JP2019104845A - 電子線硬化型インクジェットインクおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 三官能以上の多官能化合物を含む光重合性化合物と、
炭素数6以上9以下の直鎖アルキルアルデヒドと
を含有し、前記直鎖アルキルアルデヒドの含有量は、電子線硬化型インクジェットインクの全質量に対して、トルエン換算値として、0.001mg/kg以上10mg/kg以下である、電子線硬化型インクジェットインク。
[2] 前記電子線硬化型インクジェットインクの全質量に対する前記直鎖アルキルアルデヒドの含有量は、トルエン換算値として、0.01mg/kg以上1.0mg/kg以下である、[1]に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
[3] 前記多官能化合物の量は、光重合性化合物の全質量に対して5質量%を超え、40質量%以下である、[1]または[2]に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
[4] ゲル化剤をさらに含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の電子線硬化型インクジェットインク。
[5] 前記ゲル化剤の含有量は、インクジェットインクの全質量に対して0.5質量%以上10.0質量%未満である、[4]に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
[6] 前記ゲル化剤は、主鎖に12個以上の炭素原子を含む直鎖アルキル基を有する脂肪族エステルまたは脂肪族ケトンを含む、[4]または[5]に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の電子線硬化型インクジェットインクの液滴を、吐出ヘッドのノズルから吐出して記録媒体の表面に着弾させる工程と、
前記着弾したインクジェットインクの液滴に、電子線を照射する工程と、
を含む、画像形成方法。
[8] 前記電子線は、加速電圧が150kV未満の電子線である、[7]に記載の画像形成方法。
本発明の第一の実施形態は、三官能以上の多官能化合物を含む光重合性化合物と、炭素数6以上9以下の直鎖アルキルアルデヒドとを含有する、電子線硬化型インクジェットインクに係る。
光重合性化合物は、電子線の照射によって重合または架橋反応を生じて重合または架橋し、インクを硬化させる作用を有する化合物であればよい。光重合性化合物の例には、ラジカル重合性化合物およびカチオン重合性化合物が含まれる。光重合性化合物は、モノマー、重合性オリゴマー、プレポリマーあるいはこれらの混合物のいずれであってもよい。本発明において使用する光重合性化合物は、三官能以上の多官能化合物を含む限り、1種のみからなるものでも、2種類以上を含むものでもよい。
本発明のインクは、炭素数6以上9以下の直鎖アルキルアルデヒドを含む。炭素数が6以上9以下である直鎖アルキルアルデヒドは、光重合性化合物の架橋を適度に阻害して、インクの電子線硬化によって得られる硬化膜の柔軟性と耐擦性の両立を可能にする。炭素数6以上であれば、柔軟性を向上させるのに十分な阻害が可能となり、炭素数が9以下であれば、架橋の阻害によって耐擦性が不十分になることもない。
インクをメタノールで10倍に希釈し、それを0.5g精秤し、さらに5mlとなるようにメタノールで希釈することで、測定試料溶液を調製する。調製した測定試料溶液1μLをガスクロマトグラフ質量分析に付して、炭素数6以上9以下の直鎖アルキルアルデヒドに相当する分子量の成分の含有量を求め、得られた値に基づき、トルエン換算の定量値(mg/kg)を算出する。
本発明のインクは、ゲル化剤をさらに含有してもよい。ゲル化剤は、常温ではインクをゲル化させるが、加熱するとインクをゾル化させる有機物である。ゾル化したインクの吐出性および記録媒体に着弾したインクのゲル化によるピニング性を制御しやすくする観点から、ゲル化剤の融点は、30℃以上150℃未満であることが好ましい。
本発明のインクは、上述した成分以外にも、画像の柔軟性や耐擦性を顕著に低下させない限りにおいて、光重合開始剤、色材、分散剤、光増感剤、重合禁止剤および界面活性剤などを含むその他の成分をさらに含んでいてもよい。これらの成分は、電子線硬化型インク中に、1種のみが含まれていてもよく、2種類以上が含まれていてもよい。
耐候性の良好な画像を得る観点からは、色材は顔料であることが好ましい。顔料は、形成すべき画像の色彩などに応じて、たとえば、黄(イエロー)顔料、赤またはマゼンタ顔料、青またはシアン顔料および黒顔料から選択することができる。
緑顔料の例には、C.I.Pigment Green(以下、単に「PG」ともいう。) 7、PG26、PG36、およびPG50などが含まれる。
インクジェットヘッドからのインクの吐出性をより高める観点からは、インクの80℃における粘度は3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。また、インクがゲル化剤を含むゲルインクの場合、着弾して常温に降温した際にインクを十分にゲル化させる観点からは、インクの25℃における粘度は1000mPa・s以上であることが好ましい。
本発明の第二の実施形態は、本発明のインクの液滴を、吐出ヘッドのノズルから吐出して記録媒体の表面に着弾させる第1の工程と、前記着弾したインクの液滴に、電子線を照射する第2の工程とを含む、画像形成方法に係る。
本工程では、インクジェットヘッドのノズルからインクの液滴を吐出し、記録媒体に着弾させる。インクは、上述した本発明の電子線硬化型インクである。
本工程では、第1の工程で基材に着弾させたインクの液滴に、電子線を照射して、液滴を硬化させる。
本発明のインクは、前述のように、折れ割れの発生が少なく、同時に耐擦性が高く、マイグレーションが生じ難い画像を形成可能である。従って、各種パッケージ等の印刷や、その他の種々の印刷に適用することができる。
1−1.顔料分散液の調製
9質量部の分散剤、および71質量部の二官能の光重合性化合物をステンレスビーカーに入れ、65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌溶解した。室温まで冷却した上記溶解液に20質量部の顔料を加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓して、ペイントシェーカーで4時間分散処理した。分散処理後、ジルコニアビーズを除去して、シアン顔料分散体をそれぞれ調製した。
(分散剤)
BASF社製、efka 7701(「efka」は同社の登録商標)
(二官能の光重合性化合物)
トリプロピレングリコールジアクリレート(0.2%の重合禁止剤を含有)
(シアン顔料)
C.I.Pigment Blue 15:4(大日精化工業株式会社製、クロモファインブルー 6332JC(「クロモファイン」は同社の登録商標))
下記の表1および表2に記載されたインクの組成にしたがって以下の各成分およびシアン分散液を混合して、80℃に加熱して攪拌した。得られた溶液を加熱しながら、ADVANTEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターで濾過して、インクを調製した。
インクをメタノールで10倍に希釈した。希釈したインク0.5gを精秤し、それを5mlになるようにメタノールでさらに希釈し、測定試料溶液とした。
得られた測定試料溶液1μLを、以下の条件下でガスクロマトグラフィー−質量分析(GC−MS)に付して、インクに含まれる直鎖アルキルアルデヒド量を測定した。尚、直鎖アルキルアルデヒドの定量値(mg/kg)は、トルエン換算で算出した。
ガスクロマトグラフ:7890GC(Agilent社製)
質量分析装置:JSMQ1500GC(日本電子社製)
カラム:DB−624(内径:0.25mm×長さ:30mL、膜厚1.4μm)
キャリアガス:He 1.0ml/min
注入モード:Split(1:20)
注入口温度:230℃
GCオーブン条件:40℃(3分保持)、10℃/minで昇温、230℃(10分保持)
MS:Scan m/z30−400
SIM m/z41,56(アルデヒド)、
m/z43,57,71(アルカン)、
m/z41,57(アルコール)
[光重合性化合物]
単官能化合物1: フェノキシエチルアクリレート
二官能化合物1: EO変性ネオペンチルグリオールジアクリレート
二官能化合物2: ポリエチレングリコール#600ジアクリレート
三官能以上の多官能化合物1: 3PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート
三官能以上の多官能化合物2: 3EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート
C6未満: プロピオンアルデヒド(炭素数:3)
C6〜C9(1): ヘキサナール(炭素数:6)
C6〜C9(2): ノナナール(炭素数:9)
C10以上: ドデカナール(炭素数:12)
ゲル化剤1: ジステアリルケトン(花王社製、カオーワックスT1)
2−1.画像形成方法
KM1800i、コニカミノルタ社製(ノズル数:1776個)を備えたインクジェット用の画像形成装置を用い、記録媒体としてコート紙(厚み:0.46mm、坪量:420g/m2、日本製紙株式会社製アイベストW)を用い、23℃、55%RHの環境下で、インク1〜19により、付量が9g/m2である画像を形成し、評価した。なお、1枚の画像を形成するために用いたインクの液滴は、すべての液滴の着弾後に、酸素濃度0.5%の雰囲気で、下記の照射源から活性光線を照射して、全体を一括で硬化させた。搬送速度は、すべて200mm/sだった。記録媒体は、すべて35℃とした。
EB:以下の条件で電子線を照射した。
吸収線量 60kGy
管電圧 70kV
管電流 1.64mA
照射距離 10mm
(柔軟性)
インク1〜17のいずれかを用いて、5cm×5cmのベタ画像を形成した。
形成した画像を25℃、60%RHの環境下に24時間放置した後、ベタ画像を形成した面が山となり、かつ、ベタ画像に折り目が形成されるように、画像を長手方向に2つ折りにした。その後、折り曲げ部にセロハンテープ(3M社製)を貼り、ゆっくりと剥した。剥した後の折り曲げ部をもとに、以下の基準でインクの柔軟性を評価した。
◎:記録媒体を180°折り曲げ、10分保持しても画像が全く割れない
○:記録媒体を180°折り曲げると画像がわずかに割れるが、実用上許容範囲にある
△:記録媒体を90°折り曲げると画像がわずかに割れる
×:記録媒体を90°折り曲げると画像が大きく割れる
インク1〜17のいずれかを用いて、上述した画像形成方法でベタ画像を形成した。「JIS規格 K5701−1 6.2.3 耐摩擦性試験」に記載の方法に則り、適切な大きさに切り取った印刷用コート紙Aを画像上に設置し、荷重をかけて擦り合わせた。その後、画像濃度の低下の程度を目視観察し、下記の基準に従って耐擦過性を評価した。
◎:50回以上擦っても、画像の変化はまったく認められなかった
○:50回擦った段階で画像濃度の低下がほぼ認められなかった
△:50回擦った段階で画像濃度の低下が認められた
×:50回未満の擦りで、明らかな画像濃度低下が認められた
インクジェットヘッドからインク出射を行い、ノズル欠および出射曲がりの有無について目視観察を行い、下記の基準に則り、吐出安定性の評価を行った。
◎:ノズル欠の発生が全く認められなかった
〇:全ノズル512中、1個のノズルでノズル欠が認められた
△:全ノズル512中、2〜4個のノズルでノズル欠が認められた
×:全ノズル512中、5個以上のノズルでノズル欠が認められた
Claims (8)
- 三官能以上の多官能化合物を含む光重合性化合物と、
炭素数6以上9以下の直鎖アルキルアルデヒドと
を含有する電子線硬化型インクジェットインクであって、前記直鎖アルキルアルデヒドの含有量は、電子線硬化型インクジェットインクの全質量に対して、トルエン換算値として、0.001mg/kg以上10mg/kg以下であることを特徴とする
電子線硬化型インクジェットインク。 - 前記電子線硬化型インクジェットインクの全質量に対する前記直鎖アルキルアルデヒドの含有量は、トルエン換算値として、0.01mg/kg以上1.0mg/kg以下である、請求項1に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
- 前記多官能化合物の量は、光重合性化合物の全質量に対して5質量%を超え、40質量%以下である、請求項1または2に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
- ゲル化剤をさらに含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
- 前記ゲル化剤の含有量は、インクジェットインクの全質量に対して0.5質量%以上10.0質量%未満である、請求項4に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
- 前記ゲル化剤は、主鎖に12個以上の炭素原子を含む直鎖アルキル基を有する脂肪族エステルまたは脂肪族ケトンを含む、請求項4または5に記載の電子線硬化型インクジェットインク。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子線硬化型インクジェットインクの液滴を、吐出ヘッドのノズルから吐出して記録媒体の表面に着弾させる工程と、
前記着弾したインクジェットインクの液滴に、電子線を照射する工程と、
を含む、画像形成方法。 - 前記電子線は、加速電圧が150kV未満の電子線である、請求項7に記載の画像形成方法。
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