JP6163726B2 - 非水系光重合性組成物、インクジェットインク、及びインクカートリッジ - Google Patents

非水系光重合性組成物、インクジェットインク、及びインクカートリッジ Download PDF

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Description

本発明は、光重合性組成物、光重合性インクジェットインク及び該インクを収容したインクカートリッジに関する。
(メタ)アクリル酸エステルを使用した光重合性組成物や光重合性インクジェットインクは広く知られている(特許文献1など)。
しかし、従来の光重合性インクジェットインクにおいて使用されているモノマーの多くは毒性を持つ。特に安価で容易に調達可能な(メタ)アクリル酸エステルは、皮膚に触れるとアレルギーを引き起こす皮膚感さ性について、ほとんどが高い毒性を有しているが、従来技術では、この問題の解決手段は示されていない。
本発明者らは、これまでの検討で、皮膚感さ性に問題のない幾つかの(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリルアミドを見出した。その一例として、特許文献2の特願2010−278177号明細書、特許文献3の特願2011−244715号明細書に見られるように、アクリレートよりもメタクリレートの方が皮膚感さ性などについて低毒性であることに着目し、メタクリレートを主体としたインクジェットインクを提案した。しかし、更なる性能向上のため、より擦過などに対する耐久性を高め硬化塗膜の強度を向上させること、顔料や添加剤など様々な材料を配合することにより増粘してもインクジェット吐出に支障をきたさないよう低粘度化しておくことなどが求められている。低粘度化のためには水を配合することもでき、水を配合した光重合型水性インクジェットインクも公知だが、後述するように非浸透性の基材に対しては浸透乾燥が望めないため、プロセスの高速化や効率化のためには水を蒸発させる過程が必要になり、熱源の設置などが求められることから省エネルギーの観点で望ましくない。また、光重合性組成物を刷毛塗り等の塗料として使用する場合、有機溶剤を使用することもできるが、揮発して大気に放出されるため環境への影響を考慮すると必要最低限にとどめることが望ましく、インクジェットインクとして使用する場合は、配合する有機溶剤の揮発性が高い場合にはインクジェット吐出するノズル内のインクが揮発により高粘度化して吐出に不具合を発生させることから望ましくない。
これらの観点から、特許文献4の特願2012−46301号明細書、特許文献5の特願2012−113970号明細書記載の技術を考案しているが、筐体や成型加工品などの表面保護という目的において、より過酷な条件でも耐久することへの要求からさらなる塗膜強度の向上が求められており、前記特願2012−46301号明細書で示したものよりもさらに耐久性の高い塗膜を得ることが求められる。表面保護という目的で形成する塗膜の耐久性としては、十分に強固であること以外にも直射日光などにさらされても外観が変化しないといったことなども求められる。
また、所定の形状の絵柄を印刷するのではなくベタ塗膜を作製するのであれば、インクジェット方式に限らずスプレー塗布や刷毛塗りなどの方法も採用できるが、皮膚感さ性に問題なく高強度で耐光性に優れた塗膜を得ることは塗工方式によらず難しい課題である。
本発明は、皮膚感さ性について問題がなく、低粘度化と硬化塗膜の強度向上を両立させ、なおかつ硬化塗膜の耐光性も向上させた光重合性組成物、光重合性インクジェットインクの提供を目的とする。
上記課題は、次の(1)〜(7)の「非水系光重合性組成物」、「インクジェットインク」および「インクカートリッジ」によって解決される。
(1)少なくともジエチレングリコールジメタクリレートを含むメタクリル酸エステル化合物を含有し、さらに、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−1−プロパン−1−オンのいずれか1種類以上の合計量として少なくとも(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して10重量部以上含有し、トリアジン化合物を含有する非水系光重合性組成物。
(2)さらに、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有することを特徴とする前記(1)項に記載の光重合性組成物。
(3)前記トリアジン化合物が、2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、及び/又は、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンであることを特徴とする前記(1)項又は(2)項に記載の光重合性組成物。
(4)さらに、ヒンダードアミン化合物を含有する前記(1)項乃至(3)項のいずれかに記載の光重合性組成物。
(5)前記ヒンダードアミン化合物が、セバシン酸ビス[2,2,6,6−テトラメチル−1−(オクチルオキシ)ピペリジン−4−イル]である前記(4)項に記載の光重合性組成物。
(6)前記(1)項乃至(5)項のいずれかに記載の光重合性組成物を用いたことを特徴とするインクジェットインク。
(7)前記(6)項に記載のインクを収容したカートリッジ。
本発明によれば、皮膚感さ性について問題がなく、低粘度化と硬化塗膜の強度向上を両立させ、なおかつ硬化塗膜の耐光性も向上させた光重合性組成物を提供できる。
また、本発明の光重合性組成物は臭気が微弱なため取扱いが容易であり、この光重合性組成物を用いて得られる塗工物は、仮に未硬化のモノマー成分が少量残存したとしても、皮膚感さ性において問題がなく、手指等で触れたとしても皮膚感さを引き起こすものではないため、高い安全性を確保できる。
インクカートリッジのインク袋の一例を示す概略図。 インク袋を収容したインクカートリッジの一例を示す概略図。
以下、上記本発明(1)について詳しく説明する。本発明の実施の態様には、前記のように、(2)〜(7)も含まれるので、これらについても併せて説明する。
本発明者は、光重合性組成物(以下、インクということもある)として、皮膚感さ性が陰性であるメタクリル酸エステルおよびアクリル酸エステルを使用してインクジェット吐出も可能な粘度となるように作成したモノマー組成物に対し、実用的な硬化性が得られるようにするには、重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−1−プロパン−1−オンを、(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して10重量部以上配合する必要があることを見いだしたが、その場合には硬化塗膜の耐光性が乏しく光照射によって顕著に黄変してしまった。しかし、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(C10−16アルキル)オキシプロピル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジンといったトリアジン化合物を含有する場合には黄変は大幅に抑制された。これらのトリアジン化合物は、無論、複数種を併用することができる。なお、光硬化も黄変もいずれも光照射によって起こる現象のため、光重合性組成物あるいはその硬化塗膜が、光を十分に透過する場合には硬化は良好でも黄変が顕著となるし、光を遮断する場合には硬化できず塗膜が作れない。しかし、本発明における光重合性組成物においては実用上十分な硬化性を有しつつ、黄変が大幅に抑制されることを見いだした。
また、加えてヒンダードアミン化合物を含有することで、塗膜強度を維持しつつさらに黄変の程度を抑制できることを見いだした。
上記皮膚感さ性が陰性であるとは、次の(1)〜(2)の少なくとも一つに該当することを言う。
(1)LLNA法(Local Lymph Node Assay)による皮膚感さ性試験において、感さ性の程度を示すStimulation Index(SI値)が3未満である化合物
(2)MSDS(化学物質安全性データシート)において、「皮膚感さ性陰性」又は「皮膚感さ性なし」と評価された化合物
(1)については、例えば「機能材料」2005年9月号、Vol.25、No.9、P55にも示されるように、SI値が3未満の場合に皮膚感さ性が陰性であると判断される。SI値が低いほど皮膚感さ性が低いことになるから、本発明ではSI値がなるべく低いモノマーを用いることが好ましく、3未満、好ましくは2以下、更に好ましくは1.6以下のものを用いる。
安価で容易に調達可能なモノマーである(メタ)アクリル酸エステルの中でも皮膚感さ性が陰性のものは重合反応性に乏しいため、これら100重量部に対して、実用的に十分な硬化性を付与するためには1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−1−プロパン−1−オンのいずれか、あるいは2種類以上を併用して配合する重合開始剤は10重量部以上とする必要がある。重合開始剤を過剰に配合すると耐光性が悪化して黄変が顕著となるため20重量部以下とすることが望ましい。また、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(C10−16アルキル)オキシプロピル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジンなどのトリアジン化合物は、過小であれば十分な耐光性向上の効果が見込めないが、過大であれば光硬化を阻害するだけでなく組成物の粘度を増加させてしまうため、光重合性組成物をインクジェットインクとして使用する際には吐出を不安定化させる要因となってしまうことが多い。そのため、トリアジン化合物の配合量としては(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して0.1〜5重量部とすることが望ましい。
ヒンダードアミン化合物についてもトリアジン化合物と同様に過小過大は望ましくなく、(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して0.1〜5重量部とすることが望ましい。また、ヒンダードアミン化合物についても、トリアジン化合物と同様に、複数種のヒンダードアミンを併用することができ、例えば、より強い抗劣化作用を有するもの(より速やかに自己酸化して効力を減じるもの)と、より弱い抗劣化作用を有するもの(遅効性の自己酸化性を呈するもの)とを併用することができる。
また、皮膚感さ性が陰性のものに加えて、単体では皮膚感さ性に多少問題があったり、皮膚感さ性が未確認の化合物でも、インクとして問題が生じない範囲ならば、ジエチレングリコールジメタクリレートに、以下のような(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドを併用することもできる。
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、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(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〔CH=CH−CO−(OC)n−OCOCH=CH(n≒4)〕、同(n≒9)、同(n≒14)、同(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レート〔CH=C(CH)−CO−(OC)n−OCOC(CH)=CH(n≒7)〕、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(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(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、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、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、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、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)アクリレートなど。
ジエチレングリコールジメタクリレートと、これに併用できる(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドとの重量比は、硬化性や粘度等の諸条件にもよるが、前者/後者の比は(100/0)〜(3/97)であることが好ましく、(95/5)〜(10/90)であることがより好ましい。
本発明の光重合性組成物には、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−1−プロパン−1−オンといった光ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルや(メタ)アクリルアミドは、イオン重合性も有することが知られているが、イオン重合開始剤は一般に高価であるだけでなく、光を照射しない状態においても僅かに強酸・強アルカリを発生させるため、インクジェット塗工システム内のインク供給経路において耐酸・耐アルカリ性を持たせるなどの特別な配慮が必要となる。
そのため、インクジェット塗工システムを構成する部材の選定に制約が生じる。
これに対し本発明のインクでは、安価で強酸・強アルカリを発生しない光ラジカル重合開始剤を使用することができるので、インクを安価に製造することができ、インクジェット塗工システムの部材選定も容易となる。なお、電子線やα、β、γ線、X線などの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が、これは従来公知のことであり設備が非常に高価で維持管理も煩雑であるなどの課題があることから本発明では特に説明しない。
光ラジカル重合開始剤としては、分子開裂型光重合開始剤や水素引抜き型光重合開始剤があり、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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−1−プロパン−1−オン以外にも以下のようなものが併用できる。
分子開裂型光重合開始剤の例としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、21−〔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、フェニルグリオキシックアシッドメチルエステル、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、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン−1、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、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サイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフォスフィンオキサイド、1,2−オクタンジオン−〔4−(フェニルチオ)−2−(o−ベンゾイルオキシム)〕、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)、〔4−(メチルフェニルチオ)フェニル〕フェニルメタノンなどが挙げられる。
水素引抜き型光重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエイト、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、フェニルベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物や、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルチオキサントンなどのチオキサントン系化合物が挙げられる。
また重合促進剤としてアミンを併用することもできる。
その例としては、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、p−ジメチルアミノ安息香酸メチル、安息香酸−2−ジメチルアミノエチル、p−ジメチルアミノ安息香酸ブトキシエチルなどが挙げられる。
光重合性組成物は着色剤を含まない透明のものとしてもよいし、必要に応じて着色剤を含有させてもよいが、無色や白色であることが望まれる場合は、前述した重合開始剤や重合促進剤などの材料及び後述する着色剤以外の材料の中でも、着色の少ないものを用いることが望ましい。
光重合性組成物を着色する場合の着色剤としては、公知の無機顔料や有機顔料を使用することができる。
ブラック顔料としては、ファーネス法又はチャネル法で製造されたカーボンブラック等が使用できる。
イエロー顔料としては、Pig.Yellow系の顔料、例えばピグメントイエロー1、ピグメントイエロー2、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー16、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー75、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー93、ピグメントイエロー95、ピグメントイエロー97、ピグメントイエロー98、ピグメントイエロー114、ピグメントイエロー120、ピグメントイエロー128、ピグメントイエロー129、ピグメントイエロー138、ピグメントイエロー150、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー154、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー180等が使用できる。
マゼンタ顔料としては、Pig.Red系の顔料、例えばピグメントレッド5、ピグメントレッド7、ピグメントレッド12、ピグメントレッド48(Ca)、ピグメントレッド48(Mn)、ピグメントレッド57(Ca)、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド112、ピグメントレッド122、ピグメントレッド123、ピグメントレッド168、ピグメントレッド184、ピグメントレッド202、ピグメントバイオレット19等が使用できる。
シアン顔料としては、Pig.Blue系の顔料、例えばピグメントブルー1、ピグメントブルー2、ピグメントブルー3、ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー16、ピグメントブルー22、ピグメントブルー60、バットブルー4、バットブルー60等が使用できる。
白色顔料、又は物性改質のための無色の充填剤としては、硫酸バリウム等のアルカリ土類金属の硫酸塩、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩、微粉ケイ酸、合成ケイ酸塩等のシリカ類、ケイ酸カルシウム、アルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、酸化亜鉛、タルク、クレイ等が使用できる。
また、物理特性などを考慮して必要に応じて種々の無機顔料や有機顔料が使用できる。
更に、必要に応じて、4−メトキシ−1−ナフトール、メチルハイドロキノン、ハイドロキノン、t−ブチルハイドロキノン、ジ−t−ブチルハイドロキノン、メトキノン、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ(α−メチルシクロヘキシル)−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、p−ベンゾキノン、ジ−t−ブチルジフェニルアミン、9,10−ジ−n−ブトキシシアントラセン、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などの重合禁止剤や、ポリエーテル、アミノ基、カルボキシル基、水酸基を有する高級脂肪酸エステル、ポリエーテル、アミノ基、カルボキシル基、水酸基を有するフルオロアルキル化合物などの界面活性剤、極性基含有高分子顔料分散剤などを用いることができる。
本発明のインクは容器に収容してインクカートリッジとして用いることができる。これにより、インク交換などの作業において、インクに直接触れる必要がなく、手指や着衣の汚れなどの心配がなく、またインクへのごみ等の異物混入を防止できる。
容器としては特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを有するものなどが好適である。
上記インクカートリッジについて、図1及び図2を参照して説明する。図1はインクカートリッジのインク袋(241)の一例を示す概略図であり、図2は図1のインク袋(241)をカートリッジケース(244)内に収容したインクカートリッジ(200)を示す概略図である。
図1に示すように、インク注入口(242)からインクをインク袋(241)内に充填し、該インク袋中に残った空気を排気した後、該インク注入口(242)を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口(243)に装置本体の針を刺して装置に供給する。インク袋(241)は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成する。そして、図2に示すように、通常、プラスチック製のカートリッジケース(244)内に収容し、インクカートリッジ(200)として各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いる。
本発明のインクカートリッジは、インクジェット記録装置に着脱可能とすることが好ましい。これにより、インクの補充や交換を簡素化でき作業性を向上させることができる。
被塗工基材としては、紙、プラスチック、金属、セラミック、ガラス又はこれらの複合材料等が用いられるが、上質紙などの吸収性の基材は浸透乾燥の効果が望めるため、速乾性のない水性インクや油性インクの使用も可能である。これに対して、グロスコート紙、プラスチックフィルム、プラスチック成型物、セラミック、ガラス、金属、ゴムなど、もしくはこれらの複合材料といった難浸透性や非浸透性の基材は速乾性を得られるインクを使用することがより実用的である。
本発明のインクは特に基材を限定するものではないが、光照射により直ちに硬化するので、前述のような非浸透性の基材に対して特に好適であり、中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンや、その他のポリエステル、ポリアミド、ビニル系の材料、あるいはこれらを複合した材料からなるプラスチックフィルムやプラスチック成型物に適する。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
<SI値の評価方法>
上記SI値はLLNA法(Local Lymph Node Assay)による皮膚感さ性試験に従い、以下のようにして測定した。
[試験材料]
《陽性対照物質》
陽性対照物質としては、α−ヘキシルシンナムアルデヒド(HCA;和光純薬工業社製)を使用した。
《媒体》
媒体としては、アセトン(和光純薬工業社製)とオリーブ油(フヂミ製薬所製)を、体積比4:1で混合した混合液を使用した。
《使用動物》
被検物質、陽性対照、媒体対照のそれぞれについて、マウスの雌に対し6日間の検疫を含む8日間の馴化を行った。検疫、馴化期間中、全ての動物に異常は認められなかった。
感さ開始2日前に測定した体重を用いて、体重層別無作為抽出法で、個体の体重が全体の平均体重±20%以内となるように2群(4匹/群)に群分けした。感さ開始時の動物の週齢は8〜9週齢であった。群分けにより外れた動物は試験から除外した。
使用した動物は、試験期間を通して尾部への油性インク塗布により識別し、併せてケージはラベルをつけて識別した。
《飼育環境》
使用動物は、検疫、馴化期間中を含む全飼育期間を通して、温度21〜25℃、相対湿度40〜70%、換気回数10〜15回/時間、明暗サイクル12時間感覚(7時点灯〜19時消灯)に設定したバリアーシステムの飼育室で飼育した。
飼育ケージはポリカーボネート製ケージを使用した。使用動物は4匹/ケージで飼育した。
飼料は、実験動物用固形飼料MF(オリエンタル酵母工業社製)を使用し、使用動物に自由摂取させた。飲料水は、塩素濃度が略5ppmとなるように次亜塩素酸ナトリウム(ピューラックス、オーヤラックス社製)を添加した水道水を、給水びんにより、使用動物に自由摂取させた。床敷はサンフレーク(モミ材、電気かんな削りくず、日本チャールス・リバー社製)を使用した。飼料及び飼育用器材は、オートクレープ滅菌(121℃、30分間)したものをそれぞれ使用した。
ケージ及び床敷は、群分け時及び耳介リンパ節摂取日(飼育室からの搬出時)に交換し、給水びん及びラックは、群分け時に交換した。
[試験方法]
《群構成》
SI値の測定試験で使用した群構成を、表1に示す。
Figure 0006163726
[調製]
《被験物質》
表2に被験物質の秤量条件を示す。被験物質をメスフラスコに秤量し、媒体を加えながら1mLに定容した。調製液は、遮光した気密容器(ガラス製)に入れた。
Figure 0006163726
《陽性対照物質》
略0.25gのHCAを正確に秤量し、媒体を加えながら1mLとして25.0w/v%液を調製した。調製物は、遮光した気密容器(ガラス製)に入れた。
《BrdU》
5−ブロモ−2’−デオキシウリジン(BrdU、ナカライテスク社製)200mgをメスフラスコに正確に秤量し、生理食塩液(大塚製薬工業社製)を加えて超音波照射し、溶解させた。その後、20mLに定容して10mg/mL液(BrdU調製液)を調製した。調製液は、滅菌濾過フィルターを用いて濾過滅菌し、滅菌容器に入れた。
《調製時期及び保管期間》
陽性対照物質調製液は感さ開始前日に調製し、使用時以外は冷所で保管した。媒体及び被験物質調製液は各感さ日に調製した。BrdU液は、投与の2日前に調製し、投与日まで冷所に保管した。
[感さ及びBrdU投与]
《感さ》
各被験物質及び陽性対照物質の調製液及び媒体を動物の両耳介にそれぞれ25μLずつ塗布した。塗布には、マイクロピペッターを用いた。この操作を1日1回、3日連続して行った。
《BrdUの投与》
最終感さの略48時間後に1回、BrdU調製液を動物1匹あたり0.5mL、腹腔内投与した。
[観察及び検査]
《一般状態》
試験に使用した全動物について、感さ開始日から耳介リンパ節採取日(飼育室からの搬出日)まで、1日1回以上観察した。なお、観察日の起算法は、感さ開始日をDay 1とした。
《体重測定》
感さ開始日及び耳介リンパ節採取日(飼育室からの搬出日)に体重を測定した。また、群ごとの体重の平均値及び標準誤差を算出した。
《耳介リンパ節の採取及び重量測定》
BrdU投与の略24時間後に動物を安楽死させ、耳介リンパ節を採取した。周囲組織を取り除き、両側耳介リンパ節を一括して重量測定した。また、群ごとの耳介リンパ節重量の平均値及び標準誤差を算出した。重量測定後、個体毎に−20℃に設定されたバイオメディカルフリーザーで凍結保存した。
《BrdU取り込み量の測定》
耳介リンパ節を室温に戻した後、生理食塩液を加えながらすり潰し、懸濁させた。この懸濁液を濾過した後、個体ごとに3wellずつ、96wellマイクロプレートに分注し、ELISA法によりBrdU取り込み量の測定を行った。試薬は、市販のキット(Cell Proliferation ELISA、BrdU colorimetric、Cat.No.1647229、ロシュ・ダイアグノスティックス社製)を使用し、マルチプレートリーダー(FLUOstar OPTIMA、BMG LABTECH社製)より得られた各個体の吸光度(OD370nm−OD492nm、BrdU取り込み量)について、3wellの平均値を各個体のBrdU測定値とした。
[結果の評価]
《Stimulation Index(SI)の算出》
下記式で示すように、各個体のBrdU測定値を、媒体対照群のBrdU測定値の平均値で除して、各個体のSI値を算出した。各試験群のSI値は、各個体のSIの平均値とした。なお、SI値は、小数点以下第2位を四捨五入して小数点第1位まで表示した。
Figure 0006163726
[実施例1〜実施例42のインク、比較例1〜比較例6のインクの調整]
次の(a)〜(d)の材料を、表3の実施例の各欄に示す配合割合(数値は重量部)で混合してインクを得た。
(a)皮膚感さ性が陰性である(メタ)アクリル酸エステル
(b)光ラジカル重合開始剤
(c)トリアジン化合物
(d)ヒンダードアミン化合物
表3中の、a1〜a3、b1〜b3、c1〜c3、d1〜d2、の詳細は次のとおりである。末尾の( )内の数値は前記(1)のLLNA試験におけるSI値であり、「なし」は、前述した(2)のMSDS(化学物質安全性データシート)において「皮膚感さ性陰性」又は「皮膚感さ性なし」と評価されたものであり、「あり」は同じくMSDSで「皮膚感さ性陽性」又は「皮膚感さ性あり」と評価されたものである。
a1:ジエチレングリコールジメタクリレート 新中村化学社製「2G」(1.1)
a2:カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 日本化薬社製「DPCA60」(陰性)
a3: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クリレート 新中村化学社製「TMPT−3EO」(1.0)
b1:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン BASF社製「Irgacure184」(なし:MSDSでの評価)
b2:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン BASF社製「Darocur1173」(なし:MSDSでの評価)
b3:2−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−1−プロパン−1−オン BASF社製「Irgacure127」(なし:MSDSでの評価)
c1:2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(C10−16アルキル)オキシプロピル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン BASF社製「TINUVIN400」(なし:MSDSでの評価)※少量含む溶媒分を揮発させてから使用。
c2:2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン BASF社製「TINUVIN405」(なし:MSDSでの評価)
c3:2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン BASF社製「TINUVIN460」(なし:MSDSでの評価)
c4:2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン BASF社製「TINUVIN479」(なし:MSDSでの評価)
d1:セバシン酸ビス[2,2,6,6−テトラメチル−1−(オクチルオキシ)ピペリジン−4−イル] BASF社製「TINUVIN123」(なし:MSDSでの評価)
d2:セバシン酸ビス[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]とセバシン酸[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]メチルの混合物BASF社製「TINUVIN292」(あり:MSDSでの評価)
各インクについて25℃、45℃、60℃粘度(mPa・s)と塗膜強度を測定した。
その結果を表3に示す。
粘度は、東機産業社製コーンプレート型回転粘度計により、恒温循環水の温度を25℃、45℃、60℃に設定して測定した。25℃という温度は一般的な室温を想定したものであり、45℃、60℃という温度は、例えばリコープリンティングシステムズ社製GEN4など、加温可能な市販のインクジェット吐出ヘッドの仕様を想定したものである。
所定の配合で調整した光重合性組成物は、刷毛塗りでの評価に際してはそのまま使用した。またインクジェットインクとしての評価には、孔径5ミクロンのフッ素樹脂製メンブレンフィルターにてろ過してから、図1に示す形状のアルミ製パウチ袋に気泡が入らないようにインクを密封し、図2に示すようなプラスチック製カートリッジにインクを密封した前記のパウチ袋を収納し、このカートリッジが収納できるようにした筐体において、カートリッジからリコープリンティングシステムズ社製GEN4ヘッドに達するまでインク流路を設置し、これによりインクジェット吐出してベタ塗膜を作製した。なお、刷毛塗りとインクジェット印刷のいずれにおいてもベタ塗膜が厚さ約30ミクロンとなるように調整した。
市販のポリカーボネートフィルム(三菱エンジニアリングプラスチックス社製ユーピロンE−2000 100ミクロン厚さ)上に作製したベタ状の印刷塗膜に対して、UVA領域に相当する波長域において、0.2W/cmの照度で、1200、2000(mJ/cm)のそれぞれの光量条件で硬化させ、これを塗膜強度評価と耐光性評価に供した。
塗膜強度は、光照射して硬化させたベタ塗膜に対して、JIS−K−5600−5−4に示される鉛筆法による引っかき硬度を評価した。鉛筆硬度は、硬い方から順に、H、F、HB、B、2B〜6Bである。
耐光性は、2000mJ/cmの条件で作成した塗膜を東芝ライテック社製捕虫器用蛍光ランプFL15BL(15W)点灯直下に72時間静置し、試験前後の塗膜の色調をX−rite社製938spektrodensitometerによって測色して、黄変の程度を色調差△Eとして算出した。
なお、光重合性組成物をインクジェットインクとして使用する場合、インクの物性としては、使用するインクジェット吐出ヘッドの要求仕様に合致していることが望ましい。多くのメーカーから様々な吐出ヘッドが市販されているが、その中には、高粘度インクにも対応できる吐出力の大きいものや、幅広い温調機能を持ち合わせたものも存在する。そのような状況を踏まえると、インクの粘度としては25℃で2〜150mPa・sであることが望ましく、25℃で吐出することを考えると更に好ましくは5〜18mPa・sである。しかし、前記のように吐出ヘッドが有する温調機能を使用することも可能であり、25℃で粘度が高すぎる場合には、必要に応じてヘッドを加温してインクを低粘度化すればよく、これを想定した場合、仮に加温条件を45℃もしくは60℃とするなら、45℃もしくは60℃の粘度は5〜18mPa・sであることが望ましい。
Figure 0006163726
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※1:三菱化学社製カーボンブラック「#10」と日本ルーブリゾール社製分散剤
「Solsperse32000」を3:1の重量比となるように配合した。
※2:当該温度よりも低温で吐出できるため粘度測定実施せず。
※3:未硬化(液状残分又はタック感あり)のため評価せず。
比較例1、2、4、5、6を比較して分かるように、重合開始剤が多いほど△Eが大きく黄変が顕著になるが、比較例2、3からわかるように、重合開始剤が過小な場合は硬化が困難となり、少なくともモノマー100重量部に対して重合開始剤10重量部以上を配合しないと、実用的に十分な硬化性を得ることが難しい。
比較例1と実施例1〜4、比較例2と実施例5〜8、比較例4と実施例9〜12、比較例5と実施例13〜16、比較例6と実施例17〜20を比較すると、トリアジン化合物を配合することによって、種類や配合量によって程度の差はあるものの、△Eが低下し、耐光性が改善できることが確認できた。硬化時に照射する光量によっては塗膜強度が低下する場合もあるが、十分な光照射条件では強度が維持されることがわかった。
実施例3,7、11、15、19のように、ヒンダードアミン化合物を併用することによってさらに△Eが低下し、耐光性が改善できることが確認できた。また、実施例23のようにヒンダードアミン化合物の種類によらず、併用によってさらに△Eが低下し、さらなる耐光性改善できることが確認できたが、このような微量配合する成分においても皮膚感さ性が陰性であることがより好ましく、セバシン酸ビス[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]とセバシン酸[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]メチルの混合物のような、皮膚感さ性に問題がある材料の配合は最低限にとどめることが望ましい。
実施例10、21、22のように、重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン以外にも、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンや、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−1−プロパン−1−オンを使用しても同様の効果が得られることがわかった。
実施例24、25から、組成物を淡色に着色する目的で着色剤を含む場合でも、トリアジン化合物を配合することによって、△Eが低下し、耐光性が改善できることが確認できた。硬化時に照射する光量によっては塗膜強度が低下する場合もあるが、十分な光照射条件では強度が維持されることがわかった。
実施例5〜12のように、重合反応性の高い多官能アクリレートであるカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの配合を適宜調節することで、適切な照射条件を選定すれば重合開始剤の配合量を低減しても塗膜強度が維持できるため、実施例1〜4、13〜20と比較すると△Eをより低減でき、耐光性を向上できる。
2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(C10−16アルキル)オキシプロピル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジンのいずれにおいても、耐光性向上の有効性が認められたが、市販品としては有機溶剤を含まないものとして容易に入手できることと光重合性組成物に対する溶解性が高いことから、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンが好ましい。
比較例1,2、4、5、6、と実施例26〜37を比較して分かるように、2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを使用することで、△Eが低下し耐光性が向上することがわかった。また、ヒンダードアミン化合物の併用によってさらに△Eが低下し、耐光性が向上することがわかった。またいずれの場合にも塗膜強度が低下することはなかった。光硬化も黄変もいずれも光照射によって起こる現象のため、光重合性組成物あるいはその硬化塗膜が、光を十分に透過する場合には硬化は良好でも黄変が顕著となるし、光を遮断する場合には硬化を阻害して塗膜の強度が失われるが、2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを配合するということによって塗膜強度を維持したまま耐光性を向上できることがわかった。他のトリアジン化合物では見られなかった効果である。
実施例32、33のように、さらに2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、およびヒンダードアミン化合物の配合量を調整することで、さらに△Eが低下し、耐光性を向上できることがわかった。
また、実施例31、40のようにヒンダードアミン化合物の種類によらず、併用によってさらに△Eが低下し、さらなる耐光性改善できることが確認できたが、このような微量配合する成分においても皮膚感さ性が陰性であることがより好ましく、セバシン酸ビス[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]とセバシン酸[1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル]メチルの混合物のような、皮膚感さ性に問題がある材料の配合は最低限にとどめることが望ましい。
実施例30、38、39のように、重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン以外にも、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンや、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−1−プロパン−1−オンを使用しても同様の効果が得られることがわかった。
実施例41、42から、組成物を淡色に着色する目的で着色剤を含む場合でも、2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、およびヒンダードアミン化合物を配合することによって、△Eが低下し、耐光性が改善できることが確認できた。
実施例28〜33のように、重合反応性の高い多官能アクリレートであるカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの配合を適宜調節することで、重合開始剤の配合量を低減しても塗膜強度が維持できるため、実施例26、27、34〜37と比較すると△Eをより低減でき、耐光性を向上できる。
なお、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クリレートは、[CH3CH2C−{(O−CH2CH2)n−OCOC(CH3)=CH2}3]という構造式で表されるが、エチレンオキサイド部分の長さnについては、nが大きいほど分子量が大きくなり粘度が高くなってインクジェットインクの材料として使用しにくくなるだけでなく、硬化時に形成する架橋ポリマー構造において架橋点間分子量を大きくして架橋密度を低下してしまうため十分な塗膜強度を得にくくなるなどの不具合があるため、nはできるだけ小さい方が望ましい。一方で、n=0であるトリメチロールプロパントリメタクリレートは、EU. Directive 67/548/EECにおける分類において、環境危険有害性を示す「N」のシンボルマーク、急性水生毒姓および長期間の悪影響を示す「R51/53」のリスクフレーズが付記されるものであることから、環境への影響を考慮するとなるべく使用しないほうが好ましい。実施例に使用している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クリレートはn=1だが、インクジェットインクに配合する原材料として粘度には特に問題なく、これを配合した光重合性組成物の塗膜強度は十分であり、皮膚感さ性において問題なく、環境危険有害性や急性水生毒姓および長期間の悪影響を示す材料にも分類されないものであることから、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クリレートとしてはn=1のものが特に好ましい。
また、全ての実施例と比較例において、インクジェット印刷と刷毛塗りとの間に塗膜物性の顕著な差異は見られなかった。また、すべての光重合性組成物、インクの臭気は微弱であり、取扱いに特段の配慮を要するものではなかった。
200 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
特表2004−526820号公報 特願2010−278177号明細書 特願2011−244715号明細書 特願2012−46301号明細書 特願2012−113970号明細書

Claims (8)

  1. 少なくともジエチレングリコールジメタクリレートを含む(メタ)アクリル酸エステル化合物を含有し、さらに、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、及び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−1−プロパン−1−オンのいずれか1種類以上の合計量として前記(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して10重量部以上含有し、トリアジン化合物を前記(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して0.1重量部以上5重量部以下含有し、
    前記トリアジン化合物が、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(C10−16アルキル)オキシプロピル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、及び2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの少なくともいずれかであることを特徴とする非水系光重合性組成物。
  2. さらに、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有する請求項1記載の非水系光重合性組成物。
  3. 前記トリアジン化合物が、2−[2−ヒドロキシ−4−(1−オクチルオキシカルボニルエトキシ)フェニル]−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、及び/又は、2−[4−{(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ}−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンである請求項1又は2に記載の非水系光重合性組成物。
  4. さらに、ヒンダードアミン化合物を含有する請求項1から3のいずれかに記載の非水系光重合性組成物。
  5. 前記ヒンダードアミン化合物が、セバシン酸ビス[2,2,6,6−テトラメチル−1−(オクチルオキシ)ピペリジン−4−イル]である請求項4に記載の非水系光重合性組成物。
  6. 前記1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、及び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−1−プロパン−1−オンのいずれか1種類以上の合計量が、前記(メタ)アクリル酸エステル100重量部に対して10重量部以上20重量部以下である請求項1から5のいずれかに記載の非水系光重合性組成物。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載の非水系光重合性組成物を用いたことを特徴とするインクジェットインク。
  8. 請求項7に記載のインクジェットインクを収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
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