JP2021017504A - 放射線硬化型インクジェットインク組成物及びインクジェット記録方法 - Google Patents

放射線硬化型インクジェットインク組成物及びインクジェット記録方法 Download PDF

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Toru Saito
徹 齋藤
小池 直樹
Naoki Koike
直樹 小池
敏行 餘田
Toshiyuki Yoda
敏行 餘田
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Abstract

【課題】硬化性及び粘度、並びに、その硬化物の延伸性及び耐擦性の全てをバランスに優れた放射線硬化型インクジェットインク組成物を提供する。【解決手段】重合開始剤と、(i)下記一般式(I)で表される化合物と、(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレートと、(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートと、を含み、全量を100質量%としたときに、前記(i)を10.0質量%以上40.0質量%以下、前記(ii)を10.0質量%以上40.0質量%以下、前記(iii)を10.0質量%以上30.0質量%以下、含む、放射線硬化型インクジェットインク組成物。H2C=CR1−CO−O−R2−O−CH=CH−R3・・・(I)(式(I)中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)【選択図】なし

Description

本発明は、放射線硬化型インクジェットインク組成物及びインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録方法は、微細なノズルからインクの小滴を吐出して、記録媒体に付着させて記録を行う方法である。この方法は、比較的安価な装置で高解像度かつ高品位な画像を、高速で記録できるという特徴を有する。
インクジェット記録方法は、記録装置の構成、記録装置の制御方法、記録に用いるインクなど、より品質の高い記録を行うために幅広く検討が為されている。また、インクについても用途に応じた開発が盛んで、例えば、包装用途、サイン用途などに向けた放射線硬化型のインクの開発も行われている。例えば、特許文献1、2には、重合性化合物として、各種のモノマーを特定の配合範囲で含む紫外線硬化型インクジェット記録用インク組成物が開示され、硬化性、接着性、耐溶剤性等を向上する旨の記載がある。
特開2012−162688号公報 特開2012−126885号公報
しかしながら、放射線硬化型インクジェットインクは、非常に広範な性能を同時に持たせることが必要となることがある。例えば、硬化物の柔軟性及び耐擦性といった一見相反する性能を両立させることが求められる。また、硬化物の媒体との密着性に関わる延伸性及び表面の硬さに関わる耐擦性を同時に良好にすることも求められる。さらにインクジェット法により使用できる程度の粘度であることも要求される。
これらの性能のすべては互いに複雑に相関しており、インクの成分やその配合比により、性能のすべてを満足させることが可能か否かすら定かでない。また、何れかの性能を満足させようとすると、他の性能を満足できなくなることも多い。さらに、インクの成分や配合量の選択肢は広範である。例えば特許文献1、2に記載の組成物では、向上させようとした性能以外の性能は不十分となっている可能性がある。すなわち、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性及び粘度、並びに、その硬化物の記録媒体との密着性及び耐擦性の全てをバランスよく向上させることが求められる。
本発明に係る放射線硬化型インクジェットインク組成物の一態様は、
重合開始剤と、
(i)下記一般式(I)で表される化合物と、
C=CR−CO−O−R−O−CH=CH−R
・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレートと、
(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートと、
を含み、
全量を100質量%としたときに、
前記(i)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
前記(ii)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
前記(iii)を10.0質量%以上30.0質量%以下、
含む。
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
(iv)ウレタン(メタ)アクリレートを、組成物の全量を100質量%としたときに3.0質量%以上20.0質量%以下含んでもよい、
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
前記(iv)は、下記一般式(II)で表される化合物であってもよい。
C=CR−CO−O−(R−O−(CO)−(NH))−R
・・・(II)
(式(II)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは2価の有機残基であり、Rは炭素数1以上10以下のアルキル基、又は、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基である。また、nは、1以上の整数である。)
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
前記(ii)は、イソボルニルアクリレートであってもよい。
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
前記(iii)は、環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレートであってもよい。
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
前記重合開始剤として、チオキサントン系重合開始剤の含有量が、組成物の全量を100質量%としたときに0.1質量%以上0.5質量%以下であってもよい。
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
色材を含まなくてもよい又は白色色材を含んでもよい。
上記放射線硬化型インクジェットインク組成物の態様において、
蛍光増白剤を、組成物の全量を100質量%としたときに0.07質量%以上0.70質量%以下含んでもよい。
本発明に係るインクジェット記録方法の一態様は、
上述の放射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法により記録媒体に付着させる付着工程と、
前記付着工程で前記記録媒体に付着した前記放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して放射線を照射する照射工程と、
を含み、
前記照射工程では、前記放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプの一方又は両方により紫外線を照射する。
実施形態に係る記録方法に使用可能なインクジェット記録装置の斜視図。 図1に示した紫外線照射装置の正面図。 図2のA−A斜視図。
以下に本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
1.放射線硬化型インクジェットインク組成物
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェットインク組成物は、
重合開始剤と、
(i)下記一般式(I)で表される化合物と、
C=CR−CO−O−R−O−CH=CH−R
・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレートと、
(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートと、
を含む。
そして、
全量を100質量%としたときに、
前記(i)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
前記(ii)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
前記(iii)を10.0質量%以上30.0質量%以下、
含む。
1.1.重合開始剤
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は重合開始剤を含む。重合開始剤は、紫外線、可視光線等の放射線の照射による重合によって、インクを硬化させる作用を有する。紫外線(UV)を用いることにより、安全性に優れ、且つ光源ランプのコストを抑えることができる。重合開始剤としては、放射線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、モノマーの重合を開始させるものであれば、制限はないが、ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤を使用することができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン系化合物、チオフェニル基含有化合物など)、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、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。
これらの中でも、特に放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性を良好にすることができるため、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、α−アミノアルキルフェノン系化合物、及びチオキサントン系化合物のうち少なくともいずれかが好ましい。
ラジカル重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アント
ラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、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、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−ジエチルチオキサントン、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シドが挙げられる。
これらの中でも、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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から選択される1種以上が好適に用いられ、2,4−ジエチルチオキサントンを含んで選択されることがさらに好ましい。
ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えば、Omnirad 651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、Omnirad 184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、DAROCUR 1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン)、Omnirad 2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)、Omnirad 127(2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン}、Omnirad 907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、Omnirad 369(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−1)、Omnirad 379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、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)、Omnirad 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)、Omnirad 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)、Omnirad 784(ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム)、Omnirad OXE 01(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)])、Omnirad OXE 02(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム))、Omnirad 754(オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)(以上、BASF社製商品名)、KAYACURE DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)製商品名)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製商品名)、及びユベクリルP36(UCB社製商品名)などが挙げられる。
上記重合開始剤は、1種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、増感剤として、チオキサントン系重合開始剤を併用する場合には、その含有量は、組成物の全量を100質量%としたときに0.1質量%以上0.5質量%以下であることが好ましい。チオキサントン系重合開始剤を併用する場合の含有量が前記範囲であれば、
増感剤としての効果を期待できる。
重合開始剤は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性を良好にし、かつ、重合開始剤の溶け残りや重合開始剤に由来する着色を避けるため、その含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対し、好ましくは1.0質量%以上20.0質量%以下、より好ましくは3.0質量%以上10.0質量%以下、さらに好ましくは5.0質量%以上8.0質量%以下であることが好ましい。重合開始剤は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性に寄与するが、必ずしも単独で寄与するものではなく、重合性化合物、重合禁止剤、重合促進剤等との組合せにも依存して放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性は変化する。
1.2.重合性化合物
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、重合性化合物として、少なくとも、(i)一般式(I)で表される化合物と、(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレートと、(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートと、を含む。
1.2.1.一般式(I)で表される化合物(i)
下記一般式(I)で表される化合物は、(メタ)アクリル基の二重結合と、ビニルエーテル基の二重結合と、を有する、二官能のビニルエーテル基含有(メタ)アクリレートである。本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、一般式(I)で表される化合物を10.0質量%以上40.0質量%以下含有する。
C=CR−CO−O−R−O−CH=CH−R
・・・(I)
(式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
以下、一般式(I)で表されるビニルエーテル基含有(メタ)アクリレートを、単に「式(I)の化合物」と記載することがある。
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェットインク組成物が式(I)の化合物を含有することにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性をより優れたものとすることができる。また、式(I)の化合物を含有することにより、組成物の粘度を低く抑えやすい。さらに、ビニルエーテル基を有する化合物及び(メタ)アクリル基を有する化合物を別々に使用するよりも、ビニルエーテル基及び(メタ)アクリル基を一分子中に有する式(I)の化合物を使用する方が、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性を良好にする上でより好ましい。
上記一般式(I)において、Rで表される炭素数2以上20以下の2価の有機残基としては、炭素数2以上20以下の直鎖状、分枝状又は環状の置換されていてもよいアルキレン基、構造中にエーテル結合及び/又はエステル結合による酸素原子を有する置換されていてもよい炭素数2以上20以下のアルキレン基、炭素数6以上11以下の置換されていてもよい2価の芳香族基が好適である。これらの中でも、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、及びブチレン基などの炭素数2以上6以下のアルキレン基、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシイソプロピレン基、及びオキシブチレン基などの構造中にエーテル結合による酸素原子を有する炭素数2以上9以下のアルキレン基が好適に用いられる。さらに、放射線硬化型インクジェットインク組成物を、より低粘度化でき、かつ、硬化性をさらに良好にする観点から、Rが、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシイソプロピレン基、及びオキシブチレン基などの構造中にエーテル結合による酸素原子を有する炭素数2以上9以下のアルキレン基となっている、グ
リコールエーテル鎖を有する化合物がより好ましい。
上記一般式(I)において、Rで表される炭素数1以上11以下の1価の有機残基としては、炭素数1以上10以下の直鎖状、分枝状又は環状の置換されていてもよいアルキル基、炭素数6以上11以下の置換されていてもよい芳香族基が好適である。これらの中でも、メチル基又はエチル基である炭素数1以上2以下のアルキル基、フェニル基及びベンジル基などの炭素数6以上8以下の芳香族基が好適に用いられる。
式(I)の化合物の具体例としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−ビニロキシメチルプロピル、(メタ)アクリル酸2−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1,1−ジメチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸m−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸o−ビニロキシメチルフェニルメチル、メタアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)、(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。これらの具体例のうち、組成物の硬化性、粘度のバランスがとりやすい点で、VEEA:アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチルが特に好ましい。
一般式(I)で表される化合物は、1種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。
式(I)の化合物の含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対して、10.0質量%以上40.0質量%以下であるが、より好ましくは20.0質量%以上40.0質量%以下、さらに好ましくは25.0質量%以上35.0質量%以下である。式(I)の化合物の含有量が50.0質量%以下であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の延伸性を十分に確保することができる。また、式(I)の化合物の含有量が10.0質量%以上であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化性を十分とし、粘度も低く抑えることができる。なお、式(I)の化合物は、原料として用いる顔料分散液の分散媒として配合されてもよく、上記の含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物に含まれる式(I)の化合物の合計量を指す。
本実施形態では、他の成分との組合せ等を考慮して、式(I)の化合物の含有量を、10.0質量%以上40.0質量%以下とすることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の粘度、並びに、その硬化物の延伸性及び耐擦性のバランスをとっている。なお、一般式(I)で表される化合物は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の粘度、並びに、その硬化物の延伸性及び耐擦性に寄与する性質が強いが、必ずしも単独で寄与するものではなく、その他の重合性化合物との組合せにも依存して放射線硬化型インクジェットインク組成物やその硬化物の特性は変化する。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートのいずれか又は両方を意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルのいずれか又は両方を意味する。
1.2.2.脂環式単官能(メタ)アクリレート(ii)
脂環式単官能(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル基の二重結合を有し、シクロヘキサン、ノルボルネン、ノルボルナジエンのような脂環構造を含む化合物である。本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、脂環式単官能(メタ)アクリレートを10.0質量%以上40.0質量%以下含む。
脂環式単官能(メタ)アクリレートは、架橋構造を有してもよい。脂環構造を有することにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物のガラス転移温度を調節することができる。放射線硬化型インクジェットインク組成物がモノマーとして脂環式単官能(メタ)アクリレートを含有することにより、硬化物の耐擦性が向上する。
脂環式単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、イソボルニルアクリレート(IBXA)、イソボルニルメタアクリレート、トリメチルシクロヘキシルメタアクリレート、トリメチルシクロヘキシルアクリレート(TMCHA)等が挙げられる。これらの中でもイソボルニル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートがより好ましく、イソボルニルアクリレート(IBXA)、トリメチルシクロヘキシルアクリレート(TMCHA)がさらに好ましい。
脂環式単官能(メタ)アクリレートは、1種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。
脂環式単官能(メタ)アクリレートの含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対して、10.0質量%以上40.0質量%以下であるが、より好ましくは15.0質量%以上30.0質量%以下、さらに好ましくは19.0質量%以上28.0質量%以下である。式(I)の化合物の含有量が40.0質量%以下であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の延伸性を十分に確保し、粘度も低く抑えることができる。また、脂環式単官能(メタ)アクリレートの含
有量が10.0質量%以上であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の耐擦性を十分とすることができる。
本実施形態では、他の成分との組合せ等を考慮して、脂環式単官能(メタ)アクリレートの含有量を、10.0質量%以上40.0質量%以下とすることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の粘度、並びに、その硬化物の延伸性及び耐擦性のバランスをとっている。なお、脂環式単官能(メタ)アクリレートは、放射線硬化型インクジェットインク組成物の粘度、並びに、その硬化物の耐擦性に寄与する性質が強いが、必ずしも単独で寄与するものではなく、その他の重合性化合物との組合せにも依存して放射線硬化型インクジェットインク組成物やその硬化物の特性は変化する。
1.2.3.環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレート(iii)
環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル基の二重結合を有し、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル骨格を含む化合物である。本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートを10.0質量%以上30.0質量%以下含有する。
環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物のガラス転移温度を調節することができる。ガラス転移温度が低くなれば、硬化物の柔軟性が高まる。環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、硬化物の延伸性を高めて密着性を向上させる効果も有する。
環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されないが、例えば、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(CTFA)、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、テトラヒドロフルフリルアクリレート(THFA)、及びテトラヒドロフルフリルメタアクリレート、から選択されることが好ましい。環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートのさらに好ましい例としては、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(CTFA)、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を挙げることができる。
環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、1種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。
環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートの含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対して、10.0質量%以上30.0質量%以下であるが、より好ましくは15.0質量%以上28.0質量%以下、さらに好ましくは18.0質量%以上25.0質量%以下である。環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートの含有量が30.0質量%以下であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の耐擦性を良好にすることができる。また、環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートの含有量が10.0質量%以上であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の記録媒体との密着性を十分とすることができる。
本実施形態では、他の成分との組合せ等を考慮して、環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートの含有量を、10.0質量%以上30.0質量%以下とすることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の密着性及び耐擦性のバランスをとっている。なお、環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、放射線硬化型インクジェットインク組成物の密着性、耐擦性に寄与する性質が強いが、必ずしも単独で寄与するものではなく、その他の重合性化合物との組合せに依存して放射線硬化型インクジェットインク組成物やその硬化物の特性は変化する。
1.2.4.その他の重合性化合物
1.2.4.1.ウレタン(メタ)アクリレート(iv)
ウレタン(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリル基の二重結合を有し、ウレタン結合を含む化合物である。本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、ウレタン(メタ)アクリレートを含んでもよい。ウレタン(メタ)アクリレートは、放射線硬化型インクジェットインク組成物の上述の性能のバランスを保つことのできる範囲で加えることができる。
ウレタン結合を含む(メタ)アクリレートとしては、特に限定されず、単官能、多官能の化合物を用いることができるが、インクを低粘度化できるため単官能のウレタン(メタ)アクリレートが好ましく、下記一般式(II)で表される単官能の化合物が特に好適である。下記一般式(II)で表される化合物は、(メタ)アクリル基の二重結合と、少なくとも1つのウレタン結合を含む、単官能ウレタン(メタ)アクリレートである。式(II)の化合物は、ウレタン結合含有モノ(メタ)アクリレートともいうことができる。
C=CR−CO−O−(R−O−(CO)−(NH))−R
・・・(II)
(式(II)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは2価の有機残基であり、Rは炭素数1以上10以下のアルキル基、又は、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基である。また、nは、1以上の整数である。)
以下、一般式(II)で表される単官能ウレタン(メタ)アクリレートを、単に「式(II)の化合物」と記載することがある。
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェットインク組成物が式(II)の化合物を含有する場合、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の記録媒体への密着性をより優れたものとすることができる。また、式(II)の化合物を含有することにより、組成物の粘度を低く抑え、保存安定性も良好にすることができる。
上記一般式(II)において、Rで表される2価の有機残基は、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、及びブチレン基などの炭素数2以上4以下のアルキレン基が好適であり、Rで表される炭素数1以上10以下のアルキル基、又は、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基は、炭素数1以上6以下のアルキル基、又は、炭素数1以上6以下のヒドロキシアルキル基であることがより好ましく、nは、1以上5以下であることがより好ましい。
また、一般式(II)で表される化合物において、Rが、炭素数1以上10以下のアルキル基である場合、当該基は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分枝状又は環状のアルキル基である。また、Rが、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基である場合、当該基は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分枝状又は環状のアルキル基の1又は2以上の炭素原子に結合する水素が水酸基によって1又は2以上置換された基である。
の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ブチル基、ペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、及び、それらの構造異性の基、並びに、それらのシクロ環、ビシクロ環、及び/又は、スピロ環を含む基等が挙げられる。また、Rの例として、これらの基の1又は2以上の炭素原子に結合する水素が水酸基によって1又は2以上置換された基を挙げることができる。
としては、硬化物の柔軟性及び記録媒体との密着性をさらに向上する観点、並びに
、入手あるいは製造しやすい観点から、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、並びに、直鎖又は分岐のブチル基、ブチル基、ブチル基、ペンチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、及び、デシル基、及び、これらの基の末端の炭素原子に結合する水素が水酸基によって1置換された基を挙げることができる。
一般式(II)で表される化合物は、以下に限定されないが、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとアルキルモノイソシアネートとの反応により得られる化合物、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとヒドロキシアルキルモノイソシアネートとの反応により得ることができる。具体例として、2−(ブチルカルバモイルオキシ)エチルアクリレート、2−(ブチルカルバモイルオキシ)エチルメタアクリレート、2−(ヘキシルカルバモイルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ブチルカルバモイルオキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−(2−(ブチルカルバモイルオキシ)エチル)カルバモイルオキシ)エチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのうち、組成物の粘度、保存性、硬化物の密着性のバランスがとりやすい点で、2−(ブチルカルバモイルオキシ)エチルアクリレートが特に好ましい。
なお、多官能ウレタン(メタ)アクリレートを用いる場合、2官能のウレタン(メタ)アクリレートを用いることが好適である。2官能ウレタン(メタ)アクリレートは、後述の実施例で実証されるように、組成物の粘度を上昇させる傾向があり、物性のバランスを良好に維持するために、比較的少量用いることが好ましい。2官能のウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、CN9893(サートマー社製ウレタン系モノマー)を例示できる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、1種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。
ウレタン(メタ)アクリレートを用いる場合、その含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対して、3.0質量%以上20.0質量%以下であるが、より好ましくは3.0質量%以上15.0質量%以下、さらに好ましくは5.0質量%以上10.0質量%以下である。ウレタン(メタ)アクリレートの含有量を30.0質量%以下とすれば、放射線硬化型インクジェットインク組成物の保存性を十分に確保でき、粘度を低く抑えることができる。また、ウレタン(メタ)アクリレートの含有量を5.0質量%以上であることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の密着性をさらに高めることができる。
本実施形態において、ウレタン(メタ)アクリレートを用いる場合には、他の成分との組合せ等を考慮して含有量が調節されるが、5.0質量%以上30.0質量%以下であれば、放射線硬化型インクジェットインク組成物の保存性、粘度、及び、硬化物の記録媒体との密着性のバランスをとることができる。なお、ウレタン(メタ)アクリレートは、放射線硬化型インクジェットインク組成物の保存性、粘度、及び、硬化物の記録媒体との密着性に寄与する性質が強いが、その他の重合性化合物との組合せに依存して放射線硬化型インクジェットインク組成物やその硬化物の特性は変化する。
1.2.4.2.その他のモノマー
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、ジ(メタ)アクリレートモノマーを含有してもよい。ジ(メタ)アクリレートモノマーは2官能モノマーである。
ジ(メタ)アクリレートモノマーとしては、特に制限されないが、例えば、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート(DPGDA)、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジメタアクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート(NPGDA)及びそのPO変性物(NPGDA(PO))、ネオペンチルグリコールジメタアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリレートモノマーは、一種又は二種以上を用いてもよい。ジ(メタ)アクリレートモノマーを用いる場合の含有量は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の総質量(100質量%)に対して、1.0質量%以上20.0質量%以下、より好ましくは5.0質量%以上15.0質量%以下である。
1.2.4.3.環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマー
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマーを含有してもよい。
環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマーとしては、特に制限されないが、例えば、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルカルバゾール、及びN−ビニルピロリドン等の窒素含有単官能ビニルモノマー並びにアクリロイルモルフォリン等の窒素含有単官能アクリレートモノマーが挙げられる。
これらのなかでも、窒素含有単官能ビニルモノマー又は窒素含有単官能アクリレートモノマーの何れかを含むことが好ましく、N−ビニルカプロラクタム(n−VC)、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン、又はアクリロイルモルフォリン(ACMO)等の含窒素複素環構造を有するモノマーがより好ましく、N−ビニルカプロラクタム及びアクリロイルモルフォリンから選ばれる1種以上であることがさらに好ましい。
環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマーを用いることにより、放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の記録媒体への密着性がより向上する傾向にある。また、環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマーを用いると放射線硬化型インクジェットインク組成物の硬化物の耐擦性が向上する傾向がある。
環状骨格中に窒素原子を含む重合性モノマーは、1種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。
1.2.4.4.その他の重合性化合物
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、上述した以外の重合性化合物を含有してもよい。その他の重合性化合物は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の上述の性能のバランスを保つことのできる範囲で用いる。以下そのような重合性化合物の例として単官能モノマー、三官能以上のモノマーを挙げる。
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、単官能モノマーを含有してもよい。以下に例示する単官能モノマーは、必要に応じて用い得るが、放射線硬化型インクジェットインク組成物の上述の性能のバランスを保つことのできる範囲で用いる。
単官能モノマーとしては、特に制限されないが、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、アルコキシ化2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、アルコキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノールEO変性(メタ)アクリレート、及び2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、tertブチルシクロヘキサノールアクリレート(TBCHA)、2−(メタ)アクリル酸−1,4−ジオキサスピロ[4,5]デシ−2−イルメチル、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等、が挙げられる。
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、三官能以上のモノマーを含有してもよい。以下に例示する三官能以上のモノマーは、必要に応じて用い得るが、放射線硬化型インクジェットインク組成物の上述の性能のバランスを保つことのできる範囲で用いる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、特に制限されないが、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
1.3.その他の成分
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、必要に応じて、色材、分散剤、重合禁止剤、スリップ剤、光増感剤、重合禁止剤等の添加剤をさらに含んでもよい。
1.3.1.色材
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、色材をさらに含んでもよい。本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物が色材を含むことにより、着色された放射線硬化型インクジェット組成物として使用することができる。色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方を用いることができる。
色材の合計の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.1質量%以上10.0質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以上5.0質量%以下である。なお、本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、色材を含まない、若しくは、着色することを目的としない程度に色材を含有する(例えば0.1質量%以下)、クリアインクとしてもよい。
また、本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、色材を含まない又は白色色材を含むようにしてもよい。本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物が、フェノキシエチル(メタ)アクリレートを含有しない場合には、硬化物の黄変が非常に生じにくい。そのため、放射線硬化型インクジェット組成物を、色材を含まないクリアインクとする、又は白色色材を含むホワイトインクとすれば、白色度が非常に良好な硬化物を得ることができる。
なお、顔料を使用する場合には、あらかじめ顔料分散液を調製し、これを放射線硬化型インクジェットインク組成物に用いてもよい。顔料分散液には、重合性化合物、顔料を分散させるための分散剤(後述)等が含まれてもよい。
1.3.1.1.顔料
色材として顔料を用いる場合は、放射線硬化型インクの耐候性を向上できる場合がある。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
ブラック顔料としては、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)製商品名)、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(以上、キャボット社(Cabot JAPAN K.K.)製商品名)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ackS150、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等(以上、デグッサ(Degussa)社製商品名)が挙げられる。
ホワイト顔料としては、C.I.ピグメントホワイト 6、18、21、金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属化合物が挙げられる。金属酸化物としては、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等が挙げられる。
イエロー顔料としては、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、180が挙げられる。
マゼンタ顔料としては、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、245、及びC.I.ピグメントヴァイオレット 19、23、32、33、36、38、43、50が挙げられる。
シアン顔料としては、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、66、及びC.I.バットブルー 4、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カラー顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン 7、10、及びC.I.ピグメントブラウン 3、5、25、26、及び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、63が挙げられる。
上記顔料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
1.3.1.2.染料
色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、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る。染料は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、特に制限されないが、例えば、C.I.アシッドイエロー17、23、42、44、79、142、C.I.アシッドレッド52、80、82、249、254、289、C.I.アシッドブルー9、45、249、C.I.アシッドブラック1、2、24、94、C.I.フードブラック1、2、C.I.ダイレクトイエロー1、12、24、33、50、55、58、86、132、142、144、173、C.I.ダイレクトレッド1、4、9、80、81、225、227、C.I.ダイレクトブルー1、2、15、71、86、87、98、165、199、202、C.I.ダイレクトブラック19、38、51、71、154、168、171、195、C.I.リアクティブレッド14、32、55、79、249、C.I.リアクティブブラック3、4、35が挙げられる。
1.3.2.分散剤
放射線硬化型インクジェット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。分散剤は、1種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。
分散剤としては、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液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、及び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、アベシア(Avecia)社やノベオン(Noveon)社から入手可能なソルスパーズシリーズ(Solsperse36000等)、BYK Additives&Instru
ments社製のディスパービックシリーズ、楠本化成社製のディスパロンシリーズが挙げられる。
分散剤を用いる場合の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.01質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。
1.3.3.重合禁止剤
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、重合禁止剤をさらに含んでもよい。重合禁止剤は、1種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。
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、ヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、ヒドロキノン、クレゾール、t−ブチルカテコール、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)、ヒンダードアミン化合物などが挙げられる。
また、重合禁止剤の市販品としては、アデカスタブ LA−7RD(2,2,6,6−テトラメチル−4−ヒドロキシピペリジン−1−オキシル)、LA−52、LA−57、LA−62、LA−63P、LA−68LD、LA−77Y、LA−77G、LA−81、LA−82(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート)、LA−87(以上、ADEKA社製商品名)、IRGASTAB UV 10(4,4’−[1,10−ジオキソ−1,10−デカンジイル)ビス(オキシ)]ビス[2,2,6,6−テトラメチル]−1−ピペリジニルオキシ)(CAS.2516−92−9)、TINUVIN 123(4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン−N−オキシル)、TINUVIN 111FDL、TINUVIN 144、TINUVIN 152、TINUVIN 292、TINUVIN 765、TINUVIN 770DF、TINUVIN 5100、SANOL LS−2626、CHIMASSORB 119FL、CHIMASSORB 2020 FDL、CHIMASSORB 944 FDL、TINUVIN 622 LD(以上、BASF社製商品名)、FA−711HM、FA−712HM(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルメタクリレート、日立化成工業社製商品名)等が挙げられる。
重合禁止剤を用いる場合の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.01質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。
1.3.4.スリップ剤
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、スリップ剤をさらに含んでもよい。スリップ剤は、界面活性剤であり、1種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。
スリップ剤としては、シリコーン系界面活性剤が好ましく、ポリエステル変性シリコーンまたはポリエーテル変性シリコーンであることがより好ましい。ポリエーテル変性シリコーンとしては、BYK−378、3455、BYK−UV3500、3510、3530(以上、BYK Additives&Instruments社製)等が挙げられ、ポリエステル変性シリコーンとしては、BYK−3570(BYK Additives&Instruments社製)等が挙げられる。
スリップ剤の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.1質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以上0.8質量%以下である。
1.3.5.光増感剤
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物は、光増感剤をさらに含んでもよい。光増感剤としては、アミン化合物(脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジン、エポキシ樹脂とアミンの反応生成物、トリエタノールアミントリアクリレートなど)、尿素化合物(アリルチオ尿素、o−トリルチオ尿素など)、イオウ化合物(ナトリウムジエチルジチオフォスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩など)、ニトリル系化合物(N,N−ジエチル−p−アミノベンゾニトリルなど)、リン化合物(トリ−n−ブチルフォスフィン、ナトリウムジエチルジチオフォスファイドなど)、窒素化合物(ミヒラーケトン、N−ニトリソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドとジアミンの縮合物など)、塩素化合物(四塩化炭素、ヘキサクロロエタンなど)等が挙げられる。
光増感剤を用いる場合の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.01質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下である。
1.3.6.蛍光増白剤
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、蛍光増白剤を含んでもよい。蛍光増白剤は、紫外〜短波可視である300〜450nm付近の波長を有する光を吸収可能であり、且つ400〜500nm付近の波長を有する蛍光を発光可能な無色ないし弱く着色した化合物である。蛍光増白剤は、蛍光性白化剤(Fluorescent Whitening Agent)としても知られている。蛍光増白剤の物理的原理及び化学性の記述は、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Sixth Edition,Electronic Release,Wiley-VCH 1998に示されている。
本実施形態の放射線硬化型インクジェットインク組成物が蛍光増白剤を含むことにより、硬化物の黄変を抑制することができる場合がある。また、蛍光増白剤を含むことにより硬化性を一層優れたものとできる他、硬化物の白色度を向上できる場合がある。なお、硬化物の黄変は、例えば、汎用の測色器等により確認することができる。
蛍光増白剤としては、以下に限定されないが、例えば、1,4−ビス−(2−ベンゾオキサゾイル)ナフタレン等のナフタレンベンゾオキサゾイル誘導体、2,5−チオフェンジイルビス(5−tert−ブチル−1,3−ベンゾキサゾール)等のチオフェンベンゾオキサゾイル誘導体、スチルベンベンゾオキサゾイル誘導体、クマリン誘導体、スチレンビフェニル誘導体、ピラゾロン誘導体、スチルベン誘導体、ベンゼン及びビフェニルのスチリル誘導体、ビス(ベンザゾール−2−イル)誘導体、カルボスチリル、ナフタルイミド、ジベンゾチオフェン−5,5’−ジオキシドの誘導体、ピレン誘導体、及びピリドトリアゾールが挙げられる。
蛍光増白剤の市販品としては、例えば、Telalux OB、Telalux KCB、Telalux KS、Telalux KS−N、(以上クラリアントジャパン社製)、Tinopal OB−CO、Tinopal NFW LIQ(以上BASF社製)が挙げられる。
蛍光増白剤を用いる場合の含有量は、組成物の総量に対して、好ましくは0.01質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.07質量%以上0.70質量%以下
である。
1.4.物性
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物の20℃における粘度は、好ましくは25mPa・s以下であり、より好ましくは5mPa・s以上25mPa・s以下である。組成物の20℃における粘度が上記範囲内であることにより、ノズルから組成物が適量吐出され、組成物の飛行曲がりや飛散を一層低減することができるため、インクジェット記録装置に好適に使用することができる。なお、粘度の測定は、粘弾性試験機MCR−300(Pysica社製)を用いて、20℃の環境下で、Shear Rateを10〜1000に上げていき、Shear Rate200時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
本実施形態に係る放射線硬化型インクジェット組成物の20℃における表面張力は、好ましくは20mN/m以上40mN/m以下である。放射線硬化型インクジェット組成物の20℃における表面張力がこの範囲にあると、組成物が撥液処理されたノズル面へ濡れにくくなる。これにより、ノズルから組成物が正常かつ適量吐出され、組成物の飛行曲がりや飛散を一層低減することができるため、インクジェット記録装置に好適に使用することができる。なお、表面張力の測定は、自動表面張力計CBVP−Z(協和界面科学社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートを放射線硬化型インクジェット組成物で濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
2.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、インクジェット法により、上述の放射線硬化型インクジェットインク組成物の液滴を記録媒体に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して放射線を照射する照射工程と、を含む。以下、まずシリアル型のインクジェット記録装置、記録媒体について説明し、その後各工程の内容について説明する。
2.1.インクジェット記録装置
本実施形態のインクジェット記録方法に用いるインクジェット記録装置としては、図1に示すものを挙げることができる。図1は、インクジェット記録装置の斜視図である。図2は、図1に示した紫外線照射装置90A(図2の190Aに相当)、90B(図2の190Bに相当)の正面図である。図3は、図2のA−A斜視図である。
図1に示したインクジェット記録装置20は、記録媒体Pを副走査方向SSに送るモーター30と、プラテン40と、放射線硬化型インクジェットインク組成物を微小粒径の液滴にしてヘッドノズルから噴射して記録媒体P上に吐出する記録ヘッド52と、該記録ヘッド52を搭載したキャリッジ50と、キャリッジ50を主走査方向MSに移動させるキャリッジモーター60と、記録ヘッド52から各インクの液滴を吐出して記録媒体P上に付着させた液滴に放射線を照射する一対の紫外線照射装置90A、90Bと、を備えている。
キャリッジ50は、キャリッジモーター60に駆動される牽引ベルト62によって牽引され、ガイドレール64に沿って移動する。
記録ヘッド52は、キャリッジ50に搭載されており、キャリッジ50の移動方向(以下、「主走査方向」ともいう。)MSへの動作に伴って、主走査方向MSに移動する。
また、記録ヘッド52は、放射線硬化型インクジェットインク組成物の各インクを吐出可能である。図1の例では、記録ヘッド52は、シリアル型ヘッドであり、各色に対応し
た多数のヘッドノズルが備えられている。かかる記録ヘッド52が搭載されるキャリッジ50には、記録ヘッド52の他に、記録ヘッド52に供給されるホワイトインクを収容したホワイトインク容器としてのホワイトカートリッジ54と、記録ヘッド52に供給されるカラーインクを収容したカラーインクとしてのカラーインクカートリッジ56とが搭載されている。各カートリッジ54、56に収容されているインクが、放射線硬化型インクジェットインク組成物である。
本実施形態の付着工程において、記録ヘッド52から吐出される液滴量は、1pl以上20pl以下であることが好ましい。液滴量が上記範囲内であることによって、吐出安定性が良好であり、高画質の画像を得ることができる。
キャリッジ50のホームポジション(図1の右側の位置)には、停止時に記録ヘッド52のノズル面52aを密閉するためのキャッピング装置80が設けられている。印刷ジョブが終了してキャリッジ50がこのキャッピング装置80の上まで到達すると、図示しない機構によってキャッピング装置80が自動的に上昇して、記録ヘッド52のノズル面52aを密閉する。このキャッピングにより、ノズル内のインクの乾燥や変質が防止される。キャリッジ50の位置決め制御は、例えば、このキャッピング装置80の位置にキャリッジ50を正確に位置決めするために行われる。
また、図示はしないが、キャリッジ50のホームポジション(図1の右側の位置)には、停止時に記録ヘッド52のノズル面52aを払拭するためのワイプユニットが設けられてもよい。ワイプユニットは、キャッピング装置80とは干渉しない位置に設けられ、記録ヘッド52のノズルが形成されたノズル面52aを、スキージ状のワイパーブレードにより擦ることにより、ノズル面52aに付着した液滴、ミスト、及び/又は、それらの硬化物を除去することができる。
このようなインクジェット記録装置20を使用することにより、記録媒体上に放射線硬化型インクの液滴を吐出して記録媒体に付着させ塗膜を形成することができる。また、インクジェット記録装置20によれば、付着工程と照射工程とを別個の装置で行うことなく、付着工程と照射工程とを一の装置で連続的に行うことが可能となる。
放射線としては、紫外線、可視光線等を用いることができるが、放射線硬化型インクを紫外線により硬化する放射線硬化型インクとし、紫外線を用いて硬化させるようにすると、環境光等によるインクの硬化を抑制でき、取り扱いが容易となるためより好ましい。放射線を照射可能な照射手段としては、例えば図1及び図2に示す紫外線照射装置が挙げられる。
図1ないし図3に示すように、紫外線照射装置190A、190Bは、キャリッジ50の移動方向に沿った両側端にそれぞれ取り付けられている。
図2に示すように、記録ヘッド52に向かって左側に取り付けられた紫外線照射装置190Aは、キャリッジ50が右方向(図2の矢印B方向)に移動する右走査時に、記録媒体P上に吐出された液滴に対して紫外線照射を行う。一方、記録ヘッド52に向かって右側に取り付けられた紫外線照射装置190Bは、キャリッジ50が左方向(図2の矢印C方向)に移動する左走査時に、記録媒体P上に吐出された液滴に対して紫外線照射を行う。
各紫外線照射装置190A、190Bは、キャリッジ50に取り付けられて、紫外線光源192をそれぞれ1個ずつ整列支持した筐体194と、紫外線光源192の発光及び消灯を制御する(図示しない)光源制御回路とを備えている。図2及び図3に示すように、
紫外線照射装置190A、190Bには、紫外線光源192がそれぞれ1個ずつ設けられているが2個以上設けてもよい。紫外線光源192としては、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を使用できる。
上述の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、硬化性が良好であるが、例えば、蛍光増白剤を含有する場合などに、若干硬化性が低下する場合がある。そのような場合において、より強い紫外線を照射できる点で、紫外線光源192は、高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプの一方又は両方とすることがより好ましい。また、上述の放射線硬化型インクジェットインク組成物が、フェノキシエチル(メタ)アクリレートを含有しない場合には、硬化物の黄変が非常に生じにくいので、高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプの一方又は両方を用いて、より強い紫外線を照射することができる。
また、各紫外線光源192は、出射される波長が同じものでもよいし、異なっていてもよい。紫外線光源192としてLED又はLDを使用する場合、出射される放射線の波長は350.0nm以上430.0nm以下程度の範囲とすればよい。
紫外線照射装置190A、190Bによれば、図2に示すように、記録ヘッド52からの吐出により記録媒体P上に付着させた液滴に対して、記録ヘッド52近傍の記録媒体P上を照射する紫外線光源192により放射線192aが照射され、少なくとも液滴の表面を硬化させて、記録媒体上に画像を形成することができる。
以下、本実施形態における付着工程及び照射工程を複数回繰り返すことによって、所望の領域に画像を形成する方法について、詳細に説明する。
まず、キャリッジ50を右方向(図2の矢印B方向)に移動させながら、記録媒体P上に1色又は複数色の放射線硬化型インク液滴を吐出して、紫外線照射装置190Aによって放射線を塗膜に照射する。次いで、記録媒体Pを副走査方向SSに移動させる副走査を行う。なお、本明細書中において、キャリッジ50を主走査方向MSの一方向に移動させながら液滴を吐出し、液滴に放射線を照射する1回の主走査のことを1パスという。
その後、キャリッジ50を左方向(図2の矢印C方向)に移動させながら上記付着工程に示す方法によって記録媒体P上に1色又は複数色の液滴を吐出して、紫外線照射装置190Bによって放射線を塗膜に照射する1回の主走査(1パス)をさらに行う。このとき、記録媒体上の塗膜は、紫外線照射装置190A及び紫外線照射装置190Bによって放射線が照射される。次に、記録媒体Pを副走査方向SSに移動させる副走査をさらに行う。
以上までの動作で、1回目のパスで形成された塗膜には、2回のパスによって放射線が照射され、1パス目に1回、2パス目に2回の合計3回の放射線の照射が行なわれる。また、2回目のパスで形成された塗膜には、1回のパスによって放射線が照射され、1回の放射線の照射が行なわれる。
このような動作をさらに繰り返し行うことによって、所定領域に塗膜(硬化物)の集合からなる画像を形成することができる。
また、本実施形態のインクジェット記録装置20は、さらに、記録媒体Pの移動方向である副走査方向SSの下流側に、別途、放射線照射手段(図示せず)を備えていてもよい。これにより、全てのパスを終え、記録媒体への画像の形成が完了した後に、記録媒体P上の塗膜を内部まで十分に硬化させることができる。
例えば、紫外線照射装置190A又は190Bによって照射される積算照射エネルギーが不十分であって、記録媒体P上の液滴の内部まで硬化されていない場合には、副走査方向SSの放射線照射手段により、液滴の内部まで確実に硬化させることができる。
副走査方向SSの放射線照射手段は、副走査方向SSに送られた記録媒体P上の液滴に放射線を照射できる位置に設けられていればよく、例えば、キャリッジ50上であって、かつ、記録ヘッド52の下流側(記録媒体Pの移動方向である副走査方向SS)に設置することができる。また、副走査方向SSの放射線照射手段としては、紫外線照射装置190A(190B)と同様の装置を用いることができる。
インクジェット記録装置20により吐出された放射線硬化型インクジェットインク組成物は、記録媒体Pに付着してすぐに、1回目の紫外線の照射を受けることができる。そして、上述した窒素含有ビニルモノマーの効果により、液滴の表面の硬化が生じる。これにより得られる塗膜の表面の凹凸を大きくすることができる。
2.2.記録媒体
本実施形態のインクジェット記録方法で用いる記録媒体は、フィルム状、ボード状の形状を有する。
液体非吸収性の記録媒体としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアセタール、及びそれらの2種以上のブレンド組成物等の高分子のフィルムやプレート、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース等のフィルムやプレート、鉄、銀、銅、アルミニウム等の金属の箔やプレート、又はそれら金属を蒸着したプレートやフィルム、ステンレスや真鋳等の合金の箔やプレート、ガラス板等が挙げられる。
液体低吸収性の記録媒体としては、表面に液体を受容するための塗工層(受容層)が設けられた記録媒体が挙げられ、例えば、上記のフィルムやプレートの表面に、親水性ポリマー等が塗工されたもの、シリカ、チタン等の粒子がバインダー(例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の親水性高分子)とともに塗工されたものが挙げられる。また、液体低吸収性の記録媒体としては、基材が紙であるものとして、アート紙、コート紙、マット紙等の印刷本紙が挙げられる。
液体非吸収性又は液体低吸収性の記録媒体とは、液体を全く吸収しない又はほとんど吸収しない性質を有する記録媒体を指す。定量的には、液体非吸収性又は液体低吸収性の記録媒体とは、「ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m以下である記録媒体」を指す。このブリストー法は、短時間での液体吸収量の測定方法として最も普及している方法であり、日本紙パルプ技術協会(JAPAN TAPPI)でも採用されている。試験方法の詳細は「JAPAN TAPPI紙パルプ試験方法2000年版」の規格No.51「紙及び板紙−液体吸収性試験方法−ブリストー法」に述べられている。これに対して、液体吸収性の記録媒体とは、液体非吸収性及び液体低吸収性に該当しない記録媒体のことを示す。なお、本明細書では、液体非吸収性、液体低吸収性及び液体吸収性を、単に非吸収性、低吸収性及び吸収性と称することがある。
記録媒体は、無色透明、半透明、着色透明、有彩色不透明、無彩色不透明等であってもよい。また記録媒体は、それ自体が着色されていたり、半透明や透明であってもよい。
2.3.付着工程
また、本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に放射線硬化型インクジェットインク組成物の液滴を付着させる付着工程を含む。
付着工程は、上述のインクジェット記録装置により行うことができる。また、付着工程は、紫外線を照射した放射線硬化型インクジェットインク組成物に、放射線硬化型インクジェットインク組成物を付着させる工程としてもよい。上述のインクジェット記録装置を用い、副走査の送り量を小さくすれば、1回のパスで付着、硬化した塗膜に対して放射線硬化型インクジェットインク組成物を付着させることができる。この場合の副走査の送り量は、例えば、副走査方向に並ぶノズルの列の長さよりも短い長さである。これにより記録媒体の同一の領域に対して2回以上のパスでインクを付着させることができ、紫外線を照射した放射線硬化型インクジェットインク組成物に、放射線硬化型インクジェットインク組成物を付着させることができる。
付着工程における放射線硬化型インクジェットインク組成物の液滴の質量は、20.0ng以下、好ましくは18.0ng以下、より好ましくは16.0ng以下とすることが、硬化物の表面の粗さを増す観点と、画像の精細度の観点からより好ましい。すなわち、1液滴あたりの重量を小さくすることで、濡れ広がらないドットが多くなり平滑性が低くなり、白色度を向上できる。液滴の質量の下限は、例えば、10.0ng以上、好ましくは12.0ng以上、より好ましくは14.0ng以上である。
また、記録媒体に対する放射線硬化型インクジェットインク組成物の液滴の付着量は、6.8mg/inch以上、好ましくは7.8mg/inch以上、より好ましくは8.8mg/inch以上であることが硬化物の表面の粗さを増す観点と、画像の精細度の観点からより好ましい。液滴の付着量の上限は、例えば、12.8mg/inch以下、好ましくは11.8mg/inch以下、より好ましくは10.8mg/inch以下である。
2.4.照射工程
本実施形態のインクジェット記録方法は、記録媒体に付着した放射線硬化型インクジェットインク組成物に紫外線を照射する照射工程を有する。照射工程は、上述のインクジェット記録装置により行うことができる。
本実施形態のインクジェット記録方法の照射工程では、上述の放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して放射線を照射する。
照射工程では、記録装置の1回の主走査あたり、放射線の照射強度が、1.5W/cm以上3.5W/cm以下、好ましくは2.0W/cm以上3.0W/cm以下、より好ましくは2.2W/cm以上2.8W/cm以下であり、照射エネルギーが、70mJ/cm以上140mJ/cm以下、好ましくは80mJ/cm以上120mJ/cm以下、より好ましくは90mJ/cm以上120mJ/cm以下である。このようにすれば、記録媒体上での放射線硬化型インクジェットインク組成物の表面形状の固定と、全体の硬化をより効率よく行うことができる。
3.実施例及び比較例
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。以下「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。
3.1.インクの調製
各例のインクは、表1、表2及び表3に示す組成(単位:質量%)となるように混合し
、これを高速水冷式撹拌機により撹拌することにより調製した。なお、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3及び酸化チタン)は、VEEAをベースとし分散剤としてSolsperse 36000(LUBRIZOL社製商品名)を顔料に対して50質量%添加したた分散液を用いて配合した。
Figure 2021017504
Figure 2021017504
Figure 2021017504
表1〜表3中、各成分は以下の通りである。
C.I.Pigment Blue 15:3 :顔料
分散剤:Solsperse 36000(LUBRIZOL社製商品名)
VEEA:アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル「(i)一般式(I)で表される化合物」
IBXA:イソボルニルアクリレート「(ii)脂環式単官能アクリレート」
TMCHA:3,3,5−トリメチルシクロヘキシルアクリレート「(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレート」、Sartomer社製
CTFA:環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート「(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレート」大阪有機化学工業株式会社製
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート「(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレート」
PEA:フェノキシエチルアクリレート
6101:商品名「EM2080(オリゴマー6101)(長興材料工業社製)」(2−(ブチルカルバモイルオキシ)エチルアクリレート)、単官能の「(iv)ウレタンアクリレート」
CN9893:商品名、巴工業株式会社製、2官能の「(iv)ウレタン(メタ)アクリレート」
Omnirad 819:商品名、IGM社製、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、アシルフォスフィンオキサイド系重合開始剤
Omnirad 184:商品名、IGM社製、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン
DETX:KAYACURE DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬社製商品名)
TELALUX OB:商品名、クラリアント社製、2,5−ビス(5−tert−ブチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン
TELALUX KCB:商品名、クラリアント社製、1,4−ビス(2−ベンゾオキサゾリル)ナフタレン
BYK−UV3500:BYK Additives&Instruments社製、スリップ剤
LA−7RD:商品名「アデカスタブ LA−7RD」、ADEKA社製、重合禁止剤
MEHQ:商品名「p−メトキシフェノール」、関東化学株式会社製、ヒドロキノンモノメチルエーテル、重合禁止剤
3.2.インクジェットインク組成物及び硬化物の評価
3.2.1.粘度
各例の放射線硬化型インクの粘度(mPa・s)を、20℃下で回転粘度計「レオメーター(MCR−300、アントンパール社製)」を用いて測定した。以下の基準で評価し、評価結果を表1〜表3に示した。
(評価基準)
A:25mPa・s以下
B:25mPa・s超30mPa・s以下
C:30mPa・s超
3.2.2.硬化性
綿棒加重タック性評価(タックフリー試験)を行った。具体的にはPETフィルム(PET50A PLシン〔商品名〕、リンテック社製)にバーコーターでインク組成物を塗布し、所定の照射強度で0.04sec/cmの速度で、紫外線を照射した。その際、光源としては、395nmにピーク波長を有するLEDを用いた。得られた硬化後塗膜の厚さは8μmであった。そして、塗膜表面を綿棒を用いて100g加重で10回擦り、綿棒が着色しない照射強度を基準に硬化エネルギー(照射エネルギー)を求めた。なお、照射エネルギー[mJ/cm]は、光源から照射される被照射表面における照射強度[mW/cm]を測定し、これと照射継続時間[sec]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とし、結果を表1〜表3に記載した。
(評価基準)
AA:150mJ/cm以下
A:150超200mJ/cm以下
B:200超300mJ/cm以下
C:300mJ/cm
3.2.3.密着性
バーコーターで、各放射線硬化型インクジェット組成物を塩ビフィルム(JT5829R、MACtac社製)上に、厚さ10μmになるよう塗布した。次いで、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、400mJ/cmのエネルギーで硬化させてそれぞれのフィルム上に硬化後の塗膜を作製した。得られた塗膜に対して、クロスカット試験の評価を行った。
より具体的には、カッターで、塗膜に対して垂直になるように切込み工具の刃を当てて、切込み間の距離が1mmのマス目を入れて、6×6マスの格子を作った。格子に、約75mmの長さの透明付着テープ(幅25mm)を貼り付け、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、格子の状態を目視にて観察した。評価基準は以下の通りとし、結果を表1〜表3に記載した。
(評価基準)
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%以下であった。
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。
3.2.4.延伸性
バーコーターで、各放射線硬化型インクジェット組成物を塩ビフィルム(JT5829R、MACtac社製)上に、厚さ10μmになるよう塗布した。次いで、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、400mJ/cmのエネルギーで硬化させて塗膜を形成した。上記塗膜を形成した塩ビフィルムの剥離紙を剥がし、幅1cm、長さ8cmの短冊状に切り出して試験片を作製した。各試験片について、引張試験機(TENSILON、ORIENTEC社製)を用いて延伸性としての伸び率を測定した。伸び率は、5mm/minで引っ張った時、クラックが発生した時点での数値とした。その数値は{(クラック時の長さ−延伸前の長さ)/延伸前の長さ×100}より算出した。評価基準は以下の通りとし、結果を表1〜表3に記載した。
(評価基準)
A:200%以上
B:100%以上200%未満
C:100%未満
3.2.5.耐擦性
上記延伸性の評価において作製した、硬化後の塗膜に対して、JIS R3255に準じてマイクロスクラッチ試験の評価を行った。測定には超薄膜スクラッチ試験機(CSR−5000、ナノテック社製)を用いて耐擦過性としての耐荷重を測定した。耐荷重は荷重をかけながらマイクロスクラッチを行い、触針がメディア面に達した時の荷重とした。耐荷重が大きい程、耐擦性に優れる。測定は触針スタイラス径:15μm、振幅:100μm、スクラッチ速度:10μm/secで行った。評価基準は以下の通りとし、結果を表1、表2に記載した。
(評価基準)
AA:35mN/cm以上
A:30mN/cm以上35mN/cm未満
B:20mN/cm以上30mN/cm未満
C:20mN/cm未満
3.2.6.色調
表2の実施例11〜13の放射線硬化型インクジェットインク組成物をそれぞれキャリッジに紫外線照射装置を設けたインクジェットプリンタPX−G920(セイコーエプソン株式会社製)の改造機を用い、1パスごとに365nmの波長の紫外線を照射しながら、常温・常圧下で透明PETフィルム(ルミラー(登録商標)S10)上に、テストパターンを記録した。なお、紫外線照射装置としては、アイグラフィック社製メタルハライドランプを用いたコンベア照射機を用い、コンベア速度は15m/s、積算照射エネルギーは400mJ/cmとした。
上記のようにして得られた硬化物を、黒色(L=13)の 不透明塩ビフィルムの上に、上記各記録物の記録面を上にして重ねて、市販の測色機(X−Rite社製製品名「Gretag Macbeth Spectrolino」)を用いて、CIE/L表色系における、L値を測定した。評価指標として、CIE/L表色系における、b値を用い、印刷後蛍光灯下に24時間放置した印刷物を、同様の測色機を用いて測定した値を以下の基準で判定し、結果を表2に記載した。
(評価基準)
A:2.9以下
B:2.9超5未満
C:5以上
3.3.評価結果
実施例及び比較例から、以下のことが判明した。
重合開始剤、(i)一般式(I)で表される化合物、(ii)脂環式単官能(メタ)アクリレート、及び、(iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレート、を含み、(i)を10.0質量%以上40.0質量%以下、(ii)を10.0質量%以上40.0質量%以下、(iii)を10.0質量%以上30.0質量%以下、含む、各実施例の放射線硬化型インクジェットインク組成物は、粘度、並びに、その硬化物の記録媒体との密着性、延伸性及び耐擦性の全てにおいて、良好な結果となった。
これに対して何れかの成分が上記範囲を逸脱した各比較例の放射線硬化型インクジェットインク組成物では、粘度、延伸性、密着性、耐擦性の1つ以上が不十分な結果であった。
また、実施例6に比較して蛍光増白剤の多い実施例7では、上記評価はいずれも良好であったものの、蛍光増白剤のブリードアウトが若干認められた。また、DETXの量が多い実施例13では、白色塗膜が目視でわずかに黄変していたが、この黄変は、1週間放置しても変化しなかった。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成、を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
20…インクジェット記録装置、30…モーター、40…プラテン、50…キャリッジ、52…記録ヘッド、54…ホワイトインクカートリッジ、56…カラーインクカートリッジ、60…キャリッジモーター、62…牽引ベルト、64…ガイドレール、80…キャッピング装置、90A(190A)、90B(190B)…紫外線照射装置、192…紫外線光源、194…筐体、P…記録媒体

Claims (9)

  1. 重合開始剤と、
    (i)下記一般式(I)で表される化合物と、
    C=CR−CO−O−R−O−CH=CH−R
    ・・・(I)
    (式(I)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数2以上20以下の2価の有機残基であり、Rは水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基である。)
    (ii)脂環式単官能(メタ)アクリレートと、
    (iii)環状エーテル構造を含む単官能(メタ)アクリレートと、
    を含み、
    全量を100質量%としたときに、
    前記(i)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
    前記(ii)を10.0質量%以上40.0質量%以下、
    前記(iii)を10.0質量%以上30.0質量%以下、
    含む、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  2. 請求項1において、
    (iv)ウレタン(メタ)アクリレートを、組成物の全量を100質量%としたときに3.0質量%以上20.0質量%以下含む、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  3. 請求項2において、
    前記(iv)は、下記一般式(II)で表される化合物である、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
    C=CR−CO−O−(R−O−(CO)−(NH))−R
    ・・・(II)
    (式(II)中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは2価の有機残基であり、Rは炭素数1以上10以下のアルキル基、又は、炭素数1以上10以下のヒドロキシアルキル基である。また、nは、1以上の整数である。)
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
    前記(ii)は、イソボルニルアクリレートである、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
    前記(iii)は、環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレートである、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
    前記重合開始剤として、チオキサントン系重合開始剤の含有量が、組成物の全量を100質量%としたときに0.1質量%以上0.5質量%以下である、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
    色材を含まない又は白色色材を含む、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
    蛍光増白剤を、組成物の全量を100質量%としたときに0.07質量%以上0.70質量%以下含む、放射線硬化型インクジェットインク組成物。
  9. 請求項1ないし請求項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インク組成物をインクジェット法により記録媒体に付着させる付着工程と、
    前記付着工程で前記記録媒体に付着した前記放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して放射線を照射する照射工程と、
    を含み、
    前記照射工程では、前記放射線硬化型インクジェットインク組成物に対して高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプの一方又は両方により紫外線を照射する、インクジェット記録方法。
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