JP2013514904A - 1回通過インクジェット印刷法 - Google Patents
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Abstract
Description
1. 65〜72mJ/m2の比表面自由エネルギーをもつ表面を提供するように、表面に表面処理を実施し、
2. 25〜40mN/mの表面張力をもつ活性化エネルギービーム硬化性インクを提供し、
3. インクジェット印刷装置を使用して比表面自由エネルギーをもつ表面上にインクを排出し、それにより表面上に前記インクの印刷された部分を形成し、および
4. 印刷された部分上に活性化エネルギービームを投射する:
工程を含んでなる、合成樹脂の支持体の表面上へのインクジェット印刷法を開示している(特許文献1参照)。
たプラスチックバッグを製造するための、放射線硬化性インクジェット印刷法を開示している(特許文献2参照)。
より、特に、小さい表面エネルギーをもつ非吸収性インクレシーバー上に、インクジェット画像を印刷することができることが望ましい。
用語「放射線硬化性インク」は、インクがUV放射線またはe−ビームにより硬化性であることを意味する。
1)2μmより深いインクジェットのインクレシーバー中へのインクの浸透はない、
2)インクジェットのインクレシーバーの表面上に噴射される100pLの液滴の20%以下が、5秒でインクジェットのインクレシーバー中に消失する。1枚以上の被膜が存在する場合は、乾燥した厚さは5μm未満でなければならない。
なわち3個の炭素原子に対してはn−プロピルおよびイソプロピル、4個の炭素原子に対しては、n−ブチル、イソブチルおよび第三級ブチル、5個の炭素原子に対しては、n−ペンチル、1,1−ジメチル−プロピル、2,2−ジメチルプロピルおよび2−メチル−ブチル、等を意味する。
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法は、
a)50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力を有する、少なくとも第1および第2の放射線硬化性インクジェットのインクを含む放射線硬化性インクジェットのインクセットを提供し、
b)少なくとも35m/分の印刷速度で移動しているインクジェットのインク−レシーバー上に第1の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、
c)第1のインクジェットのインクがインクレシーバー上に付着した後40〜500msの範囲内に、インクレシーバー上の第1のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させ、
d)少なくとも一部硬化された第1のインクジェットのインク上に、第2の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、および
e)第2のインクジェットのインクが第1のインクジェットのインク上に付着した後40〜500msの範囲内に、第2のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させる:
工程を含む。
本発明に従う適切な1回通過インクジェット印刷機は、前記の1回通過インクジェット印刷法を実施するようになっている装置である。
過インクジェット印刷機は典型的には、1個以上のインクジェットの印字ヘッド、1個以上の印字ヘッドの下方でインクレシーバーを運搬する手段、幾つかの硬化手段(UVまたはe−ビーム)および印刷手順を制御するための電子機器を含む。
放射線硬化性インクは1個以上の印字ヘッドに対して移動しているインク受け入れ表面上に、ノズルを通して、制御された方法でインクの小滴を噴射する1個以上の印字ヘッドにより噴射されることができる。
本発明に従う適切な1回通過インクジェット印刷機は部分的および最終的硬化処理を提供するために必要な硬化手段を含む。放射線硬化性インクは、それらを化学線に曝露することにより硬化されることができる。好ましくは、これらの硬化性インクは、好適には紫外線による放射線硬化を許す光開始剤を含んでなる。
・UV−A:400nm〜320nm、
・UV−B:320nm〜290nm、
・UV−C:290nm〜100nm。
ガス(例えば、CO2)のブランケットを配置する。残留酸素レベルは通常200ppmのように低く維持されるが、一般に、200ppm〜1200ppmの範囲内にある。
本発明に従う1回通過インクジェット印刷法に使用される放射線硬化性インクは好適にはUV光線硬化性インクジェットのインクである。硬化性インクは好適には少なくとも1種の光開始剤を含む。
mPa.sの間である。
界面活性剤はインクの表面張力を低下させ、そして支持体に対する接触角を低下させ、すなわちインクによる支持体の湿潤化を改善するためにインクジェットのインク中に使用するために知られている。他方では、インクジェットのインクは高い精度、信頼度を伴い、そして長期間にわたり適切に噴射可能であるために、厳格な性能基準を満たさなければならない。インクによる支持体の湿潤化および高い噴射能の両方を達成するために、典型的にはインクの表面張力を1種以上の界面活性剤の添加により低下させる。しかし、硬化性インクジェットのインクの場合には、インクジェットのインクの表面張力は界面活性剤の量と種類によるのみならずまた、インク組成物中の重合可能な化合物、重合体分散剤およびその他の添加剤によっても決定される。
は、重合可能なシリコーン界面活性剤を含む。
特に食品包装適用のための、放射線硬化性の顔料分散物およびインク中に使用される単量体およびオリゴマーは好適には,全くまたはほとんど不純物を含まない、より具体的には毒性または発癌性不純物を含まない精製化合物である。不純物は通常、重合可能化合物の合成中に得られる誘導体化合物である。しかし、時々は、幾つかの化合物、例えば重合防止剤または安定剤は無害な量の純粋な重合可能な化合物、に意図的に添加されることができる。
放射線硬化性インク中に使用される着色剤は染料、顔料またはそれらの組み合わせ物であることができる。有機および/または無機顔料を使用することができる。着色剤は好適には顔料または重合体の染料、もっとも好適には顔料である。
rties,Applications.3rd edition.Wiley−VCH,2004.ISBN 3527305769により開示されたものから選択することができる。
定は、着色インクジェットのインクの希釈サンプル上で4mWのHeNeレーザーを使用して、633nmの波長における光子相関分光法により、最も有効に実施される。使用された適切な粒度分析装置はGoffin−Meyvisから市販のMalvernTM nano−Sであった。サンプルは例えば、1.5mLの酢酸エチルを含むキュベットへの1滴のインクの添加により調製され、均質なサンプルを得るまで混合されることができる。測定される粒度は20秒の6回の実行よりなる、3回連続した測定の平均値である。
典型的な重合体分散剤は2種の単量体の共重合体であるが、3種、4種、5種またはそれを超える単量体を含むことができる。重合体分散剤の特性は単量体の性状と重合体内のそれらの分布の双方に左右される。共単量体分散剤は、好適には、以下の重合体組成物を含む:
・ 統計学的に重合された単量体(例えば、ABBAABABに重合された単量体AおよびB)
・ 交互に重合された単量体(例えば、ABABABABに重合された単量体AおよびB)
・ 勾配をもって(テーパーして)重合した単量体(例えば、AAABAABBABBBに重合された単量体AおよびB)
・ ブロック共単量体(例えば、AAAAABBBBBBに重合された単量体AおよびB)、ここで各ブロックのブロック長さ(2、3、4、5またはそれを超える)は重合体分散剤の分散能に重要である。
・ グラフト共重合体(グラフト共重合体は主鎖に結合された重合体側鎖をもつ重合体主鎖よりなる)、および
・ これらの重合体の混合形態、例えばブロック状の、勾配をもった共重合体。
.5未満の多分散性PDを有する。
・ BYK CHEMIE GMBHから市販のDISPERBYKTM分散剤、
・ NOVEONから市販のSOLSPERSETM分散剤、
・ EVONIKからのTEGOTMDISPERSTM分散剤、
・ MUENZING CHEMIEからのEDAPLANTM分散剤、
・ LYONDELLからのETHACRYLTM分散剤、
・ ISPからのGANEXTM分散剤、
・ CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのDISPEXTMおよびEFKATM分散剤、
・ DEUCHEMからのDISPONERTM分散剤、並びに
・ JOHNSON POLYMERからのJONCRYLTM分散剤、
である。
分散相乗剤は通常アニオン部分とカチオン部分よりなる。分散相乗剤のアニオン部分は有色顔料との特定の分子類似性を示し、そして分散相乗剤のカチオン部分は、分散相乗剤のアニオン部分の電荷を補うための1個以上の陽子および/またはカチオンよりなる。
光開始剤は好適にはフリーラジカル開始剤である。フリーラジカル光開始剤は、化学線に曝露された時にフリーラジカルの形成により単量体とオリゴマーの重合を開始する化合物である。
剤、例えばベンゾフェノンより、硬化性液体またはインクの硬化層中でずっと低い移動性を示す光開始剤である。光開始剤の移動性を低くするために幾つかの方法を使用することができる。1つの方法は、拡散速度を低下するように光開始剤の分子量を増加することである(例えば二官能性光開始剤または重合体光開始剤)。もう1つの方法は、それが重合網目中に構築されるように、その反応性を増加することである(例えば多官能性光開始剤、および重合可能な光開始剤)。拡散抑制光開始剤は好適には、非重合体のジ−または多官能性光開始剤、オリゴマーまたは重合体光開始剤、および重合可能な光開始剤よりなる群から選択される。非重合体のジ−または多官能性光開始剤は300〜900ドルトン間の分子量をもつと考えられる。その範囲内の分子量をもつ非重合可能な単官能性光開始剤は拡散抑制光開始剤ではない。最も好適には、拡散抑制光開始剤は重合可能な開始剤である。
(1)第三級脂肪族アミン、例えばメチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミンおよびN−メチルモルホリン、
(2)芳香族アミン、例えばアミルパラジメチルアミノベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエートおよび2−エチルヘキシル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、並びに
(3)(メタ)アクリル化アミン、例えばジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ジエチルアミノエチルアクリレート)またはN−モルホリノアルキル−(メタ)アクリレート(例えば、N−モルホリノエチル−アクリレート):
に分類することができる。
放射線硬化性インクジェットのインクは重合防止剤を含むことができる。適切な重合防止剤はフェノールタイプの抗酸化剤、ヒンダード・アミンの光安定剤、フォスファータイプの抗酸化剤、一般に(メタ)アクリレート単量体中に使用されるヒドロキノンモノメチルエーテルを含み、そしてヒドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロールもまた使用することができる。
顔料分散物は、分散剤の存在下で、分散媒中で、顔料を沈殿させるまたは粉砕(milling)することにより調製することができる。混合装置は圧力混練機、開放混練機、遊星型ミキサー、溶解装置およびDalton Universal Mixerを含むことができる。適切な粉砕および分散装置は、ボールミル、パールミル、コロイドミル、高速分散装置、二重ロール、ビードミル、塗料調整装置および三重ロールである。分散物はまた、超音波エネルギーを使用して調製することができる。
びプラスチックを使用することができる。好適な態様において、粉砕(grinding)媒体は、好適には形状が実質的に球形の粒子、例えば本質的に重合体樹脂またはイットリウム安定化ジルコニウムビードよりなるビード、を含んでなることができる。
1.ブリード
インクの色彩相互のブリードは、2種の色彩が重なり、望ましくない色彩の混合体を形成する時に起る。ブリードは、他の色彩の大きな印刷領域中に1色の100μmの線、例えば大きな黄色の領域に黒い線を印刷することにより評価された。評価は表1に記載された基準に従って実施した。
インクジェットのインクレシーバーは、インクジェットのインクレシーバーの表面上に「水たまり」、すなわち大きな液滴を形成するような、隣接するインクの液滴の凝集、が存在しないように、インクジェットのインクにより容易に湿潤化されなければならない。表2に記載の基準に従って視覚評価を実施した。
赤、緑および青の10×10cmの正方形のパッチを印刷した。インクジェットのインクの拡がりと硬化の相異が裸眼により見える光沢の不均一性をもたらす。表3に記載の基準に従い視覚評価を実施した。
動的表面張力(DST)をKRUESSから入手できる泡圧表面張力計BP2を使用して測定した。インクジェットのインクを25℃の温度の表面張力計の温度自動調節容器中に入れた。毛細管の管径0.221mmをもつシラン化ガラス毛細管をインク中10mmの深度に浸漬した。表面張力をLabdeskソフトウェアを使用し、そして気泡を形成するためのガスとして空気を使用して、表面年齢の関数として測定した。
硬化性液体およびインクの静的表面張力を、60秒後に25℃でKRUESS GmbH,GermanyからのKRUESS表面張力計K9を使用して測定した。
支持体の表面エネルギーを、ARCOTEST,Germanyから市販の、30〜44mN/mの一定の表面張力の流体を含む、1組の試験ペンを使用して測定した。
以下の実施例に使用されたすべての材料は、別記されない限り、Aldrich Chemical Co.(Belgium)またはAcros Organics(Belgium)から容易に入手できた。実施例に使用された「水」は脱塩水であった。
Violet 19とC.I.Pigment Red 122の混晶であるCromophtalTM Jet Magenta 2BCである。
Film(UK)からのHifiTM PMX749として市販の実質的に非吸収性ポリエステルフィルムである。
その上にリニアモーターが取り付けられた下部走行体をもつ、注文製造の1回通過インクジェット印刷機を使用した。リニアモーターのスレッドは支持体の台に固定された。インクレシーバーは真空吸引システムにより支持体の台上に固定されている。リニアモーターの方向に垂直に下部走行体上にブリッジを構築した。ブリッジに連結されて、4個のインクジェット印字ヘッド(KyoceraからのKJ4Aタイプ)のケージを取り付けた
。このケージには1回の通過で、それらの下部を移動する支持体の台上で同一表面を1枚ずつ印刷することができるように印字ヘッドを整列するために必要な機械的調整手段が提供された。
CMYKインクジェットのインクセットに対する濃厚化顔料分散物の調製はすべて同様な方法で調製された。
濃厚化シアン顔料分散物DIS−Cを20Lの容器内に表5に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/
sのミル内回転速度で、2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して、分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
濃厚化マゼンタ顔料分散物DIS−Mを、20L容器中に表6に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して、分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
濃厚化黄色顔料分散物DIS−Yを、20L容器中に表7に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を、分散物を使用してビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
濃厚化黒顔料分散物DIS−Kを、20L容器中に表8に従う成分を30分間混合することにより調製した。次に容器を0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビードで63%充填された1.5Lの内部容量をもつBachofen DYNOMILL ECM
Pilot millに接続した。混合物を毎分約2Lの流速および約13m/sのミル内回転速度で2時間、ミル上を循環させた。練磨後、フィルター布を使用して分散物をビードから分離した。次に分散物を10Lの容器中に排出した。
すべてのインクジェットのインクを同様に調製した。例えば、シアンインクジェットのインクC−1は、濃厚化シアン顔料分散物DIS−Cを単量体、光開始剤、界面活性剤、…と組み合わせることにより調製して、表9のインクジェットのインクC−1に与えられる組成を得た。
のインクは22mN/mの静的表面張力と31mN/mの動的表面張力を有する。
インクジェットのインクセット、Set−1〜Set−4を、実質的に非吸収性のインクジェットのインクレシーバー、HIFI上で35m/分と50m/分の印刷速度で、注文製造された1回通過インクジェット印刷機を使用して、「黒−シアン−マゼンタ黄色」の印刷順序で、印刷した。インクがインクレシーバー上に付着後、インクジェットのインクが部分的にUV硬化された場合の、部分的硬化が与えられる前の時間の遅れが表13に示される。すべてのインクジェットのインクは、それぞれ50m/分と35m/分の印刷速度に対して第1のインクジェットのインクの噴射後に、それぞれ1728msと2469msであった最終的硬化を受けた。ブリード、凝集および光沢をすべての印刷サンプルにつき評価し、結果を表13に示す。
表面張力を有したインクセット、Set−3およびSet−4のみが50〜500msの部分的UV硬化の特定の時間枠内で優れた画質を示す印刷サンプルを形成することができたことが明白でなければならない。
トのインクレシーバー、IGの使用はより寛大ではあるが、50〜500msの部分的UV硬化の特定の時間枠の外側で、または30mN/mより高い動的表面張力をもつインクを使用しても、幾らかの良好な結果を得た。
Claims (15)
- a)50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力を有する、少なくとも第1および第2の放射線硬化性インクジェットのインクを含む、放射線硬化性インクジェットのインクセットを提供し、
b)少なくとも35m/分の印刷速度で移動しているインクジェットのインク−レシーバー上に第1の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、
c)第1のインクジェットのインクがインクレシーバー上に付着した後40〜500msの範囲内に、インクレシーバー上の第1のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させ、
d)少なくとも一部硬化された第1のインクジェットのインク上に第2の放射線硬化性インクジェットのインクを噴射し、および
e)第2のインクジェットのインクが第1のインクジェットのインク上に付着した後40〜500msの範囲内に、第2のインクジェットのインクを少なくとも一部硬化させる工程:
を含む1回通過インクジェット印刷法。 - インクジェットのインクレシーバーが実質的に非吸収性インクジェットのインクレシーバーである、請求項1記載の1回通過インクジェット印刷法。
- インクレシーバーが少なくとも50m/分の印刷速度で移動している、請求項1または2に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 第1および/または第2のインクジェットのインクが200ms以内に少なくとも一部硬化される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 第1および/または第2のインクジェットのインクの、少なくとも一部分の硬化処理が少なくとも100ms後に開始する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 第1および/または第2のインクジェットのインクがインクの総重量に基づき少なくとも0.6重量%のシリコーン界面活性剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- シリコーン界面活性剤がポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン界面活性剤である、請求項6記載の1回通過インクジェット印刷法。
- シリコーン界面活性剤が重合可能なシリコーン界面活性剤である、請求項6または7記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 重合可能なシリコーン界面活性剤がシリコーン修飾(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリル化シロキサンである、請求項8記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 第1および第2のインクジェットのインクが24mN/m以下の静的表面張力をもつ、請求項1〜9のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 部分的に硬化された第1および第2のインクジェットのインクが2.5s以内に最終的硬化処理を受ける、請求項1〜10のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の1回通過インクジェット印刷法を実施するように形成されている装置。
- 部分的硬化がUV LEDにより実施される、請求項12記載の装置。
- 最終的硬化処理がe−ビームまたは水銀蒸気ランプにより実施される、請求項12または13に記載の装置。
- 50msの表面年齢および25℃において、最大泡圧表面張力測定法により測定された30mN/m以下の動的表面張力をもつインクジェットのインクを使用して、1回通過インクジェット印刷機により印刷されるインクジェット画像の画質を高めるための部分的硬化の使用。
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