TWI649380B - 油墨組成物及其製造方法、以及使用該油墨組成物之噴墨用墨水組及噴墨印刷系統 - Google Patents

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Abstract

本發明之油墨組成物，其特徵係含有聚合性化合物及光聚合起始劑，以溫度25℃之水萃取法所測定的有機磺酸之含量為50ppm以下，以卡費雪法所測定之水的含量相對於前述油墨組成物之全質量為0.50質量%以下。又，本發明之噴墨用墨水組，其特徵係具備上述本發明之油墨組成物。又，本發明之噴墨印刷系統，其特徵係使用上述本發明之油墨組成物及噴墨記錄裝置，前述噴墨記錄裝置係具備油墨加溫部及油墨用過濾器。

Description

油墨組成物及其製造方法、以及使用該油墨組成物之噴墨用墨水組及噴墨印刷系統
本發明係有關使用於噴墨印表機之油墨組成物及其製造方法、以及使用該油墨組成物之噴墨用墨水組及噴墨印刷系統。
適用於噴墨方式之油墨，就溶劑而言，可使用一種以水作為主成分之水性油墨、或以有機溶劑作為主成分之油性油墨，但為了抑制圖像之滲透，藉由活性能量線(例如紫外線)之照射使油墨硬化之無溶劑型的活性能量線硬化型噴墨油墨正備受矚目。
此種之活性能量線硬化型噴墨油墨係不含溶劑，故不須於記錄介質中使溶劑滲透，且可以極短時間使油墨硬化，故不依記錄介質之種類而獲得滲透少之高印字品質。
另一方面，在活性能量線硬化型噴墨油墨中，係於油墨中易產生析出物，以噴墨印表機吐出油墨時，有堵塞噴墨頭之問題。此係因使用有機磺酸等觸媒而 製造活性能量線硬化型噴墨油墨所含之聚合性化合物，故一般上述聚合性化合物中會殘留上述觸媒，長期間保存油墨時，上述觸媒會溶出至油墨中而與其他之成分反應，其反應物會於噴墨頭析出而產生堵塞所致者。
為解決上述問題，已提出一種含有酸觸媒之光聚合性化合物、及在含有光聚合起始劑之油墨中含有一定量的水(專利文獻1)。若依據專利文獻1，可藉此而防止自油墨產生析出物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-213801號公報
[發明之概要]
但，若使用含有水之油墨而形成印刷物，於圖像產生滲透等之印刷性上有問題。因此，在專利文獻1所提出之方法中，最後必須以某些手段除去水，而須有用於此之裝置等，且印刷系統變複雜。
本發明係為解決上述問題而構成者，提供一種無析出物的產生，吐出性高之油墨組成物及其製造方法、以及使用其油墨組成物之噴墨用墨水組及噴墨印刷系 統。
本發明之油墨組成物係含有聚合性化合物及光聚合起始劑，其特徵為以溫度25℃之水萃取法所測定的有機磺酸之含量為50ppm以下，以卡費雪法所測定之水的含量相對於前述油墨組成物之全質量為0.50質量%以下。
又，本發明之油墨組成物的製造方法，其特徵係包含如下步驟：準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟；在前述油墨組成物前驅體中添加鹼金屬鹽而以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟；使前述攪拌後之前述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟；過濾前述熟成後之前述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟。
又，本發明之油墨組成物的另一製造方法，其特徵係包含如下步驟：準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟；將前述油墨組成物前驅體以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟；使前述攪拌後之前述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟；過濾前述熟成後之前述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟；前述聚合性化合物及前述光聚合起始劑之至少一者 含有鹼金屬離子。
本發明之噴墨用墨水組其特徵係包含上述本發明之油墨組成物。
本發明之噴墨印刷系統，其特徵係使用上述本發明之油墨組成物及噴墨記錄裝置之噴墨印刷系統，前述噴墨記錄裝置係具備油墨加溫部及油墨用過濾器。
若依據本發明，可提供一種無析出物之產生，吐出性高之油墨組成物及其製造方法、以及使用該油墨組成物之噴墨用墨水組及噴墨印刷系統。
[用以實施發明之形態] (實施形態1)
首先，說明有關本發明之油墨組成物。本發明之油墨組成物係含有聚合性化合物及光聚合起始劑，以溫度25℃之水萃取法所測定之有機磺酸的含量為50ppm以下，以卡費雪法所測定之水的含量，相對於上述油墨組成物之全質量為0.50質量%以下。
本發明之油墨組成物係因以溫度25℃之水萃取法所測定之有機磺酸的含量為50ppm以下，故無析出物之產生，具有高的吐出性。又，本發明之油墨組成物係 以卡費雪法(Karl Fischer)法所測定之水的含量，相對於上述油墨組成物之全質量為0.50質量%以下，故材料中之鹼金屬離子與有機磺酸之反應場變少，可控制在油墨中產生反應物。
以下，詳細說明本發明之油墨組成物。
<有機磺酸之含量>
本發明之油墨組成物中之有機磺酸的含量係以在溫度25℃之水萃取法所測定之值。上述有機磺酸係含於作為油墨成分之聚合性化合物中，且作為合成上述聚合性化合物之時所使用之觸媒的有機磺酸會殘留者。本發明之油墨組成物中係以在溫度25℃之水萃取法所測定之有機磺酸的含量為50ppm以下，但以29ppm以下為更佳，以7ppm以下為再更佳。上述有機磺酸之含量的下限值理想上為0ppm，但要完全去除有機磺酸係有困難，1ppm左右成為極限。
上述水萃取法係以色層分析法測定使油墨組成物與水混合所製作之測定液中的有機磺酸之含量。因難以直接測定油墨組成物中之有機磺酸之含量。上述色層分析法係可採用例如液體色層分析法、離子色層分析法等。
作為合成上述聚合性化合物時所使用之觸媒的上述有機磺酸，一般係選自由甲烷磺酸、乙烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、十二碳基苯磺酸、甲苯磺酸、及萘磺酸所構成之群中的至少1種。
<水之含量>
本發明之油墨組成物中之水的含量係以卡費雪法所測定之值。上述水係在油墨之製造過程不可避免地混入者，並非刻意地添加者。本發明之油墨組成物中係使以卡費雪法所測定之水的含量相對於上述油墨組成物之全質量為0.50質量%以下，但以0.20質量%以下為更佳，以0.03質量%以下為再更佳。上述水之含量的下限值理想上係0質量%，但一般之製造環境下係難以達成0質量%，0.01質量%左右為極限。若相對於本發明之油墨組成物的全質量存在超過0.50質量%之水，使其水作為反應場而材料中之鹼金屬離子與前述有機磺酸會反應，且在油墨中會產生其反應物，故不佳。
<聚合性化合物>
上述聚合性化合物係可使用在具有藉由能量線進行硬化之特性的分子內具有1個或複數個之乙烯性雙鍵的單官能單體或多官能單體。
上述聚合性化合物係以含有胺改質聚合性化合物為佳。認為上述胺改質聚合性化合物係可抑制因空氣中之氧所致之聚合阻礙，紫外線照射時，特別是在使用發光二極體(LED)之低能量的紫外線照射時可提升硬化速度。
上述胺改質聚合性化合物較佳係於分子內至 少具有1個以上之胺基(第一級、第二級或第三級胺骨架)之聚合性化合物。如此之聚合性化合物係可舉例如胺基(甲基)丙烯酸酯、胺改質聚醚(甲基)丙烯酸酯、胺改質聚酯(甲基)丙烯酸酯、胺改質環氧基(甲基)丙烯酸酯、胺改質胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。此等係可單獨或組合二種以上而使用。上述胺改質聚合性化合物之含量係無特別限定，但只要相對於上述油墨組成物之全質量設為1質量%以上30質量%以下即可，以1質量%以上11質量%以下為更佳。
上述胺改質聚合性化合物係在單體之硬化物的玻璃轉移溫度較佳為25℃以下，更佳為10℃以下，但從密著性之點而言，為所希望的。上述玻璃轉移溫度之測定係對將胺改質聚合性化合物、及作為起始劑之1-羥基環己基苯基酮(1,2-α-羥基烷基乙酮系起始劑)混合而成之混合物(聚合性化合物/起始劑之質量比：97/3)照射具有累積光量1000mJ/cm2之能量的紫外線而形成聚合物，可藉示差熱測定裝置(Mac Science股份公司製之商品名“TG-DTA(2000S)”)測定此聚合物。
上述胺改質聚合性化合物之質量平均分子量較佳係100以上，更佳係500以上，從對油墨硬化物賦予柔軟性之點而言，為較佳。又，上述胺改質聚合性化合物之質量平均分子量從油墨之低黏度化之點而言，較佳係2000以下，更佳係1500以下。在此，質量平均分子量係使寡聚物單體藉凝膠滲透色層分析(GPC)所測定(溶 劑：四氫呋喃)之聚苯乙烯換算的分子量。
上述胺改質聚合性化合物具體上係可舉例如Daicell Allenex公司製之商品名“EBECRYL80”、“EBECRYL 81”、“EBECRYL 7100”、Sartomer公司製之商品名“CN371”、“CN550”、“CN551”、BASF公司製之商品名“Laromer PO94F”等。
上述胺改質聚合性化合物以外之聚合性化合物係可使用以下者。
於上述分子內具有1個之乙烯性雙鍵的單官能單體，具體上係可舉例如戊基(甲基)丙烯酸酯、異戊基(甲基)丙烯酸酯、辛基(甲基)丙烯酸酯、異辛基(甲基)丙烯酸酯、癸基(甲基)丙烯酸酯、異癸基(甲基)丙烯酸酯、月桂基(甲基)丙烯酸酯、異肉豆蔻基(甲基)丙烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯、異硬脂基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基-二甘醇(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫酞酸、新戊二醇(甲基)丙烯酸安息香酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基-二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基-三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基-聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基-聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基酚環氧乙烷加成物(甲基)丙烯酸酯、四氫呋喃甲基(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、 2-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-酞酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-2-羥基乙基-酞酸、及對此等賦予磷或氟等官能基之(甲基)丙烯酸酯單體等。此等係可單獨或混合複數而使用。
於上述分子內具有2個之乙烯性雙鍵的多官能單體，具體上係可舉例如羥基三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚四伸甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷(甲基)丙烯酸安息香酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(1000)二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(400)二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(700)二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A環氧乙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A環氧丙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯等。此等係可單獨或混合複數而使用。
於上述分子內具有3個乙烯性雙鍵之多官能單體，具體上係可舉例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、參(2-羥基乙基)三聚異氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、甘油基三(甲基)丙烯酸酯、及此等之環氧乙烷改質體、環氧丙烷改質體、己內酯改質體等。此等係可單獨或混合複數而使用。
於上述分子內具有4個乙烯性雙鍵之多官能單體，具體上係可舉例如雙三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、及此等之環氧乙烷改質體、環氧丙烷改質體、己內酯改質體等。此等係可單獨或混合複數而使用。
於上述分子內具有5個乙烯性雙鍵之多官能單體，具體上係可舉例如二新戊四醇羥基五(甲基)丙烯酸酯、及此等之環氧乙烷改質體、環氧丙烷改質體、己內酯改質體等。此等係可單獨或混合複數而使用。
於上述分子內具有6個乙烯性雙鍵之多官能單體，具體上係可舉例如二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、及此等之環氧乙烷改質體、環氧丙烷改質體、己內酯改質體等。此等係可單獨或混合複數而使用。
上述油墨組成物係可更含有寡聚物或預聚物作為聚合性化合物。
上述油墨組成物中之上述聚合性化合物之含量並無特別限定，但相對於上述油墨組成物之全質量，以55至98質量%為佳。只要上述聚合性化合物之含量為上 述範圍，即可提升油墨之硬化性及密著性。
<光聚合起始劑>
上述光聚合起始劑較佳係可使用以低能量起始聚合之含有選自由醯基氧化膦化合物、α-胺基烷基乙酮化合物、及硫雜蒽酮化合物所構成之群中的至少1種的化合物之光聚合起始劑。特別，以醯基氧化膦化合物、或α-胺基烷基乙酮化合物及硫雜蒽酮化合物之混合物為更佳。
上述醯基氧化膦化合物具體上係可舉例如2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、2,6-二甲氧基苯甲醯基二苯基氧化膦、2,6-二氯苯甲醯基二苯基氧化膦、2,3,5,6-四甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、2,6-二甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、4-甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、4-乙基苯甲醯基二苯基氧化膦、4-異丙基苯甲醯基二苯基氧化膦、1-甲基環己醯基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸甲基酯、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸異丙基酯、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等。此等係可單獨或混合複數而使用。可在市場取得之醯基氧化膦化合物係可舉例如Ciba公司製之“DAROCURE TPO”等。
上述α-胺基烷基乙酮化合物具體上係可舉例如2-甲基-1-〔4-(甲基硫)苯基〕-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)丁酮-1、2-甲 基-1-〔4-(甲氧基硫)-苯基〕-2-嗎啉基丙烷-2-酮等。此等係可單獨或混合複數而使用。可在市場取得之α-胺基烷基乙酮化合物係可舉例如Ciba公司製之“IRGACURE 369”、“IRGACURE 907”等。
上述硫雜蒽酮化合物具體上係可舉例如硫雜蒽酮、2-甲基硫雜蒽酮、2-乙基硫雜蒽酮、2-異丙基硫雜蒽酮、4-異丙基硫雜蒽酮、2-氯硫雜蒽酮、2,4-二甲基硫雜蒽酮、2,4-二乙基硫雜蒽酮、2,4-二氯硫雜蒽酮、1-氯-4-丙氧基硫雜蒽酮等。此等係可單獨或混合複數而使用。可在市場取得之硫雜蒽酮化合物係可舉例如日本化薬公司製之“MKAYACURE DETX-S”、DOUBLE BOND CHEMICAL公司製之“ITX-S”等。
上述油墨組成物中之上述光聚合起始劑的含量係亦依據上述聚合性化合物之含量而定，但相對於油墨組成物之全質量，總量以2至15質量%為較佳。若上述光聚合起始劑之含量為2質量%以上，即使以低能量照射，亦可獲得硬化性及密著性優異之油墨。另一方面，若上述光聚合起始劑之含量為15質量%以下，可抑制未反應成分之殘存。
<著色劑>
本發明之油墨組成物係可更含有著色劑。但，本發明之油墨組成物為無色透明之澄清油墨組成物時，不含著色劑。
上述著色劑係無特別限定，但本發明之油墨組成物為非水系，故以容易均勻分散於非水溶性介質之顏料、易溶解之染料為較佳。
上述顏料係無機顏料、有機顏料之任一者均可使用。無機顏料係可舉例如氧化鈦、鋅白、氧化鋅、鋅鋇白、氧化鐵、氧化鋁、二氧化矽、高嶺土、蒙脫土、滑石、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化矽、氧化鋁、鎘紅、氧化鐵紅、鉬紅、鉻辰砂、鉬橙、黃鉛、鉻黃、鎘黃、黃色氧化鐵、鈦黃色、氧化鉻、鉻綠、鈷綠、鈦鈷綠、鈷鉻綠、群青、群青(Ultramarine blue)、紺青、鈷藍、天藍、錳紫、鈷紫、雲母等。有機顏料係可舉例如偶氮系、次甲基偶氮系、多偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、蒽醌系、靛青系、硫靛青系、喹啉黃系、苯並咪唑酮系、異吲哚啉系等之有機顏料。又，亦可使用由酸性、中性或鹼性碳所構成之碳黑。進一步，亦可使用經交聯之丙烯酸樹脂的中空粒子等作為有機顏料。
本發明之油墨組成物中，一般可使用黑色、以及青藍、洋紅色、及黃色之3原色的顏料，但具有其他色相之顏料、或金、銀色等金屬光澤顏料、無色或淡色之體質顏料等亦可依照目的而使用。
上述著色劑係不僅1種單獨，亦可混合2種以上而使用。又，在本發明中，亦可組合使用2種類以上之有機顏料或有機顏料之固熔體。又，可使用每一打印之液滴及液體相異之著色劑，亦可使用相同之著色劑。
上述著色劑之分散係可使用例如粒磨機、球磨機、砂磨機、磨碎機、輥磨機、噴磨機、均質機、油漆搖混機、捏合機、攪拌機、漢歇爾混合機、膠體研磨機、超音波均質機、珠磨機、濕式噴磨機等之分散裝置，又，亦可使用線式混合機等之混合機。進一步，上述著色劑分散後，就除去著色劑之粗大粒子的目的，可使用離心分離機、過濾器、交叉流動等而進行分級處理。
進行上述著色劑之分散時，可添加分散劑。分散劑係其種類無特別限制，但以使用公知之高分子分散劑為較佳。
上述分散劑之含量係可依使用目的而適當選擇，但例如相對於油墨組成物之全質量，可設定為0.01至5質量%。
又，當添加上述著色劑時，依需要，亦可使用依照各種著色劑之綜效劑作為分散助劑。
上述著色劑之含量係可依顏色、及使用目的而適當選擇，但從圖像濃度及保存安定性之觀點，相對於油墨組成物之全質量，以0.3至30質量%為佳，以0.5至20質量%為更佳。
<其他之成分>
本發明之油墨組成物較佳係添加聚合抑制劑、抗凝膠化劑、表面調整劑。藉由添加上述聚合抑制劑、抗凝膠化劑，可提升油墨組成物之保存安定性。又，藉由添加上述 表面調整劑，可提升印刷物表面之平整性。
上述聚合抑制劑係可使用例如阻胺化合物、亞硝基胺化合物、醌化合物等。上述凝膠化防止劑係可使用例如阻胺系化合物等。又，上述表面調整劑係可使用例如聚矽氧烷等。
又，於本發明之油墨組成物係依需要，可添加消泡劑、殺菌劑、保濕劑、pH調整劑、防腐劑、防鏽劑等之添加劑。
其次，說明有關本發明之油墨組成物的製造方法。
本發明之油墨組成物的第1製造方法，其特徵係準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟(A)；在上述油墨組成物前驅體中添加鹼金屬鹽而以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟(B1)；使上述攪拌後之上述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟(C)；過濾上述熟成後之上述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟(D)。
又，本發明之油墨組成物之第2製造方法，其特徵係準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟(A)；將上述油墨組成物前驅體以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟(B2)；使上述攪拌後之上述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟(C)； 過濾上述熟成後之上述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟(D)；上述聚合性化合物及前述光聚合起始劑之至少一者含有鹼金屬離子。
進一步，本發明之油墨組成物之第1及第2製造方法係可具備脫水處理步驟(E)。
在上述步驟(A)係可將前述之聚合性化合物及光聚合起始劑、依需要之著色劑、聚合抑制劑、抗凝膠化劑、表面調整劑及其他之添加劑使用攪拌機均勻地混合，藉此，調製油墨組成物前驅體。攪拌機係可使用例如三合一馬達、磁攪拌器、分散機、均質機等。
在上述步驟(B1)係於上述油墨組成物前驅體中添加鹼金屬鹽，使於上述聚合性化合物含有之有機磺酸、與鹼金屬離子反應。上述鹼金屬鹽係可使用例如乙酸鈉、酒石酸鈉、檸檬酸鈉、安息香酸鈉、丙烯酸鈉等之有機酸鹼金屬鹽；氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉等之無機酸鹼金屬鹽等，但依據HSAB法則，較佳係易與有機磺酸反應、且易溶解於聚合性化合物之鹼金屬鹽，例如丙烯酸鈉等。
上述鹼金屬鹽之添加量並無特別限定，但相對於上述油墨組成物前驅體之全質量只要為0.001質量%以上0.1質量%以下即可。上述鹼金屬鹽之添加量若為0.001質量%以上，與上述油墨組成物前驅體中之有機磺酸的反應變充分，可抑制油墨組成物保存中之析出物的發生。另一方面，上述鹼金屬鹽之添加量若為0.1質量%以 下，亦可抑制油墨組成物保存中之上述鹼金屬鹽本身的析出物之發生。
在上述步驟(B1)中，使用不易溶解於上述油墨組成物前驅體之鹼金屬鹽時，亦可使用將上述鹼金屬鹽溶解於水後，添加於上述油墨組成物前驅體之步驟。該情形，為使水之含量相對於油墨組成物之全質量為0.50質量%以下，以採取脫水處理步驟(E)為佳。
本發明之油墨組成物的第1製造方法中，係在上述步驟(B1)中必須將鹼金屬鹽添加在油墨組成物前驅體中。另一方面，有時在油墨組成物之聚合性化合物、光聚合起始劑等之成分中含有例如鹼金屬離子作為雜質，該情形，係如本發明之油墨組成物的第2製造方法之上述步驟(B2)，不須於油墨組成物前驅體中更添加鹼金屬鹽。
上述油墨組成物之成分原本是否含有鹼金屬離子，係可藉由ICP發光分光分析裝置、ICP質量分析裝置、原子吸光分析裝置等進行分析來確認。
上述鹼金屬離子係只要於上述聚合性化合物、光聚合起始劑等油墨組成物之成分的至少一種中含有5至200ppm即可。一般，上述鹼金屬離子係包含於聚合性化合物、光聚合起始劑等之成分中作為雜質者，上述聚合性化合物或上述光聚合起始劑並非含有鹼金屬離子作為其基本成分。上述鹼金屬離子可舉例如鈉離子、鉀離子等。
上述步驟(B2)中係使在上述聚合性化合物含有之有機磺酸、與在聚合性化合物、光聚合起始劑等含有之鹼金屬離子反應。
在上述步驟(C)係使上述有機磺酸與上述鹼金屬離子之反應物充分析出。熟成溫度係在低溫產生過飽和析出現象，故設為-20℃以上35℃以下之溫度，以-20℃以上10℃以下為更佳。低溫熟成期間係依存於對有機磺酸之反應物的產生頻率而設定，但以60分以上、30日以下為較佳。進而，就促進反應之目的，作為低溫熟成之前步驟，可採取40℃以上70℃以下之高溫熟成。高溫熟成期間係以120分鐘以上、20日以下為較佳。
在上述步驟(D)，係將上述油墨組成物前驅體以過濾器等過濾而除去析出物，製作已降低有機磺酸之含量的油墨組成物。
上述步驟(E)係亦可與上述步驟(A)至(D)分開而單獨進行，但亦可將上述步驟(E)組入於上述步驟(A)至(D)而實施。例如，將上述步驟(E)組入於上述步驟(B1)或(B2)之時，係可利用聚合性化合物與水之蒸發速度差而成之加溫攪拌所致之脫水步驟而實施，將上述步驟(E)組入於上述步驟(D)之時，係可將分子篩、二氧化矽凝膠、活性氧化鋁、離子交換樹脂等吸水性之填充劑所致之吸水步驟配置於過濾步驟之前段或後段而實施。
藉由進行上述步驟(A)至(D)，以前述之 水萃取法測定本發明之油墨組成物時，可使有機磺酸之含量為50ppm以下。
又，在上述步驟(A)至(E)中，係不含加入水之步驟、或含有脫水步驟，故以前述之卡費雪法測定本發明之油墨組成物時，可使水之含量相對於油墨組成物之全質量為0.50質量%以下。
(實施形態2)
其次，說明有關本發明之噴墨用墨水組。本發明之噴墨用墨水組，其特徵係含有前述本發明之油墨組成物。具體而言，本發明之噴墨用墨水組係具備由本發明之油墨組成物所構成之複數油墨。上述油墨係相當為例如含有黑色顏料之黑色油墨、含有青藍色顏料之青藍色油墨、含有洋紅色顏料之洋紅色油墨、含有黃色顏料之黃色油墨等顏料油墨、及不含顏料之無色透明的澄清油墨等。
(實施形態3)
其次，說明有關本發明之噴墨印刷系統。本發明之噴墨印刷系統係使用前述本發明之油墨組成物與噴墨記錄裝置之噴墨印刷系統，上述噴墨記錄裝置係特徵在於具備油墨加溫部與油墨用過濾器。亦即，上述油墨加溫部係用以將油墨組成物之黏度調整成在噴墨頭之最適吐出黏度而具備，又，上述油墨用過濾器係除去油墨組成物或卡匣填充等製造步驟中之塵埃或來自外部之混入異物，用以防止噴 墨頭內之油墨流路或噴嘴前端之堵塞而使用。
在本發明之噴墨印刷系統係使用具備油墨加溫部及油墨用過濾器之噴墨記錄裝置，故使用有機磺酸之含量超過50ppm，且水之含量超過0.50質量%之油墨組成物時，藉油墨加溫狀態可促進反應物之形成，且因所產生之大量析出物會堵塞於油墨用過濾器全面而阻斷油墨流路，故油墨組成物未到達至噴嘴前端。另一方面，使用有機磺酸之含量為50ppm以下、且水之含量為0.50質量%以下之本發明的油墨組成物時，因降低油墨黏度，故即使經加溫，亦可抑制反應物之形成，故無噴墨頭內之油墨流路或噴嘴前端被析出物堵塞。
上述噴墨記錄裝置之噴墨方式並無特別限定，但可採用利用靜電引誘力而使油墨吐出之電荷控制方式、利用壓電元件之振動壓力的需求液滴方式(壓力脈衝方式)、將電氣訊號改變成音響束而照射於油墨之放射壓之音響噴墨方式、加熱油墨而形成氣泡，利用所產生之壓力的熱感噴墨方式。
本發明之噴墨印刷系統中係例如使用噴墨印表機，從含有上述本發明之油墨組成物的噴墨用墨水組吐出油墨之後，可藉由照射能量線，固定油墨。上述能量線係可使用例如200至400nm之紫外線、遠紫外線、g線、h線、i線、KrF準分子雷射光、ArF準分子雷射光之光、電子線、X線、分子線、LED光線等。
[實施例]
以下，依據實施例而說明本發明，但本發明係不限定於此等實施例。
將在下述之實施例及比較例中用以調整油墨所使用之成分表示於表1中。
其次，有關上述之聚合性化合物、胺改質聚合性化合物、光聚合起始劑、表面調整劑、抗凝膠化劑、聚合抑制劑之各成分，以溫度25℃之水萃取法測定有機磺酸之含量。具體而言，首先，於離子交換水25質量份中添加上述各成分3質量份，進行5分鐘之超音波處理及1分鐘之混合機攪拌處理後，以孔徑0.2μm之親水性過濾器進行過濾而製作測定液。其次，使用液體色層分析飛行時間型質量分析裝置(LC/MS)而定量上述測定液中之有機磺酸之含量。上述裝置之測定極限為0.4ppm以下。將其結果表示於表2中。
(實施例1至5) <顏料油墨之調製>
首先，以如下方式調製著色劑(顏料)之一次分散體。亦即，於塑膠製瓶中以表3所示之調配量(單位：質量份)的方式量取著色劑、分散劑、聚合性化合物，再於其中加入直徑0.3mm之氧化鋯粒100質量份，將此混合物藉油漆調勻器分散處理1小時。
其次，使用上述一次分散體而如下方式調製顏料油墨。亦即，於上述一次分散體中，以表3所示之調配量(單位：質量份)加入已除去光聚合起始劑之殘餘的成分，藉磁攪拌器攪拌此混合物30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製顏料油墨前驅體。
繼而，在上述顏料油墨前驅體中以表3所示之調配量(單位：質量份)添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度50℃攪拌30分鐘。其後，將上述顏料油墨前驅體以溫度25℃保持120分鐘之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)過濾，調製實施例1至5之顏料油墨。
(實施例6至7) <澄清油墨之調製>
於塑膠製瓶中以表4所示之調配量(單位：質量份)的方式量取除了光聚合起始劑之成分，藉磁攪拌器攪拌30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製澄清油墨前驅體。
其次，在上述澄清油墨前驅體中以表4所示之調配量(單位：質量份)添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度50℃攪拌30分鐘。其後，將上述澄清油墨前驅體以溫度25℃保持120分鐘之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)過濾，調製實施例6 至7之澄清油墨。
(實施例8) <澄清油墨之調製>
於塑膠製瓶中以表4所示之調配量(單位：質量份)的方式量取除了光聚合起始劑之成分，藉磁攪拌器攪拌30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製澄清油墨前驅體。
其次，在上述澄清油墨前驅體中以表4所示之調配量(單位：質量份)添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度50℃攪拌30分鐘。其後，將上述澄清油墨前驅體以溫度25℃保持120分鐘之後，於填充有分子篩(Nacalai Tesque公司製、商品名“4A”)之管柱通過上述澄清油墨前驅體而進行脫水處理步驟之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)進行過濾，調製實施例8之澄清油墨。
(實施例9) <澄清油墨之調製>
於塑膠製瓶中以表4所示之調配量(單位：質量份)的方式量取，藉磁攪拌器攪拌30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製澄清油墨前驅體。
其次，於上述澄清油墨前驅體100質量份 中，加入丙烯酸鈉(鹼金屬鹽)0.02質量份，以溫度60℃攪拌30分鐘。其後，將上述澄清油墨前驅體以溫度-10℃保持24小時之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)過濾，調製實施例9之澄清油墨。
(實施例10) <澄清油墨之調製>
於塑膠製瓶中以表4所示之調配量(單位：質量份)的方式量取除了光聚合起始劑之成分，藉磁攪拌器攪拌30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製澄清油墨前驅體。
其次，在上述澄清油墨前驅體中以表4所示之調配量(單位：質量份)添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度60℃攪拌60分鐘。其後，將上述澄清油墨前驅體以溫度60℃保持7日、以溫度-10℃保持7日之後，於填充有分子篩(Nacalai Tesque公司製、商品名“4A”)之管柱通過上述澄清油墨前驅體而進行脫水處理步驟之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)進行過濾，調製實施例10之澄清油墨。
(比較例1至2) <顏料油墨之調製>
首先，以如下方式調製著色劑(顏料)之一次分散體。亦即，於塑膠製瓶中以表5所示之調配量(單位：質量份)的方式量取著色劑、分散劑、聚合性化合物，再於其中加入直徑0.3mm之氧化鋯粒100質量份，將此混合物藉油漆調勻器分散處理1小時。
其次，使用上述一次分散體而如下方式調製顏料油墨。亦即，於上述一次分散體中，以表5所示之調配量(單位：質量份)加入除了光聚合起始劑之殘餘的成分，藉磁攪拌器攪拌此混合物30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製顏料油墨前驅體。
繼而，在上述顏料油墨前驅體中以表5所示 之調配量添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度50℃攪拌30分鐘。其後，將上述顏料油墨前驅體以溫度25℃保持120分鐘之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)過濾，調製比較例1至2之顏料油墨。
(比較例3至4) <澄清油墨之調製>
於塑膠製瓶中以表5所示之調配量(單位：質量份)的方式量取除了光聚合起始劑之殘餘成分，藉磁攪拌器攪拌30分鐘。攪拌後，使用玻璃過濾器(桐山製作所製)，吸引過濾此混合物，調製澄清油墨前驅體。
其此，在上述澄清油墨前驅體中以表5所示之調配量添加光聚合起始劑(含有鹼金屬離子雜質之化合物)，以溫度50℃攪拌30分鐘。其後，將上述澄清油墨前驅體以溫度25℃保持120分鐘之後，以玻璃過濾器(桐山製作所製)過濾，調製比較例3至4之澄清油墨。
其次，使用如上述方式所得之調製後的實施例1至10及比較例1至4之顏料油墨及澄清油墨，如下述般測定有機磺酸之含量及水之含量。其結果表示於表6中。
<有機磺酸之含量>
於離子交換水25質量份中添加上述各油墨3質量份，進行5分鐘之超音波處理及1分鐘之混合機攪拌處理之後，以孔徑0.2μm之親水性過濾器過濾而製作測定液。其次，使用液體色層分析飛行時間型質量分析裝置(LC/MS)定量上述測定液中之有機磺酸的含量。上述裝 置之測定極限為0.4ppm以下。又，上述有機磺酸之含量係使用相同之測定液而進行3次測定，該3次測定之結果為經算術平均所算出之值。
<水之含量>
以卡費雪法測定上述各油墨之水的含量。具體而言，藉由京都電子工業公司製之卡費雪水分計一式(卡費雪水分計〔容量滴定方式〕：MKC-610、水分氣化裝置：ADP-351)來測定。
繼而，使用如上述方式所得之調製後的實施例1至10及比較例1至4之顏料油墨及澄清油墨，如下述般評估油墨特性。其結果表示於表6中。
<保存安定性>
將各油墨填充於玻璃瓶中，將此藉環境試驗機以60℃保存2日，以-10℃保存2日之熱冷試驗進行1循環。其後，對於油墨中之析出物的發生有無，使用SUS網目(孔徑5μm)吸引過濾油墨，藉光學顯微鏡觀察上述網目上的殘留物狀態，依據以下之基準評估油墨之保存安定性。
評估A：無殘留物，評估B：稍有殘留物，評估C：有殘留物，評估D：有大量之殘留物
<噴墨(IJ)吐出性>
對於各油墨，使用具備壓電型噴墨噴嘴之噴墨記錄裝置，評估保存安定性試驗後之油墨的IJ吐出性。此噴墨記錄裝置係就油墨供給系而言，具備油墨槽、供給管、噴墨頭前之前室油墨槽、及壓電頭。又，在噴墨頭前之前室油墨槽與壓電頭係具備除去油墨之雜質的過濾器(SUS網目、孔徑5μm)。進一步，油墨吐出時係以油墨之黏度成為在噴墨頭之最適吐出黏度8至13mPa‧s之方式，藉噴墨記錄裝置內之溫調系統加熱油墨。又，可使液滴大小為約7pl、解析度為600×600dpi吐出油墨，以驅動頻率10kHz驅動噴墨記錄裝置。其時，依據以下之基準評估油墨之IJ吐出性。
評估A：無吐出掉落，評估B：有稍微吐出掉落，評估C：有吐出掉落，評估D：有許多吐出掉落
<硬化性>
使用各油墨，在厚度188μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜(帝人杜邦膜公司製之白色PET膜、商品名“U292W”)之上，使用桿塗器分別形成厚度3μm之油墨單色印刷膜。對此印刷膜使用紫外線LED燈(日亞化學工業公司製、商品名“NLBU21W01-E2”、峰照度：38.7mW/cm2)作為照射手段，以總照射光量成為200mJ/cm2之方式，照射紫外線，使其硬化而獲得單色印刷物之硬化物。以手指接觸此硬化物，依據以下基準而評估油墨之硬化性。
評估A：油墨完全不附著於手指，評估B：油墨稍微 附著於手指，評估C：油墨附著於手指，評估D：油墨未硬化
從表6，實施例1至10之油墨係在保存安定性、IJ吐出性及硬化性之全部可獲得滿足的結果。另一方面，有機磺酸之含量超過50ppm之比較例1及3、以及、水之含量超過0.50質量%之比較例2及4中，在保存安定性、IJ吐出性及硬化性之全部無法獲得滿足的結果。
[產業上之利用可能性]
若依據本發明，可提供保存安定性、IJ吐出性及硬化性之全部優異之油墨組成物及使用該油墨組成物之噴墨用墨水組。
又，本發明係不僅適用於製造使用於利用噴墨方式之印刷/成形物之油墨的方法、而且使用噴墨方式之印刷系統、例如使用噴墨方式之一般平面印刷，亦可適用於使用噴墨方式、且油墨濃厚而賦予立體感之印刷、或、以噴墨方式所致之立體造形法(噴墨光造形法等)。

Claims (12)

  1. 一種油墨組成物，係含有聚合性化合物及光聚合起始劑，其特徵為以溫度25℃之水萃取法所測定的有機磺酸之含量為50ppm以下，而前述水萃取法係將前述油墨組成物與水混合而製作成之測定液中的有機磺酸之含量以色層分析法進行測定，以卡費雪法所測定之水的含量相對於前述油墨組成物之全質量為0.20質量%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之油墨組成物，其用於噴墨方式所致之立體造形法。
  3. 如申請專利範圍第1項之油墨組成物，其中，前述有機磺酸係選自由甲烷磺酸、乙烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、十二碳基苯磺酸、甲苯磺酸、及萘磺酸所構成之群中的至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項之油墨組成物，其中，前述聚合性化合物係含有胺改質聚合性化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項之油墨組成物，其更含有著色劑。
  6. 一種油墨組成物的製造方法，其特徵係包含如下步驟：準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟；在前述油墨組成物前驅體中添加鹼金屬鹽而以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟；使前述攪拌後之前述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟；過濾前述熟成後之前述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟。
  7. 一種油墨組成物的製造方法，其特徵係包含如下步驟：準備含有聚合性化合物及光聚合起始劑之油墨組成物前驅體的步驟；將前述油墨組成物前驅體以40℃以上70℃以下之溫度攪拌10分鐘以上120分鐘以下之步驟；使前述攪拌後之前述油墨組成物前驅體保持在-20℃以上35℃以下之溫度而進行熟成之步驟；過濾前述熟成後之前述油墨組成物前驅體而製作油墨組成物之步驟；前述聚合性化合物及前述光聚合起始劑之至少一者含有鹼金屬離子。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之油墨組成物的製造方法，其係更含有脫水處理步驟。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之油墨組成物的製造方法，其中，前述聚合性化合物含有胺改質聚合性化合物。
  10. 如申請專利範圍第6或7項之油墨組成物的製造方法，其中，前述油墨組成物前驅體更含有著色劑。
  11. 一種噴墨用墨水組，係包含申請專利範圍第1項之油墨組成物。
  12. 一種噴墨印刷系統，係使用申請專利範圍第1項之油墨組成物與噴墨記錄裝置，其特徵係前述噴墨記錄裝置具備油墨加溫部及油墨用過濾器。
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