KR102436456B1 - 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자외선, 특히 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 의한 박막에서의 경화성, 폴리염화비닐계 시트 등에 대한 밀착성, 내용제성, 내찰성, 토출 안정성, 저장 안정성이 양호한 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않고, 에테르기 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 0.1~20 질량% 함유하며, 환상 구조 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 35~70 질량% 함유하고, 또한, 다관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 5~40 질량% 함유하는 광중합성 성분과, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 3~20 질량% 함유하고, 이산화티탄을 함유하며, 25℃에서의 점도가 100 mPa·s 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물{White ink composition for photocurable inkjet printing}
본 발명은 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물 및 잉크젯 인쇄방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 의한 경화성(박막에서의 경화성), 폴리염화비닐계 시트 등에 대한 밀착성, 내용제성, 내찰성, 토출 안정성, 저장 안정성이 양호한 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 관한 것이다.
최근 넓은 화상면적을 필요로 하는 옥외의 대형 선전광고 등의 제작분야에서 잉크젯 기록방식이 이용되는 기회가 많아지고 있다. 이들에 사용되는 기재로서는 염화비닐 수지 그 자체로 이루어지는 시트나 복합 재료의 방수천 시트 등과 같이, 야외의 사용에 견디는 강인한 폴리염화비닐계 시트가 사용되고 있다. 그리고, 이 폴리염화비닐계 시트에 인자하는 잉크젯 인쇄용 잉크로서는 휘발 성분을 사용하지 않는 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물이 제안되어 있다.
상기 야외 광고 등이 비바람에 견디기 위해 기재와 함께 잉크 조성물도 강인한 피막을 형성할 수 있는 것이어야만 한다. 그러나, 광경화형 재료로 강인한 피막을 형성할 수 있는 것은 일반적으로 피막 경도가 높아, 기재에 대한 밀착성이 저하되는 경향이 있다. 이에 이러한 잉크 조성물에 있어서 기재에 대한 밀착성을 향상시키기 위해, 일부, 기재를 용해시키는 성분을 잉크 중에 함유시키는 방법이 채용되고 있다. 예를 들면 폴리염화비닐을 용해시키지 않는 에틸렌성 이중결합 함유 화합물과, 폴리염화비닐을 용해시키는 에틸렌성 이중결합 함유 화합물(N-비닐카프로락탐)을 특정 비율로 함유시킨 폴리염화비닐계 시트용 활성 에너지선 경화형 잉크젯 잉크가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
그러나, 이러한 잉크젯 잉크를 사용하여 인쇄물을 제조한 경우, 폴리염화비닐계 시트에 대한 밀착성은 양호해지나, 콕링(기재가 휘는 현상)이 일어나기 쉬워진다는 문제를 가지고 있다.
또한 메탈할라이드램프 등, 종래로부터 일반적으로 사용되고 있는 높은 에너지의 광원을 사용하여 화상을 경화시키는 경우는, 오존의 발생이나 조사장치의 대형화, 램프 수명이 짧은 등의 문제를 갖는다. 이 때문에 최근 들어 광원으로서 낮은 에너지의 발광다이오드 램프(LED 램프)가 사용된다. 이에 그에 대한 경화성, 인쇄 성능(밀착성, 콕링의 개선 등) 및 안전성(인화점, 자극성 등)도 요구되어, 이들에 대응할 수 있는 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물이 제안되어 있다.
이러한 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물로서는, 예를 들면 안료, 벤질아크릴레이트, N-비닐카프로락탐, 분자 내에 2개의 광중합성 관능기 및 분자 내에 2개의 아미노기를 갖는 아크릴화 아민 화합물, 및 증감제를 함유하는 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물(특허문헌 2 참조), 안료, 특정량의 분자 내에 (메타)아크릴레이트기와 비닐에테르기를 갖는 화합물, 및 특정량의 비닐카프로락탐을 함유하는 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물(특허문헌 3 참조)이 제안되어 있다.
일본국 특허공개 제2012-158638호 공보 국제공개 제2010/143738호 공보 일본국 특허공개 제2012-116934호 공보
이에 본 발명의 과제는 자외선, 특히 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 의한 박막에서의 경화성, 폴리염화비닐계 시트 등에 대한 밀착성, 내용제성, 내찰성, 토출 안정성, 저장 안정성이 양호한 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 광중합성 성분으로서 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않고, 에테르기 함유 단관능 모노머와 환상 구조 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 특정량 함유시키고, 다관능 모노머를 특정량 함유시키며, 광중합 개시제로서 아실포스핀옥사이드계 화합물을 함유시키고, 추가로 이산화티탄을 함유시킴으로써 상기 과제를 모두 해결하는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 (1) 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않고, 에테르기 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 0.1~20 질량% 함유하며, 환상 구조 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 35~70 질량% 함유하고, 또한 다관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 5~40 질량% 함유하는 광중합성 성분과, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 3~20 질량% 함유하고, 이산화티탄을 함유하며, 25℃에서의 점도가 100 mPa·s 이하인 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물이다.
또한, 본 발명은 (2) 상기 에테르기 함유 단관능 모노머가 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 환상 구조 함유 단관능 모노머가 벤질아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린, 이소보르닐아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 4-tert-부틸시클로헥실아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상인, 상기 (1)항에 기재된 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물이다.
또한, 본 발명은 (3) 상기 다관능 모노머가 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상인, 상기 (1)항 또는 (2)항에 기재된 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물이다.
또한, 본 발명은 (4) 상기 (1)항 내지 (3)항 중 어느 한 항에 기재된 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하는 잉크젯 인쇄방법으로서, 상기 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 피기록매체에 부착시키고, 부착시킨 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 발광다이오드를 광원으로 하고 발광 피크 파장이 350~420 ㎚의 범위에 있는 자외선을 조사하는 잉크젯 인쇄방법이다.
본 발명은 특정 조성으로 이루어지는 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물로 함으로써 자외선, 특히 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 의한 박막에서의 경화성, 폴리염화비닐계 시트 등에 대한 밀착성, 내용제성, 내찰성(내긁기성), 토출 안정성, 저장 안정성이 우수하다는 현저한 효과를 발휘할 수 있는 발명이다.
아래에 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물(이하, 본 발명의 백색 잉크 조성물이라고도 함)에 대해 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명에 있어서 후술하는 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선이란, 「발광 피크 파장이 350~420 ㎚의 범위인 자외선을 발생시키는 발광다이오드로부터 조사되는 빛」으로 정의한다.
본 발명의 백색 잉크 조성물은 적어도 광중합성 성분, 이산화티탄 및 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 함유한다.
〈광중합성 성분〉
본 발명의 백색 잉크 조성물은 광중합성 성분으로서 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않고, 에테르기 함유 단관능 모노머, 환상 구조 함유 단관능 모노머, 다관능 모노머의 3성분을 함유한다.
여기서, 어느 1종의 화합물이 이들 3성분 중 복수에 포함되어도 되고, 어느 1성분에만 포함되어도 된다.
상기 광중합성 성분 중에 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않음으로써, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물이 안료 분산 공정을 거쳐 제조되는 경우에, 토출 안정성 및 저장 안정성이 양호해진다. 또한, 상기 광중합성 성분 중에 에테르기 함유 단관능 모노머, 환상 구조 함유 단관능 모노머, 다관능 모노머를 특정량 함유시킴으로써, 25℃에서의 점도가 100 mPa·s 이하이고, 광경화성, 특히 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 의한 경화성(박막에서의 경화성)이 우수하며, 폴리염화비닐계 시트 등에 대한 밀착성, 토출 안정성이 양호해진다.
또한 본 발명에 있어서 비닐포름아미드를 실질적으로 포함하지 않는다는 것은, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물 중 비닐포름아미드의 농도가 광중합성 성분의 총 질량에 대해 2 질량% 이하인 것이며, 더욱이 1 질량% 이하, 보다 적게는 0.5 질량% 이하, 가장 적게는 0 질량%인 경우이다.
상기 에테르기 함유 단관능 모노머로서는, (메타)아크릴로일모르폴린, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 이들이 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드로 변성된 것 등을 들 수 있다. 이들 에테르기 함유 단관능 모노머는 1종 또는 필요에 따라 2종 이상 사용해도 된다.
에테르기 함유 단관능 모노머의 함유량은 광중합성 성분의 총 질량에 대해 0.1~20 질량%, 바람직하게는 5~15 질량%이다. 상기 에테르기 함유 단관능 모노머의 함유량이 0.1 질량% 미만이면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하여 형성한 인쇄물의 박막에서의 경화성이 저하되고, 한편 20 질량%를 초과하면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하여 형성한 인쇄물의 이소프로필알코올 등의 용제에 대한 내용제성이 저하되는 경향으로 된다.
상기 환상 구조 함유 단관능 모노머로서는, 에테르기 함유 단관능 모노머의 구체적인 예로서 기재한 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀(메타)아크릴레이트, 에테르기 함유 단관능 모노머 이외의 구체적인 예로서 벤질(메타)아크릴레이트, 4-tert-부틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들 환상 구조 함유 단관능 모노머는 1종 또는 필요에 따라 2종 이상 사용해도 된다.
본 발명에 있어서 환상 구조 함유 단관능 모노머의 함유량은 광중합성 성분의 총 질량에 대해 35~70 질량%, 바람직하게는 35~65 질량%이다. 광중합성 성분의 총 질량에 대해 35 질량% 미만이면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 폴리염화비닐계 시트에 대한 밀착성이 저하되는 경향으로 되고, 한편 70 질량%를 초과하면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하여 형성한 인쇄물의 내찰성, 내용제성이 저하되는 경향으로 된다.
상기 다관능 모노머로서는, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판의 알킬렌옥사이드 부가물의 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디비닐에테르, 글리세릴에톡시트리아크릴레이트, 글리세릴프로폭시트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 각종 우레탄아크릴레이트, 각종 폴리에스테르아크릴레이트 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 다관능 모노머의 함유량은 광중합성 성분의 총 질량에 대해 5~40 질량%, 바람직하게는 5~35 질량%이다. 다관능 모노머의 함유량이 5 질량% 미만이면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하여 형성한 인쇄물의 이소프로필알코올 등의 용제에 대한 내용제성이 저하되는 경향이 있다. 한편 40 질량%를 초과하면 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하여 형성한 인쇄물의 폴리염화비닐계 시트에 대한 밀착성이 저하되는 경향으로 된다.
또한, 상기 에테르기 함유 단관능 모노머, 환상 구조 함유 단관능 모노머, 아미노기 함유 다관능 모노머, 트리메틸올프로판 골격 함유 모노머의 각종 모노머 중 2종 이상의 모노머에 해당하는 화합물을 사용하는 경우에는, 그 화합물은 이들 각종 모노머 각각의 모노머로서 취급된다.
또한, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 구성하는 광중합성 성분으로서 본 발명의 성능을 저하시키지 않는 함유량으로, 전술한 특정 모노머, 광중합성 성분 이외의 다른 광중합성 성분을 병용하는 것도 가능하다. 이러한 다른 광중합성 성분으로서는, 에틸렌성 이중결합 함유 화합물의 경우 모노머, 프리폴리머, 올리고머 등 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 다른 광중합성 성분으로서는, 이소부틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트 등의 저점도의 광중합성 성분, 우레탄(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들 다른 광중합성 성분은 1종 또는 필요에 따라 2종 이상 사용해도 된다.
〈아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제〉
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 함유한다.
아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제로서는, 450~300 ㎚ 파장의 빛에 의해 개시제 기능이 발현되는 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제(화합물)를 사용한다. 또한, 상기 「450~300 ㎚ 파장의 빛에 의해 개시제 기능이 발현된다」는 것은, 450~300 ㎚ 파장 전역에 걸쳐 광흡수 특성을 갖는 것을 말한다. 이러한 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 사용함으로써, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 추가로 LED에 대한 경화성을 부여할 수 있다.
구체적으로는 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(상품명:TPO, Lambson사 제조), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(상품명:IRGACURE819, BASF사 제조) 등을 들 수 있다.
이들 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제의 함유량은 광중합성 성분의 총 질량에 대해 3~20 질량%의 범위이고, 보다 바람직하게는 10~20 질량%의 범위이다. 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제의 함유량이 3 질량% 미만이면 경화성이 충분하지 않은 경우가 있다. 한편 20 질량%를 초과하면 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 저장 안정성이 저하된다.
〈증감제〉
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에는, 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 대한 경화성을 촉진시키기 위해, 주로 400 ㎚ 이상의 자외선 파장역에서 광흡수 특성을 가지며, 그 범위 파장의 빛에 의해 경화반응의 증감기능이 발현되는 광증감제(화합물)를 추가로 병용 사용할 수 있다.
또한, 상기 「400 ㎚ 이상의 파장의 빛에 의해 증감기능이 발현된다」는 것은, 400 ㎚ 이상의 파장역에서 광흡수 특성을 갖는 것을 말한다. 이러한 증감제를 사용함으로써 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 LED 경화성을 촉진시킬 수 있다.
상기 광증감제로서는 안트라센계 증감제, 티옥산톤계 증감제 등이고, 바람직하게는 티옥산톤계 증감제이다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 병용해서 사용할 수 있다.
구체적으로는 9,10-디부톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 9,10-디프로폭시안트라센, 9,10-비스(2-에틸헥실옥시)안트라센 등의 안트라센계 증감제, 2,4-디에틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 증감제를 들 수 있다. 시판품의 대표예로서는, 안트라센 유도체의 경우 DBA, DEA(가와사키 가세이 케미컬즈사 제조), 티옥산톤계 증감제의 경우 DETX, ITX(Lambson사 제조) 등을 예시할 수 있다.
증감제의 함유량은 광중합성 성분의 총 질량에 대해 0~4 질량%의 범위이다. 4 질량%를 초과하면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 황색으로 변색시키는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다.
〈이산화티탄〉
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 이산화티탄을 함유한다. 이산화티탄으로서는 종래로부터 잉크젯용 잉크로 사용되고 있는 것으로 루틸형, 아나타제형 등의 각종 산화티탄이 사용 가능하다.
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 있어서 이산화티탄의 함유량은 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 전량에 대해 1~20 질량%인 것이 바람직하다. 이산화티탄의 함유량이 1 질량% 미만이면, 얻어지는 인쇄물의 화상품질이 저하되는 경향이 있다. 한편 20 질량%를 초과하면, 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 점도 특성에 악영향을 미치는 경향이 있다.
〈안료 분산제〉
또한, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 필요에 따라 안료 분산제를 함유하고 있어도 된다.
안료 분산제는 안료의 분산성, 본 발명의 백색 잉크 조성물의 보존 안정성을 향상시키기 위해 사용하는 것으로, 종래로부터 사용되고 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있으나, 그중에서도 고분자 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 안료 분산제로서는 카르보디이미드계 분산제, 폴리에스테르아민계 분산제, 지방산아민계 분산제, 변성 폴리아크릴레이트계 분산제, 변성 폴리우레탄계 분산제, 다쇄형 고분자 비이온계 분산제, 고분자 이온활성제 등을 들 수 있다. 이들 안료 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 사용하는 전체 안료의 양을 100 질량부로 했을 때 1~200 질량부를 함유하는 것이 바람직하다. 안료 분산제의 함유량이 1 질량부 미만이면 안료 분산성, 본 발명의 백색 잉크 조성물의 저장 안정성이 저하되는 경우가 있다. 한편 200 질량부를 초과하여 함유시키는 것도 가능하나 효과에 차이가 없는 경우도 있다. 안료 분산제 함유량의 보다 바람직한 하한은 5 질량부, 보다 바람직한 상한은 60 질량부이다.
〈계면활성제〉
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 사용하는 잉크젯 헤드에 따라, 계면활성제로서 종래로부터 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 사용되고 있는 실리콘계 계면활성제 등의 계면활성제를 토출 안정성을 개량하기 위해 함유하는 것이 바람직하다.
실리콘계 계면활성제의 구체적인 예로서는, 폴리에테르 변성 실리콘오일, 폴리에스테르 변성 폴리디메틸실록산, 폴리에스테르 변성 메틸알킬폴리실록산 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물에 있어서 계면활성제의 함유량은 0.005~1.0 질량%이다. 0.005 질량% 미만이면 본 발명의 백색 잉크 조성물의 표면장력이 높아져 잉크젯 헤드로부터의 토출 안정성이 저하된다. 한편 1.0 질량%를 초과하면 본 발명의 백색 잉크 조성물 중에 거품이 증가하여 토출 안정성이 저하된다.
〈첨가제〉
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에는, 필요에 따라 각종 기능성을 발현시키기 위해 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 구체적으로는 광안정화제, 표면처리제, 산화방지제, 노화방지제, 가교촉진제, 중합금지제, 가소제, 방부제, pH 조정제, 소포제, 보습제 등을 들 수 있다.
이상의 재료로부터 얻어지는 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 JIS K2265에 준거한 방법으로 세타밀폐식 인화점 측정장치를 사용하여 측정한 인화점이 70℃ 이상인 것이 바람직하다. 이러한 인화점을 가짐으로써 본 발명의 백색 잉크 조성물은 GHS의 인화성 액체 구분 4에 상당하는 레벨로 할 수 있어, 저인화성이라는 안전성이 우수한 것이 된다.
또한, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 25℃에서의 점도가 100 mPa·s 이하이다. 또한 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 구체적인 점도를 각 잉크젯장치에 적응하도록 설계하는 것도 가능하다.
또한 본 명세서에 있어서 점도란, E형 점도계(상품명:RE100L형 점도계, 도키 산교사 제조)를 사용하여 25℃, 20 rpm의 조건에서 측정한 점도이다.
본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물은 상기한 특정 광중합성 성분과 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 특정량 함유시킴으로써 자외선, 특히 발광다이오드(LED)를 광원으로 한 자외선에 대한 경화성이 우수하고, 바닥재, 염화비닐, 폴리카보네이트 등의 기재에 대한 밀착성 및 내찰성이 양호하며, 토출 안정성 및 저장 안정성이 우수하고, 높은 인화점, 저피부자극성 및 저취기 등의 안전성 모두에 있어서 우수한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물을 조제하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 상기한 재료를 모두 첨가하여 비드밀이나 쓰리롤밀 등으로 혼합하여 조제할 수 있다.
또한 이산화티탄, 안료 분산제 및 광중합성 성분을 혼합함으로써 사전에 농축 베이스 잉크를 얻어두고, 그 농축 베이스 잉크에 목적하는 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 조성이 되도록 광중합성 성분, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제, 필요에 따라 계면활성제 등의 첨가제를 첨가하여 조제하는 것도 가능하다.
본 발명의 백색 잉크 조성물을 인자하는 기재로서는 바닥재, 염화비닐, 폴리카보네이트 등이 바람직하나, 종래로부터 광경화형 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물이 인자되는 기재(종이, 플라스틱 필름, 캡슐, 젤, 금속박, 유리, 천 등)라면 문제없이 인자 가능하다.
본 발명의 백색 잉크 조성물을 인자, 경화시키는 방법으로서, 구체적으로는 본 발명의 백색 잉크 조성물을 잉크젯 헤드에 의해 기재에 토출시킨 후, 기재에 착탄(着彈)된 본 발명의 백색 잉크 조성물의 도막을 빛으로 노광시켜 경화시키는 방법을 들 수 있다.
예를 들면 기재로의 토출(화상의 인자)은 본 발명의 백색 잉크 조성물을 잉크젯 기록용 프린터의 저점도 대응 프린터 헤드에 공급하여, 기재에 대해 도막의 막 두께가 예를 들면 1~60 ㎛가 되도록 그 잉크 조성물을 프린터 헤드로부터 토출시킴으로써 행할 수 있다. 또한 빛으로의 노광, 경화(화상의 경화)는 화상으로서 기재에 도포된 본 발명의 백색 잉크 조성물의 도막에 빛을 조사함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물을 인자하는 잉크젯 기록방식용 프린터장치로서는, 종래로부터 사용되고 있는 잉크젯 기록방식용 프린터장치를 이용할 수 있다. 또한, 컨티뉴어스 타입의 잉크젯 기록방식용 프린터장치를 사용하는 경우는, 본 발명의 백색 잉크 조성물에 추가로 도전성 부여제를 첨가하여 전도도를 조절한다.
상기 도막의 경화에 있어서 광원으로서는 자외선(UV), 자외선(발광다이오드(LED)), 전자선, 가시광선 등을 들 수 있으며, 환경 면에서 바람직하게는 발광 피크 파장이 350~420 ㎚의 범위인 자외선을 발생시키는 발광다이오드(LED)이다.
( 실시예 )
〈실시예 1~3 및 비교예 1~8〉
광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물의 조제
아래에 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한 특별히 언급이 없는 한, 「%」는 「질량%」를 의미하고, 「부」는 「질량부」를 의미한다.
아래의 실시예, 비교예에서 사용한 재료는 다음과 같다.
〈안료 분산제〉
솔스퍼스 56000(루브리졸사 제조)
〈광중합성 성분〉
비스코트 #160:벤질아크릴레이트(오사카 유기 화학공업사 제조)
빔셋 770:비닐포름아미드(아라카와 화학공업사 제조)
SR285:테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트(사토머사 제조)
SR454:트리메틸올프로판의 에틸렌옥사이드 부가물의 트리아크릴레이트
(사토머사 제조)
SR440:이소데실아크릴레이트(사토머사 제조)
SR508:디프로필렌글리콜디아크릴레이트(사토머사 제조)
〈아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제〉
TPO:2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(Lambson사 제조)
〈비아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제〉
IRGACURE184:1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(BASF사 제조)
〈증감제〉
DETX:2,4-디에틸티옥산톤(Lambson사 제조)
〈첨가제〉
UV-22:Irgastab UV 22:2,6-비스(1,1-디메틸에틸)-4-(페닐메틸렌)-2,5-시클
로헥사디엔-1-온과 글리세롤트리아크릴레이트의 혼합물(질량비20:80)
(BASF사 제조)
BYK-315:실리콘계 첨가제(BYK Chemie사 제조)
〈백색 잉크 조성물〉
이산화티탄, 안료 분산제(솔스퍼스 56000) 및 광중합성 성분(비스코트 #160)을 배합 비율(질량 비율)이 40/4/56이 되도록 배합한 혼합물을, 아이거 밀(미디어로서 직경 0.5 ㎜의 지르코니아 비드를 사용)을 사용하여 분산시켜 화이트 농축 베이스를 얻었다.
얻어진 화이트 농축 베이스에 표 1의 배합 조성(질량%)이 되도록 각 성분을 배합하고 교반 혼합하여, 실시예 1~3 및 비교예 1~8의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 얻었다.
[잉크 조성물의 점도 측정]
실시예 1~3 및 비교예 1~8에서 얻어진 각 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 대해, E형 점도계(상품명:RE100L형 점도계, 도키 산교사 제조)를 사용하여 온도 25℃, 로터 회전속도 20 rpm의 조건에서 점도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[잉크 조성물의 성능 평가]
(통상 막 두께)
실시예 1~3 및 비교예 1~8에서 얻어진 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 PVC80(린텍사 제조)에 #4의 바코터로 도포하였다. 이어서 포세온·테크놀로지사 제조 UV-LED 광 램프를 사용하여 경화시켰다.
아래의 방법으로 UV-LED 광 램프를 이용했을 때의 경화성, 밀착성, 내용제성, 내찰성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(LED 경화성)
포세온·테크놀로지사 제조 UV-LED 광 램프로, 램프와 잉크 도포면의 거리 2 ㎝, 1회당 조사시간 1초의 조사조건(1초당 UV 적산광량 60 mJ/㎝2) 하에서 표면의 점착성(tackiness)이 없어질 때까지의 조사횟수로 평가하였다.
(밀착성)
표면의 점착성이 없어질 때까지 경화시킨 각 백색 잉크 조성물의 경화도막을 커터칼로 크로스커트하여, 커트한 부분에 셀로판 테이프를 붙이고, 이를 떼어냄으로써 경화도막의 박리상태를 아래의 기준으로 평가하였다.
○:경화도막의 박리 없음
△:경화도막의 박리가 있었으나 박리면적이 20% 미만
×:경화도막의 박리면적이 20% 이상
(내용제성)
가쿠신 타입 견뢰도 시험기(다이에이 가가쿠 세이키 제작소 제조)를 사용하여 이소프로필알코올을 스며들게 한 표백 천으로 500 g의 하중을 가하여 20회 백색 잉크 조성물의 경화도막을 문질렀을 때의 경화도막의 용해 상태를 판단하기 위해, 표백 천의 오염과 문질러진 경화도막면의 상태를 육안으로 관찰하여, 아래의 기준으로 평가하였다.
○:표백 천의 오염, 경화도막의 손모(損耗)가 모두 확인되지 않음
△:표백 천이 오염되나, 경화도막의 손모가 관찰되지 않음
×:표백 천이 오염되고, 경화도막의 손모도 있음
(내찰성)
가쿠신 타입 견뢰도 시험기(다이에이 가가쿠 세이키 제작소 제조)를 사용하여 표백 천으로 500 g×200회 도막을 문질렀을 때의 도막의 벗겨짐 상태를 육안으로 관찰하여, 아래의 기준으로 평가하였다.
○:도막의 벗겨짐 없음
△:도막의 표면에 흠집이 있음
×:도막이 벗겨져 기재가 보임
(토출 안정성)
25℃의 분위기온도 하에 저점도 잉크용 잉크젯 노즐을 구비한 잉크젯 기록장치와, 실시예 1~3 및 비교예 1~8에서 얻어진 각 백색 잉크 조성물을 24시간 두어, 잉크젯 기록장치 및 각 백색 잉크 조성물의 온도를 25℃로 하였다. 그 후 25℃의 분위기온도 하에서 각 백색 잉크 조성물을 사용하여 PVC80(린텍사 제조) 상에 연속적으로 인자하여 토출 안정성 평가를 행하고, 아래의 기준으로 평가하였다.
○:인쇄의 흐트러짐이 없고, 안정적으로 토출 가능
×:인쇄의 흐트러짐이 있거나 또는 안정적으로 토출 불가능
(저장 안정성)
실시예 1~3 및 비교예 1~8에서 얻어진 각 백색 잉크 조성물을 각각 유리병에 모으고, 마개를 밀봉하여 40℃에서 7일간 보존한 후의 상태를 아래 평가기준에 따라 평가하였다.
○:증점, 침강물이 모두 확인되지 않음
△:가볍게 흔들면 원래 상태로 돌아가는 정도의 증점과 침강물이 확인됨
×:강하게 흔들어도 원래 상태로 돌아가지 않는 정도의 증점과 침강물이 확인됨
(박막에서의 LED 경화성)
실시예 1~3 및 비교예 1~8에서 얻어진 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 PVC80(린텍사 제조)에 #3의 바코터로 도포하였다. 이어서 포세온·테크놀로지사 제조 UV-LED 광 램프를 사용하여 경화시켰다.
아래의 방법으로 UV-LED 광 램프를 이용했을 때의 경화성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(UV-LED 광 램프를 이용했을 때의 경화성)
포세온·테크놀로지사 제조 UV-LED 광 램프로, 램프와 잉크 도포면의 거리 2 ㎝, 1회당 조사시간 1초의 조사조건(1초당 UV 적산광량 60 mJ/㎝2) 하에서 표면의 점착성이 없어질 때까지의 조사횟수로 평가하였다.
Figure 112017076324790-pct00001
상기 표 1에 나타내는 결과에 의하면, 본 발명의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물인 실시예 1~3에 의하면 LED 경화성, 밀착성, 내용제성, 내찰성, 토출 안정성, 저장 안정성 및 박막에서의 LED 경화성이 우수하다.
그러나, 비닐포름아미드를 함유하는 비교예 1에 의하면 저장 안정성이 떨어지는 결과가 되었다. 에테르기 함유 단관능 모노머를 포함하지 않는 비교예 3에 의하면 박막을 포함하는 LED 경화성이 떨어지는 결과가 되고, 과잉으로 함유시킨 비교예 4에 의하면 내용제성이 떨어지는 결과가 되었다. 환상 구조 함유 단관능 모노머의 함유량이 적은 비교예 2에 의하면 밀착성이 떨어지는 결과가 되고, 과잉으로 함유시킨 비교예 5에 의하면 내용제성 및 내찰성이 떨어지는 결과가 되었다. 다관능 모노머의 함유량이 적은 비교예 6에 의하면 내용제성 및 내찰성이 떨어지는 결과가 되었다. 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제의 함유량이 적은 비교예 7에 의하면 박막을 포함하는 LED 경화성이 떨어지는 결과가 되고, 과잉으로 함유시킨 비교예 8에 의하면 저장 안정성이 떨어지는 결과가 되었다.
이러한 결과에 의하면, 본 발명은 특정 조성의 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물로 함으로써 LED 경화성, 밀착성, 내용제성, 내찰성, 토출 안정성, 저장 안정성 및 박막에서의 LED 경화성이 우수하다는 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 비닐포름아미드를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 2 질량% 이하 함유하고, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상인 에테르기 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 0.1~20 질량% 함유하며, 벤질아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페놀아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린, 이소보르닐아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 4-tert-부틸시클로헥실아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상인 환상 구조 함유 단관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 35~70 질량% 함유하고, 또한, 다관능 모노머를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 5~40 질량% 함유하는 광중합성 성분과, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제를 광중합성 성분의 총 질량에 대해 3~20 질량% 함유하고, 이산화티탄을 함유하며, 25℃에서의 점도가 100 mPa·s 이하인 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다관능 모노머가 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트로부터 선택되는 1종 이상인 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항에 기재된 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 사용하는 잉크젯 인쇄방법으로서, 상기 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물을 피기록매체에 부착시키고, 부착시킨 광경화형 잉크젯 인쇄용 백색 잉크 조성물에 발광다이오드를 광원으로 하고 발광 피크 파장이 350~420 ㎚의 범위에 있는 자외선을 조사하는 잉크젯 인쇄방법.
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