WO2017047736A1 - 近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および光造形法 - Google Patents

近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および光造形法 Download PDF

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infrared
curable ink
ink composition
fine particles
cured film
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美香 岡田
長南 武
東福 淳司
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住友金属鉱山株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a near-infrared curable ink composition, a near-infrared curable film, and an optical modeling method.
  • UV curable paints that are cured using ultraviolet light are widely known as environmentally friendly paints because they can be printed without heating (Patent Documents 1 to 6).
  • a composition that undergoes radical polymerization by ultraviolet irradiation is used as an ultraviolet curable ink or paint, polymerization (curing) is inhibited in the presence of oxygen.
  • a composition in which cationic polymerization is performed by irradiation with ultraviolet rays is used, there is a problem that a strong acid is generated during the polymerization.
  • UV absorbers are generally used to increase the light resistance of the printed and coated surfaces. However, when UV absorbers are used in UV-curable inks and paints, curing by UV irradiation is impeded. There was a problem of being.
  • Patent Documents 7 and 8 propose near-infrared curable compositions that are cured by irradiation with near-infrared rays instead of ultraviolet rays.
  • the near-infrared curable compositions described above have a problem that the near-infrared absorption characteristics are not sufficient.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has a near-infrared curable ink composition comprising a near-infrared absorber having sufficient near-infrared absorptivity and excellent transparency, and a near-infrared curable ink composition.
  • An object is to provide a film and an optical modeling method using the near-infrared curable ink composition.
  • the present inventors utilize the heat generated by absorption of near-infrared curable ink compositions containing composite tungsten oxide as near-infrared absorbing fine particles because the near-infrared absorption characteristics of the composite tungsten oxide fine particles are high.
  • the inventors have conceived a near-infrared curable ink composition for efficiently curing a thermosetting resin, and have reached the present invention.
  • the first invention for solving the above-described problem is: A near-infrared curable ink composition comprising a composite tungsten oxide and an uncured thermosetting resin as near-infrared absorbing fine particles.
  • the second invention is Furthermore, it is a near-infrared curable ink composition as described in 1st invention characterized by including a dispersing agent.
  • the third invention is Furthermore, it is a near-infrared curable ink composition as described in the 1st or 2nd invention characterized by including a solvent.
  • the fourth invention is: 4.
  • the near-infrared curable ink composition according to any one of the first to third inventions, wherein a dispersed particle size of the near-infrared absorbing fine particles is 1 nm to 800 nm.
  • the fifth invention is: 5.
  • the near-infrared absorbing fine particles are made of a composite tungsten oxide and include a hexagonal crystal structure or all of a hexagonal crystal structure, according to any one of the first to fourth inventions. It is an infrared curable ink composition.
  • the sixth invention is:
  • the composite tungsten oxide has the general formula M x W y O z (M element is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, One or more elements selected from Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, and I, W is tungsten, O is oxygen, and 0.001 ⁇ x / y ⁇ 1, 2.2 ⁇ z / y ⁇ 3.0).
  • the near-infrared curable ink composition according to any one of the first to fifth inventions.
  • the seventh invention The composite tungsten oxide is composed of a composite tungsten oxide in which the M element is at least one selected from Cs, Rb, K, Tl, In, Ba, Li, Ca, Sr, Fe, and Sn.
  • the eighth invention The surface of the near-infrared absorbing fine particles is coated with an oxide containing at least one element selected from Si, Ti, Zr, and Al. It is a near-infrared curable ink composition of description.
  • the ninth invention The near-infrared curable ink composition according to any one of the first to eighth inventions, further comprising at least one selected from organic pigments, inorganic pigments, and dyes.
  • the tenth invention is A near-infrared curable ink composition according to any one of the first to ninth inventions is a near-infrared curable film that is cured by being irradiated with near-infrared radiation.
  • the eleventh invention is An optical modeling method comprising applying the near-infrared curable ink composition according to any one of the first to ninth inventions to form a coated material, and irradiating the coated material with near-infrared radiation to cure the coated material. .
  • the near-infrared curable ink composition according to the present invention has high near-infrared absorption characteristics and excellent transparency, and is industrially useful as a near-infrared curable ink composition.
  • the near-infrared curable ink composition the near-infrared curable film, and the optical modeling method according to the present invention will be described in detail.
  • near-infrared absorbing fine particles As the near-infrared absorbing fine particles, carbon black powder and tin-added indium oxide (ITO) powder can be considered, including composite tungsten oxide and fine particles.
  • ITO indium oxide
  • carbon black powder since carbon black powder is black, the degree of freedom in selecting the color of the near-infrared curable ink composition is low.
  • the curability of the near-infrared curable ink composition cannot be exhibited unless a large amount of ITO powder is added. Therefore, when a large amount is added, the ITO powder added in a large amount affects the color tone of the near-infrared curable ink composition.
  • the present invention is characterized by containing a composite tungsten oxide as near-infrared absorbing fine particles.
  • a composite tungsten oxide By using the composite tungsten oxide, free electrons are generated in the composite tungsten oxide, free-electron-derived absorption characteristics are expressed in the near-infrared region, and it becomes effective as near-infrared absorbing fine particles having a wavelength of around 1000 nm.
  • the dispersed particle size of the near-infrared absorbing fine particles according to the present invention is preferably 800 nm or less. This is because the near-infrared absorption of the composite tungsten oxide, which is a near-infrared-absorbing fine particle, is based on light absorption and scattering unique to nanoparticles called “localized surface plasmon resonance”. That is, localized surface plasmon resonance occurs when the dispersed particle diameter of the composite tungsten oxide is 800 nm or less, and the near-infrared absorbing fine particles efficiently emit near-infrared rays irradiated to the near-infrared curable ink composition according to the present invention. It is because it becomes easy to absorb and convert into heat energy. If the dispersed particle diameter is 200 nm or less, the localized surface plasmon resonance is further enhanced, and the irradiated near infrared rays are absorbed more strongly, which is more preferable.
  • the dispersed particle diameter of the near-infrared absorbing fine particles according to the present invention is 200 nm or less from the viewpoint of near-infrared absorption characteristics and transparency maintenance. Furthermore, if the dispersed particle diameter is 200 nm or less, the near infrared ray absorbing fine particles can efficiently absorb the near infrared ray irradiated to the near infrared curable ink composition according to the present invention and easily convert it into thermal energy. It is.
  • the near-infrared curable ink composition coating according to the present invention exhibits a light blue color due to the composite tungsten fine particles of the near-infrared absorbing fine particles according to the present invention even in the absence of any coloring material such as a pigment. .
  • the dispersed particle diameter of the fine particles is 200 nm or less, the light blue color can be canceled by a coloring material such as a pigment.
  • the near-infrared absorbing fine particles according to the present invention have a dispersed particle size of 50 nm or less. This is because if the dispersed particle diameter is smaller than 50 nm, light scattering caused by Mie scattering and Rayleigh scattering of the fine particles is sufficiently suppressed, and transparency in the visible light wavelength region can be maintained. If the near-infrared absorbing fine particles can maintain transparency in the visible light wavelength range, when a coloring material such as a pigment is added to the near-infrared curable ink composition according to the present invention, the color tone of the pigment is not impaired. The degree of freedom of adjustment can be secured.
  • the dispersed particle size means the aggregated particle size of near-infrared absorbing fine particles composed of composite tungsten oxide in a solvent, and can be measured with various commercially available particle size distribution analyzers.
  • a dynamic light scattering method is performed by sampling from a dispersion in which near-infrared absorbing fine particles composed of composite tungsten oxide are dispersed in a solvent. It can be measured using ELS-800 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • the above-described composite tungsten oxide is effective as a near-infrared absorbing material when it has a tungsten bronze structure such as tetragonal, cubic, or hexagonal.
  • the absorption position in the near infrared region tends to change depending on the crystal structure taken by the composite tungsten oxide, and the absorption position in the near infrared region moves to the longer wavelength side when it is a tetragonal crystal than a cubic crystal, In the case of hexagonal crystal, there is a tendency to move to the longer wavelength side than in the case of tetragonal crystal.
  • hexagonal tungsten bronze is preferably used for the purpose of transmitting light in the visible light region and shielding light in the infrared region.
  • the tendency of the optical characteristics described here is only a rough tendency, and changes depending on the kind of additive element, the amount of addition, and the amount of oxygen, and the present invention is not limited to this.
  • the composite tungsten oxide has the general formula M x W y O z (M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, One or more elements selected from Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, and I, W is tungsten, O is oxygen, and 0.001 ⁇ x / y ⁇ 1, 2.2 ⁇ z / y ⁇ 3.0).
  • more efficient near-infrared absorbing fine particles can be obtained by using the composite tungsten oxide in combination with control of the amount of oxygen and addition of an element that generates free electrons.
  • the general formula of the composite tungsten oxide that combines the control of the amount of oxygen and the addition of an element that generates free electrons is expressed as M x W y O z (where M is the M element, W is tungsten, and O is It is desirable that the relationship of 0.001 ⁇ x / y ⁇ 1, 2.2 ⁇ z / y ⁇ 3.0 be satisfied.
  • the value of x / y indicating the amount of element M added will be described. If the value of x / y is larger than 0.001, a sufficient amount of free electrons is generated, and the intended near-infrared shielding effect can be obtained. As the amount of the element M added increases, the supply amount of free electrons increases and the near-infrared absorption efficiency also increases. However, when the value of x / y is about 1, the effect is saturated. Further, it is preferable that the value of x / y is smaller than 1 because it is possible to avoid the generation of an impurity phase in the near-infrared absorbing fine particles.
  • the element M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be , Hf, Os, Bi, I are preferably at least one selected from the group consisting of
  • the element M is an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F,
  • the composite tungsten oxide has six unit structures (octahedrons formed of WO 6 units).
  • the composite tungsten oxide fine particles may be amorphous even if they are crystalline, as long as they contain a structure in which hexagonal voids are formed by aggregation and the element M is arranged in the voids). It doesn't matter.
  • the cation of the element M When the cation of the element M is added to the hexagonal void, the absorption in the near infrared region is improved.
  • the hexagonal crystal is formed. Specifically, Cs, Rb, K, Tl, In, Ba, Li, Ca, Sr, Fe, When one or more of Sn are added, hexagonal crystals are easily formed, which is preferable.
  • other elements may be added as long as the additive element M is present in the hexagonal void formed by the WO 6 unit, and is not limited to the above elements.
  • the addition amount of the additive element M is preferably 0.2 or more and 0.5 or less in terms of x / y, and more preferably 0.30 to 0.35.
  • the value of x / y is 0.33, it is considered that the additive element M is arranged in all the hexagonal voids.
  • the surface of the near infrared absorbing fine particles of the present invention is coated with an oxide containing one or more of Si, Ti, Zr, and Al from the viewpoint of improving the weather resistance of the near infrared absorbing fine particles. preferable.
  • the composite tungsten oxide comprises a mixture of a tungsten compound, which is a starting material of the composite tungsten oxide, and an M element in a reducing gas atmosphere or a mixed gas atmosphere of a reducing gas and an inert gas. Alternatively, it can be obtained by heat treatment in an inert gas atmosphere.
  • the composite tungsten oxide fine particles obtained through the heat treatment have sufficient near-infrared absorptive power and have preferable properties as near-infrared absorbing fine particles.
  • the starting tungsten compound is tungsten trioxide powder, tungsten dioxide powder, tungsten oxide hydrate, tungsten hexachloride powder, ammonium tungstate powder, or tungsten hexachloride dissolved in alcohol.
  • the element M of the composite tungsten oxide fine particles uses a tungsten compound containing a single element or a compound as a starting material.
  • a tungsten compound which is a starting material in which each component is uniformly mixed at a molecular level it is preferable to mix each material with a solution, and the tungsten compound containing the element M is water, an organic solvent, or the like. It is preferable that it is soluble in a solvent. Examples thereof include tungstate, chloride, nitrate, sulfate, oxalate, oxide, carbonate, hydroxide, etc. containing element M, but are not limited to these and are in solution. If it is a thing, it is preferable.
  • the heat treatment condition of the composite tungsten oxide fine particles in an inert gas atmosphere is preferably over 600 ° C. and 650 ° C. or higher.
  • the starting material heat-treated at 650 ° C. or higher has a sufficient near-infrared absorbing power and is efficient as near-infrared absorbing fine particles.
  • an inert gas such as Ar or N 2 is preferably used.
  • the heat treatment conditions in the reducing gas atmosphere or the mixed gas atmosphere of the reducing gas and the inert gas are as follows. First, the starting material is placed in the reducing gas atmosphere or the mixed gas atmosphere of the reducing gas and the inert gas. It is preferable to perform heat treatment at over 600 ° C. and less than 1000 ° C.
  • the reducing gas at this time is not particularly limited, but H 2 is preferable.
  • H 2 is used as the reducing gas
  • the volume ratio of H 2 is preferably 0.1% or more, and more preferably 1% or more, as the composition of the reducing atmosphere. If H 2 is 0.1% or more by volume, the reduction can proceed efficiently.
  • the surface of the near-infrared absorbing fine particles obtained in the above-described step is coated with an oxide containing one or more kinds of metals of Si, Ti, Zr, and Al.
  • the coating method is not particularly limited, the surface of the near-infrared shielding material fine particles can be coated by adding the metal alkoxide to the solution in which the near-infrared shielding material fine particles are dispersed.
  • the near-infrared curable ink composition according to the present invention can be obtained by dispersing near-infrared absorbing fine particles in an appropriate solvent and then adding an uncured thermosetting resin.
  • the near-infrared curable ink composition according to the present invention in addition to the use as a conventional ink, applies a predetermined amount, and cures it by irradiating near-infrared rays to form a stacked three-dimensional object. Applicable to the law.
  • the method for dispersing the near-infrared absorbing fine particles in the solvent is not particularly limited, but it is preferable to use a wet medium mill.
  • the near-infrared absorbing fine particles may be dispersed in an appropriate solvent together with an appropriate dispersant.
  • the dispersant is added for the purpose of dispersing near-infrared absorbing fine particles in a solvent, and a commercially available dispersant can be used as appropriate.
  • the molecular structure of the dispersant may be polyester, polyacrylic, polyurethane.
  • Preferred examples of commercially available dispersing agent manufactured by Lubrizol Japan (Co.) SOLSPERSE3000, SOLSPERSE9000, SOLSPERSE11200, SOLSPERSE13000, SOLSPERSE13240, SOLSPERSE13650, SOLSPERSE13940, SOLSPERSE16000, SOLSPERSE17000, SOLSPERSE18000, SOLSPERSE20000, SOLSPERSE21000, SOLSPERSE24000SC, SOLSPERSE24000GR, SOLSPERSE26000, SOLSPERSE27000, SOLSPERSE28000, SOLSPERSE31845, SOLSPERSE32000, SOLSPERSE32 00, SOLSPERSE32550, SOLSPERSE32600, SOLSPERSE33000, SOLSPERSE33500, SOLSPERSE34750, SOLSPERSE35100, SOLSPERSE35200, SOLSPERSE36600, SOLSPERSE37500, SOLSPERSE38500, SOLSPERSE39000, SOLSPERSE41000, SOLSPERSE410
  • Examples of the solvent for the near-infrared curable ink composition include water, methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, diacetone alcohol and other alcohols, methyl ether, ethyl ether, propyl ether, and the like.
  • Various organic solvents such as ethers, esters, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, inbutyl ketone and other ketones, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, polyethylene glycol, polypropylene glycol Can be used.
  • thermosetting resin in an uncured state together with or in place of the solvent of the near-infrared curable ink composition.
  • a solvent such as an organic solvent
  • an epoxy group that reacts with a thermosetting resin monomer or oligomer contained in an uncured thermosetting resin during the curing reaction of the thermosetting resin described later.
  • a reactive organic solvent having a functional group such as
  • thermosetting resin examples include epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, urea resin, melamine resin, phenol resin, ester resin, polyimide resin, silicone resin, unsaturated polyester resin, and the like. These thermosetting resins are to cure the uncured thermosetting resin by irradiating it with thermal energy. And uncured thermosetting resin contains the monomer and oligomer which form thermosetting resin by hardening reaction, and the well-known hardening
  • the amount of the composite tungsten oxide, which is a near-infrared absorbing fine particle, contained in the near-infrared curable ink according to the present invention may be appropriately added in such an amount that the uncured thermosetting resin can be cured during the curing reaction. good. Therefore, the amount of near-infrared absorbing fine particles per application area of the near-infrared curable ink may be determined in consideration of the application thickness of the near-infrared curable ink.
  • the solvent is removed from the near-infrared curable ink composition containing the composite tungsten oxide as the near-infrared absorbing fine particles and containing the solvent, the dispersant, and the uncured thermosetting resin, or the solvent It is also preferable to obtain a near-infrared curable ink composition that contains a composite tungsten oxide as near-infrared absorbing fine particles, and that contains a dispersant and an uncured thermosetting resin.
  • a near-infrared curable ink composition that does not contain a solvent, contains a composite tungsten oxide as near-infrared absorbing fine particles, and contains a dispersant and an uncured thermosetting resin is related to volatilization of the solvent in a later step. The process can be omitted, and the efficiency of the curing reaction is good.
  • the method for removing the solvent is not particularly limited, and a heating distillation method or the like with a decompression operation can be used.
  • Near-infrared curable film and stereolithography method A predetermined amount of the obtained near-infrared curable ink composition according to the present invention is applied to obtain a coating film, which is irradiated with near-infrared rays to be cured. Such a near-infrared cured film can be obtained. This is because the near-infrared absorbing fine particles absorb the irradiated near-infrared rays to generate heat, and the heat energy of the generated heat is a polymerization reaction, condensation reaction or addition by monomers or oligomers contained in the uncured thermosetting resin. This is because a reaction such as a reaction is promoted to cause a curing reaction of the thermosetting resin.
  • the solvent is volatilized by the heat generation of the near-infrared absorbing fine particles by the near-infrared irradiation.
  • the near-infrared cured film according to the present invention is further irradiated with near-infrared light, the cured film does not remelt. Since the near-infrared cured film according to the present invention includes a thermosetting resin obtained by curing an uncured thermosetting resin, even if the near-infrared absorbing fine particles generate heat by irradiation with near infrared rays, they do not remelt. .
  • This property is obtained by curing a predetermined amount of the near-infrared curable ink composition according to the present invention, stacking it, and repeating the lamination of repeating the application of the near-infrared curable ink and the near-infrared irradiation to form a three-dimensional object. This is particularly effective when applied to a modeling method.
  • the near-infrared curable film according to the present invention by applying a predetermined amount of the near-infrared curable ink composition according to the present invention on a base material and irradiating it with near-infrared radiation to cure.
  • the material of the base material used in the present invention is not particularly limited.
  • paper, PET, acrylic, urethane, polycarbonate, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, vinyl chloride, fluorine resin, polyimide, polyacetal, polypropylene, nylon Etc. can be preferably used according to various purposes.
  • glass other than paper and resin can be preferably used.
  • infrared irradiation is preferable, and near-infrared irradiation is more preferable.
  • Near-infrared rays have a large energy density and can efficiently impart energy necessary for the resin in the ink composition to cure.
  • the near-infrared curable ink composition according to the present invention by combining infrared irradiation and an arbitrary method selected from known methods.
  • methods such as heating, air blowing, and electromagnetic wave irradiation may be used in combination with infrared irradiation.
  • infrared refers to an electromagnetic wave having a wavelength in the range of 0.1 ⁇ m to 1 mm
  • near infrared refers to infrared having a wavelength of 0.75 to 4 ⁇ m
  • far infrared refers to infrared having a wavelength of 4 to 1000 ⁇ m.
  • the effect of the present invention can be obtained regardless of which infrared ray is generally called far infrared ray or near infrared ray.
  • the thermosetting resin can be cured efficiently in a shorter time.
  • the microwave refers to an electromagnetic wave having a wavelength in the range of 1 mm to 1 m.
  • the microwave to be irradiated preferably has a power of 200 to 1000 W. If the power is 200 W or more, the vaporization of the organic solvent remaining in the ink is promoted, and if it is 1000 W or less, the irradiation conditions are mild, and there is no possibility that the substrate and the thermosetting resin are denatured.
  • the preferable infrared irradiation time for the near-infrared curable ink composition according to the present invention varies depending on the energy and wavelength to be irradiated, the composition of the near-infrared curable ink, and the amount of the near-infrared curable ink applied. Irradiation for 1 second or more is preferable. When the irradiation time is 0.1 seconds or longer, it is possible to perform infrared irradiation within a range that falls within the preferable power described above. Although it is possible to sufficiently dry the solvent in the ink composition by increasing the irradiation time, the irradiation time is preferably within 30 seconds in view of high-speed printing and coating. More preferably, it is within 10 seconds.
  • the infrared radiation source it may be obtained directly from a heat source, or an effective infrared radiation may be obtained from a heat medium.
  • infrared rays can be obtained by discharge lamps such as mercury, xenon, cesium, and sodium, carbon dioxide lasers, and heating of electric resistors such as platinum, tungsten, nichrome, and cantal.
  • a preferred radiation source is a halogen lamp. Halogen lamps have advantages such as good thermal efficiency and quick start-up.
  • Irradiation of infrared rays to the near-infrared curable ink composition according to the present invention may be performed from the near-infrared curable ink application surface side or from the back surface side. It is also preferable to irradiate simultaneously from both sides, and it is also preferable to combine with temperature rising drying and ventilation drying. Further, it is more preferable to use a light collector if necessary. By combining these methods, it is possible to cure by short-time infrared irradiation.
  • the near-infrared absorbing fine particles according to the present invention have visible light permeability, a transparent infrared shielding film can be easily obtained by curing with infrared rays. Moreover, a colored film can be easily obtained by adding at least one kind of various pigments and dyes. Since the colored film has almost no influence on the color due to the near-infrared absorbing fine particles, it can be used for a color filter of a liquid crystal display.
  • pigments can be used without particular limitation, and organic pigments such as insoluble pigments and lake pigments, and inorganic pigments such as carbon black can be preferably used. These pigments are preferably present in a dispersed state in the near-infrared curable ink composition according to the present invention.
  • a method for dispersing these pigments a known method can be used without any particular limitation.
  • the insoluble pigment is not particularly limited. Thiazine, dioxazine, thiazole, phthalocyanine, diketopyrrolopyrrole and the like are preferable.
  • the pigment is not particularly limited, but specific pigment names preferably used are listed below.
  • magenta or red pigments examples include C.I. I. Pigment red 2, C.I. I. Pigment red 3, C.I. I. Pigment red 5, C.I. I. Pigment red 6, C.I. I. Pigment red 7, C.I. I. Pigment red 15, C.I. I. Pigment red 16, C.I. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 53: 1, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 123, C.I. I. Pigment red 139, C.I. I. Pigment red 144, C.I. I. Pigment red 149, C.I. I.
  • Pigment red 166 C.I. I. Pigment red 177, C.I. I. Pigment red 178, C.I. I. Pigment red 202, C.I. I. Pigment red 222, C.I. I. Pigment violet 19 and the like.
  • orange or yellow pigments examples include C.I. I. Pigment orange 31, C.I. I. Pigment orange 43, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 15, C.I. I. Pigment yellow 15: 3, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 128, C.I. I. Pigment yellow 94, C.I. I. And CI Pigment Yellow 138.
  • green or cyan pigments examples include C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 15: 2, C.I. I. Pigment blue 15: 3, C.I. I. Pigment blue 16, C.I. I. Pigment blue 60, C.I. I. And CI Pigment Green 7.
  • black pigments examples include C.I. I. Pigment black 1, C.I. I. Pigment black 6, C.I. I. Pigment black 7 and the like.
  • the inorganic pigment is not particularly limited, but carbon black, titanium dioxide, zinc sulfide, zinc oxide, zinc phosphate, mixed metal oxide phosphate, iron oxide, manganese iron oxide, chromium oxide, ultramarine. , Nickel or chromium antimony titanium oxide, cobalt oxide, aluminum, aluminum oxide, silicon oxide, silicate, zirconium oxide, mixed oxide of cobalt and aluminum, molybdenum sulfide, rutile mixed phase pigment, rare earth sulfide, vanadic acid Extender pigments made of bismuth, aluminum hydroxide or barium sulfate are preferred.
  • the average particle size of the dispersed pigment contained in the near-infrared curable ink composition according to the present invention is preferably 1 nm or more and 200 nm or less. This is because when the average particle size of the pigment dispersion is 1 nm or more and 200 nm or less, the storage stability in the near-infrared curable ink composition is good.
  • the dye used in the present invention is not particularly limited, and either an oil-soluble dye or a water-soluble dye can be used, and a yellow dye, a magenta dye, a cyan dye, and the like are preferably used. it can.
  • yellow dyes examples include phenols, naphthols, anilines, pyrazolones, pyridones, aryl or heteryl azo dyes having open-chain active methylene compounds as coupling components; for example, open-chain active methylene compounds as coupling components.
  • Azomethine dyes methine dyes such as benzylidene dyes and monomethine oxonol dyes; quinone dyes such as naphthoquinone dyes and anthraquinone dyes; And dyes, acridine dyes, acridinone dyes and the like.
  • These dyes may be those that exhibit yellow only after a part of the chromophore is dissociated, in which case the counter cation may be an alkali metal or an inorganic cation such as ammonium, pyridinium, It may be an organic cation such as a quaternary ammonium salt, or may be a polymer cation having these in a partial structure.
  • the counter cation may be an alkali metal or an inorganic cation such as ammonium, pyridinium, It may be an organic cation such as a quaternary ammonium salt, or may be a polymer cation having these in a partial structure.
  • magenta dyes include aryl or heteryl azo dyes having, for example, phenols, naphthols, and anilines as coupling components; azomethine dyes having, for example, pyrazolones and pyrazolotriazoles as coupling components; Dyes, methine dyes such as oxonol dyes; carbonium dyes such as diphenylmethane dyes, triphenylmethane dyes, xanthene dyes, quinone dyes such as naphthoquinone, anthraquinone, anthrapyridone, etc. Examples thereof include ring dyes.
  • These dyes may exhibit magenta only after a part of the chromophore is dissociated, and the counter cation in that case may be an alkali metal or an inorganic cation such as ammonium, pyridinium, It may be an organic cation such as a quaternary ammonium salt, or may be a polymer cation having these in a partial structure.
  • the counter cation in that case may be an alkali metal or an inorganic cation such as ammonium, pyridinium, It may be an organic cation such as a quaternary ammonium salt, or may be a polymer cation having these in a partial structure.
  • cyan dye examples include azomethine dyes such as indoaniline dyes and indophenol dyes; polymethine dyes such as cyanine dyes, oxonol dyes and merocyanine dyes; carbonium dyes such as diphenylmethane dyes, triphenylmethane dyes and xanthene dyes; phthalocyanine Dyes; anthraquinone dyes; For example, aryl or heteryl azo dyes having phenols, naphthols and anilines as coupling components, and indigo / thioindigo dyes can be mentioned. These dyes may exhibit cyan only after part of the chromophore is dissociated.
  • the counter cation may be an alkali metal or an inorganic cation such as ammonium, pyridinium, It may be an organic cation such as a quaternary ammonium salt, or may be a polymer cation having these in a partial structure. Also, black dyes such as polyazo dyes can be used.
  • the water-soluble dye used in the present invention is not particularly limited, and direct dyes, acid dyes, food dyes, basic dyes, reactive dyes, and the like can be preferably used.
  • Reactive Blue 2 3, 5, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 21, 25, 26, 27, 28, 29, 38, C.
  • Reactive Black 4 5, 8, 14, 21, 23, 26, 31, 32, 34, C.
  • Basic violet 1 2, 3, 7, 10, 15, 16, 20, 21, 25, 27, 28, 35, 37, 39, 40, 48, C.
  • Basic Blue 1 3, 5, 7, 9, 22, 26, 41, 45, 46, 47, 54, 57, 60, 62, 65, 66, 69, 71, C. I. Basic black 8, etc. are mentioned.
  • the particle size of the colorant pigment and the near-infrared absorbing fine particles contained in the near-infrared curable ink described above is preferably determined in consideration of the characteristics of the near-infrared curable ink coating apparatus.
  • This near-infrared curable ink was coated on glass using a bar coater (No. 10), and a line heater HYP-14N (output 980 W) manufactured by Hibek Co., Ltd. was used as a near-infrared irradiation source at a height of 5 cm from the coating surface.
  • the cured film was obtained by irradiating near infrared rays for 10 seconds. The obtained cured film was confirmed to be transparent visually.
  • the adhesion of the obtained cured film was evaluated by the following method. 1. 100 grid-shaped cuts are made using a cutter guide with a gap interval of 1 mm, and 18 mm wide tape (Cello Tape (registered trademark) CT-18 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) is attached to the cut surface on the grid. After a 0 kg roller was reciprocated 20 times and completely adhered, it was peeled off rapidly at a peeling angle of 180 degrees, and the number of squares peeled off was counted. The number of squares peeled off was zero.
  • Example 2 In Example 1, except that 30 parts by weight of liquid A and 70 parts by weight of commercially available one-component thermosetting ink were mixed, the same operation as in Example 1 was performed to obtain the cured film according to Example 2. Obtained.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 2 was evaluated by the same method as in Example 1.
  • the cured film according to Example 2 had good adhesion to the glass substrate, and the number of peeled cells was 0.
  • Example 3 In Example 1, except for mixing 35 parts by weight of Liquid A and 65 parts by weight of commercially available one-component type thermosetting ink, the same operation as in Example 1 was performed to perform near-infrared curing according to Example 3. A membrane was obtained.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the cured film according to Example 3 had good adhesion to the glass substrate, and the number of peeled cells was 0.
  • Example 4 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the near-infrared curable ink according to Example 1 was applied onto a high-quality paper (made by Nippon Paper Industries Co., Ltd., npi quality) at 81.4 g / m 2. The cured film which concerns on was obtained. The state of the cured film applied to the obtained fine paper was evaluated as follows.
  • Example 5 Is similar to the liquid A of Example 1, a paint shaker containing the 0.3MmfaiZrO 2 beads, 4 hours dispersion treatment by performing, Cs 0.33 WO 3 dispersion of dispersed particle diameter 150 nm (B solution) was prepared.
  • a cured film according to Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the B liquid was used instead of the A liquid. The obtained cured film was confirmed to be transparent visually.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 5 was evaluated by the same method as in Example 1.
  • the cured film according to Example 5 had good adhesion to the glass substrate, and the number of peeled cells was 0.
  • Example 6 Although it is the same as the liquid A of Example 1 but with a paint shaker containing 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads, the dispersion process is performed for 2 hours to obtain a Cs 0.33 WO 3 dispersion (liquid C) having a dispersed particle diameter of 800 nm. Prepared. A cured film according to Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the C liquid was used instead of the A liquid. The obtained cured film was confirmed to be transparent visually.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 6 was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the number of peeled-off cells was 24.
  • Example 7 Although it is the same as the liquid A of Example 1 but with a paint shaker containing 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads, a Cs 0.33 WO 3 dispersion (liquid D) having a dispersed particle diameter of 20 nm is obtained by carrying out a dispersion treatment for 10 hours. Prepared. A cured film according to Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the D liquid was used instead of the A liquid. The obtained cured film was confirmed to be transparent visually.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 7 was evaluated by the same method as in Example 1. In the cured film according to Example 7, the number of cells peeled off was 0.
  • Example 8 Except for mixing 25 parts by weight of the liquid A of Example 1, 37.5 parts by weight of an uncured bisphenol A type epoxy resin, and 37.5 parts by weight of a curing agent to which a curing accelerator was added, the same as in Example 1. Thus, a near infrared curable ink according to Example 8 was prepared.
  • the curing agent is a mixture of phenol resin and imidazole.
  • a cured film according to Example 8 was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the near-infrared curable ink according to Example 8 was used.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 8 was evaluated in the same manner as in Example 1. In the cured film according to Example 8, the number of squares peeled off was zero.
  • Example 9 was conducted in the same manner as in Example 1 except that 30 parts by weight of Liquid A of Example 1, 35 parts by weight of uncured bisphenol A type epoxy resin, and 35 parts by weight of a curing agent to which a curing accelerator was added were mixed. A near-infrared curable ink was prepared. The curing agent is a mixture of phenol resin and imidazole. A cured film according to Example 9 was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the near-infrared curable ink according to Example 9 was used.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 9 was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the cured film according to Example 9 had good adhesion to the glass substrate, and the number of peeled cells was 0.
  • Example 10 Except for mixing 35 parts by weight of the liquid A of Example 1, 32.5 parts by weight of an uncured bisphenol A type epoxy resin, and 32.5 parts by weight of a curing agent to which a curing accelerator was added, the same as in Example 1. Thus, a near infrared curable ink according to Example 10 was prepared.
  • the curing agent is a mixture of phenol resin and imidazole.
  • a cured film according to Example 10 was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the near-infrared curable ink according to Example 10 was used.
  • the adhesion of the obtained cured film according to Example 10 was evaluated by the same method as in Example 1.
  • the cured film according to Example 10 had good adhesion to the glass substrate, and the number of peeled cells was 0.
  • Example 11 was carried out in the same manner as in Example 11, except that the near-infrared curable ink according to Example 8 was coated on a high-quality paper (made by Nippon Paper Industries Co., Ltd., npi quality) at 81.4 g / m 2. The cured film which concerns on was obtained. The state of the cured film applied to the obtained fine paper was evaluated in the same manner as in Example 4. As a result, the evaluation result of the cured film according to Example 11 was “ ⁇ ”.
  • Comparative Example 1 A liquid (E liquid) in which 65 parts by weight of methyl isobutyl ketone and 15 parts by weight of an acrylic dispersant were mixed was prepared.
  • the cured film according to Comparative Example 1 was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the E liquid was used instead of the A liquid. However, the film was not cured at all and a cured film was not obtained.
  • Comparative Example 2 A cured film according to Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that phthalocyanine powder was used instead of Cs 0.33 WO 3 powder.
  • Comparative Example 3 A cured film according to Comparative Example 3 was obtained by performing the same operation as in Example 4 except that the E liquid according to Comparative Example 1 was used instead of the A liquid.
  • the evaluation result of the cured film according to Comparative Example 3 was x.
  • Comparative Example 4 40 parts by weight of a styrene resin, which is a thermoplastic resin, instead of 75 parts by weight of a commercially available one-part thermosetting ink containing an uncured thermosetting resin (Meg screen ink (medium) manufactured by Teikoku Ink Manufacturing Co., Ltd.)
  • the cured film which concerns on the comparative example 4 was obtained by performing operation similar to Example 1 except having used 75 weight part of styrene solutions which melt
  • the obtained cured film was irradiated with near-infrared rays under the same conditions as those of the above-described near-infrared curable ink for 20 seconds, the cured film was softened. Since the softening was confirmed, other evaluations were canceled.
  • Comparative Example 5 A cured film according to Comparative Example 5 was obtained by performing the same operation as in Example 8 except that the E liquid according to Comparative Example 1 was used instead of the A liquid. However, the film was not cured at all and a cured film was not obtained.
  • Comparative Example 6 A cured film according to Comparative Example 6 was obtained by performing the same operation as in Example 11 except that the E liquid according to Comparative Example 1 was used instead of the A liquid. The state of the cured film applied to the obtained fine paper was evaluated in the same manner as in Example 4. As a result, the evaluation result of the cured film according to Comparative Example 6 was x.

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Abstract

十分な近赤外線吸収性を有し、かつ透明性に優れる近赤外線吸収剤を含有する近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および当該近赤外線硬化型インク組成物を用いた光造形法を提供する。近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および当該近赤外線硬化型インク組成物を用いた光造形法を提供する。

Description

近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および光造形法
 本発明は、近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および光造形法に関する。
 近年、紫外線の光を利用して硬化させる紫外線硬化型塗料は、加熱することなく印刷が可能であるため、環境対応型塗料として広く知られている(特許文献1~6)。
 しかしながら、紫外線硬化型のインクや塗料として、紫外線照射によりラジカル重合が行われる組成物を用いた場合には、酸素が存在すると重合(硬化)が阻害される。また、紫外線の照射によりカチオン重合が行われる組成物を用いた場合には、その重合中に強酸が発生する、という問題があった。さらに、印刷面や塗布面の耐光性を高めるために、一般には、紫外線吸収剤が用いられるが、紫外線硬化型のインクや塗料に紫外線吸収剤を用いた場合には、紫外線照射による硬化が阻害されるという問題があった。
 これらの問題を解決するために、特許文献7、8には紫外線ではなく、近赤外線の照射により硬化する近赤外線硬化型組成物が提案されている。
特開平7-100433号公報 特許第3354122号公報 特許第5267854号公報 特許第5626648号公報 特許第3494399号公報 特開2004-18716号公報 特許第5044733号公報 特開2015-131928号公報
 しかし本発明者らの検討によると、上述した近赤外線硬化型組成物は、いずれも近赤外線吸収特性が十分でないといった問題を有していた。
 本発明は、上述の課題解決するためになされたものであり、十分な近赤外線吸収性を有し、かつ透明性に優れる近赤外線吸収剤を含有する近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および当該近赤外線硬化型インク組成物を用いた光造形法を提供することを目的とする。
 本発明者等は、近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物を含む近赤外線硬化型インク組成物は、複合タングステン酸化物微粒子の近赤外線吸収特性が高いことから、その吸収により発生する熱を利用し、熱硬化性樹脂を効率よく硬化させる近赤外線硬化型インク組成物に想到し本発明に至った。
 すなわち、上述の課題を解決するための第1の発明は、
 近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含むことを特徴とする近赤外線硬化型インク組成物である。
 第2の発明は、
 さらに、分散剤を含むことを特徴とする第1の発明に記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
第3の発明は、
 さらに、溶媒を含むことを特徴とする第1または第2の発明に記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第4の発明は、
 前記近赤外線吸収微粒子の分散粒子径が、1nm以上800nm以下であることを特徴とする第1から第3の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第5の発明は、
 前記近赤外線吸収微粒子は複合タングステン酸化物からなり、六方晶の結晶構造を含む、または、すべて六方晶の結晶構造からなることを特徴とする第1から第4の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第6の発明は、
 複合タングステン酸化物が、一般式M(M元素は、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素で、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする第1から第5の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第7の発明は、
 前記複合タングステン酸化物が、M元素がCs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Snのうちから選択される1種類以上である複合タングステン酸化物からなることを特徴とする第6の発明に記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第8の発明は、
 前記近赤外線吸収微粒子の表面が、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上の元素を含有する酸化物で被覆されていることを特徴とする第1から第7の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第9の発明は、
 さらに、有機顔料、無機顔料、染料から選択されるいずれか1種類以上を含むことを特徴とする、第1から第8の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物である。
 第10の発明は、
 第1から第9の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物が、近赤外線照射を受けて硬化したものであることを特徴とする近赤外線硬化膜である。
 第11の発明は、
 第1から第9の発明のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物を塗布して塗布物とし、当該塗布物へ近赤外線を照射して硬化させることを特徴とする光造形法である。
 本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物は、近赤外線吸収特性が高く、かつ透明性に優れ、近赤外線硬化型インク組成物として工業的に有用である。
 以下、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物、近赤外線硬化膜、および光造形法について詳細に説明する。
1.近赤外線吸収微粒子
 近赤外線吸収微粒子としては、複合タングステン酸化物以微粒子を初めとして、カーボンブラック粉や錫添加酸化インジウム(ITO)粉が考えられる。
 しかし、カーボンブラック粉を用いるとカーボンブラック粉は黒色なので近赤外線硬化型インク組成物の色の選択の自由度は低い。一方、ITO粉は多量に添加しないと近赤外線硬化型インク組成物の硬化性が発揮できない。そこで、多量に添加すると、今度は多量添加されたITO粉により、近赤外線硬化型インク組成物の色調に影響する。
 以上のことから、本発明は、近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物を含むことを特徴とする。複合タングステン酸化物とすることで、当該複合タングステン酸化物中に自由電子が生成され、近赤外線領域に自由電子由来の吸収特性が発現し、波長1000nm付近の近赤外線吸収微粒子として有効となる。
 本発明に係る近赤外線吸収微粒子の分散粒子径は、800nm以下であることが好ましい。これは、近赤外線吸収微粒子である複合タングステン酸化物の近赤外線吸収が「局在表面プラズモン共鳴」と呼ばれるナノ粒子特有の光吸収、散乱に基づいていることによる。即ち、複合タングステン酸化物の分散粒子径が800nm以下のときに局在表面プラズモン共鳴が生じ、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物に照射される近赤外線を近赤外線吸収微粒子が効率的に吸収し、熱エネルギーに変換し易くなるからである。
 分散粒子径が200nm以下であれば、局在表面プラズモン共鳴がさらに強くなり照射される近赤外線をより強力に吸収するため、より好ましい。
 さらに、本発明に係る近赤外線吸収微粒子の分散粒子径は、近赤外線吸収特性と透明性保持の観点から200nm以下であることがより好ましい。さらに、分散粒子径が200nm以下であれば、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物に照射される近赤外線を、当該近赤外線吸収微粒子が効率的に吸収し、熱エネルギーに変換し易いからである。
 また、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の塗布物は、顔料などの着色材を全く含まない状態でも、本発明に係る近赤外線吸収微粒子の複合タングステン微粒子に起因して淡い青色を示す。しかし、微粒子の分散粒子径が200nm以下であれば、淡い青色の呈色は、顔料などの着色材により打ち消すことができる。
 本発明に係る、近赤外線吸収微粒子の分散粒子径は、50nm以下の分散粒子径を有していることが最も好ましい。分散粒子径が50nmよりも小さければ、微粒子のミー散乱およびレイリー散乱に起因する光の散乱が十分に抑制され、可視光波長領域の透明性を保持することが出来るからである。
 当該近赤外線吸収微粒子が可視光波長域の透明性を保持できれば、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物へ顔料などの着色材料を添加した場合において、当該顔料の発色を害することがなく色調の調整の自由度を確保できる。一方、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物へ、前記着色材を添加しない場合であっても、後述する硬化物である光造形物の透明性を確保できる。
 ここで、分散粒子径とは、溶媒中の複合タングステン酸化物から成る近赤外線吸収微粒子の凝集粒子径を意味するものであり、市販されている種々の粒度分布計で測定することができる。例えば、複合タングステン酸化物から成る近赤外線吸収微粒子の凝集体も存在する状態で、複合タングステン酸化物から成る近赤外線吸収微粒子が溶媒中に分散された分散液からサンプリングを行い、動的光散乱法を原理とした大塚電子社製ELS-800を用いて測定することができる。
 また、上述の複合タングステン酸化物が、正方晶、立方晶、六方晶などのタングステンブロンズの構造をとるときに近赤外線吸収材料として有効である。当該複合タングステン酸化物がとる結晶構造によって、近赤外線領域の吸収位置が変化する傾向があり、この近赤外線領域の吸収位置は、立方晶よりも正方晶のときが長波長側に移動し、さらに六方晶のときは正方晶のときよりも長波長側に移動する傾向がある。また、当該吸収位置の変動に付随して、可視光線領域の吸収は六方晶が最も少なく、次に正方晶であり、立方晶はこの中では最も大きい。よって、より可視光領域の光を透過して、より赤外線領域の光を遮蔽する用途には、六方晶のタングステンブロンズを用いることが好ましい。ただし、ここで述べた光学特性の傾向は、あくまで大まかな傾向であり、添加元素の種類や、添加量、酸素量によっても変化するものであり、本発明がこれに限定されるわけではない。
 上記複合タングステン酸化物は、一般式M(Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素で、Wはタングステン、Oは酸素で、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることが好ましい。
 ここで、当該複合タングステン酸化物に対し、酸素量の制御と、自由電子を生成する元素の添加とを併用することで、より効率の良い近赤外線吸収微粒子を得ることが出来る。この酸素量の制御と、自由電子を生成する元素の添加とを併用した複合タングステン酸化物の一般式を、M(但し、Mは、前記M元素、Wはタングステン、Oは酸素)と記載したとき、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0の関係を満たすことが望ましい。
 まず、元素Mの添加量を示すx/yの値について説明する。x/yの値が0.001より大きければ、十分な量の自由電子が生成され目的とする近赤外線遮蔽効果を得ることが出来る。そして、元素Mの添加量が多いほど、自由電子の供給量が増加し、近赤外線吸収効率も上昇するが、x/yの値が1程度で当該効果も飽和する。また、x/yの値が1より小さければ、当該近赤外線吸収微粒子中に不純物相が生成されるのを回避できるので好ましい。また、元素Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上であることが好ましい。ここで、元素Mを添加された当該Mにおける、安定性の観点からは、元素Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Reのうちのうちから選択される1種類以上の元素であることがより好ましい。
 次に、酸素量の制御を示すz/yの値について説明する。z/yの値については、Mで表記される赤外線吸収微粒子においても、上述した元素Mの添加量による自由電子の供給があるため、2.2≦z/y≦3.0が好ましい。
 本発明に係る、可視光領域の透過を向上させ、近赤外領域の吸収を向上させる効果を得るためには、複合タングステン酸化物に、単位構造(WO単位で形成される8面体が6個集合して六角形の空隙が構成され、当該空隙中に元素Mが配置した構造)が含まれていれば良く、当該複合タングステン酸化物微粒子が、結晶質であっても非晶質であっても構わない。
 この六角形の空隙に元素Mの陽イオンが添加されて存在するとき、近赤外線領域の吸収が向上する。ここで、一般的には、イオン半径の大きな元素Mを添加したとき当該六方晶が形成され、具体的には、Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Snのうちの1種類以上を添加したとき六方晶が形成され易く好ましい。勿論これら以外の元素でも、WO単位で形成される六角形の空隙に添加元素Mが存在すれば良く、上記元素に限定される訳ではない。
 特に、六方晶の結晶構造を有する複合タングステン酸化物が均一な結晶構造を有するとき、添加元素Mの添加量は、x/yの値で0.2以上0.5以下が好ましく、更に好ましくは0.30から0.35である。特に、x/yの値が0.33となることで、添加元素Mが六角形の空隙の全てに配置されると考えられる。 また、本発明の近赤外線吸収微粒子の表面が、Si、Ti、Zr、Alの一種類以上を含有する酸化物で被覆されていることは、当該近赤外線吸収微粒子の耐候性の向上の観点から好ましい。
2.近赤外線吸収微粒子の製造
 上記複合タングステン酸化物は、当該複合タングステン酸化物の出発原料であるタングステン化合物とM元素との混合物を、還元性ガス雰囲気もしくは還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気中で熱処理して得ることができる。当該熱処理を経て得られた複合タングステン酸化物微粒子は、十分な近赤外線吸収力を有し、近赤外線吸収微粒子として好ましい性質を有している。
 出発原料であるタングステン化合物は、三酸化タングステン粉末、二酸化タングステン粉末、もしくはタングステン酸化物の水和物、もしくは、六塩化タングステン粉末、もしくはタングステン酸アンモニウム粉末、もしくは、六塩化タングステンをアルコール中に溶解させた後乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物粉末、もしくは、六塩化タングステンをアルコール中に溶解させたのち水を添加して沈殿させこれを乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物粉末、もしくはタングステン酸アンモニウム水溶液を乾燥して得られるタングステン化合物粉末、金属タングステン粉末から選ばれたいずれか一種類以上であることが好ましい。
 これら原料を用い、これを還元性ガス雰囲気もしくは還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気中で熱処理して、複合タングステン酸化物を含有する近赤外線吸収微粒子を得ることができる。
 また、上記複合タングステン酸化物微粒子の元素Mは、元素単体または化合物で含有するタングステン化合物を出発原料とする。ここで、各成分が分子レベルで均一混合した出発原料であるタングステン化合物を製造するためには、各原料を溶液で混合することが好ましく、元素Mを含むタングステン化合物が、水や有機溶媒等の溶媒に溶解可能なものであることが好ましい。例えば、元素Mを含有するタングステン酸塩、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、酸化物、炭酸塩、水酸化物、等が挙げられるが、これらに限定されず、溶液状になるものであれば好ましい。
 上述した複合タングステン酸化物微粒子を製造するための原料に関し、以下で、再度詳細に説明する。
 ここで、複合タングステン酸化物微粒子の不活性ガス雰囲気中における熱処理条件としては、600℃を越え650℃以上が好ましい。650℃以上で熱処理された出発原料は、十分な近赤外線吸収力を有し近赤外線吸収微粒子として効率が良い。不活性ガスとしてはAr、N2等の不活性ガスを用いることが良い。また、還元性ガス雰囲気中または還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中の熱処理条件としては、まず出発原料を還元性ガス雰囲気中または還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気中にて600℃を越え1000℃未満で熱処理し、次いで必要に応じて不活性ガス雰囲気中で650℃以上1200℃以下の温度で熱処理することが良い。この時の還元性ガスは、特に限定されないがH2が好ましい。また還元性ガスとしてH2を用いる場合は、還元雰囲気の組成として、H2が体積比で0.1%以上が好ましく、さらに好ましくは1%以上が良い。H2が体積比で0.1%以上あれば効率よく還元を進めることができる。
 上述の工程にて得られた近赤外線吸収微粒子の表面が、Si、Ti、Zr、Alの一種類以上の金属を含有する酸化物で被覆されていることは、耐候性の向上の観点から好ましい。被覆方法は特に限定されないが、当該近赤外線遮蔽材料微粒子を分散した溶液中へ、上記金属のアルコキシドを添加することで、近赤外線遮蔽材料微粒子の表面を被覆することが可能である。
3.近赤外線硬化型インク組成物
 近赤外線吸収微粒子を適宜な溶媒中に分散した後、未硬化の熱硬化性樹脂を添加することで、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物が得られる。そして、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物は、従来のインクとしての用途に加え、所定量を塗布し、ここへ近赤外線を照射して硬化させて積み上げ3次元物体を造形する光造形法へ適用することが出来る。
 近赤外線吸収微粒子を溶媒中に分散させる方法については特に限定されないが、湿式媒体ミルを用いることが好ましい。
 さらに、近赤外線吸収微粒子を、適宜な分散剤と共に近赤外線吸収微粒子を適宜な溶媒に分散してもよい。
 尚、当該分散剤は、近赤外線吸収微粒子を溶媒に分散させる目的で添加するもので、適宜市販の分散剤を用いることができるが、分散剤の分子構造として、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミン系、ポリカプトラクトン系、ポリスチレン系の主鎖を有し、官能基に、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、スルホ基等を有するものが好ましい。このような分子構造を有する分散剤は、本発明に係る近赤外線硬化型インクの塗布膜に近赤外線を数十秒間断続的に照射する際、変質することが無いからである。
 市販の分散剤における好ましい具体例としては、日本ルーブリゾール(株)製SOLSPERSE3000、SOLSPERSE9000、SOLSPERSE11200、SOLSPERSE13000、SOLSPERSE13240、SOLSPERSE13650、SOLSPERSE13940、SOLSPERSE16000、SOLSPERSE17000、SOLSPERSE18000、SOLSPERSE20000、SOLSPERSE21000、SOLSPERSE24000SC、SOLSPERSE24000GR、SOLSPERSE26000、SOLSPERSE27000、SOLSPERSE28000、SOLSPERSE31845、SOLSPERSE32000、SOLSPERSE32500、SOLSPERSE32550、SOLSPERSE32600、SOLSPERSE33000、SOLSPERSE33500、SOLSPERSE34750、SOLSPERSE35100、SOLSPERSE35200、SOLSPERSE36600、SOLSPERSE37500、SOLSPERSE38500、SOLSPERSE39000、SOLSPERSE41000、SOLSPERSE41090、SOLSPERSE53095、SOLSPERSE55000、SOLSPERSE56000、SOLSPERSE76500等;
 ビックケミー・ジャパン(株)製Disperbyk-101、Disperbyk-103、Disperbyk-107、Disperbyk-108、Disperbyk-109、Disperbyk-110、Disperbyk-111、Disperbyk-112、Disperbyk-116、Disperbyk-130、Disperbyk-140、Disperbyk-142、Disperbyk-145、Disperbyk-154、Disperbyk-161、Disperbyk-162、Disperbyk-163、Disperbyk-164、Disperbyk-165、Disperbyk-166、Disperbyk-167、Disperbyk-168、Disperbyk-170、Disperbyk-171、Disperbyk-174、Disperbyk-180、Disperbyk-181、Disperbyk-182、Disperbyk-183、Disperbyk-184、Disperbyk-185、Disperbyk-190、Disperbyk-2000、Disperbyk-2001、Disperbyk-2020、Disperbyk-2025、Disperbyk-2050、Disperbyk-2070、Disperbyk-2095、Disperbyk-2150、Disperbyk-2155、Anti-Terra-U、Anti-Terra-203、Anti-Terra-204、BYK-P104、BYK-P104S、BYK-220S、BYK-6919等;
 BASFジャパン(株)社製  EFKA4008、EFKA4046、EFKA4047、EFKA4015、EFKA4020、EFKA4050、EFKA4055、EFKA4060、EFKA4080、EFKA4300、EFKA4330、EFKA4400、EFKA4401、EFKA4402、EFKA4403、EFKA4500、EFKA4510、EFKA4530、EFKA4550、EFKA4560、EFKA4585、EFKA4800、EFKA5220、EFKA6230、JONCRYL67、JONCRYL678、JONCRYL586、JONCRYL611、JONCRYL680、JONCRYL682、JONCRYL690、JONCRYL819、JONCRYL-JDX5050等;
 味の素ファインテクノ(株)アジスパーPB-711、アジスパーPB-821、アジスパーPB-822等が挙げられる。
 近赤外線硬化型インク組成物の溶媒としては、例えば、水やメタノ-ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類、メチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテルなどのエーテル類、エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、インブチルケトンなどのケトン類、エチレングリコ-ルモノエチルエーテル、エチレングリコ-ルモノブチルエーテル、ポリエチレングリコ-ル、ポリプロピレングリコ-ルといった各種の有機溶媒が使用可能である。
 また、近赤外線硬化型インク組成物の溶媒と伴にまたは溶媒に替えて、未硬化の状態にある熱硬化性樹脂のモノマーを用いることも好ましい構成である。この場合、後述するように、有機溶剤等の溶媒を用いない構成を採ることが出来る。
 さらに、近赤外線硬化型インク組成物の溶媒として、後述する熱硬化性樹脂の硬化反応時に未硬化の状態にある熱硬化性樹脂に含まれる熱硬化性樹脂のモノマーやオリゴマーと反応する、エポキシ基などの官能基を備えた反応性有機溶媒を用いることも好ましい。
 熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノ-ル樹脂、エステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコ-ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、未硬化の熱硬化性樹脂へ熱エネルギーを照射して硬化させるものである。そして、未硬化の熱硬化性樹脂には、硬化反応によって熱硬化性樹脂を形成するモノマーやオリゴマー、および適宜添加される公知の硬化剤が含まれる。さらに硬化剤へは公知の硬化促進剤を加えてもよい。
 本発明に係る近赤外線硬化型インクに含まれる、近赤外線吸収微粒子である複合タングステン酸化物の量は、硬化反応の際に未硬化の熱硬化性樹脂が、硬化を行える量を適宜添加すれば良い。従って、近赤外線硬化型インクの塗布厚みも考慮して、近赤外線硬化型インクの塗布面積当たりの近赤外線吸収微粒子量を定めれば良い。
 上述したように、近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物を含み、溶媒と、分散剤と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む近赤外線硬化型インク組成物から溶媒を除去する、または、溶媒を使用しないで、近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物を含み、分散剤と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む近赤外線硬化型インク組成物を得ることも好ましい構成である。
 溶媒を含有せず、近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物を含み、分散剤と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含む近赤外線硬化型インク組成物は、後工程において、溶媒の揮発に係る工程を省くことができ、硬化反応の効率がよい。
 溶媒を除去する場合の方法としては、特に限定されるものではないが、減圧操作を加えた加熱蒸留法等を用いることが出来る。
4.近赤外線硬化膜および光造形法
 得られた本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の所定量を塗布して塗布膜を得、ここへ近赤外線を照射して硬化させることにより、本発明に係る近赤外線硬化膜が得られる。これは、近赤外線吸収微粒子が、照射された近赤外線を吸収して発熱し、当該発熱の熱エネルギーが、未硬化の熱硬化性樹脂に含まれるモノマーやオリゴマー等による重合反応や縮合反応や付加反応などの反応を促進して、熱硬化性樹脂の硬化反応が起こることによる。また、近赤外線の照射による近赤外線吸収微粒子の発熱により、溶媒の揮発も行われる。
 一方、本発明に係る近赤外線硬化膜へ、さらに近赤外線を照射しても当該硬化膜が再融解することはない。本発明に係る近赤外線硬化膜は、未硬化の熱硬化性樹脂が硬化した熱硬化性樹脂が含まれるので、近赤外線の照射により近赤外線吸収微粒子が発熱しても、再融解はしないのである。
 この特性は、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の所定量を硬化させて積み上げ、近赤外線硬化型インクの塗布と近赤外線照射を繰り返し行う積層を繰り返して、3次元物体を造形する光造形法へ適用する際には、特に有効である。
 勿論、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の所定量を基材上に塗布し、ここへ近赤外線を照射して硬化させることにより本発明に係る近赤外線硬化膜を得ることも好ましい。
 本発明に用いる基材の材料は特に限定されないが、例えば、紙、PET、アクリル、ウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル、ふっ素樹脂、ポリイミド、ポリアセタ-ル、ポリプロピレン、ナイロン等が、各種目的に応じて好ましく使用可能である。また、紙、樹脂以外ではガラスを好ましく用いることができる。
 本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の硬化方法としては、赤外線照射が好ましく、近赤外線照射がより好ましい。近赤外線はエネルギー密度が大きく、当該インク組成物中の樹脂が硬化するのに必要なエネルギーを効率的に付与することができる。
 赤外線照射と、公知の方法から選ばれる任意の方法とを組み合わせて、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物の硬化を行なうことも好ましい。例えば、加熱や送風、電磁波の照射といった方法を、赤外線照射と組み合わせて使用しても良い。
 尚、本発明において、赤外線とは0.1μm~1mmの範囲の波長を有する電磁波を指し、近赤外線とは波長0.75~4μmの赤外線を指し、遠赤外線は波長4~1000μmの赤外線を指す。一般的に遠赤外線、近赤外線と呼ばれるどちらの赤外線を照射した場合であっても、本発明の効果は得ることが出来る。尤も、近赤外線を照射した場合には、より短時間で効率良く前記熱硬化性樹脂を硬化できる。
 また、本発明において、マイクロ波とは1mm~1mの範囲の波長を有する電磁波を指す。
 照射するマイクロ波は200~1000Wのパワーを有することが好ましい。パワーが200W以上あれば、インクに残留する有機溶剤の気化が促進される、1000W以下であれば照射条件が穏和であり、基材や前記熱硬化性樹脂が変質する恐れが無い。
 本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物への好ましい赤外線照射時間は、照射するエネルギーや波長、近赤外線硬化型インクの組成、近赤外線硬化型インク塗布量によって異なるが、一般的には0.1秒間以上の照射が好ましい。照射時間が0.1秒間以上あることで、上述した好ましいパワーに収まる範囲での赤外線照射実施が可能となる。照射時間を長くすることで、インク組成物中の溶媒の十分な乾燥を行うことも可能であるが、高速での印刷や塗布を視野に入れると、照射時間は30秒間以内であることが好ましく、10秒間以内であることがより好ましい。
 赤外線の放射源としては、熱源から直接得ても良いし、熱媒体を介在させてそこから有効な赤外線放射を得ても良い。例えば、水銀、キセノン、セシウム、ナトリウム等の放電灯や、炭酸ガスレーザー、さらに白金、タングステン、ニクロム、カンタル等の電気抵抗体の加熱、等により赤外線を得ることが出来る。尚、好ましい放射源としてハロゲンランプが挙げられる。ハロゲンランプは熱効率も良く、立ち上がりが早い等の利点がある。
本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物への赤外線の照射は、近赤外線硬化型インク塗布面側から行っても、裏面側から行なっても良い。両面から同時に照射を行なうことも好ましく、昇温乾燥や送風乾燥と組み合わせることも好ましい。また、必要に応じて集光板を用いるのがより好ましい。これらの方法を組み合わせることで、短時間の赤外線照射で硬化させることが可能となる。
 本発明に係る近赤外線吸収微粒子は可視光透過性を有するため、赤外線で硬化させることで、透明な赤外線遮蔽膜を簡便に得ることができる。また、各種顔料や染料を少なくとも1種類以上添加することで着色膜を容易に得ることができる。当該着色膜においては近赤外線吸収微粒子による色味への影響もほとんどない為、液晶ディスプレィのカラーフィルター等に用いることが可能となる。
 上述した着色膜を得る為に本発明において使用できる顔料としては、公知の顔料を特に制限なく使用でき、不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料およびカーボンブラック等の無機顔料を好ましく用いることができる。
 これらの顔料は、本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物中に分散された状態で存在させることが好ましい。これらの顔料の分散方法としては、公知の方法を特に限定なく使用することができる。
 上述したように不溶性顔料は特に限定するものではないが、例えば、アゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール等は好ましいものである。
 上述したように顔料は特に限定するものではないが、好ましく用いられる具体的顔料名を以下に挙げる。
 マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド222、C.I.ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
 オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー15:3、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
 グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
 ブラック用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック6、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる。
 上述したように無機顔料は特に限定するものではないが、カーボンブラック、二酸化チタン、硫化亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、混合酸化金属リン酸塩、酸化鉄、酸化マンガン鉄、酸化クロム、ウルトラマリン、ニッケルまたはクロムアンチモンチタン酸化物、酸化コバルト、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、ケイ酸塩、酸化ジルコニウム、コバルトとアルミニウムの混合酸化物、硫化モリブデン、ルチル混合相顔料、希土類の硫化物、バナジン酸ビスマス、水酸化アルミニウムや硫酸バリウムからなる体質顔料等は、好ましいものである。
 本発明に係る近赤外線硬化型インク組成物中に含有される分散状態の顔料の平均粒子径は、1nm以上、200nm以下であることが好ましい。顔料分散液の平均粒子径が1nm以上、200nm以下であれば、近赤外線硬化型インク組成物中の保存安定性が良好だからである。
 上述したように本発明において使用される染料としては、特に制限はなく、油溶性染料または水溶性染料のいずれでも使用することができ、イエロー染料、マゼンタ染料、シアン染料など等を好ましく用いることができる。
 イエロー染料としては、例えばカップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピラゾロン類、ピリドン類、開鎖型活性メチレン化合物類を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料;例えばカップリング成分として開鎖型活性メチレン化合物類を有するアゾメチン染料;例えばベンジリデン染料やモノメチンオキソノール染料等のようなメチン染料;例えばナフトキノン染料、アントラキノン染料等のようなキノン系染料などがあり、これ以外の染料種としてはキノフタロン染料、ニトロ・ニトロソ染料、アクリジン染料、アクリジノン染料等を挙げることができる。これらの染料は、クロモフォアの一部が解離して初めてイエローを呈するものであってもよく、その場合のカウンターカチオンはアルカリ金属や、アンモニウムのような無機のカチオンであっても良いし、ピリジニウム、4級アンモニウム塩のような有機のカチオンであってもよく、さらにはそれらを部分構造に有するポリマーカチオンであっても良い。
 マゼンタ染料としては、例えばカップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料;例えばカップリング成分としてピラゾロン類、ピラゾロトリアゾール類を有するアゾメチン染料;例えばアリーリデン染料、スチリル染料、メロシアニン染料、オキソノール染料のようなメチン染料;ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料、例えばナフトキノン、アントラキノン、アントラピリドンなどのようなキノン系染料、例えばジオキサジン染料等のような縮合多環系染料等を挙げることができる。これらの染料は、クロモフォアの一部が解離して初めてマゼンタを呈するものであってもよく、その場合のカウンターカチオンはアルカリ金属や、アンモニウムのような無機のカチオンであっても良いし、ピリジニウム、4級アンモニウム塩のような有機のカチオンであってもよく、さらにはそれらを部分構造に有するポリマーカチオンであっても良い。
 シアン染料としては、例えばインドアニリン染料、インドフェノール染料のようなアゾメチン染料;シアニン染料、オキソノール染料、メロシアニン染料のようなポリメチン染料;ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料;フタロシアニン染料;アントラキノン染料;例えばカップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類を有するアリールもしくはヘテリルアゾ染料、インジゴ・チオインジゴ染料を挙げることができる。これらの染料は、クロモフォアの一部が解離して初めてシアンを呈するものであってもよく、その場合のカウンターカチオンはアルカリ金属や、アンモニウムのような無機のカチオンであっても良いし、ピリジニウム、4級アンモニウム塩のような有機のカチオンであってもよく、さらにはそれらを部分構造に有するポリマーカチオンであっても良い。また、ポリアゾ染料などのブラック染料も使用することができる。
 上述したように本発明において使用される水溶性染料としては、特に制限はなく、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、等を好ましく用いることができる。
 水溶性染料として、好ましく用いられる具体的染料名を以下に挙げる。
 C.I. ダイレクトレッド2、4、9、23、26、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、21、223、224、225、226、227、232、233、240、241、242、243、247、
 C.I. ダイレクトバイオレット7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100、101、
 C.I. ダイレクトイエロー8、9、11、12、27、28、29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、86、87、93、95、96、98、100、106、108、109、110、130、132、142、144、161、163、
 C.I. ダイレクトブルー1、10、15、22、25、55、67、68、71、76、77、78、80、84、86、87、90、98、106、108、109、151、156、158、159、160、168、189、192、193、194、199、200、201、202、203、207、211、213、214、218、225、229、236、237、244、248、249、251、252、264、270、280、288、289、291、
 C.I. ダイレクトブラック9、17、19、22、32、51、56、62、69、77、80、91、94、97、108、112、113、114、117、118、121、122、125、132、146、154、166、168、173、199、
 C.I. アシッドレッド35、42、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、151、154、158、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、336、337、361、396、397、
 C.I. アシッドバイオレット5、34、43、47、48、90、103、126、
 C.I. アシッドイエロー17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222、227、
 C.I. アシッドブルー9、25、40、41、62、72、76、78、80、82、92、106、112、113、120、127:1、129、138、143、175、181、205、207、220、221、230、232、247、258、260、264、271、277、278、279、280、288、290、326、
 C.I. アシッドブラック7、24、29、48、52:1、172、
 C.I. リアクティブレッド3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、49、55、
 C.I. リアクティブバイオレット1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33、34、
 C.I. リアクティブイエロー2、3、13、14、15、17、18、23、24、25、26、27、29、35、37、41、42、
 C.I. リアクティブブルー2、3、5、8、10、13、14、15、17、18、19、21、25、26、27、28、29、38、
 C.I. リアクティブブラック4、5、8、14、21、23、26、31、32、34、
 C.I. ベーシックレッド12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45、46、
 C.I. ベーシックバイオレット1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40、48、
 C.I. ベーシックイエロー1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39、40、
 C.I. ベーシックブルー1、3、5、7、9、22、26、41、45、46、47、54、57、60、62、65、66、69、71、
 C.I. ベーシックブラック8、等が挙げられる。
 以上説明した、近赤外線硬化型インクに含まれる着色材の顔料や近赤外線吸収微粒子の粒径は、近赤外線硬化型インクの塗布装置の特性を考慮して定めることが好ましい。
 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
 HWOで記載されるタングステン酸と炭酸セシウムの粉末とを、WとCsのモル比が1対0.33となるように所定量秤量し、両粉を混合した。この混合粉末を出発原料とした。この出発原料を、還元雰囲気(窒素/水素=97/3(体積比))中において600℃で1時間加熱し、アルゴン雰囲気に置換後800℃で1時間加熱することで、Cs0.33WOの粉末を作製した。この粉末の比表面積は20m/gであった。また。X線回折による結晶相の同定の結果、単相の六方晶タングステンブロンズ(複合タングステン酸化物微粒子)であった。
 このCs0.33WO粉末を20重量部、メチルイソブチルケトン65重量部、アクリル系分散剤15重量部を混合した。これらを、0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、6時間分散処理を行い、分散粒径80nmのCs0.33WO分散液(A液)とした。このA液25重量部と、市販の一液タイプで未硬化の熱硬化性樹脂を含む熱硬化型インク(帝国インキ製造社製、MEG スクリーンインキ(メジウム))75重量部とを混合して、実施例1に係る近赤外線硬化型インクを調製した。
 この近赤外線硬化型インクをガラス上にバーコーター(No.10)を用いて塗布し、近赤外線の照射源として株式会社ハイベック社製ラインヒーター HYP-14N(出力980W)を塗布面から5cmの高さに設置し、10秒間、近赤外線を照射して硬化膜を得た。
 得られた硬化膜は、目視で透明であることが確認された。
 得られた硬化膜の密着性は、以下に示す方法で評価した。
 100個の升目状の切り傷を、隙間間隔1mmのカッターガイドを用いて付け、18mm幅のテープ(ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標)CT-18)を升目上の切り傷面に貼り付け、2.0kgのローラーを20往復して完全に付着させた後、180度の剥離角度で急激に剥がし、剥がれた升目の数を数えた。
 剥がれた升目の数は0であった。
 得られた硬化膜へ、上述した近赤外線硬化型インク硬化の際と同条件の近赤外線を20秒間照射しても、当該硬化膜が再融解することはなかった。
(実施例2)
 実施例1において、A液30重量部と、市販の一液タイプの熱硬化型インク70重量部とを混合した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例2に係る硬化膜を得た。
 得られた実施例2に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例2に係る硬化膜は、ガラス基板との密着性が良好であり、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例3)
 実施例1において、A液35重量部と、市販の一液タイプの熱硬化型インク65重量部とを混合した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例3に係る近赤外線硬化膜を得た。
 得られた実施例3に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例3に係る硬化膜は、ガラス基板との密着性が良好であり、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例4)
 実施例1に係る近赤外線硬化型インクを米坪81.4g/mの上質紙(日本製紙製、npi上質)上に塗布した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例4に係る硬化膜を得た。得られた上質紙に塗布された硬化膜の状態を次のように評価した。
(上質紙に塗布された硬化膜の評価)
 作製直後の硬化膜上に未印字の上質紙を重ね、上からばれんで擦り、重ねた紙への試料からのインクの付着状態を評価した。
 但し、○:重ねた紙面へのインク付きがない
    △:重ねた紙面の1%以上にインクの付着が見られる。
    ×:重ねた紙面の3%以上の面積にインクの付着が見られる。
 この結果、実施例4に係る硬化膜の評価結果は〇であった。
(実施例5)
 実施例1のA液と同様であるが、0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーで、4時間分散処理を行うことで、分散粒径150nmのCs0.33WO分散液(B液)を調製した。
 A液に替えて、当該B液を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例5に係る硬化膜を得た。
 得られた硬化膜は、目視で透明であることが確認された。
 得られた実施例5に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例5に係る硬化膜は、ガラス基板との密着性が良好であり、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例6)
 実施例1のA液と同様であるが0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーで、2時間分散処理を行うことで、分散粒径800nmのCs0.33WO分散液(C液)を調製した。
 A液に替えて、当該C液を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例6に係る硬化膜を得た。
 得られた硬化膜は、目視で透明であることが確認された。
 得られた実施例6に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例6に係る硬化膜において、剥がれた升目の数は24であった。
(実施例7)
 実施例1のA液と同様であるが0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーで、10時間分散処理を行うことで、分散粒径20nmのCs0.33WO分散液(D液)を調製した。
 A液に替えて、当該D液を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例7に係る硬化膜を得た。
 得られた硬化膜は、目視で透明であることが確認された。
 得られた実施例7に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例7に係る硬化膜において、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例8)
 実施例1のA液25重量部と、未硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂37.5重量部と、硬化促進剤を添加した硬化剤37.5重量部混合した以外は、実施例1と同様にして実施例8に係る近赤外線硬化型インクを調製した。なお、硬化剤は、フェノール樹脂とイミダゾールの混合物である。
 実施例8に係る近赤外線硬化型インクを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例8に係る硬化膜を得た。
 得られた実施例8に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例8に係る硬化膜において、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例9)
 実施例1のA液30重量部と、未硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂35重量部と、硬化促進剤を添加した硬化剤35重量部混合した以外は、実施例1と同様にして実施例9に係る近赤外線硬化型インクを調製した。なお、硬化剤は、フェノール樹脂とイミダゾールの混合物である。
 実施例9に係る近赤外線硬化型インクを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例9に係る硬化膜を得た。
 得られた実施例9に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例9に係る硬化膜は、ガラス基板との密着性が良好であり、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例10)
 実施例1のA液35重量部と、未硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂32.5重量部と、硬化促進剤を添加した硬化剤32.5重量部混合した以外は、実施例1と同様にして実施例10に係る近赤外線硬化型インクを調製した。なお、硬化剤は、フェノール樹脂とイミダゾールの混合物である。
実施例10に係る近赤外線硬化型インクを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例10に係る硬化膜を得た。
 得られた実施例10に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価した。
 実施例10に係る硬化膜は、ガラス基板との密着性が良好であり、剥がれた升目の数は0であった。
(実施例11)
 実施例8に係る近赤外線硬化型インクを米坪81.4g/mの上質紙(日本製紙製、npi上質)上に塗布した以外は、実施例1と同様の操作を行って実施例11に係る硬化膜を得た。得られた上質紙に塗布された硬化膜の状態を実施例4と同様の方法で評価した。
 この結果、実施例11に係る硬化膜の評価結果は〇であった。
(比較例1)
 メチルイソブチルケトン65重量部、アクリル系分散剤15重量部を混合した液(E液)を調製した。
 A液に替えて、当該E液を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例1に係る硬化膜を得ようとした。
 しかし膜はまったく硬化せず、硬化膜は得られなかった。
(比較例2)
 Cs0.33WO粉末に替えて、フタロシアニン粉末を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例2に係る硬化膜を得た。
 得られた比較例2に係る硬化膜の密着性を、実施例1と同様の方法で評価しようとした。
 比較例2に係る硬化膜は硬化が不十分で、密着性評価ができなかった。
(比較例3)
 A液に替えて比較例1に係るE液を用いた以外は、実施例4と同様の操作を行って、比較例3に係る硬化膜を得た。
 上質紙に塗布された比較例3に係る硬化膜の評価を、実施例4と同様にして行ったところ、比較例3に係る硬化膜の評価結果は×であった。
(比較例4)
 市販の一液タイプで未硬化の熱硬化性樹脂を含む熱硬化型インク(帝国インキ製造社製、MEG スクリーンインキ(メジウム))75重量部に替えて、熱可塑性樹脂であるスチレン樹脂40重量部をメチルエチルケトン60重量部に溶解したスチレン溶液75重量部を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例4に係る硬化膜を得た。
 得られた硬化膜へ、上述した近赤外線硬化型インク硬化の際と同条件の近赤外線を20秒間照射したところ硬化膜が軟化した。当該軟化が確認されたので、他の評価は取りやめた。
(比較例5)
 A液に替えて比較例1に係るE液を用いた以外は、実施例8と同様の操作を行って、比較例5に係る硬化膜を得ようとした。
 しかし膜はまったく硬化せず、硬化膜は得られなかった。
(比較例6)
 A液に替えて比較例1に係るE液を用いた以外は、実施例11と同様の操作を行って、比較例6に係る硬化膜を得た。得られた上質紙に塗布された硬化膜の状態を実施例4と同様の方法で評価した。
 この結果、比較例6に係る硬化膜の評価結果は×であった。
 
 
 
 

Claims (11)

  1.  近赤外線吸収微粒子として複合タングステン酸化物と、未硬化の熱硬化性樹脂とを含むことを特徴とする近赤外線硬化型インク組成物。
  2.  さらに、分散剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  3.  さらに、溶媒を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  4.  前記近赤外線吸収微粒子の分散粒子径が、1nm以上800nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  5.  前記近赤外線吸収微粒子は複合タングステン酸化物からなり、六方晶の結晶構造を含む、または、すべて六方晶の結晶構造からなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  6.  複合タングステン酸化物が、一般式M(M元素は、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素で、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  7.  前記複合タングステン酸化物が、M元素がCs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe、Snのうちから選択される1種類以上である複合タングステン酸化物からなることを特徴とする請求項6に記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  8.  前記近赤外線吸収微粒子の表面が、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上の元素を含有する酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  9.  さらに、有機顔料、無機顔料、染料から選択されるいずれか1種類以上を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物。
  10.  請求項1から9のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物が近赤外線照射を受けて硬化したものであることを特徴とする近赤外線硬化膜。
  11.  請求項1から9のいずれかに記載の近赤外線硬化型インク組成物を塗布して塗布物とし、当該塗布物へ近赤外線を照射して硬化させることを特徴とする光造形法。
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