JP7219850B1 - 紫外線遮光用インク組成物、及びそれを用いたエンボス表面を有する基材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]インクジェット印刷するための紫外線遮光用インク組成物であって:
前記インク組成物に対して、55.0質量%以上の光重合性モノマーと、3.0質量%以上かつ15.0質量%未満の紫外線吸収剤と、10.0質量%以上かつ30.0質量%未満の非重合性材料とを含み、
前記光重合性モノマーにおける多官能モノマーの含有割合が、前記光重合性モノマーに対して50.0質量%以上である、紫外線遮光用インク組成物。
[2]前記非重合性材料は、非重合性高分子化合物と、非重合性低分子化合物と、を含む、前記[1]に記載の紫外線遮光用インク組成物。
[3]光重合性化合物を含む未硬化状態のコート膜にインクジェット印刷するための、前記[1]又は[2]に記載の紫外線遮光用インク組成物。
[4]前記コート膜が光重合開始剤を含む、前記[3]に記載の紫外線遮光用インク組成物。
[5]基材上にコーティングされた、光重合性化合物を含む未硬化状態のコート膜に、[1]に記載の紫外線遮光用インク組成物をインクジェット印刷する工程Aと;前記紫外線遮光用インク組成物で印刷された前記コート膜に、紫外線を照射する工程Bと;前記紫外線遮光用インク組成物で印刷された領域の前記コート膜を除去する工程Cと、を具備する、エンボス表面を有する基材の製造方法。
[6]前記コート膜の厚みが30μm以上である、前記[5]に記載の製造方法。
[7]前記工程Cは、機械的に除去する工程である、前記[5]又は[6]に記載の製造方法。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は、1)光重合性モノマーと、2)紫外線吸収剤と、3)非重合性材料と、を含み、更に4)他の成分を含んでいてもよい。
紫外線遮光用インク組成物に含まれる光重合性モノマーは、光ラジカル重合性を有するモノマー、又は光カチオン重合性を有するモノマーであることが好ましく;光ラジカル重合性を有するモノマーであることがより好ましい。紫外線遮光用インク組成物は、少なくとも多官能の光重合性モノマーを含み、多官能の光重合性モノマーと単官能の光重合性モノマーとを組み合わせて含んでいてもよい。
多官能の光重合性モノマーとは、エチレン性不飽和結合を2つ以上備えた化合物である。多官能の光重合性モノマーは、例えば下記の多官能(メタ)アクリレート系化合物やビニルエーテル基含有(メタ)アクリレート系化合物などである。
単官能の光重合性モノマーは、例えば、不飽和カルボン酸系化合物、アルキル(メタ)アクリレート系化合物、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート系化合物、ハロゲン含有(メタ)アクリレート系化合物、エーテル基含有(メタ)アクリレート系化合物、カルボキシル基含有(メタ)アクリレート系化合物、その他の(メタ)アクリレート系化合物、スチレン系化合物、N-ビニル系化合物、アリレート系化合物、その他のエチレン性不飽和結合を1つ備えた化合物である。
本発明の紫外線遮光用インク組成物における光重合性モノマーの含有量は、55.0質量%以上であり、好ましくは60.0質量%以上、より好ましくは70.0質量%以上であり、80.0質量%以上であってもよく;一方、通常は90.0質量%以下であり、好ましくは85質量%以下である。光重合性モノマーの含有量を55.0質量%以上とすることで、紫外線照射により紫外線遮光用インク組成物の印刷層が、光重合性モノマーの重合により固化することが可能となる。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は紫外線吸収剤を含む。紫外線吸収剤が、紫外線を吸収することで、1)紫外線遮光用インク組成物中の光重合性モノマーが過剰に励起状態になることを防ぐとともに、2)紫外線遮光用インク組成物が印刷された領域の下地層に紫外線の一部が到達することを抑制することができる。そのため、紫外線照射により、紫外線遮光用インク組成物の印刷層が重合して固化するとともに、光硬化性樹脂である下地層が完全に硬化することを防ぎ、半硬化の状態とすることができる。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は、光重合性モノマー及び紫外線吸収剤とともに、非重合性材料を含有する。紫外線遮光用インク組成物が非重合性材料を含有すると、光重合性モノマーが重合して固化したインク組成物の硬度を低下させることができ、好ましくは、固化したインク組成物に「脆さ」を付与することができる。それにより、固化した印刷層を被印刷物から除去又は剥離しやすくなる。非重合性材料は、非重合性高分子化合物と非重合性低分子化合物とを組み合わせて含むことが好ましい。紫外線遮光用インク組成物の粘度を調整しやすくするためである。
非重合性材料としての高分子化合物は、架橋基などを有しておらず、紫外線遮光用インク組成物の他の成分(とりわけ、光重合性モノマー)と反応して結合したりしないことが好ましい。非重合性材料としての高分子化合物は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリメタアクリル酸エステル、ポリエチルアクリル酸、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、クロロプレン共重合体、フッ素樹脂、フッ化ビニリデン、ポリオレフィン樹脂、セルロース、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタアクリル酸共重合体、ポリスチレン、スチレン-アクリルアミド共重合体、ポリイソブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ロジン系樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネート、塩化ビニリデン樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル-アクリル共重合体、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン、ロジンエステルなどが挙げられる。また、比較的低分子量の熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリエチレンワックス、モンタンワックス、アルコールワックス、合成酸化ワックス、αオレフィン‐無水マレイン酸共重合体、カルナバワックスなどの動植物系ワックス、ラノリン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどが挙げられる。
非重合性材料としての低分子化合物は、紫外線遮光用インク組成物の他の成分と反応しない低分子化合物であることが好ましいが、例えば、1)昇華性を有する物質(昇華性物質)、2)テルペン類が好適に挙げられる。
紫外線遮光用インク組成物における非重合性材料の含有量は、紫外線照射により紫外線遮光用インク組成物を固化させたときに、当該固化物に「脆さ」を付与できるように設定されることが好ましい。したがって、紫外線遮光用インク組成物は非重合性材料を10.0質量%以上含有し、好ましくは15.0質量%以上であり、20.0質量%以上含有する場合もある。一方で、非重合性材料の含有量が多すぎると、紫外線遮光用インク組成物の粘度が上昇したり、非重合性材料の一部がインク組成物に溶解しなくなったりして、インクジェットによる印刷が不安定になる(吐出安定性が低下する)ことがあるため、当該含有量を30.0質量%未満とする。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は、表面張力を調整するための表面調整剤を含有してもよい。後述の通り、紫外線遮光用インク組成物は、表面張力が高い方が好ましい場合があるため、表面張力を高める表面調整剤を含みうる。表面張力を高める表面調整剤は、例えば、アミン化合物、ポリエーテルマクロマー変性ポリアクリレート(BYK3560(ビックケミー社)として入手可能)、ポリエーテルシリコンマクロマー変性ポリアクリレート(BYK3565(ビックケミー社)として入手可能)などである。紫外線遮光用インク組成物が表面調整剤を含有する場合に、その含有量は0.01~1.0質量%の範囲であることが好ましい。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は、インクジェット法によって印刷されるため、その粘度(25℃)は、10cps以上であることが好ましく、より好ましくは12cps以上であり;一方、約30cps以下であることが好ましい。当該粘度は、例えば、E型粘度計(25℃、ローター回転速度10rpm)で測定された数値である。
本発明の紫外線遮光用インク組成物は、任意の方法で製造することができる。例えば、光重合性モノマー中に、非重合性材料を添加混合し、好ましくは溶解させ、更に紫外線吸収剤やその他の成分を混合することで、紫外線遮光用インク組成物を得ることができる。
本発明のエンボス表面を有する基材の製造方法は、1)基材表面に光重合性化合物を含む組成物を塗布してコート膜をコーティングするコーティング工程と、2)基材上にコーティングされた、光重合性化合物を含む未硬化状態のコート膜に、紫外線遮光用インク組成物をインクジェット印刷する印刷工程と、3)前記紫外線遮光用インク組成物で印刷された前記コート膜に、紫外線を照射する照射工程と、4)前記紫外線遮光用インク組成物で印刷した領域の前記コート膜を除去する除去工程と、を具備し;更に、5)エンボス構造の表面に他の層を形成するなどの仕上げ工程などを含んでいてもよい。
コーティング工程は、基材(1)の表面にコート膜(2-1)をコーティングする工程である(図1(a)参照)。基材(1)とは、その表面にエンボス構造を形成したい部材であればよく、その材質は特に限定されず;プラスチックス、金属、木材、紙、セメント、石膏、岩石、ガラス、セラミックなど、特に限定されない。また、エンボス構造を形成したい基材表面は、濡れ性を高めるための表面処理がなされていることが好ましい場合がある。基材の表面にコート膜をコーティングしやすくするためである。
基材(1)の表面にコーティングされるコート膜(2-1)は、光硬化性樹脂組成物からなることが好ましい。光硬化性樹脂組成物は、光重合性化合物(好ましくは光硬化性を有するモノマー又はオリゴマー)を含み、更に光重合開始剤を含むことが好ましく、充填剤や表面調整剤を含むことができる。
基材(1)の表面にコーティングされるコート膜(2-1)の厚みは、形成したいエンボス表面の形状に応じて設定すればよく、コート膜(2-1)の厚みが大きいほど高低差のあるエンボス表面を形成することができる。コート膜(2-1)の厚みは30μm以上とすることができ、100μm以上とすることができ、200μm程度にすることもできる。コート膜(2-1)の厚みの上限は、製造されるエンボス表面を有する基材の用途によって適宜設定される。
印刷工程は、基材(1)の表面にコーティングしたコート膜(2-1)上に、紫外線遮光用インク組成物(3-1)をインクジェット印刷する工程である(図1(b)参照)。紫外線遮光用インク組成物は、前述の[1.紫外線遮光用インク組成物]において説明したものであることが好ましい。
照射工程は、紫外線遮光用インク組成物(3-1)で印刷されたコート膜(2-1)に紫外線を照射する工程である(図1(c)参照)。紫外線を照射する露光機(4)は特に限定されず、所定の露光量の紫外線を照射できる露光機であればよいが、生産性を踏まえれば短時間で所定の紫外線光量を照射できることが好ましい。コート膜(2-1)のうち、紫外線遮光用インク組成物(3-1)が印刷されていない領域には、紫外線が直接照射されるため、光硬化が十分に進行し、完全な硬化物(2-2)となる。一方、コート膜(2-1)のうち、紫外線遮光用インク組成物(3-1)が印刷された領域は、紫外線遮光用インク組成物(3-1)の印刷層を介して紫外線が照射されため、光硬化が完全には進行しないが、半硬化物(2-3)となり固化する。また、紫外線遮光用インク組成物(3-1)も、紫外線が照射されることによって硬化物(3-2)となる。
除去工程は、照射工程によって形成された半硬化物(2-3)と硬化物(3-2)を除去する工程である(図1(d)参照)。一方、コート膜(2-1)の硬化物(2-2)は、その硬度が高いため、除去工程によって除去されない。これらの除去は機械的に行われ、好ましくは、コート膜にブラシ(5)やパッドを擦り付けることによって行われうる。ブラシ(5)やパッドの材質は、例えば、鋼、真鍮、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などであり得るが、特に限定されない。また、他の除去形態として、高圧エアジェットや高圧ウォータージェットなどにより、半硬化物(2-3)と硬化物(3-2)を除去してもよいし;接着ローラーや接着テープで半硬化物(2-3)と硬化物(3-2)を剥ぎ取ることにより除去してもよい。
基板(1)の表面に形成されたエンボス構造に、耐候性、耐摩擦性、耐摩耗性、耐溶剤性を付与するために、任意のコート層(6)を塗布形成してもよい(図1(e)参照)。また、ワニスの塗布膜を形成するなどして、所望の外観(明度、輝度、彩度など)に調整することができる。その他、任意の仕上げ処理を行うことができる。
紫外線遮光用インク組成物の調製に用いた材料を以下に示す。
・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PO変性ジアクリレート((PO)NPGDA):Miramer M216(東洋ケミカルズ社)
・トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート((EO)TMPTA):Miramer M3130(東洋ケミカルズ社)
・アクリロイルモルフォリン:
・N-ビニルカプロラクタム:
・4-ヒドロキシブチルアクリレート:
・アクリルポリマー:DEGALAN LP 66/02N (EVONIK社) ガラス転移温度75℃、分子量(DIN規格)60000
・L-メントール:
・ヒドロキシフェニルトリアジン (HPT) 系紫外線吸収剤:TINUVIN400 (BASF社)
・ベンゾトリアゾール (BZT) 系紫外線吸収剤:TINUVIN384 (BASF社)
・ヒンダードアミン系光安定化剤 (HALS):TINUVIN123 (BASF社)
表2及び表3に示す処方に合わせて、光重合性モノマーと、非重合性材料と、紫外線吸収剤又は光安定化剤を混合して、実施例1~9及び比較例1~7の紫外線遮光用インク組成物を得た。なお、非重合性材料であるアクリルポリマー(DEGALAN LP 66/02N)は、光重合性モノマーに加熱溶解させてから、他の材料と混合した。
基材としてMDF(ミディアム・デンシティ・ファイバーボード;中質繊維版)を用意し;当該基材の表面に、表1に示す組成の光硬化性樹脂組成物をロールコーターで塗布してコート膜(膜厚50μm)をコーティングした。(未硬化状態のままの)コート膜の上に、調製した紫外線遮光用インク組成物をインクジェット印刷した。印刷は、リコーGEN6ヘッド搭載のUVインクジェットインク印刷評価装置(300dpi、液滴量(5pL~50pL))を用いて、図2に示すように、アルファベット文字を作図した。インクジェット印刷したインク組成物は、作図すべき領域を完全に覆うようにシングルパス、80~100%ベタ印刷にて印刷した。印刷後、100mJ/cm2の紫外線を照射した。硬化後の樹脂表面を、プラスチック製のブラシでブラッシングすることで、上記印刷部分の樹脂を剥離・除去した。
[C-1.紫外線遮光用インク組成物の粘度]
各実施例及び比較例で得られたインク組成物の粘度(cps)を、E型粘度計(商品名:RE100L型粘度計、東機産業社製)を使用して、温度25℃、ローター回転速度10rpmの条件で測定した。
ブラッシングによる作業性及び剥離状態から、以下の基準で評価した。
◎:印刷部分のみが容易にきれいに削り取れた
〇:印刷部分のみがきれいに削り取れた
△:印刷部分の一部が削り取れず、削り残りがあった
×:印刷部分がほとんど削り取れなかった、または必要以上の領域が除去された
ブラッシング後の状態を視認して、以下の基準で評価した。
〇:凹部で示される文字が作図通りにきれいに表現できていた
×:凹部で示される文字が作図通りにならず、作図よりもつぶれたり、拡がった文字になった
〇:印刷の乱れがなく、安定して吐出できた
△:印刷の乱れが若干あったが、ほぼ安定して吐出できた
×:印刷の乱れがあったか、または、安定して吐出できなかった
2-1 コート膜
2-2 コート膜の完全な硬化物
2-3 コート膜の半硬化物
3-1 紫外線遮光用インク組成物
3-2 紫外線遮光用インク組成物の硬化物
4 露光機
5 ブラシ
6 任意のコート層
Claims (7)
- インクジェット印刷するための紫外線遮光用インク組成物であって:
前記インク組成物に対して、55.0質量%以上の光重合性モノマーと、3.0質量%以上かつ15.0質量%未満の紫外線吸収剤と、10.0質量%以上かつ30.0質量%未満の非重合性材料とを含み、
前記光重合性モノマーにおける多官能モノマーの含有割合が、前記光重合性モノマーに対して50.0質量%以上である、紫外線遮光用インク組成物。 - 前記非重合性材料は、非重合性高分子化合物と、非重合性低分子化合物と、を含む、請求項1に記載の紫外線遮光用インク組成物。
- 光重合性化合物を含む未硬化状態のコート膜にインクジェット印刷するための、請求項1又は2に記載の紫外線遮光用インク組成物。
- 前記コート膜が光重合開始剤を含む、請求項3に記載の紫外線遮光用インク組成物。
- 基材上にコーティングされた、光重合性化合物を含む未硬化状態のコート膜に、請求項1に記載の紫外線遮光用インク組成物をインクジェット印刷する工程Aと、
前記紫外線遮光用インク組成物で印刷された前記コート膜に、紫外線を照射する工程Bと、
前記紫外線遮光用インク組成物で印刷された領域の前記コート膜を除去する工程Cと、を具備する、
エンボス表面を有する基材の製造方法。 - 前記コート膜の厚みが30μm以上である、請求項5に記載の製造方法。
- 前記工程Cは、機械的に除去する工程である、請求項5又は6に記載の製造方法。
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