JP5210030B2 - 凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線硬化型インクを用いてインクジェット方式により凸模様が形成された繊維布帛の製造方法に関する。

これまでに本出願人は、紫外線硬化型インクを用いてインクジェット方式により、繊維布帛上に凸模様を形成する方法についての研究をおこなってきたが、そのなかで最も課題とされたことが、紫外線硬化型インクを如何にして繊維布帛の表面側に留めさせて、少ないインク付与量であってもより凸感のある模様を繊維布帛上に形成するか、ということであった。

繊維布帛は多孔質な構造であるため、繊維布帛表面に紫外線硬化型インクが付与されたとしても自然に繊維布帛内部に浸透してしまい、付与した紫外線硬化型インクすべてを繊維布帛表面に留めておくことは出来ない。また、紫外線硬化型インクが繊維内部にまで浸透してしまうと、後に照射される紫外線のエネルギーが充分に与えられずに未硬化の状態となるおそれがあり、物性バラツキの原因になる。

この問題に対し、紫外線硬化型インクの粘度を上げることにより対応するということも考えられるが、この場合、インクジェット方式においてインクの吐出性が問題となる可能性があり、あまり有効な手段であるとは言えない。

また、付与する紫外線硬化型インクの絶対量を多くすることによって凸感を出す方法も考えられるが、この場合、前記したようなインクの硬化不良の可能性が高くなることや繊維布帛の風合いも悪くなるおそれがあり、これも有効な手段であるとは言えない。

この問題に対する１つの解決策として、本出願人は以前に、透明の紫外線硬化型インクを付与し、紫外線により硬化させる工程後、着色成分を含む紫外線硬化型インクを付与することにより、画像を形成する工程からなるインクジェット記録方法（特許文献１）を提案している。この方法によれば、先に透明の紫外線硬化型インクを付与、硬化することにより、その後に付与する着色成分を含む紫外線硬化型インクの繊維布帛内部への浸透を防止することが出来、その結果、凸感があり、かつ滲みもない模様を形成することが出来る。しかしながら、この方法では、直接的には凸模様に寄与しない透明の紫外線硬化型インクを付与する分がコスト高となってしまう問題や付与する紫外線硬化型インクの絶対量が増えることによる上記したような問題がある。

特開２００４−３０６４６９号公報

従って、本発明の目的は、上記、従来の問題を解決すること、即ち、少ない紫外線硬化型インクの付与量であってもより凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法を提供することである。

上記の本発明の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち本発明は、繊維布帛に対し、水を付与した後、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与し、次いで紫外線によりインクを硬化させることによって凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法であって、紫外線硬化型インクが付与されるときの繊維布帛が飽和吸水量の６０〜９０％の水を含有している、凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法に関する。

また、水を付与した後、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与するまでの時間が１〜３００秒であることが好ましい。

更に、繊維布帛に対し、スプレー方式により水を付与することが好ましい。

本発明によると、少ない紫外線硬化型インクの付与量であってもより凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法を提供することができる。

本発明は、繊維布帛に対し、水を付与した後、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与し、次いで紫外線によりインクを硬化させることによって凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法であって、紫外線硬化型インクが付与されるときの繊維布帛が飽和吸水量の６０〜９０％の水を含有していることを特徴とする凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法に関する。

なお本発明において定義する繊維布帛の飽和吸水量とは、繊維布帛の内部および表面の繊維が存在していない空間にすべて水が満たされた状態を飽和している状態とみなし、飽和吸水量が１００％であるとする。繊維布帛の内部および表面の繊維が存在していない空間Ｖｐ〔ｃｍ^３〕については、繊維布帛を仮想の直方体とみなしたときの体積をＶｒ〔ｃｍ^３〕、その直方体の繊維布帛の重量をＷｒ〔ｇ〕、繊維の密度をρr〔ｇ／ｃｍ^３〕としたとき、次式で定義される。
Ｖｐ＝Ｖｒ−Ｗｒ／ρr
そして水の密度を１ｇ／ｃｍ^３として考えると、このＶｐの値が繊維布帛の飽和吸水量〔ｇ〕となる。

紫外線硬化型インクが付与されるときの繊維布帛が飽和吸水量の６０〜９０％の水を含有していることが本発明においては重要である。６０％より少ない場合、紫外線硬化型インクの繊維布帛内部への浸透を防止する効果に乏しく、９０％より多い場合には、紫外線硬化型インクと繊維布帛の密着性が悪くなり、凸模様が容易に剥がれてしまうおそれがある。このように繊維布帛に大量の水を保持させることによって、実質的に繊維布帛には空間が存在しない状態となるので、インクジェット方式により付与された紫外線硬化型インクは繊維布帛内部に浸透せず、繊維布帛表面に留まることになる。その結果、少ない紫外線硬化型インクの付与量であってもより凸感のある模様が繊維布帛表面に形成されることとなる。

繊維布帛に水を付与する方法については、ディスペンサ方式、スプレー方式、カーテンコート方式、ロールコート方式を用いて繊維布帛の片面より付与してもよいし、水浴中に繊維布帛を浸漬させた後、ゴムローラー等にて余分な水分を除去するディップ・ニップ方式により付与してもよいが、なかでも付与量の調整が容易なことからスプレー方式がより好ましい。付与量の調整は使用するスプレーノズルの口径、エアー圧力および走査回数でおこない、繊維布帛全域に対して均一に水を付与することが可能になる。またスプレー塗布のＯＮ／ＯＦＦ機構を設けることにより、繊維布帛の任意の幅や特定の位置に対しての付与が可能になる。

またスプレー方式の場合には、装置が小型であることから、インクジェットプリンタに搭載することも可能である。またその場合には、スプレー塗布される幅がプリンタの搬送送りピッチより同等ないしは狭いと、送り境界部において水塗布量の少ない領域が形成されることにより画像品質にばらつきがでるおそれがあるため、スプレー塗布される幅はプリンタの搬送ピッチより広いことが好ましい。スプレー塗布の方法については、例えば、飽和吸水量の８０％の水を付与するのであれば、プリンタ搬送ピッチの４倍のスプレー塗布幅となるようスプレーノズルを設置して、飽和吸水量の２０％の水を４回のマルチパスによって付与する、といった方法で布帛全体への均一な水付与をおこなうことができる。

また繊維布帛に水を付与した後、紫外線硬化型インクを付与するまでの時間については、１〜３００秒であることが好ましい。１秒未満であると水が繊維布帛内部に充分に浸透しないおそれがあり、３００秒を超えると水の気化による減量を無視することが出来なくなり、付与した水の量と紫外線硬化型インクを付与するときの繊維布帛の実際の含水量に大きな差が出てくるおそれがある。

本発明で使用される繊維については、特に限定されず、金属繊維、ガラス繊維、岩石繊維、鉱サイ繊維などの無機繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテート、トリアセテートなどの半合成繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化エチレンなどの合成繊維、綿、麻、絹、毛などの天然繊維、乳酸もしくはとうもろこしなどを原料とした生分解性繊維など各種の繊維があげられ、これらを単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また繊維布帛の形態については、特に限定されず、編物、織物、不織布、立毛布などがあげられる。織物としては、平織、綾織、朱子織などがあげられ、編物としては、平織、ゴム織、パール織などの緯織と、シングルトリコット編、シングルコード編、シングルアトラス織などの経織があげられる。

次に、本発明の紫外線硬化型インクとは、主に、反応性希釈剤、オリゴマー、光開始重合剤などから構成され、必要に応じて、光重合開始剤の開始反応を促進させるために増感剤やその他、分散剤、熱安定剤、酸化防止剤、防腐剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、浸透剤等の添加剤が添加されたものである。

反応性希釈剤としては、例えばジペンタエリスリトールヘキサアクリレートやそれら変性体などの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、エトキシ化ペンタエリスリトール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、エチレンオキサイド変性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、プロポキシ化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、カプロラクトン変性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エチレンオキサイド付加物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、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物アクリレート、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があげられる。さらにこれらにリンやフッ素の官能基を付与した反応性希釈剤があげられる。これらの反応性希釈剤を単独、または複合して使用できる。

反応性希釈剤は、インク中に５０〜９５重量％含まれることが好ましい。５０重量％未満の場合、インク粘度が高くなるため吐出不良を生じるおそれがあり、９５重量％を超えると硬化に必要な他の薬剤が不足し硬化不良になるおそれがある。

これらの反応性希釈剤のなかでも繊維布帛の風合いを阻害しないために、単官能または２官能のアクリレートを使用することが好ましく、さらには凸模様の柔軟性と強度や硬化速度を考慮すると、単官能と２官能のアクリレートを併用することがより好ましく、その配合比は、単官能アクリレート：２官能アクリレート＝１：１〜１：９（重量比）が柔軟性と強度のバランスから好ましい。

オリゴマーとしては、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が挙げられ、単独または複合して使用しても良いが、この中でも特にウレタンアクリレートが接着性に優れている理由で好ましい。

光重合開始剤としては、ベンゾイン系、チオキサントン系、ベンゾフェノン系、ケタール系、アセトフェノン系が挙げられ、単独または複合して使用しても良い。

紫外線硬化型インクに添加する着色剤として、顔料および染料のいずれも使用可能であり、高い耐候性や耐光性が求められる用途で使用する場合（例えば、車両用内装材等）には、顔料を使用することが好ましい。

例えば有機顔料としては、ニトロソ類、染付レーキ類、アゾレーキ類、不溶性アゾ類、モノアゾ類、ジスアゾ類、縮合アゾ類、ベンゾイミダゾロン類、フタロシアニン類、アントラキノン類、ペリレン類、キナクリドン類、ジオキサジン類、イソインドリン類、アゾメチン類、ピロロピロール類等が挙げられる。

また、無機顔料としては、酸化物類、水酸化物類、硫化物類、フェロシアン化物類、クロム酸塩類、炭酸塩類、ケイ酸塩類、リン酸塩類、炭素類（カーボンブラック）、金属粉類等が挙げられる。

インク中の顔料の含有量は０．０１〜１０重量％であることが好ましく、０．０５〜５重量％であることがより好ましい。顔料の含有量が０．０１重量％未満であると充分な着色が得られず、１０重量％を超えると過剰となり、コスト高となる。

また、耐候性や耐光性をあまり重視しない場合には、染料を利用することも可能であり、その際の染料は特に限定されず任意のものが選択される。

染料としては、例えば、アゾ類、アントラキノン類、インジゴイド類、フタロシアニン類、カルボニウム類、キノンイミン類、メチン類、キサンテン類、ニトロ類、ニトロソ類のような油溶性染料、分散染料、酸性染料、反応染料、カチオン染料、直接染料等が挙げられる。

上記した成分からなる紫外線硬化型インクは、ロールミル、ボールミル、コロイドミル、ジェトミル、ビーズミル等の分散機を使って分散され、その後、ろ過を行い、粗大粒子の除去されたインクが好ましい。

本発明で使用されるインクジェット方式としては、特に限定されず、荷電変調方式、マイクロドット方式、帯電噴射制御方式、インクミスト方式などの連続方式、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式、静電吸引方式などのオン・デマンド方式などいずれも採用可能である。

次に本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
〔紫外線硬化型インクの作製〕
ＩＲＧＡＬＩＴＥ ＢＬＵＥ ＧＬＮＦ ２重量部
（銅フタロシアニン顔料、チバスペシャルティケミカルズ（株）製）
フローレンＤＯＰＡ−３３ １重量部
（分散剤、変性アクリル系共重合物、共栄社化学（株）製）
ＣＮ９８１ １９重量部
（脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、サートマージャパン（株）製）
ＳＲ９００３ ３６．５重量部
（ネオペンチルグリコールジアクリレート、サートマージャパン（株）製）
ＳＲ４８９ ３６．５重量部
（トリデシルアクリレート、サートマージャパン（株）製）
イルガキュア１８４ ５重量部
（１‐ヒドロキシ‐シクロヘキシル‐フェニル‐ケトン、チバスペシャルティケミカルズ（株））

上記各材料をミキサーにて混合後、ビーズミルにて３時間分散処理して、ろ過することにより紫外線硬化型インクを作製した。

〔繊維布帛の準備〕
厚み１．５ｍｍのポリエステル繊維布帛を準備し、この繊維布帛を１０ｃｍ×１０ｃｍに裁断した。この裁断布の重さは４．２ｇであり、アルキメデス法により測定した結果、密度は１．４ｇ／ｃｍ^３であった。これより、繊維の空隙Ｖｐは１２ｃｍ^３であることから飽和吸水量は１２ｇとした。

〔繊維布帛への水付与〕
準備した繊維布帛に対して、スプレー方式により水を０．０９５ｇ／ｃｍ²の割合で付与し、水の付与から５秒後にインクジェットプリントを以下の条件にておこなった。

なお、付与した水は飽和吸水量の７９％であり、別途、確認試験として５秒後の繊維布帛の含水量を実際に測定したが、含水量に変化は認められず、１０ｃｍ×１０ｃｍあたり９．５ｇの水を含んでいた。

〔プリント条件〕
イ）ヘッド加熱温度 ：６０（℃）
ロ）ノズル径 ：７０（μｍ）
ハ）印加電圧 ：５０（Ｖ）
ニ）パルス幅 ：１５（μｓ）
ホ）駆動周波数 ：４．５（ｋＨｚ）
ヘ）解像度 ：３６０（ｄｐｉ）
ト）インク塗布量 ：４００（ｇ／ｍ^２）

〔紫外線照射条件〕
あ）ランプ種類：メタルハライドランプ
い）電圧 ：８０Ｗ／ｃｍ
う）照射回数 ：２０回
え）照射高さ ：５（ｍｍ）

上記条件にて作製した凸模様形成繊維布帛の横断面を観察した結果、布帛表面から１００μｍの高さを有する凸模様が形成されていた。

比較例１
水付与をおこなわなかった以外は実施例１と同様にして繊維布帛を作製した。作製した繊維布帛を観察すると、繊維布帛表面に凸模様は形成されず、また裏面には未硬化の状態でインクが残っていた。

比較例２
水を０．０５ｇ／ｃｍ²の割合で付与した（飽和吸水量の４２％）以外は実施例１と同様にして繊維布帛を作製した。作製した繊維布帛を観察すると、繊維布帛表面に僅かながら凸模様は形成されたものの、凸感があるとは言えない程度であった。

比較例３
水を０．１２ｇ／ｃｍ²の割合で付与した（飽和吸水量の１００％）以外は実施例１と同様にして繊維布帛を作製した。作製した繊維布帛を観察すると、繊維布帛と凸模様との密着性が悪く、簡単に凸模様がはがれてしまった。

Claims (3)

1. 繊維布帛に対し、水を付与した後、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与し、次いで紫外線によりインクを硬化させることによって凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法であって、紫外線硬化型インクが付与されるときの繊維布帛が飽和吸水量の６０〜９０％の水を含有していることを特徴とする凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法。
2. 水を付与した後、インクジェット方式により紫外線硬化型インクを付与するまでの時間が１〜３００秒であることを特徴とする請求項１記載の凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法。
3. 繊維布帛に対し、スプレー方式により水を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の凸感のある模様が形成された繊維布帛の製造方法。