JP2018048240A - 紫外線硬化型インクジェットインク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単官能モノマー(A)と、多官能モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、着色剤(D)とを含み、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、筒状の金属材料からなる缶基体12の曲率外周面と溶剤系の塗料からなる被覆層16との間に設けられるインク層14を、インクジェット印刷により形成するための紫外線硬化型インクジェットインク組成物である。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、缶体の外周面に、インクジェットヘッドによりインクを吐出することで、画像を形成する技術が開示されている。
本発明は、溶剤系の塗料からなる被覆層との付着性に優れたインク層を、曲率を有する外周面に実現可能な紫外線硬化型インクジェットインク組成物を提供することを目的とする。
ここで、前記光重合開始剤(C)は、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤を含むことを特徴とすることができる。
また、前記単官能モノマー(A)と前記多官能モノマー(B)との配合量比率が、2≦(単官能モノマー(A)/多官能モノマー(B))≦20であることを特徴とすることができる。
さらに、前記単官能モノマー(A)と前記多官能モノマー(B)とを含む重合性化合物の平均官能基数は、1.0以上1.4以下の範囲であることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記単官能モノマー(A)は、ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーを含み、当該単官能モノマー(A)中における当該ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーの含有率が、50質量%以上100質量%以下の範囲であることを特徴とすることができる。
図1(a)〜(b)に示すように、缶体1は、有底円筒形状の容器部10と、容器部10の上部に形成された開口を塞ぐ蓋部材20とを備えている。容器部10および蓋部材20は、例えば、アルミニウム等の金属材料により構成される。
なお、インク層14を形成する紫外線硬化型インクジェットインク組成物については、後段にて詳細に説明する。
本実施の形態の被覆層16は、溶剤系の塗料をインク層14上に塗布し、乾燥させることにより、形成される。なお、被覆層16を形成する溶剤系の塗料については、後段にて詳細に説明する。
続いて、本実施の形態が適用される紫外線硬化型インクジェットインク組成物について説明する。
本実施の形態においてインク層14を形成するために用いられるインク組成物は、紫外線照射により硬化する紫外線硬化型インクジェットインク組成物である。なお、以下の説明において、紫外線硬化型インクジェットインク組成物を、単にインク組成物と称する場合がある。
以下、インク組成物に含まれる各成分について、詳細に説明する。
本実施の形態のインク組成物は、上述したように、重合性化合物として、単官能モノマー(A)および多官能モノマー(B)を含む。ここで、重合性化合物とは、紫外線照射時に反応性を示すラジカル重合性官能基を有する化合物を意味する。詳細については後述するが、本実施の形態のインク組成物は、重合性化合物として、単官能モノマー(A)、多官能モノマー(B)の他、アクリレートオリゴマーを含んでいてもよい。なお、本実施の形態の説明において、紫外線照射時に反応性を示すラジカル重合性官能基を、単に官能基と称する場合がある。
本実施の形態のインク組成物は、上述したように、重合性化合物として、単官能モノマー(A)を含む。ここで、単官能モノマー(A)とは、官能基数が1であるモノマーである。
インク組成物において単官能モノマー(A)の含有量が40質量%未満である場合、インク組成物の粘度を所望の範囲に調整することが困難になる。一方、インク組成物において単官能モノマー(A)の含有量が80質量%を超える場合、インク層14の硬化性または強度が不十分になるおそれがある。
また、ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーは、前記単官能モノマー(A)の全質量中、50質量%以上100質量%以下の範囲であることが好ましい。単官能モノマー(A)の全質量中、ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーの含有量が50質量%未満である場合、インク層14の可撓性が低下し、缶基体12または被覆層16との付着性が低下するおそれがある。
本実施の形態のインク組成物は、上述したように、重合性化合物として、多官能モノマー(B)を含む。ここで、多官能モノマー(B)とは、官能基数が2以上であるモノマーである。
インク組成物において多官能モノマー(B)の含有量が5質量%未満である場合、インク層14の強度が不十分になるおそれがある。一方、インク組成物において多官能モノマー(B)の含有量が50質量%を超える場合、インク組成物を硬化させる際の体積収縮率が大きくなり、缶基体12または被覆層16との付着性が低下するおそれがある。
CH2CR1COO(R2O)nH
[R1は水素又はメチル基、R2は炭素数2〜6のアルキレン基、nは1〜4の整数である]
で表される化合物、および/または、
CH2CR1COOC2H5O(CO(CH2)5O)nH
[R1は水素又はメチル基、nは1〜3の整数である]
で表される化合物を含むことが好ましい。なお、これらの水酸基含有モノマーは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
単官能モノマー(A)と多官能モノマー(B)との配合量比率が2未満である場合、インク層14の架橋密度が上昇し、インク層14の付着性が低下する傾向がある。一方、単官能モノマー(A)と多官能モノマー(B)との配合量比率が20を超える場合、インク層14の強度が不十分になるおそれがある。
本実施の形態のインク組成物は、インク層14の強度を向上させる観点で、重合性化合物として、アクリレートオリゴマーを含んでもよい。ここで、アクリレートオリゴマーとは、アクリロイルオキシ基を1つ以上有するオリゴマーであり、官能基数は2〜6であることが好ましい。
インク組成物が重合性化合物としてアクリレートオリゴマーを含む場合、アクリレートオリゴマーの含有量は、例えば、重合性化合物の全質量中、1質量%以上10質量%以下の範囲である。
インク組成物における重合性化合物の平均官能基数が1.4を超える場合、インク層14の架橋密度が高くなり、インク層14と缶基体12または被覆層16との付着性が低下するおそれがある。
本実施の形態のインク組成物に用いる光重合開始剤(C)としては、例えば、α−アミノケトン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、アシルフォスフィンオキサイド系化合物等が挙げられる。これらの中でも、インク組成物の硬化性の観点から、インク組成物を硬化させる際に照射する紫外線の波長と吸収波長ができるだけ重複する光重合開始剤(C)を用いることが好ましい。例えば主波長が360nm〜425nmの紫外線を用いる場合、光重合開始剤(C)として、アシルフォスフィンオキサイド系化合物を用いることが好ましい。
本実施の形態のインク組成物に用いる着色剤(D)としては、例えば染料や顔料等が挙げられるが、インク層14の耐候性の観点から、顔料を用いることが好ましい。
インク組成物において、着色剤(D)の含有量は、例えば、インク組成物の全質量中、1質量%以上10質量%以下とすることができる。なお、着色剤(D)は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、7、9、10、12、13、14、15、16、17、24、32、34、35、36、37、41、42、43、49、53、55、60、61、62、63、65、73、74、75、77、81、83、87、93、94、95、97、98、99、100、101、104、105、106、108、109、110、111、113、114、116、117、119、120、123、124、126、127、128、129、130、133、138、139、150、151、152、153、154、155、165、167、168、169、170、172、173、174、175、176、179、180、181、182、183、184、185、191、193、194、199、205、206、209、212、213、214、215、219、
C.I.Pigment Orange 1、2、3、4、5、13、15、16、17、19、20、21、24、31、34、36、38、40、43、46、48、49、51、60、61、62、64、65、66、67、68、69、71、72、73、74、81、
C.I.Pigment Red 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、38、41、48、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49、52、52:1、52:2、53:1、54、57:1、58、60:1、63、64:1、68、81:1、83、88、89、95、101、104、105、108、112、114、119、122、123、136、144、146、147、149、150、164、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、211、213、214、216、220、221、224、226、237、238、239、242、245、247、248、251、253、254、255、256、257、258、260、262、263、264、266、268、269、270、271、272、279、282、
C.I.Pigment Violet 1、2、3、3:1、3:3、5:1、13、15、16、17、19、23、25、27、29、31、32、36、37、38、42、50、
C.I.Pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、16、17:1、24、24:1、25、26、27、28、29、36、56、60、61、62、63、75、79、80、
C.I.Pigment Green 1、4、7、8、10、15、17、26、36、50、
C.I.Pigment Brown 5、6、23、24、25、32、41、42、
C.I.Pigment Black 1、6、7、9、10、11、20、31、32、34、
C.I.Pigment White 1、2、4、5、6、7、11、12、18、19、21、22、23、26、27、28、
アルミニウムフレーク、ガラスフレーク、および中空粒子等が挙げられる。
C.I.Pigment Black 7、
C.I.Pigment Blue 15:3、15:4、28、
C.I.Pigment Red 101、122、202、254、282、
C.I.Pigment Violet 19、
C.I.Pigment White 6、
C.I.Pigment Yellow 42、120、138、139、150、151、155、180、213を用いることが好ましい。
本実施の形態のインク組成物には、その他の成分として、光安定剤、重合禁止剤、分散剤、酸化防止剤、表面調整剤、密着性付与剤、可塑剤、防錆剤、溶剤、非反応性ポリマー、充填剤、pH調整剤、消泡剤、荷電制御剤、応力緩和剤、浸透剤、導光材、光輝材、磁性材、蛍光体等の添加剤を必要に応じて使用してもよい。
本実施の形態のインク組成物は、その40℃における粘度が、5mPa・s以上30mPa・s以下の範囲であることが好ましく、5mPa・s以上20mPa・s以下の範囲であることがより好ましい。インク組成物の40℃における粘度をこのような範囲とすることで、インクジェットヘッドによりインク組成物を吐出する際に、良好な吐出安定性を実現することができる。なお、インク組成物の粘度は、コーンプレート型粘度計を用いて測定することができる。
続いて、本実施の形態において、紫外線硬化型インクジェットインク組成物により形成されたインク層14上に塗布して被覆層16を形成する溶剤系の塗料について説明する。本実施の形態では、被覆層16を形成するために、溶剤系の塗料を用いている。
本実施の形態にて用いる溶剤系の塗料としては、常温乾燥型溶剤系塗料、焼付硬化型溶剤系塗料、紫外線硬化型溶剤系塗料等が挙げられる。これらの中でも、塗料の安定性や安全性、生産性の観点から、焼付硬化型溶剤系塗料を用いることが好ましい。
続いて、缶基体12に対してインク層14および被覆層16を形成し、缶体1を得る方法について説明する。
本実施の形態では、缶体1の缶基体12に対して、インクジェットプリンタを用いたインクジェット印刷によりインク層14を形成する。インクジェット印刷は、インク層14の形成に版を必要としないため、オフセット印刷によりインク層14を形成する場合と比較して、コストを低減することができる。また、オフセット印刷によりインク層14を形成する場合と比較して、インク層14のデザインを短期間に変更することができる。
本実施の形態では、まず、円筒形状の金属材料からなる缶基体12の外周面に、必要に応じて下塗り層を形成する。下塗り層の形成に用いる塗料としては、特に限定されず、例えば、水系、溶剤系、紫外線硬化系塗料を用いることができる。
インクジェットプリンタとしては、例えば、荷電制御方式またはピエゾ方式によりインク組成物を噴出させるインクジェットプリンタ等を用いることができる。
本実施の形態の紫外線硬化型インクジェットインク組成物に対しては、主波長が360nm〜425nmの紫外線を用いることが好ましい。また、紫外線の照射には、紫外線を出射するLEDやメタルハライドランプ等を用いることができる。
その後、塗料の種類に応じて塗料を乾燥、硬化させ、被覆層16を形成する。例えば塗料として焼付硬化型溶剤系塗料を用いる場合には、塗料をオーブン等で焼き付けることにより、被覆層16を形成する。焼付硬化型溶剤系塗料を用いる場合の焼付条件は、焼付温度を100℃〜250℃とし、且つ焼付時間を10秒〜30分とすることが好ましい。
ここで、本実施の形態の紫外線硬化型インクジェットインク組成物から形成されたインク層14上に溶剤系の塗料を塗布することで、十分な濡れ性が得られる。この結果、インク層14の形成に本実施の形態の紫外線硬化型インクジェットインク組成物を用いない場合と比較して、溶剤系の塗料をはじきなく塗装することができ、インク層14と被覆層16との付着性が向上する。
(1)インク組成物の調整
表1および表2に示す配合比にて各原料を混合し、得られた混合物をビーズミルで練合し、インク組成物1〜インク組成物15をそれぞれ調整した。
2)ジプロピレングリコールモノメチルアクリレート(共栄社化学株式会社)
3)フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学株式会社)
4)2−ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社)
5)4−ヒドロキシブチルアクリレート(大阪有機化学工業株式会社)
6)イソボルニルアクリレート(株式会社日本触媒)
7)テトラエチレングリコールジアクリレート(共栄社化学株式会社)
8)1,9−ノナンジオールジアクリレート(共栄社化学株式会社)
9)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業株式会社)
10)トリメチロールプロパントリアクリレート(共栄社化学株式会社)
11)光重合開始剤(BASFジャパン株式会社)
12)Raven 450(コロンビアンカーボンジャパン)
13)Sico Yellow FR1252HD(BASF)
14)Heliogen Blue L7080(BASF)
15)SicoFast Red 3855(BASF)
16)顔料分散剤(ビックケミージャパン株式会社)
直径66mmの円筒形状のアルミニウム缶の外周面に、インクジェットプリンタにより、5.6g/m2の塗布量で、各インク組成物をそれぞれ印刷した。続いて、アルミニウム缶の外周面上に積層されたインク組成物に対して、LED(主波長385mm)を用いて紫外線を照射してインク組成物を硬化させ、インク層14を形成した。
次いで、インク組成物1〜インク組成物15から形成されたそれぞれのインク層14上に、ロールコーターを用いて溶剤系メラミン塗料を、乾燥後5.9g/m2の膜となるように塗布した後、加熱乾燥により硬化させ、被覆層16を形成し、実施例1〜実施例15のアルミニウム缶を得た。
同様に、インク組成物1〜インク組成物4から形成されたそれぞれのインク層14上に、ロールコーターを用いて水系メラミン塗料を、乾燥後5.9g/m2の膜となるように塗布した後、加熱乾燥により硬化させ、被覆層16を形成し、参考例1〜参考例4を得た。
<塗装性評価>
実施例1〜実施例15および参考例1〜参考例4のそれぞれについて、被覆層16を形成するために溶剤系塗料、及び水系塗料をインク層14上に塗布したときの塗料の外観を観察し、インク層14における塗料の塗装性を評価した。なお、評価は、以下の基準にて行った。
A:塗料を塗布したときに、インク層14上ではじきを生じない。
B:塗料を塗布したときに、インク層14上ではじきを生じる。
インク層14および被覆層16を形成した実施例1〜実施例15のアルミニウム缶に対して、JIS K 5600−5−4に記載される引っ掻き硬度の試験を行い、鉛筆硬度を評価した。なお、評価は、以下の基準にて行った。
A:鉛筆硬度がH以上。
B:鉛筆硬度がF。
C:鉛筆硬度がHB以下。
インク層14および被覆層16を形成した実施例1〜実施例15のアルミニウム缶に対して、JIS K 5600−5−6に記載されるクロスカット法による試験を行い、付着性を評価した。なお、評価は、以下の基準にて行った。
A:JIS K 5600−5−6における分類0に該当。
B:JIS K 5600−5−6における分類1、2に該当。
C:JIS K 5600−5−6における分類3、4、5に該当。
表3〜表5に、実施例1〜実施例15及び参考例1〜参考例4のそれぞれのインク層14、被覆層16の構成、および各評価試験の結果を示す。
さらにまた、単官能モノマー(A)の全質量に対するガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーの含有率が50質量%未満である実施例8および実施例10では、ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーの含有率が50質量%以上100質量%以下の範囲である実施例1と比較して、インク層14の缶基体12または被覆層16に対する付着性が劣ることが確認された。
すなわち、本発明が適用される缶体は、筒状の金属材料からなる缶基体と、前記缶基体の曲率外周面上に設けられ、単官能モノマー(A)と、多官能モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、着色剤(D)とを含み紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクジェットインク組成物を、インクジェットヘッドから吐出することで形成されたインク層と、溶剤系の塗料からなり、前記インク層上に積層されて当該インク層を被覆する被覆層とを備える。
すなわち、本発明が適用される缶体の製造方法は、単官能モノマー(A)と、多官能モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、着色剤(D)とを含み紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクジェットインク組成物を、筒状の金属材料からなる缶基体の曲率外周面に対してインクジェットヘッドにより吐出し、前記缶基体に紫外線を照射することで、前記紫外線硬化型インクジェットインク組成物を硬化させてインク層を形成し、前記インク層上に、溶剤系の塗料を塗布することで当該インク層を被覆する被覆層を形成する。
ここで、前記溶剤系の塗料として焼付硬化型溶剤系塗料を塗布することで、前記被覆層を形成することを特徴とすることができる。
また、前記溶剤系の塗料としてアミノ樹脂系溶剤系塗料を塗布することで、前記被覆層を形成することを特徴とすることができる。
Claims (5)
- 単官能モノマー(A)と、多官能モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、着色剤(D)とを含み、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクジェットインク組成物であって、
筒状の金属材料からなる缶基体の曲率外周面と溶剤系塗料からなる被覆層との間に設けられるインク層を、インクジェット印刷により形成するための紫外線硬化型インクジェットインク組成物。 - 前記光重合開始剤(C)は、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記単官能モノマー(A)と前記多官能モノマー(B)との配合量比率が、2≦(単官能モノマー(A)/多官能モノマー(B))≦20であることを特徴とする請求項1または2に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記単官能モノマー(A)と前記多官能モノマー(B)とを含む重合性化合物の平均官能基数は、1.0以上1.4以下の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
- 前記単官能モノマー(A)は、ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーを含み、当該単官能モノマー(A)中における当該ガラス転移点が20℃未満である単官能モノマーの含有率が、50質量%以上100質量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインク組成物。
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