JP2018162375A - 放射線硬化型インクジェット組成物及びインクジェット記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】硬化膜の被記録媒体との硬化膜の優れた密着性と、優れた硬化性と、硬化膜の優れた柔軟性とをバランスよく同時に満たす放射線硬化型インクジェット組成物を提供する。【解決手段】ビニルエーテル基を有する(メタ)アクリレートモノマーAと、エーテル基を2つ以上有する環状エーテル骨格を含む単官能(メタ)アクリレートモノマーBと、芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーCと、光重合開始剤とを含有し、前記モノマーAの前記組成物全体に対する含有量が、5〜35質量%であり、前記モノマーBの前記組成物全体に対する含有量が、23〜55質量%であり、前記モノマーCの前記組成物全体に対する含有量が、13〜46質量%である放射線硬化型インクジェット組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、放射線硬化型インクジェット組成物及びインクジェット記録方法に関する。
被記録媒体に、画像データ信号に基づき画像を形成する記録方法として、インクジェット方式などがある。インクジェット方式は、安価な装置で、必要とされる画像部のみにインクを吐出し被記録媒体上に直接画像形成を行うため、インク組成物を効率良く使用でき、ランニングコストが安い。
近年、耐水性、耐溶剤性、及び耐擦性などの良好な画像を被記録媒体の表面に形成するために、インクジェット方式の記録方法において、紫外線などの放射線を照射すると硬化する放射線硬化型インクジェットインク組成物が使用されている。
特許文献1には、吐出安定性、硬化膜の基材密着性及び耐衝撃性に優れたインクジェットインク組成物を提供することが開示されている。この文献には、インクジェットインク組成物が、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアクリレート(成分A−1)と、サイクリックトリメチロールプロパンフォーマルアクリレート及びフェノキシエチルアクリレートを含有する成分(成分A−2)と、N−ビニルラクタム類及び/又はテトラヒドロフルフリルアクリレート(成分A−3)と、重合開始剤とを含み、成分A−1の含有量がインク組成物全重量の1〜35質量%であり、成分A−1〜A−3の総含有量がインク組成物全重量の60〜90質量%であることが開示されている。
また、特許文献2には、優れた画質と高い生産性とを両立可能なインクジェット記録方法を提供するために、硬化感度及び吐出安定性に優れ、かつ、得られた硬化膜の柔軟性及び被記録媒体との密着性に優れたインク組成物を用いることが開示されている。この文献には、インク組成物が、N−ビニルラクタム類(成分A−1)と、脂環構造中にエーテル基を2つ有する単官能(メタ)アクリレート(成分A−2)と、多官能(メタ)アクリレート(成分A−3)とを含有する重合性組成物(成分A)、及びアシルフォスフィン化合物(成分B−1)とチオキサントン化合物(成分B−2)とを含有する重合開始剤(成分B)を含むことが開示されている。
特開2013−18882号公報 特開2012−46724号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたインク組成物は、必ずしも十分な硬化膜の柔軟性を有するものとはいえない。また、特許文献2に記載されたインク組成物については、密着性、硬化性、及び柔軟性をさらに一層向上させることが求められる。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、硬化膜の被記録媒体との優れた密着性と、優れた硬化性と、硬化膜の優れた柔軟性をバランスよく同時に満たす放射線硬化型インクジェット組成物及びその組成物を用いたインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した。その結果、ビニルエーテル基を有する特定の(メタ)アクリレートモノマーと、2つ以上のエーテル基を有する環状エーテル骨格を含む(メタ)アクリレートモノマーと、芳香族骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーとを所定の割合で組み合わせると、硬化膜の被記録媒体との優れた密着性と、優れた硬化性と、硬化膜の優れた柔軟性とをバランスよく同時に満たす放射線硬化型インクジェット組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、下記一般式(I)で表されるモノマーAと、エーテル基を2つ以上有する環状エーテル骨格を含む単官能(メタ)アクリレートモノマーBと、芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーCと、光重合開始剤と、を含有し、前記モノマーAの前記組成物全体に対する含有量が、5〜35質量%であり、前記モノマーBの前記組成物全体に対する含有量が、23〜55質量%であり、前記モノマーCの前記組成物全体に対する含有量が、13〜46質量%である。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
ここで、一般式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基を示す。
このような組成物が本発明の課題を解決できる要因は下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。すなわち、組成物は、主にモノマーBを比較的多く含むため、硬化膜の被記録媒体との密着性が向上し、また、主に、モノマーAを比較的少量含み、モノマーB及びモノマーCを比較的多く含むため、硬化性と硬化膜の柔軟性とをバランスよく両立できる。
また、本発明に係る放射線硬化型インクジェット組成物において、前記モノマーAの前記組成物全体に対する含有量が、10〜30質量%であると好ましく、前記モノマーBの前記組成物全体に対する含有量が、25〜50質量%であり、前記モノマーCの前記組成物全体に対する含有量が、18〜45質量%であると好ましい。さらに、前記モノマーBが、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランからなる群より選択される少なくとも一種であると好ましく、さらに色材を含有し、前記色材が白色顔料を含有すると好ましい。また、前記色材の前記組成物全体に対する含有量が、5〜30質量%であると好ましく、色材の前記組成物全体に対する含有量が、0.5質量%以下であると好ましく、前記インクジェット組成物が、クリアインク組成物であると好ましい。窒素含有モノマーの前記組成物全体に対する含有量が、5質量%以下であると好ましい。さらに、前記光重合開始剤がアシルフォスフィンオキサイド化合物を含有し、前記アシルフォスフィンオキサイド化合物の前記組成物全体に対する含有量が9質量%以下であると好ましく、前記アシルフォスフィンオキサイド化合物が、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物とモノアシルフォスフィンオキサイド化合物とを含有すると好ましく、前記光重合開始剤がチオキサントン化合物を含み、前記チオキサントン化合物の前記組成物全体に対する含有量が1質量%以下であると好ましい。そして、前記モノマーBと前記モノマーCとの質量比(モノマーB/モノマーC)が0.7〜3.0であると好ましい。
さらに、本発明に係るインクジェット記録方法は、被記録媒体上に本発明に係る放射線硬化型インクジェット組成物を吐出する吐出工程と、該吐出工程により吐出された前記組成物に放射線を照射して、前記組成物を硬化する硬化工程と、を含む。本発明に係るインクジェット記録方法において、前記硬化工程における照射エネルギーが800mJ/cm2未満であると好ましい。
本実施形態のインクジェット記録方法の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
本明細書において、硬化膜の「密着性」とは、被記録媒体上に組成物を付着し硬化させて得られる硬化膜が被記録媒体から剥離しにくい性質をいう。「硬化性」とは、組成物が、光に感応して硬化する性質をいう。硬化膜の「柔軟性」とは、硬化膜(以下、「塗膜」ともいう。)を伸ばしたときに、クラックまたは剥がれが生じにくい性質をいい、例えば硬化膜が付着した被記録媒体を湾曲させても、硬化膜が被記録媒体から剥がれにくい性質である。なお、本明細書において、「硬化膜の柔軟性」を「塗膜の伸び」ということがある。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートのうち少なくともいずれかを意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びそれに対応するメタクリルのうち少なくともいずれかを意味する。
[放射線硬化型インクジェット組成物]
本実施形態の放射線硬化型インクジェット組成物(以下、「組成物」ともいう。)は、下記一般式(I)で表されるモノマーA(以下、「ビニルエーテル基含有(メタ)アクリレートモノマー」ともいう。)と、エーテル基を2つ以上有する環状エーテル骨格を含む単官能(メタ)アクリレートモノマーB(以下、「2つ以上のエーテル基含有環状骨格を有する(メタ)アクリレート」ともいう。)と、芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーC(以下、「芳香環骨格含有(メタ)アクリレートモノマー」ともいう。)と、光重合開始剤と、を含有し、モノマーAの組成物全体に対する含有量が5〜35質量%であり、モノマーBの組成物全体に対する含有量が23〜55質量%であり、モノマーCの組成物全体に対する含有量が13〜46質量%である。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
ここで、一般式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基を示す。
このような組成物が、優れた硬化膜の密着性と硬化性と硬化膜の柔軟性とをバランスよく同時に満たすことができる要因は下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。すなわち、組成物は、主に、2つ以上のエーテル基を有する環状骨格を含むモノマーBを含有し、かつモノマーBの含有量が比較的大きいため、硬化膜の被記録媒体との密着性が向上する。また、組成物は、主に、2つの重合性基を有するモノマーAの含有量を比較的小さくし、単官能(メタ)アクリレートモノマーであるモノマーB及びモノマーCの含有量を比較的大きくしているために、硬化性と硬化膜の柔軟性とをバランスよく両立できる。
以下、本実施形態の組成物の構成成分を説明する。
〔重合性化合物〕
本実施形態の組成物は、モノマーA、B及びCを少なくとも重合性化合物として含有する。重合性化合物は、光重合開始剤の作用により、光照射時に重合し、これにより印刷されたインクが硬化する。
(モノマーA)
モノマーAは、分子中にビニルエーテル基を含有する特定の(メタ)アクリルレート化合物であり、上記一般式(I)で示されるものである。モノマーAは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
組成物は、モノマーAを含有することにより、硬化性を良好なものとすることができる。また、組成物がモノマーAを含有すると、より低粘度のインクが得られる。
本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、一般式(I)において、R1は水素原子であることが好ましい。
一般式(I)において、R2で示される2価の有機残基としては、以下に限定されないが、例えば、炭素数2〜20の直鎖状又は分枝状の置換されていてもよいアルキレン基、−R4-(O−R5p−で表される基(式中、R4及びR5は、互いに独立して、炭素数1〜10の直鎖状又は分枝状の置換されていてもよいアルキレン基を示し、pは1〜10である。)が挙げられる。これらの中では、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、R2で示される2価の有機残基は、好ましくは−R4−(O−R5p−で表される基である。
本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、R4及びR5としては、互いに独立して、好ましくは、炭素数1〜6のアルキレン基であり、より好ましくはエチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基又はブチレン基であり、さらに好ましくはエチレン基である。また、同様の観点から、pは、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜3である。
一般式(I)において、R3で示される炭素数1〜11の1価の有機残基としては、以下に限定されないが、例えば、炭素数1〜11の直鎖状又は分枝状の置換されていてもよいアルキル基が挙げられる。これらの中でも、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、R3で示される2価の有機残基は、メチル基又はエチル基である炭素数1〜2のアルキル基が好ましい。
上記各有機残基が置換されていてもよい基である場合、その置換基としては、以下に限定されないが、例えば、ヒドロキシ基、及びハロゲン原子が挙げられる。
一般式(I)で表されるモノマーAの具体的な化合物としては、以下に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、及び(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノビニルエーテルが挙げられる。これらの化合物は、公知の方法に準じて調製してもよく、市販品を用いてもよい。また、これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、これらの中でも、モノマーAが、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、及び(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチルからなる群より選ばれる一種以上であると好ましい。さらに、より低粘度であり、更に高い引火点を有し、硬化性に一層優れる観点から、モノマーAが、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルであると好ましい。
(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル及び(メタ)アクリル酸2−(1−ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられ、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、例えば、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル及びアクリル酸2−(1−ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられる。
これらの中でも、低臭気性に更に優れ、反応性及び硬化膜の密着性に一層優れる観点から、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、及びアクリル酸2−(1−ビニロキシエトキシ)エチルがより好ましい。
モノマーAの組成物全体に対する含有量は、5〜35質量%であり、好ましくは8〜32質量%、より好ましくは10〜30質量%である。この含有量が5質量%以上であると、硬化性及びインクの低粘度化を良好なものとすることができ、35質量%以下であると、硬化膜の柔軟性を良好なものとすることができる。特に、モノマーAの組成物全体に対する含有量が、10〜30質量%であれば、優れた硬化性、インクの低粘度化、及び硬化膜の優れた柔軟性をより一層高いバランスで同時に満たすことができる。
(モノマーB)
モノマーBは、エーテル基を2つ以上有する環状エーテル骨格を含む単官能(メタ)アクリレート化合物である。モノマーBは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
組成物は、モノマーBを含有することにより、硬化膜の被記録媒体との密着性を良好なものとすることができる。また、組成物がモノマーBを含有すると、より低粘度のインクが得られ、さらには硬化膜の黄色変化を一層抑制できる。この要因としては、モノマーBが環状構造を有し、かつエーテル基を2つ以上有するため、特に環状構造を有することに起因して黄色変化を抑制でき、またエーテル基を2つ以上有することに起因して硬化膜の被記録媒体との密着性を良好とできると考えられるが、要因はこれに限定されない。さらに、モノマーBは、より揮発しにくく、一層低臭気である。この要因としては、モノマーBの分子としての極性が大きいためと考えられるが、要因はこれに限定されない。
モノマーBは、硬化膜の黄色変化をより一層抑制する観点から、窒素原子を含有しないことが好ましい。
環状骨格中のエーテル基の数は2以上であればよいが、2つであるのが好ましい。
2つのエーテル基含有環状骨格を有する(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されないが、例えば、ジオキサン(メタ)アクリレート及びジオキソラン(メタ)アクリレートが挙げられる。
ジオキサン(メタ)アクリレートは、1,3−ジオキサン環を含有する(メタ)アクリレート化合物である。ジオキサン(メタ)アクリレートとしては、以下に限定されないが、下記一般式(II)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2018162375
ここで、式(II)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子、メチル基、又はエチル基を示し、X1は単結合、又は2価の連結基を示す。
本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、一般式(II)において、R11、R12及びR13としては、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がさらに好ましい。特に、R11、R12及びR13がいずれも水素原子であることが好ましい。
一般式(II)において、X1としては、単結合、2価の炭化水素基、又は炭化水素基及びエーテル結合を組み合わせた2価の基が好ましく、炭素原子数1〜20の2価の炭化水素基がより好ましく、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基がさらに好ましく、メチレン基が特に好ましい。
一般式(II)で表される具体的な化合物としては、例えば、下記一般式(II−a)(II−b)、(II−c)、(II−d)、(II−e)、(II−f)及び(II−g)で表される化合物が挙げられる。各式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、下記一般式(II−g)中、nは1〜30である。
Figure 2018162375
これらの化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの化合物は、公知の方法に準じて調製してもよく、市販品を用いてもよい。
これらの中でも、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、上記一般式(II−a)で表される化合物である環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレートが好ましく、反応性及び硬化膜の密着性に更に優れる観点から、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレートがより好ましい。
ジオキソラン(メタ)アクリレートは、1,3−ジオキソラン環を含有する(メタ)アクリレート化合物である。1,3−ジオキソラン環を含有する(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、以下に限定されないが、例えば、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−アセトニル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−オキソ−1,3−ジオキソラン、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イルメチルカーボネート、及び2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イルメチル−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピオネートが挙げられる。これらの化合物は、公知の方法に準じて調製してもよく、市販品を用いてもよい。また、これらの化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
これらの化合物の中でも、硬化性及び硬化膜の密着性に一層優れ、より低粘度であり、より低臭気である観点から、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランが好ましい。
これらのジオキサン(メタ)アクリレート及びジオキソラン(メタ)アクリレートの中でも、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、モノマーBは、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。
モノマーBの組成物全体に対する含有量は、23〜55質量%であり、好ましくは24〜52質量%であり、より好ましくは25〜50質量%である。この含有量が23質量%以上であると、硬化膜の密着性を良好なものとすることができ、55質量%以下であると、光重合開始剤の溶解性を更に良好なものとすることができる。
(モノマーC)
モノマーCは、芳香族骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーである。モノマーCは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
組成物は、モノマーCを含有することにより、硬化膜の柔軟性を優れたものにすると共に、光重合開始剤の溶解性を良好なものとすることができる。
芳香族骨格含有単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、以下に限定されないが、例えば、下記一般式(III)で表される化合物が挙げられる。
CH2=CR21−COO−X2−Ar ・・・(III)
ここで、式(III)中、R21は水素原子又はメチル基を示し、X2は2価の連結基を示し、Arは置換基を有しても、有していなくてもよい芳香族炭化水素基を示す。
一般式(III)において、R21としては、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から水素原子が好ましい。
一般式(III)において、X2で表される2価の連結基は、本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(O)O−若しくは−OC(O)−)、カルボニル基(−C(O)−)、及び置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキレン基、並びにこれらを2以上組み合わせた2価の基であることが好ましく、炭素数1〜5のオキシアルキレン基及びアルキレン基であることがさらに好ましい。また、置換基としては、ヒドロキシ基、及びハロゲン原子が挙げられる。
本発明による作用効果をより有効かつ確実に奏する観点から、一般式(III)において、Arは、フェニル基、及びナフチル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。Arがナフチル基である場合、2価の連結基はナフチル基の1位に結合してもよく、2位に結合してもよい。Arが置換基を有する場合、置換基の数は、特に限定されず、例えば、1〜5であり、置換基の数が複数である場合、互いが同一であってもよく、異なっていてもよい。置換基としては、例えば、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ヒドロキシ基、及びハロゲン原子が挙げられる。
一般式(III)で表される具体的なモノマーCとしては、以下に限定されないが、例えば、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、及びベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの化合物は、公知の方法に準じて調製してもよく、市販品を用いてもよい。これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
これらの中でも、モノマーCは、一層低臭気である観点から、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレートであることが好ましく、反応性がより良好である観点から、2−フェノキシエチルアクリレートであることがより好ましい。
モノマーCの組成物全体に対する含有量は、13〜46質量%であり、好ましくは15〜45.5質量%であり、より好ましくは18〜45質量%である。この含有量が13質量%以上であると、光重合開始剤の溶解性をより良好なものとすることができ、46質量%以下であると、硬化膜の黄色変化をより十分に抑えることができる。また、モノマーCの組成物全体に対する含有量は、硬化膜の黄色変化をさらに抑制する観点から、40質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。
モノマーBの組成物全体に対する含有量は、25〜50質量%であり、モノマーCの組成物全体に対する含有量が18〜45質量%であることが好ましい。モノマーBの含有量、及びモノマーCの含有量が上記範囲内であれば、硬化膜の密着性、光重合開始剤の溶解性、及び硬化膜の黄色変化の抑制を、更にバランスよく同時に満たすことができる。
モノマーBとモノマーCとの質量比(モノマーB/モノマーC)は、好ましくは、0.7〜3.0であり、より好ましくは0.75〜2.85であり、さらに好ましくは0.78〜2.7である。この質量比が0.7以上であれば、硬化膜の密着性を更に良好なものとすることができ、3.0以下であれば、光重合開始剤の溶解性を一層良好なものとすることができる。
(上記以外の他の重合性化合物成分)
組成物は、上記の重合性化合物以外に、光照射時に重合可能な他の重合性化合物を含んでもよい。上記他の重合性化合物としては、例えば、単官能又は多官能のモノマー又は単官能又は多官能のオリゴマーが使用可能である。上記モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、及びマレイン酸等の不飽和カルボン酸、並びにそれらの塩又はエステル;ウレタン;スチレン;不飽和ポリエステル;不飽和ポリエーテル;並びに不飽和ウレタンが挙げられる。また、上記オリゴマーとしては、例えば、直鎖アクリルオリゴマー等の上記のモノマーから形成されるオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレート、及びポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの他の重合性化合物の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは25質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下であり、含有しないことが特に好ましい。
また、組成物は、他の単官能又は多官能モノマーとして、N−ビニル化合物を含んでいてもよく、含まなくてもよい。N−ビニル化合物として、例えば、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルフォルムアミド、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、及びアクリロイルモルホリン、並びにそれらの誘導体が挙げられる。
通常、特許文献1及び2に記載のように、組成物にN−ビニル化合物を含むと硬化膜の密着性が向上するという利点がある。しかしながら、組成物がN−ビニル化合物のような窒素含有モノマーを含むと、硬化膜の黄色変化が生じやすいという傾向にある。これに対し、本実施形態の組成物は、窒素含有モノマーを含まなくても硬化膜の密着性を良好なものとすることができる。その要因は、モノマーBの含有量が比較的大きいためと考えられるが、要因はこれに限定されない。このため、本実施形態の組成物は、硬化膜の黄色変化の抑制と硬化膜の密着性の向上とを、更にバランスよく両立できる。
なお、組成物が有彩色色材を含有する場合には、N−ビニル化合物を含むことも好ましい。有彩色色材を含有する組成物においては、クリアインク組成物やホワイトインク組成物に比べ、黄色変化が問題となりにくい場合がある。N−ビニル化合物を含有する場合は、N−ビニル化合物の含有量は、組成物全体に対し、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上5質量%以下であることがさらに好ましい。
窒素含有モノマーの含有量は、組成物全体に対し、硬化膜の黄色変化を抑制する観点から、好ましくは5質量%以下であり、より好ましくは1質量%以下であり、さらに好ましくは0.5質量%以下であり、含有しないことが特に好ましい。本実施形態の組成物は、窒素含有モノマーの含有量が5質量%以下であっても、硬化膜の密着性を十分に確保することができる。
〔光重合開始剤〕
本実施形態の組成物は、光重合開始剤を含む。光重合開始剤を用いることにより、重合性化合物の重合の開始を容易に調整できる。光重合開始剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
上記の光重合開始剤は、紫外線の照射による光重合によって、被記録媒体の表面に存在するインクを硬化させて画像を形成するために用いられる。光重合開始剤としては、光のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、上記重合性化合物の重合を開始させるものであれば、制限はない。光重合性化合物としては、例えば、光ラジカル重合開始剤及び光カチオン重合開始剤が挙げられ、中でも光ラジカル重合開始剤が好ましい。
上記の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオフェニル基含有化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アルキルアミン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、及びチオキサントン化合物が挙げられる。
これらの中でも、特にインクの硬化性をより良好にできる観点から、アシルフォスフィンオキサイド化合物及びチオキサントン化合物のうち少なくともいずれかが好ましい。
(アシルフォスフィン化合物)
具体的なアシルフォスフィン化合物としては、例えば、モノアシルフォスフィンオキサイド化合物、及びビスアシルフォスフィンオキサイド化合物が挙げられる。
具体的なモノアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、以下に限定されないが、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリエチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、及び2,4,6−トリフェニルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
モノアシルフォスフィンオキサイド化合物の市販品としては、以下に限定されないが、例えば、DAROCUR TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド)が挙げられる。
これらの中でも、モノアシルフォスフィンオキサイド化合物は、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドであることが好ましい。
ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、以下に限定されないが、例えば、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、及びビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物の市販品としては、以下に限定されないが、例えば、IRGACURE 819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)が挙げられる。
これらの中でも、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物は、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドであることが好ましい。
ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物の市販品としては、以下に限定されないが、例えば、IRGACURE 819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)が挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド化合物の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは0質量%を超え9質量%以下であり、より好ましくは0.1〜7質量%であり、さらに好ましくは1〜5質量%である。この含有量を9質量%以下とすることにより、アシルフォスフィンオキサイド化合物を含有することによる硬化膜の黄色変化をより十分に抑えることができる。
アシルフォスフィンオキサイド化合物は、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物とモノアシルフォスフィンオキサイド化合物とを含むことが好ましい。ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物とモノアシルフォスフィンオキサイド化合物とを組み合わせると、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物単独又はモノアシルフォスフィンオキサイド化合物単独の場合と比較して、モノマーCによる光重合開始剤の溶解性の効果がより一層優れたものになる。ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドなどのビスアシルフォスフィンオキサイド化合物を用いると、比較的低量で重合を容易に開始できる。しかしながら、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物のモノマーへの溶解性には限界があり、多量に添加すると溶解までに長時間かかったり、小さな温度変化で析出することがある。一方、モノアシルフォスフィンオキサイド化合物は、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物よりも光反応性は若干落ちるが、モノマーへの溶解性は良好であり、これらを併用することによって、良好な光反応性と開始剤溶解性とをバランスよく満たすことができる。
(チオキサントン化合物)
チオキサントン化合物としては、アシルフォスフィンオキサイドへの増感性の向上、及び重合性化合物に対する溶解性の向上の観点から、2,4−ジエチルオキサントンが好ましい。
チオキサントン化合物の市販品としては、例えば、「KAYACURE DETX−S」(2,4−ジエチルチオキサントン)が挙げられる。
チオキサントン化合物の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは0質量%を超え1質量%以下であり、より好ましくは0.01〜0.95質量%であり、さらに好ましくは0.05〜0.90質量%である。チオキサントンの含有量が1質量%以下であると、チオキサントン化合物を含有することによる硬化膜の黄色変化をより十分に抑えることができる。
[色材]
本実施形態の組成物は、色材をさらに含有するカラーインク組成物であってもよく、クリアインク組成物であってもよい。色材としては、顔料及び染料(例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料及び塩基性染料)のうち少なくとも一方を用いることができる。色材は、耐光性を良好なものとする観点から、好ましくは顔料を含むことが好ましい。
(顔料)
顔料としては、無機顔料及び有機顔料(例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、染色レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック及び昼光蛍光顔料)のいずれをも使用することができる。
無機顔料としては、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。
ブラックインク使用される顔料としては、例えば、カーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックとしては、以下に限定されないが、例えば、No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学社(Mitsubishi Chemical Corporation)製)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上、コロンビアカーボン(Carbon Columbia)社製)、Rega1 400R、Rega1 330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(キャボット社(CABOT JAPAN K.K.)製)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ack S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(以上、デグッサ(Degussa)社製)が挙げられる。
ホワイトインクに使用される顔料としては、以下に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントホワイト 6、18、21、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、白色の中空樹脂粒子及び高分子粒子が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、及び180が挙げられる。
マゼンタインクに使用される顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、及び245、並びに、C.I.ピグメントヴァイオレット 19、23、32、33、36、38、43、及び50が挙げられる。
シアンインクに使用される顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー 1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65及び66、並びに、C.I.バットブルー 4、及び60が挙げられる。
また、マゼンタ、シアン、及びイエロー以外の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン 7、及び10、C.I.ピグメントブラウン 3、5、25、及び26、C.I.ピグメントオレンジ 1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43及び63が挙げられる。
上記顔料は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
上記の顔料を使用する場合、その平均粒子径は300nm以下であると好ましく、50〜250nmであるとより好ましい。平均粒子径が上記の範囲内にあると、組成物における吐出安定性や分散安定性などの信頼性に一層優れるとともに、更に優れた画質の画像を形成することができる。平均粒子径は、動的光散乱法により測定される。
これらの中でも、インク組成物(カラーインク組成物)は、硬化膜の黄色変化をより十分に抑制できる観点から、白色顔料を含有するホワイトインク組成物であることが好ましい。本実施形態の組成物は、硬化膜の黄色変化を十分に抑制できるため、ホワイトインク組成物として好適に使用できる。
インク組成物(カラーインク組成物)における色材(例えば、白色顔料)の含有量は、モノマーA、B及びCによる作用を一層十分に発揮する観点から、組成物全体に対し、好ましくは5〜30質量%であり、より好ましくは10〜25質量%であり、さらに好ましくは12〜20質量%である。特に、色材が白色顔料である場合には、白色顔料の含有量は、組成物全体に対し、10質量%以上であることが好ましく、12質量%以上であることがより好ましく、13質量%以上であることがさらに好ましい。本実施形態の組成物によれば、白色顔料が上記の含有量であっても、特にモノマーA、B及びCの作用によって、硬化性、密着性を良好とすることができ、また良好な発色を得ることができる。
組成物は、クリアインク組成物(クリアインク)であってもよい。本明細書でいう「クリアインク」とは、被記録媒体に着色するために用いるインクではなく、その他の目的で用いるインクである。その他の目的とは、被記録媒体の光沢度の調整や、記録物の耐擦性などの特性の向上や、カラーインクの定着性、発色性を向上させるためなどである。クリアインク組成物としては、実質的に色材を含有しないインク組成物であってもよい。
クリアインク組成物における色材の含有量は、クリアインク組成物全体に対して、好ましくは0.5質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以下であり、さらに好ましくは0質量%、すなわち色材を含まない。色材の含有量が0.5質量%以下である場合、実質的に色材を含有しないということができる。本実施形態のインク組成物は、硬化膜の黄色変化をより十分に抑制できるため、クリアインク組成物としても好適に使用できる。
〔重合禁止剤〕
本実施形態の組成物は、重合禁止剤を含んでもよい。重合禁止剤としては、以下に限定されないが、例えば、p−メトキシフェノール、クレゾール、t−ブチルカテコール、ジ−t−ブチルパラクレゾール、ヒドロキノンモノメチルエーテル、α−ナフトール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−ブチルフェノール)、及び4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール化合物、p−ベンゾキノン、アントラキノン、ナフトキノン、フェナンスラキノン、p−キシロキノン、p−トルキノン、2,6−ジクロロキノン、2,5−ジフェニル−p−ベンゾキノン、2,5−ジアセトキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジカプロキシ−p−ベンゾキノン、2,5−ジアシロキシ−p−ベンゾキノン、ヒドロキノン、2,5−ジーブチルヒドロキノン、モノ−t−ブチルヒドロキノン、モノメチルヒドロキノン、及び2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン等のキノン化合物、フェニル−β−ナフチルアミン、p−ベンジルアミノフェノール、ジ−β−ナフチルパラフェニレンジアミン、ジベンジルヒドロキシルアミン、フェニルヒドロキシルアミン、及びジエチルヒドロキシルアミン等のアミン化合物、ジニトロベンゼン、トリニトロトルエン、及びピクリン酸等のニトロ化合物、キノンジオキシム及びシクロヘキサノンオキシム等のオキシム化合物、並びに、フェノチアジン等の硫黄化合物が挙げられる。
組成物が重合禁止剤を含む場合、重合禁止剤の含有量は、組成物全体に対し、例えば、0.01〜0.1質量%程度である。
〔分散剤〕
本実施形態の組成物が顔料を含む場合、顔料分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、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、並びにエポキシ樹脂のうち一種以上を主成分とするものが挙げられる。高分子分散剤の市販品として、味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズ、LUBRIZOL社製のソルスパーズシリーズ(Solsperse 36000等)、BYK社製のディスパービックシリーズ、及び楠本化成社製のディスパロンシリーズが挙げられる。
本実施形態の組成物が分散剤を含む場合、分散剤の含有量は、組成物全体に対し、例えば、0.2〜15質量%程度であり、0.2〜5質量%程度であってもよいる。
〔スリップ剤(界面活性剤)〕
本実施形態の組成物は、スリップ剤(界面活性剤)をさらに含んでもよい。スリップ剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン系界面活性剤として、ポリエステル変性シリコーンやポリエーテル変性シリコーンを用いることができる。これらの中では、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン又はポリエステル変性ポリジメチルシロキサンを用いることが特に好ましい。その具体例としては、BYK−377、BYK−UV3500(以上、BYK社製)、及びKF−615A(信越化学社製)を挙げることができる。
本実施形態の組成物がスリップ剤を含む場合、スリップ剤の含有量は、組成物全体に対し、例えば、0.1〜3質量%である。
〔その他の添加剤〕
本実施形態の組成物は、上記に挙げた添加剤以外の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、特に制限されないが、例えば従来公知の、重合促進剤、浸透促進剤、及び湿潤剤(保湿剤)、並びにその他の添加剤があり得る。上記のその他の添加剤として、例えば従来公知の、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
[被記録媒体]
被記録媒体とは、本実施形態の放射線硬化型インクジェット用組成物が、後述するインクジェット記録方法を利用して、吐出される対象物のことをいう。この被記録媒体として、例えば、吸収性又は非吸収性の被記録媒体が挙げられる。後述のインクジェット記録方法は、組成物の浸透が困難な非吸収性被記録媒体から、組成物の浸透が容易な吸収性被記録媒体まで、様々な吸収性能を持つ被記録媒体に幅広く適用できる。
吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、水性インクの浸透性が高い電子写真用紙などの普通紙、インクジェット用紙(シリカ粒子やアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、あるいは、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルピロリドン(PVP)等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙)から、水性インクの浸透性が比較的低い一般のオフセット印刷に用いられるアート紙、コート紙、キャスト紙が挙げられる。
非吸収性被記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック類のフィルムやプレート、鉄、銀、銅及びアルミニウム等の金属類のプレート、又はそれら各種金属を蒸着により製造した金属プレートやプラスチック製のフィルム、並びに、ステンレスや真鋳等の合金のプレートが挙げられる。本実施形態の組成物によれば、ポリ塩化ビニルのような非吸収性被記録媒体においても良好な硬化膜の密着性を得ることができる。
[インクジェット記録方法]
本実施形態のインクジェット記録方法は、本実施形態の放射線硬化型インクジェット組成物を用いるものである。図1は、本実施形態のインクジェット記録方法の一例を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態のインクジェット記録方法は、被記録媒体上に、本実施形態の組成物を吐出する吐出工程と、該吐出工程により吐出された組成物に放射線を照射して、前記組成物を硬化する硬化工程とを含む。このようにして、被記録媒体上で硬化した組成物により、硬化膜が形成される。
(吐出工程)
吐出工程においては、従来公知のインクジェット記録装置を用いることができる。組成物の吐出の際、組成物の25℃における粘度を、好ましくは25mPa・s未満、より好ましくは10mPa・s以上20mPa・s未満とする。組成物の25℃における粘度が上記範囲内であれば、組成物の温度を室温で、あるいは組成物を加熱せずに吐出させたとしても、吐出不良の低減につながる。また、吐出不良をより確実に防止するために加熱して吐出する場合でも、加熱温度を低くすることが可能である。
〔硬化工程〕
次に、上記硬化工程においては、被記録媒体上に吐出された組成物を、放射線の照射によって硬化させる。
放射線としては、その照射により組成物に含まれる光重合開始剤が分解して、ラジカル、酸、及び塩基などの開始種を発生できればよく、例えば、α線、γ線、X線、紫外線、可視光線及び電子線が挙げられ、好ましくは紫外線である。
硬化工程において、放射線の照射により、重合性化合物の重合反応が、前記開始種の機能により促進される。このとき、組成物において光重合開始剤と共に増感色素が存在すると、系中の増感色素が紫外線を吸収して励起状態となり、光重合開始剤と接触することによって光重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を達成させることができる。
放射線源としては、水銀ランプやガス・固体レーザー等が主に利用されており、放射線硬化型インクジェット組成物の硬化に使用される光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプが広く知られている。その一方で、現在、環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV−LED)及び紫外線レーザダイオード(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、放射線硬化型インクジェット用光源として好ましい。これらの中でも、UV−LEDが特に好ましい。
ここで、放射線は、発光ピーク波長が、好ましくは360〜420nmの範囲、より好ましくは385〜405nmの範囲にある紫外線であることが好ましい。この場合、本実施形態における組成物の組成に起因して、より低エネルギー且つ更なる高速での硬化が可能となる。
放射線の照射エネルギーは、好ましくは800mJ/cm2未満であり、より好ましくは600mJ/cm2未満であり、さらに好ましくは400mJ/cm2未満である。この照射エネルギーが800mJ/cm2未満であれば、硬化膜の黄色変化をより十分に抑制でき、かつ硬化反応が十分に進み塗膜品質を確保することも可能となる。なお、照射エネルギーは、照射時間に照射強度を乗じて算出できる。
本実施形態によれば、硬化膜の被記録媒体との硬化膜の優れた密着性と、優れた硬化性と、硬化膜の優れた柔軟性とをバランスよく同時に満たす放射線硬化型インクジェット組成物、及びその組成物を用いたインクジェット記録方法を提供することできる。また、本実施形態によれば、上記組成物の組成によって照射時間を短縮することができ、その場合、印刷速度が増大する。他方、本実施形態における組成物の組成によって照射強度を減少させることもでき、その場合、装置の小型化やコストの低下が実現する。その際の紫外線照射には、UV−LEDを用いることが好ましい。このような組成物は、上記波長範囲の紫外線照射により分解する光重合開始剤と、上記波長範囲の紫外線照射により重合を開始する重合性化合物と、のうち少なくともいずれかを含むことにより得られる。なお、発光ピーク波長は、上記の波長範囲内に1つあってもよいし複数あってもよい。複数ある場合であっても上記発光ピーク波長を有する紫外線の全体の照射エネルギーを上記の照射エネルギーとする。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
[組成物用の原料]
下記の実施例及び比較例において使用した原料は、以下の通りである。
(モノマーA)
アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(日本触媒社製製品名「VEEA」、以下「VEEA」と略す。)
(モノマーB)
環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(大阪有機化学工業社製製品名「ビスコート#200」、以下「CTFA」と略す。)
4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン(大阪有機化学工業社製製品名「MEDOL−10」、以下「MEDOL−10」と略す。)
4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン(大阪有機化学工業社製製品名「CHDOL−10」、以下「CHDOL−10」と略す。)
(モノマーC)
2−フェノキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業社製製品名「ビスコート#192」、以下「PEA」と略す。)
ベンジルアクリレート(大阪有機化学工業社製製品名「ビスコート#160」、以下「BzA」と略す。)
(その他のモノマー)
ジプロピレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製製品名「NKエステル APG−100」、以下「DPGDA」と略す。)
イソボルニルアクリレート(大阪有機化学社製製品名「IBXA」、以下「IBXA」と略す。)
N−ビニルカプロラクタム(ISP社製製品名「V−CAP」、以下「nVC」と略す。)
(脂環構造中にエーテル基を1つ有するモノマー)
テトラヒドロフルフリルアクリレート(日立化成工業社製製品名「THF−A」、以下「THF−A」と略す。)
(顔料)
酸化チタン(石原産業社製製品名「CR60−2」)
(分散剤)
LUBRIZOL社製製品名「Solsperse 36000」、以下「Sol36000」と略す。
(光重合開始剤)
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(固形分100%、BASF社製製品名「IRGACURE 819」、以下「819」と略す。
2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド(固形分100%、BASF社製製品名「DAROCURE TPO」、以下「TPO」と略す。)
2,4−ジエチルチオキサントン(固形分100%、日本化薬社製製品名「KAYACURE DETX−S」、以下「DETX」と略す。)
(界面活性剤)
ポリエーテル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサン(BYK社製製品名「BYK−UV3500」、以下「BYK−UV3500」と略す。)
(重合禁止剤)
p−メトキシフェノール(関東化学社製、以下「MEHQ」と略す。)
[実施例1〜19、比較例1〜5]
〔顔料分散物の作製〕
組成物の作製に先立ち、顔料分散物を作製した。表1〜2の分散液Aまたは分散液Bの組成となるよう、顔料(酸化チタン)、分散剤(Sol36000)及びPEA又はDPGDAを混合し、1時間スターラーで撹拌した。撹拌後の混合液をビーズミルで分散し、顔料分散物を得た。なお、分散条件は、直径0.65mmのジルコニアビーズを70%の充填率で充填し、周速を9m/sとし、分散時間を2〜4時間とした。
〔組成物の作製〕
表1〜2に記載の成分を、表1〜2に記載の組成(単位:質量%)となるように添加し、これを常温で1時間混合撹拌して完全に溶解させた。なお、顔料、分散剤及びPEA又はDPGDAの一部は分散液として添加した。これを、さらに5μmのメンブランフィルターでろ過して、各放射線硬化型インクジェット組成物を得た。
[評価項目]
インクジェットプリンター PX−G5000(セイコーエプソン株式会社(Seiko Epson Corporation)製商品名)を用いて、上記の放射線硬化型インクジェット組成物をそれぞれのノズル列に充填した。常温、常圧下で、被記録媒体である塩化ビニルシート(Viewcal 2000(白)、株式会社桜井製)上に、記録解像度720dpi×720dpi及び液滴重量7ngの条件で、ベタパターン画像を印刷した。なお、このベタパターン画像は、記録解像度で規定される最小記録単位領域である画素の全ての画素に対してドットを記録した画像である。上記の印刷と共に、キャリッジの横に搭載した紫外線照射装置内のUV−LEDから、照射強度が400mW/cm2であり、且つ波長が395nmである紫外線を照射してベタパターン画像を硬化させることにより、被記録媒体上に硬化膜が付着した記録物を得た。なお、指触試験により画像(塗膜表面)のタック感がなくなった時点で硬化したものと判断した。
この記録物を用いて、下記評価項目[硬化膜の密着性]、[硬化膜色調(黄色さ)]及び[硬化膜の柔軟性(塗膜伸び)]に示す評価を行った。なお、実施例11については硬化の過程で他の実施例よりも臭気があり、比較例1については、硬化の過程で実施例11よりも強い臭気を感じた。
[硬化膜の密着性]
硬化膜の密着性評価のために、まず、切り込み工具として単一刃切り込み工具(一般に市販されているカッター)と、単一刃切り込み工具を用いて等間隔に切り込むためのガイドとを用意した。まず、得られた硬化膜に対して垂直になるように切り込み工具の刃を当てて、硬化膜に6本の切り込み(切り込み間の距離:1mm。以下同様。)を入れた。この6本の切り込みを入れた後、90°方向を変え、既に入れた切り込みと直交するよう、さらに6本の切り込みを入れ、格子状の切り込みを形成した。次に、約75mmの長さの透明付着テープ(幅25±1mm)を、硬化膜に形成された格子状の切り込みに貼り付け、硬化膜が透けて見えるように十分指でテープを擦った。次に、テープを貼り付けて5分以内に、60°に近い角度で、0.5〜1.0秒で確実にテープを硬化膜から引き剥がして、その後の硬化膜の状態を目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。A評価またはB評価であれば、良好な密着性が得られているということができる。

A:硬化膜の剥離は認められないか、剥離が認められる格子が5%以下。
B:格子の5%超35%以下に硬化膜の剥離が認められた。
C:格子の35%超に硬化膜の剥離が認められた。
[硬化膜色調(黄色さ)]
印刷、硬化させたサンプル(硬化膜)に対して、市販の測色機(X−Rite社製製品名「Gretag Macbeth Spectrolino」)を用いて、CIE/L*a*b*表色系における、b*値を測定した。評価基準は以下のとおりである。

S:b*値が3未満
A:b*値が3以上5未満
B:b*値が5以上7未満
C:b*値が7以上
[硬化膜の柔軟性(塗膜伸び)]
記録物を所定の大きさ(このときの長さをL0とする。)に切断し、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、記録物を引張試験機により引っ張り、記録物における硬化膜にクラック又は剥がれ(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(1)から被記録媒体上に形成された硬化膜(画像)のクラック等発生伸度(%)を算出し、記録物における硬化膜の柔軟性について評価した。A評価またはB評価であれば、良好な柔軟性が得られているということができる。

硬化膜のクラック等発生伸度(%)={(L1−L0)/L0}×100 …(1)
A:クラック等発生伸度が200%以上である。
B:クラック等発生伸度が100%以上200%未満である。
C:クラック等発生伸度が100%未満である。
[硬化性]
インクジェットプリンター PX−G5000(セイコーエプソン株式会社(Seiko Epson Corporation)製商品名)を用いて、上記の放射線硬化型インクジェット組成物をそれぞれのノズル列に充填した。常温、常圧下で、被記録媒体である塩化ビニルシート(Viewcal 2000(白)、株式会社桜井製)上に、記録解像度720dpi×720dpi及び液滴重量7ngの条件で、ベタパターン画像を印刷した。なお、このベタパターン画像は、記録解像度で規定される最小記録単位領域である画素の全ての画素に対してドットを記録した画像である。上記の印刷と共に、キャリッジの横に搭載した紫外線照射装置内のUV−LEDから、照射強度が400mW/cm2であり、且つ波長が395nmである紫外線を照射してベタパターン画像を硬化させることにより、被記録媒体上に硬化膜が付着した記録物を得た。なお、指触試験により画像(塗膜表面)のタック感がなくなった時点で硬化したものと判断した。
評価は、硬化の際に要した紫外線の照射エネルギーを算出することにより行った。照射エネルギー[mJ/cm2]は、光源から照射される紫外線の被照射表面における照射強度[mW/cm2]を測定し、これと照射継続時間[s]との積から求めた。照射強度の測定は、紫外線強度計UM−10、受光部UM−400(いずれもコニカミノルタセンシング社(KONICA MINOLTA SENSING,INC.)製)を用いて行った。評価基準は以下の通りである。A評価またはB評価であれば、良好な硬化性が得られているということができる。

A:400mJ/cm2未満
B:400mJ/cm2以上800mJ/cm2未満
C:800mJ/cm2以上
[開始剤溶解性]
表1〜2に示す各実施例及び比較例に係る各モノマー成分を全て秤量し、容器内に投入し、混合した後に、表1及び2に示す光重合開始剤成分をその容器内に添加して混合物を得た。その混合物を室温環境でスターラーにて、300rpmの回転数で撹拌し、光重合開始剤が完全に溶解して透明になるまでの時間を測定した。1時間撹拌後も溶解しなかった場合は、超音波洗浄機に容器を収容した超音波処理を15分行った。超音波処理後に再度、光重合開始剤の溶解の有無を確認し、溶解性の指標とした。評価基準は以下の通りである。

A:1時間以内で溶解した。
B:超音波処理後に溶解した。
C:超音波処理後も溶解しなかった。
[粘度]
DVM−E型回転粘度計(東京計器株式会社製)を用いて、上記の放射線硬化型インクジェット組成物の25℃での粘度を測定した。ローターは、コーン角度1°34’、コーン半径2.4cmのDVM−E型用コーンを使用した。回転速度は10rpmとした。評価基準は以下の通りである。

A:20mPa・s未満
B:20mPa・s以上25mPa・s未満
C:25mPa・s以上
Figure 2018162375
Figure 2018162375
本実施例において、硬化膜の密着性、硬化性、硬化膜の柔軟性のいずれの評価もが良好である場合、具体的には、硬化膜の密着性、硬化性、硬化膜の柔軟性のいずれの評価もB評価以上である場合、本発明の効果が得られているということができる。
本実施例と本比較例との対比によれば、本発明の構成とすることにより、硬化膜の密着性、硬化性及び、硬化膜の柔軟性を良好なものとすることができることがわかる。
以下に本実施例及び比較例の結果を考察するが、以下の考察により本発明は何ら限定されない。
本実施例3、7、8、及び9の対比から明らかなように、モノマーAの組成物全体に対する含有量が10〜30質量%であることにより、硬化性、柔軟性、及び粘度をより一層バランスよく良好にできた。これは、モノマーAの含有量が10質量%以上であることによって、硬化性がより一層良好となり、また粘度をより一層低減できること、さらにはモノマーAの含有量が30質量%以下であることによって、モノマーBやモノマーCのような他の単官能モノマーの含有量が相対的に増加して、柔軟性がより一層良好になったと考えられる。
本実施例4〜8、及び10の対比から明らかなように、モノマーBの組成物全体に対する含有量が、25〜50質量%であり、モノマーCの組成物全体に対する含有量が、18〜45質量%であることにより、硬化膜の密着性、開始剤溶解性、柔軟性、及び塗膜色調をより一層良好にできた。モノマーBがエーテル基を2つ以上有する環状構造を含有することを主因として、被記録媒体表面との相互作用により密着性が良好になると考えられるが、モノマーBの含有量を25質量%以上とすることにより、その効果がより一層顕著になったと考えられる。また、モノマーCが芳香環骨格を含有することを主因として開始剤溶解性能が良好になると考えられるが、モノマーBの組成物全体に対する含有量が50質量%以下であり、モノマーCの組成物全体に対する含有量が18質量%以上であることにより、その効果がより一層顕著になったと考えられる。また、モノマーCが芳香環骨格を含有することを主因として、着色が生じやすい傾向にあるが、モノマーCの組成物全体に対する含有量を45質量%以下とすることにより、着色の抑制がより一層顕著になり、塗膜色調がより一層良好になったと考えられる。また、モノマーB及びモノマーCを一定量以上含有することにより、柔軟性を良好にできた。
本実施例1、12、及び13の対比から明らかなように、モノマーBが、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランからなる群より選択される少なくとも一種であることにより、各評価がいずれも良好にできることがわかった。
本実施例15〜19から明らかなように、色材を含有しないクリアインクにおいても塗膜色調が良好であった。モノマーが窒素原子を含有することを主因として、着色が生じる傾向にあるが、窒素含有モノマーの組成物全体に対する含有量を5質量%以下とすることにより、着色をより一層抑制できると考えられる。また、開始剤であるアシルフォスフィンオキサイド化合物の組成物全体に対する含有量が9質量%以下であることで、密着性、硬化性、柔軟性などの硬化膜特性を良好に維持しつつ、アシルフォスフィンオキサイド化合物に由来する着色を抑制できると考えられる。
本実施例2、4〜6、及び10の対比によれば、モノマーBとモノマーCとの質量比(モノマーB/モノマーC)が0.7〜3.0であることにより、密着性、塗膜色調、及び開始剤溶解性のバランスが良好であった。モノマーBがエーテル基を2つ以上有する環状構造を含有することを主因として、被記録媒体表面との相互作用により密着性が良好になると考えられるが、モノマーBとモノマーCとの質量比が0.7以上であること、つまりモノマーBの相対的な含有量が一定以上であると、その効果がより一層顕著になったと考えられる。また、モノマーCが芳香環骨格を含有することを主因として、着色が生じやすい傾向にあるが、モノマーCの相対的な含有量が一定以下であることにより、着色の抑制がより一層顕著になったと考えられる。また、モノマーCが芳香環骨格を含有することを主因として開始剤溶解性能が良好になると考えられるが、モノマーBとモノマーCとの質量比が3.0以下であること、つまりモノマーCの相対的な含有量が一定以上であることにより、その効果がより一層顕著になったと考えられる。
実施例11については硬化の過程で他の実施例よりも臭気があり、比較例1については、硬化の過程で実施例11よりも強い臭気を感じた。これらから、臭気の観点でBzAよりもPEAがより臭気を低減できる観点で好ましいことがわかった。また、IBXAよりもモノマーB(特にCTFA)がより臭気を低減できる観点で好ましいことがわかった。これはモノマーBが、エーテル基を2つ以上有する環状骨格を含むことにより、脂環構造よりも極性が高くなったことに起因すると考えられる。

Claims (15)

  1. 放射線硬化型インクジェット組成物であって、
    下記一般式(I):
    CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
    (式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基を示す。)
    で表されるモノマーAと、エーテル基を2つ以上有する環状エーテル骨格を含む単官能(メタ)アクリレートモノマーBと、芳香環骨格を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーCと、光重合開始剤と、を含有し、
    前記モノマーAの前記組成物全体に対する含有量が、5〜35質量%であり、
    前記モノマーBの前記組成物全体に対する含有量が、23〜55質量%であり、
    前記モノマーCの前記組成物全体に対する含有量が、13〜46質量%である、放射線硬化型インクジェット組成物。
  2. 前記モノマーAの前記組成物全体に対する含有量が、10〜30質量%である、請求項1記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  3. 前記モノマーBの前記組成物全体に対する含有量が、25〜50質量%であり、
    前記モノマーCの前記組成物全体に対する含有量が、18〜45質量%である、請求項1又は2に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  4. 前記モノマーBが、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  5. さらに色材を含有し、前記色材が白色顔料を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  6. 前記色材の前記組成物全体に対する含有量が、5〜30質量%である、請求項5に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  7. 色材の前記組成物全体に対する含有量が、0.5質量%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  8. 前記インクジェット組成物が、クリアインク組成物である、請求項7に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  9. 窒素含有モノマーの前記組成物全体に対する含有量が、5質量%以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  10. 前記光重合開始剤がアシルフォスフィンオキサイド化合物を含有し、前記アシルフォスフィンオキサイド化合物の前記組成物全体に対する含有量が9質量%以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  11. 前記アシルフォスフィンオキサイド化合物が、ビスアシルフォスフィンオキサイド化合物とモノアシルフォスフィンオキサイド化合物とを含有する、請求項10記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  12. 前記光重合開始剤がチオキサントン化合物を含み、前記チオキサントン化合物の前記組成物全体に対する含有量が1質量%以下である、請求項1〜11のいずれかに一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  13. 前記モノマーBと前記モノマーCとの質量比(モノマーB/モノマーC)が0.7〜3.0である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物。
  14. 被記録媒体上に請求項1〜13のいずれか一項に記載の放射線硬化型インクジェット組成物を吐出する吐出工程と、該吐出工程により吐出された前記組成物に放射線を照射して、前記組成物を硬化する硬化工程と、を含む、インクジェット記録方法。
  15. 前記硬化工程における照射エネルギーが800mJ/cm2未満である、請求項14記載のインクジェット記録方法。
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