JP2020143219A - 光硬化型インクジェット記録用インク組成物およびインクセット - Google Patents
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Abstract
Description
該イエローの着色剤は該インク組成物中に4.6重量%以下の濃度で含有され、
該インク組成物は25℃における粘度が12mPa・s以下であり、
光路長10mmのセルに入れた1000倍に希釈した該インク組成物の波長365nmの光の吸光度が0.6以下である、光硬化型インクジェット記録用インク組成物を提供する。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素原子数2以上20以下の2価の有機残基を表し、R3は水素原子または炭素原子数1以上11以下の1価の有機残基を表す。)
で示すビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステルを含む。
本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インク組成物(以下、インク組成物と記載することがある)は、好ましくは、シングルパス方式のインクジェット記録装置に用いられる。インク組成物は、顔料、重合性化合物と光重合開始剤とを含有する。重合性化合物は、ビニエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類と、単官能モノマーと、多官能モノマーとを含む。ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類は、一般式(I)で表される。単官能モノマーは、アクリルアミド系モノマーおよび単官能(メタ)アクリルモノマーからなる群から選択される少なくとも1種である。単官能モノマーの含有率は、1質量%以上9質量%以下である。多官能(メタ)アクリルモノマーの含有率は、5質量%以上50質量%以下である。単官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度が30℃以上であり、多官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度が30℃以上である。
シングルパス方式のインクジェット記録装置は、記録媒体の搬送方向に対して垂直方向の記録媒体全域をカバーするラインヘッドを備える。このインクジェット記録装置は、固定されたラインヘッドに対して記録媒体を搬送方向に一回だけ移動させ、この移動に連動してラインヘッドのノズルからインク液滴を吐出する動作で記録媒体上に画像を形成する。このため、シングルパス方式のインクジェット記録装置は高速印刷が可能であり、生産性を向上させることができる。吐出方式は、ピエゾ方式が好ましい。
本明細書において、光重合開始剤は、活性エネルギー線を吸収し光重合反応(連鎖重合反応)を開始させる。光重合開始剤としては、たとえば、アシルホスフィンオキサイド系化合物、アルキルフェノン系化合物、およびチオキサントン系化合物が挙げられる。
本明細書において、重合性化合物は、重合反応により重合体を形成し得る化合物である。重合性化合物は、一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類と、アクリルアミド系モノマーおよび単官能(メタ)アクリルモノマーからなる群から選択される少なくとも1種の単官能モノマーと、多官能(メタ)アクリルモノマーとを含む。単官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度が30℃以上である。多官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度が30℃以上である。
ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類は、一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3・・・(I)
[前記一般式(I)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素原子数2以上20以下の2価の有機残基を表し、R3は水素原子または炭素原子数1以上11以下の1価の有機残基を表す]
で表される。以下、一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類を(メタ)アクリル酸エステル類(I)と記載することがある。ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類(I)は、ラジカル重合性基とイオン重合性基を分子内に併せ持つ構造をしており、反応性に優れ、硬化性に優れたインク組成物を提供することができる。
本明細書において、単官能モノマーは、1分子中に重合性の部分(たとえば、エチレン性二重結合)を1つ有する。単官能モノマーは、アクリルアミド系モノマーおよび単官能(メタ)アクリルモノマーからなる群から選択される少なくとも1種である。単官能モノマーの含有率は、インク組成物において1質量%以上9質量%以下である。単官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度Tgが30℃以上である。単官能モノマーは粘度が比較的低く、かつ単官能(メタ)アクリルモノマーの重合体のガラス転移温度Tgが比較的高い。このため、インク組成物は1質量%以上9質量%以下の含有率で単官能モノマーを含むと、(メタ)アクリル酸エステル類(I)および多官能(メタ)アクリルモノマーに対して希釈剤として機能し、吐出安定性および安全性に優れかつ強度の優れる塗膜を形成可能な、すなわち3つの性質をバランスよく兼ね備えるインク組成物を提供することができる。単官能モノマーの含有率は、上記3つの性質を更に向上させる観点から、インク組成物において7質量%以上9質量%以下であることが好ましく、5質量%以上9質量%以下であることがより好ましい。
アクリルアミド系モノマーとしては、たとえば、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、およびアクリロイルモルフォリン(ACMO)が挙げられる。これらのアクリルアミド系モノマーのうち、環状構造(より具体的には、脂環式構造またはヘテロ環式構造等)を有するアクリルアミド系モノマーが好ましく、アクリロリルモルフォリンがより好ましい。
単官能(メタ)アクリルモノマーとしては、たとえば、鎖状構造または環状構造を有する単官能(メタ)アクリルモノマーが挙げられる。ここで、ここで鎖状構造を有する単官能(メタ)アクリルモノマーは、その分子構造中に環式構造を有さず、直鎖状構造または分岐状構造を有する。環状構造を有する単官能(メタ)アクリルモノマーは、その分子構造中に環状構造を有し、鎖状構造をさらに有してもよい。
本明細書において、多官能(メタ)アクリルモノマーは、1分子中に重合性の部分(たとえば、エチレン性二重結合)を2以上有する。多官能(メタ)アクリルモノマーとしては、二官能(メタ)アクリルモノマー、三官能(メタ)アクリルモノマー、四官能(メタ)アクリルモノマー、および五官能(メタ)アクリルモノマーが挙げられる。多官能(メタ)アクリルモノマーは、鎖状構造または脂環式構造を有してもよい。ここで鎖状構造を有する多官能(メタ)アクリルモノマーは、その分子構造中に環式構造を有さず、直鎖状構造または分岐状構造を有する。脂環式構造を有する多官能(メタ)アクリルモノマーは、その分子構造中に脂環式構造を有し、鎖状構造をさらに有してもよい。
インク組成物は、重合性化合物および光重合開始剤の他に、必要に応じて任意の成分をさらに含んでもよい。任意の成分としては、たとえば、界面活性剤(表面張力調整剤)、着色材、重合禁止剤、分散剤、有機溶剤、定着性樹脂、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、pH調整剤、電荷付与剤、殺菌剤、防腐剤、防臭剤、電荷調整剤、湿潤剤、および紫外線吸収剤が挙げられる。これらの任意の成分は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
記録媒体および/またはインクジェットヘッドのノズル基板へのインクのぬれ性を調整する目的で、インク組成物は界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤としては、たとえば、シリコーン系化合物が挙げられる。シリコーン系化合物としては、たとえば、ジメチルシロキサン構造を有するシリコーン系化合物が好ましく、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンがより好ましい。界面活性剤の市販品としては、たとえば、ビックケミー社製「BYK−350、352、354、355、358N、361N、381N、381、392、BYK−300、302、306、307、310、315、320、322、323、325、330、331、333、337、340、344、348、370、375、377、378、355、356、357、390、UV3500、UV3510、およびUV3570」、テゴケミー社製「Tegorad−2100、2200、2250、2500、および2700」、並びにエボニックデグサ社製「TEGO(登録商標) Glide 100、110、130、403、406、410、411、415、432、435、440、450、および482」等が挙げられるがこれに限定されるものではない。これら界面活性剤は、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。界面活性剤は、良好な相溶性を維持する観点から、2種以上を用いることが好ましい。2種以上の界面活性剤を併用することにより、インク組成物を長期間保存した場合でも良好な相溶性を保つためインク組成物が記録媒体上で十分に濡れ広がり、顔料の特徴である広い色再現性を保つことができるからである。
光重合反応の進行を制御する目的で、インク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、たとえば、ヒドロキノン系化合物、カテコール系化合物、およびフェノール系化合物が挙げられる。ヒドロキノン系化合物としては、たとえば、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、tert−ブチルヒドロキノン、およびジtert−ブチルヒドロキノンが挙げられる。カテコール系化合物としては、たとえば、カテコール、メチルカテコール、およびtert−ブチルカテコールが挙げられる。フェノール系化合物としては、たとえば、フェノール、3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(ブチルヒドロキシトルエン(BHT))、クレゾール、およびメトキノンが挙げられる。
着色材としては、たとえば、顔料および染料が挙げられる。形成される画像の耐候性を向上させる観点から、顔料(より具体的には、有機顔料および無機顔料等)が好ましい。顔料とは、一般に、水に難溶性である着色材をいう。
インク組成物中で着色材を分散させる目的で、インク組成物は分散剤(より具体的には、顔料分散体等)を含んでもよい。分散剤としては、たとえば、ポリビニルアルコール、アクリル酸系樹脂、スチレン−アクリル酸系樹脂、および酢酸ビニル系樹脂が挙げられる。アクリル酸系樹脂としては、たとえば、ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、およびアクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体が挙げられる。スチレン−アクリル酸系樹脂としては、たとえば、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、およびスチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体が挙げられる。酢酸ビニル系樹脂としては、たとえば、酢酸ビニル−エチレン共重合体、および酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体が挙げられる。
インク組成物は、インク組成物の粘度を調整する目的で、有機溶剤を含んでもよい。インク組成物の乾燥性および形成画像の転写性を向上させる観点から、インク組成物は有機溶剤を実質的に含まないことが好ましい。このようにインク組成物は、希釈する目的で有機溶剤を含む必要がないため、インク組成物を吐出する際に粘度を調整する目的でインク組成物を過度に加熱する必要がない。また、インク組成物は、希釈する目的で有機溶剤を含む必要がないため、インク組成物の保存中又は使用中に、インク組成物中の有機溶剤の揮発に起因するインク組成物の粘度の上昇等が生じにくい。更に、インク組成物が顔料を含む場合であっても、粘度上昇に伴う顔料の沈降が抑制され、良好な分散安定性を有する傾向にある。このように、インク組成物は、吐出安定性を更に向上させる観点からも、有機溶剤を実質的に含まないことが好ましい。有機溶剤の含有量は、インク組成物100質量部に対して3質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることがより好ましく、0質量部であることが更に好ましい。有機溶剤としては、たとえば、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エーテル、およびケトンが挙げられる。
インク組成物のPII値は、インク組成物の安全性を向上させる観点から、2未満であることが好ましく、2.00未満であることがより好ましく、1.70未満であることが更に好ましい。
インク組成物は、特に一次皮膚刺激性インデックスPII値が2未満である場合には、人の手に触れる画像形成物の用途に適している。インク組成物は、ラベルとして食品包装の表面に記録するための食品包装記録用のインク組成物として用いることができる。ラベルとしては、たとえば、商品名、商品の成分、メーカー名、製造年月日、ロット番号、および注意書きが挙げられる。
インク組成物の調製方法は、従来から公知の調製方法を使用することができる。以下、インク組成物が着色材として顔料を含む場合の好適な調製方法を説明する。分散機を用いて、着色剤と、重合性化合物の一部と、必要に応じて任意の成分(より具体的には、顔料分散剤等)とを予備混合(プレミックス)し、各成分を溶解または分散させることで一次分散体を調製する。分散機としては、たとえば、ディスパ、容器駆動媒体ミル(より具体的には、ボールミル、遠心ミル、および遊星ボールミル等)、高速回転ミル(より具体的には、サンドミル等)、および媒体撹拌ミル(より具体的には、撹拌槽型ミル等)が挙げられる。
インクセットは、インクジェット記録方法を行う際に同時に使用される複数色(たとえば、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、ブラック色、およびホワイト色)の光硬化型インクジェット記録用インク組成物を組み合わせた一式をいう。インクセットを構成するインクジェット記録用インク組成物は、混合されていない状態で組み合わされている。
(1−1.顔料分散体の調製)
<イエロー顔料分散体(Y−a)>
顔料として、金属錯体顔料「Levascreen Yellow G01」の代わりにジスアゾ顔料(Pigment Yellow155)(クラリアント社製「Ink Jet Yellow 4GC」)を用いたこと以外はイエロー顔料分散体(Y−a)の調製方法と同様にして、イエロー顔料分散体(Y−b)を調製した。
顔料として、金属錯体顔料「Levascreen Yellow G01」の代わりにイソインドリン顔料(Pigment Yellow185)(BASF社製「Paliotol Yellow D1150」)を用いたこと以外はイエロー顔料分散体(Y−a)の調製方法と同様にして、イエロー顔料分散体(Y−c)を調製した。
金属錯体顔料「Levascreen Yellow G01」の代わりに、ブラック色の顔料としてカーボンブラック顔料(ORION社「Special Black250」)、シアン色の顔料として銅フタロシアニン顔料(クラリアント社製「Hosterperm Blue P−BFS」)、マゼンタ色の顔料としてキナクリドン顔料(DIC社製「Fastogen Super Magenta RGT」)を用いたこと以外はイエロー顔料分散体の調製方法と同様にして、それぞれブラック顔料分散体(K−a)、シアン顔料分散体(C−a)、およびマゼンタ顔料分散体(M−a)を調製した。
顔料分散体を含むプラスチック製ビンに、(メタ)アクリル酸エステル類としてアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)と、単官能モノマーとして3,3,5−トリメチルシクロヘキサノールアクリレート(TMCHA)と、二官能モノマーとしてのトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)と、光重合開始剤として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(TPO」)と、界面活性剤としてポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン(UV3510」)と、重合禁止剤としてジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を投入した。マグネチックスターラーを用いて、顔料分散体および追加投入した成分を30分撹拌し、混合物を得た。撹拌後、グラスフィルター(桐山製作所製)を用いて、混合物を吸引ろ過し、インク組成物を調製した。表2に調製したインク組成物の組成を示す。また、表3にインク組成物の成分の名称等を示す。
(2−1.インク組成物の吸光度の評価)
インク組成物にDPGDAモノマーを加えて1000倍の濃度に希釈した。希釈したインク組成物を光路長10mmの石英セルに入れ、このセルを分光光度計(日本分光社製「V−570」)にセットし、Abs測定モードを使用して、吸光度を測定した。尚、ベースライン測定は、参照側及び測定側の石英セルにDPGDAモノマーを充填して行った。
作製したインク組成物をインクジェットヘッド(京セラ社製、KJ4A−TA)を搭載したインクジェット吐出装置にセットした。次いで、このインク組成物を周波数20kHz、ヘッド温度38℃、インキ液滴量14plの印字条件で、アート紙(リンテック社製、アートE PW)へ100%ベタ画像を印刷した。印刷速度は50m/minで搬送した。インクを硬化させる光源としては出力240W/cmのメタルハライドランプを使用した。
G(グリーン色) :シアン、イエローの順
B(ブルー色) :シアン、マゼンタの順
JIS Z8803に準拠した方法により、R100型粘度計(東機産業社製)を用いて、温度25℃およびコーン回転数20rpmの条件下で、インク組成物の粘度を測定した。得られた粘度(単位:mPa・s)を表5に示す。
作製したインク組成物を、密閉したガラス瓶にて60℃環境下に28日保存し保存前後の粘度変化率を求めた。粘度変化率の計算式は下記の式から求めた。
○:粘度変化率が10%以下
△:粘度変化率が10〜20%
×:粘度変化率が20%以上
表4に、実験を行ったインクセットを構成するインクの種類、及び得られた印刷物の光沢度を示す。また、表5に、作製したインクの特性値を示す。
Claims (8)
- イエローの着色材、重合性化合物、及び光重合開始剤を含有する光硬化型インクジェット記録用インク組成物であって、
該イエローの着色剤は該インク組成物中に4.6重量%以下の濃度で含有され、
該インク組成物は25℃における粘度が12mPa・s以下であり、
光路長10mmのセルに入れた1000倍に希釈した該インク組成物の波長365nmの光の吸光度が0.6以下である、光硬化型インクジェット記録用インク組成物。 - 光路長10mmのセルに入れた1000倍に希釈した該インク組成物の波長365〜435nmの光の吸光度総量が105以下である、請求項1に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。
- 60℃の環境下にて28日間保存した前記インク組成物の保存前のインク組成物に対する粘度変化率が20%以内である、請求項1又は2に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。
- 硬化用光源としてUVランプが使用される請求項1〜3のいずれか一項に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。
- シングルパス方式のインクジェット記録方法に使用される請求項1〜4のいずれか一項に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。
- 前記イエローの着色材がC.I.ピグメントイエロー150を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。
- 前記重合性化合物が、式
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
[式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素原子数2以上20以下の2価の有機残基を表し、R3は水素原子または炭素原子数1以上11以下の1価の有機残基を表す。]
で示すビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステルを含む請求1〜6のいずれか一項に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光硬化型インクジェット記録用インク組成物を含む、インクセット。
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