JP2021050322A - 活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び硬化物 - Google Patents
活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び硬化物 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 耐擦過性、吐出性、及び保存安定性に優れた活性エネルギー線硬化型組成物を得ることは困難な課題がある。【解決手段】 活性エネルギー線重合性化合物、アミン化合物、及び水を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、前記活性エネルギー線重合性化合物は、樹脂粒子であり、前記活性エネルギー線重合性化合物の累積50%粒径(D50)は、5nm以上50nm以下であり、前記アミン化合物の分子量は、118.0以下であり、前記アミン化合物の沸点は、120℃以上であり、前記水の含有量は、前記活性エネルギー線硬化型組成物の量に対して50.0質量%以上である活性エネルギー線硬化型組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び硬化物に関する。
インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、カラー印刷が容易であるなどの利点を有しており、デジタル信号の出力機器として一般家庭に広く普及している。インクジェット記録装置に用いられるインクとしては、水性媒体又は有機溶剤中に色材を溶解又は分散させたインクが知られているが、環境面や安全面の観点から、オフィスや家庭で使用される場合には、水と水溶性有機溶剤を含有するインクが用いられることが好ましい。
特許文献1には、水、顔料、水溶性有機溶剤、光重合開始剤、および(メタ)アクリレート基を有するポリカーボネート系のウレタン樹脂の微粒子を含有するインクジェットインクをメディアに付着させて乾燥させた後で、乾燥したインクジェットインクに活性エネルギー線を照射して硬化させるインクジェット記録方法が開示されている。
しかしながら、耐擦過性、吐出性、及び保存安定性に優れた活性エネルギー線硬化型組成物を得ることは困難な課題がある。
請求項1に係る発明は、活性エネルギー線重合性化合物、重合開始剤、アミン化合物、及び水を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、前記活性エネルギー線重合性化合物は、樹脂粒子であり、前記活性エネルギー線重合性化合物の累積50%粒径(D50)は、5nm以上50nm以下であり、前記アミン化合物の分子量は、118.0以下であり、前記アミン化合物の沸点は、120℃以上であり、前記水の含有量は、前記活性エネルギー線硬化型組成物の量に対して50.0質量%以上である活性エネルギー線硬化型組成物である。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、耐擦過性、吐出性、及び保存安定性に優れた効果を奏する。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
<<活性エネルギー線硬化型組成物>>
本実施形態の活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線重合性化合物、アミン化合物、及び水を含み、必要に応じて、重合開始剤、有機溶剤、色材、樹脂、添加剤等のその他成分を含む。
本実施形態の活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線重合性化合物、アミン化合物、及び水を含み、必要に応じて、重合開始剤、有機溶剤、色材、樹脂、添加剤等のその他成分を含む。
<活性エネルギー線重合性化合物>
活性エネルギー線硬化型組成物は、樹脂粒子の形態で含有されている活性エネルギー線重合性化合物を含み、必要に応じて、活性エネルギー線重合性モノマー等を含んでいてもよい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、樹脂粒子の形態で含有されている活性エネルギー線重合性化合物を含み、必要に応じて、活性エネルギー線重合性モノマー等を含んでいてもよい。
−樹脂粒子の形態で含有されている活性エネルギー線重合性化合物−
樹脂粒子の形態で含有されている活性エネルギー線重合性化合物(以降、単に「活性エネルギー線重合性ポリマー」とも称する)は、紫外線や熱等の活性エネルギー線が付与されることによって、重合反応することが可能な重合性基を有する樹脂である。また、「樹脂粒子の形態で含有されている」とは、活性エネルギー線重合性化合物中に、活性エネルギー線重合性ポリマーが粒子状の形態で含有されていることを表すが、活性エネルギー線重合性ポリマーが粒子状の形態で分散して含有されていることが好ましい。
樹脂粒子の形態で含有されている活性エネルギー線重合性化合物(以降、単に「活性エネルギー線重合性ポリマー」とも称する)は、紫外線や熱等の活性エネルギー線が付与されることによって、重合反応することが可能な重合性基を有する樹脂である。また、「樹脂粒子の形態で含有されている」とは、活性エネルギー線重合性化合物中に、活性エネルギー線重合性ポリマーが粒子状の形態で含有されていることを表すが、活性エネルギー線重合性ポリマーが粒子状の形態で分散して含有されていることが好ましい。
従来、水の含有量が50.0質量%以上である水性の組成物を、例えば、非浸透性又は低浸透性の記録媒体に付与して、活性エネルギー線硬化型組成物由来の塗膜を形成した場合、形成された塗膜が擦られたときに塗膜の剥がれや塗膜の延び等が生じる耐擦過性の課題があったが、当該組成物に活性エネルギー線重合性ポリマーを含有させ、組成物の付与後に活性エネルギー線を照射することで、塗膜の耐擦過性が向上する。
活性エネルギー線重合性ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水分散性の活性エネルギー線重合性ポリマー等であることが好ましい。水分散性の活性エネルギー線重合性ポリマーとしては、例えば、水分散性の活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂等であることが好ましい。活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂としては、例えば、水分散性の(メタ)アクリル化ウレタン樹脂などが挙げられる。
水分散性の(メタ)アクリル化ウレタン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Ucecoat(登録商標)6558(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)6559(ダイセル・オルネクス社製)、Ebecryl(登録商標)2002(ダイセル・オルネクス社製)、Ebecryl(登録商標)2003(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7710(ダイセル・オルネクス社製)、Ucecoat(登録商標)7655(ダイセル・オルネクス社製)、NeoradR(登録商標)440(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)441(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)447(Avecia社製)、NeoradR(登録商標)448(Avecia社製)、Bayhydrol(登録商標)UV2317(COVESTRO社製)、Bayhydrol(登録商標)UV VP LS2348(COVESTRO社製)、Lux(登録商標)430(ALBERDING BOLEY社製)、Lux(登録商標)399(ALBERDING BOLEY社製)、Lux(登録商標)484(ALBERDING BOLEY社製)、Laromer(登録商標)LR8949(BASF社製)、Laromer(登録商標)LR8983(BASF社製)、Laromer(登録商標)PE22WN(BASF社製)、Laromer(登録商標)PE55WN(BASF社製)、Laromer(登録商標)UA9060(BASF社製)などが挙げられる。これらの中でも、より耐擦過性を向上させることができる点からLaromer(登録商標)LR8949(BASF社製)、Laromer(登録商標)LR8983(BASF社製)が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
活性エネルギー線重合性ポリマーの含有量は、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して、固形分量として、2.0質量%以上12.0質量%以下が好ましく、6.0質量%以上12.0質量%以下がより好ましい。活性エネルギー線重合性ポリマーの含有量が上記範囲であると、耐擦過性をより向上させることができる。
活性エネルギー線重合性ポリマーの累積50%粒径(D50)は、5nm以上50nm以下である。累積50%粒径(D50)が上記範囲であることで、耐擦過性が向上する。なお、累積50%粒径(D50)は、累積粒度分布の小粒子側からの累積50体積%を表
す。累積50%粒径(D50)は、例えば、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)などを用いて測定することができる。
す。累積50%粒径(D50)は、例えば、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)などを用いて測定することができる。
−活性エネルギー線重合性モノマー−
活性エネルギー線重合性モノマーは、紫外線や熱等の活性エネルギー線が付与されることによって、重合反応することが可能な重合性基を有するモノマーである。
活性エネルギー線重合性モノマーは、紫外線や熱等の活性エネルギー線が付与されることによって、重合反応することが可能な重合性基を有するモノマーである。
活性エネルギー線重合性モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ビニルエーテルなどを用いることができる。より具体的には、例えば、エチレングリコールジ(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、γ−ブチロラクトンアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ホルマール化トリメチロールプロパンモノ(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、トリメチロールプロパン(メタ)アクリル酸安息香酸エステル、トリ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アクリレート〔CH2=CH−CO−(OC2H4)n−OCOCH=CH2(n≒4)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH−CO−(OC2H4)n−OCOCH=CH2(n≒9)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH−CO−(OC2H4)n−OCOCH=CH2(n≒14)〕、ポリエチレングリコールジアクリレート〔CH2=CH−CO−(OC2H4)n−OCOCH=CH2(n≒23)〕、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリ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クリレート〔CH2=C(CH3)−CO−(OC3H6)n−OCOC(CH3)=CH2(n≒7)〕、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、プロピレンオキサイド変性テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(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トリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(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、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルペンタ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンジ(メタ)アクリレート、ポリウレタントリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリウレタンペンタ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、エチルオキセタンメチルビニルエーテルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらは、分散媒である水に対する溶解度、活性エネルギー線硬化型組成物の粘度、付与後に形成される硬化膜(塗膜)の厚みなどを考慮して適宜選択して添加されるが、水に対する溶解度の点から、アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ポリエチレングリコール、又はポリプロピレングリコール変性アクリレートが好ましい。
<アミン化合物>
活性エネルギー線硬化型組成物は、分子量が118.0以下であり、沸点が120℃以上であるアミン化合物を含む。アミン化合物は、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウムカチオン、及びこれらの塩を含む。
活性エネルギー線硬化型組成物は、分子量が118.0以下であり、沸点が120℃以上であるアミン化合物を含む。アミン化合物は、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウムカチオン、及びこれらの塩を含む。
累積50%粒径(D50)が5nm以上50nm以下である活性エネルギー線重合性ポリマーを含む活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線硬化型組成物が、吐出孔などの空気と接する界面を有する場合や長期間保存される場合において、水分蒸発により分散性が低下し、吐出性及び保存安定性が低下しやすい課題があった。そこで、水より沸点が高いアミン化合物を添加し、このアミン化合物を活性エネルギー線重合性ポリマーのカウンターイオンとして機能させることで、水蒸発時であっても安定した分散状態を維持させ、吐出性及び保存安定性を向上させる。また、添加するアミン化合物の分子量を低分子にすることで、水蒸発時であっても活性エネルギー線硬化型組成物の粘度上昇が抑制され、より吐出性及び保存安定性を向上させることができる。
アミン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましい。
一般式(1)中、R1、R2、及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又はヒドロキシエチル基を表す。但し、R1、R2、及びR3が全て水素原子である場合を除く。
一般式(2)中、R4、R5、及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ヒドロキシメチル基を表す。
アミン化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1−アミノ−2−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、1−アミノ−2−メチループロパノール、ジメチルアミノエタノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールなどが挙げられ、ジメチルアミノエタノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールが好ましい。
アミン化合物の分子量は118.0以下であり、100以下であることが好ましい。アミン化合物の分子量を低分子にすることで、水蒸発時であっても活性エネルギー線硬化型組成物の粘度上昇が抑制され、より吐出性及び保存安定性を向上させることができる。
アミン化合物の分子量は沸点が120℃以上であり、120℃以上200℃以下であることが好ましい。水より沸点が高いアミン化合物を添加し、このアミン化合物を活性エネルギー線重合性ポリマーのカウンターイオンとして機能させることで、水蒸発時であっても安定した分散状態を維持させ、吐出性及び保存安定性を向上させることができる。
アミン化合物の含有量は、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して、0.01質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上2.0質量%以下であることがより好ましく、0.05質量%以上1.0質量%以下であることが更に好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下であることが特に好ましい。この範囲であることで、水蒸発時であっても活性エネルギー線硬化型組成物の粘度上昇が抑制され、より吐出性及び保存安定性を向上させることができる。
アミン化合物の含有量(質量基準)は、活性エネルギー線重合性ポリマーの含有量(質量基準)を1とした場合に、0.01以上0.10以下であることが好ましく、0.01以上0.08以下であることがより好ましく、0.01以上0.06以下であることが更に好ましく、0.01以上0.04以下であることが特に好ましい。この範囲であることで、水蒸発時であっても活性エネルギー線硬化型組成物の粘度上昇が抑制され、より吐出性及び保存安定性を向上させることができる。
<水>
活性エネルギー線硬化型組成物は、水を含む。水の含有量は、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して50.0質量%以上であり、95.0質量%以下であることが好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、水を含む。水の含有量は、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して50.0質量%以上であり、95.0質量%以下であることが好ましい。
<重合開始剤>
活性エネルギー線硬化型組成物は、重合開始剤を含有してもよい。重合開始剤としては、活性エネルギー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、重合性化合物の重合を開始させることが可能なものが好ましい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。また、重合開始剤は、十分な硬化速度を得るために、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対し、5〜20質量%含まれることが好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、重合開始剤を含有してもよい。重合開始剤としては、活性エネルギー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、重合性化合物の重合を開始させることが可能なものが好ましい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。また、重合開始剤は、十分な硬化速度を得るために、活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対し、5〜20質量%含まれることが好ましい。
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などが挙げられる。
また、活性エネルギー線硬化型組成物は、水の含有量が50.0質量%以上である水性の組成物であるため、これに含まれる重合開始剤は水溶性であることが好ましい。水溶性の重合開始剤としては、例えば、分子中に水酸基を有する重合開始剤が好ましく、具体的には、アルキルフェノン系の重合開始剤、モノアシルフォスフィンオキサイド系の重合開始剤等が挙げられる。
なお、重合開始剤に加え、重合促進剤(増感剤)を併用することもできる。重合促進剤としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p−ジエチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸−2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルベンジルアミンおよび4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどのアミン化合物などが挙げられる。重合促進剤の含有量は、使用する重合開始剤の種類や量に応じて適宜設定する。
<有機溶剤>
活性エネルギー線硬化型組成物は、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては特に制限されず、例えば、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、環状エーテル類が挙げられる。
多価アルコール類の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
アミド類としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
環状エーテル類としては、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン等が挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては特に制限されず、例えば、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、環状エーテル類が挙げられる。
多価アルコール類の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等が挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
多価アルコールアリールエーテル類としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
アミド類としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド等が挙げられる。
アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。
含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等が挙げられる。
環状エーテル類としては、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン等が挙げられる。
その他の有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤として、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、活性エネルギー線硬化型組成物の浸透性を向上させることができる。
有機溶剤の活性エネルギー線硬化型組成物中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、活性エネルギー線硬化型組成物の乾燥性及び吐出信頼性の点から、活性エネルギー線硬化型組成物全量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<色材>
活性エネルギー線硬化型組成物は、色材を含有してもよい。色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。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る。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、顔料として、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、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など)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、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、チャン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、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
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り、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、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.ダイレクドブラック 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。
活性エネルギー線硬化型組成物は、色材を含有してもよい。色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。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る。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、顔料として、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、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など)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、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、チャン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、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
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り、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、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.ダイレクドブラック 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。
活性エネルギー線硬化型組成物中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、活性エネルギー線硬化型組成物全量に対して、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料を分散させる方法としては、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
分散剤として、竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<樹脂>
活性エネルギー線硬化型組成物は、樹脂を含有してもよい。活性エネルギー線硬化型組成物中に含有される樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が更に好ましい。体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、活性エネルギー線硬化型組成物の保存安定性の点から、活性エネルギー線硬化型組成物全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、樹脂を含有してもよい。活性エネルギー線硬化型組成物中に含有される樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が更に好ましい。体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、活性エネルギー線硬化型組成物の保存安定性の点から、活性エネルギー線硬化型組成物全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
<界面活性剤>
活性エネルギー線硬化型組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
活性エネルギー線硬化型組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、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、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
(但し、一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、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、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
(但し、一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2〜16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4〜16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
上記一般式(F−1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0〜10の整数が好ましく、nは0〜40の整数が好ましい。
上記一般式(F−2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CmF2m+1でmは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。nは1〜6の整数である。aは4〜14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR、キャプストーンFS−30、FS−31、FS−3100、FS−34、FS−35(いずれも、Chemours社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN−403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS−3100、FS−34、FS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN−403Nが特に好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR、キャプストーンFS−30、FS−31、FS−3100、FS−34、FS−35(いずれも、Chemours社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN−403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS−3100、FS−34、FS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN−403Nが特に好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、インク全量に対して、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<活性エネルギー線>
活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させるために用いる活性エネルギー線としては、紫外線の他、電子線、α線、β線、γ線、X線等の、組成物中の重合性成分の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されない。特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。また、紫外線照射の場合、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、紫外線光源として好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させるために用いる活性エネルギー線としては、紫外線の他、電子線、α線、β線、γ線、X線等の、組成物中の重合性成分の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されない。特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。また、紫外線照射の場合、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、紫外線光源として好ましい。
<活性エネルギー線硬化型組成物の調整方法>
活性エネルギー線硬化型組成物は、上述した各種成分を水性媒体中に分散又は溶解させ、撹拌混合して製造することができる。分散は、例えば、ボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミル等により行うことができる。
活性エネルギー線硬化型組成物は、上述した各種成分を水性媒体中に分散又は溶解させ、撹拌混合して製造することができる。分散は、例えば、ボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミル等により行うことができる。
<粘度>
活性エネルギー線硬化型組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃〜65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3〜40mPa・sであることが好ましく、5〜15mPa・sであることがより好ましく、6〜12mPa・sであることが特に好ましい。なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE−22Lにより、コーンロータ(1°34’×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃〜65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM−150IIIを用いることができる。
活性エネルギー線硬化型組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃〜65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3〜40mPa・sであることが好ましく、5〜15mPa・sであることがより好ましく、6〜12mPa・sであることが特に好ましい。なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE−22Lにより、コーンロータ(1°34’×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃〜65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM−150IIIを用いることができる。
<用途>
活性エネルギー線硬化型組成物の用途は、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、各種光学材料などが挙げられる。
さらに、活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線硬化型インク、より好ましくは活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクとして用いて2次元の文字や画像、各種基材への意匠塗膜を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。この立体造形用材料は、例えば、粉体層の硬化と積層を繰り返して立体造形を行う粉体積層法において用いる粉体粒子同士のバインダーとして用いてもよく、また、図2や図3に示すような積層造形法(光造形法)において用いる立体構成材料(モデル材)や支持部材(サポート材)として用いてもよい。なお、図2は、活性エネルギー線硬化型組成物を所定領域に吐出し、活性エネルギー線を照射して硬化させたものを順次積層して立体造形を行う方法であり(詳細後述)、図3は、活性エネルギー線硬化型組成物5の貯留プール(収容部)1に活性エネルギー線4を照射して所定形状の硬化層6を可動ステージ3上に形成し、これを順次積層して立体造形を行う方法である。
活性エネルギー線硬化型組成物を用いて立体造形物を造形するための立体造形装置としては、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、活性エネルギー線硬化型組成物が収容された収容手段(収容容器)、収容手段から活性エネルギー線硬化型組成物を供給する供給手段、収容手段から供給された活性エネルギー線硬化型組成物を付与する付与手段、付与された活性エネルギー線硬化型組成物に活性エネルギー線を照射する照射手段等を備えるものが挙げられる。
また、活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させて得られた硬化物(言い換えると、活性エネルギー線硬化型組成物に由来する硬化物)は、基材上に形成された硬化物を加工してなる成形加工品も含む。成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された硬化物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメータや操作部のパネルなど、加飾後に表面を成形することが必要な用途に好適に使用される。なお、本願では、基材上に形成された硬化物を加飾部と称する。
基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチック基材が好ましい。
活性エネルギー線硬化型組成物の用途は、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、各種光学材料などが挙げられる。
さらに、活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線硬化型インク、より好ましくは活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクとして用いて2次元の文字や画像、各種基材への意匠塗膜を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。この立体造形用材料は、例えば、粉体層の硬化と積層を繰り返して立体造形を行う粉体積層法において用いる粉体粒子同士のバインダーとして用いてもよく、また、図2や図3に示すような積層造形法(光造形法)において用いる立体構成材料(モデル材)や支持部材(サポート材)として用いてもよい。なお、図2は、活性エネルギー線硬化型組成物を所定領域に吐出し、活性エネルギー線を照射して硬化させたものを順次積層して立体造形を行う方法であり(詳細後述)、図3は、活性エネルギー線硬化型組成物5の貯留プール(収容部)1に活性エネルギー線4を照射して所定形状の硬化層6を可動ステージ3上に形成し、これを順次積層して立体造形を行う方法である。
活性エネルギー線硬化型組成物を用いて立体造形物を造形するための立体造形装置としては、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、活性エネルギー線硬化型組成物が収容された収容手段(収容容器)、収容手段から活性エネルギー線硬化型組成物を供給する供給手段、収容手段から供給された活性エネルギー線硬化型組成物を付与する付与手段、付与された活性エネルギー線硬化型組成物に活性エネルギー線を照射する照射手段等を備えるものが挙げられる。
また、活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させて得られた硬化物(言い換えると、活性エネルギー線硬化型組成物に由来する硬化物)は、基材上に形成された硬化物を加工してなる成形加工品も含む。成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された硬化物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメータや操作部のパネルなど、加飾後に表面を成形することが必要な用途に好適に使用される。なお、本願では、基材上に形成された硬化物を加飾部と称する。
基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチック基材が好ましい。
<<活性エネルギー線硬化型インク、活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク>>
活性エネルギー線硬化型インクは、上記の活性エネルギー線硬化型組成物を含有するインクであり、例えば、2次元の文字や画像を形成するための用途、各種基材への意匠塗膜を形成するための用途、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための用途などに用いられる。
活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクは、インクジェット方式で吐出されて用いられる活性エネルギー線硬化型インクである。
活性エネルギー線硬化型インクは、上記の活性エネルギー線硬化型組成物を含有するインクであり、例えば、2次元の文字や画像を形成するための用途、各種基材への意匠塗膜を形成するための用途、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための用途などに用いられる。
活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクは、インクジェット方式で吐出されて用いられる活性エネルギー線硬化型インクである。
<<収容容器>>
収容容器は、活性エネルギー線硬化型組成物が収容された状態の容器を意味し、上記のような用途に供する際に好適である。例えば、活性エネルギー線硬化型組成物がインク用途又はインクジェット用インク用途である場合において、これらインクが収容された容器は、インクカートリッジやインクボトルとして使用することができ、これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。また、容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、用途や使い方に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、または容器が遮光性シート等で覆われていることが望ましい。
収容容器は、活性エネルギー線硬化型組成物が収容された状態の容器を意味し、上記のような用途に供する際に好適である。例えば、活性エネルギー線硬化型組成物がインク用途又はインクジェット用インク用途である場合において、これらインクが収容された容器は、インクカートリッジやインクボトルとして使用することができ、これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。また、容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、用途や使い方に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、または容器が遮光性シート等で覆われていることが望ましい。
<<像形成方法、像形成装置>>
像形成方法は、活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、又は活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク(以降では、「活性エネルギー線硬化型組成物等」と称する)を付与する付与工程と、付与された活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射する照射工程と、を有し、必要に応じて、その他の工程を有してもよい。
像形成装置は、活性エネルギー線硬化型組成物等が収容された収容手段と、収容された活性エネルギー線硬化型組成物等を付与する付与手段と、付与された活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射する照射手段と、を有し、必要に応じて、その他の手段を有してもよい。
上記の付与工程、付与手段としては、一例として、吐出工程、吐出手段が挙げられる、吐出させる方法は特に限定されないが、連続噴射型、オンデマンド型等が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等が挙げられる。
像形成方法は、活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、又は活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク(以降では、「活性エネルギー線硬化型組成物等」と称する)を付与する付与工程と、付与された活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射する照射工程と、を有し、必要に応じて、その他の工程を有してもよい。
像形成装置は、活性エネルギー線硬化型組成物等が収容された収容手段と、収容された活性エネルギー線硬化型組成物等を付与する付与手段と、付与された活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射する照射手段と、を有し、必要に応じて、その他の手段を有してもよい。
上記の付与工程、付与手段としては、一例として、吐出工程、吐出手段が挙げられる、吐出させる方法は特に限定されないが、連続噴射型、オンデマンド型等が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等が挙げられる。
図1は、インクジェット吐出手段を備えた像形成装置の一例である。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色活性エネルギー線硬化型インクのインクカートリッジと吐出ヘッドを備える各色印刷ユニット23a、23b、23c、23dにより、供給ロール21から供給された被記録媒体22にインクが吐出される。その後、インクを硬化させるための光源24a、24b、24c、24dから、活性エネルギー線を照射して硬化させ、カラー画像を形成する。その後、被記録媒体22は、加工ユニット25、印刷物巻取りロール26へと搬送される。各印刷ユニット23a、23b、23c、23dには、インク吐出部でインクが液状化するように、加温機構を設けてもよい。また必要に応じて、接触又は非接触により記録媒体を室温程度まで冷却する機構を設けてもよい。また、インクジェット記録方式としては、吐出ヘッド幅に応じて間欠的に移動する記録媒体に対し、ヘッドを移動させて記録媒体上にインクを吐出するシリアル方式や、連続的に記録媒体を移動させ、一定の位置に保持されたヘッドから記録媒体上にインクを吐出するライン方式のいずれであっても適用することができる。
被記録媒体22は、特に限定されないが、紙、フィルム、金属、これらの複合材料等が挙げられ、シート状であってもよい。また片面印刷のみを可能とする構成であっても、両面印刷も可能とする構成であってもよい。
更に、光源24a、24b、24cからの活性エネルギー線照射を微弱にするか又は省略し、複数色を印刷した後に、光源24dから活性エネルギー線を照射してもよい。これにより、省エネ、低コスト化を図ることができる。
インクにより記録される記録物としては、通常の紙や樹脂フィルムなどの平滑面に印刷されたものだけでなく、凹凸を有する被印刷面に印刷されたものや、金属やセラミックなどの種々の材料からなる被印刷面に印刷されたものも含む。また、2次元の画像を積層することで、一部に立体感のある画像(2次元と3次元からなる像)や立体物を形成することもできる。
被記録媒体22は、特に限定されないが、紙、フィルム、金属、これらの複合材料等が挙げられ、シート状であってもよい。また片面印刷のみを可能とする構成であっても、両面印刷も可能とする構成であってもよい。
更に、光源24a、24b、24cからの活性エネルギー線照射を微弱にするか又は省略し、複数色を印刷した後に、光源24dから活性エネルギー線を照射してもよい。これにより、省エネ、低コスト化を図ることができる。
インクにより記録される記録物としては、通常の紙や樹脂フィルムなどの平滑面に印刷されたものだけでなく、凹凸を有する被印刷面に印刷されたものや、金属やセラミックなどの種々の材料からなる被印刷面に印刷されたものも含む。また、2次元の画像を積層することで、一部に立体感のある画像(2次元と3次元からなる像)や立体物を形成することもできる。
図2は、別の像形成装置(3次元立体像の形成装置)の一例を示す概略図である。図2の像形成装置39は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニット(AB方向に可動)を用いて、造形物用吐出ヘッドユニット30から第一の活性エネルギー線硬化型組成物を、支持体用吐出ヘッドユニット31、32から第一の活性エネルギー線硬化型組成物とは組成が異なる第二の活性エネルギー線硬化型組成物を吐出し、隣接した紫外線照射手段33、34でこれら各組成物を硬化しながら積層するものである。より具体的には、例えば、造形物支持基板37上に、第二の活性エネルギー線硬化型組成物を支持体用吐出ヘッドユニット31、32から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて溜部を有する第一の支持体層を形成した後、当該溜部に第一の活性エネルギー線硬化型組成物を造形物用吐出ヘッドユニット30から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて第一の造形物層を形成する工程を、積層回数に合わせて、上下方向に可動なステージ38を下げながら複数回繰り返すことで、支持体層と造形物層を積層して立体造形物35を製作する。その後、必要に応じて支持体積層部36は除去される。なお、図2では、造形物用吐出ヘッドユニット30は1つしか設けていないが、2つ以上設けることもできる。
<<硬化物>>
硬化物は、活性エネルギー線硬化型組成物等に由来する構造物であり、言い換えると、活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射することで硬化させて形成される構造物である。
硬化物は、活性エネルギー線硬化型組成物等に由来する構造物であり、言い換えると、活性エネルギー線硬化型組成物等に活性エネルギー線を照射することで硬化させて形成される構造物である。
<<加飾体>>
加飾体は、基材と、基材上に形成された上記硬化物からなる加飾部と、を有する。基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチックが好ましい。
加飾体は、基材と、基材上に形成された上記硬化物からなる加飾部と、を有する。基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチックが好ましい。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
<シアン顔料分散液の調整例>
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2質量部、アクリル酸2.8質量部、ラウリルメタクリレート12.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0質量部、スチレンマクロマー4.0質量部、及びメルカプトエタノール0.4質量部を入れて混合し、65℃に昇温した。
次に、スチレン100.8質量部、アクリル酸25.2質量部、ラウリルメタクリレート108.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0質量部、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0質量部、スチレンマクロマー36.0質量部、メルカプトエタノール3.6質量部、アゾビスメチルバレロニトリル2.4質量部、及びメチルエチルケトン18.0質量部を混合した混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部及びメチルエチルケトン18.0質量部の混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部を添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364質量部を添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液Aを800質量部得た。
次に、得られたポリマー溶液Aを28質量部と、フタロシアニン顔料(大日精化工業株式会社、クロモファインブルーA−220JC)26質量部、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6質量部、メチルエチルケトン20質量部、及びイオン交換水13.6質量部を十分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練しペーストを得た。得られたペーストを純水200質量部に投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、顔料15質量%含有、固形分20質量%のシアン顔料含有ポリマー微粒子分散液(シアン顔料分散液)を得た。得られたシアン顔料分散液における累積50%粒径(D50)を、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いて測定したところ56.0nmであった。
機械式撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2質量部、アクリル酸2.8質量部、ラウリルメタクリレート12.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0質量部、スチレンマクロマー4.0質量部、及びメルカプトエタノール0.4質量部を入れて混合し、65℃に昇温した。
次に、スチレン100.8質量部、アクリル酸25.2質量部、ラウリルメタクリレート108.0質量部、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0質量部、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0質量部、スチレンマクロマー36.0質量部、メルカプトエタノール3.6質量部、アゾビスメチルバレロニトリル2.4質量部、及びメチルエチルケトン18.0質量部を混合した混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部及びメチルエチルケトン18.0質量部の混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8質量部を添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364質量部を添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液Aを800質量部得た。
次に、得られたポリマー溶液Aを28質量部と、フタロシアニン顔料(大日精化工業株式会社、クロモファインブルーA−220JC)26質量部、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6質量部、メチルエチルケトン20質量部、及びイオン交換水13.6質量部を十分に撹拌した後、ロールミルを用いて混練しペーストを得た。得られたペーストを純水200質量部に投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、顔料15質量%含有、固形分20質量%のシアン顔料含有ポリマー微粒子分散液(シアン顔料分散液)を得た。得られたシアン顔料分散液における累積50%粒径(D50)を、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いて測定したところ56.0nmであった。
<インクの調整例>
(実施例1〜6、比較例1〜6)
下記表1、2に示す処方の各インクを調整した。具体的には、有機溶剤及び水を混合して1時間撹拌し、次に、活性エネルギー線重合性化合物を添加して1時間撹拌し、更に、重合開始剤、界面活性剤、シアン顔料分散液、ウレタン樹脂粒子、及びアミン化合物を添加して1時間撹拌した。この混合液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して実施例1〜6、比較例1〜6の各インクを作製した。なお、表1、2に記載の配合量を示す各数値の単位は「質量%」である。
(実施例1〜6、比較例1〜6)
下記表1、2に示す処方の各インクを調整した。具体的には、有機溶剤及び水を混合して1時間撹拌し、次に、活性エネルギー線重合性化合物を添加して1時間撹拌し、更に、重合開始剤、界面活性剤、シアン顔料分散液、ウレタン樹脂粒子、及びアミン化合物を添加して1時間撹拌した。この混合液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して実施例1〜6、比較例1〜6の各インクを作製した。なお、表1、2に記載の配合量を示す各数値の単位は「質量%」である。
なお、表1、2において、使用する商品の製造会社名については下記の通りである。
・サーフィノール440:界面活性剤、日信化学工業社製
・Laromer LR 8949:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、BASF製
・Ucecoat 7571:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7849:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7788:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7200:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・UX3945:ウレタン樹脂粒子、三洋化成工業株式会社製
・サーフィノール440:界面活性剤、日信化学工業社製
・Laromer LR 8949:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、BASF製
・Ucecoat 7571:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7849:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7788:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・Ucecoat 7200:活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂粒子、ダイセルオルニクス製
・UX3945:ウレタン樹脂粒子、三洋化成工業株式会社製
<インクの評価>
次に、作製した各インクについて、以下のようにして、耐擦過性、吐出性、保存安定性を評価した。結果を表1に示した。
次に、作製した各インクについて、以下のようにして、耐擦過性、吐出性、保存安定性を評価した。結果を表1に示した。
[耐擦過性]
23±0.5℃、50±5%RHに調整された環境条件下において、インクジェット記録装置(IPSiO GXe−5500、株式会社リコー製)が、市販のPETフィルム(膜厚100μm)上に同じ付着量のインクを吐出できるように、ピエゾ素子の駆動電圧を変動させて設定した。
次に、インクジェット記録装置の印字モードを「普通紙_きれい」に設定し、作製したインクを用い、5cm×20cmのベタ画像チャートを上記PETフィルムに印刷した。ベタ画像チャートの印刷後、120℃に加熱したホットプレート上でヒートガン(PJ−206A1)を用いて20cmの距離から熱風を30秒間吹き付けて乾燥後、メタルハライドランプを用いて、UV−A領域(波長350nm以上400nm以下)に相当する波長域において積算光量500mJ/cm2で光照射を行い、インクを硬化させ、平均厚み2μmの塗膜(硬化物)を形成した。
次に、摩擦堅牢度試験機RT−300(大栄科学精器製作所製、染色堅牢度試験方法(JIS L−0849)に規定されている摩擦試験機II形(学振形)に準拠した装置)に、作製した硬化物とJIS L 0803に準拠した試験用添付白布綿(カナキン3号)を取り付け、更に加重分銅500gを取り付け、硬化物を100回、往復摩擦させた。試験後の綿布のシアン濃度を、eXact Scan(X−Rite製)で測定し、試験していない綿布との濃度差を評価した。測定結果を以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
AA:0.02以下
A :0.02超、0.2以下
B :0.2超
23±0.5℃、50±5%RHに調整された環境条件下において、インクジェット記録装置(IPSiO GXe−5500、株式会社リコー製)が、市販のPETフィルム(膜厚100μm)上に同じ付着量のインクを吐出できるように、ピエゾ素子の駆動電圧を変動させて設定した。
次に、インクジェット記録装置の印字モードを「普通紙_きれい」に設定し、作製したインクを用い、5cm×20cmのベタ画像チャートを上記PETフィルムに印刷した。ベタ画像チャートの印刷後、120℃に加熱したホットプレート上でヒートガン(PJ−206A1)を用いて20cmの距離から熱風を30秒間吹き付けて乾燥後、メタルハライドランプを用いて、UV−A領域(波長350nm以上400nm以下)に相当する波長域において積算光量500mJ/cm2で光照射を行い、インクを硬化させ、平均厚み2μmの塗膜(硬化物)を形成した。
次に、摩擦堅牢度試験機RT−300(大栄科学精器製作所製、染色堅牢度試験方法(JIS L−0849)に規定されている摩擦試験機II形(学振形)に準拠した装置)に、作製した硬化物とJIS L 0803に準拠した試験用添付白布綿(カナキン3号)を取り付け、更に加重分銅500gを取り付け、硬化物を100回、往復摩擦させた。試験後の綿布のシアン濃度を、eXact Scan(X−Rite製)で測定し、試験していない綿布との濃度差を評価した。測定結果を以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
AA:0.02以下
A :0.02超、0.2以下
B :0.2超
[吐出性]
作製したインクをMH5220ヘッド(株式会社リコー製)搭載のインクジェット吐出装置により、2分間連続で吐出し、全数吐出することを確認した。次に、5分間静置した後で、1000発吐出した時のノズル抜けが生じたノズル数を求め、下記の評価基準に基づいて、「吐出性」を評価した。なお、インクジェット吐出装置は、駆動周波数18kHzとし、加温温度を25℃、かつ、1回当たりのインク吐出量を15pLに設定した。
〔評価基準〕
A:3つ以下
B:4つ以上
作製したインクをMH5220ヘッド(株式会社リコー製)搭載のインクジェット吐出装置により、2分間連続で吐出し、全数吐出することを確認した。次に、5分間静置した後で、1000発吐出した時のノズル抜けが生じたノズル数を求め、下記の評価基準に基づいて、「吐出性」を評価した。なお、インクジェット吐出装置は、駆動周波数18kHzとし、加温温度を25℃、かつ、1回当たりのインク吐出量を15pLに設定した。
〔評価基準〕
A:3つ以下
B:4つ以上
[保存安定性]
まず、作製したインクの粘度(保存前の粘度)を測定した。次に、作製したインクをポリエチレン製の容器に入れて密封し、60℃で2週間保存した後、粘度(保存後の粘度)を測定した。保存後の粘度と保存前の粘度の差の絶対値を保存後の粘度で除して変化率を算出し、以下の基準に基づいて評価した。なお、粘度は、粘度計(RL−500、東機産業株式会社製)を使用し、25℃で測定した。
〔評価基準〕
A:10%未満
B:10%以上
まず、作製したインクの粘度(保存前の粘度)を測定した。次に、作製したインクをポリエチレン製の容器に入れて密封し、60℃で2週間保存した後、粘度(保存後の粘度)を測定した。保存後の粘度と保存前の粘度の差の絶対値を保存後の粘度で除して変化率を算出し、以下の基準に基づいて評価した。なお、粘度は、粘度計(RL−500、東機産業株式会社製)を使用し、25℃で測定した。
〔評価基準〕
A:10%未満
B:10%以上
39 像形成装置
Claims (15)
- 活性エネルギー線重合性化合物、アミン化合物、及び水を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
前記活性エネルギー線重合性化合物は、樹脂粒子であり、
前記活性エネルギー線重合性化合物の累積50%粒径(D50)は、5nm以上50nm以下であり、
前記アミン化合物の分子量は、118.0以下であり、
前記アミン化合物の沸点は、120℃以上であり、
前記水の含有量は、前記活性エネルギー線硬化型組成物の量に対して50.0質量%以上である活性エネルギー線硬化型組成物。 - 前記活性エネルギー線重合性化合物は、活性エネルギー線重合性ウレタン樹脂を含む請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記活性エネルギー線重合性化合物の含有量は、前記活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して6.0質量%以上12.0質量%以下である請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記アミン化合物の分子量は、100.0以下であり、
前記アミン化合物の沸点は、120℃以上200℃以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。 - 前記アミン化合物は、1−アミノ−2−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、1−アミノ−2−メチループロパノール、ジメチルアミノエタノール、及び2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールから選ばれる少なくとも1つを含有する請求項1から5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記アミン化合物は、ジメチルアミノエタノール、及び2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールから選ばれる少なくとも1つを含有する請求項1から5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記アミン化合物の含有量は、前記活性エネルギー線硬化型組成物の質量に対して0.05質量%以上2.0質量%以下である請求項1から7のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記アミン化合物の含有量(質量基準)は、前記活性エネルギー線重合性化合物の含有量(質量基準)を1とした場合に、0.01以上0.10以下である請求項1から8のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する活性エネルギー線硬化型インク。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、請求項10に記載の活性エネルギー線硬化型インク、又は請求項11に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクが収容されている収容容器。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、請求項10に記載の活性エネルギー線硬化型インク、又は請求項11に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクが収容された収容手段と、
収容された前記活性エネルギー線硬化型組成物、前記活性エネルギー線硬化型インク、又は前記活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクを付与する付与手段と、
付与された前記活性エネルギー線硬化型組成物、前記活性エネルギー線硬化型インク、又は前記活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクに活性エネルギー線を照射する照射手段と、を有する2次元又は3次元の像形成装置。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、請求項10に記載の活性エネルギー線硬化型インク、又は請求項11に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクを付与する付与工程と、
付与された前記活性エネルギー線硬化型組成物、前記活性エネルギー線硬化型インク、又は前記活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクに活性エネルギー線を照射する照射工程と、を有する2次元又は3次元の像形成方法。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、請求項10に記載の活性エネルギー線硬化型インク、又は請求項11に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクに由来する硬化物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/021,437 US20210079243A1 (en) | 2019-09-17 | 2020-09-15 | Active-energy-ray-curable composition, active-energy-ray-curable ink, active-energy-ray-curable inkjet ink, stored container, two-dimensional or three-dimensional image forming apparatus, two- dimensional or three-dimensional image forming method, and cured product |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019168665 | 2019-09-17 | ||
JP2019168665 | 2019-09-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021050322A true JP2021050322A (ja) | 2021-04-01 |
Family
ID=75157118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020128568A Pending JP2021050322A (ja) | 2019-09-17 | 2020-07-29 | 活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び硬化物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021050322A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11719171B2 (en) | 2021-03-24 | 2023-08-08 | Nikki Co., Ltd. | Electronic control method for throttle and electronic control throttle device |
-
2020
- 2020-07-29 JP JP2020128568A patent/JP2021050322A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11719171B2 (en) | 2021-03-24 | 2023-08-08 | Nikki Co., Ltd. | Electronic control method for throttle and electronic control throttle device |
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