JP6956549B2 - 光硬化型インクジェット印刷用インク組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような酸変性アクリルモノマーを含有するインクは、紙に対して印刷をするためのオフセット印刷用インクとして使用する際には問題が発生しないかもしれないが、金属シート等の被印刷物が金属からなる場合には、被印刷物表面に対して十分な密着性と耐熱性を有しない。
1.インク組成物全体に対して、
酸変性アクリルモノマーを0.1質量%以上
Tgが100℃以上の単官能モノマーを10〜30質量%
全モノマーに対して単官能モノマーを80質量%以上
含有する光硬化型インクジェット印刷用インク組成物。
2.Tgが100℃以上の単官能モノマーが、Tg120℃以上の単官能モノマーである1に記載の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物。
である。
本発明における酸変性アクリルモノマーとしては、例えば、ポリオールと、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸の多量体と、さらに、リン酸、C3〜20の脂肪酸及びC3〜20の脂肪酸と(メタ)アクリル酸の1種以上とが縮合してなる縮合体とが、エステル反応により得られたモノマー成分であり、この酸変性アクリルモノマーのホモポリマーとしたときの酸価が100mgKOH/g以上となるモノマーである。
具体的には、ポリオールの一部の水酸基が(メタ)アクリル酸とエステル結合され、他の水酸基がリン酸とエステル結合された構造を有する酸変性アクリルモノマーが好ましい。
本発明においては、酸変性アクリルモノマーを光硬化型インクジェット印刷用インク組成物中0.1質量%以上、好ましくは0.3〜3.0質量%、さらに好ましくは0.4〜1.5質量%含有する。含有量が0.1質量%未満であると、アルミニウムに対する密着性に劣り、かつインク組成物の製造直後及び長期保管後における濾過性に劣ることになる。
本発明におけるTgが100℃以上の単官能モノマーとしては、例えば、アクリロイルモルホリン(ACMO)(145℃)、N−ビニルカプロラクタム(VCAP)(125℃)、メチルメタクリレート(105℃)、アクリルアミド(165℃)、アクリル酸(106℃)、ジシクロペンタニルメタクリレート(175℃)、ジシクロペンタニルアクリレート(120℃)、イソボルニルメタクリレート(173℃)、1−アダマンチルメタクリレート(153℃)が挙げられる。その中でもTg120℃以上が好ましい。
なお、Tgが100℃以上の単官能モノマーとは、その単官能モノマーのホモポリマーとしたときのTg(ガラス転移温度)が100℃以上であることを示す。
このような単官能モノマーの含有量は、インク組成物全体に対して10〜30質量%であり、好ましくは15〜25質量%である。10質量%未満では、塗膜の耐熱性が悪化し、30質量%を超えるとアルミニウムへの密着性に劣る。
本発明における単官能モノマーとしては、上記のTgが100℃以上の単官能モノマーに加えて、例えば、エチルカルビトールアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリロニトリル、メチルスチレン、シクロヘキシルメタクリレート、ビニルアセテート、n−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、ビニルアセテート、n−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、(メタ)アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(ジメチルアミノ)プロピル、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミドが挙げられる。
本発明におけるインク組成物中の単官能モノマーの含有量としては、全モノマー中の80質量%以上であり、好ましくは85質量%以上である。
本発明において、体質顔料を配合することができる。そのような体質顔料としては、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸カルシウムである。
このような体質顔料を配合する際のインク組成物中の体質顔料の含有量は0.1質量%以上、好ましくは、0.5〜7.0質量%、さらに好ましくは0.7〜5.0質量%である。
本発明において、他の光重合性成分として、下記の多官能モノマーや光重合性オリゴマーやポリマーを本発明による効果を毀損しない範囲において併用することができる。
これらの他の光重合性成分としては、エチレン性二重結合含有化合物であれば、モノマー、プレポリマー、オリゴマー等、特に制限なく使用できる。
このような光重合性成分として、アミノ変性アクリルオリゴマー、ビニロキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、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アクリレート(HDDA)、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)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びそのエチレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びそのエチレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及びそのエチレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート及びそのエチレンオキサイド変性物、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等の他の光重合性成分、さらに、アミノ基含有多官能モノマーとして、サートマー社製のCN371、CN550、CN551、DSM−Agi社製のAgiSyn001、AgiSyn002、AgiSyn003、AgiSyn005、AgiSyn006、AgiSyn007、AgiSyn008、ダイセルオルネクス社製のEBECRYL80、EBECRYL7100(いずれも商品名)等が例示できる。そしてこれらのうち、1種又は必要に応じて2種以上用いてもよい。
なかでもアミノ変性アクリルオリゴマーを配合することが望ましい。
さらに、非重合性樹脂として、アミン変性アクリレートオリゴマー(CN371NS、サートマー社製、等)や芳香族ケトン−ホルムアルデヒド縮合型水素添加ケトン樹脂を併用することもできる。上記の他の光重合性成分や非重合性樹脂を、1種又は必要に応じて2種以上用いてもよい。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物は、光重合開始剤を含有する。
光重合開始剤としては、300〜450nmの波長の光により開始剤機能が発現するアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(化合物)やチオキサントン系光重合開始剤(化合物)が好ましい。なお、上記「300〜450nmの波長の光により開始剤機能が発現する」とは、300〜450nmの波長全域にわたって光吸収特性を有することをいう。このようなアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤やチオキサントン系光重合開始剤を用いることで、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物に、さらにLEDに対する硬化性を付与することができる。
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤として、具体的には、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド(商品名:TPO、Lambson社製)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819、BASF社製)等が挙げられる。
またチオキサントン系光重合開始剤として、具体的には、2,4−ジエチルチオキサントン(DETX)、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
これらアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤やチオキサントン系光重合開始剤の含有量は、好ましくは光重合性成分の総質量に対して3〜25質量%の範囲であり、より好ましくは5〜15質量%の範囲である。アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤やチオキサントン系光重合開始剤の含有量が3質量%未満では、硬化性が十分でないことがある。一方、25質量%を超えると、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の貯蔵安定性が低下する。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物には、さらに紫外線に対する硬化性を促進するために、主に400nm以上の紫外線の波長域で光吸収特性を有し、その範囲の波長の光により硬化反応の増感機能が発現する光増感剤(化合物)を併用することができる。
なお、上記「400nm以上の波長の光により増感機能が発現する」とは、400nm以上の波長域で光吸収特性を有することをいう。このような増感剤を用いることで、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物のLED硬化性を促進させることができる。
上記光増感剤としては、アントラセン系増感剤、チオキサントン系増感剤等で、好ましくは、チオキサントン系増感剤である。これらは単独又は2種以上を併用して用いることができる。
具体的には、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ビス(2−エチルヘキシルオキシ)アントラセン等のアントラセン系増感剤、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系増感剤を挙げることができる。市販品の代表例としては、アントラセン系増感剤では、DBA、DEA(川崎化成工業社製)、チオキサントン系増感剤では、DETX、ITX(Lambson社製)等が例示できる。
増感剤の含有量は、好ましくは光重合性成分の総質量に対して0〜8質量%の範囲である。8質量%を超えても、効果の向上が見られず、過剰添加となり好ましくない。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物には、各色相の着色剤を含有させて、各色の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物を得ることもできる。場合によっては、プライマーであっても着色させると、プライマー層の形成の有無を確認することができる。
このような着色剤としては、通常の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物で従来から使用されている顔料、染料を特に制限なく使用できるが、耐光性を考慮すると、有機顔料又は無機顔料等の顔料が好ましい。
そして有機着色顔料としては、例えば、染料レーキ顔料、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジコ系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、イソインドリノン系、ニトロ系、ニトロソ系、アンスラキノン系、フラバンスロン系、キノフタロン系、ピランスロン系、インダンスロン系の顔料等が挙げられる。無機着色顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラ、黒鉛、鉄黒、酸化クロムグリーン等が挙げられる。
また、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の代表的な色相ごとの顔料の具体例としては以下のものが挙げられる。
まず、光硬化型インクジェット印刷用イエローインク組成物として使用するためのイエロー顔料としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、12、13、14、16、17、42、73、74、75、81、83、87、93、95、97、98、108、109、114、120、128、129、138、139、150、151、155、166、180、184、185、213等が挙げられ、好ましくは、C.I.Pigment Yellow150、155、180、213等が挙げられる。
光硬化型インクジェット印刷用マゼンタインク組成物として使用するためのマゼンタ顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 5、7、12、22、38、48:1、48:2、48:4、49:1、53:1、57、57:1、63:1、101、102、112、122、123、144、146、149、168、177、178、179、180、184、185、190、202、209、224、242、254、255、270、C.I.Pigment Violet 19等が挙げられ、好ましくは、C.I.Pigment Red 122、202、C.I.Pigment Violet 19等が挙げられる。
光硬化型インクジェット印刷用シアンインク組成物として使用するためのシアン顔料としては、例えば、C.I.Pigment Blue 1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、22、27、29、60等で、好ましくは、C.I.Pigment Blue 15:4等が挙げられる。
光硬化型インクジェット印刷用ブラックインク組成物として使用するためのブラック顔料としては、例えば、カーボンブラック(C.I.Pigment Black 7)等が挙げられる。
光硬化型インクジェット印刷用ホワイトインク組成物として使用するためのホワイト顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム等が挙げられ、好ましくは、アルミナ、シリカ等の種々の材料で表面処理された酸化チタンが挙げられる。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物における着色剤の含有量は、光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の全量に対して1〜20質量%であることが好ましい。着色剤の含有量が1質量%未満では、得られる印刷物の画像品質が低下する傾向がある。一方、20質量%を超えると、光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の粘度特性に悪影響を与える傾向がある。
また、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物は、必要に応じて無機粒子のための分散剤である無機粒子分散剤を含有していてもよい。
無機粒子分散剤は、無機粒子の分散性、本発明のインク組成物の保存安定性を向上させるために使用するもので、顔料分散剤として従来から使用されているものを特に制限なく使用できるが、その中でも高分子分散剤を使用することが好ましい。このような無機粒子分散剤としては、カルボジイミド系分散剤、ポリエステルアミン系分散剤、脂肪酸アミン系分散剤、変性ポリアクリレート系分散剤、変性ポリウレタン系分散剤、多鎖型高分子非イオン系分散剤、高分子イオン活性剤等が挙げられる。これら無機粒子分散剤は単独で又は2種以上を混合して使用できる。
上記無機粒子分散剤は、使用する全顔料の量を100質量部としたときに、1〜200質量部含有することが好ましい。無機粒子分散剤の含有量が1質量部未満では、無機粒子分散性、本発明のインク組成物の貯蔵安定性が低下する場合がある。一方、200質量部を超えて含有させることもできるが効果に差がでない場合もある。無機粒子分散剤の含有量のより好ましい下限は5質量部、より好ましい上限は60質量部である。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物は、使用するインクジェットヘッドに応じて、界面活性剤として従来から光硬化型インクジェット印刷用インク組成物に使用されているシリコン系界面活性剤等の界面活性剤を、吐出安定性を改良するために含有することが好ましい。
シリコン系界面活性剤の具体例としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性メチルアルキルポリシロキサン(BYK−315N)等が挙げられる。これらは単独又は2種以上を併用することができる。
本発明のインク組成物における界面活性剤の含有量は、好ましくは0.005〜1.0質量%である。0.005質量%未満であると、本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の表面張力が高くなり、インクジェットヘッドからの吐出安定性が低下する。一方、1.0質量%を超えると、光硬化型インクジェット印刷用インク組成物中に泡が増加し吐出安定性が低下する。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物には、必要に応じて種々の機能性を発現させるため、各種の添加剤を添加することができる。具体的には、光安定化剤、表面処理剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、キノン系等の重合禁止剤、マレイン酸ジオクチル等の可塑剤、防腐剤、pH調整剤、消泡剤、保湿剤等が挙げられる。
なお、本明細書において粘度とは粘度計(商品名:RE215L型粘度計、東機産業社製)を使用して25℃、5〜100rpmで測定の条件で測定した粘度である。
本発明の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物は、上記した特定の光重合性成分とアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤又はチオキサントン系光重合開始剤を特定量含有させることで、紫外線、特に発光ダイオード(LED)を光源とした紫外線に対する硬化性に優れ、ポリプロピレン等のポリオレフィン系材料からなる基材や金属に対する密着性が良好で、吐出安定性及び貯蔵安定性に優れ、高い引火点、低皮膚刺激性及び低臭気といった安全性の全てにおいて優れたものとすることができる。
なお、顔料、顔料分散剤及び光重合性成分を混合することにより、予めコンクベースインク組成物を得ておき、そのコンクベースインク組成物に所望の光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の組成となるように、光重合性成分、光重合開始剤、必要に応じて界面活性剤等の添加剤を添加して調製することもできる。
例えば、基材への吐出(画像の印字)は、本発明のインク組成物をインクジェット記録用プリンターの低粘度対応のプリンタヘッドに供給し、基材に対して塗膜の膜厚が、例えば、1〜60μmとなるように該インク組成物をプリンタヘッドから吐出することにより行うことができる。また、光での露光、硬化(画像の硬化)は、画像として基材に塗布された本発明のインク組成物の塗膜に光を照射することにより行うことができる。
本発明のインク組成物を印字するインクジェット記録方式用プリンター装置としては、従来から使用されているインクジェット記録方式用プリンター装置が利用できる。なお、コンティニュアスタイプのインクジェット記録方式用プリンター装置を用いる場合は、本発明のインク組成物にさらに導電性付与剤を加え電導度の調節をする。
上記塗膜の硬化における光源としては、紫外線(UV)、紫外線(発光ダイオード(LED))、電子線、可視光線等を挙げることができ、環境面から好ましくは発光ピーク波長が350〜420nmの範囲の紫外線を発生する発光ダイオード(LED)である。
そして、本発明のインク組成物をプライマー層の形成のために使用するときには、その上に形成させるインク層としては、光硬化性又は光硬化性ではないインク組成物を含む任意の一般のインク組成物を選択して使用することができる。
〔実施例1〜5及び比較例1〜4〕
光硬化型インクジェット印刷用インク組成物の調製
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味し、「部」は「質量部」を意味する。
以下の実施例、比較例で使用した材料は次の通りである。
アルミナ:AEROXIDE ALU−C(日本アエロジル社製)10部、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ社製)1部、ベンジルアクリレート89部を混合し、0.2mmジルコニアビーズ及びビーズミルを用いて分散を行ない、得られた分散液(平均粒子径80nm)
CN371NS:アミン変性アクリレートオリゴマー(アミノ基含有多官能モノマー)
SR454:エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート
CD9050:ポリオールの一部の水酸基が(メタ)アクリル酸とエステル結合され、他の水酸基がリン酸とエステル結合された構造を有する酸変性アクリルモノマー
CD9051:ポリオールの一部の水酸基が(メタ)アクリル酸とエステル結合され、他の水酸基がリン酸とエステル結合された構造を有する酸変性アクリルモノマー(以上、サートマー社製)
SKレジン:Variplus SK(Tego社製、芳香族ケトン−ホルムアルデヒド縮合型水素添加ケトン樹脂)をベンジルアクリレートで希釈したもの 固形分40質量%
TPO:2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド
DETX:2,4−ジエチルチオキサントン
UV5:光安定剤
UV22:光安定剤
BYK−315N:ポリエステル変性ポリメチルアルキルシロキサン界面活性剤、固形分25質量%、溶剤成分:メトキシプロピルアセテートとフェノキシエタノールの質量比1/1の混合物
実施例1〜5及び比較例1〜4で得られた各光硬化型インクジェット印刷用インク組成物を用いて、アルミニウムフィルム上にインクジェット印刷を行った。
得られた印刷部分について、密着性を下記の方法により確認した。
ニチバン製セロハンテープを張り付け、その後そのセロハンテープを剥がしたときのインク硬化膜表面の剥離の程度を目視にて評価した。
○:剥離はみられない
×:塗膜の少なくとも一部が剥離する
実施例1〜5及び比較例1〜4で得られた各光硬化型インクジェット印刷用インク組成物を用いて、アルミニウムフィルム上にインクジェット印刷を行った。
得られた塗膜付アルミニウムフィルムを60℃で1日間保存し、塗膜の状態を観察した。
○:印刷直後と同様に塗膜がアルミニウムフィルム面に密着している
×:塗膜がアルミニウムフィルム面から剥離しているか、指で触れると容易に剥離する
Claims (1)
- インク組成物全体に対して、
酸変性アクリルモノマーを0.1質量%以上
アクリロイルモルホリンを10〜20質量%
全モノマーに対してベンジルアクリレートを含む単官能モノマーを80質量%以上
含有する光硬化型インクジェット印刷用インク組成物。
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