JPS6124455A - 基質への組成物の適用方法及びこれに使用するための組成物 - Google Patents

基質への組成物の適用方法及びこれに使用するための組成物

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JPS6124455A
JPS6124455A JP9943085A JP9943085A JPS6124455A JP S6124455 A JPS6124455 A JP S6124455A JP 9943085 A JP9943085 A JP 9943085A JP 9943085 A JP9943085 A JP 9943085A JP S6124455 A JPS6124455 A JP S6124455A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基質へ組成物を適用するための方法及びその中
に使用のための組成物、特に熱可塑性インキを適用する
ための方法及び新規な熱可塑性インキ組成物に関する。
インキが印刷機のノズルを介して溶融して適用されるワ
ックスペース組成物の形であるインキジェット印刷機に
よってインキを適用することは提案されている。
上昇温度で操作することを試みる際に予想される問題を
減するために（例えば組成物の劣化）従来の提案は比較
的低い融点の組成物と低い操作温度の使用を必要とした
。かくして、例えば米国特許＠３６５３９３２号ではこ
の組成物は５１℃を越えない融点を有することを必要と
し、かつ極めて粘稠な物質であるジドデシルセバケート
を含有する。この調合品に関する問題に打勝つために米
国特許第４３９０３６９号は天然ろうを含みかつ約７５
℃以下の融点を有する組成物の使用を提案する。天然ろ
うの使用はヨーロッパ特許出願第０９７８２５号でも提
案され、ここではこの組成物はパラフィンろうとステア
リン酸の混合物を含む。しかしながら、この組成物はプ
ラスチック基質に満足に接着せず、汚れで悩まされ、合
成材料を使用する場合成分の高い粘度による問題が生ず
る。
この従来提案の教示とは対照的に、本出願人は１００℃
以上の温度でホットメルトインキジェット印刷機を操作
することが有用であることを見出した。この上昇温度で
は、従来提案のろうはしばしば分解するのに対して、本
発明では改良された鮮明度の像を生じ、これは汚れに耐
え、かつまた高粘度材料の使用に関した問題を減する。
米国特許第５１．３６９．２５３号はペン型チャートレ
コーダーに使用のため多くの組成物を開示し、そのイン
キは移動する基質の上にノズルから連続的に流動してそ
の上に線を引く。インキ組成物を介してノズルと基質の
間に直接接触があり、一連の個々の７４％滴としてでな
く連続した流れとしてノズルから引出されるためにこの
組成物は操作の温度で十分に高い表面張力を有しなけれ
ばならない。
この要件は印刷機と基質の間に直接接触がなくかつイン
キが一連の不連続小滴として出るインキジェット印刷機
において全面的に必要とされるものの反対である。更に
、この米国特許では、溶融組成物が基質中で認め得る寸
法変化を引起こさないためにこの基質は必須の表面層を
有する特定型式のものでなければならない。基質上に特
別の表面が必要であることはこの技術を使用する分野の
可能性がかなり限定される。
従って、本発明は装置に対して移動する基質の上に一連
の不連続小滴として非接触インキジェット印刷機によっ
て熱可塑性組成物を適用する方法において、該溶融組成
物が適用温度で熱安定性でありかつ１［］０℃以上の温
度で適用されることを特徴とする上記の方法を供する。
本発明はオン−デマンド（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ　）又は
連続非接触インキジェット適用技術を使用して種々の基
質に溶融組成物を適用するため使用できる。
しかしながら、本発明はオン−デマンドインキジェット
印刷機を使用して基質へ熱可塑性インキの適用に特に使
用されるものである。
オン−デマンドインキジェット印刷機では、インキハ圧
力下、代表的には０．５から２０　ｐｓｉゲージで供給
されるが、ためから各ノズルを通してインキの流れを制
御する弁装置を介して一連のノズルへ、所望に応じてよ
り高い圧力を使用してもよい。この弁装置は代表的には
電磁作動弁、特にソレノイド弁である。インキはノズル
を介して所望の）―序で不連続小滴として放出されて基
質上に必要な像を形成する。通常には、このノズルは基
質の移動のラインに横に一つ又は複数のシリーズで配列
される。代表的には、この印刷機は肌０１から０．４５
ｍｍの内直径と６：１から１：２、特に２：１から１：
１の内径長さ対直径比を有するオリフィスと共に、１か
ら５ミリ秒の供給ノズルの操作サイクル時間で急速作動
弁を有する。
本願使用の熱可塑性組成物は好ましくは油混和性又は可
融性キャリア媒体に溶解性の一つ又はそれ以上の像形成
性成分を含む。この像形成性物質は基質上に可視像を形
成するものでよく、例えば染料又は他の装置で検出でき
るものでよく、例えば適当なリーダーで走査される磁性
材料であり、又はけい光物質、例えば紫外線又は放射線
スキャンナーで検出されるものである。便宜上、本発明
を可視的に検出できる染料を含む組成物に関して記述す
る。
本願使用の組成物は好ましくはキャリア媒体中の染料の
溶液又は懸濁液であり、即ち組成物が放出されるノズル
をふさぐ粒子を全く含まない。必要に応じて、実質上均
質な組成物の形成を助けるためこの組成物は共溶媒又は
ブリッジング流体を含むことができる。
この組成物の本発明の方法で出会う温度で溶融に変えら
れる可融性キャリア媒体を含む。本願使用のこの可融性
キャリア媒体は適用の温度で熱安定性でありそしてそれ
によって適用されるインキジェット印刷機の表面張力と
粘度の要件を満足させる。一般に、このキャリアは１０
０℃までの温度で熱で劣化され又は分解されるべきでな
く、かつ適用の温度で１２０　Ｃｐｓ以下の粘度を有す
べきツジを形成する連続ジェットよりむしろ不連続小滴
を形成する。上昇温度で表面張力を測定することが困難
な点から、本願使用の適合性について最も好都合な試験
はそれが使用されるインキジェット印刷機によって組成
物をランさせてこれが操作温度で連続ジェット又は不連
続小滴の何れを形成するかを確認することである。多く
の場合２５℃で表面張力を測定すると、本願使用の組成
物の適合性又は不適合性に関して一見したところでの指
示が与えられる。この組成物の試料が公知の表面張力の
一連の流体によってぬれているか否かを確定することに
よって表面張力を測定する。固体組成物がぬれている場
合には、これはこの流体より高い表面張力を有し、この
流体が組成物の表面上に安定な小滴を形成する場合には
、この組成物はより低い表面張力を有する。一般に、こ
の組成物が前記の試験でσ当り５０ダイン又はそれ以下
の表面張力を有する場合には、本願の使用に適している
。
本願使用のキャリア媒体は所望の性質を有する天然ろう
の中から選択できるが合成物質を使用することが好まし
い。微結晶性ろう、特にこのろうの合成型、及び／又は
炭化水素樹脂はこれらが代表的に１１０から’１６０℃
、特に１２５から１５０’Ｃである高い操作温度で劣化
のおそれのない極めて可動性の溶融組成物を供する点で
特に有益なキャリア媒体を供することが判明した。更に
、この組成物が６０℃以上の軟化点を有する場合には、
組成物の小滴が基質に衝突するとこれが急速に冷却しそ
してプラスチック基質の場合には熱い小滴の下方の基質
が一部融解して汚れに耐える像を形成する。
それ故に本発明はまた合成微結晶性ろう及び／又は炭化
水素樹脂を含むキャリア媒体中の、一つ又はそれ以上の
油溶性又は油混和性指示薬物質、特に染料を含み、１２
０　Ｃｐｓ以下の粘度、２５℃で儂当り５０ダイン以下
の表面張力（前記の方法により測定した）及び６ｏから
１１０℃の軟化点を有する組成物を供する。
本願使用の微結晶性ろうは市販の広い範囲のろうから選
択できる。代表的には、このろうは石油又はナフサの処
理から得られる合成炭化水素ろう、特に６０から１１０
℃、特に７ｏから９０’Ｃの範囲内の軟化点を有するナ
ンテン系、ポリエチレン又はポリプロピレンろうである
。他の好適なろうはＦｉｓｃｈｅｒ　Ｔｒｏｐｓｃｈ法
によって得られたもの、代表的には３００から１５００
の分子量と８０から１１０℃の範囲内の軟化点を有する
長直鎖パラフィンからなるものを含む。本願使用の好適
な合成微結晶性ろうはスチレンろう及びナフサと石油の
クラッキングの軽い両分から得られたポリエチレンろう
を含む。所望に応じて、この微結晶性ろうなその誘導体
の形で、例えば酸化した又はマレイン酸結合した誘導体
として使用できる。
本願使用の炭化水素樹脂は好ましくは結晶性樹脂、特に
９０℃以上、代表的には９ｏから１１０’Ｃの軟化点及
び１１０℃以上、好ましくは１４０から１６０°Ｇの範
囲内の軟化点を有するＣ５から（１０の鎖長の脂肪族ろ
う及びポリオレフィンである。
代表的には、このポリエチレン樹脂は１５ｏｏ以下、例
えば５００から１２００の平均分子量と１以下の酸価（
■ＫＯＨ／Ｇとして表わす）を有する。
かくして本願使用の好適な炭化水素樹脂はポリオレフィ
ン、特にポリエチレン、ポリゾロピレン又はポリブチレ
ン；Ｃ５から０９鎖脂肪族樹脂、例えばナフサの蒸気ク
ランキングにより得られたもの；ポリテルペン、特に木
材ロジン、トール油又はＩ　　　　　ハＡ／　ｆ　ム樹
脂（これらは所望に応じてエステル化又は水素添加でき
る）；及び芳香族化合物、例えばメチルスチレンのよう
なスチレンを含む。　　′炭化水系樹脂がしばしば微結
晶性物質である一方、本出願人は炭化水素樹脂と前記の
ような微結晶性ろうの両方の混合物の使用が特に有益な
利点を示し、その理由はこの炭化水素樹脂が非多孔性基
質、特にプラスチックシート基質へろうペース組成物の
接着を高めるためであることを見出した。
更に、樹脂とろうの比率を変えることによって、組成物
の性質、例えば粘度を広い範囲の操作条件に適合するよ
うに注文通り作ることができる。
本発明の組成物は微結晶性ろう、樹脂及び像形成性物質
の外に他の成分を含むことができる。かくして、この組
成物は組成物の成分の劣化を減するため熱及び／又はＵ
Ｖ安定化物質；及び実質上均質な混合物として組成物の
調合を助けるため成分のために少ない比率の一つ又はそ
れ以上の溶媒又は共溶媒を含むことができる。
本願使用の組成物は好ましくは印刷機の操作の温度、代
表的に１２０から１６０℃で２から１２０、特に６から
２０　Ｃｐｓの粘度；及び前記の試験法を使用して２５
℃でσ当り４０ダイン以下、特に６０ダイン以下の表面
張力を有する。
特定の印刷機の最適操作に対する実際の操作温度での所
望の粘度及び／又は表面張力を得るために組成物中に一
つ又はそれ以上の粘度及び／又は表面張力変性剤を含む
ことが望ましい。しかしながら、前記のように、粘度と
表面張力は組成物中の微結晶性ろうと炭化水素樹脂の相
対比により影響されることそして単にこれらの二つの成
分の相対比を変えることＫより粘度と表面張力がしばし
ば所望の数値に調節できることを本出願人は見出した。
連続ジェットインキ印刷機を使用して組成物を適用すべ
き場合には、この組成物は電荷を受容できるものである
ことが必要である。これは組成物に一つ又はそれ以上の
イオン性又は極性物質、例えばカリウムイソテアシアネ
ートを含有させることにより都合良く得られる。この組
成物からこれらの物質が分離するおそれを減するために
、ブリッジング化合物、例えばアルキルエーテルサルフ
ェート又はスルホネート又はアルキルベンゼンスルホネ
ート型の湿潤剤を組成物に配合することが望ましい。代
表的には連続ジェット印刷機によって適用のための組成
物は少な（とも１０００、好ましくは１５０Ｄから２５
００マイクロシーメンスの伝導率を有する。
本発明の組成物は成分の性質、適用されるべき基質の性
質及びその下で適用される操作条件を考慮して任意の好
適な比率で微結晶性ろう、炭化水素樹脂及び像形成性物
質を含む。代表的には、この組成物は微結晶性ろうが９
９．９％まで、特に４０から９９．５％で存在し；炭化
水素樹脂が０から６５％、特に２５から５５％で存在し
；そして像形成性物質が０．０５から５％、好ましくは
０．１から２％で存在し、すべての百分率は活性物質の
ものでありかつ全組成物の重量に基づく重量によるもの
で、微結晶性ろう又は炭化水素樹脂から選択された少な
（とも一つを含む。
本願使用のため％に好適な組成物は４０から９９重量部
の微結晶性ポリエチレンろう、０から６０重量部の、分
子量５００から１２００のポリエチレン又はスチレン炭
化水素樹脂及び帆１から１．５重量部の油溶性染料を含
む。
任意の適当な技術、例えばろう及び／又は樹脂成分をそ
の中に融解させるととＫよって本発明の組成物を製造で
きる。
ボイド容器の中に成分の溶融混合物を噴霧することによ
って粉末又は粒子の形でこの組成物を提供することがで
きる。別法として、好適なダイスを通して押出して融解
と使用のため印刷機中の適当に形成した容器内に挿入の
ため組成物の成形プラグを作ることができる。
前記のように、本発明の組成物を上昇温度でインキジェ
ット印刷機のノズル又はノズルのアレーに通過させるこ
とによりこれを基質に適用する。
この装置は従来設計のものでよいが、ただし溶融組成物
が通して流れる装置の部分は組成物が装置内で固化する
おそれを減するように加熱され又は絶縁される。任意の
好適な装置、例えば適当な管又は容器の周りの′電気加
熱要素又は装置上で作動する赤外線又は他の放射加熱器
によりこの加熱が得られる。代表的に、この装置は１２
５から１５０℃、例えば約１４０℃の温度で通して流れ
る組成物で操作される。
固体形で、例えばテップ又は粒子又は前記の成形したプ
ラグで装置に組成物を供給し、そし゛〔印刷機装置に結
合した又は一体部分を形成する適当な容器内で融解させ
る。所望に応じて、この組成物を分離した組成物のため
に貯蔵し、加熱した又は絶縁したラインを介して一つ又
はそれ以上の別別の印刷機に供給する。
驚くべきことには、微結晶性ろう又は炭化水素樹脂、特
にこれらの組合わせの存在はこれまで提案されたセバケ
ートろうの場合のように組成物の粘度の急激に増加する
ことの有害な効果を持たない。それ故にこの印刷機装置
は従来のインキ調合品に関して同様の圧力と流速の下で
かつ１ｏから４５０’ミクロンの直径内のノズルオリフ
ィスヲ使用して操作できる。
本発明の組成物を広範囲の多孔性及び非多孔性基質、例
えば紙、金属、木材、プラスチック又はガラスに基質上
の何ら特別の表面層を形成する必要もなく適用できる。
しかしながら、本発明は非多孔性物質、例えばプラスチ
ック、プラスチック塗被物質、ガラス及び金属の上に像
を形成することに特に使用されるものである。プラスチ
ック基質上に組成物が付着するにつれて組成物の高温に
よって基質との一部融解により組成物の接着が高められ
る。多孔性基質の場合には、組成物は冷却するにつれて
基質の中和侵入する。両方の場合で、本発明の組成物は
基質上で迅速に固化して汚れに耐性の鮮明な像を生ずる
。
本発明をインキ型組成物の適用に関して上記に記述した
。しかしながら、接着組成物、例えばポリアクリルアミ
ｂ？又は類似の重合体を含有するものにも適用できる。
基質上に溶融接着剤を押出すガン又は他のアプリケータ
からホットメルト接着剤を適用することは公知である一
方、小滴がノズルから秒当り１００滴以上の頻度で放出
されるインキジェット印刷機から放出される小滴として
ホットメルト接着剤を適用することは新規であると思わ
れる。
それ故に本発明は接着組成物がノズルを介して１００℃
以上の温度で分配されて基質に適用される一連の小滴を
形成し、この小滴が秒当り１００以上の割合でノズルで
形成されることを特徴とする基質へ溶融接着組成物を適
用する方法をまた供する。
本発明をここで下記の例により説明し、ここではすべて
の部と百分率は重量により示される。
例１ かきまぜ機を備付けた加熱容器で市販のシェルクリスタ
リンろうＭＭＰ（商品名）（５４部）の微結晶性ポリエ
チレンろうを融解することによってインキ調合品を製造
した。この溶融ろうに油溶性染料セレスプル−（１部）
と商品名工スコレッズ５３００として販売される炭化水
素樹脂４５部を加えた。結果の混合物はゾルツクフィー
ルドサーモセット粘度計で測定して８５℃の軟化点と９
０’０の融点そして前記の試験法で測定しての当り４゜
ダイン以下の表面張力を有した。インキため、インキラ
イン及び印刷ベッドを１４０℃±５℃に保つ電気加熱コ
イルを有するＶロッジ・オン・デマンドインキジェット
印刷機にこの組成物を供給した。このためを２ｐｓｉｒ
−ジに加圧しそして０．２２５１ｎ１ＦＬ孔オリフイス
を使用して印刷ヘッドを通して溶融組成物を印刷して一
連の別々の小滴を製造し、これは印刷ヘッド下方に置か
れた紙又はポリエチレンシートターゲット上に不連続点
像を形成した。この点は鮮明に形成され、基質に十分に
定着しそして汚れに耐性である。
対照として、微結晶性ろうと炭化水素樹脂の代りに天然
のカルナバろうを使用した時に、この組成物は５０℃の
軟化点を有しそして炭化により証拠立られるように１時
間１２０℃に保った時に劣化し始めた。この組成物を８
０℃で紙基質に適用した時に、像は軟くかつ汚れを受は
易かった。基質としてポリエチレンシートを使用した時
に１この像はシートに接着せず、かつふいて容易にとれ
た。
例２ 一定範囲の異なる樹脂とろうを用いて例１の工程を繰返
してガラス、金属、ポリエチレン、ポリプロピレン、ｐ
ｖｃ、ポリスチレン、ろう、プラスチック塗被紙及びカ
ードを含む異なるターゲット基質上に適用した。この組
成物を調合品ＡＳＢ及びＣとして下記に示しそしてすべ
ての場合で組成物を例１におけるように適用して良好な
点像を得た。
組成物を従来の溶媒ベース調合品又は倣温ろう調合品と
取換えそして非多孔性基質に適用した時に、結果の点は
迅速に乾燥せずかつ流れ易い像を生じ（溶媒インキの場
合）又は軟（かつ容易に汚れた（低温ろうの場合）。
調合品Ａ ５４．７％　木材ロジン炭化水素樹脂 ４５．０％　低融点微結晶性ポリエチレンろう０．３％
　油溶性染料 調合品Ｂ ７０．０％　中融点微結晶性ポリエチレンろう２９．５
％　市販のＣ３−Ｃ，、脂肪族炭化水素樹脂０．５％　
油溶性染料 調合品Ｃ ５５％　市販のウォーターホワイトグレードアルファメ
チルスチレン炭化水素樹脂 ４４．９％　市販の微結晶性及びパラフィンろう混合物 ０．１％　油溶性染料

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）装置に対して移動する基質の上に非接触インキジ
    ェット印刷装置から一連の不連続小滴として熱可塑性組
    成物を適用する方法において、該溶融組成物が適用の温
    度で熱安定性でありそして１００℃以上の温度で適用さ
    れることを特徴とする前記の方法。
  2. （２）組成物が記載の試験方法により測定してｃｍ当り
    ５０ダイン以下の表面張力を有することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に定義した方法。
  3. （３）溶融組成物が各ノズルを通してインキの流れを制
    御する弁装置を介してためから一連のノズルへ０．５か
    ら２０ｐｓｉゲージの圧力下供給されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に定義した方法。
  4. （４）弁が１から５ミリ秒の操作サイクル時間を有し、
    ノズルが０．０１から０．４５ｍｍのオリフィス内直径
    と３：１から１：２の内径長さ対直径比を有することを
    特徴とする特許請求の範囲第３項に定義した方法。
  5. （５）熱可塑性組成物が可融性キャリア媒体中に一つ又
    はそれ以上の油混和性又は油溶性像形成成分を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に定義した方法。
  6. （６）可融性キャリア媒体が１６０℃までの温度で熱安
    定性であり、適用の温度で１２０ｃｐｓ以下の粘度を有
    しそして２５℃でｃｍ当り４ダイン以下の表面張力を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第５項に定義した
    方法。
  7. （７）可融性キャリア媒体が合成微結晶性ろう、炭化水
    素樹脂及びこれらの混合物から選択された少なくとも一
    つの成分を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項
    に定義した方法。
  8. （８）微結晶性ろうが３００から１５００の分子量と８
    ０から１１０℃の範囲内の軟化点を有するポリオレフィ
    ン又はパラフィンワックスから選択されることを特徴と
    する特許請求の範囲第７項に定義した方法。
  9. （９）炭化水素樹脂が９０℃以上の軟化点と１１０℃以
    上の融点を有する結晶性Ｃ＿５からＣ＿９鎖長脂肪族樹
    脂及びポリオレフィン樹脂から選択されることを特徴と
    する特許請求の範囲第７項に定義した方法。
  10. （１０）ポリオレフィン樹脂が１５００以下の平均分子
    量を有し、そして１以下の酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇとして
    表わす）を有することを特徴とする特許請求の範囲第７
    項に定義した方法。
  11. （１１）溶融組成物が操作温度で３から２０ｃｐｓの粘
    度及び２５℃でｃｍ当り４０ダイン以下の表面張力を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第６項に定義した
    方法。
  12. （１２）可融性キャリア媒体中に少なくとも一つの油混
    和性又は油溶性像形成成分を含むこと、この可融性キャ
    リア媒体が１６０℃の温度で熱安定性であり、適用の温
    度で１２０ｃｐｓ以下の粘度を有し、そして２５℃でｃ
    ｍ当り５０ダイン以下の表面張力を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に定義した方法に使用するた
    めの組成物。
  13. （１３）可融性キャリア媒体が合成微結晶性ろう、炭化
    水素樹脂及びこれらの混合物から選択された少なくとも
    一つの成分を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
    ２項に定義した組成物。
  14. （１４）微結晶性ろうが４０から９９．５％で存在し、
    炭化水素樹脂が２５から５５％そして像形成物質が０．
    １から２％で存在し；すべての百分率が活性物質のもの
    でありかつ全溶融組成物の重量に基づくものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第６項に定義した方法。
  15. （１５）組成物が４０から９９重量部の微結晶性ポリエ
    チレンろう；０から６０重量部の、Ｃ＿５−Ｃ＿９脂肪
    族樹脂、ポリエチレン及びスチレン樹脂（後の二つの樹
    脂は５００から１２００の分子量を有する）から選択さ
    れた炭化水素樹脂；及び０．１から１．５重量部の油溶
    性染料を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項に
    定義した方法。
  16. （１６）インキジェット印刷装置が１２５から１５０℃
    の流体温度で操作されることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に定義した方法。
  17. （１７）接着組成物がノズルを介して１００℃以上の温
    度で分配されて一連の不連続小滴を形成し、これが基質
    に適用され、この小滴が秒当り１００滴以上の割合で形
    成されることを特徴とする基質へ溶融接着組成物を適用
    するための特許請求の範囲第１項に定義した方法。
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