JP2014527472A - 紙上および板上への回折格子の印刷 - Google Patents

紙上および板上への回折格子の印刷 Download PDF

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Abstract

表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像を紙基材上に形成させる方法および装置が提供され、この方法は、次の工程:A)硬化性組成物を前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する工程、B)前記硬化性組成物の少なくとも一部分を表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像の形成手段と接触させる工程、C)前記組成物を、前記紙基材の裏側に配置されている、少なくとも1個のUV灯(1、2、3)を用いることによって硬化させる工程、D)任意に、透明な高屈折率材料の層および/または金属層を前記の硬化した組成物の少なくとも一部分上に堆積させる工程を含み、その際に、前記灯(1、2、3)がUV−A領域および有利に近VIS領域に単数または複数の放出ピークを有し、および前記硬化性組成物がUV−A領域および有利にさらに近VIS領域で吸収する、少なくとも1つの光開始剤を含む。得ることができる紙製品は、表面レリーフミクロ構造を紙基材上に形成させる方法および装置を使用する。表面レリーフミクロ構造、例えばホログラムは、前記の方法および装置を用いることにより、紙基材に対して正確に迅速に複製されうる。

Description

本発明は、表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像(光学的可変デバイス)を紙基材上に形成させる方法、当該方法を用いて得ることができる紙製品および表面レリーフミクロ構造を紙基材上に形成させる装置に関する。ミクロ構造、例えばホログラムは、本発明の方法および装置を用いることによって、迅速かつ正確に紙基材上に複写されうる。
特開平06−122848号公報には、凹版印刷を含む印刷法、凹版印刷直後に印刷された紙の裏面から電子線で照射することによって硬化されるインキ、および版面上への剥離剤の塗布なしのインキの使用が開示されている。
WO 2000053423A1は、離散領域のホログラムまたは他の光学的デバイスを直接に証券類(documents)または他の基材上に印刷機の操作に類似した連続的方法で塗布する方法および装置に関する。この方法は、次の工程:(i)大体において大気圧で未処理の基材の供給材料を真空室中に挿入する工程;(ii)前記室内の圧力を大気圧よりも著しく低いレベルに減少させる工程;(iii)注型用樹脂を前記基材の離散領域に塗布する工程;(iv)転写表面のミクログローブパターンを前記離散基材領域における前記樹脂の表面に対して保持する工程;(v)前記転写面が前記樹脂に対して保持されている間に前記樹脂を硬化させる工程;(vi)前記転写面から硬化された樹脂を分離し、それによって前記ミクログローブパターンを前記注型用樹脂の面内に保持する工程;(vii)光学材料の塗膜を前記樹脂面のミクログローブに、通常真空内で実施される技術により塗布する工程、その際にこの塗膜は、前記樹脂面のミクログローブパターンから反射される光を与えかつ大体において前記基材の離散領域に制限されているタイプであり;(viii)前記室内の圧力を大体において大気圧のレベルに調節する工程;および(ix)処理された基材を前記室から取り出す工程を含む。前記樹脂の硬化は、電子線照射によって行なわれる。
WO 2005051675は、次の工程:a)硬化性化合物を基材の少なくとも一部分に塗布する工程;b)前記硬化性化合物の少なくとも一部分を回折格子形成手段と接触させる工程;c)前記硬化性化合物を硬化させる工程およびd)金属インキを硬化した化合物の少なくとも一部分上に付着させる工程を含む、ホログラフィック回折格子を形成させる方法に向けられている。
上記方法の1つの欠点は、ウェブ材料およびエンボス加工用シムが紫外線に対して不透明であり、さらに照射がウェブ側面またはエンボス加工用シム側面から有効ではなくなることである。
欧州特許出願公開第0338378号明細書A1は、次の工程:
可視的パターンをシート材料の少なくとも1つの側面の第1の領域内に印刷し、その後に液体の形の樹脂を前記シート材料の少なくとも1つの側面の第2の領域に塗布する工程、その際に前記の第2の領域は、前記の第1の領域から離れており、
前記樹脂に対して、光回折パターンの形の表面レリーフパターンの型を保持し、それによって前記樹脂の面を前記パターンと合致させる工程、
前記型によって実施される間に前記樹脂を硬化させる方法で、化学線を前記シート材料を通して前記樹脂に向ける工程、
前記型を硬化された樹脂から分離し、それによって前記シート材料中に含まれる表面レリーフパターンを有する前記シート材料上に硬化された樹脂を留める工程、および
大体において硬化された樹脂だけを、反射性材料を有する離散領域内で、表面レリーフパターンをなぞる方法で塗布する工程を含み、
それによって、前記材料は、常用の印刷パターンおよび光回折パターンの双方で連続的プロセスの順次の工程で処理される、シート材料を連続的方法で処理する方法に関する。
EP 0338378A1によれば、使用される照射のタイプは、主に特殊な樹脂配合物およびシート材料の性質に依存する。紙または他の不透明な基材のシート材料には、電子線照射が好ましい。それとは別に、光学的に透明なシート材料には、全体的または部分的に、紫外線が使用されうる。
欧州特許出願公開第540455号明細書A1には、光学的効果を有する印刷されたシートを製造する方法であって、プラスチック材料層を有する当該シートがレンズとして作用し、当該レンズを通して当該層の後方に備えられた図柄が見られる、前記方法が記載されており、この方法は、前記シート(2)を、非プラスチック性の吸収性材料から製造し、第1の工程において、前記シート(2)に、少なくとも当該シートの1つの面上で適切な図柄またはイラストを印刷し;第2の工程において、前記の印刷された面上に全体的または部分的に前記シート(2)の面を含浸させる、樹脂(6)、熱可塑性ラッカーまたは他の透明材料を塗布し、その後に前記光学的効果を生じさせるであろう彫刻(7−8)を、第3の工程において、含浸された領域上で熱および圧力で実施することによって特徴付けられた。
欧州特許出願公開第540450号明細書A1の図8によれば、印刷された後に、紙2は、当該ロール11上に置かれる一方で、樹脂またはワニス6を当該ロールに塗布する装置5の下方に供給される。紫外線によって重合されうる前記材料は、前記紙の表面を含浸し、当該紙は、さらに、樹脂が塗布されて、光学的効果を生じる彫刻を施すであろうカレンダー18に供給され、その際に樹脂が塗布された紙は、前記カレンダーの周囲に当該カレンダーの一部において当該周囲を伴いながら、その後に供給されるべきカレンダーから、当該紙を既に彫刻されたユニットシート9に切断するであろう剪断部10に放出されるまで巻き付けられる。
硬化のために、前記カレンダーは、透明なコンポーネントロール7’および周辺ダイプレート8’を有し、前者は、好ましくはガラスからなり、および後者は、ポリエステルからなり、その際に紫外線源20は、前記ロール7’の内部に適切に取り付けられている(図10)。前記線は、前記紙2がカレンダー18と一緒に部分的に回転する間に、前記紙2の樹脂が塗布された面に対して、前記源によって投影される。
欧州特許出願公開第540450号明細書A1によれば、幾つかの紫外線源がカレンダー18の外側に取り付けられていてよく(図9)、かつ背後から前記紙2に作用する一方で、欧州特許出願公開第540450号明細書A1は、紫外線源、UVワニスおよび光開始剤に関連する詳細を開示していない。
欧州特許出願公開第1720079号明細書A1には、次の工程:UV/EB硬化型アクリル樹脂および少なくとも1つの顔料を含むラッカー組成物を製造し、その際に当該樹脂が照射時に瞬時の硬化を提供する工程、前記ラッカー組成物を可撓性支持体(S)の選択された領域(6)に回転型印刷機により塗布する工程、ホログラム(8)を形成するレリーフを、塗布されたラッカーに付与するために当該ラッカーを造形する工程、および前記の造形された領域をUV光EB線(10)で照射する工程を含む、着色されたホログラムの製造法が記載されている。
前記樹脂は、マスターローラー7の近くに位置したUV灯10により硬化され、基材Sが紙または同様の不透明材料であるならば、当該UV灯は、前記基材がローラー7を離れる所で、ホログラム8の側に位置しており、かつ図2において、および図4において、灯10aと呼称されている。
WO 94/18609において、放射線硬化性媒体の硬化は、成形すべきミクロ構造レリーフ画像を担持している、中空石英シリンダーの内腔内に位置しているUV源を使用することによって達成される。1つの実施態様において、前記レリーフ画像は、前記石英シリンダーの外面上に位置しているかまたは当該外面上で注型されたポリマースリーブ内に形成されている。前記ポリマースリーブは、注型用放射線硬化型樹脂を硬化させるために使用されるUV線に対して、大体において透過性である。さらなる実施態様において、ミクロ構造レリーフ画像は、UV硬化型樹脂システムを用いて前記シリンダー上に注型される。
WO 2006032493A2は、少なくとも2つのUV源を使用することを示唆しており;一方は、中空シリンダーの内腔内に位置しており、および他方は、前記シリンダーの下に位置しかつウェブが前記中空シリンダーの周辺を通過するように当該ウェブの裏面の直ぐ近くに位置している。この配置において、未硬化の樹脂は、前記シリンダーの表面レリーフミクロ構造と接触した際に、透明基材を通して上下から照射される。現在の配置で、印刷ステーションにおいて、中空シリンダーの外側で2つのさらなるUV源を利用することが可能である。未硬化の樹脂と中空シリンダー上の表面レリーフミクロ構造との接触点でのさらなるUV照射の利点は、中空シリンダー表面レリーフと接触して高度な画像品質およびより早いウェブ速度を保証する場合に、前記樹脂がより急速により十分に硬化されうることである。この配置は、2個のニップローラーの間の接触領域内で最大のUV照射を生じる。
WO 2008076785A1には、内面および外面を有する材料基材を準備し、但し、当該外面は、厚紙の外面を形成し、粒状金属を含有する放射線硬化性塗料で前記外面を約100%まで塗布し、前記粒状金属塗料を含有する放射線硬化性塗膜を、当該粒状金属塗料を含有する放射線硬化性塗膜を放射線と接触させることにより硬化させ、ホログラムを含むことができる領域を除いて、前記粒状金属塗料を含有する放射線硬化性塗膜の相当な部分に零ないし1つ以上のインキを含む塗料を塗布し、前記の1つ以上のインキを含む塗膜を硬化させ、大体において透明な放射線硬化性塗料を1つ以上のインキを含む塗膜の表面に塗布し、および大体において透明な放射線硬化性塗料を、1つ以上のインキを含む塗膜を有しない領域内で、ホログラム画像のネガ型を含む、少なくとも1つの透明なシムと接触させ、および少なくとも1つのシムを前記の大体において透明な塗料と接触させる一方で、大体において透明な塗料を少なくとも部分的に硬化させ、ホログラム画像を材料基材内に形成させることを含む、装飾された包装材料の製造法が開示されている。
UV硬化のための一次系は、アクリレートポリマーおよびアクリレートモノマーをベースとし、かつフリーラジカル重合によって硬化される。有用な光開始剤は、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール、アセトフェノン誘導体およびベンゾフェノンを含む。
米国特許第2009056858号明細書A1は、層状材料上にホログラムおよび/または光学的効果を得る方法に関し、この方法は、次の工程:
ホログラムのオリジナルのマイクロエンボス加工されたパターンを備えたダイを層状基材上に塗布されたラッカーまたはワニス層上に重ね合わせかつ圧縮し、当該ラッカー層を前記層状基材上で硬化させるか、または光学的効果を提供しうる構成に相応して、ホログラムのオリジナルのマイクロエンボス加工されたパターンを備えたダイを、層状基材上に塗布されたラッカーまたはワニス層上に重ね合わせかつ圧縮し、当該ラッカー層を前記層状基材上で硬化させる工程、
その上にパターンが配置されている層状材料の型内にダイを準備する工程;
前記層状基材に塗布された前記ラッカー層を、支持ローラー上の前記ダイに動的に重ね合わせ、および前記層状基材に塗布された前記ラッカー層を、前記支持ローラー上のダイに対して加圧ローラーにより動的に圧縮する工程
を含む。
硬化は、層状基材が透明または半透明である場合にのみ、紫外線灯を用いて層状基材を通してラッカー層に放射することを含む。
欧州特許出願公開第2159055号明細書A2は、予め決められたパターンをエンボス加工用基材上に作成し、インキを印刷基材に塗布し、前記エンボス加工用基材を前記インキにあてがうことを含む方法であって、当該エンボス加工用基材が予め定められたパターンを前記インキに刷込みし、予め定められたパターンの刷込みがインキにおいてエンボス加工される程度に放射源により前記インキを硬化させる前記方法に関する。
欧州特許出願公開第2159055号明細書A2には、放射線源、例えばUV硬化源に基づいた光を用いる場合には、エンボス加工用基材がUV線に対して透過性である材料から製造されるべきであることが強調されている。また、WO 00/30854、特開平08−036352号公報A、特開平07−052597号公報A、特開平06−166170号公報A、WO 01/30562およびWO 2008061930が参照される。
いわゆる透過性シムは、幾つかの欠点を有する。石英は、十分に頑強ではなく、かつ遅速なプロセスをまねく。その上、透過性シム(ベルトまたはスリーブ)は、UV光の下で老化し(ポリマーシム)かつレジスター中での印刷が極めて困難であるために、数回だけ使用されうる。
上記視点から、主流の印刷用途、例えば有価証券、可撓性包装材および硬質包装材、ラベルおよび印刷型に表面レリーフ技術を十分に取り入れる紙基材上にミクロ構造(表面レリーフ構造)を印刷するシステムおよび方法の必要性が存在する。
また、表面レリーフのエンボス加工または注型を可能にし、かつ常用の印刷システム、例えばフレキソ印刷、輪転グラビア印刷、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、デジタル印刷およびインキジェット印刷を用いる表面レリーフの金属化を可能にする紙基材上にミクロ構造を印刷するシステムおよび方法の必要性が存在する。
意外なことに、紙基材上に塗布されかつミクロ構造でエンボス加工された硬化性組成物(ワニス)は、エンボス加工が行われる際に紙を通して硬化されうることが見い出された。
したがって、本発明は、次の工程:
A)硬化性組成物(ワニス)を紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する工程、
B)前記硬化性組成物の少なくとも一部分を、表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像の形成手段と接触させる工程、
C)前記組成物を、紙基材の裏側に配置されている、少なくとも1個のUV灯を用いることによって硬化させる工程、
D)透明な高屈折率材料の層および/または金属層を前記の硬化した組成物の少なくとも一部分上に任意に堆積させる工程を含む、ミクロ構造、殊に光学的可変画像(光学的可変デバイス)を紙基材上に形成させる方法であって、前記灯がUV−A領域および有利に近VIS領域に単数または複数の放出ピークを有し、および前記硬化性組成物がUV−A領域および有利にさらに近VIS領域で吸収する、少なくとも1つの光開始剤を含む、前記方法に関する。
特殊な実施態様において、本発明は、次の工程:
A)硬化性組成物(ワニス)を前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する工程、ここで、前記硬化性組成物は、モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物、α−アミノケトン型化合物またはオキシムエステル化合物およびこれらの混合物から選択されている光開始剤を含み、
B)前記硬化性組成物の少なくとも一部分を表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像の形成手段と接触させる工程、
C)前記組成物を、紙基材の裏側に配置されている、少なくとも1個のUV灯を用いることによって硬化させる工程、
D)透明な高屈折率材料の層および/または金属層を前記の硬化した組成物の少なくとも一部分上に任意に堆積させる工程を含む、表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像(光学的可変デバイス)を紙基材上に形成させる方法であって、前記灯がUV−A領域および有利に近VIS領域に単数または複数の放出ピークを有し、および前記硬化性組成物がUV−A領域および有利にさらに近VIS領域で吸収する、少なくとも1つの光開始剤を含む、前記方法に関する。
さらに、本発明は、印刷機および表面レリーフミクロ構造形成手段を有する、紙基材の前面の少なくとも一部分上が硬化性組成物(ワニス)で被覆されている紙基材上に表面レリーフミクロ構造を形成させる装置であって、当該ミクロ構造形成手段が
a)硬化性組成物中に注型すべきミクロ構造を有する、表面レリーフミクロ構造形成手段、殊にシム、および
d)塗布された紙基材が前記シムに対して押圧される際に、前記硬化性組成物を硬化させるための、前記紙基材の裏側に配置されている、UV−A領域および有利に近VIS領域に単数または複数の放出ピークを有する灯
を有する、前記装置に向けられている。
本発明による好ましい(印刷)装置は、
a)当該装置を通して紙基材を供給する機構、
b)液体UV硬化性組成物源および当該源から液体組成物を前記基材の表面に塗布する手段を有する塗布ステーション、
d)(表面レリーフ)ミクロ構造を前記基材上に塗布された組成物の表面に刷込みする手段、および前記樹脂内に刷込みされた(表面レリーフ)ミクロ構造を有する当該樹脂を、当該ミクロ構造が硬化された樹脂内に保持される程度に硬化させる手段を有するエンボス加工/硬化ステーションを含み、ここで、前記装置は、前記組成物が前記基材の上面上に塗布される程度に配置されており、(表面レリーフ)ミクロ構造を刷込みする手段が(表面レリーフ)ミクロ構造を有する、不透明なシリンダーまたは金属シリンダー上に取り付けられたニッケル板および前記基材の裏面と接触しかつ前記シリンダーの回転軸と同じ軸に沿っている回転軸を有する2個のニップローラーであり、および前記樹脂を硬化させる手段が前記紙基材の裏面に位置しているUV源である。
1つの実施態様において、本発明の装置は、オフラインユニットまたはスタンドアロンユニットであってよいか、または、それとは別の好ましい実施態様において、本発明の装置は、統合された製造プロセスの一部分として他のさらなる常用の印刷ステーション、積層ステーション、切断ステーション、スリッティングステーションおよび他の常用のステーションを備えたインラインシステムまたは総合システムであってよい。1つの実施態様において、本発明の装置および方法は、紙基材をベースとしたウェブの部分的なホログラム印刷の提供に構成されてよくかつ使用されてよい。これは、例えばグラフィック要素としての放射線硬化性ラッカーを紙基材をベースとしたウェブ上に部分的に印刷し、表面レリーフミクロ構造だけを前記放射線硬化性ラッカーが印刷された領域内に複製することによって達成されうる。
本発明のさらなる視点において、前記装置は、さらに、ワニス系の硬化を支持および昇速するために殊に再命令されてよい、加熱ユニット、またはまさにIR加熱ユニット、または組み合わされたUV/IR加熱ユニットを備えているかまたは備えていないUV後硬化ユニットを有することができる。前記の後硬化ユニットは、うまく刷込みされたとはいえ、前記印刷/硬化ユニットを離れる、被覆された基材が十分に硬化されていない場合に使用されてよい。前記の後硬化ユニットは、塗料が十分に硬化されることを保証する。
本発明によれば、硬化は、紙基材によって行なわれ、前記シムにより行なわれるのではない(中空石英シリンダーの内腔内に位置しているUV源等)。
前記表面レリーフミクロ構造形成手段は、好ましくは、シムであり、当該シムは、ニッケルスリーブ、ニッケル板、エッチングされた金属ドラムもしくはレーザーで描画された金属ドラム、または表面上にOVD画像を含む、不透明なシリンダーもしくは金属シリンダー上に取り付けられた他の材料からなる群から選択されている。前記表面レリーフミクロ構造形成手段は、冷却手段を含むことができる。
UV前硬化ユニットは、UVラッカー塗布ユニットの後方およびエンボス加工/硬化ユニットの前方に位置していてよい。前記前硬化ユニットは、前記ウェブ基材上に塗布された放射線硬化性組成物を照射し、その結果、当該放射線硬化性組成物は、前記ウェブ基材がエンボス加工/硬化ステーションに入る前に少なくとも部分的に硬化される。
表面レリーフミクロ構造、例えばホログラムは、本発明の方法および装置を用いることにより、紙基材に対して正確に迅速に複製されうる。
本発明の方法においては、1つの光開始剤または2つ以上の光開始剤が使用される。
本発明の好ましい実施態様において、前記光開始剤は、α−ヒドロキシケトン型の化合物、α−アルコキシケトン型の化合物、α−アミノケトン型の化合物、モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物、フェニルグリオキシレート化合物、オキシムエステル化合物およびオニウム塩化合物(スルホニウム塩化合物およびヨードニウム塩)およびこれらの混合物から選択されている。
現在、最も好ましい光開始剤は、モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物である。モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物は、単独で使用されうる。それとは別に、モノアシルホスフィンオキシド化合物とビスアシルホスフィンオキシド化合物との混合物が使用されうるか、またはモノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物は、他の光開始剤、例えばベンゾフェノン型、α−アミノケトン型、α−ヒドロキシケトン型、ケタール化合物、フェニルグリオキシレート化合物、オキシムエステル化合物またはオニウム塩化合物、殊にベンゾフェノン化合物、α−ヒドロキシケトン、α−アルコキシケトン、またはα−アミノケトン化合物、とりわけベンゾフェノン化合物、α−ヒドロキシケトン、またはα−アルコキシケトンとの混合物で使用されうる。α−アミノケトン化合物は、黄変が生じないならば、単独で使用されてもよいし、他の光開始剤との混合物で使用されてもよい。
光安定剤の例は、当業者に公知であり、かつ例えばKurt Dietlikerによって刊行された、"A compilation of photoinitiators commercially available for UV today",Sita Technology Textbook,Edinburgh,London,2002において知られている。
適当なアシルホスフィンオキシド化合物の例は、式XII
Figure 2014527472
〔式中、
50は、置換されていないシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニルであるか、または1個以上のハロゲン、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、C1〜C12アルキルチオもしくはNR5354によって置換されたシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニリルであるか、或いは
50は、置換されていないC1〜C20アルキルであるか、または1個以上のハロゲン、C1〜C12アルコキシ、C1〜C12アルキルチオ、NR5354もしくは−(CO)−O−C1〜C24アルキルによって置換されているC1〜C20アルキルであり、
51は、置換されていないシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニルであるか、または1個以上のハロゲン、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、C1〜C12アルキルチオもしくはNR5354によって置換されたシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニリルであるか、R51は、−(CO)R’52であるか、或いはR51は、置換されていないかまたは1個以上のハロゲン、C1〜C12アルコキシ、C1〜C12アルキルチオもしくはNR5354によって置換されたC1〜C12アルキルであり、
52およびR’52は、互いに独立して、置換されていないシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニルであるか、または1個以上のハロゲン、C1〜C4アルキルもしくはC1〜C4アルコキシによって置換されたシクロヘキシル、シクロペンチル、フェニル、ナフチルもしくはビフェニルであるか、或いはR52は、S原子またはN原子を有する5または6員の複素環であり、
53およびR54は、互いに独立して、水素、置換されていないC1〜C12アルキルまたは1個以上のOHもしくはSHによって置換されたC1〜C12アルキルであり、前記アルキル鎖は、任意に1〜4個の酸素原子によって中断されているか、またはR53およびR54は、互いに独立して、C2〜C12アルケニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジルまたはフェニルである〕で示される。
詳細な例は、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シド(Irgacure(登録商標)819)、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド(Darocur(登録商標)TPO)、エチル(2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニル)ホスフィン酸エステル、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,4−ジペントキシフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドである。さらに、式XIIの化合物と式XIの化合物との混合物ならびに式XIIの様々な化合物の混合物は、興味深い。例は、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドと1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとの混合物、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シドと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンとの混合物、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シドとエチル(2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニル)ホスフィン酸エステルとの混合物等である。
適したベンゾフェノン化合物の例は、式X:
Figure 2014527472
〔式中、
65、R66およびR67は、互いに独立して、水素、C1〜C4アルキル、C1〜C4ハロゲン化アルキル、C1〜C4アルコキシ、ClまたはN(C1〜C4アルキル)2であり、
68は、水素、C1〜C4アルキル、C1〜C4ハロゲン化アルキル、フェニル、N(C1〜C4アルキル)2、COOCH3
Figure 2014527472
であり、
Qは、2〜6個のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシ化合物の残分であり、
xは、1を上回る数であるが、しかし、Qにおいて有効なヒドロキシル基の数を上回らず、
Aは、−[O(CH2bCO]y−または−[O(CH2bCO](y−1)−[O(CHR71CHR70ay−であり、
69は、水素、メチルまたはエチルであり、およびNが1を上回るならば、基R69は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよく、
aは、1〜2の数であり、
bは、4〜5の数であり、
yは、1〜10の数であり、
nは、2〜10の整数であり、および
mは、2〜10の整数である〕の化合物である。
詳細な例は、Darocur(登録商標)BP(=ベンゾフェノン)、lAMBERTI社から入手可能なEsacure TZT (登録商標)、(2,4,6−トリメチルベンゾフェノンと4−メチルベンゾフェノンとの混合物)、4−フェニルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジメチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエート、4−(2−ヒドロキシエチルチオ)ベンゾフェノン、4−(4−トリルチオ)ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N,N−トリメチルベンゼンメタンアミニウムクロリド、2−ヒドロキシ−3−(4−ベンゾイルフェノキシ)−N,N,N−トリメチル−1−プロパンアミニウムクロリド一水和物、4−(13−アクリロイル−1,4,7,10,13−ペンタオキシトリデシル)ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキソ−2−プロペニル)オキシ]エチルベンゼンメタンアミニウムクロリド、[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−(4−イソプロピルフェニル)−メタノン、ビフェニル−[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−メタノン、ビフェニル−4−イル−フェニル−メタノン、ビフェニル−4−イル−p−トリル−メタノン、ビフェニル−4−イル−m−トリル−メタノン、[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−p−トリル−メタノン、[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−(4−イソプロピル−フェニル)−メタノン、[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−(4−メトキシ−フェニル)−メタノン、1−(4−ベンゾイル−フェノキシ)−プロパン−2−オン、[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−(4−フェノキシ−フェニル)−メタノン、3−(4−ベンゾイル−フェニル)−2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、(4−クロロ−フェニル)−(4−オクチルスルファニル−フェニル)−メタノン、(4−クロロ−フェニル)−(4−ドデシルスルファニル−フェニル)−メタノン、(4−ブロモ−フェニル)−(4−オクチルスルファニル−フェニル)−メタノン、(4−ドデシルスルファニル−フェニル)−(4−メトキシ−フェニル)−メタノン、(4−ベンゾイル−フェノキシ)−酢酸メチルエステル、ビフェニル−[4−(2−ヒドロキシ−エチルスルファニル)−フェニル]−メタノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルホニル)プロパン−1−オン(Lamberti社から入手可能なEsacure(登録商標)1001)である。
適当なα−ヒドロキシケトン、α−アルコキシケトンまたはα−アミノケトン化合物の例は、式(XI)
Figure 2014527472
〔式中、
29は、水素またはC1〜C18アルコキシであり、
30は、水素、C1〜C18アルキル、C1〜C12ヒドロキシアルキル、C1〜C18アルコキシ、OCH2CH2−OR34、モルホリノ、S−C1〜C18アルキル、基−HC=CH2、−C(CH3)=CH2
Figure 2014527472
であり、
d、eおよびfは、1〜3であり、
cは、2〜10であり、
1およびG2は、互いに独立して、ポリマー構造の末端基、有利に水素またはメチルであり、
34は、水素、
Figure 2014527472
であり、
31は、ヒドロキシ、C1〜C16アルコキシ、モルホリノ、ジメチルアミノまたは−O(CH2CH2O)g−C1〜C16アルキルであり、
gは、1〜20であり、
32およびR33は、互いに独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C16アルコキシまたは−O(CH2CH2O)g−C1〜C16アルキルであるか、または置換されていないフェニルまたはベンジルであるか、またはC1〜C12アルキルによって置換されたフェニルまたはベンジルであり、或いはR32およびR33は、R32およびR33が結合される炭素原子と一緒になってシクロヘキシル環を形成し、
35は、水素、OR36またはNR3738であり、
36は、水素、任意に1個以上の非連続のO原子によって中断されかつ中断されていないかもしくは中断されたC1〜C12アルキルが任意に1個以上のOHによって置換されているC1〜C12アルキルであるか、或いはR36は、
Figure 2014527472
であり、
37およびR38は、互いに独立して、水素であるか、または置換されていないかもしくは1個以上のOHによって置換されているC1〜C12アルキルであり、
39は、任意に1個以上の非連続のO、−(CO)−NH−C1〜C12アルキレン−NH−(CO)−または
Figure 2014527472
によって中断されているC1〜C12アルキレンであり、
但し、R31、R32およびR33は、全て一緒とは限らずに、C1〜C16アルコキシまたは−O(CH2CH2O)g−C1〜C16アルキルである〕で示される。
詳細な例は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(Irgacure(登録商標)184)またはIrgacure(登録商標)500(Irgacure(登録商標)184とベンゾフェノンとの混合物)、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン(Irgacure(登録商標)907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン(Irgacure(登録商標)369)、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(モルホリノ−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン(Irgacure(登録商標)379)、(3,4−ジメトキシ−ベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(Irgacure(登録商標)2959)、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(Irgacure(登録商標)651)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(Darocur(登録商標)1173)、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン(Irgacure(登録商標)127)、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−フェノキシ]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、Lamberti社によって供給されるEsacure KIP、2−ヒドロキシ−1−{1−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−フェニル]−1,3,3−トリメチル−インダン−5−イル}−2−メチル−プロパン−1−オンである。
Irgacure(登録商標)およびDarocur(登録商標)の製品は、BASF SE社から入手可能である。
適当なフェニルグリオキシレートの例は、式XIII
Figure 2014527472
〔式中、
60は、水素、C1〜C12アルキルまたは
Figure 2014527472
であり、
55、R56、R57、R58およびR59は、互いに独立して、水素、置換されていないC1〜C12アルキル、または1個以上のOH、C1〜C4アルコキシ、フェニル、ナフチル、ハロゲンもしくはCNによって置換されたC1〜C12アルキルであり、ここで、アルキル鎖は、任意に1個以上の酸素原子によって中断されているか、或いはR55、R56、R57、R58およびR59は、互いに独立して、C1〜C4アルコキシ、C1〜C4アルキルチオまたはNR5253であり、
52およびR53は、互いに独立して、水素、置換されていないC1〜C12アルキル、または1個以上のOHもしくはSHによって置換されたC1〜C12アルキルであり、ここで、アルキル鎖は、任意に1〜4個の酸素原子によって中断されているか、或いはR52およびR53は、互いに独立して、C2〜C12アルケニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジルまたはフェニルであり、および
1は、任意に1個以上の酸素原子によって中断されたC1〜C12アルキレンである〕で示される。
式XIIIの化合物の詳細な例は、オキソ−フェニル−酢酸2−[2−(2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ)−エトキシ]−エチルエステル(Irgacure(登録商標)754)、メチルα−オキソベンゼンアセテートである。
適当なオキシムエステル化合物の例は、式XIV
Figure 2014527472
〔式中、
zは、0または1であり、
70は、水素、C3〜C8シクロアルキル、置換されていないかまたは1個以上のハロゲン、フェニルによって、もしくはCNによって置換されているC1〜C12アルキルであるか、或いはR70は、C2〜C5アルケニル、置換されていないかまたは1個以上のC1〜C6アルキル、ハロゲン、CN、OR73、SR74によって、もしくはNR7576によって置換されているフェニルであるか、或いはR70は、C1〜C8アルコキシ、ベンジルオキシ、または置換されていないかもしくは1個以上のC1〜C6アルキルによって、もしくはハロゲンによって置換されているフェノキシであり、
71は、フェニル、ナフチル、ベンゾイルまたはナフトイルであり、これらのそれぞれは、1個以上のハロゲン、C1〜C12アルキル、C3〜C8シクロアルキル、ベンジル、フェノキシカルボニル、C2〜C12アルコキシカルボニル、OR73、SR74、SOR74、SO274によって、またはNR7576によって置換されており、ここで置換基OR73、SR74およびNR7576は、任意に、基R73、R74、R75および/またはR76を介して、フェニル環またはナフチル環上のさらなる置換基と一緒に5または6員環を形成するか、または前記フェニル、ナフチル、ベンゾイルまたはナフトイルのそれぞれは、フェニルによって置換されているか、または1個以上のOR73、SR74およびNR7566によって置換されているフェニルによって置換されており、
或いはR71は、チオキサンチルまたは
Figure 2014527472
であり、
72は、水素、未置換のC1〜C20アルキルまたは1個以上のハロゲン、OR73、SR74、C3〜C8シクロアルキルによって、またはフェニルによって置換されているC1〜C10アルキルであるか、またはC3〜C8シクロアルキルであるか、または置換されていないかまたは1個以上のC1〜C6アルキル、フェニル、ハロゲン、OR73、SR74によって、もしくはNR7576によって置換されているフェニルであるか、または置換されていないかまたは1個以上のC1〜C6アルキル、フェニル、OR73、SR74によって、もしくはNR7576によって置換されているC2〜C20アルカノイルまたはベンゾイルであるか、またはC2〜C12アルコキシカルボニル、フェノキシカルボニル、CN、CONR7576、NO2、C1〜C4ハロゲン化アルキル、S(O)y−C1〜C6アルキルまたはS(O)y−フェニルであり、
yは、1または2であり、
2は、直接結合であるかまたは結合を有さず、
3は、NO2または
Figure 2014527472
であり、
73およびR74は、互いに独立して、水素、C1〜C20アルキル、C2〜C12アルケニル、C3〜C8シクロアルキル、1個以上、好ましくは2個のO、フェニル−C1〜C3アルキルによって中断されているC3〜C8シクロアルキルであるか、またはOH、SH、CN、C1〜C8アルコキシ、C1〜C8アルカノイル、C3〜C8シクロアルキルによって置換されているC1〜C8アルキル、C3〜C8シクロアルキル、1個以上のOによって中断されているC3〜C8シクロアルキルによって置換されているC1〜C8アルキルであり、或いはここでC1〜C8アルキルは、置換されていないかまたは1個以上のC1〜C6アルキル、ハロゲン、OH、C1〜C4アルコキシによって、もしくはC1〜C4アルキルスルファニルによって置換されているベンゾイルによって置換されており、或いはフェニルまたはナフチルであり、これらのそれぞれは、置換されていないかまたはハロゲン、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、フェニル−C1〜C3アルキルオキシ、フェノキシ、C1〜C12アルキルスルファニル、フェニルスルファニル、N(C1〜C12アルキル)2、ジフェニルアミノによって置換されているか、または
Figure 2014527472
によって置換されており、
75およびR76は、互いに独立して、水素、C1〜C20アルキル、C2〜C4ヒドロキシアルキル、C2〜C10アルコキシアルキル、C2〜C5アルケニル、C3〜C8シクロアルキル、フェニル−C1〜C3アルキル、C1〜C8アルカノイル、C3〜C12アルケノイル、ベンゾイルであるか、またはフェニルまたはナフチル、これらは、それぞれ、置換されていないか、またはC1〜C12アルキル、ベンゾイルまたはC1〜C12アルコキシによって置換されており、或いはR75およびR76は、一緒になって、任意にOまたはNR73によって中断されかつ任意にヒドロキシル、C1〜C4アルコキシ、C2〜C4アルカノイルオキシまたはベンゾイルオキシによって置換されているC2〜C6アルキレンであり、
77は、置換されていないか、またはC1〜C12アルキル、OR73、モルホリノまたはN−カルバゾイルによって置換されている、C1〜C12アルキル、チエニルまたはフェニルである〕で示される。
詳細な例は、1,2−オクタンジエン 1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−2−(O−ベンゾイルオキシム)(Irgacure(登録商標)OXE 01)、エタノン 1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾイル−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)(Irgacure(登録商標)OXE 02)、9H−チオキサンテン−2−カルボキシアルデヒド 9−オキソ−2−(O−アセチルオキシム)、エタノン 1−[9−エチル−6−(4−モルホリノベンゾイル)−9H−カルバゾイル−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン 1−[9−エチル−6−(2−メチル−4−(2−(1,3−ジオキソ−2−ジメチル−シクロペンチ−5−イル)エトキシ)−ベンゾイル)−9H−カルバゾイル−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)(Adeka N−1919)、エタノン 1−[9−エチル−6−ニトロ−9H−カルバゾリ−3−イル]−1−[2−メチル−4−(1−メチル−2−メトキシ)エトキシ)フェニル]−1−(O−アセチルオキシム)(Adeka NCI831)等である。
カチオン性光開始剤、例えば過酸化ベンゾイル(他の適した過酸化物は、米国特許第4950581号明細書、第19欄、第17〜25行に記載されている)、または例えば米国特許第4950581号明細書、第18欄、第60行〜第19欄、第10行に記載されているような芳香族スルホニウム、ホスホニウムまたはヨードニウム塩を添加することも可能である。
適したスルホニウム塩化合物は、式XVa、XVb、XVc、XVdまたはXVe
Figure 2014527472
〔式中、
80、R81およびR82は、互いに独立して、置換されていないフェニルであるか、または−S−フェニルによって置換されたフェニル、
Figure 2014527472
であり、
83は直接結合、S、O、CH2、(CH22、COまたはNR89であり、
84、R85、R86およびR87は、互いに独立して、水素、C1〜C20アルキル、C3〜C8シクロアルキル、C1〜C20アルコキシ、C2〜C20アルケニル、CN、OH、ハロゲン、C1〜C6アルキルチオ、フェニル、ナフチル、フェニル−C1〜C7アルキル、ナフチル−C1〜C3アルキル、フェノキシ、ナフチルオキシ、フェニル−C1〜C7アルキルオキシ、ナフチル−C1〜C3アルキルオキシ、フェニル−C2〜C6アルケニル、ナフチル−C2〜C4アルケニル、S−フェニル、(CO)R89、O(CO)R89、(CO)OR89、SO289またはOSO289であり、
88は、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヒドロキシアルキル、
Figure 2014527472
であり、
89は、水素、C1〜C12アルキル、C1〜C12ヒドロキシアルキル、フェニル、ナフチルまたはビフェニリルであり、
90、R91、R92およびR93は、互いに独立して、R84に対して記載された意味の1つを有するか、またはR90およびR91は、結合されて、これらが結合されるベンゼン環を有する融合環系を形成し、
95は、直接結合、S、OまたはCH2であり、
96は、水素、C1〜C20アルキル、1個以上のOによって中断されたC2〜C20アルキルであるか、または−L−M−R98または−L−R98であり、
97は、R96に対して記載された意味の1つを有するか、または
Figure 2014527472
であり、
98は、一価の増感剤または光開始剤部分であり、
Ar1およびAr2は、互いに独立して、未置換のフェニルであるかまたはC1〜C20アルキル、ハロゲンまたはOR99によって置換されたフェニルであるか、
または置換されていないナフチル、アントリル、フェナントリルまたはビフェニリルであるか、
またはC1〜C20アルキル、OHまたはOR99によって置換された、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはビフェニリルであるか、
または−Ar4−A1−Ar3もしくは
Figure 2014527472
であり、
Ar3は、置換されていないフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはビフェニリルであるか、
またはC1〜C20アルキル、OR99またはベンゾリルによって置換された、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはビフェニリルであり、
Ar4は、フェニレン、ナフチレン、アントリレンまたはフェナントリレンであり、
1は、直接結合、S、OまたはC1〜C20アルキレンであり、
Xは、CO、C(O)O、OC(O)、O、SまたはNR99であり、
Lは、1個以上の非連続のOによって中断された直接結合、S、O、C1〜C20アルキレンまたはC2〜C20アルキレンであり、
99はC1〜C20アルキルまたはC1〜C20ヒドロキシアルキル基であるか、またはO(CO)R102によって置換されたC1〜C20アルキルであり、
1は、S、COまたはNR100であり、
2は、直接結合、CH2、OまたはSであり、
100およびR101は、互いに独立して、水素、ハロゲン、C1〜C8アルキル、C1〜C8アルコキシまたはフェニルであり、
102は、C1〜C20アルキルであり、
103は、
Figure 2014527472
であり、
および
Eは、陰イオン、殊に
Figure 2014527472
である〕で示される。
スルホニウム塩化合物の詳細な例は、例えばIrgacure(登録商標)270(BASF) SE、Cyracure(登録商標)UVI−6990、Cyracure(登録商標)UVI−6974(Union Carbide社)、Degacure(登録商標)KI 85(Degussa社)、SP−55、SP−150、SP−170(Asahi Denka社)、GE UVE 1014(General Electric社)、SarCat(登録商標)KI−85(=トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、Sartomer社)、SarCat(登録商標)CD 1010(=混合したトリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート;Sartomer社)、SarCat(登録商標)CD 1011(=混合したトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、Sartomer社)である。
適したヨードニウム塩化合物は、式XVI
Figure 2014527472
〔式中、
110およびR111は、互いに独立して、水素、C1〜C20アルキル、C1〜C20アルコキシ、OH置換C1〜C20アルコキシ、ハロゲン、C2〜C12アルケニル、C3〜C8シクロアルキル、殊にメチル、イソプロピルまたはイソブチルであり、および
Eは、陰イオン、殊に
Figure 2014527472
である〕で示される。
ヨードニウム塩化合物の詳細な例は、例えばトリルクミルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−[(2−ヒドロキシ−テトラデシルオキシ)フェニル]フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートまたはヘキサフルオロホスフェート、トリルクミルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−イソプロピルフェニル−4’−メチルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−イソブチルフェニル−4’−メチルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート(Irgacure(登録商標)250、BASF SE社)、4−オクチルオキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェートまたはヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートまたはヘキサフルオロホスフェート、ビス(4−メチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス(4−メトキシフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−メチル−フェニル−4’−エトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−メチルフェニル−4’−ドデシル−フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−メチルフェニル−4’−フェノキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェートである。
勿論、挙げられた全てのヨードニウム塩の中で、他の陰イオンを有する化合物も適している。ヨードニウム塩の製造は、当業者に公知であり、かつ刊行物中、例えば米国特許第4151175号明細書、米国特許第3862333号明細書、米国特許第4694029号明細書、欧州特許第562897号明細書、米国特許第4399071号明細書、米国特許第6306555号明細書、WO 98/46647 J.V.Crivello、UV Curing and Technology,編者S.P.Pappas,第24〜77頁,Technology Marketing Corporation,Norwalk,Conn.1980,ISBN No.0−686−23773−0中の"Photoinitiated Cationic Polymerization"、J.V.Crivello,J.H.W.Lam.Macromolecules,10,1307(1977)およびJ.V.Crivello,Ann.Rev.Mater.Sci.1983,13,第173〜190頁およびJ.V.Crivello,Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry,Vol.37,4241−4254(1999)中に記載されている。
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素である。
1〜C24アルキル(C1〜C20アルキル、殊にC1〜C12アルキル)は、典型的には、可能な場合に直鎖状または分枝鎖状である。例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、1,1,3,3−テトラメチルペンチル、n−ヘキシル、1−メチルヘキシル、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1−メチルヘプチル、3−メチルヘプチル、n−オクチル、1,1,3,3−テトラメチルブチルおよび2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシルまたはオクタデシルである。C1〜C8アルキルは、典型的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、1,1,3,3−テトラメチルブチルおよび2−エチルヘキシルである。C1〜C4アルキルは、典型的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、イソブチル、t−ブチルである。
2〜C12アルケニル(C2〜C5アルケニル)基は、直鎖状または分枝鎖状のアルケニル基、例えばビニル、アリル、メタリル、イソペロペニル、2−ブテニル、3−ブテニル、イソブテニル、n−ペンタ−2,4−ジエニル、3−メチル−ブテ−2−エニル、n−オクテ−2−エニルまたはn−ドデセ−2−エニルである。
1〜C12アルコキシ基(C1〜C8アルコキシ基)は、直鎖状または分枝鎖状のアルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、アミルオキシ、イソアミルオキシまたはt−アミルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、イソオクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシおよびドデシルオキシである。
1〜C12アルキルチオ基(C1〜C8アルキルチオ基)は、直鎖状または分枝鎖状のアルキルチオ基であり、かつアルコキシ基と同様に好ましいが、酸素が硫黄と交換されていることを除く。
1〜C12アルキレンは、二価C1〜C12アルキル、すなわち2個(1個でなく)の自由原子価を有するアルキル、例えばトリメチレンまたはテトラメチレンである。
シクロアルキル基は、典型的にはC3〜C8シクロアルキル、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルまたはシクロオクチルであり、これらは、置換されていなくともよいし、置換されていてもよい。
幾つかの場合には、光開始剤の他に、増感剤化合物を使用することは、有利である。適した増感剤化合物の例は、WO 06/008251、第36頁、第30行〜第38頁、第8行に開示されており、当該文献の開示内容は、参照のために本明細書に援用される。増感剤として、とりわけ上記されたベンゾフェノン化合物が使用されうる。
本発明の方法および装置において使用される灯は、UV−A−領域(400nm〜320nm)における単数または複数の放出ピークおよび短波長の可視スペクトル(400〜450nm)を有する。すなわち、前記灯は、320〜450nmの領域において単数または複数の放出ピークを有する。
UV線は、一般に、以下のようにUV−A、UV−BおよびUV−Cとして分類される:UV−A:400nm〜320nm UV−B:320NM〜290NM UV−C:290nm〜100nm。
任意の紫外線源、例えば高圧水銀灯または低圧水銀灯、冷陰極放電ランプ、ブラックライト、紫外線LED、紫外線レーザーおよび閃光装置が線源として使用されてよい。
本発明の方法において使用されうる灯の例は、以下に示される:
− 中圧水銀アーク灯は、低い割合での金属ハロゲン化物の封入物によって変更され、スペクトル出力を可変とする。
− ドープされた鉄−スペクトル出力は、350〜450nmにシフトした。
− ドープされたガリウム−極めて僅かなUVの放出、紫外線領域および青色スペクトル領域における放出(以下の波長/nmでの金属ヨウ化物を用いて水銀アーク灯をドープすることによりさらなるUV線が予想された:ガリウム(Ga)403、417および鉄(Fe)358、372、374/5、382、386、388)および
− 集束反射型ダイオードアレイ(Focussed Reflected Diode Array)(FRDA)システム(igb−tech GmbH)、例えば約400nmの放出ピークを有するFRDA 202.マルチスペクトルランプが使用されてよい。
有利に、ガリウムまたは鉄でドープされた中圧水銀アーク灯は、本発明の方法および装置において使用され、より効率的にUV−A(315〜400nm)またはUV−B(280〜315nm)を生じかつより良好な放射効率範囲およびより高度な硬化を提供する。
それぞれの照射器は、楕円形(または用途に応じて、放物線形)の断面を有する線形放射板を含むアルミニウムハウジングから構成されている。照射器ハウジングに取り付けられた反射板は、高度なUV反射率および曇り耐性および耐食性を有する特殊なアルミニウムから製造される。
単数または複数の光開始剤、または光開始剤混合物および使用される灯は、最適な印刷速度を達成するために、特殊な紙タイプに依存して最適化されなければならない。
基材上の光学的可変画像の形成は、基材の少なくとも一部分の上に硬化性組成物を付着させることを含んでいてよい。前記組成物、一般に塗料またはラッカーは、グラビア印刷、フレキソ印刷、インキジェット印刷、オフセット印刷およびスクリーン印刷により、ならびに塗布法により付着されてよい。硬化性ラッカーは、紫外(U.V.)線によって硬化される。UV硬化ラッカーは、BASF SE社から得ることができる。本発明において使用される化学線または電子線に晒されるラッカーは、限外顕微鏡的回折格子画像またはパターン、ホログラフィック回折格子画像またはパターン(OVI)の当該ラッカーの上層における記録を維持するために、当該ラッカーが画像シムから再び分離する際に固化された段階の達成に必要とされる。産業のコーティングアートおよびグラフィックアートにおける放射線硬化技術に使用される化学薬品は、ラッカー組成物に特に適している。UV線に晒されたラッカー層の重合を開始するであろう、1つまたは幾つかの光潜在性触媒を含む組成物は、特に好適である。フリーラジカル重合に敏感な1つまたは幾つかのモノマーおよびオリゴマー、例えばアクリレート、メタクリレート、または少なくとも1つのエチレン性不飽和基を含むモノマーまたは/およびオリゴマーを含む組成物は、急速な硬化および固体状態への変換に特に好適である。
不飽和化合物は、1個以上のオレフィン性二重結合を含んでいてよい。前記不飽和化合物は、低い分子量(モノマー)または高い分子量(オリゴマー)を有していてよい。1個の二重結合を含むモノマーの例は、アルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレートもしくはアミノアクリレート、またはアルキルメタクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレートもしくはアミノメタクリレート、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートもしくは2−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレートもしくはエチルメタクリレートである。シリコーンアクリレートも有利である。他の例は、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド、ビニルエステル、例えばビニルアセテート、ビニルエーテル、例えばイソブチルビニルエーテル、スチレン、アルキルスチレンおよびハロゲン化スチレン、N−ビニルピロリドン、塩化ビニルまたは塩化ビニリデンである。
二重結合を含有するモノマーの例は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコールまたはビスフェノールAのジアクリレートおよび4,4’−ビス(2−アクリロイルオキシエトキシ)ジフェニルプロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレートまたはペンタエリトリトールテトラアクリレート、ビニルアクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルスクシネート、ジアリルフタレート、トリアリルホスフェート、トリアリルイソシアヌレートまたはトリス(2−アクリロイルエチル)イソシアヌレートである。
比較的高い分子量(オリゴマー)のポリ不飽和化合物の例は、アクリレート化エポキシ樹脂、アクリレート基、ビニルエーテル基またはエポキシ基を含むポリエステルならびにポリウレタンおよびポリエーテルである。さらに、不飽和オリゴマーの例は、不飽和ポリエステル樹脂であり、これは、通常、マレイン酸、フタル酸および1つ以上のジオールから製造され、かつ約500〜3000の分子量を有する。さらに、ビニルエーテルモノマーおよびビニルエーテルオリゴマー、ならびにポリエステル主鎖、ポリウレタン主鎖、ポリエーテル主鎖、ポリビニルエーテル主鎖およびエポキシ主鎖を有する、末端マレエート基を含むオリゴマーを使用することも可能である。ビニルエーテル基を有するオリゴマーとWO 90/01512に記載されたポリマーとの組合せは、特に好適である。しかし、ビニルエーテルとマレイン酸により官能化されたモノマーとのコポリマーも適している。この種の不飽和オリゴマーは、プレポリマーとも呼称されうる。
特に適した例は、エチレン性不飽和カルボン酸のエステルおよびポリオールまたはポリエポキシド、および鎖中および/または側基中にエチレン性不飽和基を有するポリマー、例えば不飽和ポリエステル、不飽和ポリアミドおよび不飽和ポリウレタンおよびこれらのコポリマー、側鎖中に(メタ)アクリル酸基を含むポリマーおよびコポリマー、ならびに1つ以上のかかるポリマーの混合物である。
不飽和カルボン酸の例は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、ケイ皮酸および不飽和脂肪酸、例えばリノレン酸またはオレイン酸である。アクリル酸およびメタクリル酸が好ましい。
適したポリオールは、芳香族ポリオールであり、および殊に脂肪族ポリオールおよび脂環式ポリオールである。芳香族ポリオールの例は、ヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、2,2−ジ(4−ヒドロキシフェニル)プロパンならびにノボラックおよびレゾールである。ポリエポキシドの例は、上記ポリオールをベースとするもの、殊に芳香族ポリオールおよびエピクロロヒドリンである。他の適したポリオールは、ポリマー鎖中または側基中にヒドロキシル基を含むポリマーおよびコポリマーであり、その際に例は、ポリビニルアルコールおよびそのコポリマー、またはポリヒドロキシアルキルメタクリレートもしくはそのコポリマーである。さらに、適しているポリオールは、ヒドロキシル末端基を有するオリゴエステルである。
脂肪族ポリオールおよび脂環式ポリオールの例は、有利に2〜12個のC原子を有するアルキレンジオール、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオールまたは1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールまたは1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、有利に200〜1500の分子量を有するポリエチレングリコール、1,3−シクロペンタンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオールまたは1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、グリセロール、トリス(β−ヒドロキシエチル)アミン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびソルビトールである。
前記ポリオールは、1つのカルボン酸で、または様々な不飽和カルボン酸で部分的または全体的にエステル化されていてよく、および部分エステルにおいて、遊離ヒドロキシル基は、例えば他のカルボン酸で転位、例えばエーテル化またはエステル化されていてよい。
エステルの例は、次のとおりである:トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリエタントリメタクリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールジアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールジアクリレート、ジペンタエリトリトールトリアクリレート、ジペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリトリトールオクタアクリレート、ペンタエリトリトールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ジペンタエリトリトールジメタクリレート、ジペンタエリトリトールテトラメタクリレート、トリペンタエリトリトールオクタメタクリレート、ペンタエリトリトールジイタコネート、ジペンタエリトリトールトリスイタコネート、ジペンタエリトリトールペンタイタコネート、ジペンタエリトリトールヘキサイタコネート、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトール転位されたトリアクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、オリゴエステルアクリレートおよびオリゴエステルメタクリレート、グリセロールジアクリレートおよびグリセロールトリアクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、200〜1500の分子量を有するポリエチレングリコールのビスアクリレートおよびビスメタクリレート、またはこれらの混合物。
また、同一かまたは異なる、不飽和カルボン酸と有利に2〜6個、殊に2〜4個のアミノ基を有する、芳香族ポリアミン、脂環式ポリアミンおよび脂肪族ポリアミンとのアミドは、重合可能な成分として適している。かかるポリアミンの例は、エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミンもしくは1,3−プロピレンジアミン、1,2−ブチレンジアミン、1,3−ブチレンジアミンもしくは1,4−ブチレンジアミン、1,5−ペンチレンジアミン、1,6−ヘキシレンジアミン、オクチレンジアミン、ドデシレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、フェニレンジアミン、ビスフェニレンジアミン、ジ−β−アミノエチルエーテル、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジ(β−アミノエトキシ)エタンまたはジ(β−アミノプロポキシ)エタンである。他の適したポリアミンは、有利に側鎖中にさらなるアミノ基を有するポリマーおよび側鎖中にさらなるアミノ基を有するコポリマー、ならびにアミノ末端基を有するオリゴアミドである。かかる不飽和アミドの例は、エチレンビスアクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビスアクリルアミド、ジエチレントリアミントリスメタクリルアミド、ビス(メタクリルアミドプロポキシ)エタン、β−メタクリルアミドエチルメタクリレートおよびN[(β−ヒドロキシエトキシ)エチル]アクリルアミドである。
適した不飽和ポリエステルおよび不飽和ポリアミドは、例えばマレイン酸およびジオールまたはジアミンに由来する。マレイン酸の幾つかは、他のジカルボン酸によって置き換えられうる。前記の不飽和ポリエステルおよび不飽和ポリアミドは、エチレン性不飽和化合物、例えばスチレンと一緒に使用されうる。前記の不飽和ポリエステルおよび不飽和ポリアミドは、ジカルボン酸およびエチレン性不飽和ジオールまたはエチレン性不飽和ジアミン、殊に例えば6〜20個のC原子の比較的長い鎖を有するエチレン性不飽和ジオールまたはエチレン性不飽和ジアミンに由来してもよい。ポリウレタンの例は、飽和または不飽和のジイソシアネートおよびそれぞれ不飽和ジオールまたは飽和ジオールからなるポリウレタンである。
側鎖中に(メタ)アクリレート基を有するポリマーは、同様に公知である。このポリマーは、ノボラックをベースとするエポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であってもよいし、(メタ)アクリル酸でエステル化されている、ビニルアルコールまたはそのヒドロキシアルキル誘導体のホモポリマーまたはコポリマーであってもよいし、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートでエステル化されている、(メタ)アクリレートのホモポリマーおよびコポリマーであってもよい。
側鎖中にアクリレート基またはメタクリレート基を有する他の適したポリマーは、すなわち欧州特許第624826号明細書によると、例えば、主鎖または分子中のエステル基に結合された、光重合可能な側基を有する、溶剤可溶性またはアルカリ可溶性のポリイミド前駆体、例えばポリ(アミド酸エステル)化合物である。かかるオリゴマーまたはポリマーは、高敏感性ポリイミド前駆体レジストを製造するために、多官能性(メタ)アクリレートと同様に、任意に反応性の希釈剤と配合されうる。
重合可能な成分の例は、少なくとも2個のエチレン性不飽和基および少なくとも1個のカルボキシル官能基を分子構造内に有するポリマーまたはオリゴマー、例えば飽和または不飽和の多塩基性酸無水物を、エポキシ化合物および不飽和モノカルボン酸の反応生成物との反応によって得られた樹脂、例えば特開平10−301276号公報中に記載された感光性化合物および商品、例えばEB9696、UCB Chemicals、KAYAR−AD TCR1025、Nippon Kayaku Co.LTD.,Shin−Nakamura Chemical Co.Ltd.社製のNK OLIGO EA−6340、EA−7440、またはカルボキシル基含有樹脂とα,β−不飽和二重結合およびエポキシ基を有する不飽和化合物との間に形成された付加生成物(例えば、ACA200M、Daicel Industries,Ltd.)でもある。重合可能な成分の例としてのさらなる商品は、Daicel Chemical Industries,Ltd.社製のACA200、ACA210P、ACA230AA、ACA250、ACA300、ACA320である。
光重合可能な化合物は、単独で使用されるかまたは任意の望ましい混合物で使用される。ポリオール(メタ)アクリレートの混合物を使用することが好ましい。好ましい組成物は、少なくとも1個の遊離カルボキシル基を有する、少なくとも1つの化合物を含む。
希釈剤として、一官能性または多官能性のエチレン性不飽和化合物、または当該化合物の幾つかの混合物は、前記組成物の固体部分に対して70質量%まで、上記組成物中に含まれていてよい。
また、本発明は、水中または有機溶剤中に乳化または溶解されている、少なくとも1つのエチレン性不飽和の光重合可能な化合物を重合可能な成分として含む組成物を提供する。
不飽和の重合可能な成分は、非光重合性の被膜形成成分との混合物で使用されてもよい。前記の不飽和の重合可能な成分は、例えば物理的に乾燥性のポリマーまたは有機溶剤中の当該ポリマーの溶液、例えばニトロセルロースまたはセルロースアセトブチレートであってよい。しかし、前記の不飽和の重合可能な成分は、化学的に硬化性の樹脂および/または熱的に硬化性(熱硬化性)の樹脂、例えばポリイソシアネート、ポリエポキシドおよびメラミン樹脂、ならびにポリイミド前駆体であってもよい。同時の熱硬化性樹脂の使用は、第1段階で光重合されかつ第2段階で熱的後処理により架橋される、ハイブリッド系として知られている系における使用にとって重要である。
光開始剤または光開始剤の混合物は、前記配合物中に配合され、UV硬化プロセスを開始させる。
前記硬化性組成物(UVラッカー)は、
(a)光開始剤を1.0〜20.0質量%、特に1.0〜15.0質量%、殊に3.0〜10.0質量%、
(b)樹脂(単数または複数の重合可能な成分)を99.0〜80.0質量%、特に99.0〜85.0質量%、殊に97.0〜90.0質量%
含み、
その際に成分a)およびb)の合計は、100%となる。
前記硬化性組成物は、様々な添加剤を含んでいてよい。前記添加剤の例は、熱抑制剤、光安定剤、蛍光増白剤、充填剤および顔料、ならびに白色顔料および有色顔料、染料、帯電防止剤、付着促進剤、湿潤剤、流動助剤、滑剤、ワックス、付着防止剤、分散剤、乳化剤、酸化防止剤、充填材、例えばタルク、石膏、ケイ酸、ルチル、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化鉄、反応促進剤、増粘剤、艶消剤、消泡剤、レベリング剤および例えばラッカー工業、インキ工業および塗料工業における他の常用のアジュバントを含む。
前記UVラッカーは、CRAYNOR(登録商標)SartomerEuropeの範囲、またはBASF SE社から入手可能なLAROMER(登録商標)の範囲からのエポキシアクリレート(10〜60%)および1つまたは幾つかのアクリレート(一官能性および多官能性)、SartomerEurope、またはBASF SE社から入手可能なモノマー(20〜90%)および1つまたは幾つかの光開始剤(1〜15%)、例えばIrgacure(登録商標)819(BASF SE社)およびレベリング剤、例えばBYK Chemie社からのBYK(登録商標)361(0.01〜1%)を含んでいてよい。
本発明のさらなる実施態様において、紫外線塗料は、着色されうる。すなわち、前記硬化性組成物は、顔料および/または染料を含んでいてよい。前記顔料は、透明な有機着色顔料または無機顔料であることができる。
適した有色顔料は、殊に、アゾ顔料、アゾメチン顔料、メチン顔料、アントラキノン顔料、フタロシアニン顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、ジオキサジンイミノイソインドリン顔料、ジオキサジン顔料、イミノイソインドリノン顔料、キナクリドン顔料、フラバントロン顔料、インダントロン顔料、アントラピリミジン顔料およびキノフタロン顔料、またはこれらの混合物もしくは固溶体、殊にジオキサジン顔料、ジケトピロロピロール顔料、キナクリドン顔料、フタロシアニン顔料、インダントロン顔料またはイミノイソインドリノン顔料、またはこれらの混合物もしくは固溶体を含む。
特に興味深い有色有機顔料は、C.I.顔料レッド202、C.I.顔料レッド122、C.I.顔料レッド179、C.I.顔料レッド170、C.I.顔料レッド144、C.I.顔料レッド177、C.I.顔料レッド254、C.I.顔料レッド255、C.I.顔料レッド264、C.I.顔料ブラウン23、C.I.顔料イエロー109、C.I.顔料イエロー110、C.I.顔料イエロー147、C.I.顔料オレンジ61、C.I.顔料オレンジ71、C.I.顔料オレンジ73、C.I.顔料オレンジ48、C.I.顔料オレンジ49、C.I.顔料ブルー15、C.I.顔料ブルー60、C.I.顔料バイオレット23、C.I.顔料バイオレット37、C.I.顔料バイオレット19、C.I.顔料グリーン7、C.I.顔料グリーン36、WO 08/055807に記載された小板状の形の2,9−ジクロロ−キナクリドン、またはこれらの混合物または固溶体を含む。
小板状の有機顔料、例えば小板状のキナクリドン、フタロシアニン、フルオロルビン、ジオキサジン、ペリレンレッドまたはジケトピロロピロールは、有利に成分Bとして使用されうる。
また、適した有色顔料は、常用の無機顔料、殊に金属酸化物、アンチモンイエロー、クロム酸鉛、硫酸・クロム酸鉛、モリブデン酸鉛、ウルトラマリンブルー、コバルトブルー、マンガンブルー、酸化クロムグリーン、含水酸化クロムグリーン、コバルトグリーンおよび金属スルフィド、例えばセリウムスルフィドまたはカドミウムスルフィド、スルホセレン化カドミウム、亜鉛フェライト、ビスマスバナデート、プルシアンブルー、Fe34、カーボンブラックおよび混合金属酸化物を含む。商業的に入手可能な無機顔料の例は、BAYFERROX(登録商標)3920、BAYFERROX(登録商標)920、BAYFERROX(登録商標)645T、BAYFERROX(登録商標)303T、BAYFERROX(登録商標)110、BAYFERROX(登録商標)110M、CHROMOXIDGRUEN GNおよびCHROMOXIDGRUEN GN−Mである。
前記硬化性組成物の着色に使用されうる染料の例は、アゾ染料、アゾメチン染料、メチン染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、ジオキサジン染料、フラバントロン染料、インダントロン染料、アントラピリミジン染料および金属錯体染料からなる群から選択される。モノアゾ染料、コバルト錯体染料、クロム錯体染料、アントラキノン染料および銅フタロシアニン染料が好ましい。
本発明のさらなる視点によれば、ナノ構造およびミクロ構造は、常用の印刷法を用いて印刷されることができ、したがって、印刷される証券またはラベル上の任意の常用の印字と位置合せを正しくして必要とされる幅で高速での印刷を可能にする。
光学的にミクロ構造化された画像は、一連の構造化された表面(表面レリーフミクロ構造)から構成されている。前記表面は、一定の間隔またはランダムな間隔でまっすぐな輪郭または湾曲した輪郭を有していてよく、かつ数ナノメートルから数ミリメートルの寸法の変動ですら可能である。パターンは、円形、線形であってよく、または画一的なパターンを有しない。エンボス加工されたパターンは、約0.01μm〜約100μmの範囲内の寸法を有するミクロ構造を有していてよい。光の干渉パターンは、約0.1μm〜約10μm、有利に約0.1μm〜約1μmの範囲内の寸法を有するミクロ構造に基づくものであった。例えば、フレネルレンズは、一方の側にミクロ構造化された面を有し、かつ他方の側に平面を有する。ミクロ構造化された面は、光軸からの距離が増すにつれて傾き角の変化を伴なう、一連の溝から構成されている。角度をつけた複数のカット面の間に位置したドラフトカット面は、通常、フレネルレンズの光学的性能に影響を及ぼさない。
光の干渉パターンは、回折パターン、例えば回折格子、屈折パターン、ホログラフィックパターン、例えば二次元ホログラフィック画像および三次元ホログラフィック画像、コーナーキューブレフレクター、キネグラム(Kinegram(登録商標))デバイス(すなわち、視角が変化するにつれて画像の変化を伴なうホログラム)、ピクセルグラム(Pixel−gram(登録商標))デバイス(すなわち、1つのホログラフィック画像を発生させる空間的な配向において配置された多重のホログラフィックピクセルを有するホログラム)、零次回折パターン、モアレパターン、または約0.1μm〜約10μm、有利に約0.1μm〜約1μmの範囲内の寸法を有するミクロ構造に基づいた、他の光の干渉パターン、および上記のかかるホログラム/格子画像の様々な組合せ、または他の同様の干渉パターンを含めて、通常の形をとることができる。
かかる構造は、次のものを含むが、しかし、これに限定されるものではない:(1)ホログラムを発生させる電子線、(2)ドットマトリックスホログラム、(3)ホログラムを発生させるコンピューター、(4)光学的可変デバイス(OVD)、(5)回折光学的可変デバイス(DOVID)、(6)レンズ、(7)レンチキュラーレンズ、(8)無反射構造、(9)光管理構造、(10)深さ構造(例えば、幾つかの蝶および他の昆虫において見出される、極めて幅広の視角で1つの波長だけを回折する構造)、(11)高周波による個体識別(RFID)用アンテナ、(12)エンボス加工可能なコンピューターチップス、(13)逆反射構造、(14)金属様構造、ROVID(reflective optical variable devices反射型光学的可変デバイス)。
光学的可変デバイス(OVD)は、例えば回折による光学的可変画像(DOVI)である。本明細書中で使用される「回折による光学的可変画像」の用語は、多重の平面ホログラム(例えば、2次元ホログラム、3次元ホログラム等)、ステレオグラムおよび格子画像(例えば、ドットマトリックス、ピクセルグラム、エクセルグラム(exelgram)、キネグラム等)を含めて、しかし、これに限定されるものではなく、ホログラムの任意のタイプに帰因してよい。
表面レリーフミクロ構造をシムから基材へ転写する塗布装置を示す。 本発明による1つの実施態様を示す略示断面図である。
さらに、本発明の方法および装置は、実施例および図に関連して、以下、実施例につき記載される。
図1に関連して、紙基材ロールは、巻き出され、かつUVワニスを当該紙基材の上面に塗布する塗布ステーションに通過される。次に、この塗布された基材は、印刷/硬化ステーションを通過し、当該ステーションは、表面レリーフミクロ構造を含む層が、その上に位置しているチルドシリンダーを有する(ニッケル板)。塗布された基材は、前記シリンダーの周囲のニップローラーによって張力下に案内され、かつ当該紙基材の裏面と接触している、ニップローラーを備えた2つのニップ区間を通過する。前記シリンダーおよびニップローラーは、間接的に互いに接触している(前記基材は、当該シリンダーと当該ニップローラーの間に位置している)。塗布された基材が印刷/硬化ステーションを通過するにつれて、UVワニスに表面レリーフミクロ構造が転写され、同時に、当該基材上のUVワニスを硬化させるために紙基材を通過するUV線の作用によって硬化され、こうして表面レリーフミクロ構造が硬化されたワニス層の表面において保持されることが保証される。UV灯1は、塗布された紙基材の裏側に配置されている。UVワニスの硬化に2個またはそれ以上のUV灯(UV灯2)を使用することも可能である。
必要である場合には、当該基材上のUVワニスは、当該紙基材の塗布された側に配置されている、さらなるUV灯3で照射することによって完全に硬化されてよい。その後に、金属層、または高い屈折率を有する材料の層が、エンボス加工されかつ硬化されたUVワニス層の上面上に塗布されてよい。
前記装置の構成は、コンパクトであり、かつ他のステーションおよびプロセスの特徴を含めて高度に適応できる。
好ましい実施態様において、本発明の方法は、前記基材上のワニス層をUVAに富んだUV源で照射することを含み、1つの実施態様において、ガリウムでドーピングされた灯は、200W/cmまでの出力レベルである。他の実施態様は、UVAが高く、ことによるとUVAとUVBの双方が高い、鉄でドーピングされた灯または様々な灯を使用してよい。UVAに富んだUV源の使用は、硬化速度が速いという利点を有することが見い出された。
本発明のさらなる視点において、前記装置は、さらに、加熱ユニットを備えているかまたは備えていないUV後硬化ユニット、またはまさにIR加熱ユニット、または組み合わせたUV/IRを有していてよく、この組み合わせたUV/IRは、ワニス系の硬化を支持および昇速するために、殊に推奨されてよい。この後硬化ユニットは、印刷/硬化ユニットを離れる塗布された基材が十分に転写されたにも拘わらず十分には硬化されない場合に使用されてよい。この後硬化ユニットは、被覆物が十分に硬化されることを保証する。
前記基材は、1つ以上のシートまたはウェブの形であってよい。前記基材は、12μmから300μmまでの厚さを有するUV光の透過を可能にする不透明な基材、例えば紙が好ましい。前記紙基材は、標準紙、銀行券紙、合成紙またはポリマー銀行券から選択される。標準紙は、木材パルプから製造される。銀行券紙は、通常、木綿から製造される。合成紙は、石油に由来する、大部分の合成樹脂を当該石油の一次材料として含有する。合成紙には、次の3つの主要なサブクラスが存在する:
− フィルム法合成紙、例えばTeslin(登録商標)(PPG Industries社;微孔性の、高度に充填された、単層のポリオレフィン合成材料)、またはYupo(登録商標)(Convert−All,Inc.社;乳白色の多重層の二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)製品)、
− ファイバー法合成紙(木材繊維ではなくポリマー繊維)、および
− フィルムラミネート法合成紙:紙/フィルム/紙、例えばDurasafe(登録商標)(Land−quart社);フィルム/紙/フィルム、例えばハイブリッド銀行券基材(Giesecke & Devrient社;中核の木綿繊維心材と保護ポリエステルフィルムとの組合せ)。
前記紙基材の用語は、ポリマー銀行券、例えばガーディアン(Guardian(登録商標))(Securency社;グラビア印刷によって塗布された白色のベースコートを有する、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)心材)をも含む。
本発明の特別な実施態様において、前記紙または板紙の前面は、硬化性組成物(ワニス)を前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する前にカチオン性ポリマーで処理されている。
本発明の記載内容における処理は、ポリマー溶液を紙基材の表面に塗布する、全ての適した手段、殊に印刷または塗布を含む。
本発明において前記紙の処理に利用されるカチオン性ポリマーは、カチオン性アミン塩を形成しうるアミン繰返し単位を含有する。アミノ基を含むカチオン性ポリマーは、ホモポリマーまたはコポリマーであってよい。前記ホモポリマーまたはコポリマーは、塩基の形であってよいか、または部分的もしくは全体的にカチオン性アミン塩の形であってよい。かかるカチオン性ポリマーは、例えば米国特許第2008/0318150号明細書、第3〜4頁に記載されている。
好ましくは、前記カチオン性ポリマーは、ポリビニルアミンであり、このポリビニルアミンは、有利に少なくとも90%が加水分解されている。
ポリビニルアミンまたは部分的もしくは全体的に加水分解されたポリビニルホルムアミドは、N−ビニルホルムアミドを重合させ、その後に加水分解しかつホルミル基を除去し、アミノ基を得ることによって得ることができる。加水分解度は、1%〜100%、有利に50%以上、より有利に90%以上の範囲であってよい。
全体的に加水分解されたポリビニルホルムアミドが特に好ましい。
N−ビニルホルムアミドポリマーの製造およびその後の加水分解は、例えば米国特許第6132558号明細書、第2欄、第36行〜第5欄、第25行に広範囲にわたって記載されている。ポリビニルアミンおよび部分的または全体的に加水分解されたポリビニルホルムアミドは、BASF SE社からの商品名Catiofast(登録商標)およびPolymin(登録商標)で商業的に入手可能である。
例えば、前記ポリマーの平均分子量Mwは、20000〜2000000g/mol、例えば50000〜1000000g/mol、殊に100000〜500000g/molである。
例えば、前記ポリビニルアミンは、ポリビニルアミン1グラム当たりカチオン基を0.1〜22ミリ当量(meq)、例えば5〜18meq含む。前記ポリビニルアミンポリマーは、典型的には、例えば10%〜40%、例えば15%〜30%、有利に20%〜25%の固体含量を有する、分散液または溶液の形である。前記ポリビニルアミンは、通常、かかる溶液または分散液から前記紙または板紙に塗布される。
上記ポリマー溶液の塗布量は、例えば紙基材1m2当たり2〜20g、例えば2〜15g、有利に4〜12gである。前記ポリマー溶液は、その後に赤外線乾燥機および/または熱風乾燥機を用いて乾燥される。
前記カチオン性ポリマーと一緒に、さらに天然ポリマー、例えば澱粉、殊にアミロペクチンを塗布することも可能である。カチオン性ポリマーに混合される量は、典型的には、カチオン性ポリマーの質量に対して5%〜50%である。
前記基材上での光学的可変画像の形成は、前記基材の少なくとも一部分上での硬化性組成物(ワニス)の付着を含みうる。前記組成物、一般に塗料またはラッカーは、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インキジェット印刷およびスクリーンプロセス印刷、または他の塗布法によって付着されうるが、しかし、好ましくは、グラビア印刷またはフレキソ印刷を用いて付着される。硬化性ラッカーは、紫外(U.V.)光によって硬化される。本発明において使用されるUV線に晒されるラッカーは、限外顕微鏡的回折格子画像またはパターン、ホログラフィック回折格子画像またはパターン(OVI)の当該ラッカーの上層における記録を維持するために、当該ラッカーが画像シムから再び分離する際に固化された段階の達成に必要とされる。
回折は、前記格子が形成される媒体と前記格子を縁取る媒体とが光学的指数において差を有することが必要とされる。この差がより大きくなればなるほど、回折は、より明るく見える。最高の回折を生成するために、全反射材料、例えば金属、例えばアルミニウム、銅または金は、格子の表面上に塗布された薄膜である。それとは別に、前記格子は、高屈折率(HRI)を有する透明材料の薄膜で被覆される。
前記金属層または高屈折率を有する透明材料の層は、物理的蒸着によって析出されうるが、しかし、好ましくは、金属インキ、または高屈折率を有する透明材料のインキを硬化された組成物上に付着させることによって形成される。
金属インキは、有利にアルミニウム、ステンレス鋼、ニクロム、金、銀、白金および銅からなる群から選択された、任意の1つ以上を含む。
紙基材は、当該紙基材の下面上で紫外線硬化性組成物で印刷される。光学的可変画像(OVI)は、その上にOVIを有するシムで前記組成物の面内に注型される。前記OVIは、前記組成物内に付与され、かつ前記紙基材の上面に配置されたUV灯により標準の処理速度で直ちに硬化される。前記OVIは、前記シム上の画像の複製である。金属インキは、OVI上に印刷され、光学的可変デバイスまたは他のレンズ構造もしくは彫刻構造を引き起こし、光の反射になる。さらなる色は、その後に常法で、標準の印刷処理速度でインラインで印刷されうる。
前記シムは、ニッケルスリーブ、ニッケル板、エッチングされた金属ドラムまたはレーザーで描画された金属ドラム、または表面上にOVD画像を含む、不透明なシリンダーまたは金属シリンダー上に取り付けられた他の材料からなる群から選択される。
最も好ましくは、前記シムは、不透明なシリンダーまたは金属シリンダー上に取り付けられかつ表面上にOVD画像を含むニッケル板である(ニッケルシム)。
それとは別の実施態様において、紙基材は、常法で、数多くの有色インキで印刷される。例えば、Cerutti R950(Cerrutti UK Long Hanborough Oxonから入手可能)が使用される。さらに、前記基材は、印刷される紙基材の表面上に紫外線硬化性組成物で印刷される。OVIは、シム、殊にその上にOVIを有するニッケルシムを用いて前記組成物の面内に注型され、OVIが前記組成物内に付与され、および標準の処理速度でUV灯により直ちに硬化され、ニッケルシム上に配置された画像の複製になる。金属インキは、OVI上に印刷され、かつ光学的可変デバイス(OVD)を引き起こし、光の反射になる。
それとは別の実施態様において、前記基材に塗布されるUVプライマー(ワニス)は、UV光源に晒した際に予め硬化される。予めの硬化は、完全ではないが、しかし、限外顕微鏡的画像の回折パターンまたはアレイを受容するには十分に安定性である。さらに、予め硬化された被覆は、さらなるUV光源に晒され、かつ全体的に硬化される。前記実施態様において、フリーラジカルタイプのUVプライマーの代わりに、カチオン系が使用されうる。
カチオン性エポキシをベースとした化学薬品は、さらなる利点、例えば硬化時の僅かな収縮、良好な可撓性、配合物における僅かな臭気および硬化された被膜における僅かな臭気を提供しうる。低い毒性および皮膚刺激性、酸素抑制なし、改善されたガスバリヤー特性、良好な電気的性質、高い耐化学薬品性および耐溶剤性ならびに低い樹脂粘度は、印刷可能性を補助することができた。
常用の輪転グラビア印刷機、UVフレキソ印刷機または類似物は、臨時のさらなるステーションを有することができ、その際にこれは、エンボス加工ステーションである。前記基材は、最初にエンボス加工され(第1のステーション)、次に特殊に配合された金属インキを用いて印刷され、金属化効果を生じる。通常の印刷は、同じ印刷機上で実施されてもよい。金属インキは、標準のインキと同様に配合されるので、通常の印刷法が利用されうる。金属インキの印刷は、ライン内の何処にあってもよいが、エンボス加工の直後に来てはならない。エンコーダー、例えばマークが印刷操作者によって認められうる程度にシートまたはウェブに印をつけるインデクシング機がエンボス加工領域内に位置しかつエンボス加工ヘッドが画像の規定された領域を有するならば、その時に印刷物への位置合わせが達成されうる。金属インキの印刷は、ソリッドで半不透明であることができ、その際に生じる効果は、印刷機の1回の通過で、見当の合った、または見当の合わない、色の金属化、半金属化、脱金属化および標準の印刷が達成されうることである。特殊に配合された金属インキは、前記被覆のどちらか一方の側で印刷されうるが、しかし、一般にこれは、エンボス加工された側で実施され、エンボス加工されたホログラフィック画像/パターンがカプセル化され、その結果当該ホログラフィック画像/パターンは、無傷のまま残るが、任意の充填剤、例えば液体、グリース、溶剤、ラッカー、インキまたは任意の他の表面汚染物質または任意の種類の異物との接触を生じる。
それとは別に、前記OVDは、高屈折率(HRI)を有する透明材料の薄膜で被覆される。例は、ホログラム形成層よりも高い屈折率を有する透明ポリマー(η=約1.50)、例えばPEI(ポリエーテルイミド;η=1.65〜1.77)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン;η=1.66〜1.67)およびポリスルホン(η=1.63〜1.65)である。さらに、エクストリンシックな高屈折率ポリマーは、常用のポリマーまたはイントリンシックな高屈折率ポリマー中への高屈折率材料、殊にナノ粒子の取り込みを生じる。
透明な高屈折率材料は、有利に、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ZnS、ZnO、Si、Sb23、Fe23、PbO、PbS、ZnSe、CdS、TiO2、PbCl2、CeO2、Ta25、ZnO、CdOおよびNd23のナノ粒子から選択され、ここで、PMMAのナノ粒子、TiO2のナノ粒子およびZnSの小板が好ましい。透明HRI被膜で被覆された基材は、しばしばセキュリティの用途、例えば識別証明カードまたはアクセスカードに使用され、ここで、ホログラムの背後に位置した情報は、肉眼で見ることができるままであることが望ましい。
本発明によるOVDは、1つの金属層か、または硬化された、エンボス加工されたワニス上の透明な高屈折率材料の層または硬化された、エンボス加工されたワニス上の透明な高屈折率材料の層および透明な高屈折率材料の層上の金属層かのどちらかを有していてよい。
金属インキは、常用の印刷法、例えばグラビア印刷法、輪転グラビア印刷法、フレキソ印刷法、平版印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法および/またはスクリーン印刷法、または他の印刷法を用いて前記基材に塗布されうる。さらに、前記基材は、後の段階でその後のオフライン印刷に対して巻き戻されるか、またはそれとは別に、前記基材は、インラインで再印刷されてよいかまたはオフラインであってよいか、またはその後にインラインで印刷されてよい。
金属ベースのインキは、金属顔料粒子、結合剤および任意に着色剤、例えば顔料または染料を含んでいてよく、ここで、UVワニスの着色に使用されうる顔料および染料は、金属ベースのインキの着色にも使用されうる。
前記金属顔料粒子は、任意の適した金属を含んでいてよい。適した金属材料の制限のない例は、アルミニウム、銀、銅、金、白金、錫、チタン、パラジウム、ニッケル、コバルト、ロジウム、ニオビウム、ステンレス鋼、ニクロム、クロムおよびこれらの配合物、組合せまたは合金を含む。前記粒子は、アルミニウム、金、銀、白金および銅からなる群から選択された、任意の1つ以上を含んでいてよい。好ましくは、前記粒子は、アルミニウム薄片、銀薄片および/または銅薄片を含む。
本発明の好ましい実施態様において、15nm〜1000nm、有利に15nm〜600nm、特に20nm〜500nmの辺長の最大寸法および2nm〜100nm、有利に2〜40nm、特に4〜30nmの厚さを有する、小板形状の遷移金属粒子が使用される。前記形状の遷移金属粒子の製造は、例えば米国特許第2008/0295646号明細書、WO 2004/089813、WO 2006/099312、C.Xue et al.,Adv.Mater.19,2007,4071,WO 2009056401およびWO2010/108837中に記載されている。ホログラムを製造するための小板形状の遷移金属粒子の使用は、WO2011/064162中に記載されている。前記インキは、当該インキの全質量に対して、0.1〜90質量%、有利に0.1〜70質量%の前記形状の遷移金属粒子の全含量を含む。好ましくは、結合剤は、任意の下記した樹脂と共にニトロセルロース50%を含む。前記インキは、さらに溶剤を含みうる。前記溶剤は、エステル/アルコール配合物および有利に標準の酢酸プロピルおよびエタノールであってよい。前記エステル/アルコール配合物は、より有利に10:1〜40:1、よりいっそう有利に20:1〜30:1の比である。前記金属インキにおいて使用される溶剤は、エステル、例えばn−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、エチルアセテート、ブチルアセテート、アルコール、例えばエチルアルコール、工業用変性アルコール、イソプロピルアルコールまたはn−プロピルアルコール、ケトン、例えばメチルエチルケトンまたはアセトン、芳香族炭化水素、例えばトルエン、および水を含みうる。
小板状(遷移)金属粒子は、球状(遷移)金属粒子と共に使用されてよい。それとは別に、40nm以下、殊に20nm以下の直径を有する球状(遷移)金属粒子は、単独で使用されてよい。
別の好ましい実施態様において、前記金属顔料は、物理的蒸着によって製造された金属顔料である(PVD金属顔料)。真空蒸着の操作範囲は、5〜50nmの範囲内であってよく、前記金属粒子の厚さは、8〜21nmの範囲内にある。好ましくは、前記金属粒子の厚さは、50nm未満である。より好ましくは、金属顔料粒子の厚さは、35nm未満である。さらに、より好ましくは、顔料粒子の厚さは、20nm未満である。よりいっそう好ましくは、顔料粒子の厚さは、5〜18nmの範囲内である。
光学密度は、マクベスデンシトメーターで測定されたように、0.046〜1、殊に0.09〜0.8の範囲内であってよい。別の実施態様において、前記範囲は、マクベスデンシトメーターで測定されたように、0.2〜0.8、殊に0.5〜0.8である。
前記金属層は、真空蒸着によって蒸発および付着されうるかまたはスパッタリングもしくは電子線蒸着によって 付着されうる、アルミニウム、ステンレス鋼、ニクロム、金、銀、白金または任意の他の金属を含みうる。好ましくは、前記金属層は、アルミニウムを含む。
平均粒径は、8〜15μmの範囲内であってよく、その際に好ましい範囲は、クールター(Coulter)LS130 l.a.s.e.r.回折粒度計によって測定されたように、9〜10μmの直径である。
限外顕微鏡的回折格子パターンもしくは画像またはホログラフィック回折格子パターンまたは画像(OVI)が紙基材の第1の面の上で明らかに見えるようにするためには、好ましくは、アルミニウム薄片または他の薄片は、当該薄片が限外顕微鏡的回折格子パターンもしくは画像、ホログラフィック回折格子パターンもしくは画像、または他の回折格子パターンもしくは画像の表面波長の輪郭と位置合わせされるように印刷され、その結果、前記薄片は、前記回折格子の輪郭と合致しかつ当該輪郭に従う。薄片と、前記回折格子波長の輪郭、すなわち限外顕微鏡的輪郭のピークとピークとの間の距離またはトラフとトラフとの間の距離との前記位置合わせを達成するために、前記の特別に配合された金属インキは、有利に、前記表面に対する前記インキの良好な付着を維持するために、限外顕微鏡的回折格子パターンもしくは画像またはホログラフィック回折格子パターンまたは画像に一致して、極めて低い結合剤含量、高い顔料対結合剤比および有利に9〜10μmの範囲内の極めて薄手のアルミニウム薄片を有する。前記結合剤は、ニトロセルロース、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニルコポリマー、ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テルペンフェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ロジンエステル樹脂からなる群から選択された、任意の1つ以上を含みうる。好ましい結合剤は、ニトロセルロース50%(Nobel Industries社によって供給されるID ニトロセルロースDHL 120/170およびニトロセルロースDLX 30/50)ポリウレタン50%(Avecia社によって供給されるID Neorez U335)である。前記溶剤は、エステル/アルコール配合物ならびに有利に20:1〜30:1の比での標準酢酸プロピルとエタノールであってよい。
前記インキは、有利に低い固体含量、高い粘度の結合剤を含む。好ましくは、顔料対結合剤の比は、質量により、10:1〜1:10の範囲内にある。より好ましくは、質量による顔料対結合剤の比は、6:1〜1:6の範囲内にある。最も好ましくは、顔料対結合剤の比は、3:1〜1:3である。
前記組成物の金属顔料の含量は、10質量%未満であってよい。好ましくは、前記組成物の顔料の含量は、6質量%未満、より有利に0.1質量%〜6質量%の範囲内、よりいっそう有利に0.1質量%〜3質量%の範囲内、さらにより有利に0.2質量%〜2質量%の範囲内にある。本発明の別の実施態様において、前記インキの金属顔料の含量は、2質量%〜4質量%の範囲、有利に3質量%であってよい。
本発明の方法および装置における使用に適している金属インキの例は、WO 05/051675、WO 2005049745およびPCT/EP2009/066659中に開示されている。
前記インキは、通常の印刷インキの場合と同様に、金属薄片、殊にアルミニウム薄片、結合剤、助剤等を含む。
前記結合剤樹脂に関連して、熱可塑性樹脂が使用されてよく、その例は、ポリエチレンベースのポリマー[ポリエチレン(PE)、エチレンビニルアセテートコポリマー(EVA)、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ビニルアルコール−酢酸ビニルコポリマー、ポリプロピレン(PP)、ビニルベースのポリマー(ポリ塩化ビニル)(PVC)、ポリ(ビニルブチラール)(PVB)、ポリ(ビニルアルコール)(PVA)、ポリ(塩化ビニリデン)(PVdC)、ポリ(酢酸ビニル)(PVAc)、ポリ(ビニルホルマール)(PVF)]、ポリスチレンベースのポリマー[ポリスチレン(PS)、スチレンアクリロニトリルコポリマー(AS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー(ABS)]、アクリルベースのポリマー[ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、MMAスチレンコポリマー]、ポリカーボネート(PC)、セルロース[エチルセルロース(EC)、酢酸セルロース(CA)、プロピルセルロース(CP)、酢酸セルロースブチレート(CAB)、セルロースニトレート(CN)]、フッ素ベースのポリマー[ポリクロロフルオロエチレン(PCTFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレンコポリマー(FEP)、ポリ(フッ化ビニリデン)(PVdF)]、ウレタンベースのポリマー(PU)、ナイロン[型6、型66、型610、型11]、ポリエステル(アルキル)[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)]、ノボラック型フェノール樹脂または類似物を含む。さらに、熱硬化性樹脂、例えばレゾール型フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルおよび類似物、ならびに天然樹脂、例えばタンパク質、ゴム、シェラック、コーパル、澱粉およびロジンが使用されてもよい。
さらに、結合剤、プリント用フィルムの可撓性および強度を安定化する可塑剤ならびに当該プリント用フィルムの粘度および乾燥特性を調整する溶剤は、このための必要性に応じて添加されてよい。前記溶剤は、エステル、例えばn−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、エチルアセテート、ブチルアセテート、アルコール、例えばエチルアルコール、工業用変性アルコール、イソプロピルアルコールまたはn−プロピルアルコール、ケトン、例えばメチルエチルケトンまたはアセトン、芳香族炭化水素、例えばキシレンおよびトルエンの任意の1つ以上を含みうる。約100℃の低い沸騰温度の溶剤および250℃の高い沸騰温度の石油系溶剤は、印刷法のタイプに応じて使用されてよい。例えば、アルキルベンゼンまたは類似物は、低い沸騰温度の溶剤として使用されてよい。溶剤の例は、エトキシプロパノール、メチルエチルケトン、メトキシプロピルアセテート、ジアセトンアルコール等である。
さらに、乾燥特性、粘度および分散性を改善する、多種多様の反応剤を含む助剤は、適切に添加されてよい。前記助剤は、前記インキの性能を調整することができ、例えばインキ面の耐摩耗性を改善する化合物およびインキの乾燥を加速する乾燥剤および類似物が使用されてよい。
光重合硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂、ここで、溶剤は使用されない、は、ビヒクルの原理的な成分である結合剤樹脂として使用されてもよい。この結合剤樹脂の例は、アクリル樹脂を含み、および商業的に入手可能なアクリルモノマーの詳細な例は、下記に示されている。
使用されてよい一官能性アクリレートモノマーは、例えば2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシル−EOアダクトアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート−カプロラクトンアダクト、2−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、ノニルフェノール−EOアダクトアクリレート、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、ジシクロペンタにルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、(4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン)−カプロラクトンアダクトアクリレート、(3−メチル−5,5−ジメチル−1,3−ジオキサン)−カプロラクトンアダクトアクリレートおよび類似物を含む。
使用されてよい多官能性アクリレートモノマーは、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、(ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレート)−カプロラクトンアダクトジアクリレート、(1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル)−アクリル酸アダクト、(ヒドロキシピバルアルデヒド−トリメチロールプロパンアセタール)ジアクリレート、2,2−ビス[4−(アクリロイルオキシジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロイルオキシジエトキシ)フェニル]メタン、水素化ビスフェノールA−酸化エチレンアダクトジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、(トリメチロールプロパン−酸化プロピレン)アダクトトリアクリレート、グリセリン−酸化プロピレンアダクトトリアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレートとペンタアクリレートとの混合物、ジペンタエリトリトールと低級脂肪酸およびアクリル酸とのエステル、ジペンタエリトリトール−カプロラクトンアダクトアクリレート、トリス(アクリルオキシエチル)イソシアヌレート、2−アクリロイルオキシエチルホスフェートおよび類似物を含む。
上記樹脂を含むインキは、溶剤を含まず、かつ電子線または電磁波による照射下で鎖反応において重合するように構成されている。
前記インキの中で紫外線照射型のインキに関連して、光重合開始剤、ならびにこのための必要性に応じて、増感剤、および助剤、例えば重合抑制剤および連鎖移動剤、および類似物が当該インキに添加されてよい。
光重合開始剤に関連して、(1)アリールアルキルケトン、オキシムケトン、アシルホスフィンオキシドまたは類似物を含む直接の光分解型の開始剤、(2)ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体または類似物を含む、ラジカル重合反応型の開始剤、(3)アリールジアゾニウム塩、アリールヨードニウム塩、アリールスルホニウム塩およびアリールアセトフェノン塩または類似物を含む、カチオン重合反応型の開始剤、ならびに、さらに(4)エネルギー移動型の開始剤、(5)フォトレドックス型の開始剤、(6)電子移動型の開始剤および類似物が存在する。電子線硬化型のインキに関連して、光重合開始剤は、不要であり、および紫外線照射型インキの場合と同じ型の樹脂が使用されることができ、このための必要性に応じて、当該樹脂には、様々な種類の助剤が添加されてよい。
前記インキは、当該インキの全質量に対して、0.1〜20質量%、有利に0.1〜10質量%の金属顔料、殊にアルミニウム顔料の全含量を含む。
好ましくは、基材に付着させた場合の金属インキの厚さは、当該基材を通過する光の透過を可能にするのに十分に薄手である。好ましくは、金属化された画像またはパターンを有する基材がその後に印刷された画像および/または文字上に重ね合わされるか、または当該基材に画像および/または文字が予め印刷されかつ勤続された画像またはパターンが当該基材上に付着される場合には、印刷された特徴は、金属インキが塗布された光学的可変画像または光学的可変デバイスを通して見ることができる。
前記結合剤は、ポリビニルブチラール、ニトロセルロース、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニルコポリマー、ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テルペンフェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ロジンエステル樹脂からなる群から選択された、任意の1つ以上を含みうる。好ましい結合剤は、ニトロセルロース50%(Nobel Industries社によって供給されるID ニトロセルロースDHL 120/170およびニトロセルロースDLX 30/50)ポリウレタン50%(Avecia社によって供給されるID Neorez U335)である。前記溶剤は、エステル/アルコール配合物ならびに有利に20:1〜30:1の比での標準酢酸プロピルとエタノールであってよい。
また、本発明は、本発明の方法を使用して得ることができる紙製品に向けられている。前記紙製品は、銀行券、身分証明書、例えばパスポート、アイディカード(identification card)、自動車運転免許証、包装材、例えばラベル、折畳箱、医薬品用紙袋、服飾品、ソフトウェア、化粧品、タバコまたは装飾すべき任意の他の製品、または模造もしくは偽造されやすい任意の他の製品であってよく、かつ偽造を防止するために使用されうる。
さらに、模造の可能性は、熱変色性染料またはフォトクロミック染料、UV/IR蛍光染料、磁気ストライプ等をOVDプライマーまたはインキ中に添加することによって減少された。
図2に関連して、紙基材100、UV硬化性ラッカー102および金属インキ106を有するホログラフィック回折格子または他の限外顕微鏡的回折格子104には、目視可能な画像が第1の面108だけを通して刷込みされた。
さらに、本発明の様々な特徴および視点は、以下の実施例において説明される。当該実施例は、本発明の範囲内でどのように操作するのかを当業者に示すことが表わされる一方で、当該実施例は、請求の範囲に規定された範囲だけに本発明の範囲が限定されるものではない。以下の実施例および明細書中および特許請求の範囲に別記しない限り、温度は、摂氏度であり、および圧力は、大気圧または大気圧付近である。
例1および2
様々な光開始剤をUVラッカーと混合し、かつ厚さ4μmのワイヤーランドバーコーターを用いて紙および板紙の上に塗布する。塗布された紙を1kgの圧力下でオリジナルのシムと貼り合わせる。試験体を、前記紙または板紙を通して、光線量を変えるために様々なベルト速度および様々な灯出力で、中圧水銀灯(IST Metz GmbH社、Nurtingen、DE、150ワットcm/幅300mm)およびガリウムドーピングされた、中圧水銀放電灯(IST Metz GmbH社、Nurtingen、DE、150ワットcm/幅300mm)に晒す。ワニスの硬化およびOVD画像の転写を評価する。「速度」は、完全に硬化されたワニスを生じる、得ることができる最大の印刷速度である。
記載された全ての百分率は、質量%である。
前記UVラッカーの組成は、下記に示されている:
Figure 2014527472
Figure 2014527472
Figure 2014527472
Figure 2014527472
例3および4
例1を繰り返すが、UVラッカーを、厚さ4μmのワイヤーランドバーコーターを用いることによって塗布するのではなく、グラビア印刷によって塗布する。前記紙基材を、グラビアシリンダーを用いて3g/m2の厚さでUVラッカーで塗布し、さらに、当該紙基材を、ニッケルシムが巻き付けられている急冷磁気シリンダー上を走行させる。UVワニスが塗布された紙基材を2個のニップローラーを備えたシムに対して押圧する。前記紙基材に同時にOVD構造をエンボス加工し、および当該構造を、紙基材を通してUV光で硬化させる。次に、前記基材を前記シリンダーおよびシムから剥離する(印刷機:Rotova印刷機(Rotocolor AG社)、最大印刷速度:110m/分、塗布されたUVワニスの厚さ:3g/m2、UV灯:GEW 200ワットの中圧水銀灯−幅300mm−二色性レフレクター−DEW ガリウムでドーピングされた、180ワットの中圧水銀灯、UV灯最大180ワット/cm)。前記ワニスの硬化および前記OVD画像の転位を評価する。「速度」は、完全に硬化されたワニスを生じる、得ることができる最大の印刷速度である。
Figure 2014527472
不良:部分的に転写されたOVD画像、輝度なし、不十分な印刷性能。
中程度:部分的に転写されたOVD画像、不十分な輝度、制限された印刷性能。
良好:完全に転写されたOVD画像、良好な輝度、受け入れ可能な印刷性能。
秀逸:完全に転写されたOVD画像、高い輝度、優れた印刷性能。
最小のUV出力強度での高速印刷は、ガリウムでドーピングされた灯および厚さ250μmの板紙上および厚さ70μmの紙上のモノアシルホスフィンオキシド化合物またはビスアシルホスフィンオキシド化合物をベースとしたUVワニス配合物を用いることによって達成されうる。
例5
低粘度のラッカーを吸収する傾向にある基材を、完全に加水分解された、カチオン性ポリビニルアミン分散液で予め塗布し、かつ100℃で乾燥させる。塗布された分散液は、基材表面を閉塞し、かつ当該基材の表面上での任意のラッカーの印刷を可能にする。
前記のポリビニルアミン分散液は、以下のように特性決定される:
− DIN EN ISO 3251(2時間、120℃)に従って測定された、20〜22%の固体含量を有する、ビニルアミンおよびN−ビニルホルムアミドをベースとしたポリマーの水溶液、
− DIN 19268(希釈されていない物質で測定した)に従って測定された、pH値7.0〜9.0、
− DIN EN ISO、2555(RV(スピンドル3、20 l/分)に従って測定された、動的粘度500〜2500mPa.s。
前記ポリアミン分散液を、未乾燥塗膜4μm、6μmまたは12μmの厚さを有する、ワイヤーバーを用いて、Xerox(登録商標)コピー用紙の表面上に80g/m2塗布する(第5.1表)。塗布された塗膜を空気乾燥し、その後にワイヤーを用いて例1および例2の記載と同様に6μmのUVラッカーで塗布し、OVD画像を含むシム上でエンボス加工し、かつ前記紙を通してUV光の下で硬化させる。
Figure 2014527472
他の試験された基材は、次のとおりである:
Figure 2014527472
100 紙基材、 102 UV硬化性ラッカー、 104 限外顕微鏡的回折格子、 106 金属インキ、 108 第1の面

Claims (16)

  1. 表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像(光学的可変デバイス)を紙基材上に形成させる方法であって、次の工程:
    A)硬化性組成物(ワニス)を、前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する工程、
    B)前記硬化性組成物の少なくとも一部分を、表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像の形成手段と接触させる工程、
    C)前記組成物を、前記紙基材の裏側に配置されている、少なくとも1個のUV灯を用いることによって硬化させる工程、
    D)任意に、透明な高屈折率材料の層および/または金属層を、前記の硬化した組成物の少なくとも一部分上に堆積させる工程を含む、前記方法において、
    前記灯がUV−A領域および有利に近VIS領域で単数または複数の放出ピークを有し、および前記硬化性組成物がUV−A領域および有利にさらに近VIS領域で吸収する、少なくとも1つの光開始剤を含む、前記方法。
  2. 表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像(光学的可変デバイス)を紙基材上に形成させる方法であって、次の工程:
    A)硬化性組成物(ワニス)を、前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する工程、ここで、前記硬化性組成物は、モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物、α−アミノケトン型化合物またはオキシムエステル化合物およびこれらの混合物から選択されている光開始剤を含み、
    B)前記硬化性組成物の少なくとも一部分を、表面レリーフミクロ構造、殊に光学的可変画像の形成手段と接触させる工程、
    C)前記組成物を、前記紙基材の裏側に配置されている、少なくとも1個のUV灯を用いることによって硬化させる工程、
    D)任意に、透明な高屈折率材料の層および/または金属層を、前記の硬化した組成物の少なくとも一部分上に堆積させる工程を含む、前記方法において、
    前記灯がUV−A領域および有利に近VIS領域で単数または複数の放出ピークを有し、および前記硬化性組成物がUV−A領域および有利にさらに近VIS領域で吸収する、少なくとも1つの光開始剤を含む、前記方法。
  3. 前記灯は、ガリウムまたは鉄でドーピングされた中圧水銀灯である、請求項1または2記載の方法。
  4. 前記光開始剤は、モノアシルホスフィンオキシド化合物およびビスアシルホスフィンオキシド化合物、ならびにこれらの混合物から選択される、請求項1または2記載の方法。
  5. 前記硬化性組成物は、モノアシルホスフィンオキシド化合物またはビスアシルホスフィンオキシド化合物とベンゾフェノン化合物、α−ヒドロキシケトン、α−アルコキシケトン、またはα−アミノケトン型化合物との混合物を含む、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記硬化性組成物は、
    (a)光開始剤を1.0〜20.0質量%、特に1.0〜15.0質量%、殊に3.0〜10.0質量%、
    (b)樹脂を99.0〜80.0質量%、特に99.0〜85.0質量%、殊に97.0〜90.0質量%
    含み、
    その際に成分a)およびb)の合計は、100%となる、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記表面レリーフミクロ構造形成手段は、ニッケルスリーブ、ニッケル板、エッチングされた金属ドラムまたはレーザーで描画された金属ドラム、または表面上にOVD画像を含む、不透明なシリンダーまたは金属シリンダー上に取り付けられた他の材料からなる群から選択されるシムである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記シムは、不透明なシリンダーまたは金属シリンダー上に取り付けられかつ表面上にOVD画像を含むニッケル板である、請求項7記載の方法。
  9. 前記紙基材は、標準紙、銀行券紙、合成紙およびポリマー銀行券から選択される、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記紙または板紙の前面は、硬化性組成物(ワニス)を前記紙基材の前面の少なくとも一部分に塗布する前にカチオン性ポリマーで処理されている、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. カチオン性ポリマーは、ポリビニルアミンである、請求項10記載の方法。
  12. 請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法を用いて得ることができる紙製品。
  13. 前記紙製品は、銀行券、身分証明書、例えばパスポート、アイディカード、自動車運転免許証、包装材、例えばラベル、折畳箱、医薬品用紙袋、服飾品、ソフトウェア、化粧品、タバコまたは装飾すべき任意の他の製品、または模造もしくは偽造されやすい任意の他の製品である、請求項12記載の紙製品。
  14. 偽造を防止するための、請求項12記載の紙製品の使用。
  15. 印刷機および表面レリーフミクロ構造形成手段を有する、紙基材の前面の少なくとも一部分上が硬化性組成物(ワニス)で被覆されている紙基材上に表面レリーフミクロ構造を形成させる装置であって、当該ミクロ構造形成手段が
    a)硬化性組成物中に注型すべきミクロ構造を有する、表面レリーフミクロ構造形成手段、殊にシム、および
    d)塗布された紙基材が前記シムに対して押圧される際に、前記硬化性組成物を硬化させるための、前記紙基材の裏側に配置されている、UV−A領域および有利に近VIS領域に単数または複数の放出ピークを有する灯
    を有する、前記装置。
  16. 前記シムが、ニッケルスリーブ、ニッケル板、エッチングされた金属ドラムもしくはレーザーで描画された金属ドラム、または表面上にOVD画像を含む、不透明なシリンダーもしくは金属シリンダー上に取り付けられた他の材料からなる群から選択されている、請求項15記載の装置。
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