの実施例1bによる微小板形状の白雲母マイカを、完全に脱イオンした水の中に懸濁させた。希塩酸を計量添加することによってpHを2.2に設定し、その懸濁液を加熱して80℃とした。次いで、50mLの塩化スズ溶液(c(Sn)=24g/L)を90分かけて計量仕込みした。15重量%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを2.2の一定に保った。マイカの撹拌を続けながらの約1/4時間の中断の後に、希塩酸を計量添加することによってその溶液のpHを1.8に調節した。次いで、1リットルあたり150gのTiClおよび50gのHClの溶液2.4Lの添加を開始した。15%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを一定に保った。
添加を完了すると、強いシルバー色の真珠光沢が得られた。さらに1時間撹拌してその懸濁液を冷却し、ブフナーロートを通して吸引濾過し、イオンがほぼ無くなるまで完全に脱イオンした水を用いて洗浄した。
最後にその顔料を800℃で20分間かけて焼成した。
実施例4:
100gの市販のECRガラス(Glassflake Ltd.製のGF100NM)(平均サイズは約95nm、サイズd50=7μm)を完全に脱イオンした水の中に懸濁させた。希塩酸を計量添加することによってpHを2.2に設定し、その懸濁液を加熱して80℃とした。次いで、50mLの塩化スズ溶液(c(Sn)=24g/L)を90分かけて計量仕込みした。15重量%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを2.2の一定に保った。マイカの撹拌を続けながらの約1/4時間の中断の後に、希塩酸を計量添加することによってその溶液のpHを1.8に調節した。次いで、1リットルあたり150gのTiClおよび50gのHClの溶液5.6Lの添加を開始した。15%強度のアルカリ土類金属水酸化物の溶液を同時に導入することによって、pHを一定に保った。
添加を完了すると、強いレッド色の真珠光沢が得られた。さらに1時間撹拌してその懸濁液を冷却し、ブフナーロートを通して吸引濾過し、イオンがほぼ無くなるまで完全に脱イオンした水を用いて洗浄した。
最後にその顔料を550℃で40分間かけて焼成した。
実施例5:
市販のTiOコーティングされたシルバー色の真珠光沢顔料、Magna Pearl 3100 Silver(BASF Catalysts製)。
実施例6:
市販のTiOコーティングされたシルバー色の真珠光沢顔料、Prestige Soft Silber(Eckart GmbH製)。
これらの顔料は、6.5μmのd50値および119nmの平均厚みを有するマイカをベースとしている。
実施例7:
市販のTiOコーティングされたシルバー色の真珠光沢顔料、Iriodin 111(Merck KGaA製)。
比較例1:
市販のTiOコーティングされたシルバー色の真珠光沢顔料、Iriodin 120(Merck KGaA製)。
比較例2
市販のTiOコーティングされたシルバー色の真珠光沢顔料、Magna Pearl 1000 Silver(BASF Catalysts製)。
実施例8:水系インクジェット用インキ(ドロップ−オン−デマンドプロセス)
1gの実施例2からの真珠光沢顔料
68.2gの完全に脱イオンした水
25gのジエチレングリコール
6gの1,6−ヘキサンジオール
0.5gのGenapol X080(独国のClariant製)
0.3gのActicide MBS
その混合物を10分間撹拌した。20μmメタルメッシュフィルターを通して濾過。
印刷試験:
市販のインクジェットプリンターのブラック用カートリッジにそのインクジェット用インキを充填した。
その印刷物は、シルバー色の真珠光沢を示す。ノズル閉塞は無かった。その顔料は、印刷中断後には、再懸濁させねばならなかった。
実施例9:溶媒系インクジェット用インキ(ドロップ−オン−デマンドプロセス)
2gの実施例2からの真珠光沢顔料
90.5gのブチルグリコールアセテート
7gのPioloform BN18
0.5gのFluorad FC 4430(3M Speciality Materials製)
その混合物を60分間撹拌した。20μmメタルメッシュフィルターを通して濾過。
印刷試験:
そのインクジェット用インキを、まず、スターラーを備えた容器に仕込み、そこからインクジェット印字ヘッドのインキ供給システムにポンプ輸送した。印字ヘッドの温度を調節して、必要な粘度である8〜20mPa・sが得られるようにした。
そのインクジェット用インキは、ノズルの故障停止なしに印刷できた。その印刷物は、シルバー色の真珠光沢効果および良好な擦れ落ち抵抗性を示した。
インクジェット用インキの物理的特性解析I
各種の真珠光沢顔料の印刷性能を示すために、溶媒系インクジェット用インキを調製し、印刷した。評価項目には、印字ヘッドの閉塞および印刷前後におけるインキの隠蔽力が含まれた。
印字ヘッドの閉塞は、微細なチャンネルまたはフィルターの詰まりによるものであって、印字ヘッドの流動抵抗の増大として現れる。
次いで、そうして得られた印刷物、さらには印字ヘッドの通過前後のインキについての特性解析を行った。
印刷試験においては、解像度は少なくとも300dpiはあるべきである。
印刷インキの特性解析をするために、印刷操作の間に、印字ヘッドを通過した直後のインキを容器に集めた。次いで、この印刷インキの一部ならびに元の印刷インキをそれぞれの測定方法にかけた。
Ia:粒子サイズ測定
本発明実施例および比較例の顔料を、粉体として、さらには印刷の前後(印字ヘッドの通過前後)の相当するインキとして、レーザー回折法(Cilas 1064装置)を使用して特性解析した。
粉体の特性解析をするために、マグネチックスターラーを使用して0.5gの顔料を50mLのイソプロパノールと混合してから、Bandelin製のSonorex IK 52の中で300秒間超音波処理をした。次いで、2〜3mLのサンプル物質をピペット採取して、測定のためのCilas 1064装置のサンプル注入口の中に入れた。
印刷インキは、40mLのイソプロパノールに1.5gのインキを秤込むことによって測定した。マグネチックスターラーを使用してその懸濁液を混合してから、Bandelin製のSonorex IK 52の中で300秒間超音波処理をした。次いで、2〜3mLのサンプル物質をピペット採取して、測定のためのCilas 1064装置のサンプル注入口の中に入れた。
Ib:隠蔽力
印字ヘッドを通した印刷の前後の印刷インキを、ドローダウンアプリケーターを使用して、Byk Gardner製のNo.2853テストカード(コントラスト用紙)に、湿時膜厚みが12μmになるように塗布した。
隠蔽能力は、ブラックバックグラウンド上でのL値(CIELAB)を相互に比較することによって比較することができる。次いで、特定の印刷インキの隠蔽力についてのバックグラウンド非依存性の測定値を求めるために隠蔽率を作成することができる。
個々の隠蔽カードのグレースケールに若干の変動があるために、いわゆる隠蔽率(Dq)は、特定の印刷インキの隠蔽力を求めるためには好適な測定値である。隠蔽率は、ホワイトバックグラウンド上での明度値に対するブラックバックグラウンド上での明度値で計算される。
したがって、隠蔽率は、特定の隠蔽カードの上にドローダウンした特定の印刷インキの隠蔽力を表している。それによって、特定の印刷インキの隠蔽力を相互に比較することが可能となる。
Ic:光沢測定
光沢は、方向反射の目安である。
光沢を測定することによって、微細な効果顔料に特有な散乱性能についても、さらに特性解析することができる。したがって、散乱性が強いサンプルでは、光沢は低い筈である。
Ibからの湿ったドローダウン物およびさらにはそうして得られた特定の実施例の試験印刷物について、Byk Gardner Micro−Tri−Gloss光沢メーターを使用し、ブラックバックグラウンドに対して、測定角60度(光沢の弱いサンプルの場合)で測定した。60度という測定角度は、10〜70の光沢ポイントのいわゆる「中程度の光沢」、光沢ポイントの中でも比較的に高い数値の測定結果となる比較的に高い光沢に好適である。
実施例10:インクジェット用インキIの調製およびSpectra Nova PH 256/80AAA印字ヘッドを用いた印刷試験
印刷インキ(ドロップ−オン−デマンドプロセス):
インキベース:
ブチルグリコールアセテート:93.5%
Neocryl B725(アクリレート樹脂、DSM Neo Resins製):6.5%
インキベースを室温で撹拌して、透明な溶液を得た。20μmのメタルメッシュフィルターを通して濾過した。
その結果、25℃で約9mPa・sの粘度が得られた。
インキ:
295.5gのインキベースに対して4.5gの真珠光沢顔料を撹拌しながら徐々に添加し、Ultra−Turrax実験室用分散器を用い7000rpmで10分間かけて分散させた。
最終的なインキは、20μmのメタルメッシュフィルターを通して濾過した。
印刷試験:
そのインクジェット用インキを、まず、スターラーを備えた容器に仕込み、そこからインクジェット印字ヘッドのインキ供給システムにポンプ輸送した。印字ヘッドの温度を30℃に調節して、必要な粘度である8〜20mPa・sを得た。
その設計は、インキが撹拌状態を保たれないようなものであった。
結果:
A)印刷適性:
B)ドローダウン物の色および光沢の測定:
C)試験印刷物の色および光沢測定:
インクジェット印字ヘッドにおいて印刷可能とするための真珠光沢顔料における決定的な因子は、それらの粒子サイズである。Spectra Nova PH 256/80AAAインクジェット印字ヘッドにおいて使用するための真珠光沢顔料の粒子サイズ分布の限界的な上限を求めた。本発明において使用される真珠光沢顔料は、印刷試験においていかなる破綻も起こさなかった。
先に述べたように、この判定基準に適合しない顔料は、印字ヘッドの中の微細なチャンネルまたはフィルターによって全面的または部分的に保持されるか、またはノズルを詰めてしまう。
本発明実施例2および3の顔料は、微細に分散されているが、それでもなおインクジェット印刷において良好な光沢と真珠効果を作り出した。
さらに隠蔽率を使用して表した隠蔽力も良好である。実施例3においてはかなりの隠蔽力を示し、そしてさらに実施例2における元のインキよりも高いということが判った。
印刷した後の光沢値は、一般的に、元の印刷インキの場合よりも高かった。光沢の測定値は、方向反射の目安である。顔料の特に微細な粒子は、周辺部の割合が多くなり、そのためにより散漫な散乱をもたらす。印刷インキ中の微細な粒子の数が多くなるほど、散乱光の割合が増え、光沢の測定値が低くなる。したがって光沢は、顔料粒子の印字ヘッド通過性の間接的な目安である。
このことは、D50およびD90値のそれぞれが増加すると、印刷前後における光沢の差が大きくなることをさらに説明している。印字ヘッドが、より粗い顔料のいくぶんかを保持してしまう。顔料含量が低下し、そのためにそれぞれの印刷インキの散乱性能も低下するが、このことによって光沢値は高くなる。
実施例11:インクジェット用インキIIの調製およびインクジェット印字ヘッドXaar 1001を使用した印刷試験
印刷インキ(ドロップ−オン−デマンドプロセス):
インキベース:
ブチルグリコールアセテート(溶媒):95.5%
Vinylite VYHH(酢酸ビニル−塩化ビニルコポリマー、DOW製):4.2%
BYK−340(界面活性剤):0.3%
インキベースを室温で撹拌して、透明な溶液を得た。20μmのメタルメッシュフィルターを通して濾過した。
その結果、25℃で約9mPa・sの粘度が得られた。
インキ:
475gのインキベースに対して25gの真珠光沢顔料を撹拌しながら徐々に添加し、実験室用超音波装置を入力150Wで用い10分間かけて分散させた。
最終的なインキは、20μmのメタルメッシュフィルターを通して濾過した。
印刷試験:
そのインキを、インクジェット印字ヘッドのインキ供給システムに充填した。印字ヘッドの温度を30℃に設定して、必要な粘度である6〜20mPa・sを得た。
結果:
A)印刷適性:
この場合もまた、インクジェット印字ヘッドにおいて印刷可能とするための真珠光沢顔料における決定的な因子は、それらの粒子サイズである。工業的なインクジェット印字ヘッドXaar 1001において使用するための真珠光沢顔料の粒子サイズ分布の限界的な上限を求めた。実施例2〜6の真珠光沢顔料では、印刷試験においていかなる破綻も起こさなかった。先に述べたように、この判定基準に適合しない顔料は、印字ヘッドの中の微細なチャンネルまたはフィルターによって全面的または部分的に保持されるか、またはノズルを詰めてしまう。
実施例12:印刷インキIIIの調製およびインクジェット印字ヘッドXaar XJ126/80を使用した印刷試験
溶媒系インクジェット用インキ(ドロップ−オン−デマンドプロセス)
4gの真珠光沢顔料
90.5gのブチルグリコールアセテート
5gのPioloform BN18
0.5gのFluorad FC 4430(3M Speciality Materials製)
その混合物を60分間撹拌し、超音波を2分間かけて分散させた。20μmメタルメッシュフィルターを通して濾過。
印刷試験:
そのインクジェット用インキを、まず、スターラーを備えた容器に仕込み、そこからXaar製のインクジェット印字ヘッド、タイプXJ126/80のインキ供給システムにポンプ輸送した。その印字ヘッドの内部フィルターは外しておいた。そのインキシステムでは、印字ヘッドを通過するインキの連続的な流れが確保された。
結果:
A)印刷適性:
インクジェット用インキで印刷を行ったとき、本発明実施例2〜6では1時間以内でのノズルの故障停止は起きなかったが、比較例1および2では1時間以内にノズルの故障停止が起きた。その印刷物は、シルバー色の真珠光沢効果および良好な擦れ落ち抵抗性を示す。
インクジェット用インキ中の真珠光沢顔料の物理的特性解析II
IIa:基材の平均厚みの測定
基材の厚みの平均値を複数の方法を用いて測定した。結果を表3にまとめる。
一つのケースでは、真珠光沢顔料を、10重量%で、Autoclear Plus HS二成分型クリアコートワニス(Sikkens GmbH製)の中にスリーブブラシを使用して組み込んで、渦巻き形バーを用いてフォイルに塗布し(湿時膜厚み、26μm)、乾燥させた。24時間乾燥させてから、これらのドローダウン物の研磨薄片を調製した。
その研磨薄片をSEMで測定した。意味のある統計を得るために、サンプル一つあたり少なくとも100個の顔料粒子についての測定を行った。基材層厚み(平均高さh)とともに、金属酸化物層の厚み(d)も求めた。
最後に、式(7)に従って平均基材高さを計算した。基材の半径として使用した数字は、体積平均サイズ分布のd50値の半分であった。
TiOおよび基材物質のレベルは、XRFAを使用して求めた。
このためには、真珠光沢顔料の粉体をベッドから6μmのポリプロピレンフォイルで覆われたサンプル容器(Fluxana製)に直接加え、測定した。使用した測定装置は、Thermo ARL製のAdvant−Xであった。
式(1)による金属酸化物含量を、表3の列4に、金属酸化物および基材を基準にした重量%で列記している。
最後に、TiOの層厚みを求めなければならなかった。これは、顔料の色と、文献の中にこのために公表された慣用的な層厚みを用いて実施した。これらの酸化物層の厚みを、表3の列6に、nmの単位で列記している。
式(7)に従って計算した値を、表3の列8に、nmの単位で列記している。
層厚み測定の結果:
本発明実施例のいずれにおいても、平均基材層厚みhは、その測定方法とは関係なく、150nm未満である。その理由は、本発明実施例においては、極めて微細で、薄いマイカを使用したからであった。
しかしながら、詳しく見ると、異なった方法で得られた結果にはある種の系統的な差が認められる。これらの差について、以下において簡単に考察する。
さらに、金属酸化物含量および垂直に配向させたマイカの粉体の評価で見出された平均層厚み(表3、列10)を用いた層厚みから式(7)によって計算した値と、ナイフドローダウン物の中のマイカの値が、よく一致していることが見出される。
これらの知見は、式1〜7のモデルに矛盾がないこと、ならびにこの方法による平均層厚み測定の信頼性を証明している。
研磨薄片からマイカの平均層厚みを求めると(表3、列11)、垂直に配向させた粉体についての測定値に比較して、系統的に、より高い値を示す。このことは、実質的に二つの因子に帰するべきものと考えられる。すなわち、マイカは、中心部よりも周辺部で厚みが幾分か低い。したがって、粉体法による値が、潜在的にいくぶん低くなる。研磨薄片法の顔料では、ワニス内部における微小板の配向がいくぶん異なっている。先に説明したように、このために、見かけ上より高い値となる。
真珠光沢顔料そのものの研磨薄片から平均層厚みhを求めると、潜在的にさらにより高い値となる(表3、列12)。
したがって、本発明の文脈においては、光学活性層の厚みが40nm〜180nmの範囲にある場合には、式(7)に従って平均基材層厚みを求めるのが好ましい。
本発明による印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを製造するために本発明が提供するプロセスには、以下の工程が含まれる:
(a1)実質的に透明な微小板形状の基材を分級する工程、
(b1)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて、工程(a1)において得られた、分級された基材をコーティングして、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
または
(a2)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて実質的に透明な微小板形状の基材をコーティングする工程、
(b2)工程(a2)において得られた真珠光沢顔料を分級して、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
および、次いで
(c)そうして得られた真珠光沢顔料を、印刷インキ、特にインクジェット用インキのさらなる成分、たとえば、少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーと混合する工程。


Claims (16)

  1. 真珠光沢顔料および少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーを含む印刷インキ、特にインクジェット用インキであって、真珠光沢顔料が、密度ρを有する実質的に透明な微小板形状の基材および密度ρを有する少なくとも1種の光学活性コーティングを含み、真珠光沢顔料が、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有することを特徴とする、印刷インキ。
  2. 真珠光沢顔料が、4〜13μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有することを特徴とする、請求項1に記載の印刷インキ。
  3. 真珠光沢顔料の基材が、40〜150nmの範囲の平均高さhを有することを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  4. 真珠光沢顔料の基材が、50〜140nmの範囲の平均高さhを有することを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  5. 真珠光沢顔料が、5〜20μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd95値を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  6. 真珠光沢顔料の光学活性コーティングが、好ましくは2.0よりも高い屈折率nを有する高屈折率コーティングであることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  7. 真珠光沢顔料の光学活性層が、金属酸化物層および/または金属水酸化物層および/または金属酸化物水和物層であるか、またはそれらを含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  8. 真珠光沢顔料の金属酸化物層が、酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化コバルト、およびそれらの混合物からなる群より選択される金属酸化物を含むか、またはそれらからなることを特徴とする、請求項7に記載の印刷インキ。
  9. 真珠光沢顔料の透明な微小板形状基材が、天然マイカ、合成マイカ、ガラスフレーク、SiO微小板、Al微小板、およびそれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  10. 真珠光沢顔料が、2.0未満の屈折率を有する少なくとも1層のさらなる層を含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  11. 印刷インキが、印刷インキの全重量を基準にして、0.1〜30重量%の真珠光沢顔料を含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  12. 印刷インキが、有機溶媒系および/または水系であり、有機溶媒および/または水の比率が、印刷インキの全重量を基準にして、10〜95重量%の範囲であることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  13. 印刷インキが、放射線硬化性インキであることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  14. 印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキが、溶融可能なインキであることを特徴とする、先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキ。
  15. 先行する請求項のいずれかに記載の印刷インキを製造するためのプロセスであって、
    プロセスが以下の:
    (a1)実質的に透明な微小板形状の基材を分級する工程、
    (b1)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて、工程(a1)において得られた、分級された基材をコーティングして、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
    または
    (a2)少なくとも1種の光学活性、好ましくは高屈折率の層を用いて実質的に透明な微小板形状の基材をコーティングする工程、
    (b2)工程(a2)において得られた真珠光沢顔料を分級して、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料を得る工程、
    および、次いで
    (c)そうして得られた真珠光沢顔料を、少なくとも1種の溶媒および/または少なくとも1種の放射線硬化性成分および/または少なくとも1種のバインダーと混合して、印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキを得る工程、
    を含むことを特徴とする、プロセス。
  16. 印刷インキ、好ましくはインクジェット用インキにおける、密度ρを有する実質的に透明な微小板形状の基材および密度ρを有する少なくとも1種の光学活性コーティングを含み、3.5〜15μmの範囲の、体積平均サイズ分布関数の累積度数分布におけるd90値を有する真珠光沢顔料の使用。
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