JP2021095533A - 紫外線硬化型インクジェットインクセットおよびプリント物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態の紫外線硬化型インクジェットインクセット(以下、インクセットという)は、インクとして、黄色インク、赤色インクおよび青色インクを含む。黄色インクは、C.I.Pigment Yellow 138、150、151、154および184からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の黄色顔料を含む。赤色インクは、C.I.Pigment Red 179、254および264からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の赤色顔料を含む。青色インクは、C.I.Pigment Blue 15:3および15:4のうち少なくともいずれか1種の青色顔料を含む。それぞれの顔料の平均粒子径は、120〜250nmである。本実施形態のインクセットは、顔料の平均粒子径が小さいため、得られるインクジェット画像層の透明性が優れる。そのため、基材に形成された意匠を損ないにくい。また、それぞれのインクの顔料として、所定の有機顔料が選択されている。このようなそれぞれのインクからなるインクセットは、広範な色域の意匠を表現することができる。加えて、選択された所定の有機顔料は、それぞれの色相(黄色、赤色、青色)の耐候性が同程度である。その結果、得られるプリント物は、所定の色相(たとえば黄色や赤色)のみが退色することが防がれ、長期間にわたって所望の意匠が維持されやすい。以下、それぞれの構成について説明する。
本実施形態のインクセットは、インクとして、黄色インク、赤色インクおよび青色インクを含む。なお、インクセットは、他の色相のインク(たとえば黒色インクや彩色系インクなど)を含んでもよい。
黄色インクは、黄色顔料を含む。黄色顔料は、C.I.Pigment Yellow 138、150、151、154および184からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の黄色顔料を含む。これらの中でも、黄色顔料は、より退色しにくく、他のインクとの退色の程度、すなわち耐候性の程度が近い点から、C.I.Pigment Yellow 138、151および184からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の黄色顔料を含むことが好ましい。黄色顔料は併用されてもよい。
赤色インクは、赤色顔料を含む。赤色顔料は、C.I.Pigment Red 179、254および264からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の赤色顔料を含む。これらの中でも、赤色顔料は、より退色しにくく、他のインクとの退色の程度、すなわち耐候性の程度が近い点から、C.I.Pigment Red 254を含むことが好ましい。赤色顔料は併用されてもよい。
青色インクは、青色顔料を含む。青色顔料は、C.I.Pigment Blue 15:3および15:4のうち少なくともいずれか1種の青色顔料を含む。これらの中でも、青色顔料は、より退色しにくく、他のインクとの退色の程度、すなわち耐候性の程度が近い点から、C.I.Pigment Blue 15:4を含むことが好ましい。青色顔料は併用されてもよい。
黒色インクは、本実施形態のインクセットにおいて、好適に含まれる。黒色インクは、黒色顔料を含むことが好ましい。黒色顔料は特に限定されない。一例を挙げると、黒色顔料は、カーボン系顔料(C.I.Pigment Black 7)、ビスマスマンガン系顔料、イットリウムマンガン系顔料、銅クロム系顔料(C.I.Pigment Black 28)、銅鉄マンガン系顔料(C.I.Pigment Black 26)、コバルト鉄クロム系顔料(C.I.Pigment Black 27)、酸化ルテニウム、コバルトマンガン系顔料、チタンマンガン系顔料等である。黒色顔料は併用されてもよい。これらの中でも、黒色顔料は、より退色しにくく、他のインクとの退色の程度、すなわち耐候性の程度が近い点から、カーボン系顔料を含むことが好ましい。黒色顔料は併用されてもよい。
本実施形態のインクセットを構成するインクは、上記各顔料を含み、かつ、顔料の平均粒子径が120〜250nmであればよく、この条件を満たす限りにおいて、他の成分を適宜含んでよい。それぞれのインクは、たとえば、反応性モノマー、反応性オリゴマー、光重合開始剤、バインダー樹脂、分散剤、溶剤および各種任意成分を含んでもよい。
反応性モノマーは特に限定されない。一例を挙げると、反応性モノマーは、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートやそれらの変性体などの6官能アクリレート;ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレートなどの5官能アクリレート;ペンタジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどの4官能アクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、グリセリルトリアクリレートなどの3官能アクリレート;ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、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アクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレートなどの2官能アクリレート;および、カプロラクトンアクリレート、トリデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコールジアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ネオペンチルフリコールアクリル酸安息香酸エステル、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチル−コハク酸、2−アクリロイロキシエチル−フタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸などの単官能アクリレート等である。反応性モノマーは、併用されてもよい。これらの中でも、反応性モノマーは、強靭性、柔軟性が優れる点から、2官能モノマーであることが好ましい。2官能モノマーは、難黄変性が優れる点から、炭化水素からなる脂肪族反応性モノマーであることが好ましく、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート等がより好ましい。
反応性オリゴマーは特に限定されない。一例を挙げると、反応性オリゴマーは、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、シリコンアクリレート、ポリブタジエンアクリレート等である。反応性オリゴマーは、併用されてもよい。これらの中でも、反応性オリゴマーは、強靭性、柔軟性および付着性が優れる点から、ウレタンアクリレートであることが好ましい。ウレタンアクリレートは特に限定されない。一例を挙げると、ウレタンアクリレートは、難黄変性が優れる点から、炭化水素からなる脂肪族ウレタンアクリレートであることが好ましい。
光重合開始剤は特に限定されない。一例を挙げると、光重合開始剤は、ベンゾイン類、ベンジルケタール類、アミノケトン類、チタノセン類、ビスイミダゾール類、ヒドロキシケトン類およびアシルホスフィンオキサイド類等である。光重合開始剤は、併用されてもよい。これらの中でも、光重合開始剤は、反応性および難黄変性が優れる点から、ヒドロキシケトン類およびアシルホスフィンオキサイド類であることが好ましい。
バインダー樹脂は、たとえば、インクの粘度の調整、得られるプリント物の硬度の調整や形状を制御するために好適に含まれる。
フッ素樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、フッ素樹脂は、各種含フッ素モノマーと、ビニルモノマーとの共重合体であることが好ましい。また、フッ素樹脂は、ビニルモノマーの中でも、ビニルエーテルモノマーとの共重合体であることがより好ましい。さらに、フッ素樹脂は、フルオロエチレンと、ビニルエーテルモノマーとの共重合体であることがより好ましい。なお、重合方法は特に限定されない。一例を挙げると、重合方法は、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等である。
アクリル樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、アクリル樹脂は、アクリル酸エステル(アクリレート)またはメタクリル酸エステル(メタクリレート)の重合体が例示される。より具体的には、アクリル樹脂は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルへキシル等のアクリル酸アルキルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル酸アルキルエステル類;アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシブチル等のヒドロキシ基含有アクリル酸エステル類;メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル等のヒドロキシ基含有メタクリル酸エステル類などの重合体が例示される。これらは併用されてもよい。
塩化ビニル樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、塩化ビニル樹脂は、塩化ビニルと、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸、マレイン酸、ビニルアルコール等の他のモノマーとの共重合体等が例示される。これらの中でも、塩化ビニル樹脂は、塩化ビニルおよび酢酸ビニルに由来する構成単位を含む共重合体(塩ビ酢ビ共重合体)であることが好ましい。
シリコーン樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、シリコーン樹脂は、メチル系ストレートシリコーンレジン(ポリジメチルシロキサン)、メチルフェニル系ストレートシリコーンレジン(メチル基の一部をフェニル基に置換したポリジメチルシロキサン)、アクリル樹脂変性シリコーンレジン、ポリエステル樹脂変性シリコーンレジン、エポキシ樹脂変性シリコーンレジン、アルキッド樹脂変性シリコーンレジンおよびゴム系のシリコーンレジン等が例示される。これらは併用されてもよい。これらの中でも、シリコーン樹脂は、メチル系ストレートシリコーンレジン、メチルフェニル系ストレートシリコーンレジン、アクリル樹脂変性シリコーンレジンが好ましい。
分散剤は、上記顔料を分散させるために好適に含まれる。分散剤は特に限定されない。一例を挙げると、分散剤は、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、高分子分散剤等である。分散剤は併用されてもよい。
溶剤は、インクにおいて、反応性オリゴマーやバインダー樹脂を溶解するために好適に含まれる。溶剤の種類は特に限定されない。一例を挙げると、溶剤は、水、グリコールエーテル系溶剤、アセテート系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、芳香族系溶剤等である。溶剤は併用されてもよい。本実施形態の溶剤は、これらの中でも、グリコールエーテル系溶剤およびアセテート系溶剤のうち、少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。グリコールエーテル系溶剤およびアセテート系溶剤は、いずれも低粘度であり、かつ、比較的沸点が高い。そのため、これらを溶剤として含むインクは、乾燥性がより改善されており、インクジェットプリント時における吐出安定性がより優れている。
本実施形態のインクセットを構成するそれぞれのインクは、上記した成分のほかに、適宜任意成分が含有されてもよい。一例を挙げると、任意成分は、熱安定剤、酸化防止剤、防腐剤、消泡剤、浸透剤、還元防止剤、レベリング剤、pH調整剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤および光安定剤等である。
本発明の一実施形態のプリント物の製造方法は、上記した紫外線硬化型インクジェットインクセットを用いて、インクジェット方式により基材にインクを付与する印刷工程と、インクを硬化させる硬化工程とを含む。本実施形態のプリント物の製造方法は、これら印刷工程および硬化工程を含んでいればよく、他の工程は特に限定されない。以下、それぞれについて説明する。
印刷工程は、上記したインクを、インクジェット方式により基材上に付与する工程である。
硬化工程は、付与したインクに紫外線を照射して硬化させる工程である。基材上に吐出されたインクは、インクジェット装置に付帯された紫外線照射ランプによって紫外線が照射され、硬化される。紫外線照射ランプは、水銀ランプやガス・固体レーザー等が例示される。これらの中でも、紫外線照射ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプであることが好ましい。ほかにも、紫外線照射ランプは、紫外線発光ダイオード(UV−LED)や紫外線レーザダイオード(UV−LD)であってもよい。
(顔料)
黄色顔料1:C.I.Pigment Yellow 138、Sicopal Yellow D1080J、BASFジャパン(株)製
黄色顔料2:C.I.Pigment Yellow 150、Cromophtal Yellow D1085J、BASFジャパン(株)製
黄色顔料3:C.I.Pigment Yellow 151、Ink Jet Yellow H4G、クラリアントジャパン(株)製
黄色顔料4:C.I.Pigment Yellow 180、PVFast Yellow HG01 VP2657、クラリアントジャパン(株)製
赤色顔料1:C.I.Pigment Red 179、Paliogen Red L3885、BASFジャパン(株)製
赤色顔料2:C.I.Pigment Red 254、Iragazin Red L3630、BASFジャパン(株)製
赤色顔料3:C.I.Pigment Violet 19、InkJet Magenta E5B 02、クラリアントジャパン(株)製
青色顔料1:C.I.Pigment Blue 15:4、CHROMO FINE BLUE 6332 JC、大日精化工業(株)製
青色顔料2:C.I.Pigment Blue 15:3、Hostaperm Blue B4G、クラリアントジャパン(株)製
青色顔料3:C.I.Pigment Blue 28、ダイピロキサイドブルー#9410、大日精化工業(株)製
黒色顔料1:C.I.Pigment Black 7、NIPEX35、オリオン エンジニアドカーボンズ(株)製
(樹脂)
樹脂1:反応性モノマー、SR420NS、アルケマ(株)製、単官能アクリレートモノマー
樹脂2:反応性モノマー、FX−AO−MA、(株)日本触媒製、アリルエーテルメタクリレートモノマー
樹脂3:反応性モノマー、4−HBA、大阪有機化学工業(株)製、単官能アクリレートモノマー
樹脂4:反応性オリゴマー、CN991、アルケマ(株)製、ウレタンアクリレートオリゴマー
(光重合開始剤)
重合開始剤1:光ラジカル重合開始剤、Irgacure184、BASFジャパン(株)製、α−ヒドロキシケトン系
重合開始剤2:光ラジカル重合開始剤、Irgacure819、BASFジャパン(株)製、アシルホスフィンオキサイド系
(その他)
分散剤:塩基性ポリエステル系分散剤、Solsperse33000、日本ルーブリゾール(株)製
重合禁止剤:ヒンダードアミン系重合禁止剤、IRGASTAB UV10、BASFジャパン(株)製
レベリング剤:含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー、メガファックF−556、DIC(株)製
以下の表1に示される処方(単位は質量部)にしたがって、それぞれのインクを調製し、各色インクを表2に記載の処方で組み合わせて実施例1〜7、比較例1〜3の各色インクからなるインクセットを作製した。具体的には、各成分を樹脂にミキサー混合し、濾過することにより、各色インクを調製し、組み合わせてそれぞれのインクセットを作製した。得られたインクセットを用いて、以下のインクジェット条件にて基材(電着塗装を行った鋼板にPG80#210シルバーサンメタリック極粗目(関西ペイント(株)製)をエアスプレーにてDRY膜厚30μm塗布し、60℃雰囲気下で1時間乾燥して作製した基材)に対してインクジェットプリントを行い、プリント物を作製した。
シングルパス方式
ドットサイズ:30pl
ノズル径:40μm
駆動電圧:80V
パルス幅:10μm
周波数:10kHz
解像度:400×800dpi
塗布量:20g/m2(硬化膜の厚み:20μm)
基材温度:50℃(加温)
柄:各色インクのベタ柄
プリント後直ちに以下の条件にて乾燥を行った。
紫外線照射ランプ:メタルハライドランプ
照射強度:600mW/cm2
積算光量:1500mJ/cm2
照射高さ:40mm
<インクの粘度>
調製後のインクを30℃に調整し、B型粘度計(東機産業(株)製、TVB−20LT、ロータ回転数60rpm)を用いて粘度(mPa・s)を測定した。
作製したインクをシクロヘキサノンで2500倍に希釈し、Malvern Instruments LtdのゼータサイザーナノSを用いて、動的光散乱法により平均粒子径(nm)を測定した。
それぞれのプリント物(硬化膜の厚み:20μm)に対し、紫外可視近赤外分光光度計(UV−3600plus、(株)島津製作所製)を使用し、JIS R3106に準じ、300〜2500nmの波長域の光透過率(%)を1nm毎に測定した。黄色インク部分のインクジェット画像層は530〜580nmにおける平均光透過率を、赤色インク部分のインクジェット画像層は630〜680nmにおける平均光透過率を、青色インク部分のインクジェット画像層は780〜830nmにおける平均光透過率の確認を行った。
それぞれのプリント物(硬化膜の厚み:20μm)に対し、紫外可視近赤外分光光度計(UV−3600plus、(株)島津製作所製)を使用し、JIS R3106に準じ、300〜2500nmの波長域の光透過率(%)を1nm毎に測定した。それぞれの色インクのインクジェット画像層の280〜380nmにおける平均光透過率の確認を行った。
それぞれのプリント物に対し、基材の意匠性を目視で確認した。
○:基材のシルバー感が感じられる
△:基材のシルバー感がやや感じられる
×:基材のシルバー感が全く感じられない
それぞれのプリント物を分光測色計(コニカミノルタ(株)製、CM−3700)を用いて、測定した。
○:結果1(黄色インクが70≦b*であり、赤色インクが40≦a*であり、かつ、青色インクがb*≦−35である)に該当した。
△:結果2(黄色インクが50≦b*であり、赤色インクが30≦a*であり、かつ、青色インクがb*≦−30である)に該当した(ただし、結果1に該当するものを除く)。
×:結果1に該当せず、結果2にも該当しなかった。
それぞれのプリント物に対し、キセノンウェザーメータ(スガ試験機(株)製、SUV−W161)を用いて、促進耐候試験として照度60W/m2にて750MJ/m2照射実施後、照射前のプリント物に対する色差の測定を行った。
(色差測定方法)
プリント物の促進耐候試験前に対する試験後のΔEを色差とした。色差は分光測色計(コニカミノルタ(株)製、CM−3700)を用いて、測定した。
(評価基準)
○:いずれかの色インクの色差もΔE≦3であった。
△:いずれかの色インクの色差が3<ΔE≦5であった。
×:いずれかの色インクの色差がΔE>5であった。
Claims (4)
- インクとして、黄色インク、赤色インクおよび青色インクを含み、
前記黄色インクは、C.I.Pigment Yellow 138、150、151、154および184からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の黄色顔料を含み、
前記赤色インクは、C.I.Pigment Red 179、254および264からなる群れから選択される少なくともいずれか1種の赤色顔料を含み、
前記青色インクは、C.I.Pigment Blue 15:3および15:4のうち少なくともいずれか1種の青色顔料を含み、
それぞれの前記顔料の平均粒子径は、120〜250nmである、紫外線硬化型インクジェットインクセット。 - 前記黄色インクは、膜厚20μmとなるよう塗布して得られるインクジェット画像層の、波長530〜580nmにおける平均光透過率が50〜90%であり、
前記赤色インクは、膜厚20μmとなるよう塗布して得られるインクジェット画像層の、波長630〜680nmにおける平均光透過率が50〜90%であり、
前記青色インクは、膜厚20μmとなるよう塗布して得られるインクジェット画像層の、波長780〜830nmにおける平均光透過率が50〜90%である、請求項1記載の紫外線硬化型インクジェットインクセット。 - 前記黄色インク、前記赤色インクおよび前記青色インクは、それぞれ、膜厚20μmとなるよう塗布して得られるインクジェット画像層の、波長280〜380nmにおける平均光透過率が20%以下である、請求項1または2記載の紫外線硬化型インクジェットインクセット。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インクジェットインクセットを用いて、インクジェット方式により基材に前記インクを付与する印刷工程と、
前記インクを硬化させる硬化工程と、を含む、プリント物の製造方法。
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