JP6813325B2 - インビジブルインクジェットインク - Google Patents
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Description
そしてそのために、上記特性を有するインビジブルインクジェットインクが種々提案されている(例えば特許文献1、2等参照)。
コンティニュアス型のインクジェットプリンタでは、インビジブルインクジェットインクのインク滴をノズルから連続的に吐出させ、次いで帯電電極によって帯電させながら、個々のインク滴の飛翔軌道を、偏向電極からの電圧の印加によって個別に制御することで、媒体の表面に、所定の文字等が例えばドットパターンとして印字される。
またインビジブルインクジェットインクには、例えばシャンプーの容器などに印字した文字等が、当該シャンプーを浴室で使用した際に温水に触れる等して白化して、可視光線の下でも視認できるようになる、いわゆる温水白化等を生じることなく、上記文字等が、様々な環境下で、可視光線の下では視認されない状態を維持できることも求められる。
本発明において、バインダ樹脂として用いるセルロースアセテートブチレート(以下「CAB」と略記する場合がある。)は、セルロースの分子骨格を構成するグルコース環上にある各々3つずつのヒドロキシル基(−OH)の水素原子を、任意にアセチル基(−COCH3)、ブチリル基(−COCH2CH2CH3)で置換(エステル化)した、式(1):
で表される繰り返し単位を有する混合エステル化合物である。
上記のうちブチリル基は、未置換のヒドロキシル基や、アセチル基、あるいは混合エステル化合物として類似のセルロースアセテートプロピオネート(以下「CAP」と略記する場合がある。)中に導入されるプロピオニル基等に比べて疎水性に優れている。すなわちこれらの基は、ヒドロキシル基<アセチル基<プロピオニル基<ブチリル基の順で疎水性が強くなり、この逆の順で親水性が強くなる傾向を示す。
ブチリル含量が上記の範囲未満であるか、またはヒドロキシル含量が上記の範囲を超えるCABは、ブチリル基による疎水性が弱くなり、逆にヒドロキシル基による親水性が強くなる。そのため、かかるCABを含むインビジブルインクジェットインクは、特にプラスチックやアルミニウム等の、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する文字等の定着性が低下したり、当該文字等の、温水に対する耐性が低下して温水白化を生じやすくなったりする。
ブチリル含量の上限は特に限定されない。CABとしては、式(1)中の全てのRがブチリル基である化合物、すなわちセルロースブチレートまで使用可能である。ただしブチリル含量は58%以下、中でも55%以下、特に53%以下であるのが好ましい。
ちなみにアセチル含量は任意に設定でき、CABとしては、アセチル含量が0%のものまで使用可能である。ただしアセチル含量は1%以上、特に2%以上であるのが好ましく、4%以下、特に3%以下であるのが好ましい。
そこで、特にコンティニュアス型のインクジェットプリンタに用いるインビジブルインクジェットインクには、帯電適正に優れ、上述した自動制御による電圧の変化等に拘らず、インク滴の良好な飛翔軌道を維持して、ドットのズレや抜け等のない良好な文字等を印字できることも求められる。
ただし、インビジブルインクジェットインクの帯電適正をさらに向上することを考慮すると、上記特定のCABの中でも、ASTM D1343−93 ”Standard Test Method for Viscosity of Cellulose Derivatives by Ball-Drop Method”に規定された測定方法によって測定される落球粘度が5秒以下、特に3秒以下の範囲を満足するものを選択して用いるのが好ましい。
CAB等のバインダ樹脂は、コンティニュアス型のインクジェットプリンタに用いてインク滴を帯電させる際に、帯電される対象物として機能する。
またCABを多めに含有させるほど、相対的にその他の成分の含有量を少なくして、特にプラスチックやアルミニウム等の、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する文字等の定着性をさらに向上したり、温水白化をより一層良好に抑制したりすることもできる。
ちなみに、落球粘度の下限は特に限定されないが、落球粘度の小さい低粘度のCABほど、一般的に分子量が小さくなって、特にプラスチックやアルミニウム等の、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する文字等の定着性が低下する傾向がある。
CABの具体例としては、例えばイーストマンケミカル社製の、下記の各品番の化合物等の1種または2種以上が挙げられる。
CAB−551−0.01〔ブチリル含量:53.0%、ヒドロキシル含量:1.5%、アセチル含量:2.0%、落球粘度:0.01秒〕
CAB−551−0.2〔ブチリル含量:52.0%、ヒドロキシル含量:1.8%、アセチル含量:2.0%、落球粘度:0.20秒〕
CAB−531−1〔ブチリル含量:50.0%、ヒドロキシル含量:1.7%、アセチル含量:3.0%、落球粘度:1.90秒〕
CAB−500−5〔ブチリル含量:51.0%、ヒドロキシル含量:1.0%、アセチル含量:4.0%、落球粘度:5.00秒〕
なお特許文献1には、バインダ樹脂の具体例として、いずれもイーストマンケミカル社製の下記の各品番の化合物が記載されている。
CAP−504−0.2〔CAP、プロピオニル含量:42.5%、ヒドロキシル含量:5.0%、アセチル含量:0.6%、落球粘度:0.20秒〕
しかし、前者のCAB−553−0.4はヒドロキシル含量が4%を超えるため、また後者のCAP−504−0.2はブチリル基ではなくプロピオニル基を有するCAPであるため、いずれも本発明で使用する特定のCABの範囲外の化合物であって、親水性が強く疎水性が不十分である。そして、後述する比較例の結果からも明らかなようにこれらの化合物を使用した場合には、温水に対する耐性が低下して温水白化を生じやすくなったり、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する定着性が低下したりする。
CAB−381−0.1〔CAB、ブチリル含量:38.0%、ヒドロキシル含量:1.3%、アセチル含量:13.5%、落球粘度:0.10秒〕
CAB−381−0.5〔CAB、ブチリル含量:38.0%、ヒドロキシル含量:1.3%、アセチル含量:13.5%、落球粘度:0.50秒〕
しかし、CAP−504−0.2は、上述したとおりブチリル基ではなくプロピオニル基を有するCAPであるため、またCAB−381−0.1、CAB−381−0.5はともにブチリル含量が45%未満であるため、やはりいずれも本発明で使用する特定のCABの範囲外の化合物であって、親水性が強く疎水性が不十分である。そして、これも後述する比較例の結果から明らかなように、これらの化合物を使用した場合には、温水に対する耐性が低下して温水白化を生じやすくなったり、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する定着性が低下したりする。
例えば同じ粘度のインビジブルインクジェットインクを調製する場合には、前述したように落球粘度の小さいCABほど含有量を多くできる。
ただし、例えば落球粘度が0.005秒以上、特に0.01秒以上で、かつ5秒以下、特に3秒以下であるCABを使用して、粘度が2〜4mPa・s程度であるインビジブルインクジェットインクを調製する場合、CABの含有量は、インビジブルインクジェットインクの総量中の2.5質量%以上、特に3質量%以上であるのが好ましく、15質量%以下、特に13質量%以下であるのが好ましい。この範囲で、CABの落球粘度等に応じて含有量を増減させればよい。
バインダ樹脂としては、上記特定のCABとともに、他のバインダ樹脂を併用してもよい。
かかる他のバインダ樹脂としては、例えばニトロセルロース、セルロースアセテート、CAP、特定のCAB以外のCAB等の1種または2種以上が挙げられる。
(トリアセチン)
本発明のインビジブルインクジェットインクは、さらに可塑剤としてトリアセチン(トリアセチルグリセリン)を含んでいる。
ブラッシングは、媒体の表面に印字されたインビジブルインクジェットインクが周囲の気化熱を奪いながら急速に乾燥する際に冷却されて、周囲の空気中の水分を取り込むことで、文字等の表面が荒らされて発生する。
そのため高い揮発性を維持しながら、なおかつブラッシングの発生を抑制できることが肝要である。
これに対し、後述する実施例の結果からも明らかなように、インビジブルインクジェットインクに、可塑剤としてトリアセチンを含有させると、現状に比べてブラッシングの発生をより効果的に抑制できる。
トリアセチンの含有量がこの範囲未満では、当該トリアセチンを含有させることによる、上述した、ブラッシングの発生を抑制する効果が十分に得られないおそれがある。
これに対し、トリアセチンの含有量を上記の範囲とすることにより、インビジブルインクジェットインクの揮発性が不十分になってブロッキング等が生じるのを抑制しながら、なおかつブラッシングの発生を良好に抑制できる。
蛍光着色剤としては、可視光線の下では視認できないが、ブラックライト等から長波長の紫外線を照射すると有色発光して可視化しうる種々の蛍光着色剤が使用可能である。
かかる蛍光着色剤としては、例えば下記化合物等の1種または2種以上が挙げられる。
2,5−ビス(5−tert−ブチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン、1,4−ビス(2−ベンゾオキサゾリル)ナフタレン等のオキサゾール誘導体;4,4’−ビス(トリアジン−2−イルアミノ)スチルベン−2,2’−ジスルホン酸誘導体等のスチルベン誘導体であって、トリアジニル基が例えばアニリノ、スルファニル酸、メタニル酸、メチルアミノ、N−メチル−N−ヒドロキシエチルアミノ、ビス(ヒドロキシエチルアミノ)、モルフオリノ、ジエチルアミノ等の置換体で置換されているスチルベン誘導体;2−(スチルベン−4−イル)ナフトトリアゾール、2−(4−フェニルスチルベン−4−イル)ベンゾオキサゾール等のモノ(アゾール−2−イル)スチルベン誘導体;4,4’−ビス(トリアゾール−2−イル)スチルベン−2,2’−ジスルホン酸等のビス(アゾール−2−イル)スチルベン誘導体;1,4−ビス(スチリル)ベンゼン、4,4’−ビス(スチリル)ビフェニル等のベンゼンまたはビフェニルのスチリル誘導体;1,3−ジフェニル−2−ピラゾリン等のピラゾリン誘導体;フェニル環置換体としてアルキル、COO−アルキルまたはSO2−アルキルを有するビス(ベンズアゾール−2−イル)誘導体;ビス(ベンズオキサゾール−2−イル)誘導体;2−(ベンゾフラン−2−イル)ベンズイミダゾール等のビス(ベンズイミダゾール−2−イル)誘導体;7−ヒドロキシクマリン、7−(アミノ置換)クマリン、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン等の7−アミノ−4−メチルクマリン誘導体;エスクレチン(esculetin)、β−メチルウンベリフェロン(methylumbelliferone)、3−フェニル−7−(トリアジン−2−イル−アミノ)クマリン、3−フェニル−7−アミノクマリン、3−フェニル−7−(アゾール−2−イル)クマリン、3,7−ビス(アゾリル)クマリン等のクマリン誘導体;カルボスチリル(carbostyril);ナフタルイミド;アルコキシナフタルイミド;ジベンゾチオフェン−5,5’−ジオキシドの誘導体;ピレン誘導体;ピリドトリアゾール。
そのため、蛍光着色剤の含有量は特に限定されないが、インビジブルインクジェットインクの総量の0.05質量%以上、特に0.1質量%以上であるのが好ましく、2質量%以下、特に1質量%以下であるのが好ましい。
(荷電調整剤)
特に、コンティニュアス型のインクジェットプリンタに用いるインビジブルインクジェットインクは、当該インビジブルインクジェットインクに適度の帯電性を付与するとともに帯電適正を向上するために、荷電調整剤を含んでいるのが好ましい。
アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩の具体例としては、例えば塩素、臭素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンとの塩や、4級アンモニウム塩、過塩素酸塩、硝酸塩、チオシアン酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、硫酸塩、プロピオン酸塩、三フッ化酢酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ピクリン酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。
上記塩等の荷電調整剤の含有量は、インビジブルインクジェットインクに求められる帯電性等に応じて任意に設定できる。
ただし荷電調整剤の含有量は、インビジブルインクジェットインクの総量の0.05質量%以上、特に0.1質量%以上であるのが好ましく、2質量%以下、特に1質量%以下であるのが好ましい。
インビジブルインクジェットインクは、特にプラスチックやアルミニウム等の、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する濡れ性を向上したり、文字等の定着性を向上したりするために、界面活性剤を含んでいてもよい。
かかる界面活性剤としては、シリコーン系、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性の種々の界面活性剤が使用可能である。
ノニオン性界面活性剤としては、例えばポリエチレングリコールのアルキルエステル、グリセロールの脂肪酸エステル、グリコールの脂肪酸エステル等のアルキルエステル類;3M社市販のFC170C、FC430、FC431、FC740、FC120、FC248、FC352、FC396、FC807、C824等のフッ素系界面活性剤などの1種または2種以上が挙げられる。このうちFC430、FC431は、フルオロ脂肪族ポリマーエステルである。
界面活性剤の含有量は、印字対象物としての媒体の表面の、疎水性の状態等に応じて任意に設定できる。
ただし界面活性剤の含有量は、インビジブルインクジェットインクの総量の0.05質量%以上、特に0.1質量%以上であるのが好ましく、2質量%以下、特に1質量%以下であるのが好ましい。
溶剤としては、バインダ樹脂としてのCABを良好に溶解できる種々の有機溶剤が使用可能である。
かかる溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルプロピルケトン(2−ペンタノン、MPK)、メチル−n−アミルケトン(2−へプタノン、MAK)、ジエチルケトン(DEK)、シクロヘキサノン等のケトン類;エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、アミルアセテート等のエステル類;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール等のアルコール類などの1種または2種以上が挙げられる。
また、ケトン類の中でも有機溶剤中毒予防規則に適合したMPKやMAK、DEKを使用することも考えられる。その場合、インビジブルインクジェットインクの帯電性や乾燥性を、MEKを使用した場合と同等程度まで向上させるためにはアルコール類、特にエタノールを併用すればよい。
なお、溶剤を含む各成分の含有量の、前述した範囲は、それぞれ該当する成分を1種単独で含む場合はその1種の成分の含有量の範囲であり、同種の成分を2種以上を併用する場合はその合計の含有量の範囲である。
いずれの場合も、前述した特定のCABの機能によって、特にプラスチックやアルミニウム等の、疎水性でかつ非吸収性の媒体に対する定着性に優れた文字等を印字できる上、印字した文字等が、温水白化等を生じず可視光線の下では視認されない状態を維持することも可能となる。
〈実施例1〉
CABとしては、イーストマンケミカル社製のCAB−551−0.01〔ブチリル含量:53.0%、ヒドロキシル含量:1.5%、アセチル含量:2.0%、落球粘度:0.01秒〕を用いた。
次いで荷電調整剤としての硝酸リチウムを加えて常温で撹拌して溶解させ、さらに蛍光着色剤〔シンロイヒ(株)製のシンロイヒカラーFM−109、有効成分:2,5−ビス(5−tert−ブチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン〕を加えて常温で撹拌して溶解させたのち、5μmのメンブランフィルタを用いてろ過してインビジブルインクジェットインクを調製した。各成分の含有量は下記のとおり。
CABとして、イーストマンケミカル社製のCAB−551−0.2〔ブチリル含量:52.0%、ヒドロキシル含量:1.8%、アセチル含量:2.0%、落球粘度:0.20秒〕を用い、その含有量を6.0質量%とするとともに、MEKの含有量を88.4質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABとして、イーストマンケミカル社製のCAB−531−1〔ブチリル含量:50.0%、ヒドロキシル含量:1.7%、アセチル含量:3.0%、落球粘度:1.90秒〕を用い、その含有量を4.0質量%とするとともに、MEKの含有量を90.4質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABとして、イーストマンケミカル社製のCAB−500−5〔ブチリル含量:51.0%、ヒドロキシル含量:1.0%、アセチル含量:4.0%、落球粘度:5.00秒〕を用い、その含有量を2.5質量%とするとともに、MEKの含有量を91.9質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABとして、イーストマンケミカル社製のCAB−553−0.4〔CAB、ブチリル含量:46.0%、ヒドロキシル含量:4.8%、アセチル含量:2.0%、落球粘度:0.30秒〕を用い、その含有量を5.5質量%とするとともに、MEKの含有量を88.9質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABに代えてCAP〔イーストマンケミカル社製のCAP−504−0.2、プロピオニル含量:42.5%、ヒドロキシル含量:5.0%、アセチル含量:0.6%、落球粘度:0.20秒〕を用い、その含有量を6.0質量%とするとともに、MEKの含有量を88.4質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABとして、イーストマンケミカル社製のCAB−381−0.1〔CAB、ブチリル含量:38.0%、ヒドロキシル含量:1.3%、アセチル含量:13.5%、落球粘度:0.10秒〕を用い、その含有量を7.0質量%とするとともに、MEKの含有量を87.4質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
CABに代えて、同量のスチレンアクリル樹脂〔(株)岐阜セラック製造所製のRH65〕を用い、かつトリアセチンを省略するとともに、MEKの含有量を87.4質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてインビジブルインクジェットインクを調製した。
〈定着性評価〉
コンティニュアス型のインクジェットプリンタを使用して、実施例、比較例で調製したインビジブルインクジェットインクにより、PET製の媒体の表面に、ベタの膜状に印字をしたのち、長波長の紫外線を照射して状態を確認した。
そして剥離後の媒体の表面とセロハンテープにそれぞれ長波長の紫外線を照射して状態を確認して、下記の基準で定着性を評価した。
△:媒体の表面の膜には剥離前と変化は見られなかったが、セロハンテープに僅かに、剥離した膜が付着していた中間レベル。
×:媒体の表面の膜に剥離が見られ、セロハンテープに剥離した膜が付着していた。定着性不良。
コンティニュアス型のインクジェットプリンタを使用して、実施例、比較例で調製したインビジブルインクジェットインクにより、PET製の媒体の表面に、ベタの膜状に印字をしたのち、可視光線の下で状態を確認した。
次いで媒体を60℃の温水に6分間浸漬したのち引き上げ、可視光線の下で状態を確認して、下記の基準で温水白化の有無を評価した。
△:浸漬後、可視光線の下で単独では視認するのが難しい程度であるが、浸漬前の状態と比較すると膜がごく薄く白化した。中間レベル。
〈帯電適正〉
コンティニュアス型のインクジェットプリンタを使用して、当該インクジェットプリンタに付与された、印字環境の変化に応じてインク滴に印加する電圧を自動制御する機能を作用させながら、温度0℃の低温環境下、および温度45℃の高温環境下、実施例、比較例で調製したインビジブルインクジェットインクにより、PET製の媒体の表面にアルファベットを印字した。
◎:いずれの環境下でもドットのズレや抜け等は全く見られなかった。帯電適正極めて良好。
○:いずれか一方の環境下でドットにズレのある文字が若干見られたが、ドットの抜けは見られなかった。帯電適正良好。
×:いずれか一方の環境下で、ドットのズレだけでなく抜けがある文字が見られた。帯電適正不良。
〈ブラッシング〉
コンティニュアス型のインクジェットプリンタを使用して、温度40℃、相対湿度90%の高温高湿環境下、実施例、比較例で調製したインビジブルインクジェットインクにより、PET製の媒体の表面に、ベタの膜状に印字をした。
○:ブラッシングによる白化はなく、可視光線の下で膜を視認することはできなかった。ブラッシングなし。
×:ブラッシングによる白化を生じて、可視光線の下で膜を視認できるようになった。ブラッシングあり。
また表3中、バインダ樹脂の種類の欄のStAcはスチレンアクリル樹脂を示す。
また実施例1〜4、比較例4の結果より、バインダ樹脂として上記特定のCABを用いることにより、それ以外の他のバインダ樹脂を用いた場合よりも、インビジブルインクジェットインクの帯電適正を向上できることが判った。
さらに、実施例1〜4の結果より、インビジブルインクジェットインクの帯電適正をさらに向上するためには、上記特定のCABの中でも落球粘度が5秒以下、特に3秒以下の低粘度のものを、2.5質量%以上、特に3質量%以上の含有量で含有させるのが好ましいことが判った。
Claims (2)
- 蛍光着色剤、バインダ樹脂、可塑剤、および溶剤を含み、前記バインダ樹脂として、ブチリル含量が45%以上で、かつヒドロキシル含量が4%以下であるセルロースアセテートブチレートを少なくとも含み、さらに可塑剤としてトリアセチンを含んでいるインビジブルインクジェットインク。
- 前記セルロースアセテートブチレートは、ASTM D1343に規定された測定方法によって測定された落球粘度が3秒以下である請求項1に記載のインビジブルインクジェットインク。
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