JP2020076030A - インク組成物およびインク組成物による印刷物の金属調を予測する方法 - Google Patents

インク組成物およびインク組成物による印刷物の金属調を予測する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた金属調を有する汎用性のある印刷な活性エネルギー線硬化型インク組成物を提供することにある。【解決手段】 少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物であって、前記活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値が30以上である、活性エネルギー線硬化型インク組成物。【選択図】図1

Description

本発明は、活性エネルギー線硬化型インク組成物に関し、特には、長期保存後のインクを用いた場合でも優れた金属調を有する印刷物を印刷可能で、かつ貯蔵安定性にも優れるインク組成物およびその印刷物の金属調を予測する方法に関する。
従来、優れた金属調を有する画像を表現するため、金属顔料をインク組成物中に配合する手法が知られており、水系インク、有機溶剤系インク及び活性エネルギー線硬化系インク等の様々なインクの形態に対して金属顔料を配合することが検討されている。
特に、金属調の意匠を実現するため、金属顔料として鱗片状金属顔料が好適に使用されるが、このような鱗片状金属顔料を用いて優れた金属調を有する画像を実現するためには、鱗片状金属顔料を塗膜内で均一に配向させる必要がある。鱗片状金属顔料の配向性を向上させるための種々の手法が知られている。
例えば、特許文献1,2には、重合性化合物と、蒸着金属顔料と、リン酸基含有重合体を分散剤として含む非水系の活性エネルギー線硬化型インクジェットインク組成物が開示されている。
特開2012−46561号公報 特許5855782号公報
しかしながら、これらのインクジェットインク組成物では、インクを用いて印刷物を印刷した場合には、十分な金属光沢を得られず、長期保存したインクを用いて印刷物を印刷した場合には、保存前のインクを用いた場合と比べて印刷物の金属光沢が劣ることがあった。
本発明の目的は、金属調に優れた印刷物を印刷可能で、かつ長期保存後のインクを用いた場合でも優れた金属調を有する印刷物が印刷可能な貯蔵安定性に優れた活性エネルギー線硬化型インク組成物および印刷物の金属調を予測する方法を提供することにある。
本発明者等は、下記によって本発明の目的を達成した。
1. 少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物であって、
前記活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値が30以上である、活性エネルギー線硬化型インク組成物。
2. 前記(B)重合性化合物が、比重0.98〜1.15、表面張力33.0〜45.0mN/mである、前記1記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
3. 前記(A)鱗片状金属顔料が、50%体積平均径が0.05以上0.5μm未満であってかつ平均厚みが5.0以上50.0nm未満であり、かつアスペクト比(50%体積平均径/平均厚み)が4以上50以下である、前記1または2記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
4. 少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物による印刷物の金属調を予測する方法であって、
該インク組成物の液界面の色差L*値を測定することによって予測する、活性エネルギー線硬化型インク組成物による印刷物の金属調を予測する方法。
本発明によれば、優れた金属調を有する貯蔵安定性にも優れるインク組成物により汎用性のある印刷をすることが可能である。
色差計による貯蔵安定性試験の様子を示す概念図である。
以下に、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物(以下、単にインク組成物ともいう)を詳細に説明する。
<活性エネルギー線硬化型インク組成物>
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物であって、前記活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値が30以上であることを特徴とし、さらには、少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物であって、 前記(B)重合性化合物が、比重0.98〜1.15、表面張力33〜45mN/mであることを特徴とする。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値が30以上である場合、鱗片状金属顔料がインク中で分散性に優れることから、インク自体の長期の貯蔵安定性に優れることとなり、鱗片状金属顔料の分散性については、インクの液面の鏡面性を観察することによって判断できることが判った。すなわちインク液面の鏡面性が優れるインクは、印刷物としても優れた金属調の印刷物を得ることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値は30以上であり、好ましくは50以上である。
<(A)鱗片状金属顔料>
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物に用いる鱗片状金属顔料は、箔のような薄く平らな形状をした金属顔料であり、例えば、蒸着を利用した製法により得られる。鱗片状金属顔料としては、アルミニウム、ニッケル、クロム、錫、銅、銀、白金、金等の金属顔料が挙げられ、アルミニウムが好ましい。平均粒径、アスペクト比は適宜選択して使用することができ、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。
本発明の鱗片状金属顔料は、50%体積平均径が0.05以上0.5μm未満であってかつ平均厚みが5.0以上50.0nm未満である。
本発明において、50%体積平均径は、体積基準粒度分布の50%粒子径(D50)を指し、フロー式粒子像分析装置を用いて測定される粒度分布から求めることができる。
フロー式粒子像分析装置としては、シスメックス株式会社製の商品名「FPIA−3000S」を挙げることができる。また、フロー式粒子像分析装置での測定条件は下記の通りである。
撮像ユニット:高倍率撮像ユニット
倍率:40倍(接眼レンズ20倍×対物レンズ2倍)
測定モード:HPF測定モード
測定時間:約2分
測定溶媒:エタノール
二値化閾値設定係数:85%
測定時の溶媒による希釈率:2000倍
シース液:エタノール。
鱗片状金属顔料は、50%体積平均径が0.05以上0.5μm未満であることが好ましい。50%体積平均径が0.05未満、あるいは0.5μm以上となると金属調が得られなくなり、金属光沢感のない印刷物となる。
また、平均厚みは5.0以上50.0nm未満であることが好ましい。平均厚みが50nm以上となると、金属調が得られなくなり、金属光沢感のない印刷物となる。また、平均厚みが5nm以下となると、鱗片状金属顔料が薄すぎるため金属光沢が得られなくなってしまう。
平均厚みとしては5.0〜20.0nmであることが好ましく、10.0〜18.0nmであることがさらに好ましい。
平均厚みは、下記のようにして求めた。
アセトンで希釈した鱗片状金属顔料をガラス基板上に数滴滴下し、自然乾固させる。次に、原子間力顕微鏡(商品名:「Nanopics 1000」、セイコーインスツルメンツ株式会社製)を用いてこのガラス基板上に強制配向させた鱗片状金属顔料を20点抽出し、タッピングモードによってそれぞれの厚みを測定する。そして、測定した20点の厚みのうち、上位値および下位値の各3点の厚みを除外した残りの14点の厚みの平均値を求め、その平均値を平均厚みとした。
本発明の鱗片状金属顔料アスペクト比(50%体積平均径/平均厚み)は、4以上50以下であることが好ましい。
本発明の鱗片状金属顔料は、公知の方法、例えば特許文献2に記載の方法で作製することができる。例えば、フィルム支持体上に金属顔料と相溶性のある下引き層を設けたのち、その下引き層上に真空蒸着法等により金属層を設ける。この金属層の厚みが、ほぼ鱗片状金属顔料の厚みに相当する。ついで、下引き層を溶解する溶剤で満たした超音波分散装置内に金属層を設けたフィルム支持体を配置し、超音波分散処理を行う。この超音波分散処理により、金属層はフィルム支持体から剥離し、さらに分散時間を適宜選択することにより、平均径を調整することができる。
また、超音波分散する前に所定の粒子径に裁断し、その後同上の溶剤を満たした超音波分散装置で剥離する方法も適用することができる。さらに細かくするときは、高圧噴射することも効果的である。
こうして得られた鱗片状金属顔料分散液を乾燥し、または分散液調製後に一部の溶剤を重合性化合物と置換する等の方法で、インク組成物に使用することができる。
本発明のインク組成物中において、鱗片状金属顔料の含有量は、0.3〜5.0質量%であることが好ましい。
≪活性エネルギー線硬化≫
本発明における活性エネルギー線としては、可視光線、紫外線、電子線等通常の活性エネルギー線を使用することができ、特に紫外線であることが好ましい。活性エネルギー線源としては、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマレーザ、色素レーザ、LEDランプ等の紫外線源、並びに電子線加速装置等が使用できる。活性エネルギー線の照射エネルギー量(積算光量)は、200〜2,000mJ/cmであることが好ましい。
<(B)重合性化合物>
本発明のインク組成物に用いる重合性化合物は、紫外線、可視光線、電子線等の活性エネルギー線の照射によりラジカル重合、カチオン重合を起こすモノマーであって、比重0.98〜1.15、表面張力33.0〜45.0mN/m(20℃)であれば、特に制限なく使用することができる。
これら重合性化合物は、単官能モノマー、多官能モノマー、環状エーテル化合物、オキセタン化合物等を使用することができ、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。
本発明のインク組成物中において、重合性化合物の含有量は、70〜90質量%であることが好ましい。
本発明の重合性化合物がラジカル重合性化合物の場合、メタクリレートも含むアクリレート系モノマーであることが好ましく、多官能モノマーを含むことがさらに好ましい。多官能モノマーは、2〜6官能モノマーを使用することができる。多官能モノマーは、重合性化合物の50〜95質量%含有することが好ましく、60〜85質量%がさらに好ましい。
多官能モノマーの存在は、鱗片状金属顔料の印刷面での配向を促進し、1パス方式のような印刷方法で印刷する場合には鏡面調、マルチパス方式のような印刷方法で印刷する場合には金属調をより強く表現することができる。ここで「鏡面調」とは、粒状感のない緻密な金属光沢感をいい、「金属調」とは、粒状感のある金属光沢感をいう。
本発明において好ましく使用できるモノマーを下記に示す(比重、表面張力mN/m)。
単官能モノマー:フェノキシジエチレングリコールアクリレート(1.11、40.0)、カプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(1.10、43.0)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(1.06、36.0)、フェノキシエチルアクリレート(1.11、39.7)、4−ヒドロキシブチルアクリレート(1.04,38.8)
2官能モノマー:トリエチレングリコールジアクリレート(1.11、39.1)、1,4−ブタンジオールジアクリレート(1.06、34.6)、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート(1.11、40.0)、1,9−ノナンジオールジアクリレート(0.99、34.8)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(1.02、35.0)
3官能モノマー:トリメチロールプロパントリアクリレート(1.11、36.5)等が挙げられる。
なお、数種のモノマーを混合して使用する場合、本発明の比重、表面張力は、含有する質量割合による値を使用する。
<その他の活性エネルギー線硬化性化合物>
本発明の印刷層の強度を上げるためには、活性エネルギー線硬化性化合物として、アクリレートオリゴマーやアクリレートポリマー等を使用してもよい。ウレタン系オリゴマーとしては、市販されているCN963J75、CN964、CN965、CN966J75(いずれもSARTOMER社から入手可能)等を用いることができる。エポキシアクリレートオリゴマーとしては、市販されているCN120、CN131B(いずれもSARTOMER社から入手可能)等を用いることができる。
これら活性エネルギー線硬化性化合物は、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)光重合開始剤>
本発明のインク組成物に用いる光重合開始剤は、活性エネルギー線を照射することによって、重合性化合物やその他の活性エネルギー線硬化性化合物の重合を開始させる。本発明のインク組成物中において、光重合開始剤の含有量は、1〜25質量%であり、3〜20質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることがさらに好ましい。
上記光重合開始剤としては、市販の光重合開始剤を適宜選択して使用することができ、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、フォスフィンオキサイド系化合物等が挙げられるが、硬化性の観点から、照射する活性エネルギー線の波長と光重合開始剤の吸収波長ができるだけ重複するものが好ましい。
インクの硬化性の観点から、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、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、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2,4−ジエチルチオキサントンが好ましく、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特に好ましい。これら光重合開始剤は、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。
≪非反応性溶剤≫
本発明のインク組成物は、重合に関与しない水、非反応性溶剤を含まないものであってもよいが、含有量が0.01質量%以上5.00質量%以下であってもよく、0.01質量%以上2.00質量%以下であることが好ましい。この範囲であれば硬化不良によるにじみの発生を大きく抑制することができ、全く含まれないものよりも金属調に勝るものとなる。
本発明では、非反応性溶剤が0.10〜1.50質量%のときに特に金属調の優れた印刷層を得ることができる。ここでインク組成物に含まれる非反応性溶剤の量は、GCによって測定することができる。本発明では非反応性溶剤量を島津製作所社製GC−14Aを使用し、FID法にて定量した。
本発明の非反応性溶剤としては、水系インクや有機溶剤系インクに通常使用される有機溶剤が挙げられ、沸点は60〜190℃であり、好ましくは70〜150℃である。酢酸エチル、酢酸メチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、1−ブタノール、2−ブタノール、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。非反応性溶剤は、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。
本発明の鱗片状金属顔料は、この非反応性溶剤に分散した後、ロータリーエバポレーター等で重合性化合物と置換してもよい。その際、インク組成物中に0.01〜5.00質量%未満含有されるものとすることが好ましい。
<(D)ノニオン系分散剤>
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物には、他にノニオン系分散剤を使用してもよい。ノニオン系分散剤は、酸価、アミン価を実質的に有していないノニオン系分散剤である。ノニオン系分散剤としては、市販されているSOLSPERSE27000、SOLSPERSE54000(ルーブリゾール社製)、DISPERBYK−192(ビックケミー社製)等を用いることができる。
前記(A)鱗片状金属顔料に対する(D)ノニオン系分散剤の質量比(D/A)としては、0.1〜2.0であることが好ましい。0.1以上では貯蔵安定性がより良好となり、2.0以下ではインクの硬化性がより良好となる。
前記(B)重合性化合物に対する(D)ノニオン系分散剤の質量比(D/B)としては、0.001〜0.02であることが好ましい。0.001以上では貯蔵安定性がより良好となり、0.02以下ではインクの硬化性がより良好となる。
前記(D)ノニオン系分散剤の重量平均分子量としては500〜5,000ことが好ましく、800〜3500であることがより好ましく、1000〜2000であることがさらに好ましい。なお、本発明における重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される、ポリスチレン換算重量平均分子量である。
<その他の顔料、染料>
本発明のインク組成物は、鱗片状金属顔料以外に、顔料、染料等の色材を含有していてもよい。色材としては、本発明における組成物の目的や要求特性に応じて、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀などの光沢色などを付与する種々の顔料や染料を用いることができる。色材の含有量は、所望の色濃度や組成物中における分散性等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されないが、インク組成物の総質量(100質量%)に対して、0.1〜20質量%であることが好ましい。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができ、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。染料としては、特に限定されることなく、例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<インク組成物に含有されるその他の添加剤>
本発明のインク組成物は、光安定剤を含有してもよい。光安定剤としては、市販の光安定剤を使用することができ、シアノアクリレート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾエート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物、ベンジリデンカンファー系化合物、無機微粒子等が挙げられ、中でも、紫外線吸収がより短波長にあるヒドロキシフェニルトリアジン系化合物がインクの硬化性の観点から好ましい。
硬化性の観点から、照射する活性エネルギー線の波長と光安定剤の吸収波長が出来るだけ重複しないものが好ましい。なお、光安定剤の含有量は、インク組成物の全質量中0.1〜15質量%であることが好ましく、0.2〜5質量%であることが更に好ましい。これら光安定剤は、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。
本発明のインク組成物は、重合禁止剤を更に含有してもよい。含有量は、インク組成物の全質量中0.0001〜5質量%であることが好ましく、0.05〜1質量%であることが更に好ましい。
上記重合禁止剤としては、ハイドロキノン系化合物、フェノール系化合物、フェノチアジン系化合物、ニトロソ系化合物、N−オキシル系化合物等、市販の重合禁止剤を使用することができる。これら重合禁止剤は、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。
本発明のインク組成物は、鱗片状金属顔料に起因するインク中でのゲル化を抑制するために、樹脂を含んでいてもよい。
本発明のインク組成物には、インク業界で通常使用される添加剤、例えば、酸化防止剤、シランカップリング剤、可塑剤、防錆剤、非反応性ポリマー、pH調整剤、消泡剤、荷電制御剤、応力緩和剤、浸透剤、表面調整剤、特開2017−52870号公報に記載の樹脂粒子等を本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合してもよい。
≪重量平均分子量が12,000以下でありかつ酸価が5〜100である樹脂(P)≫
本発明のインク組成物は、重量平均分子量が12,000以下であり、かつ酸価が5〜100である樹脂(P)を含有することを好ましい特徴とする。
樹脂(P)は、酸価が5〜100の範囲のカルボキシル基等の酸基を有し、該酸基が鱗片状金属顔料の表面と反応し、鱗片状金属顔料の表面を樹脂(P)で覆うことができる。このため、上記樹脂(P)の酸価が5〜100であれば、インク中でのゲル化を効果的に抑制することができる。
また、上記樹脂(P)は、重量平均分子量が12,000以下であることを要し、重量平均分子量が6,000以下であることが好ましい。樹脂(P)の重量平均分子量が12,000以下であれば、鱗片状金属顔料が本発明のインク組成物中で凝集することをより確実に防止することができ、インクジェット印刷時におけるノズル詰まりを防止することができる。
なお、鱗片状金属顔料の凝集が起きると、鱗片状金属顔料に由来の金属光沢が低下する。上記樹脂(P)の重量平均分子量は、3,000以上であることが好ましい。なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定した値であり、標準物質にはポリスチレンが使用される。
本発明の樹脂(P)は、酸価が5〜100であり且つ重量平均分子量が12,000以下であるため、活性エネルギー線硬化型インク組成物において通常使用される活性エネルギー線硬化性化合物(例えば、後述の単官能性化合物及び多官能性化合物等)に溶解でき、インクの調製時に予め強溶剤に溶解させる必要がなく、上記樹脂(P)を直接配合させることができる。
本発明の樹脂(P)は、上記特定の酸価及び重量平均分子量を有する限り特に限定されるものではないが、印刷物の耐擦過性を向上させる観点から、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、フタル酸樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、尿素(ユリア)樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂の他、これら樹脂を変性させた樹脂等が挙げられ、ポリエステル樹脂であることが好ましい。樹脂(P)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。
樹脂(P)は、通常の合成方法に従って得られるが、一例として、ポリエステル樹脂の合成方法について説明する。ポリエステル樹脂は、単量体である多価カルボン酸とポリアルコールとを通常の方法により脱水重縮合させることにより得られる共重合体であり、単量体の種類や使用量、反応の進行度を調整することにより、所望の重量平均分子量及び酸価が得られる。
多価カルボン酸は、カルボキシル基を2個以上有するカルボン酸であり、具体例としては、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、1,3−シクロブタンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。これら多価カルボン酸は、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。
ポリアルコールは、水酸基(−OH基)を2個以上有するアルコールであり、具体例としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルプロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、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、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジエタノール、1,10−デカメチレングリコール、1,12−ドデカンジオール、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。これらポリアルコールは、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。
本発明のインク組成物においては、樹脂(P)が、例えば3.0質量%以上の高い含有量で配合されていても、鱗片状金属顔料が本発明のインク組成物中で凝集することを防止することができ、インクジェット印刷時におけるノズル詰まりを防止できるものの、優れた金属光沢を発揮する観点から、本発明のインク組成物中における樹脂(P)の含有量は、15.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以下が更に好ましい。一方、本発明のインク組成物中において、樹脂(P)の含有量は、印刷物の耐擦過性を向上させる観点から、3.0質量%以上が好ましく、5.0質量%以上が更に好ましい。
本発明のインク組成物においては、鱗片状金属顔料の表面を効率よく被覆する観点から、鱗片状金属顔料に対する樹脂(P)の質量比(樹脂P/鱗片状金属顔料)が0.05〜50であることが好ましく、0.6〜20であることが更に好ましい。
<インク組成物の調製>
本発明のインク組成物は、通常、少なくとも(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始と、必要に応じて適宜選択される各種成分とを混合し、使用するインクジェットプリントヘッドのノズル径の約1/10以下のポアサイズを持つフィルターを用い濾過することによって調製する。
<インク組成物の物性>
本発明のインク組成物は、40℃における粘度が5.0〜30.0mPa・sであることが好ましい。40℃におけるインクの粘度が上記特定した範囲内にあれば、良好な吐出安定性が得られる。なお、インクの粘度は、レオメーター(Antonpaar社製MCR301)を用いて40℃、ずり速度100s−1にて測定することができる。
本発明の表面張力は、20℃において白金プレート法(協和界面科学製自動表面張力計CBVP−Z)で測定した。また比重は、20℃においてJISZ8804:2012に準じて測定した。
<金属調の予測方法>
本発明による印刷物の金属調は、インク組成物の液面を測定して得られるL*値から予測することができる。例えば、図1に示すように、インク組成物をシャーレに入れ静置し、その液面を1cmの高さから色差計によって測定する。
<使用分野>
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、一般に活性エネルギー線硬化型材料が用いられている分野であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、成形用樹脂、塗料、接着剤、絶縁材、離型剤、コーティング材、シーリング材、各種レジスト、各種光学材料などに応用することが可能であり、特にインクジェットインク組成物として使用する場合に有用である。
本発明のインク組成物は、種々のインクジェットプリンタで使用することができる。インクジェットプリンタとしては、例えば、荷電制御方式又はピエゾ方式によりインク組成物を吐出させるインクジェットプリンタを挙げることができる。また、大型インクジェットプリンタ、具体例としては工業ラインで生産される物品への印刷を目的としたインクジェットプリンタも好適に使用できる。
本発明の被印刷物は、特に限定されるものではないが、工業ラインで用いられる基材が好適に挙げられる。また、被印刷物の形状としては、例えば、板状及びフィルム状等がある。更に、被印刷物の材質としては、例えば、ABS樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリプロピレン(PP)等のプラスチック、ステンレス、アルミニウム等の金属、木材及びガラス等が挙げられる。
本発明の印刷工程においては、1パス方式のような印刷方法を用い、特定の領域において基材を完全被覆し、印刷後の印刷層が平滑となる場合は、鏡面調を有する印刷画像が得られる。マルチパス方式のような印刷方法を用い、印刷層の表面が平滑ではなくドット形状を維持する場合は、粒状感のある金属調を有する印刷画像が得られる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
<インク組成物>
≪鱗片状金属顔料分散液の調製≫
膜厚100μmのPETフィルム上に、セルロースアセテートブチレート(ブチル化度37%)を酢酸エチルに溶解した3.0質量%下引き液を均一に塗布し、PETフィルム上に下引き層を形成した。
次いで、真空蒸着により、上記下引き層上に平均膜厚21nmのアルミニウム蒸着層を形成し積層体を得た。
上記積層体を、酢酸エチル中、超音波分散機を用いて剥離・微細化・分散処理を同時に行い、鱗片状金属顔料分散液を作製した。
得られた鱗片状金属顔料分散液を、開き目5μmのSUSメッシュフィルターにてろ過処理を行い、粗大粒子を除去しD50=0.6μm、平均厚み=21nmの鱗片状金属顔料分散液1(以下、分散液1ということもある)を得た。
インク組成物の調製においては、鱗片状金属顔料分散液1を使用し、途中エバポレーターにより溶剤を留去、あるいは溶剤を添加することで、所定の非反応性溶剤濃度に調整した。
この方法と同様にして、表1に記載の鱗片状金属顔料分散液2を作製した。単位は質量%である。
Figure 2020076030
≪樹脂(P)の合成≫
温度計、攪拌器、窒素導入管及びパーシャルコンデンサー付き流出管を搭載したフラスコに、イソフタル酸320質量部、無水マレイン酸5質量部、ネオペンチルグリコール200質量部を入れ、所定の酸価になるまで240℃で脱水縮合反応させた。その後、パーシャルコンデンサーを分水器付き還流冷却管に取り替え、キシレンを加えてさらに脱水縮合反応させた。目的の酸価と重量平均分子量となったことを確認した後、エバポレーターでキシレンを除去することで、ポリエステル樹脂(P)を得た。
≪インク組成物の調製≫
鱗片状金属顔料分散液、重合性化合物、光重合開始剤は下記のものを使用して、インク組成物1として100質量%となるように調製した。
1)(A)鱗片状金属顔料分散液:アルミニウム固形分として 1質量%
2)(B)重合性化合物:
a.エトキシ-ジエチレングリコールアクリレート
b.イソボルニルアクリレート
c.テトラヒドロフルフリルアクリレート
d.フェノキシエチルアクリレート
e.トリエチレングルコールジアクリレート
f.ネオペンチルグリコールジアクリレート
g.1,9−ノナンジオールジアクリレート
h.1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
i.カプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート
j.トリメチロ−ルプロパントリアクリレート
3)(C)光重合開始剤:
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サイド(Lambson社製) 8.0質量%
4)(D)ノニオン系分散剤:
DISPERBYK−192(ビックケミー社製、ノニオン系、重量平均分子量=1,487)
5)酸価もしくはアミン価を有する分散剤:
DISPERBYK−2013 (ビックケミー社製、酸価=8、アミン価=18、重量平均分子量=3,448)
6)樹脂(P):酸価11 重量平均分子量6,000
7)重合禁止剤:ヒドロキノンモノメチルエーテル(東京化成工業社製)0.2質量%
8)非反応性溶剤:酢酸エチル 1.0質量%
この方法と同様にして、表2に記載のインク組成物2〜8を調製した。単位は質量%である。なお実施例では、鱗片状金属顔料分散液以外の組成を共通とする集団を、同じインク組成物Noとした。
Figure 2020076030
<印刷方法>
インクジェットプリンタ(プリントヘッドノズル径30μm,ヘッド内フィルター#2300メッシュ)とUV−LED(照射強度500mW/cm、積算光量500mJ/cm)を使用し、プリントヘッドを40℃に加温して、基材温度は室温23℃で印刷を行った。なお、基材は市販のポリカーボネート板を使用した。
<評価>
下記の評価を行い、結果を表3〜4に示す。測定は特に断りの無い限り23℃55%RHの雰囲気下で行った。
≪貯蔵安定性≫
上記インク組成物を50℃で28日間静置保管し、保管前後のインク組成物の粘度を測定して、粘度変化率を求め、下記の基準に従い貯蔵安定性を評価した。なお、インク組成物の粘度は、レオメーター(Antonpaar社製MCR301)を用いて40℃ 、ずり速度100s−1にて測定した。
◎:粘度変化率が0〜4.9%
○:粘度変化率が5.0%〜9.9%
△:粘度変化率が10.0%〜19.9%
×:粘度変化率が20.0%以上
≪金属調≫
上記貯蔵安定性試験前のインク組成物、及び上記貯蔵安定性試験後のインク組成物をそれぞれ用いて印刷して得られた印刷物をBYKガードナー社製多角度測色計BYK−macを用いて−15°〜110°の明度指数(L値)を測定し、下記の式より算出したFI値から下記評価基準に従って金属調をそれぞれ評価した。
(式)
FI=2.69×(L15°−L110°)1.11/(L45°)0.86
45°:メタリック塗膜の表面に垂直な垂直方向に対して45°傾けた第1方向から光線Cを照射し、垂直方向(法線方向)で受光して求めた明度指数
15°:第1方向に対して垂直方向に15°起こした第2方向(法線方向に対して−30°)で受光して求めた明度指数
110°:第1方向に対して110°傾けた第3方向(法線方向に対して65°)で受光して求めた明度指数
◎:FI値が12.0以上
○:FI値が10.0%〜11.9%
△:FI値が8.0%〜9.9%
×:FI値が8.0%未満
≪金属調予測方法≫
貯蔵前もしくは貯蔵後の調製したインクをシャーレに入れ、測定部が液面から1cmの位置になるよう色差計CR−400(コニカミノルタ社製)を固定して、L*値を測定した。
○:L*値が50以上
△:L*値が30以上50未満
×:L*値が30未満
Figure 2020076030
Figure 2020076030
上記結果の通り、本発明のインク組成物においては、貯蔵安定性試験前のインクを用いた印刷物の金属調は元より、長期保存を再現した貯蔵安定性試験後のインクを用いた印刷物の金属調の表現においても優れていることが判る。
また本発明による金属調の予想は、実際の印刷物の金属調とよく整合している。

Claims (4)

  1. 少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物であって、
    前記活性エネルギー線硬化型インク組成物の液界面のL*値が30以上である、活性エネルギー線硬化型インク組成物。
  2. 前記(B)重合性化合物が、比重0.98〜1.15、表面張力33.0〜45.0mN/mである、請求項1記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
  3. 前記(A)鱗片状金属顔料が、50%体積平均径が0.05以上0.5μm未満であってかつ平均厚みが5.0以上50.0nm未満であり、かつアスペクト比(50%体積平均径/平均厚み)が4以上50以下である、請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
  4. 少なくとも、(A)鱗片状金属顔料、(B)重合性化合物および(C)光重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型インク組成物による印刷物の金属調を予測する方法であって、
    該インク組成物の液界面のL*値を測定することによって予測する、活性エネルギー線硬化型インク組成物による印刷物の金属調を予測する方法。

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