JP2017088888A - 紫外線硬化型インクジェット用組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、インクジェット方式により吐出される紫外線硬化型インクジェット用組成物であって、金属粒子と、紫外線の照射により重合する第1の重合性化合物および第2の重合性化合物と、を含み、前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点が、前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点よりも高く、前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg1[℃]、前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg2[℃]としたとき、30≦Tg2−Tg1の関係を満足することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
しかし、これらの方法では、微細なパターンを形成することや、曲面部への適用が困難であるといった問題があった。
他方、顔料または染料を含む組成物による記録媒体への記録方法として、インクジェット法による記録方法が用いられている。インクジェット法では、微細なパターンの形成や、曲面部への記録にも好適に適用できるという点で優れている。また、近年、インクジェット法において、耐擦性、耐水性、耐溶剤性等を特に優れたものとするため等に、紫外線を照射すると硬化する組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の紫外線硬化型インクジェット用インクでは、顔料や染料の代わりに、金属粉末を適用した場合、形成されたパターン(画像)の伸縮性が低いため、加飾成型等でパターンを引き延ばした際にパターンにクラックや剥がれ等が生じてしまうといった問題があった。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、インクジェット方式により吐出される紫外線硬化型インクジェット用組成物であって、
金属粒子と、紫外線の照射により重合する第1の重合性化合物および第2の重合性化合物と、を含み、
前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点が、前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点よりも高く、
前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg1[℃]、前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg2[℃]としたとき、30≦Tg2−Tg1の関係を満足することを特徴とする。
これにより、光沢感に優れるとともに、伸び率、耐擦性に優れ、タック感を低減したパターンを形成することができる紫外線硬化型インクジェット用組成物を提供することができる。
これにより、パターンのベタ付き感(タック感)をより効果的に抑制し、伸縮性により優れたパターンを形成することができる。また、光沢感をより優れたものとすることができる。
これにより、伸縮性により優れたパターンを形成することができる。また、光沢感をより優れたものとすることができる。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物では、前記第2の重合性化合物のガラス転移点は、50℃以上300℃以下であることが好ましい。
これにより、パターンのベタ付き感(タック感)をより確実に抑制することができる。また、光沢感をより優れたものとすることができる。
これにより、伸縮性により優れたパターンを形成することができる。また、光沢感をより優れたものとすることができる。また、パターンのベタ付き感(タック感)をより確実に抑制することができる。
これにより、光沢感に優れるとともに、伸び率、耐擦性に優れ、タック感を低減したパターンをより効果的に形成することができる。
これにより、伸縮性に特に優れたパターンを形成することができる。また、光沢感を特に優れたものとすることができる。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物では、前記金属粒子が、平均厚さが10nm以上100nm以下の鱗片状金属粒子であることが好ましい。
これにより、パターンの光沢感をより優れたものとすることができる。
《紫外線硬化型インクジェット用組成物》
まず、本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物について詳細に説明する。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、インクジェット方式により吐出されるものであり、紫外線の照射により重合する重合性化合物を含むものである。
ところで、従来から、光沢感のある外観を呈する装飾品の製造方法として、金属めっきや、金属箔を用いた箔押し印刷、金属箔を用いた熱転写等が用いられてきた。
しかし、これらの方法では、微細なパターンを形成することや、曲面部への適用が困難であるといった問題があった。
しかしながら、従来の紫外線硬化型インクジェット用インクでは、顔料や染料の代わりに、金属粉末を適用した場合、形成されたパターン(画像)の伸縮性が低いため、加飾成型等でパターンを引き延ばしたり、記録物を使用する際に記録物を折り曲げたりした際にパターンにクラックや剥がれ等が生じてしまうといった問題があった。
<金属粒子>
上述したように、紫外線硬化型インクジェット用組成物は、金属粒子を含んでいる。金属粒子(金属粉末)としては鱗片状の金属粒子や球状の金属粒子が使用可能である。特に、鱗片状の金属粒子を用いることにより、金属粒子がパターン表面に配列した際に、優れた光沢感を発現させることができる。本明細書において、金属粒子とは、少なくとも表面が金属材料で構成されている粒子をいう。
また、前記粉砕は、液体中において、前記膜に超音波振動を付与することにより行われるものであるのが好ましい。これにより、上述したような粒径の金属粒子を容易かつ確実に得ることができるとともに、各粒子間での大きさ、形状、特性のばらつきの発生を抑制することができる。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、紫外線の照射により重合し、硬化する成分である重合性化合物を含むものである。このような成分を含むことにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐擦性、耐水性、耐溶剤性等を優れたものとすることができる。また、重合性化合物が硬化することにより上述したように配列(配向)した金属粒子を固定することができるため、得られるパターン(記録物)の光沢感を安定的に優れたものとすることができる。
第1の重合性化合物のガラス転移点は、−40℃以上20℃以下であるのが好ましく、−30℃以上10℃以下であるのがより好ましく、−25℃以上0℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、形成されるパターンの光沢感をより優れたものとすることができるとともに、伸縮性をより優れたものとすることができる。
紫外線硬化型インクジェット用組成物中における第1の重合性化合物の含有量は、40wt%以上60wt%以下であるのが好ましい。これにより、伸縮性により優れたパターンを形成することができる。また、光沢感をより優れたものとすることができる。
これら重合性化合物は、液状をなすものが好ましく、紫外線硬化型インクジェット用組成物において、粉末を分散する分散媒として機能するものであるのがより好ましい。これにより、別途、記録物の製造過程において除去(蒸発)される分散媒を用いる必要がなく、記録物の製造においても、分散媒を除去する工程を設ける必要がないため、記録物の生産性を特に優れたものとすることができる。また、分散媒として一般に有機溶媒として用いられているものを使用する必要がないため、揮発性有機化合物(VOC)の問題の発生を防止することができる。また、重合性化合物を含むことにより、様々な記録媒体(基材)に対する、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて形成される印刷部の密着性を優れたものとすることができる。すなわち、重合性化合物を含むことにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物は、メディア対応性に優れたものとなる。
本実施形態に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物は、上述した以外の成分(その他の成分)を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、光重合開始剤、スリップ剤(レベリング剤)、分散剤、重合促進剤、重合禁止剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)、着色剤、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、キレート剤、増粘剤、増感剤(増感色素)等が挙げられる。
これらの中でも、重合性化合物への溶解性および硬化性の観点から、アシルホスフィンオキサイド化合物およびチオキサントン化合物から選択される少なくとも1種が好ましく、アシルホスフィンオキサイド化合物およびチオキサントン化合物を併用することがより好ましい。
紫外線硬化型インクジェット用組成物がスリップ剤を含むものであると、レベリング作用により記録物の表面が平滑になり、耐擦性が向上する。
紫外線硬化型インクジェット用組成物が分散剤を含むものであると、金属粒子の分散性を優れたものとすることができ、紫外線硬化型インクジェット用組成物の保存安定性、吐出安定性を特に優れたものとすることができる。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマーおよびコポリマー、アクリル系ポリマーおよびコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミノ系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明で用いる紫外線硬化型インクジェット用組成物の室温(20℃)での粘度は、20mPa・s以下であるのが好ましく、3mPa・s以上15mPa・s以下であるのがより好ましい。これにより、インクジェット法による液滴吐出を好適に行うことができる。
次に、本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いた記録物の製造方法について説明する。
図1は、記録物の製造に用いる液滴吐出装置を示す斜視図である。
本実施形態の記録物の製造方法は、上述したような紫外線硬化型インクジェット用組成物を、インクジェット方式により記録媒体に付与する組成物付与工程(1a)と、紫外線を照射することにより、前記重合性化合物を重合させ、パターンを形成する重合工程(1b)とを有する。
<組成物付与工程>
まず、金属粒子と、重合性化合物とを含む紫外線硬化型インクジェット用組成物2を、インクジェット方式により記録媒体11に付与する(1a)。
インクジェット法の方式(液滴吐出方式)としては、例えば、ピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡(バブル)によりインクを吐出させる方式等を用いることができるが、紫外線硬化型インクジェット用組成物2の変質のし難さ等の観点から、ピエゾ方式が好ましい。
図1に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101から紫外線硬化型インクジェット用組成物2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)をキャリッジに搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、記録媒体(基材)11を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッドとは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれに紫外線硬化型インクジェット用組成物2が圧縮空気によって供給される。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッドの相対位置が変わる(ステージ106に保持された記録媒体11と、液滴吐出手段103とが相対的に移動する)。
上記のような液滴吐出装置100を用いて、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を記録媒体11に付与する。上記のような装置を用いることにより、記録媒体11の所望の部位に、効率よくかつ選択的に紫外線硬化型インクジェット用組成物2を付与することができる。なお、図示の構成では、液滴吐出装置100は、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を保持するタンク101、チューブ110等を1色分しか有していないが、これらの部材を、複数種の紫外線硬化型インクジェット用組成物2の分だけ有するものであってもよい。また、記録物の製造においては、複数種の紫外線硬化型インクジェット用組成物2に対応する複数の液滴吐出装置100を用いてもよい。
紫外線硬化型インクジェット用組成物については、後に詳述する。
その後、紫外線を照射することにより、記録媒体11に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2を構成する重合性化合物を硬化させ、パターンを得る(1b)。これにより、光沢感に優れたパターンを有する記録物が得られる。
紫外線源としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、紫外線発光ダイオード(UV−LED)、紫外線レーザダイオード(UV−LD)等を用いることができる。中でも、小型、高寿命、高効率、低コストの観点から、紫外線発光ダイオード(UV−LED)および紫外線レーザダイオード(UV−LD)が好ましい。
なお、本工程は、磁力を作用させつつ行ってもよい。これにより、前記配列工程で配列させた粉末の配列状態を乱すことなく、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を硬化させることができ、より確実に記録物の光沢感を特に優れたものとすることができる。
次に、記録物について説明する。
記録物は、上述したような方法を用いて製造されたものである。このような記録物は、光沢感、伸縮性に優れたパターン(印刷部)を有するものである。
上述したように、本発明に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物は、重合性化合物を含むものであり、記録媒体に対する密着性に優れるものである。このように、本発明に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物は記録媒体に対する密着性に優れるものであるため、記録媒体は、いかなるものであってもよく、吸収性または非吸収性のいずれを用いてもよく、例えば、紙(普通紙、インクジェット用専用紙等)、プラスチック材料、金属、セラミックス、木材、貝殻等を用いることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[1]インクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の製造
(実施例1)
まず、表面が平滑なポリエチレンテレフタレート製のフィルム(表面粗さRaが0.02μm以下)を用意した。次に、このフィルムの一方の面の全体にシリコーンオイルを塗布した。次に、シリコーンオイルを塗布した面側に、蒸着法により、Alで構成された膜を順次形成した。次に、Al膜が形成されたポリエチレンテレフタレート製のフィルム(基材)を、ジエチレングリコールジエチルエーテルで構成された液体中に入れ、超音波振動を付与した。これにより、Alで構成された鱗片状の金属粒子が得られた。金属粒子の50%平均粒子径は0.5μmであった。また、金属粒子の平均厚さは、10nmであった。
インクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる原料の種類・比率、および、金属粒子の製造条件を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
インクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる原料の種類・比率、および、金属粒子の製造条件を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
前記各実施例および各比較例のインクジェット用組成物を用いて、下記に示すような試験による評価を行った。
まず、チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した液滴吐出装置および前記実施例のインクジェット用組成物を用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、25℃、55%RHの環境下で、各色のインクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、2000000発(2000000滴)の液滴の連続吐出を行った。その後、液滴吐出装置の運転を停止し、液滴吐出装置の流路に各インクが充填された状態で、25℃、55%RHの環境下に、120時間放置した。
B:ズレ量dの平均値が0.09μm以上0.15μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.15μm以上0.24μm未満。
D:ズレ量dの平均値が0.24μm以上0.30μm未満。
E:ズレ量dの平均値が0.30μm以上。
前記各実施例および各比較例のインクジェット用組成物について、40℃の環境下に、20日間放置した後、目視による観察を行い、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:粉末の凝集・沈降が全く認められない。
B:粉末の凝集・沈降がほとんど認められない。
C:粉末の凝集・沈降がわずかに認められる。
D:粉末の凝集・沈降がはっきりと認められる。
E:粉末の凝集・沈降が顕著に認められる。
これらの結果を表2に示す。
各実施例について製造直後のインクジェット用組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を用いて、それぞれ、以下のようにして、記録物としてのインテリアパネルを製造した。
まず、製造直後のインクジェット用組成物をインクジェット装置に投入した。
その後、365nm、380nm、395nmの波長に極大値を有するスペクトルの紫外線を、照射強度180mW/cm2で20秒間照射し、記録媒体上のインクジェット用組成物を硬化させ、パターンを形成し、記録物を得た。
上記のような方法を用いて、10個の記録物を製造した。
上記のようにして得られた各記録物について、以下のような評価を行った。
[5.1]記録物上のパターンのタック感
各実施例および各比較例で形成したパターンについて、タック感の有無を指触試験にて評価した。
各実施例および各比較例で形成した記録物を所定の大きさ(このときの長さをL0とする。)にカットし、引張試験機(A&D株式会社製)にセットした。引張試験機の引張速度を100mm/分と設定し、前記記録物を引張試験機により引っ張り、前記記録物にクラックまたは剥がれ(以下、「クラック等」という。)が発生した時点を目視により確認した。引張開始時からクラック等が発生した時点までの時間から引っ張られた記録物の長さを算出し、これをL1とした。下記式(XX)からPVCフィルム上に形成された画像のクラック等発生伸度(%)を算出し、記録物の柔軟性について下記基準に従い評価した。評価基準のうち「A」が実用上許容される基準である。
画像のクラック等発生伸度(%)={(L1−L0)/L0}×100 …(XX)
A :100%以上
B :50〜100%
C :50%以下
各実施例および各比較例で形成した記録物について、100%引張り時のパターンの光沢度を評価した。光沢度計(コニカミノルタ社製、型式「MULTI Gloss 268」)を用いて、60°の光沢度を測定した。得られた画像の光沢度の評価基準は、以下の通りである。評価基準のうち「A」が実用上許容される基準である。
A :光沢度300以上(クリアな金属光沢)
B :光沢度250以上300未満(つや消しの金属光沢)
C :光沢度250未満(金属光沢なし)
前記各実施例および比較例に係る記録物の記録面について、記録物の製造から24時間経過した時点で、サウザーランドラブテスターを用い、JIS K5701に準じて耐擦性試験を行い、上記[5.2]で述べたのと同様の方法により、耐擦性試験後の記録物のパターン形成部についても光沢度(煽り角度60°)を測定し、耐擦性試験前後での光沢度の低下率を求め、以下の基準に従い評価した。
B:光沢度の低下率が5%以上15%未満。
C:光沢度の低下率が15%以上25%未満。
D:光沢度の低下率が25%以上。
これらの結果を表2に合わせて示す。
Claims (8)
- インクジェット方式により吐出される紫外線硬化型インクジェット用組成物であって、 金属粒子と、紫外線の照射により重合する第1の重合性化合物および第2の重合性化合物と、を含み、
前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点が、前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点よりも高く、
前記第1の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg1[℃]、前記第2の重合性化合物の単独での硬化物のガラス転移点をTg2[℃]としたとき、30≦Tg2−Tg1の関係を満足することを特徴とする紫外線硬化型インクジェット用組成物。 - 30≦Tg2−Tg1≦200の関係を満足する請求項1に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記第1の重合性化合物のガラス転移点は、−40℃以上20℃以下である請求項1または2に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記第2の重合性化合物のガラス転移点は、50℃以上300℃以下である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記第1の重合性化合物の含有量は、40wt%以上60wt%以下であり、前記第2の重合性化合物の含有量は、10wt%以上30wt%以下である請求項1ないし4のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記第1の重合性化合物と前記第2の重合性化合物の一方が単官能重合性化合物を含み、他方が多官能重合性化合物を含む請求項1ないし5のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記第1の重合性化合物が単官能重合性化合物を含み、前記第2の重合性化合物が多官能重合性化合物を含む請求項6に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記金属粒子が、平均厚さが10nm以上100nm以下の鱗片状金属粒子である請求項1ないし7のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
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