JPWO2017188003A1 - 活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット - Google Patents

活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット Download PDF

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Abstract

光源としてUV−LEDランプを使用しても厚膜硬化性に優れ、且つ色間の硬化感度がそろった活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用のインクセットを提供することにある。本発明は、シアンインクがフタロシアニン顔料、ラジカル重合性化合物、及び、シアンインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、マゼンタインクがキナクリドン系顔料、ラジカル重合性化合物、及び、マゼンタインク全量に対し5質量%未満の光重合開始剤を含有し、イエローインクがアゾ顔料、ラジカル重合性化合物、及び、イエローインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、ブラックインクがカーボンブラック、ラジカル重合性化合物、及び、ブラックインク全量に対し12質量%未満の光重合開始剤を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットに関するものである。

Description

本発明は、光源として発光ダイオードランプを使用しても厚膜硬化性に優れ、且つ色間の硬化感度がそろった活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用のインクセットに関する。
インクジェットプリンター記録装置による印刷方式は、ノズルよりインクを噴射し被印刷材に付着させる方式である。前記印刷方式は、ノズルと被印刷材とが非接触状態で印刷する方式であって、曲面や凹凸面などの不規則な形状を有する表面に対して印刷可能な方式である。そのため、前記印刷方式は、広範囲の産業分野での実施が期待されている。
インクジェットプリンター記録装置で使用されるインクとしては、水性インク、溶剤インク等の溶媒系インクと、活性エネルギー線硬化型インク、ソリッドインク等の無溶媒系インクに大別される。前記無溶媒系インクは、溶媒の被印刷材への浸透や、溶媒の蒸発工程を必要とする溶媒系インクに比べ環境に優しく、また、速乾性であるため速やかにタックフリーとなり、前記溶媒を吸収しないまたは吸収しにくい被印刷材への印刷適性に優れる。とりわけ、前記無溶媒系インクのうち活性エネルギー線硬化型インクは、前述の特性に加え、高強度で耐薬品性や強靭性を備えた塗膜を形成することが可能である。
近年、活性エネルギー線硬化型のインクジェット記録用インクを硬化させる際に使用する光源としては、従来のメタルハライドランプや高圧水銀灯等から、低エネルギーの発光ダイオードランプ(以下、「LEDランプ」と省略。)への切り替えが進んでいる。
前記LEDランプのうち、紫外線領域の波長の光を発するLEDランプ(以下、「UV−LEDランプ」と省略。)は、ピーク波長350〜420nmの範囲の紫外線を発生させる。そのため、前記UV−LEDランプを光源として用いインクを硬化させる場合には、前記インクとしては、吸収波長が350〜420nmである光重合開始剤を含有するインクを使用することが必要となる。しかし、前記インクに含まれる顔料や前記光重合開始剤は、一般に、波長350〜420nmの紫外線等を吸収する性質を有する場合が多いため、従来の顔料インクにUV−LED光源を用いて光照射しても、前記インクを十分に硬化させることができない場合があった。
光源としてUV−LEDランプを使用した場合であっても硬化性に優れる活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクとしては、例えばイエローインク組成物、マゼンタインク組成物、シアンインク組成物及びブラックインク組成物を含み、各インク組成物はそれぞれ、(成分A)ラジカル重合性化合物、(成分B)ラジカル重合開始剤及び(成分C)着色剤を含有し、各インク組成物に含まれる成分Bはそれぞれ、(成分B−1)アシルホスフィンオキサイド化合物及び(成分B−2)チオキサントン化合物を含有し、各インク組成物はそれぞれ、成分B−1をインク組成物の総量に対して3重量%以上17重量%未満含有し、前記マゼンタインク組成物及び前記シアンインク組成物はそれぞれ、成分B−2をインク組成物の総量に対して0.1重量%以上2重量%未満含有し、前記イエローインク組成物及び前記ブラックインク組成物はそれぞれ、成分B−2をインク組成物の総量に対して2重量%以上6重量%未満含有することを特徴とするインクセットや(例えば特許文献1参照)、活性エネルギー線重合性化合物及び光重合開始剤を含有する活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インク組成物であって、(1)活性エネルギー線重合性基を1つ有する重合性化合物を前記活性エネルギー線重合性化合物全量に対して60〜95質量%、活性エネルギー線重合性基を2つ以上有する重合性化合物を前記活性エネルギー線重合性化合物全量に対し5〜40質量%有し、(2)前記活性エネルギー線重合性基を1つ有する重合性化合物として、前記活性エネルギー線重合性化合物全量に対しN−ビニル−2−カプロラクラムを1〜15質量%と、イソボルニルアクリレートを1〜25質量%有し、且つ、(3)前記活性エネルギー線重合性基を2つ以上有する重合性化合物として、ビニルエーテル基を有する重合性化合物を含有する、ことを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インク組成物が知られている(例えば特許文献2参照)。
しかし、前記インクやインクセットを用いて、20μm〜30μm程度の厚さで印刷した後、前記UV−LEDランプを用いて硬化させようとしても、インク塗膜が厚膜であるためその内部(深部)まで光が到達しにくく、その結果、塗膜がすみやかに硬化しない場合があった。
また、前記活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、一般に異なる色のインクを積層印刷(多色刷り)する場面で使用されることが多い。その場合、単色インクによって形成される塗膜の厚さは約10μm〜20μm、前記多色刷りによって形成される塗膜の厚さは合計で約10μm〜30μm程度の厚膜になる場合がある。
前記インクセットを用いて異なる色のインクを積層印刷し厚膜の塗膜を形成しようとした場合、前記インク間の硬化性の違いに起因して、インク塗膜の硬化の程度にムラが生じる場合があった。
また、異なる色のインク間における硬化速度の差が大きいと、各インクのドットの硬化速度に差が生じ、その結果、硬化後におけるドットの大きさに著しい差が生じる場合がある。前記ドットの大きさに著しい差が生じた印刷物は、比較的均一な大きなドットが形成された印刷物と比較して、印刷物の鮮明性等の点で実用上十分でない場合があった。
特開2012−111848号公報 国際公開第12/172974パンフレット
本発明が解決しようとする課題は、光源としてUV−LEDランプを使用し、かつ、インク塗膜が厚膜の場合であっても塗膜の内部まですみやかに硬化可能で(厚膜硬化性に優れ)、異なる色のインクを積層印刷し厚膜の塗膜を形成しようとする場合であっても、色の違いによる硬化のムラを引き起こすことなく、すみやかに硬化塗膜を形成可能な活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用のインクセットを提供することである。
本発明は、シアンインクがフタロシアニン顔料、ラジカル重合性化合物、及び、シアンインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、マゼンタインクがキナクリドン系顔料、ラジカル重合性化合物、及び、マゼンタインク全量に対し5質量%未満の光重合開始剤を含有し、イエローインクがアゾ顔料、ラジカル重合性化合物、及び、イエローインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、ブラックインクがカーボンブラック、ラジカル重合性化合物、及び、ブラックインク全量に対し12質量%未満の光重合開始剤を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットを提供するものである。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットであれば、光源としてUV−LEDランプを使用し、かつ、インク塗膜が厚膜の場合であっても塗膜の内部まですみやかに硬化可能で(厚膜硬化性に優れ)、異なる色のインクを積層印刷し厚膜の塗膜を形成しようとする場合であっても、色の違いによる硬化のムラを引き起こすことなく、すみやかに硬化塗膜を形成可能である。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインクを含む。インクセットは、例えば1種類のシアンインク、1種類のマゼンタインク、1種類のイエローインク、1種類のブラックインクによって構成されていてもよく、前記色のインクの一部または全部が2種類以上のインクによって構成されていてもよい。具体例を挙げれば、本発明のインクセットは、2種類以上のシアンインク、1種類のマゼンタインク、1種類のイエローインク、1種類のブラックインクによって構成されたものであってもよく、シアンインク以外のインクを2種類以上含むインクセットであってもよい。
また、本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、前記インクのほかに、必要に応じてホワイトインク等の他色のインクを含有していてもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、カラー画像形成用インクセットであることが好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットを構成する前記シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインクは、それぞれ、着色剤、ラジカル重合性化合物及び光重合開始剤を含有する。
前記シアンインクは、前記着色剤としてフタロシアニン顔料を含有し、かつ、前記光重合開始剤を前記シアンインク全量に対して10質量%未満含む。前記マゼンタインクは、前記着色剤としてキナクリドン系顔料を含有し、かつ、前記光重合開始剤を前記マゼンタインク全量に対して5質量%未満含む。前記イエローインクは、前記着色剤としてアゾ顔料を含有し、かつ、前記光重合開始剤を前記イエローインク全量に対して10質量%未満含む。前記ブラックインクは、前記着色剤としてカーボンブラックを含有し、かつ、前記光重合開始剤を前記ブラックインク全量に対して12質量%未満含む。
前記活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクの前記厚膜硬化性は、光重合開始剤の使用量を増加させることによって、ある程度、向上できると考えられる。しかし、前記光重合開始剤は、前記したとおり波長350〜420nmの活性エネルギー線を吸収する性質を有する場合があるため、前記光重合開始剤の使用量を著しく増加させると、大部分の活性エネルギー線が吸収されてしまい、とりわけ塗膜の厚さがおよそ10μm以上、とりわけ15μm以上である場合に、前記塗膜の深部にまで活性エネルギー線が到達できず、その結果、塗膜の硬化性が低下する場合がある。
これに対し、本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、シアンインク及びイエローインクに含まれる光重合開始剤の量を10質量%未満とし、マゼンタインクに含まれる光重合開始剤の量を5質量%未満とし、ブラックインクに含まれる光重合開始剤の量を12質量%未満としているので、10μm以上、とりわけ15μm以上の厚膜の塗膜であってもその深部まで十分に硬化した塗膜を得ることができ、異なる色のインクを積層印刷し厚膜の塗膜を形成しようとする場合であっても、色の違いによる硬化のムラを引き起こすことなく、すみやかに硬化塗膜を形成可能となる。
本発明で使用する光重合開始剤としては、特に限定なく、例えば公知のラジカル系光重合開始剤を使用することができる。
ラジカル系の光重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、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、2−クロロチオキサントン、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、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、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン及びビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドが挙げられる。
ラジカル系の光重合開始剤の市販品としては、例えば、IRGACURE 651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、IRGACURE 184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、IRGACURE 1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン)、IRGACURE 2959(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)、IRGACURE 127(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−プロパン−1−オン}、IRGACURE 907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、IRGACURE 369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1)、IRGACURE 379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、IRGACURE TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド)、IRGACURE 819(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)、IRGACURE 784(ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム)、IRGACURE OXE 01(1.2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)])、IRGACURE OXE 02(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))、IRGACURE 754(オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)、IRGACURE TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF・ジャパン社製)、DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬株式会社製)、及びユベクリルP36(UCB社製)などが挙げられる。
なかでも、前記光重合開始剤としては、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を使用することが好ましい。前記アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、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(例:IRGACURE819)、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド(例:IRGACURE TPO)及びIRGACURE 1870を使用することが好ましく、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(例:IRGACURE 819)と2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド(例:IRGACURE TPO)とを併用することが、厚膜の塗膜であってもその深部まで十分に硬化した塗膜を得ることができるため好ましい。
前記ビス(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(IRGACURE 819)と2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド(IRGACURE TPO)とを併用する場合の質量比及び使用量は、例えば、シアンインクの場合であれば、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記シアンインク全量に対し10質量%未満含むことが好ましく、前記塗膜の深部のすみやかな硬化性と、塗膜の表面の硬化性とのバランスを向上させるうえで、3〜8質量%の範囲で含むことがより好ましい。
前記マゼンタインクの2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比は、0.4〜0.8の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記マゼンタインク全量に対し5質量%未満含むことが好ましく、前記塗膜の深部のすみやかな硬化性と、塗膜の表面の硬化性とのバランスを向上させるうえで、1〜4質量%の範囲で含むことがより好ましい。
前記イエローインクの2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記イエローインク全量に対し10質量%未満含むことが好ましく、前記塗膜の深部のすみやかな硬化性と、塗膜の表面の硬化性とのバランスを向上させるうえで、3〜8質量%の範囲で含むことがより好ましい。
前記ブラックインクの2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記ブラックインク全量に対し12質量%未満含むことが好ましく、前記塗膜の深部のすみやかな硬化性と、塗膜の表面の硬化性とのバランスを向上させるうえで、5〜10質量%の範囲で含むことがより好ましい。
前記質量比のアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を含有する各色のインクを組み合わせ使用することによって、厚膜の塗膜であってもその深部まで十分に硬化した塗膜を得ることができ、異なる色のインクを積層印刷し厚膜の塗膜を形成しようとする場合であっても、色の違いによる硬化のムラを引き起こすことなく、すみやかに硬化塗膜を形成可能となる。
前記光重合開始剤としては、前記アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤のほかに、必要に応じてその他の光重合開始剤を組み合わせ使用することができる。
前記その他の光重合開始剤としては、例えばチオキサントン、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、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤を使用することが、塗膜の表面の硬化性を向上させるうえで好ましい。
そのため、前記チオキサントン系光重合開始剤は、インク塗膜の表面の良好な硬化性と、厚膜の塗膜の深部の良好な硬化性とを両立可能なインクを得るうえで、前記光重合開始剤の全量に対して2.5質量%未満で使用することが好ましく、0.5質量%以上〜2.5質量%未満の範囲で使用することがより好ましい。
前記シアンインクに使用されるフタロシアニン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルーの1、2、3、15:3、15:4、16:6、16、17:1、75、79等が挙げられる。
マゼンタインクに使用されるキナクリドン系顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントバイオレット19等があげられる。
イエローインクに使用されるアゾ顔料としては、例えばC.I.ピグメント イエローの120、151、154、175、180、181、1、65、73、74、116 、12、13、17、81、83、150、155、214、128等の、モノアゾ及びジスアゾ顔料が含まれる。
ブラックインクに使用されるカーボンブラックとしては、三菱化学株式会社のNo.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等が、コロンビア社製のRaven5750、同5250、同5000、同3500、同1255、同700等が、キャボット社製のRegal400R、同330R、同660R、Mogul L、同700、Monarch800、同880、同900、同1000、同1100、同1300、同1400等が、デグッサ社製のColor Black FW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、ColorBlack S150、同S160、同S170、Printex 35、同U、同V、同140U、Special Black 6、同5、同4A、同4等が挙げられる。
前記顔料の平均粒径は、10〜300nmの範囲にあるものが好ましく、より好ましくは50〜200nm程度のものである。
前記顔料は、十分な画像濃度や印刷画像の耐光性を得るため、各インクの全量に対して1〜20質量%の範囲で含まれることが好ましく、1〜10質量%の範囲で含まれることがなお好ましく、1〜5質量%の範囲で含まれることが最も好ましい。また、マゼンタインクは、他の色インクよりも顔料濃度を高くすることが好ましい。具体的には他の色インクよりも顔料濃度を1.2倍以上とすることが好ましく、1.2〜4倍とすることがより好ましい。
また、ホワイトインクに使用可能な白色顔料としては、特に限定はなく公知の無機白色顔料を使用できる。前記無機白色顔料としては、例えば、アルカリ土類金属の硫酸塩または炭酸塩、微粉ケイ酸や合成珪酸塩等のシリカ類、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、クレイ等があげられる。前記無機白色顔料としては、前記したシリカ類等の表面が各種表面処理方法によって表面処理されたものを使用することもできる。
なかでも、前記無機白色顔料としては、表面処理された酸化チタンを使用することが、比較的良好な分散性を示すことから好ましい。例えば光触媒性による影響を避けるために、無機物で表面処理された酸化チタンが好ましく、シリカとアルミナで表面処理された酸化チタンが好ましい。前記無機白色顔料としては、シリカとアルミナで表面処理された後、シランカップリング剤によって表面処理された酸化チタンを使用することが好ましい。
また前記酸化チタンの平均粒径としては、100〜500nmのものを使用することが好ましく、より一層優れた吐出安定性と、印刷画像の高い発色性とを備えたインクを得るうえで、150nm〜400nmの平均粒径を有するものを使用することがより好ましい。
前記インクセットは、前記イエローインク、前記マゼンタインク、前記シアンインク、前記ブラックインクの基本4色に加えて、それぞれの色毎に同系列の濃色や淡色を加えもよい。その場合マゼンタに加えて淡色のライトマゼンタ、濃色のレッド、シアンに加えて淡色のライトシアン、濃色のブルー、ブラックに加えて淡色であるグレイ、ライトブラック、濃色であるマットブラックが挙げられる。
前記顔料は、後述の活性エネルギー線重合性化合物等に対する分散安定性を高める目的で顔料分散剤や顔料誘導体(シナジスト)を使用してもよい。具体的には、顔料分散剤としては味の素ファインテクノ社製のアジスパーPB821、PB822、PB817、アビシア社製のソルスパーズ24000GR、32000、33000、39000、楠本化成社株式会社製のディスパロンDA−703−50、DA−705、DA−725等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、顔料分散剤の使用量は、顔料に対して10〜100質量%の範囲が好ましく、より一層優れた吐出安定性と顔料分散性とを備えたインクを得るうえで、20〜60質量%の範囲であるものを使用することがより好ましい。前記顔料誘導体としては、例えば顔料のスルホン酸誘導体等が挙げられる。
本発明で使用するラジカル重合性化合物としては、特に限定なく公知の単官能モノマー、多官能モノマーを使用することができる。
単官能モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート等の置換基を有する(メタ)アクリレート、ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニル−2−カプロラクタム、メルカプト基を有する(メタ)アクリレート、ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド等が挙げられる。
多官能モノマーとしては、例えば、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタンジオールジ(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、トリシクロデカンジメタノールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、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等のジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(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、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA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,ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート,ジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート、及びこれらのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド変性物やカプロラクトン変性物、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性アルキルリン酸(メタ)アクリレート等、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオ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、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物、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)アクリレート等の重合性化合物を使用することができる。これらは2種類以上併用して用いることができる。
これらの重合性化合物は、被印刷材への密着性と塗膜の耐薬品性や強度を重要視する場合は、単官能モノマーと多官能モノマーとを併用することが好ましく、単官能モノマーを前記ラジカル重合性化合物の全量に対して60〜99質量%、多官能モノマーを前記ラジカル重合性化合物の全量に対し1〜40質量%使用することが好ましい。とりわけ、前記多官能モノマーは、より一層優れた被印刷材への優れた密着性と塗膜の耐薬品性や強度を両立したインクを得るうえで、前記ラジカル重合性化合物の全量に対して5〜15質量%未満で使用することが好ましい。
一方で、前記重合性化合物としては、より一層優れた塗膜の強度、硬度及び耐溶剤性を備えた塗膜を形成することが求められる場合には、前記単官能モノマーを前記ラジカル重合性化合物の全量に対して5〜25質量%、前記多官能モノマーを前記ラジカル重合性化合物の全量に対し75〜95質量%使用することが好ましい。
前記単官能モノマーとしては、N−ビニル−2−カプロラクタム、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等を使用することが好ましい。後述する被印刷材のうち、とりわけプラスチック材に対する接着性をより一層向上させるうえで、N−ビニル−2−カプロラクタム、およびテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートの総量が前記ラジカル重合性化合物の全量に対しに対して20質量%〜70質量%の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは、30〜60質量%の範囲が好ましい。また、インクの長期保存安定性をより一層向上させるうえでN−ビニル−2−カプロラクタムの使用は、前記ラジカル重合性化合物の全量に対しに対して1質量%〜15質量%の範囲で使用することが好ましく、より密着性に優れる5〜15%の範囲がより好ましい。
一方、前記単官能モノマーとしては、アルコール等への耐薬品性に優れた印刷塗膜を形成可能なインクを得るうえで、イソボルニル(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。前記イソボルニル(メタ)アクリレートは、前記ラジカル重合性化合物の全量に対し_に対して1質量%〜25質量%の範囲で使用することが好ましい。
前記多官能モノマーとしては、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド変性物の多官能モノマーを使用することが好ましく、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートを使用することが、より高い耐摩耗性を得ることができ好ましい。前記エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートが有するエチレンオキサイド構造の付加モル数は4モル以下であることが、塗膜の表面の硬化性を向上させる上で好ましい。
前記ラジカル重合性化合物は、使用するインクジェット装置にもよるが、各々のモノマーを配合後の粘度が概ね1〜100mPa・secとなるように設計することが好ましく、5〜25mPa・sの範囲であることが、インクジェット記録法で印刷するうえで好ましい。
一方、本発明のインクセットを構成するインクとしては、印刷塗膜に優れた柔軟性、硬度、強靭性、密着性等の性能を備えた塗膜を形成するうえで、反応性オリゴマーを含有するインクを使用してもよい。
前記反応性オリゴマーは、前記ラジカル重合性化合物の全量に対し20質量%を超えない範囲で使用することが、インクの良好な吐出性と硬化性とを損なうことなく、優れた柔軟性、硬度、強靭性、密着性等を備えた印刷塗膜を形成するうえで好ましい。
前記反応性オリゴマーとしては、例えばウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー等が挙げられ、2種類以上併用して用いることができる。
本発明で使用する各々のインクには、インクの保存安定性を高めるため、ハイドロキノン、メトキノン、ジ−t−ブチルハイドロキノン、P−メトキシフェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ニトロソアミン塩等の重合禁止剤をインク中に0.01〜2質量%の範囲で使用しても良い。
前記増感剤としては、例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p−ジエチルアミノアセトフェノン、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イソアミル、N,N−ジメチルベンジルアミンおよび4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の、前記ラジカル重合性化合物と付加反応を起こさないアミン類を併用することもできる。
本発明で使用する各々のインクには、被印刷材に対する接着性の付与等を目的に、本発明の効果を損なわない範囲においてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル等の非反応性樹脂等を配合することができる。
本発明で使用する各々のインクの製造は、顔料、及び前記ラジカル重合性化合物、必要に応じ顔料分散剤、樹脂を加えた混合物をビーズミル等の通常の分散機を用いて顔料を分散した後、光重合開始剤を加え、さらに必要に応じ表面張力調整剤等の添加剤を加えて攪拌、溶解することで調製できる。
予め、ビーズミル等の通常の分散機を用いて高濃度の顔料分散体(ミルベース)を作製後、光重合開始剤を溶解したラジカル重合性化合物、添加剤等を攪拌、混合して調製することもできる。
顔料を分散させるための攪拌分散装置としては、ビーズミルの他、たとえば超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ボールミル、ロールミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、ナノマイザーなど、公知慣用の各種分散機を使用することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、活性エネルギー線、好ましくは紫外線等の光照射をすることにより硬化反応を行う。紫外線等の光源としては、通常、活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクに使用する光源、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、UV−LEDランプ等であれば問題なく硬化させることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは感度がよいことから、UV−LED光や、紫外線発光半導体レーザ等の紫外線発光半導体素子により硬化が可能である。具体的には、各々のインクを被印刷材に吐出することにより画像を印字する工程と、UV−LEDランプを用いて波長ピークが350〜420nmの範囲にある活性エネルギー線を照射することにより前記画像を硬化させることで、画像を形成させることが可能である。
インクジェット記録方式としては、従来公知の方式がいずれも使用できる。例えば圧電素子の振動を利用して液滴を吐出させる方法(電歪素子の機械的変形によりインク滴を形成するインクジェットヘッドを用いた記録方法)や熱エネルギーを利用する方法が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットは、被印刷材に対する接着性に優れるため、曲面や凹凸した不規則な形状を有するような被印刷材の表面にも容易に印刷することができる。
前記被印刷材としては、例えばプラスチック材を使用することができる。前記プラスチック材としては、具体的には、汎用の射出成形用プラスチックとして使用される、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂、PVC(ポリ塩化ビニル)/ABS樹脂、PA(ポリアミド)/ABS樹脂、PC(ポリカーボネート)/ABS樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)/ABS等のABS系のポリマーアロイ、AAS(アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン)樹脂、AS(アクリロニトリル・スチレン)樹脂、AES(アクリロニトリル・エチレンゴム・スチレン)樹脂、MS((メタ)アクリル酸エステル・スチレン)系樹脂、PC(ポリカーボネート)系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、PP(ポリプロピレン)系樹脂等からなる被印刷材が挙げられる。
また、前記プラスチック材としては、例えば包装材料用に使用される熱可塑性樹脂フィルム等を使用することも可能である。
前記熱可塑性樹脂フィルムとしては、一般に食品包装用として使用される熱可塑性樹脂フィルムとして使用されるものが挙げられ、例えばポリエチレンレテフタレート(PET)フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリエチレンフィルム(LLDPE:低密度ポリエチレンフィルム、HDPE:高密度ポリエチレンフィルム)やポリプロピレンフィルム(CPP:無延伸ポリプロピレンフィルム、OPP:二軸延伸ポリプロピレンフィルム)等のポリオレフィンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム等が挙げられる。前記熱可塑性樹脂フィルムとしては、一軸延伸や二軸延伸等の延伸処理されたものや、表面に火炎処理やコロナ放電処理等が施されたものを使用することもできる。
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
[高濃度顔料分散体の調製例]
シアン顔料分散体(1)の調製例
ファストゲンブルーTGR-G(DIC株式会社製 フタロシアニン顔料C.I.ピグメントブルー15:4)10質量部、ソルスパーズ 32000(ルーブリゾール社製 高分子顔料分散剤)4.5質量部、及び、ライトアクリレートPO−A(共栄社化学株式会社製 フェノキシエチルアクリレート)85.5質量部を攪拌機で1時間撹拌混合した後、ビーズミルで2時間処理することによってシアン顔料分散体(1)を得た。
マゼンタ顔料分散体(2)の調製例
ファストゲンスーパーマゼンタ RTS(DIC株式会社製 マゼンタ顔料C.I.ピグメントレッド 122)10質量部、ソルスパーズ 32000(ルーブリゾール社製 高分子顔料分散剤)4.5質量部、及び、ライトアクリレートPO−A(共栄社化学株式会社製 フェノキシエチルアクリレート)85.5質量部を攪拌機で1時間撹拌混合した後、ビーズミルで2時間処理することによって、マゼンタ顔料分散体(2)を得た。
イエロー顔料分散体(3)の調製例
エバスクリーンイエローG01(ランクセス製(株) C.I.ピグメントイエロー150)10質量部、ソルスパーズ 32000(日本ルーブリゾール(株)製 高分子顔料分散剤)6質量部、及び、ライトアクリレートPO−A(共栄社化学株式会社製 フェノキシエチルアクリレート)84質量部を攪拌機で1時間撹拌混合した後、ビーズミルで2時間処理することによって、イエロー顔料分散体(3)を得た。
ブラック顔料分散体(4)の調製例
カーボンブラック #960(三菱化学株式会社製 カーボンブラック)10質量部、ソルスパーズ 32000(ルーブリゾール社製 高分子顔料分散剤)4.5質量部、及び、ライトアクリレートPO−A(共栄社化学株式会社製 フェノキシエチルアクリレート)85.5質量部を攪拌機で1時間撹拌混合した後、ビーズミルで2時間処理することによって、ブラック顔料分散体(4)を得た。
[インクの調製例]
表1及び2の組成に従い、活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクを製造した。具体的には、容器にMIRAMER M3130、MIRAMER M240、IBXA、V−CAP、ライトアクリレート POA、KF−54を入れ攪拌混合し、次いでIrgacure819、Irgacure.TPO、DETXを加え、60℃の加温下で30分間、混合溶解した。粉体化合物が溶解した事を確認した上で前述の高濃度顔料分散体の調製例で得たそれぞれの顔料分散体を加え、10分間攪拌混合することでシアンインク(C1〜C3)、マゼンタインク(M1〜M4)、イエローインク(Y1〜Y3)、ブラックインク(K1〜K3)を得た。
表1及び表2記載の略語は、下記化合物を指す。
M3130:MIWON社製 エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパントリアクリレート
M240:MIWON社製 エチレンオキサイド(EO)変性ビスフェノールAジアクリレート
IBXA:大阪有機化学工業株式会社製 イソボロニルアクリレート
V−CAP:ISP社製 N−ビニル−2−カプロラクタム
POA:共栄社化学株式会社製 フェノキシエチルアクリレート
KF−54:信越化学工業株式会社製 ポリシロキサン
Irgacure819:BASF社製 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
IrgacureTPO:BASF社製 2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド
・DETX−S:日本化薬株式会社製 ジエチルチオキサントン
[Irgacure819/IrgacureTPO]:2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の重量比
[表面硬化性]
インクの調製例で得られた活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクを、ポリカーボネート板(旭硝子(株)製、レキサン、厚さ1mm)に対し、スピンコーターにて10μmの膜厚で塗布し、次いでステージ移動装置を備えた浜松ホトニクス株式会社製のLED照射装置(発光波長:385nm、ピーク強度:500mW/cm)にて、1回の照射エネルギー量が30J/mとなるように照射し、タックフリーになるまでの照射エネルギー量の積算値を測定した。
[インクの色間の表面硬化性のバランス]
表3〜7に記載の組み合わせからなるインクセットの、前記[表面硬化性]の評価方法で記載した方法によって算出された各インクの照射エネルギー量の積算値を比較した。前記4色のインクの照射エネルギー量の積算値(30mJ/cm×照射回数)が同一であったインクセットを「〇」と評価し、4色のインクのうち1色以上のインクの照射エネルギー量の積算値(30mJ/cm×照射回数)が異なったインクセットを「×」と評価した。
[厚膜硬化性]
インクの調製例で得られた活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクを、ポリカーボネート板(旭硝子(株)製、レキサン、厚さ1mm)に対し、スピンコーターにて厚さ10μm、及び、厚さ15μmで塗布し、次いでステージ移動装置を備えた浜松ホトニクス株式会社製のLED照射装置(発光波長:385nm、ピーク強度:500mW/cm)にてタックフリーになるまで照射した。得られた硬化塗膜に、10×10の100マス様にカッターナイフで切り込みを入れた後、ニチバン株式会社製セロハンテープを貼り付け、10回程爪で擦りつけた。剥離速度約1cm/secの速度にて勢い良くテープを剥がし、塗膜の残ったマス目の数を確認した。ポリカーボネート板の表面に残存した塗膜のマス数が多いものは、優れた密着性を有することから、厚膜の塗膜が深部まで十分に硬化したと評価した。
評価基準
○:ポリカーボネート板の表面に残存した塗膜のマス数が80以上
△:ポリカーボネート板の表面に残存した塗膜のマス数が50〜79
×:ポリカーボネート板の表面に残存した塗膜のマス数が50未満
Figure 2017188003
Figure 2017188003
(実施例1)
光重合開始剤量が、シアンインクとイエローインクが10質量%未満、マゼンタインクが5質量%未満、ブラックインクが12質量%未満含み、且つIrgacure819/Irgacure TPO比が、シアンインク、イエローインク、ブラックインクで0.1〜0.4以下、マゼンタインクで0.4〜0.8であるインクセットは、各色インク間の硬化性バランスが良好で、且つ厚膜硬化性に優れていた。結果を表3に示す。
Figure 2017188003
(実施例2)
光重合開始剤の使用量が、シアンインクとイエローインクが10質量%未満、マゼンタインクが5質量%未満、ブラックインクが12質量%未満含み、且つIrgacure819/IrgacureTPO比が、シアンインク、イエローインク、ブラックインクで0.4を超え、マゼンタインクで0.8を超えるインクセットは、若干の厚膜硬化性の低下が見られたが、各色インク間の硬化性バランスが良好で、且つ厚膜硬化性に優れていた。結果を表4に示す。
Figure 2017188003
(実施例3)
光重合開始剤量が、シアンインクとイエローインクが10質量%未満、マゼンタインクが5質量%未満、ブラックインクが12質量%未満含み、且つIrgacure 819/IrgacureTPO比が、シアンインク、イエローインク、ブラックインクで0.4を超え、マゼンタインクで0.4を下回るインクセットは、若干の厚膜硬化性の低下が見られたが、各色インク間の硬化性バランスが良好で、且つ厚膜硬化性に優れていた。結果を表5に示す。
Figure 2017188003
(比較例1)
光重合開始剤量が、シアンインクとイエローインクが10質量%未満、マゼンタインクが5質量%以上、ブラックインクが12質量%未満含み、且つIrgacure819/IrgacureTPO比が、シアンインク、イエローインク、ブラックインクで0.4を超え、マゼンタインクで0.4〜0.8であるインクセットは、マゼンタインクだけの硬化性が高く、硬化性バランスに欠けていた。結果を表6に示す。
Figure 2017188003
(比較例2)
光重合開始剤量が、シアンインクとイエローインクが10質量%以上、マゼンタインクが5質量%以上、ブラックインクが12質量%以上含み、且つIrgacure819/IrgacureTPO比が、シアンインク、イエローインク、ブラックインクで0.1〜0.4であり、マゼンタインクで0.4〜0.8であるインクセットは、各色本発明の規定量を超える光重合開始剤量が添加されており、厚膜硬化性に劣っていた。結果を表7に示す。
Figure 2017188003

Claims (4)

  1. シアンインク、マゼンタインク、イエローインク及びブラックインクから構成される活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセットであって、前記シアンインクがフタロシアニン顔料、ラジカル重合性化合物、及び、前記シアンインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、
    前記マゼンタインクがキナクリドン系顔料、ラジカル重合性化合物、及び、前記マゼンタインク全量に対し5質量%未満の光重合開始剤を含有し、
    前記イエローインクがアゾ顔料、ラジカル重合性化合物、及び、前記イエローインク全量に対し10質量%未満の光重合開始剤を含有し、
    前記ブラックインクがカーボンブラック、ラジカル重合性化合物、及び、前記ブラックインク全量に対し12質量%未満の光重合開始剤を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット。
  2. 前記光重合開始剤がアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を含む請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット。
  3. 前記アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤が、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドと、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とを含有するものである請求項2に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット。
  4. 前記シアンインクは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記シアンインク全量に対し10質量%未満含有し、
    前記マゼンタインクは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.4〜0.8の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記マゼンタインク全量に対し5質量%未満含有し、
    前記イエローインクは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を前記イエローインク全量に対し10質量%未満含有し、
    前記ブラックインクは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイドに対するビス(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の質量比が0.1〜0.4の割合であるアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤2に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット記録用インクセット。
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