JP6819106B2 - 活性エネルギー線硬化型組成物、インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び、塗工物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化型組成物、インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び、塗工物 Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化型組成物、インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び、塗工物に関する。
ポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)といったプラスチック基材は、低コストや耐薬品性や加工容易性などの利点から広範に使われる材料であるが、被着体として接着が難しい材料である。これに対する接着力を示す組成物が提案されており、例えばポリオレフィン骨格を有するポリマー成分を含有させることが有効であり、さらに速乾性や有機溶剤を使用しないという利点を有することが開示されている(特許文献1など)。
しかし、ポリオレフィン骨格を有するポリマー成分は基本的に疎水性であるため、高極性溶媒には溶解できず、使用できる溶媒に限りがある。また、光重合性組成物を形成しようとする場合には、主成分となるモノマーの代表例が(メタ)アクリル酸エステル化合物になるが、エステル構造に起因する極性のため、使用できるモノマーには大きな制約が課されることとなる。
低極性でポリオレフィン骨格を有するポリマー成分を良好に溶解できるモノマー成分は、特許文献1に示されるように、アルキル鎖の疎水性を活用できる(メタ)アクリル酸アルキルであり、アルキル鎖の炭素数が多くなるほど疎水化し、ポリオレフィン骨格を有するポリマー成分の溶解性は向上する。
しかし、アルキル鎖の柔軟性により、光照射後に高分子化した組成物のガラス転移温度(Tg)が低下し、硬化塗膜の強度が低下してしまう傾向になることが問題である。また、ポリプロピレン基材は家電製品や生活用品や包装容器などの成形加工品としても幅広く用いられる材料であるが、比較的強度は弱く、容易に傷ついてしまう不具合が懸念される。さらに、それをPETに対しても密着性を付与させようとする場合には、あらたにPETに対しての親和性を発現する成分を、系に対する溶解性やインクジェット吐出性などを妨げないような配慮とともに付加していく必要がある。
このように、ポリプロピレン基材やポリエチレンテレフタレート基材に対する接着性を向上させるためにポリオレフィン骨格を有するポリマー成分を用いる場合にも、ポリオレフィン骨格を有するポリマー成分の溶解性に優れ、上記基材に対する接着性が良好であるとともに、塗膜強度を高くすることができる組成物が求められている。
本発明の目的は、ポリプロピレン基材とポリエチレンテレフタレート基材に対して良好な接着性を示し、さらに高い塗膜強度を発現可能な活性エネルギー線硬化型組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、脂環構造を含む単官能モノマー(A)と、全モノマー100重量部に対して10重量部30重量部の脂環構造を含む2官能モノマー(B)と、塩素化ポリプロピレン(C)と、ポリエステル構造部分を有する重合体(D)と、を含み、前記単官能モノマー(A)と前記2官能モノマー(B)の配合比A/Bが70/30〜90/10であることを特徴とする。
本発明によれば、ポリプロピレン基材とポリエチレンテレフタレート基材に対して良好な接着性を示し、さらに高い塗膜強度を発現可能な活性エネルギー線硬化型組成物を提供することができる。
インクカートリッジのインク袋の一例を示す概略図である。 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である。 インクジェット塗工装置(印刷装置)の一例を示す概略図である。
以下、本発明に係る活性エネルギー線硬化型組成物、インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び、塗工物について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、脂環構造を含む単官能モノマー(A)と、全モノマー100重量部に対して10〜50重量部の脂環構造を含む2官能モノマー(B)と、塩素化ポリプロピレン(C)と、ポリエステル構造部分を有する重合体(D)と、を含むことを特徴とする。
以下、本発明について詳細を説明する。本発明の活性エネルギー線硬化型組成物はインクジェット用の光重合性インクジェットインクとして用いることが好ましく、以下、活性エネルギー線硬化型組成物の一実施形態として光重合性インクジェットインク(単にインクと称することがある)を挙げて説明するが、これに限られるものではない。
低極性でポリオレフィン骨格を有するポリマー成分の溶解性に優れるモノマーの代表例は(メタ)アクリル酸アルキルであるが、前述のように強固な塗膜を作ることは困難である。一方で脂環構造を有していれば、低極性と硬化後の高Tg化が可能であり、塗膜強度の向上が可能である。また、さらなる塗膜強度向上のためには架橋構造を有していた方が好ましい。
そのため、上記の問題を解決するためには、ポリオレフィン骨格を有するポリマー成分として、安価で容易に入手可能な塩素化ポリプロピレンと、この溶解性に優れた、脂環構造を含む単官能モノマーと、脂環構造を含む2官能モノマーと、低極性系に対して良好な溶解性を発現するポリエステル構造部分を有する重合体を少なくとも含むことが好ましい。本発明によれば、ポリオレフィン骨格を有するポリマー成分の溶解性に優れた活性エネルギー線硬化型組成物が得られる。これに対してポリオレフィン骨格を有するポリマー成分の溶解性が悪いと吐出性や密着性が悪くなる。
本発明では(A)〜(E)を以下のようにしている。
(A):脂環構造を含む単官能モノマー
(B):脂環構造を含む2官能モノマー
(C):塩素化ポリプロピレン
(D):ポリエステル構造部分を有する重合体
(E):光重合開始剤
モノマー成分の合計を100重量部としたとき、(A)の配合比は50〜90重量部が好ましい。また、(B)の配合比は10〜50重量部である。(B)の配合比が10重量部未満の場合、基材に対する密着性や塗膜強度が劣り、50重量部よりも大きい場合、吐出性が劣る。
また、(C)の配合比は0.1〜10重量部が好ましく、(D)の配合比は5〜20重量部が好ましく、(E)の配合比は5〜20重量部が好ましい。
脂環構造を含む単官能モノマー(A)としては、適宜変更することが可能であるが、例えばイソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート等が挙げられる。
脂環構造を含む2官能モノマー(B)としては、適宜変更することが可能であるが、例えばトリシクロデカンジメタノールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート等が挙げられる。
また、必要に応じて例えば以下のような(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ビニル化合物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、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ジアクリレート〔CH=CH−CO−(OC)n−OCOCH=CH(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、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、(メタ)アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、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、トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、エチルオキセタンメチルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなど。
塩素化ポリプロピレン(C)の重量平均分子量は吐出性すなわち低粘度化の観点からできるだけ小さいことが好ましく、100,000以下であることが好ましい。
ポリエステル構造部分を有する重合体(D)としては、前述したモノマー成分に対して良好な溶解性を有していることが好ましい。すなわち、ポリエステル部位含有樹脂としては、主鎖にポリエステル部位を有する(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂、側鎖にポリエステル部位を有する変性ポリエステル樹脂、主鎖にポリエステル部位を有する(スチレン変性ポリエステル樹脂、側鎖にポリエステル部位を有するスチレン変性ポリエステル樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂等々などが提案されている。例えば(メタ)アクリルモノマーとマレイン酸エステル、フマール酸エステルなどの不飽和ジカルボン酸との共重合体、ビスフェノールAの両端ジオールの水素原子が(メタ)アクリロイル基で置換された(メタ)アクリルモノマーと不飽和ジカルボン酸との共重合体、側鎖にオキソカルボン酸の縮合部位からなるポリエステル部位を有する変性(メタ)アクリルモノマーを配合して重合された変性ポリエステル樹脂(又はポリエステル変性アクリル樹脂)など、各種のものが挙げられ、前記モノマー成分に対して良好な溶解性を示すものであれば用いることができる。
前記モノマー成分に対して溶解する条件は、重合体の分子量、コンホメーションやコンフィギュレーションにもよるが、一般的には、ポリエステル構造部分を有する重合体(D)の配合比をモノマー成分の合計100重量部に対して5〜20重量部にすることが好ましい。溶解性の異なる複数種類の混合溶媒を用いて所謂O/O型エマルションの形にすることも塗料分野で知られているが、硬化性の低粘度インクにこの技術を適用し本発明の目的を達成することは極めて難しい。
ポリマー成分としては、前述したモノマー成分に対して良好な溶解性を有していることが好ましい。そのため、架橋構造を持つものよりも、鎖状であるものが好ましい。鎖状であっても分子量が過度に大きいものは、インクに溶解させることにおいて作業性を著しく損なうため好ましくない。ポリエステル構造部分を有する重合体(D)の重量平均分子量は吐出性すなわち低粘度化の観点からも、できるだけ小さいことが好ましく、24,000以下であることが好ましい。
さらに溶解性についてはポリマーがあまり剛直でないことや結晶性が高すぎないことも重要であり、加えて実用的には安価で容易に調達できることも重要である。また溶解性やその他の都合により、任意の酸価や水酸基価を持つものも使用できる。
光重合開始剤(E)としては光ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。該光ラジカル重合開始剤としては皮膚感さ性が陰性であるものを用いることがさらに好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミドとその誘導体、及びビニルエーテル化合物は、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わずかに強酸・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活性エネルギー線硬化型組成物例えばインクでは、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。もちろん電子線や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おいては、重合開始剤を使用せずとも重合反応を進めることができるが、これは従前より一般的に公知のことであり、本発明では特に詳細説明しない。
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、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、1−〔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、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、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。
硬化用光源としては、既存の高圧水銀灯やメタルハライドランプに加えて、LEDランプも使用可能である。LEDランプは395nm〜365nmの波長範囲のものが比較的安価で入手しやすいが、350nm〜255nmといったLED光源も上市されており、必要に応じてこれらを選定してもよい。
必要に応じてインクは色材を含まないクリアインクとしてもよいし、色材を含有させて着色インクとしてもよい。無色透明であることが望まれるクリアインクとする場合や、色材そのものの色調をできるだけ保持することが望まれる場合は、前述あるいは後述する色材以外の材料においては、着色が少ないものを用いることが好ましい。
必要に応じてインクに色材を含有させる場合、インクの色材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、もしく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。
さらに、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、側鎖あるいは末端にポリエーテル、アミノ基、カルボキシル基、水酸基を有するポリジメチルシロキサン化合物、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や、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。
本発明の収容容器は本発明の活性エネルギー線硬化型組成物、インクを収容している。また、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物、インクは容器に収容してインクカートリッジやインクボトル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い。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塗工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(収容容器)は、2次元又は3次元の像形成装置の一実施形態であるインクジェット塗工装置(印刷装置)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。
本発明の像の形成方法は、少なくとも、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させるために、活性エネルギー線を照射する照射工程を有し、本発明の像の形成装置は、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を収容するための収容部と、を備え、該収容部には前記容器を収容してもよい。さらに、活性エネルギー線硬化型組成物を吐出する吐出工程、吐出手段を有していてもよい。吐出させる方法は特に限定されないが、連続噴射型、オンデマンド型等が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマル方式、静電方式等が挙げられる。照射工程・照射手段ではLED光源を使用し、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物又はインクを光重合させることが好ましい。
図3に、上記のようなインクジェット塗工装置(印刷装置)の一例の概略図を示す。
図3は、印刷ユニット3[各色(例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の印刷ユニット3a、3b、3c、3dからなる]のそれぞれにより、被印刷基材供給ロール1から供給された被印刷基材2(図の左から右へ搬送)に吐出された各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の印刷ごとに、紫外線光源(硬化用光源)4a、4b、4c、4dから光照射(UVを照射)して硬化し、カラー画像を形成する例を示している。
被印刷基材2としては、プラスチック、金属等が用いられるが、本インクが最も有効であるのはポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートである。また、図3ではロール状の被印刷基材2を示しているが、シート状や用途ごとに必要となる形状であってもよい。さらに、片面印刷だけでなく両面印刷してもよい。
印刷の高速化に際し、各色を印刷するごとに紫外線を照射するとより高い硬化性が得られるが、例えば紫外線光源4a、4b、4cを微弱なものとしたり省略したりして、複数色を印刷した後にまとめて4dにより十分量の紫外線を照射して硬化したり、あるいは、高圧水銀ランプやメタルハライドランプといった従来から使用されている光源の代わりに、近年、光重合性インク印刷用に実用化されたLED光源を導入することにより、省エネ、低コスト化を図ることも可能である。
なお、図中の5は加工ユニット、6は印刷物巻き取りロールである。また、図には示していないが印刷ユニットにはインクもしくはインクカートリッジを収容して印刷時には安定してインクを供給する。
被塗工基材としては、特にポリプロピレン(PP)とポリエチレンテレフタレート(PET)に適する。ポリプロピレン基材とポリエチレンテレフタレート基材においては、表面を活性化して密着性を向上させる目的などでコロナ処理が行われるケースがある。そのような電気火花が発生する処理は消防法上の危険物に該当する光重合性インクジェットインクの塗工現場では通常困難だが、本発明においてはそのような処理がなくとも十分な密着性を得ることが達成できる。本発明によれば、コロナ処理されていないポリプロピレン基材又はポリエチレンテレフタレート基材に1kPa以上の力で密着している塗工物を得ることができる。
また、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好ましい。吐出ヘッドは多くのメーカーから様々なもの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であることが好ましく、25℃で吐出することを考えるとさらに好ましくは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、本発明におけるインクは25℃で吐出できる程度の粘度だが、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い。これを想定した場合、仮に加温条件を60℃とするなら、60℃の粘度は2〜20mPa・sであることが好ましく、さらに好ましくは5〜18mPa・sである。しかし、省エネルギー化や運転準備時間短縮などの観点から、加温せずとも吐出できることがより好ましい。そのため、吐出温度25〜40℃においてインク粘度が8〜15mPa・sが好ましい。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、実施例3とあるのは、本発明に含まれない参考例3とする。
次の(A)〜(E)の材料を、表1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)脂環構造を含む単官能モノマー
(B)脂環構造を含む2官能モノマー
(C)塩素化ポリプロピレン
(D)ポリエステル構造部分を有する重合体
(E)光重合開始剤
表1中のA1〜A4、B1〜B3、C1〜C3、D1〜D2、E1〜E2の詳細は次の通りである。
A1:イソボルニルアクリレート 大阪有機化学工業社製「IBXA」
A2:ジシクロペンテニルアクリレート 日立化成社製「FA−511AS」
A3:ジシクロペンタニルアクリレート 日立化成社製「FA−513AS」
A4:イソステアリルアクリレート 新中村化学社製「S−1800A」(※A4は比較対象であり、脂環構造を含まない。)
B1:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート 新中村化学社製「DCP−A」
B2:シクロヘキサンジメタノールジアクリレート サートマー社製「CD406」
B3:ポリプロピレングリコールジアクリレート 新中村化学社製「APG−700」(※B3は比較対象であり、脂環構造を含まない。)
C1:塩素化ポリプロピレン 東洋紡社製「ハードレンDX530P」重量平均分子量100,000
C2:塩素化ポリプロピレン 東洋紡社製「ハードレン14WL−P」重量平均分子量40,000
C3:塩素化ポリプロピレン イーストマンケミカル社製「CP343−1」重量平均分子量10,000
D1:ポリエステル構造部分を有する重合体 東洋紡社製「バイロン802」重量平均分子量5,000
D2:ポリエステル構造部分を有する重合体 東洋紡社製「バイロンGK810」重量平均分子量24,000
E1:1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン BASF社製「Irgacure184」
E2:2−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 BASF社製「Irgacure379」
各インクについて、硬化塗膜の基材との密着性と延伸性と塗膜強度を評価した。その結果を表1に示す。
(評価)
<評価対象>
まず、インクの取り扱いとしては、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社製MH2420ヘッドに達するまでインク流路を設置した。
基材は、包装材料や産業資材として幅広く使用されている汎用的なフィルム材料として、市販のPPフィルム(東洋紡社製ポリプロピレンフィルムP2161/厚さ60μm)、PETフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4300/厚さ188μm)を使用した。
該フィルムの未処理面(コロナ未処理面)にインクをインクジェット吐出して、3cm×10cmのベタ画像を作製した。なお、インク滴の打ち込み量をベタ塗膜が厚さ約10μmとなるように調整した。
作製したベタ状の印刷塗膜に対して、フュージョンシステムズジャパン社製UV照射機LH6(Dバルブ)を用いて光照射し、UVA領域に相当する波長域において0.2W/cmで、3J/cmの光量条件で硬化させ、これを評価対象とした。
<密着性>
硬化させたベタ塗膜に対して、JIS−K−5600−5−6に示されるクロスカット法による付着性(密着性)を評価した。はがれが見られなかったり、カットの交差点における小さなはがれのみの場合は○とし、明確にはがれが見られた場合は×とした。なお、○であったものは、引っ張り試験機で一定面積の塗膜を基材から剥離させるために必要な応力を測定したところ、いずれも1kPa以上の密着力を有していた。
<塗膜強度>
塗膜強度はJIS−K−5600−5−4に示される鉛筆法による引っかき硬度評価で実施した。塗膜強度は「2B」<「B」<「HB」<「F」<「H」の順で強固である。なお、塗膜強度は基材種と密着性の影響を受けやすいため、易接着処理されたPETフィルムである東洋紡社製コスモシャインA4300(厚さ188μm)を基材として評価した。
<吐出性>
吐出性はヘッドからの液滴の飛翔状態を高速度カメラで観察し、1、2、5、10kHzの4段階で、吐出速度異常ノズルが発生しない範囲の最大の吐出周波数を確認し、評価結果とした。
<粘度>
なお、実施例においては、吐出温度25〜40℃においてインク粘度が8〜15mPa・sであった。
上記得られた結果を表1に示す。
Figure 0006819106
表1中、「※1」については、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「Solsperse39000」を3:1の重量比となるようにして配合した。
比較例1と実施例1〜3から、脂環構造を有する2官能モノマーを併用することでその併用量とともに塗膜強度が向上することが分かった。
実施例4〜5から、脂環構造を有していればモノマーの種類が変わっても同様の結果が得られることが分かった。
比較例2から、脂環構造を有する2官能モノマーの配合比が大きいと吐出不良となることが分かった。
比較例3から、脂環構造を有していないモノマーでは、塗膜強度が顕著に低下することが分かった。
実施例6〜9から、塩素化ポリプロピレン及びポリエステル構造部分を有する重合体の種類や配合量が異なっても、いずれも良好な基材密着性を発現することが分かった。また塩素化ポリプロピレンとポリエステル構造部分を有する重合体の分子量が小さい方が、より高周波での吐出が可能となり、時間当たりの生産性を向上できることが分かった。
実施例10のように着色インクであっても、同様の結果が得られることが分かった。
なお、インク中の各成分は、モノマーや開始剤などの低分子量成分はガスクロマトグラム―質量分析法などで同定することが容易であり、ポリマー成分はメタノールなどの貧溶媒にて沈殿分離させて単離することで、赤外分光法や元素分析法により主骨格や塩素原子の含有量を容易に同定できる。
1 被印刷基材供給ロール
2 被印刷基材
3 印刷ユニット
3a 各色の印刷ユニット
3b 各色の印刷ユニット
3c 各色の印刷ユニット
3d 各色の印刷ユニット
4a 紫外線光源
4b 紫外線光源
4c 紫外線光源
4d 紫外線光源
5 加工ユニット
6 印刷物巻き取りロール
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
特表平11−504367号公報

Claims (13)

  1. 脂環構造を含む単官能モノマー(A)と、全モノマー100重量部に対して10重量部30重量部の脂環構造を含む2官能モノマー(B)と、塩素化ポリプロピレン(C)と、ポリエステル構造部分を有する重合体(D)と、を含み、
    前記単官能モノマー(A)と前記2官能モノマー(B)の配合比A/Bが70/30〜90/10であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
  2. 前記単官能モノマー(A)が、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート及びジシクロペンタニルアクリレートから選ばれる1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  3. 前記2官能モノマー(B)が、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート及びシクロヘキサンジメタノールジアクリレートから選ばれる1つ以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  4. 前記塩素化ポリプロピレン(C)の重量平均分子量が、100,000以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  5. 前記ポリエステル構造部分を有する重合体(D)の重量平均分子量が、24,000以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  6. 色材を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含むことを特徴とするインク。
  8. インクジェット用であることを特徴とする請求項7に記載のインク。
  9. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を収容したことを特徴とする収容容器。
  10. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物が収容された収容部と、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、を備えることを特徴とする2次元又は3次元の像形成装置。
  11. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物にLED光源を使用して活性エネルギー線を照射する照射工程を有することを特徴とする2次元又は3次元の像形成方法。
  12. 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を用いたことを特徴とする塗工物。
  13. コロナ処理されていないポリプロピレン基材又はポリエチレンテレフタレート基材に1kPa以上の力で密着していることを特徴とする請求項12に記載の塗工物。
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