JP5874405B2 - 紫外線硬化型インクジェット用組成物 - Google Patents
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Description
しかし、これらの方法では、微細なパターンを形成することや、曲面部への適用が困難であるといった問題があった。
他方、顔料または染料を含む組成物による記録媒体への記録方法として、インクジェット法による記録方法が用いられている。インクジェット法では、微細なパターンの形成や、曲面部への記録にも好適に適用できるという点で優れている。また、近年、インクジェット法において、耐擦性、耐水性、耐溶剤性等を特に優れたものとするため等に、紫外線を照射すると硬化する組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、インクジェット方式により吐出される紫外線硬化型インクジェット用組成物であって、
少なくとも表面付近が金属材料で構成された金属粉末と、紫外線の照射により重合する重合性化合物と、下記式(1)で表される化合物Aとを含み、
前記重合性化合物の含有率をX0[質量%]、前記化合物Aの含有率をX1[質量%]としたとき、0.001≦X1/X0≦0.060の関係を満足することを特徴とする。
これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて形成されるパターン(印刷部)の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物では、前記金属粉末は、少なくとも表面付近がAlで構成されたものであることが好ましい。
これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて形成されるパターン(印刷部)の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
これにより、容易かつ確実に金属粉末を印刷部の外表面付近に配置させることができ、重合性化合物の硬化物等により、印刷部の色調に悪影響が及ぶことをより効果的に防止することができ、印刷部の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物の保存安定性、液滴の吐出安定性を十分に優れたものとしつつ、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて形成されるパターン(印刷部)の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物の保存安定性、液滴の吐出安定性を優れたものとしつつ、インクジェット法による吐出後の紫外線硬化型インクジェット用組成物の反応性(硬化性)を特に優れたものとし、記録物の生産性を特に優れたものとすることができるとともに、形成されるパターンの耐擦性等を特に優れたものとすることができる。また、金属粉末を、印刷物の外表面側に好適に配置させることができ、記録物の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物の保存安定性、液滴の吐出安定性をより優れたものとしつつ、形成されるパターンの耐擦性等をさらに優れたものとすることができる。また、金属粉末を、印刷物の外表面側に好適に配置させることができ、記録物の光沢感、高級感を特に優れたものとすることができる。
これにより、光沢感、高級感に優れたパターン(印刷部)を有する記録物を提供することができる。
《紫外線硬化型インクジェット用組成物》
まず、本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物について説明する。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、インクジェット方式により吐出されるものであり、金属粉末と、重合性化合物とを含むものである。
しかし、これらの方法では、微細なパターンを形成することや、曲面部への適用が困難であるといった問題があった。また、箔押し印刷では、グラデーションのある金属調の印刷ができないという問題があった。
そこで、発明者は、上記のような問題を解決する目的で鋭意研究を行った結果、本発明に至った。すなわち、本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物では、金属粉末および重合性化合物とともに、下記式(1)で表される化合物Aを所定量含むものである。
上述したように、本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、少なくとも表面付近が金属材料で構成された金属粉末を含むものである。
本発明では、このような金属粉末を含むことにより、金属材料に特有の光沢感、高級感を呈する印刷部を形成することができる。
金属粉末は、少なくとも表面付近が金属材料で構成されたものであればよく、例えば、全体が金属材料で構成されたものであってもよいし、非金属材料で構成された基部の表面を金属材料で構成された層が被覆してなる構成のものであってもよい。
上記のような条件を満足する金属粉末としては、強磁性材料で構成された基部を、Alで構成された被膜が被覆するような構成を有するものが挙げられる。
重合性化合物は、紫外線の照射により重合し、硬化する成分である。このような成分を含むことにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて製造される記録物の耐擦性、耐水性、耐溶剤性等を優れたものとすることができる。
重合性化合物は、液状をなすものであり、紫外線硬化型インクジェット用組成物において、金属粉末を分散する分散媒として機能するものであるのが好ましい。これにより、別途、記録物の製造過程において除去される(蒸発する)分散媒を用いる必要がなく、記録物の製造においても、分散媒を除去する工程を設ける必要がないため、記録物の生産性を特に優れたものとすることができる。また、分散媒として一般に有機溶媒として用いられているものを使用する必要がないため、揮発性有機化合物(VOC)の問題の発生を防止することができる。また、重合性化合物を含むことにより、様々な記録媒体(基材)に対する、紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いて形成される印刷部の密着性を優れたものとすることができる。すなわち、重合性化合物を含むことにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物は、メディア対応性に優れたものとなる。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物は、上述したような金属粉末、重合性化合物に加え、上記式(1)で示される化合物Aを所定量だけ含むものである。
このような化合物Aを所定量含むことにより、金属粉末を構成する金属材料が本来有している光沢感・高級感を十分に発揮させつつ、金属粉末の存在により重合性化合物に照射される紫外線量が比較的少なくなった場合であっても、重合性化合物の重合反応を十分に進行させることができ、紫外線硬化型インクジェット用組成物全体としての硬化性(反応性)を十分に優れたものとすることができる。
本発明に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物は、当該紫外線硬化型インクジェット用組成物中における重合性化合物の含有率をX0[質量%]、化合物Aの含有率をX1[質量%]としたとき、0.001≦X1/X0≦0.060の関係を満足するものである。このような含有率で、化合物Aを含むことにより、上述したような効果が確実に発揮される。これに対して、X1/X0の値が前記下限値未満であると、化合物Aを含むことによる効果が十分に発揮されない。また、X1/X0の値が前記上限値を超えると、インクジェット方式による紫外線硬化型インクジェット用組成物の吐出安定性が著しく低下する。
紫外線硬化型インクジェット用組成物中における化合物Aの含有率は、0.1質量%以上5.0質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%以上3.0質量%以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような本発明の効果がより顕著に発揮される。
本実施の形態に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物は、上述した以外の成分(その他の成分)を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、光重合開始剤、スリップ剤(レベリング剤)、分散剤、重合促進剤、重合禁止剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)、着色剤、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、キレート剤、増粘剤、増感剤(増感色素)等が挙げられる。
スリップ剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリエステル変性シリコーンやポリエーテル変性シリコーン等のシリコーン系界面活性剤を用いることができ、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンまたはポリエステル変性ポリジメチルシロキサンを用いることが好ましい。
本発明の紫外線硬化型インクジェット用組成物の室温(20℃)での粘度は、20mPa・s以下であるのが好ましく、3mPa・s以上15mPa・s以下であるのがより好ましい。これにより、インクジェット法による液滴吐出を好適に行うことができる。
次に、本発明の記録物の製造方法の一例、特に、強磁性材料で構成された金属粉末(好ましくは、強磁性材料で構成された基部を、Alで構成された被膜が被覆した金属粉末)を含む紫外線硬化型インクジェット用組成物を用いた記録物の製造方法の一例について説明する。
本実施形態の記録物の製造方法は、上述したような本発明に係る紫外線硬化型インクジェット用組成物を、インクジェット方式により記録媒体に付与する組成物付与工程(1a)と、磁力により記録媒体に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物を構成する金属粉末を配列させる配列工程(1b)と、紫外線を照射することにより、重合性化合物を重合させる重合工程(1c)とを有する。これにより、光沢感、高級感に優れたパターン(印刷部)を備えた記録物を効率よく製造することができる製造方法を提供することができる。
まず、上述したような紫外線硬化型インクジェット用組成物2を、インクジェット方式により記録媒体11に付与する(1a)。
インクジェット法の方式(液滴吐出方式)としては、例えば、ピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡(バブル)によりインクを吐出させる方式等を用いることができるが、紫外線硬化型インクジェット用組成物2の変質のし難さ等の観点から、ピエゾ方式が好ましい。
図1に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101から紫外線硬化型インクジェット用組成物2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)をキャリッジに搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置(移動手段)104と、記録媒体(基材)11を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置(移動手段)108と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッドとは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれに紫外線硬化型インクジェット用組成物2が圧縮空気によって供給される。
ステージ106は、X軸方向とY軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ106は、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を付与すべき記録媒体11をその平面上に固定、または保持できるように構成されている。
制御手段112は、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。
なお、本発明では、液滴吐出ヘッドは、駆動素子として、ピエゾ素子を用いるものであっても、静電アクチュエータを用いるものであってもよい。また、液滴吐出ヘッドは、駆動素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して紫外線硬化型インクジェット用組成物を吐出する構成であってもよい。
次に、磁力により、記録媒体11に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2を構成する金属粉末を、記録媒体11上に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2の外表面側に、配列させる(1b)。
本工程では、例えば、磁石を用いて、金属粉末を配列させることができる。磁石としては、永久磁石を用いてもよいし、電磁石を用いてもよい。
また、金属粉末が磁石材料(磁化した材料)で構成されたものである場合には、磁化していない強磁性材料(例えば、鉄)で構成された部材を用いて、金属粉末を配列させてもよい。
また、本工程において金属粉末に作用させる磁力の方向(磁力線の方向)は、いかなる方向のものであってもよいが、記録媒体11の法線方向と略平行であるのが好ましい。具体的には、本工程において金属粉末に作用させる磁力の方向(磁力線の方向)と、記録媒体11の紫外線硬化型インクジェット用組成物2が付与される部位の法線方向とのなす角が、10°以下であるのが好ましく、5°以下であるのがより好ましい。これにより、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を構成する金属粉末を、より好適に配列させることができ、最終的に得られる記録物の光沢感を特に優れたものとすることができる。
記録媒体11に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2に磁場を付与する磁場発生装置(例えば、永久磁石や電磁石)が発生する磁場の最大強度(絶対値)は、特に限定されないが、例えば、1〜10000Gsであるのが好ましく、1000〜5000Gsであるのがより好ましい。これにより、記録物の生産性を特に優れたものとしつつ、金属粉末をより好適に配列されることができ、最終的に得られる記録物の光沢感を特に優れたものとすることができる。
その後、紫外線を照射することにより、記録媒体11に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2を構成する重合性化合物を硬化させる(1c)。これにより、記録物が得られる。
記録媒体11に付与された紫外線硬化型インクジェット用組成物2は、所定量の化合物Aを含むものであるため、本工程において、重合性化合物の重合反応は速やかに進行する。その結果、得られる記録物において、効果が不十分であることによる問題の発生が確実に防止される。
本工程で照射する紫外線の波長は、350nm以上450nm以下であるのが好ましい。
また、本工程で照射する紫外線の照射強度は、10mW/cm2以上2000mW/cm2以下であるのが好ましい。
また、本工程での紫外線の照射エネルギーは、5mJ/cm2以上1000mJ/cm2以下であるのが好ましい。
なお、本工程は、磁力を作用させつつ行ってもよい。これにより、前記配列工程で配列させた金属粉末の配列状態を乱すことなく、紫外線硬化型インクジェット用組成物2を硬化させることができ、より確実に記録物の光沢感を特に優れたものとすることができる。
次に、本発明の記録物について説明する。
本発明の記録物は、上述したような紫外線硬化型インクジェット用組成物を記録媒体上に付与し、その後、紫外線を照射することにより製造されたものである。このような記録物は、光沢感、高級感に優れたパターン(印刷部)を有するものである。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[1]インクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の製造
(実施例1)
まず、表面が平滑なポリエチレンテレフタレート製のフィルム(表面粗さRaが0.1μm以下)を用意した。
次に、このフィルムの一方の面の全体にシリコーンオイルを塗布した。
次に、積層体が形成されたポリエチレンテレフタレート製のフィルム(基材)を、ジエチレングリコールジエチルエーテルで構成された液体中に入れ、超音波振動を付与した。これにより、第1のAl層と強磁性層と第2のAl層とからなる、鱗片状の金属粉末が得られた。金属粉末の平均粒径は0.8μmであった。
インクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる金属粉末の構成、原料の種類・比率を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
化合物Aを用いず、インクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる、原料の種類・比率を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
インクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる原料の比率を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
化合物Aを用いず、インクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)の調製に用いる、原料の種類・比率を変更することにより、表1に示すような組成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
金属粉末として、Agで構成されたものを用いた以外は、前記比較例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
(比較例7)
金属粉末として、ガスアトマイズ法を用いて製造された球形状のAl粉末を用いた以外は、前記比較例1と同様にしてインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を製造した。
前記実施例1と同様にして得られた鱗片状の金属粉末と、1,2−ヘキサンジオールと、トリメチロールプロパンと、サーフィノール465(日信化学工業社製)と、トリエタノールアミンと、グリセリンと、ポリフロー401(日信化学工業社製)と、イオン交換水とを混合することにより、インクジェット組成物を製造した。すなわち、本比較例のインクジェット組成物は、紫外線の照射により硬化する重合性化合物を含まないものである。
前記各実施例および比較例のインクジェット組成物を用いて、下記に示すような試験による評価を行った。
まず、チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した液滴吐出装置および前記実施例および比較例のインクジェット組成物を用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、25℃、55%RHの環境下で、各色のインクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、2000000発(2000000滴)の液滴の連続吐出を行った。その後、液滴吐出装置の運転を停止し、液滴吐出装置の流路に各インクが充填された状態で、25℃、55%RHの環境下に、120時間放置した。
B:ズレ量dの平均値が0.10μm以上0.15μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.17μm以上0.27μm未満。
D:ズレ量dの平均値が0.27μm以上0.33μm未満。
E:ズレ量dの平均値が0.33μm以上。
前記各実施例および比較例のインクジェット組成物について、30℃の環境下に、14日間放置した後、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定された前記各実施例のインクジェット組成物の20℃における粘度を測定し、製造直後からの粘度の上昇率を求め、以下の基準に従い、評価した。
B:粘度の上昇率が5%以上10%未満。
C:粘度の上昇率が10%以上20%未満。
D:粘度の上昇率が20%以上30%未満。
E:粘度の上昇率が30%以上。
前記各実施例および比較例のインクジェット組成物について、エプソン製インクジェットプリンター;PM800Cへ導入し、記録媒体として三菱樹脂(株)製、ダイアホイル G440E(厚さ38μm)を用いて、インク量wet 9g/m2にて、ベタ印刷を行い、印刷後、ただちにLED−UVランプ;フォセオン社製 RX firefly(ギャップ6mm ピーク波長395nm 1000mW/cm2)を用いて紫外線の照射を行い、インクジェット組成物が硬化したか否かを確認し、以下の5段階の基準に従い、評価した。硬化したか否かは、FT−IR(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、製品名「MAGNA−IR 860 Nicolet」)を用いて、活性放射線の照射前後の各放射線硬化型インク組成物おけるビニル基の吸収スペクトルのピーク(810cm−1)によって判断した。具体的には、まず、照射前の810cm−1のピーク高さA0と、照射後の810cm−1のピーク高さAtと、をIRスペクトルから求め、下記式(X)を用いて硬化率を計算した。
これにより、放射線硬化型インク組成物が硬化率90%以上となるとき、「硬化」と判断した。
なお、下記A〜Eの照射量に該当するかどうかは、ランプを何秒照射したかによって算出できる。
B:100mJ/cm2以上200mJ/cm2未満の紫外線照射量にて硬化した。
C:200mJ/cm2以上500mJ/cm2未満の紫外線照射量にて硬化した。
D:500mJ/cm2以上1000mJ/cm2未満の紫外線照射量にて硬化した。
E:1000mJ/cm2以上の紫外線照射量にて硬化する。もしくはまったく硬化
しない。
各実施例について製造直後のインクジェット組成物(紫外線硬化型インクジェット用組成物)を用いて、それぞれ、以下のようにして、記録物としてのインテリアパネルを製造した。
まず、製造直後のインクジェット組成物をインクジェット装置に投入した。
その後、ポリカーボネート(旭硝子社製、カーボグラス ポリッシュ 2mm厚)を用いて成形した曲面部を有する記録媒体上に、所定のパターンで、インクジェット組成物を吐出した(組成物付与工程)。
その後、永久磁石を設置した状態で、365nm、380nm、395nmの波長に極大値を有するスペクトルの紫外線を照射を、照射強度180mW/cm2を20秒間照射し、記録媒体上のインクジェット組成物を硬化させ、記録物としてのインテリアパネルを得た。
また、記録媒体として、ポリエチレンテレフタレート(三菱樹脂社製 ダイヤホイル G440E 38μm厚)を用いて成形したもの、低密度ポリエチレン(三井化学東セロ社製 T.U.X(L−LDPE) HC−E #80)を用いて成形したもの、2軸延伸ポリプロピレン(三井化学東セロ社製 OP U−1 #60)を用いて成形したもの、硬質塩化ビニル(アクリサンデー社製 サンデーシート(透明)0.5mm厚)を用いて成形したものを用いた以外は、上記と同様にして、それぞれ、10個ずつのインテリアパネル(記録物)を製造した。
また、各比較例についても、上記と同様にして、製造直後のインクジェット組成物を用いて、インテリアパネル(記録物)を製造した。
上記のようにして得られた各記録物について、以下のような評価を行った。
[6.1]記録物の外観評価
前記各実施例および比較例で製造した各記録物を目視により観察し、以下の7段階の基準に従い、評価した。
B:高級感に溢れる光沢感を有し、非常に優れた外観を有している。
C:高級感のある光沢感を有し、優れた外観を有している。
D:高級感のある光沢感を有し、良好な外観を有している。
E:光沢感に劣り、外観がやや不良。
F:光沢感に劣り、外観が不良。
G:光沢感に劣り、外観が極めて不良。
前記各実施例および比較例で製造した各記録物のパターン形成部について、光沢度計(MINOLTA MULTI GLOSS 268)を用い、煽り角度60°での光沢度を測定し、以下の基準に従い評価した。
A:光沢度が320以上。
B:光沢度が210以上320未満。
C:光沢度が100以上210未満。
D:光沢度が100未満。
前記各実施例および比較例に係る記録物について、記録物の製造から72時間経過した時点で、サウザーランドラブテスターを用い、JIS K5701に準じて耐擦性試験を行い、上記[6.2]で述べたのと同様の方法により、耐擦性試験後の記録物についても光沢度(煽り角度60°)を測定し、耐擦性試験前後での光沢度の低下率を求め、以下の基準に従い評価した。
B:光沢度の低下率が6%以上14%未満。
C:光沢度の低下率が14%以上24%未満。
D:光沢度の低下率が24%以上28%未満。
E:光沢度の低下率が28%以上。
また、磁石を用いなかった以外は、前記と同様にして各実施例および比較例のインクジェット組成物を用いて記録物を製造したところ、上記と同様の傾向があることが認められ、本発明では優れた結果が得られるのに対し、比較例では満足な結果が得られなかった。
Claims (7)
- 前記金属粉末は、鱗片状をなすものである請求項1に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記金属粉末は、少なくとも表面がアルミニウムで構成されたものである請求項1または2に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記金属粉末の平均粒径が500nm以上2.0μm以下である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記重合性化合物として、フェノキシエチルアクリレートを含むものである請求項1ないし4のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記重合性化合物として、前記フェノキシエチルアクリレートに加え、アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、および、4−ヒドロキシブチルアクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種を含むものである請求項1ないし5のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
- 前記重合性化合物として、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートおよび/またはアミノアクリレートを含むものである請求項1ないし6のいずれか一項に記載の紫外線硬化型インクジェット用組成物。
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