JP6789204B2 - 活性エネルギー線硬化型インク組成物、このインク組成物を用いた積層体、基材上に像を形成する像形成方法及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Description
モノマーA):下記一般式(1)で表される単官能モノマーと、
モノマーB):下記一般式(2)で表される多官能モノマーと、を含有し、
前記モノマーA)の合計含有量が活性エネルギー線硬化型インク組成物全量中40質量%以上であり、
前記モノマーB)の合計含有量が活性エネルギー線硬化型インク組成物全量中20質量%以下である活性エネルギー線硬化型インク組成物。
R4−CH=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(2)
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2以上20以下の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基を示し、R4は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示す。)
前記モノマーA2)のガラス転移点が25℃以上のモノマーである(4)に記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
前記モノマーA2)が、下記一般式(4)で表されるモノマーである(3)から(5)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
本発明の一実施形態の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、下記一般式(1)で表される単官能モノマーであるモノマーA)と、下記一般式(2)で表される多官能モノマーであるモノマーB)と、を含有する活性エネルギー線硬化型インク組成物である。尚、本明細書において、「モノマーA)等のモノマーを含有する」とは、分子構造が同一の単独のモノマーA)等のモノマーを含有することのみならず、分子構造が異なる2種以上のモノマーA)等のモノマーを含有することも含まれる概念である。
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2以上20以下の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基を示し、R4は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示す。)
(単官能モノマー)
[モノマーA):一般式(1)で表される単官能モノマー]
モノマーA)とは、下記一般式(1)で表される単官能モノマーである。モノマーA)が含有されることにより、活性エネルギー線による硬化に影響を与え、硬化速度が速くなり、インク組成物の硬化性を向上させることができる。又、モノマーA)と後述するモノマーB)との含有量の割合を調整することにより、延伸性を有する硬化膜を形成することができるので、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物により形成される硬化膜は、延伸性と硬化性とを併せ持つ硬化膜となる。更に、下記一般式(1)で表される単官能モノマーは、低臭であるため、モノマーA)が活性エネルギー線硬化型インク組成物に含有されることに起因して、臭気の大きい活性エネルギー線硬化型インク組成物とはならない。更に、下記一般式(1)で表される単官能モノマーは低粘度であるため、モノマーA)が含有されることに起因して、活性エネルギー線硬化型インク組成物の粘性が高くなることはない。このため、モノマーA)が含有された活性エネルギー線硬化型インク組成物は、インクジェットにおいて吐出安定性が極めて高く、インクジェット用インクとして好ましい活性エネルギー線硬化型インク組成物とすることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物には、モノマーA)以外の単官能モノマーが含有されていても良い。モノマーA)以外の単官能モノマーとしては、従来公知の単官能モノマーであれば用いることができるが、例えば、アルキルシクロアルキルアクリレートである4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、γ−ブチロラクトンアクリレート、クレゾールアクリレート、2−アクリロイロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2−アクリロイロキシプロピルフタレート、パラクミルフェノキシエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、1−アダマンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、3−3−5−トリメチルシクロヘキサノールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、N−ビニルカプロラクタム、イミドアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、及び、これらのアクリレートにアルコキシ変性、及びカプロラクトン変性等の各種変性を有するもの、を挙げることができる。モノマーA)以外の単官能モノマーは、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物では必須ではないが、モノマーA)以外の単官能モノマーを用いる場合には、低臭であり、粘度が低いという観点から、4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート等のアルキルシクロアルキルアクリレートを用いることが好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物に含まれる単官能モノマーの合計含有量が活性エネルギー線重合性モノマーの全量中60質量%以上であり、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物に含まれる単官能モノマーの合計含有量が60質量%以上であることにより、より効果的に硬化膜の延伸性とタックの軽減とを好ましい範囲に調整することができる。
モノマーB)とは、下記一般式(2)で表される多官能モノマーである。モノマーB)が含有されることにより、活性エネルギー線硬化型インク組成物の硬化性を向上させるとともに、硬化膜の表面のタックを軽減することができる。又、モノマーA)とモノマーB)との含有量の割合を調整することにより、延伸性を有する硬化膜を形成することができるので、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物により形成される硬化膜は、延伸性と硬化性とを併せ持つ硬化膜となる。又、含有量の割合を調整下記一般式(2)で表される多官能モノマーは、低臭であるため、モノマーB)が活性エネルギー線硬化型インク組成物に含有されることに起因して、臭気の大きい活性エネルギー線硬化型インク組成物とはならない。更に、下記一般式(2)で表される単官能モノマーは低粘度であるため、モノマーB)が含有されることに起因して、活性エネルギー線硬化型インク組成物の粘性が高くなることはない。このため、モノマーB)が含有された活性エネルギー線硬化型インク組成物は、インクジェット用インクとして好ましい活性エネルギー線硬化型インク組成物とすることができる。
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2以上20以下の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基を示し、R4は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示す。)
又、モノマーB)に加え、本発明の目的を達成できる範囲で、更に別の多官能モノマー(一般式(2)で表される多官能モノマー以外の多官能モノマー)を適宜加えても良い。
活性エネルギー線硬化型インク組成物は、必要に応じて活性エネルギー線重合開始剤を含有しても良い。活性エネルギー線は、ラジカル、カチオン、アニオン等の重合反応の契機となり得るエネルギー線であれば、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波のほか、電子線、プロトン線、中性子線等のいずれであっても良いが、硬化速度、照射装置の入手容易さ、価格等の観点において、紫外線照射による硬化が好ましい。活性エネルギー線重合開始剤としては、活性エネルギー線の照射により活性エネルギー線硬化型インク組成物中のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物の重合反応を促進するものであれば特に限定されず、従来公知の活性エネルギー線重合開始剤を用いることができる。活性エネルギー線重合開始剤の具体例として、例えば、チオキサントン等を含む芳香族ケトン類、α−アミノアルキルフェノン類、α−ヒドロキシケトン類、アシルフォスフィンオキサイド類、芳香族オニウム塩類、有機過酸化物、チオ化合物、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等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物に含まれるモノマーA)及びモノマーB)の合計含有量は活性エネルギー線重合性モノマーの全量中45質量%以上であることが好ましく、活性エネルギー線重合性モノマーの全量中53質量%以上であることがより好ましく、活性エネルギー線重合性モノマーの全量中60質量%以上であることが更に好ましい。
本発明における「モノマーA)」及び「モノマーB)」の他に「上述したモノマーA)以外の単官能モノマー」及び「上述したモノマーB)以外の多官能モノマー」(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、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、ポリアルキレングリコールジアクリレート、アルコキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、1,4−ブタンジオ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、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、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、グリセリントリアクリレート、及びこれらの変性数違い、変性種違い、構造違いの(メタ)アクリレート(以下、単に「上述したモノマーB)」と表記する。))からなる群より選択される少なくとも1のモノマーを含有する活性エネルギー線硬化型インク組成物である場合には、「モノマーA)」、「モノマーB)」、「上述したモノマーA)以外の単官能モノマー」、「上述したモノマーB)以外の多官能モノマー」の合計のモノマーの含有量は、活性エネルギー線重合性モノマー全量中80質量%以上であることが好ましく、全活性エネルギー線重合性モノマー全量中90質量%以上であることがより好ましく、全活性エネルギー線重合性モノマー全量中95質量%以上であることが更に好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、必要に応じて色材を含有しても良い。色材を含有することで、硬化膜を加飾用の硬化膜として好ましく用いることができる。色材は、従来の油性インク組成物に通常用いられている無機顔料又は有機顔料であればどのようなものであっても良く、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化チタン、酸化クロム、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、ジケトピロロピロール、アンスラキノン、ベンズイミダゾロン、アンスラピリミジン、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、アルミペースト、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、沈降性硫酸バリウム、パール顔料等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、必要に応じて分散剤を含有しても良い。分散剤としては例えば高分子分散剤が挙げられる。この高分子分散剤の主鎖はポリエステル系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミン系、ポリカプロラクトン系等からなり、高分子分散剤は、側鎖としてアミノ基、カルボキシル基、スルホン基、ヒドロキシル基等の極性基やこれらの塩を有するのが好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、更に表面調整剤を含有していても良い。表面調整剤としては特に限定されないが、具体例としては、ジメチルポリシロキサンを有するビックケミー社製「BYK−306」、「BYK−333」、「BYK−371」、「BYK−377」、エボニックデグサジャパン社製「TegoRad2010」「TegoRad2100」、「TegoRad2200N」、「TegoRad2300」等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、必要に応じて、艶消し剤を含有しても良い。艶消し剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどの各種の粉粒体を使用することができる。艶消し剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用しても良い。
又、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、その他の添加剤として、可塑剤、重合禁止剤、光安定化剤、酸化防止剤等、種々の添加剤を含有していても良い。溶剤は本願の目的を達成する範囲内で添加することもできる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。又、粒状の色材、粒状の艶消し剤などを用いる場合は、分散機を用いて、活性エネルギー線重合性モノマー、分散剤等で分散し、その後、必要に応じて活性エネルギー線重合開始剤、表面調整剤等を添加して均一に撹拌し、更にフィルターで濾過することによって本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物が得られる。
本発明の積層体の製造は、上記活性エネルギー線硬化型インク組成物を、基材上へ好ましくはインクジェット方式で印刷した後、活性エネルギー線で硬化することによって行われる。印刷は、オフセット印刷方式、グラビア印刷方式、スプレー方式、刷毛塗り方式など従来公知の方式で印刷可能であるが、小ロット多品種に対応できる点でインクジェット方式であることが好ましい。又、インクジェット方式で印刷する際にインクジェットヘッドを加熱した状態で印刷しても良いし、室温のまま印刷しても良い。本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、室温環境下においても極めて低粘度であるモノマーA)と、モノマーB)とを含有しているので、室温環境下においても低粘度の活性エネルギー線硬化型インク組成物とすることが可能となる。そのため、インクジェットヘッドを加熱せずに基材上に印刷することが可能である。
基材は特に限定されず、例えば塗工紙、非塗工紙、布帛等の吸収体、非吸収性基材のいずれも使用することができる。具体的には、非塗工紙としては、更紙、中質紙、上質紙、塗工紙としては、コート紙、アート紙、キャスト紙、軽量コート紙、微塗工紙、布帛等の吸収体としては、綿、化繊織物、絹、麻、布帛、不織布、皮革等を例示でき、非吸収性基材としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系合成紙、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、金属、金属箔コート紙、ガラス、合成ゴム、天然ゴム等を例示できる。又、本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、金属等の可撓性を有しない基材を被記録媒体として使用する場合に限定されず、可撓性を有する基材を被記録媒体として使用する場合であっても、可撓性を有する基材が曲がることに起因する硬化膜の割れを効果的に抑制することができる。尚、「可撓性を有する」とは、室温時において曲率半径を通常直径1m、好ましくは50cm、より好ましくは30cm、更に好ましくは10cm、特に好ましくは5cmに曲げることが可能であることをいう。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物を硬化させた硬化膜(以下、「硬化膜」と表記することがある。)を形成するための活性エネルギー線は、200nm以上の波長域の光が好ましく、250nm以上の波長域の光がより好ましい。硬化膜を形成するための活性エネルギー線は、450nm以下の波長域の光が好ましく、430nm以下の波長域の光がより好ましい。光源は、特に限定されるものではなく、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、紫外線レーザー、太陽光、LEDランプ等が挙げられる。これらの光源を用い、積算光量が100mJ/cm2以上、好ましくは200mJ/cm2以上になるように活性エネルギー線を照射することにより、インク組成物を瞬時に硬化させることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インク組成物により形成される硬化膜は、前述したように色材等を含有していれば加飾層として用いることができるが、色材を添加せずに加飾層上に吐出すれば本硬化膜自体を硬化膜を保護するオーバーコート層として利用することもできる。更に、基材表面と硬化膜との間に形成することで両者の密着性を向上させるためのプライマー層としても利用することができる。このような硬化膜を形成する活性エネルギー線硬化型インク組成物も本発明の範囲である。
積層体の耐久性をより向上させることを目的に、本発明のインク組成物の硬化膜の表面に、従来公知のオーバーコート剤からなるオーバーコート層又は本発明のインク組成物をオーバーコート剤として用いて形成されるオーバーコート層が更に形成されていても良い。なお、オーバーコート層は、インク組成物の硬化膜からなる層の表面に形成される場合に限らず、基材の表面に直接形成されていても良いし、基材の表面に形成された、後述するプライマー層の表面に形成されていても良い。
実施例及び比較例における、インク組成物全量中のインク組成物の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開始剤、光重合開始剤、高分子分散剤、顔料の質量部を表1、表2(実施例)、表3(比較例)に示す。
各モノマー材料を表1〜3に示す割合になるように混合し、室温(20〜25℃)にて1時間撹拌した。その後、溶け残りがないことを確認した。その後、メンブレンフィルターを用いて濾過を行い、実施例及び比較例のインク組成物を調製した。
実施例及び比較例のインク組成物について粘度を測定した。具体的には、JIS Z 8803:2001に基づいて粘度測定試験機(アントンパール社製AMVn)を用いて25℃で粘度を測定した。測定結果を表1〜3に示す(表中、粘度と表記、単位はPa・s)。
実施例及び比較例のインク組成物について、臭気試験を行った。具体的には、インク組成物をポリエチレングリコールで希釈し(インク組成物:ポリエチレングリコール=1:1000)、被験者5人に臭いを嗅いでもらい、下記基準によって官能評価した。過半数の評価が3の場合は“○”とし、過半数の評価が1又は2の場合は“×”とし、(表中、「臭気」と表記)。測定結果を表1〜3に示す。
評価3 :臭気がしない。
評価2 :わずかに臭気がある。
評価1 :不快な臭気がある。
〔積層体の製造〕
実施例及び比較例の積層体について、積層体を作製して一日経過後にダンベル状6号形(JIS K6251−5)の試験片として、25℃で積層体の元の長さの150%(1.5倍)までの範囲を積層体の延伸を100mm/minの歪み速度で1回延伸した時に、硬化膜の実質的な割れが生じるか否かを確認した。実質的な割れが生じなかったものを“○”とし、生じたものを“×”とした。評価結果を表1〜3に示す(表中、延伸性と表記)。ここで、実質的な割れとはサンプル片幅の長さの50%以上割れ(クラック)が進行した割れを意味する。
硬化性の評価は、硬化後の硬化膜を綿棒で擦り、色移りの有無を確認することにより行った。結果を表1〜3に示す。綿棒により色移りが全く見られなかった場合を“◎”とし、綿棒により色移りが殆ど見られなかった場合を“○”とし、綿棒により色移りが見られ、実質上許容範囲を超えた場合を“×”とした(表中、「硬化性」と表記。)。
タックの評価は、室温で行った。
積層体を室温下におき、硬化膜を指で触れ、べたつきの有無を確認した。結果を表1〜3に示す。べたつきがない場合を“◎”とし、ややべたつきがあるが実質上許容範囲内であった場合を“○”、べたつきが強く実質上許容範囲を超えた場合を“×”とした(表中、「タック」と表記。)。
表1〜3より、実施例の活性エネルギー線硬化型インク組成物は、延伸性とタックの軽減との両立を可能とする硬化膜を形成することのできる活性エネルギー線硬化型インク組成物であることが分かる。
Claims (11)
- 活性エネルギー線重合性モノマーとして、
モノマーA):下記一般式(1)で表される単官能モノマーと、
モノマーB):下記一般式(2)で表される多官能モノマーと、を含有し、
(メタ)アクリロイルオキシ基又は(メタ)アクリロイル基を一つ有し、前記(メタ)アクリロイルオキシ基又は前記(メタ)アクリロイル基以外に窒素原子及び酸素原子を夫々1つ以上有する環状構造を有するモノマーを含有せず、
前記モノマーA)の合計含有量が活性エネルギー線硬化型インク組成物全量中40質量%以上であり、
前記モノマーB)の合計含有量が活性エネルギー線硬化型インク組成物全量中20質量%以下であり、
前記モノマーA)には、分子構造が異なる2種の単官能モノマーであるモノマーA1)とモノマーA2)とを少なくとも含み、前記モノマーA1)のガラス転移点が、前記モノマーA2)のガラス転移点よりも小さい活性エネルギー線硬化型インク組成物。
R4−CH=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(2)
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数2以上20以下の2価の有機残基を示し、R3は水素原子又は炭素数1以上11以下の1価の有機残基を示し、R4は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示す。) - 前記モノマーA1)のガラス転移点が、前記モノマーA2)のガラス転移点よりも25℃以上小さい請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- 前記モノマーA1)のガラス転移点が−5℃以下のモノマーであって、
前記モノマーA2)のガラス転移点が25℃以上のモノマーである請求項2に記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。 - 前記モノマーA1)が、テトラヒドロフルフリルアクリレート、下記一般式(3)で表されるモノマーからなる群より選ばれた少なくとも1種以上のモノマーであり、
前記モノマーA2)が、下記一般式(4)で表されるモノマーである請求項1から3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- 前記モノマーA1)と前記モノマーA2)との含有量比が、モノマーA1)/モノマーA2)の質量比で1.3以上16以下である請求項1から4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- 更に、アルキルシクロアルキルアクリレートを含有する請求項1から5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- インクジェット用インクとして用いられる請求項1から6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- 請求項1から7のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物を、厚さ80μmの塩化ビニルシート上に厚さ10μmの硬化膜として形成し、この硬化膜が形成された硬化膜形成基材を、ダンベル状6号形(JIS K6251−5)の試験片として、JIS K7161に基づき25℃で引張速度10mm/分で引張試験した際に、前記硬化膜の割れが生じる硬化膜破断点伸び率が50%以上である、活性エネルギー線硬化型インク組成物。
- 基材上に、請求項1から8のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物の硬化膜であるインク硬化膜層が形成された積層体。
- 請求項1から8のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物を使用して基材上に画像及び/又は凹凸像を形成する像形成方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インク組成物を使用して基材上に画像及び/又は凹凸像を形成する印刷物の製造方法。
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