WO2019106725A1 - 活性光線硬化性インクジェットインク - Google Patents
活性光線硬化性インクジェットインク Download PDFInfo
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- C09D11/30—Inkjet printing inks
- C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes
Definitions
- the present invention relates to an actinic radiation curable inkjet ink.
- the inkjet recording method is used in various printing fields because an image can be formed easily and inexpensively.
- One of the ink jet recording methods is an ultraviolet ray curable ink jet method in which droplets of ultraviolet ray curable ink are landed on a recording medium and then irradiated with ultraviolet rays to be cured to form an image.
- the ultraviolet curing ink jet method has recently been attracting attention because it can form an image having high abrasion resistance and adhesion even on a recording medium having no ink absorbability.
- a photocurable inkjet ink including a polymerizable compound (mainly a monomer), a photopolymerization initiator, a gelling agent, and a low molecular weight compound has been proposed.
- Patent Document 1 It is shown in the said patent document 1 that the solubility of a gelatinizer becomes favorable and the discharge stability of the said inkjet ink becomes favorable because a low molecular weight compound is contained in an inkjet ink.
- the present invention has been made in view of the above problems. That is, it is an object of the present invention to provide an actinic radiation curable inkjet ink which is excellent in curability and hardly causes migration of printed matter.
- an actinic radiation curable inkjet ink comprising a polymerizable monomer, a radical polymerization initiator, a polymerizable oligomer, and a benzene derivative, wherein the polymerizable oligomer is a urethane oligomer, a polyester oligomer, and an epoxy
- the retention time of the benzene derivative in gas chromatography falls within the range of the retention time in gas chromatography of a linear hydrocarbon having 6 to 13 carbon atoms
- An actinic radiation curable inkjet ink wherein the content of the benzene derivative is 1 to 200 ppm with respect to the total amount of the actinic radiation curable inkjet ink.
- an actinic radiation curable inkjet ink which is excellent in curability and hardly causes migration of printed matter.
- the actinic radiation curable inkjet ink (hereinafter, also simply referred to as “ink”) of the present invention contains a polymerizable monomer, a radical polymerization initiator, a polymerizable oligomer, and a benzene derivative.
- the polymerizable oligomer includes at least one oligomer selected from the group consisting of urethane oligomers, polyester oligomers, and epoxy oligomers. That is, the ink of the present invention contains a polymerizable oligomer having a polar group.
- the ink of the present invention contains a certain amount of benzene derivative, low molecular weight components are less likely to be generated, and migration of printed matter is easily suppressed.
- the benzene derivative is contained in a certain amount, the curability of the ink is also improved.
- the reason is considered as follows.
- the benzene derivative contained in the ink of the present invention has an affinity to the double bond of the polymerizable oligomer. Therefore, in the ink, the polymerizable oligomer (especially, the double bond of the polymerizable oligomer) tends to gather around the benzene derivative, and when an active radical is generated in such a state, the distance between the double bonds is more than usual.
- the polymerization reaction of the polymerizable oligomer tends to proceed.
- the radical is consumed by the reaction of the double bonds drawn near the aromatic ring, the polar group of the polymerizable oligomer and the active radical become difficult to react.
- the amount of benzene derivative itself becomes excessive, the benzene derivative itself causes migration or volatilizes in the ink jet recording apparatus to change the ink composition, and the discharge stability of the ink from the ink jet recording apparatus is lowered. Sometimes. Therefore, it is important that the amount of benzene derivative is 1 to 200 ppm with respect to the total amount of ink.
- each component contained in the ink of the present invention will be described in detail.
- the polymerizable oligomer should contain at least one polymerizable oligomer selected from the group consisting of urethane oligomers, polyester oligomers, and epoxy oligomers, and the ink contains only one polymerizable oligomer. It may be contained, and 2 or more types may be contained. Among these, polyester-based oligomers are preferable from the viewpoint that migration hardly occurs in the printed matter. The reason is that the reactivity of the polar group of the polyester oligomer with the active radical is relatively mild compared to the reactivity of the polar group of the urethane oligomer with the active radical as a factor.
- oligomer refers to a compound containing a repeating structural unit and having a weight average molecular weight of 500 to 15,000.
- the weight average molecular weight is more preferably 500 to 5,000.
- the said weight average molecular weight can be made into the value (polystyrene conversion value) measured by gel permeation chromatography.
- the urethane-based oligomer is not particularly limited as long as it is an oligomer having a urethane bond in the molecule and having two or more unsaturated carbon-carbon double bonds, and examples thereof include a urethane bond and a (meth) acryloyl group. Included are urethane (meth) acrylate oligomers and the like.
- the description of "(meth) acryloyl” indicates acryloyl, methacryloyl or a mixture thereof
- the description of "(meth) acrylate” indicates an acrylate, a methacrylate or a mixture thereof
- Shall represent
- the urethane (meth) acrylate oligomer may contain 2 or more unsaturated carbon-carbon double bonds, and more preferably 2 to 5 unsaturated carbon-carbon double bonds.
- the number of unsaturated carbon-carbon double bonds in the urethane (meth) acrylate oligomer is an average value.
- the unsaturated carbon-carbon double bond contained in the urethane-based oligomer is preferably an unsaturated carbon-carbon double bond in a (meth) acryloyl group.
- the urethane (meth) acrylate oligomer may be one prepared by polymerizing various monomers or the like, or may be a commercially available product.
- Examples of commercially available urethane (meth) acrylate oligomers include EBECRYL series manufactured by Daicel-Cytec (eg, EBECRYL 210, 230, 244, 270, 4858, 8402, 9270), U-200PA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
- polyester-based oligomers are not particularly limited as long as they have an ester bond in the molecule and an oligomer having two or more unsaturated carbon-carbon double bonds, and examples thereof include polyester bond and (meth) acryloyl group. And polyester (meth) acrylate oligomers containing a group.
- the number of unsaturated carbon-carbon double bonds contained in the polyester (meth) acrylate oligomer is preferably 2 or more, more preferably 2 to 5, from the viewpoint of enhancing the strength of the cured product of the ink.
- the number of unsaturated carbon-carbon double bonds is an average value.
- the unsaturated carbon-carbon double bond contained in the polyester-based oligomer is preferably an unsaturated carbon-carbon double bond in a (meth) acryloyl group.
- the polyester (meth) acrylate oligomer may be one prepared by polymerizing various monomers or the like, or may be a commercially available product.
- Examples of commercially available polyester (meth) acrylate oligomers include EBECRYL series (for example, EBECRYL 812, 853, 884, etc.) manufactured by Daicel-Cytec, CN292, CN2259, CN2262, CN2270, CN2270NS, CN2271E, CN2272 manufactured by Sartomer.
- the epoxy-based oligomer is not particularly limited as long as it is an oligomer having an epoxy group in the molecule and two or more unsaturated carbon-carbon double bonds, and examples thereof include an epoxy group and (meth) Included are epoxy (meth) acrylate oligomers containing an acryloyl group, and the like.
- the number of unsaturated carbon-carbon double bonds contained in the epoxy (meth) acrylate oligomer is preferably 2 or more, more preferably 2 to 5, from the viewpoint of enhancing the strength of the cured product of the ink.
- the number of unsaturated carbon-carbon double bonds is an average value.
- the unsaturated carbon-carbon double bond contained in the epoxy-based oligomer is preferably an unsaturated carbon-carbon double bond in a (meth) acryloyl group.
- the epoxy (meth) acrylate oligomer may be one prepared by polymerizing various monomers or the like, or may be a commercially available product.
- Examples of commercially available epoxy (meth) acrylate oligomers include EBECRYL series (for example, EBECRYL 3708, 1606 etc.) manufactured by Daicel-Cytec, CN116, CN120B60, CN120M50, CN131B, CN132, CN137, CN152, CN153 manufactured by Sartmar. , CN2102E, CN2003 and the like.
- the polymerizable oligomer is preferably contained in an amount of 3 to 25% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass, based on the total amount of the ink.
- the content of the polymerizable oligomer is 5% by mass or more in the ink, the curing speed of the ink is likely to be increased, and furthermore, the hardness of the cured product is likely to be increased.
- the amount of the polymerizable oligomer is 20% by mass or less, the viscosity of the ink is likely to fall within a suitable range, and the ejection stability of the ink from the ink jet recording apparatus tends to be favorable.
- the polymerizable monomer is not particularly limited as long as it is a radically polymerizable monomer, and examples thereof include unsaturated carboxylic acids and salts thereof, unsaturated carboxylic acid ester compounds, and unsaturated carboxylic acid urethane compounds, Examples thereof include unsaturated carboxylic acid amide compounds and anhydrides thereof, acrylonitrile, styrene, unsaturated polyesters, unsaturated polyethers, unsaturated polyamides, unsaturated urethanes and the like.
- unsaturated carboxylic acids include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid and the like.
- the polymerizable monomer is preferably an unsaturated carboxylic acid ester compound, and more preferably a (meth) acrylate monomer.
- the (meth) acrylate monomer may be a monofunctional monomer containing only one polymerizable functional group, or may be a difunctional or higher monomer containing two or more polymerizable functional groups. From the viewpoint of the curability of the ink, a monomer having two or more functions is preferable.
- Examples of monofunctional (meth) acrylate monomers include isoamyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, isomyristyl (meth) acrylate, iso Stearyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl-diglycol (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, butoxyethyl (meth) acrylate, ethoxydiethylene glycol ( Meta) acrylate, methoxy diethylene glycol (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxy propylene glycol (meth) acrylate, fe Xylethyl (meth)
- difunctional (meth) acrylate monomers include dipropylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polytetramethylene glycol di (meth) acrylate, Polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, dimethylol-tricyclodecane di (meth) acrylate, hexanediol PO adducts of di (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate bisphenol A di (meth) acrye Etc. are included.
- trifunctional or higher (meth) acrylate monomers include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and ditrimethylol. Included are propane tetra (meth) acrylate, glycerine propoxy tri (meth) acrylate and pentaerythritol ethoxy tetra (meth) acrylate, EO modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, PO modified trimethylol propane tri (meth) acrylate.
- the content of the polymerizable monomer is preferably 75 to 95% by mass, and more preferably 80 to 90% by mass, with respect to the total amount of the ink.
- the content of the polymerizable monomer is 75% by mass or more in the ink, the viscosity of the ink is likely to be in the desired range.
- the amount of the polymerizable monomer is 95% by mass or less, the amount of the polymerizable oligomer and the like relatively tends to be sufficient, and the curing rate tends to increase.
- 90% by mass or more is a bifunctional or more monomer, more preferably 95% by mass or more is a bifunctional or more monomer, with respect to the total amount of the polymerizable monomers, substantially 100 mass%. It is particularly preferable that% is a monomer having two or more functions.
- the bifunctional or higher functional monomer is contained in a certain amount or more, the crosslinking in the cured product of the ink becomes dense, the hardness increases, and the migration decreases.
- the radical polymerization initiator may be any compound capable of generating active radicals by irradiation with an actinic ray, and may be an intramolecular bond cleavage type radical polymerization initiator, It may be a hydrogen abstraction type radical polymerization initiator.
- radical polymerization initiators of intramolecular bond cleavage type include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyl dimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2 4-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino (4 Polymerization initiators of acetophenones such as -thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, etc .; benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, etc.
- Benzoin polymerization initiators 2,4,6-trimethyl Emissions benzoyl diphenyl phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) - phenyl phosphine oxide, polymerization initiator acylphosphine oxide-based and the like; benzyl and methyl phenylglyoxylate ester; and the like.
- hydrogen abstraction type radical polymerization initiators include benzophenone, methyl 4-phenylbenzophenone o-benzoylbenzoate, 4,4'-dichlorobenzophenone, hydroxybenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, Polymerization initiators of benzophenone type including acrylated benzophenone, 3,3 ', 4,4'-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 3,3'-dimethyl-4-methoxybenzophenone and the like; thioxanthone, 2-isopropyl Thioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 4-isopropyl thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-dodecyl thioxanthone, 2,3-diethy
- the ink may contain only one type of the above-mentioned radical polymerization initiator, or may contain two or more types.
- the radical polymerization initiator is particularly preferably an acyl phosphine oxide polymerization initiator.
- the radical polymerization initiator is preferably contained in an amount of 0.3 to 8% by mass, and more preferably 0.5 to 3.5% by mass, with respect to the total amount of the ink.
- the radical polymerization initiator is contained in the ink at 0.3% by mass or more, the curing speed of the ink is likely to be increased.
- the amount of the radical polymerization initiator is less than 3% by mass, the active radicals generated at the time of curing of the ink hardly become excessive, and decomposition of the polymerizable oligomer and eventually migration in the cured product are easily suppressed.
- the benzene derivative is a compound having a retention time in gas chromatography within the range of retention time in gas chromatography of linear hydrocarbon having 6 to 13 carbon atoms, and containing a benzene ring in the molecule It is not particularly limited.
- “the retention time of the benzene derivative in gas chromatography falls within the retention time of the linear hydrocarbon having 6 to 13 carbon atoms in gas chromatography” means “benzene derivative by gas chromatography”; In the determination and identification of a mixture of n-hexane and n-tridecane, the retention time of the benzene derivative is between the retention time of n-hexane and the retention time of n-tridecane.
- the benzene derivative preferably has the above retention time within the range of the retention time of the linear hydrocarbon having 7 to 13 carbon atoms from the viewpoint of suppressing migration, and the retention time of the linear hydrocarbon having 8 to 13 carbon atoms is preferably It is further preferable to fall within the range. If the retention time is longer than that of n-tridecane, migration tends to occur, or the ink ejection stability and curability deteriorate.
- it is preferable to contain an alkyl group or an ester group and in particular, methyl benzoate, xylene, ethylbenzene or toluene is preferable.
- only one type of benzene derivative may be contained, or two or more types may be contained.
- the balance of the polarity of the benzene derivative becomes good, that is, it tends to attract the polymerizable oligomer, and the boiling point rises further, so that the ejection stability of the ink tends to be enhanced.
- the amount of benzene derivative (in the case where a plurality of benzene derivatives are contained, the total amount thereof) is 1 to 200 ppm, preferably 1 to 100 ppm, and more preferably 1 to 30 ppm based on the total amount of the ink. Is more preferred. In the case of benzene derivatives such as toluene whose contents are regulated, the amount is smaller than the regulated amount. When the amount of the benzene derivative is 1 ppm or more, as described above, the polymerizable oligomer tends to gather around the benzene derivative, and the polymerization reaction of the polymerizable oligomer can be easily promoted.
- the amount of the benzene derivative when the amount of the benzene derivative is excessive, the printed matter tends to migrate or the ink ejection stability tends to be reduced. However, if it is 200 ppm or less, migration hardly occurs in the printed matter, and furthermore, the ejection stability of the ink tends to be favorable.
- the quantification and identification of the benzene derivative in the ink can be performed by gas chromatography-mass spectrometry (hereinafter also referred to as "GC / MS"). Specifically, the ink is diluted 10 times with methanol. Thereafter, 1 ⁇ L of the diluted solution can be measured using the GC / MS apparatus under the following conditions, but the detector is not limited to the MSD. The quantitative value (mg / kg) is calculated in terms of toluene. (GC / MS conditions) Column: DB-624 manufactured by J & W, inner diameter 0.25 mm ⁇ length 30 m, film thickness 1.4 ⁇ m Detector: MSD
- the benzene derivative may be added separately when mixing each component in the ink, but, for example, when the benzene derivative is contained as an impurity in the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer, the benzene derivative may be added.
- the amount of benzene derivative to be added is determined in consideration of the amount of benzene derivative (impurity).
- the amount of the benzene derivative contained in the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer can be specified by the same method as the amount of the benzene derivative in the above ink.
- the amount of benzene derivative contained in the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer is excessive, a commercially available polymerizable monomer or polymerizable oligomer or polymerizable oligomer may be used so that the amount of the benzene derivative is in the above range. What refine
- purified the polymerizable oligomer may be used.
- the method of purification is not particularly limited, and may be, for example, a method of heating a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer, or drawing a vacuum.
- the ink of the present invention may contain a gelling agent.
- a gelling agent When the ink contains a gelling agent, it becomes possible for the ink to undergo a sol-gel phase transition as the temperature changes.
- the gelling agent is preferably a compound capable of crystallizing in the ink, and more preferably one that forms a space three-dimensionally surrounded by crystals of the gelling agent.
- crystallization of a gelatinizer three-dimensionally encloses may be called "card house structure.”
- cardhouse structure part or all of liquid components such as polymerizable monomers and polymerizable oligomers are easily held in a space three-dimensionally surrounded by crystals of the gelling agent.
- the ink droplets are likely to be pinned, and the coalescence of the droplets is likely to be suppressed.
- gelling agents examples include dilignoceryl ketones (C24-C24 (numbers indicate carbon numbers, the same shall apply hereinafter)), dibehenyl ketones (C22-C22), distearyl ketones (C18-C18), Dieicosyl ketone (C20-C20), dipalmityl ketone (C16-C16), dimyristyl ketone (C14-C14), dilauryl ketone (C12-C12), lauryl myristyl ketone (C12-C14), lauryl palmityl Ketone (C12-C16), myristyl palmityl ketone (C14-C16), myristyl stearyl ketone (C14-C18), myristyl behenyl ketone (C14-C22), palmityl stearyl ketone (C16-C18), valmityl behenyl ketone (C16-C18) C16-C22),
- Petroleum waxes such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, wood wax, jojoba oil, jojoba solid wax, and jojoba esters; animal waxes such as beeswax, lanolin and spermaceti wax; montan wax, Mineral wax such as hydrogenated wax; hydrogenated castor oil or hydrogenated castor oil derivative; modified wax such as montan wax derivative, paraffin wax derivative, microcrystalline wax derivative or polyethylene wax derivative; behenic acid, ara Higher fatty acids such as quidinic acid, stearic acid, palmitic acid, myristic acid, lauric acid, oleic acid, and erucic acid; higher alcohols such as stearyl alcohol, behenyl alcohol; hydroxystearic acid such as 12-hydroxystearic acid; 12-hydroxystearin Acid derivatives; fatty acid amides such as lauric acid amide, stearic acid amide, behen acid amide, oleic acid amide,
- N-substituted fatty acid amides such as N-stearylstearic acid amide, N-oleylpalmitic acid amide, etc .
- N, N'-ethylenebisstearylamide Special fatty acid amides such as N, N'-ethylenebis-12-hydroxystearylamide and N, N'-xylylene bisstearylamide; higher amines such as dodecylamine, tetradecylamine or octadecylamine; stearylstearic acid, oleyl Fatty acid ester compounds such as palmitic acid, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, ethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester (for example, EMALLEX series manufactured by Nippon Emulsion Co., Rike
- Examples of commercial products of the above aliphatic ketones include 18-Pentatriacontanon (manufactured by Alfa Aeser), Hentriacontan-16-on (manufactured by Alfa Aeser), Kao Wax T1 (manufactured by Kao Corporation), and the like.
- examples of commercially available products of aliphatic ester compounds include Unistar M-2222SL (manufactured by NOF Corporation), Excepearl SS (manufactured by Kao Corporation), EMALEX CC-18 (manufactured by Nippon Emulsion Co., Ltd.), Amleps PC (manufactured by Nippon Emulsion Co., Ltd.) High-grade Alcohol Industry Co., Ltd., Excepearl MY-M (Kao Co., Ltd.), Sparm Acetic (Nippon Oil Co., Ltd.), EMALEX CC-10 (Nippon Emulsion Co., Ltd.), etc. Since these commercial products are often a mixture of two or more types, they may be separated and purified as necessary.
- ketone waxes represented by the following general formula (G1) and ester waxes represented by the following general formula (G2) are more preferable. It is considered that the use of a ketone wax or an ester wax together with a polymerizable monomer or a polymerizable oligomer tends to form the above-mentioned "cardhouse structure" and enhances the pinning performance of the ink.
- the ketone wax represented by the following general formula (G1) and the ester wax represented by the following general formula (G2) may contain only one kind in the ink, and two or more kinds may be contained in the ink. Good. In addition, either one or both of the ketone wax represented by the following general formula (G1) and the ester wax represented by the following general formula (G2) may be contained in the ink. It may be
- each of R 11 and R 12 is a linear hydrocarbon group having 9 to 25 carbon atoms.
- the hydrocarbon group may have a branched chain.
- each of R 13 and R 14 is a linear hydrocarbon group having 9 to 25 carbon atoms.
- the hydrocarbon group may have a branched chain.
- the ketone wax represented by the general formula (G1) or the ester wax represented by the general formula (G2) contains a linear or branched hydrocarbon group having 9 or more carbon atoms, Sufficient space tends to occur in the card house structure. As a result, a part or all of the polymerizable monomer or the polymerizable oligomer is likely to be sufficiently contained in the space, and the pinning property of the ink becomes higher. In addition, when the number of carbon atoms of the linear or branched hydrocarbon group is 25 or less, the melting point of the gelling agent does not excessively increase. Therefore, it is not necessary to overheat the ink when applying the ink. From these viewpoints, it is particularly preferable that R 11 and R 12 be a linear hydrocarbon group having 11 to 23 carbon atoms.
- fatty acid ester compounds such as glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, ethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester and the like for the purpose of adjusting the crystal growth of the gelling agent Nippon Emulsion Co., Ltd. EMALLEX series, Riken Vitamin Co., Ltd. Rikenmar series, Riken Vitamin Co., Ltd. Poem series etc.) may further be included.
- the amount of the gelling agent is preferably 0.5% by mass to 10% by mass, more preferably 1% by mass to 7% by mass, and more preferably 1.5% by mass to 5% with respect to the total amount of the ink. More preferably, it is mass%.
- the ink contains two or more gelling agents, the total amount of these is preferably in the above range.
- the amount of the gelling agent is in the above range, the ink is likely to undergo a sol-gel phase transition, and the pinning properties of the ink are enhanced.
- the ink of the present invention may contain components other than the above as long as the effects and purposes of the present invention are not impaired.
- examples of other components include coloring materials, dispersants, antioxidants, polymerization inhibitors, surfactants, and other polymerizable components.
- the ink may contain only one of these components or two or more of these components.
- the coloring material may be either a dye or a pigment, but it is preferable that the coloring material is a pigment from the viewpoint of forming an image having good weather resistance.
- the pigments can be selected, for example, from yellow pigments, red or magenta pigments, blue or cyan pigments and black pigments, depending on the color of the image to be formed.
- the amount (total amount) thereof is preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and 0.4% by mass or more and 10% by mass or less based on the total amount of the ink. Is more preferred.
- dispersants include hydroxyl group-containing carboxylic acid esters, salts of long chain polyaminoamide and high molecular weight acid ester, salts of high molecular weight polycarboxylic acid, salts of long chain polyaminoamide and polar acid ester, high molecular weight unsaturated Acid ester, polymer copolymer, modified polyurethane, modified polyacrylate, polyether ester type anionic surfactant, naphthalene sulfonic acid formalin condensate salt, aromatic sulfonic acid formalin condensate salt, polyoxyethylene alkyl phosphate ester, poly Included are oxyethylene nonylphenyl ether, stearylamine acetate and the like.
- the amount of the dispersant can be, for example, 20% by mass or more and 70% by mass or less based on the total amount of the pigment.
- antioxidants include hindered amine antioxidants, thioether antioxidants, phenolic antioxidants, phosphoric acid antioxidants, and the like.
- the amount of the antioxidant is preferably 0.01 to 1% by mass, more preferably 0.1 to 0.5% by mass, based on the total amount of the ink.
- oxygen inhibition is less likely to occur when the ink is cured, and abrasion resistance is likely to be enhanced.
- polymerization inhibitors examples include (alkyl) phenols, hydroquinones, catechols, resorcines, p-methoxyphenols, t-butyl catechols, t-butyl hydroquinones, pyrogallols, 1,1-picrylhydrazyl, phenothiazines and p-benzoquinones.
- surfactants include anionic surfactants such as dialkyl sulfosuccinates, alkyl naphthalene sulfonates, and fatty acid salts; polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, acetylene glycols, and the like Nonionic surfactants such as polyoxyethylene and polyoxypropylene block copolymers; Cationic surfactants such as alkylamine salts and quaternary ammonium salts; and surfactants of silicone type and fluorine type .
- anionic surfactants such as dialkyl sulfosuccinates, alkyl naphthalene sulfonates, and fatty acid salts
- polyoxyethylene alkyl ethers polyoxyethylene alkyl allyl ethers, acetylene glycols, and the like
- Nonionic surfactants such as polyoxyethylene and polyoxypropylene block copolymers
- the amount of the surfactant is preferably 0.001% by mass or more and less than 1.0% by mass with respect to the total amount of the ink.
- the ink of the present invention has a viscosity of 3 mPa ⁇ s to 20 mPa ⁇ s at the temperature of the ink jet head at the time of coating from the viewpoint of enhancing the dischargeability from the ink jet head.
- the temperature of the inkjet head can be about 50 ° C. when the ink does not contain a gelling agent, and about 80 ° C. when the ink contains a gelling agent.
- the average particle diameter of pigment particles when the ink contains a pigment is preferably 0.08 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, and the maximum particle diameter is 0.3 ⁇ m or more It is preferable that it is 10 micrometers or less.
- the average particle size of pigment particles in the present specification means a value determined by a dynamic light scattering method using Datasizer Nano ZSP, manufactured by Malvern.
- the ink containing the coloring material has a high density and light is not transmitted by this measuring device, the ink is diluted by 200 times and then measured.
- the measurement temperature is normal temperature (25 ° C.).
- the above-mentioned polymerizable oligomer, radical polymerization initiator, polymerizable monomer, and optionally benzene derivative are mixed while heating.
- a pigment dispersion liquid in which the pigment and the dispersant are dispersed in a polymerizable monomer, a polymerizable oligomer or the like is prepared in advance, and the remaining components are added thereto. It may be mixed while heating.
- Dispersion of the pigment and the dispersant can be performed by, for example, a ball mill, sand mill, attritor, roll mill, agitator, Henschel mixer, colloid mill, ultrasonic homogenizer, pearl mill, wet jet mill, and paint shaker.
- the ink of the present invention has a high curing speed, and migration and the like hardly occur in printed matter. Therefore, the invention can be applied to printing of various packages and the like, and various printing.
- droplets of the ink are discharged from the nozzle of the ink jet head, and after landing on the recording medium, an actinic ray is irradiated to cure the ink droplets.
- the inkjet head may be either an on-demand system or a continuous system.
- on-demand ink jet heads include single-cavity, double-cavity, bender, piston, electro-mechanical conversion including shear mode and shared wall, as well as thermal ink jet and bubble jet ( The electric-heat conversion system etc. which contain a registered trademark type are included.
- the inkjet head may be either a scan type or a line type.
- the ejection stability of the ink can be enhanced by ejecting the heated ink from the inkjet head.
- the temperature of the ink when ejected from the inkjet head is preferably 35 ° C. or more and 100 ° C. or less, and more preferably 35 ° C. or more and 80 ° C. or less in order to further enhance the ejection stability.
- the temperature of the recording medium on which the ink droplets are landed is not particularly limited, but when the ink contains a gelling agent, it is preferable to set the melting point or less of the gelling agent from the viewpoint of causing the ink to undergo sol-gel phase transition.
- the temperature is preferably 40 ° C. or less, more preferably 35 ° C. or less.
- the amount of droplets at the time of ink ejection is preferably 2 pL or more and 50 pL or less, and more preferably 2 to 20 pL, from the viewpoint of recording speed and image quality.
- the recording medium on which the ink is made to land is not particularly limited.
- Examples of recording media include art paper, coated paper, light weight coated paper, finely coated paper cast paper, and coated paper including corrugated cardboard and absorbent media including uncoated paper, polyester, polyvinyl chloride, polyethylene Non-absorbing recording medium (plastic substrate) composed of a plastic comprising polyurethane, polypropylene, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyethylene terephthalate and polybutadiene terephthalate, and metals and glass And non-absorbing inorganic recording media.
- plastic substrate composed of a plastic comprising polyurethane, polypropylene, acrylic resin, polycarbonate, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyethylene terephthalate and polybutadiene terephthalate, and metals and glass And non-absorbing inorganic recording
- the actinic radiation with which the ink droplets are irradiated is appropriately selected according to the type of radical polymerization initiator, and one example thereof is ultraviolet light.
- examples of light sources include fluorescent tubes (low pressure mercury lamps, germicidal lamps), cold cathode tubes, ultraviolet lasers, low pressure, medium pressure, high pressure mercury lamps with operating pressures from several hundred Pa to 1 MPa. , Metal halide lamps, LEDs and the like.
- a 395 nm water-cooled LED manufactured by Phoseon Technology can be used.
- the light quantity at the time of irradiation is preferably 200 mJ / cm 2 or more and 1000 mJ / cm 2 .
- the light amount is 200 mJ / cm 2 or more, the polymerizable monomer and the polymerizable oligomer can be sufficiently polymerized to sufficiently increase the hardness of the cured ink.
- the light amount is excessive, it may affect the recording medium, but if the light amount is 1000 mJ / cm 2 or less, such a problem hardly occurs.
- the amount of active light to be irradiated is more preferably at most 250 mJ / cm 2 or more 800 mJ / cm 2, and more preferably 300 mJ / cm 2 or more 500 mJ / cm 2 or less.
- the atmosphere at the time of irradiation with actinic radiation is not particularly limited, and may be performed under the atmosphere or under an inert gas.
- the partial pressure of oxygen in the atmosphere in which the actinic light irradiation is performed it is preferable to set the partial pressure of oxygen in the atmosphere in which the actinic light irradiation is performed to 0.15 atm or less, from the viewpoint of suppressing oxygen inhibition and the like.
- the method of reducing the partial pressure of oxygen to 0.15 atm or less may be a method of reducing the pressure in the air, or a method of filling an inert gas such as nitrogen or argon into the atmosphere.
- the oxygen partial pressure at the time of actinic ray irradiation is more preferably 0.10 atm or less, further preferably 0.08 atm or less, and particularly preferably 0.05 atm or less.
- the oxygen concentration in the atmosphere is preferably controlled to 0.01 to 15% by volume, and more preferably controlled to 0.03 to 10% by volume.
- control to 0.05 to 8% by volume is more preferable, and control to 0.1 to 5% by volume is particularly preferable.
- the timing at which the actinic light is irradiated to the ink landed on the recording medium is not particularly limited.
- the actinic light is irradiated within 0.001 seconds to 2.0 seconds after the ink lands on the recording medium. It is preferable to perform the irradiation for 0.001 seconds to 1.0 seconds from the viewpoint of forming a high definition image.
- the total ink film thickness after curing is preferably 2 to 25 ⁇ m.
- the "total ink film thickness” is the maximum value of the ink film thickness drawn on the recording medium.
- Ink material polymerizable monomer
- SR508NS DPGDA: dipropylene glycol diacrylate, manufactured by Sartmar
- SR 454 NS 3 EOTTMTA: 3 ethylene oxide modified trimethylpropane triacrylate, manufactured by Sartmar
- SR 339 NS POA: 2-phenoxyethyl acrylate, manufactured by Sartmar
- Purified DPGDA above-mentioned purified product of SR454NS
- Refined POA purified product of SR339NS above
- Irgacure TPO acyl phosphine oxide, manufactured by BASF
- Irgacure 819 acyl phosphine oxide, manufactured by BASF
- Irgacure 907 alkyl amino phenone, manufactured by BASF
- Kao Wax T1 (aliphatic ketone system, manufactured by Kao Corporation)
- Excepearl SS aliphatic ester, manufactured by Kao Corporation
- Runak BA fatty acid, manufactured by Kao Corporation
- Diamid KP fatty acid amide, manufactured by Nippon Kasei Co., Ltd.
- Diamid is a registered trademark of the company
- the amount of benzene derivative in the ink is the sum of the amount of benzene derivative added at the time of preparation of the ink and the amount of benzene derivative contained in the polymerizable oligomer or the like. Therefore, the amount of benzene derivative in the ink was confirmed as follows. First, the ink was diluted 10-fold with methanol (0.5 g of ink diluted with 5 ml of methanol). Thereafter, 1 ⁇ L of the diluted solution was measured using a GC / MS apparatus under the following conditions. The quantitative value (mg / kg) was calculated in terms of toluene.
- the amount of benzene derivative is 1 ppm to less than 30 ppm ⁇ : The amount of benzene derivative is 30 ppm to less than 100 ppm ⁇ : The amount of benzene derivative is 100 ppm to 200 ppm ⁇ : The amount of benzene derivative is more than 200 ppm or less than 1 ppm
- Each of the above inks is filled in a line type ink jet recording apparatus, and a circular solid image with a diameter of 10 cm is formed on a coated paper for printing (OK top coat, 128 g / m 2 basis weight, manufactured by Oji Paper Co., Ltd.) It formed.
- a discharge recording head of the line type ink jet recording apparatus a piezo head having a nozzle diameter of 20 ⁇ m and 512 nozzles (256 nozzles ⁇ 2 rows, staggered arrangement, nozzle pitch of one row 360 dpi) was used.
- the temperature of the inkjet head was set to 50 ° C. in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 9, and was set to 80 ° C.
- the ejection conditions were such that the droplet amount of one droplet was 2.5 pl, the droplet (ejection) speed was approximately 6 m / s, and the resolution was 1440 dpi ⁇ 1440 dpi.
- the recording speed was 500 mm / s.
- Image formation was performed under the environment of 23 ° C. and 55% RH.
- dpi represents the number of dots per 2.54 cm.
- the coating film was irradiated with ultraviolet light using an LED lamp (manufactured by Phoseon Technology, 395 nm, water-cooled LED) disposed downstream of the ink jet recording apparatus to cure the ink jet ink.
- the retention time in gas chromatography is within the range of the retention time of the linear hydrocarbon having 6 to 13 carbon atoms, and the amount of the benzene derivative is 1 to 200 ppm.
- migration hardly occurred, and furthermore, the ejection stability and the curability were excellent (Examples 1 to 28).
- the polymerizable oligomer is a polyester, migration is less likely to occur than when other polymerizable oligomers are used (for example, Examples 1, 2, 7 to 13, 15, 17, 19, 21) ⁇ 28).
- Example 20 and Example 21 are evaluated as ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in all of the evaluations of migration, Example 21 had a smaller amount of migration detected.
- the migration evaluation is better (for example, Example) 1, 8-10 comparison).
- the retention time of the benzene derivative is within the range of the retention time of the linear hydrocarbon having 8 to 13 carbon atoms, and an alkyl group or an ester group is bonded to the benzene ring (for example, Examples 1 and 8) 2.) had a favorable migration evaluation compared with other benzene derivatives.
- the migration amount was likely to be small (Examples 24 to 28).
- the actinic radiation curable inkjet ink of the present invention has good curability, but hardly causes migration of printed matter. Therefore, the invention can be applied to printing of various packages and the like, and various printing.
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Abstract
硬化速度が良好である一方で、印刷物にマイグレーションが生じ難い、活性光線硬化性インクジェットインクの提供を目的とする。 本発明の活性光線硬化性インクジェットインクは、重合性モノマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性オリゴマーと、ベンゼン誘導体と、を含む。また、前記重合性オリゴマーが、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種のオリゴマーであり、前記ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~200ppmである。
Description
本発明は、活性光線硬化性インクジェットインクに関する。
インクジェット記録方式は、簡易且つ安価に画像を形成できることから、各種印刷分野で用いられている。インクジェット記録方式の一つとして、紫外線硬化型インクの液滴を記録媒体に着弾させた後、紫外線を照射して硬化させて画像を形成する紫外線硬化型インクジェット方式がある。紫外線硬化型インクジェット方式は、インク吸収性のない記録媒体においても、高い耐擦過性と密着性とを有する画像を形成できることから、近年注目されつつある。
このような紫外線硬化型インクの一例として、例えば重合性化合物(主にモノマー)と、光重合開始剤と、ゲル化剤と、低分子量化合物と、を含む光硬化型インクジェットインクが提案されている(特許文献1)。当該特許文献1には、インクジェットインクに、低分子量化合物が含まれることで、ゲル化剤の溶解性が良好になり、当該インクジェットインクの吐出安定性が良好になることが示されている。
近年、紫外線硬化型インクの硬化速度をさらに高めることが求められている。そこで、重合性化合物としてモノマーの代わりにオリゴマーを使用し、さらにラジカル重合開始剤を多めに使用することが検討されている。しかしながら、ラジカル重合開始剤によって、多量の活性ラジカルを発生させると、オリゴマー分子の極性基が活性ラジカルと反応し、当該部分で分子鎖が切れやすくなることが明らかとなった。そして、このような分裂が生じると、オリゴマーの官能基数が低下して分子同士の重合が不十分となったり、反応に寄与しない低分子量成分の量が多くなったりする。その結果、得られる印刷物の硬化が不十分となったり、印刷物において低分子量成分がマイグレーションしやすいとの課題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、硬化性が良好である一方で、印刷物にマイグレーションが生じ難い、活性光線硬化性インクジェットインクの提供を目的とする。
本発明では、以下の活性光線硬化性インクジェットインクを提供する。
[1]重合性モノマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性オリゴマーと、ベンゼン誘導体と、を含む活性光線硬化性インクジェットインクであり、前記重合性オリゴマーが、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種のオリゴマーであり、前記ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~200ppmである、活性光線硬化性インクジェットインク。
[1]重合性モノマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性オリゴマーと、ベンゼン誘導体と、を含む活性光線硬化性インクジェットインクであり、前記重合性オリゴマーが、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種のオリゴマーであり、前記ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~200ppmである、活性光線硬化性インクジェットインク。
[2]前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~100ppmである、[1]に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[3]前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~30ppmである、[1]に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[4]前記ベンゼン誘導体が、アルキル基またはエステル基を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[3]前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~30ppmである、[1]に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[4]前記ベンゼン誘導体が、アルキル基またはエステル基を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[5]前記重合性モノマーの総量に対して、90質量%以上の重合性モノマーが、重合性官能基を2つ以上含む、[1]~[4]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[6]前記重合性オリゴマーが、ポリエステルオリゴマーである、[1]~[5]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[7]前記ラジカル重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド系の光重合開始剤である、[1]~[6]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[8]前記ラジカル重合開始剤の量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して質量%未満である、[1]~[7]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[9]ゲル化剤をさらに含む、[1]~[8]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[6]前記重合性オリゴマーが、ポリエステルオリゴマーである、[1]~[5]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[7]前記ラジカル重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド系の光重合開始剤である、[1]~[6]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[8]前記ラジカル重合開始剤の量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して質量%未満である、[1]~[7]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
[9]ゲル化剤をさらに含む、[1]~[8]のいずれかに記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
本発明によれば、硬化性が良好である一方で、印刷物にマイグレーションが生じ難い、活性光線硬化性インクジェットインクとすることができる。
本発明の活性光線硬化性インクジェットインク(以下、単に「インク」とも称する)には、重合性モノマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性オリゴマーと、ベンゼン誘導体と、が含まれる。上記重合性オリゴマーは、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種のオリゴマーを含む。つまり、本発明のインクには、極性基を有する重合性オリゴマーが含まれる。
前述のように、極性基を有するオリゴマーと共に、ラジカル重合開始剤を使用し、活性ラジカルを多量に発生させると、オリゴマー分子の極性基が活性ラジカルと反応し、当該部分で分子鎖が切れやすかった。その結果、インクの硬化性が不十分となったり、印刷物にマイグレーションが生じたりしやすい、といった課題があった。
これに対し、本発明のインクにはベンゼン誘導体が一定量含まれることで、低分子量成分が発生し難く、印刷物におけるマイグレーションが抑制されやすくなる。また、ベンゼン誘導体が一定量含まれることで、インクの硬化性も良好になる。その理由は、以下のように考えられる。本発明のインクに含まれるベンゼン誘導体は、重合性オリゴマーの二重結合と親和性を有する。そのため、インク中で、ベンゼン誘導体の周囲に重合性オリゴマー(特に重合性オリゴマーの二重結合)が寄り集まりやすく、このような状態で活性ラジカルを発生させると、通常より、二重結合どうしの距離が近く、重合性オリゴマーの重合反応が進行しやすくなる。また、芳香環近傍に引き寄せられた二重結合どうしの反応によってラジカルが消費されるため、重合性オリゴマーの極性基と活性ラジカルとが反応し難くなる。ただし、ベンゼン誘導体自体の量が過剰になると、ベンゼン誘導体自体がマイグレーションの原因になったり、インクジェット記録装置内で揮発してインク組成が変化し、インクジェット記録装置からのインクの吐出安定性が低下することがある。そこで、ベンゼン誘導体量は、インクの総量に対して1~200ppmであることが重要である。以下、本発明のインクに含まれる各成分について詳しく説明する。
(1)重合性オリゴマー
重合性オリゴマーは、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種の重合性オリゴマーを含んでいればよく、インクは重合性オリゴマーを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。これらの中でも特に、印刷物にマイグレーションが生じ難いとの観点から、ポリエステル系オリゴマーが好ましい。その理由としては、ポリエステル系オリゴマーの極性基と活性ラジカルとの反応性が、ウレタン系オリゴマーの極性基等と活性ラジカルとの反応性と比較して、比較的穏やかであることが一因として考えられる。なお、本明細書において、オリゴマーとは、繰返し構造単位を含み、かつ重量平均分子量が500~15000である化合物とする。重量平均分子量は、500~5000であることがより好ましい。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される値(ポリスチレン換算値)とすることができる。
重合性オリゴマーは、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種の重合性オリゴマーを含んでいればよく、インクは重合性オリゴマーを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。これらの中でも特に、印刷物にマイグレーションが生じ難いとの観点から、ポリエステル系オリゴマーが好ましい。その理由としては、ポリエステル系オリゴマーの極性基と活性ラジカルとの反応性が、ウレタン系オリゴマーの極性基等と活性ラジカルとの反応性と比較して、比較的穏やかであることが一因として考えられる。なお、本明細書において、オリゴマーとは、繰返し構造単位を含み、かつ重量平均分子量が500~15000である化合物とする。重量平均分子量は、500~5000であることがより好ましい。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される値(ポリスチレン換算値)とすることができる。
ウレタン系オリゴマーは、分子中にウレタン結合を含み、不飽和炭素-炭素二重結合を2個以上有するオリゴマーであれば特に制限されず、その例には、ウレタン結合と(メタ)アクリロイル基とを含むウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー等が含まれる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」との記載は、アクリロイル、メタクリロイル、またはこれらの混合物を表すものとし、「(メタ)アクリレート」との記載は、アクリレート、メタクリレート、またはこれらの混合物を表すものとする。
また、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、不飽和炭素-炭素二重結合を2個以上含んでいればよいが、2~5個含んでいることがより好ましい。なお、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーが有する不飽和炭素-炭素二重結合数は平均値である。また、ウレタン系オリゴマーが含む不飽和炭素-炭素二重結合は、(メタ)アクリロイル基中の不飽和炭素-炭素二重結合であることが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、各種モノマーを重合させること等により調製したものであってもよく、市販品であってもよい。ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの市販品の例には、ダイセル・サイテック社製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL210、230、244、270、4858、8402、9270)、新中村化学工業社製のU-200PA、UA122P、UA160TM、U108A等、日本合成化学工業社製のUV2000B、UV3000B、UV3200B、UV3310B、UV3700B、サートマー社製のCN991NS、CN9006、C9007、CN9011等が含まれる。
一方、ポリエステル系オリゴマーは、分子中にエステル結合を含み、かつ不飽和炭素-炭素二重結合を2個以上有するオリゴマーであれば特に制限されず、その例には、ポリエステル結合と(メタ)アクリロイル基とを含むポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー等が含まれる。
ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーが含む不飽和炭素-炭素二重結合の数は、インクの硬化物の強度を高める観点等から2以上であることが好ましく、2~5であることがより好ましい。なお、上記不飽和炭素-炭素二重結合数は平均値である。また、ポリエステル系オリゴマーが含む不飽和炭素-炭素二重結合は、(メタ)アクリロイル基中の不飽和炭素-炭素二重結合であることが好ましい。
ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーは、各種モノマーを重合させること等により調製したものであってもよく、市販品であってもよい。ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーの市販品の例には、ダイセル・サイテック社製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL812、853、884等)、サートマー社製のCN292、CN2259、CN2262、CN2270、CN2270NS、CN2271E、CN2272、CN2273、CN2276、CN2279、CN2285、CN2298、CN2300、CN2301、CN2302、CN2303、CN2304、CN7001NS等が含まれる。
また、エポキシ系オリゴマーは、分子中にエポキシ基を有し、かつ不飽和炭素-炭素二重結合を2個以上有するオリゴマーであれば特に制限されず、その例には、エポキシ基と(メタ)アクリロイル基とを含むエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー等が含まれる。
エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーが含む不飽和炭素-炭素二重結合の数は、インクの硬化物の強度を高める観点等から2以上であることが好ましく、2~5であることがより好ましい。なお、上記不飽和炭素-炭素二重結合数は平均値である。また、エポキシ系オリゴマーが含む不飽和炭素-炭素二重結合は、(メタ)アクリロイル基中の不飽和炭素-炭素二重結合であることが好ましい。
エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーは、各種モノマーを重合させること等により調製したものであってもよく、市販品であってもよい。エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーの市販品の例には、ダイセル・サイテック社製のEBECRYLシリーズ(例えば、EBECRYL3708、1606等)、サートマー社製のCN116、CN120B60、CN120M50、CN131B、CN132、CN137、CN152、CN153、CN2102E、CN2003等が含まれる。
重合性オリゴマーは、インクの総量に対して3~25質量%含まれることが好ましく、5~20質量%含まれることがより好ましい。インク中に重合性オリゴマーが5質量%以上含まれると、インクの硬化速度が高まりやすく、さらには硬化物の硬度が高まりやすくなる。一方、重合性オリゴマーの量が20質量%以下であると、インクの粘度が適度な範囲に収まりやすく、インクのインクジェット記録装置からの吐出安定性が良好になりやすい。
(2)重合性モノマー
重合性モノマーは、ラジカル重合可能なモノマーであれば特に制限されず、その例には不飽和カルボン酸およびその塩、不飽和カルボン酸エステル化合物、不飽和カルボン酸ウレタン化合物、不飽和カルボン酸アミド化合物及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン等が挙げられる。不飽和カルボン酸の例には、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等が含まれる。
重合性モノマーは、ラジカル重合可能なモノマーであれば特に制限されず、その例には不飽和カルボン酸およびその塩、不飽和カルボン酸エステル化合物、不飽和カルボン酸ウレタン化合物、不飽和カルボン酸アミド化合物及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン等が挙げられる。不飽和カルボン酸の例には、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等が含まれる。
中でも、重合性モノマーは、不飽和カルボン酸エステル化合物であることが好ましく、(メタ)アクリレートモノマーであることがより好ましい。(メタ)アクリレートモノマーは、重合性官能基を1つのみ含む単官能モノマーであってもよく、重合性官能基を2つ以上含む2官能以上のモノマーであってもよい。インクの硬化性の観点からは、2官能以上のモノマーであることが好ましい。
単官能の(メタ)アクリレートモノマーの例には、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミルスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸及びt-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等が含まれる。
2官能の(メタ)アクリレートモノマーの例には、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートビスフェノールAのPO付加物ジ(メタ)アクリレート等が含まれる。
3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの例には、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート及びペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが含まれる。
重合性モノマーは、インクの総量に対して75~95質量%含まれることが好ましく、80-90質量%含まれることがより好ましい。インク中に重合性モノマーが75質量%以上含まれると、インクの粘度が所望の範囲になりやすくい。一方、重合性モノマー量が95質量%以下であると、相対的に重合性オリゴマー等の量が十分になりやすく、硬化速度が高まりやすい。
またさらに、重合性モノマーの総量に対して、90質量%以上が2官能以上のモノマーであることが好ましく、95質量%以上が2官能以上のモノマーであることがより好ましく、実質的に100質量%が2官能以上のモノマーであることが特に好ましい。2官能以上のモノマーが一定以上含まれると、インクの硬化物内での架橋が密になり、硬度が高まったり、マイグレーションが少なくなったりする。
(3)ラジカル重合開始剤
ラジカル重合開始剤は、活性光線の照射によって、活性ラジカルを発生させることが可能な化合物であればよく、分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤であってもよく、水素引き抜き型のラジカル重合開始剤であってもよい。
ラジカル重合開始剤は、活性光線の照射によって、活性ラジカルを発生させることが可能な化合物であればよく、分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤であってもよく、水素引き抜き型のラジカル重合開始剤であってもよい。
分子内結合開裂型のラジカル重合開始剤の例には、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン等のアセトフェノン系の重合開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類の重合開始剤;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、等のアシルホスフィンオキサイド系の重合開始剤;ベンジルおよびメチルフェニルグリオキシエステル;等が含まれる。
水素引き抜き型のラジカル重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等を含むベンゾフェノン系の重合開始剤;チオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-ドデシルチオキサントン、2,3-ジエチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-シクロヘキシルチオキサントン、4-シクロヘキシルチオキサントン、1-メトキシカルボニルチオキサントン、2-エトキシカルボニルチオキサントン、3-(2-メトキシエトキシカルボニル)チオキサントン、4-ブトキシカルボニルチオキサントン、3-ブトキシカルボニル-7-メチルチオキサントン、1-シアノ-3-クロロチオキサントン、1-エトキシカルボニル-3-クロロチオキサントン、1-エトキシカルボニル-3-エトキシチオキサントン、1-エトキシカルボニル-3-アミノチオキサントン、1-エトキシカルボニル-3-フェニルスルフリルチオキサントン、3,4-ジ[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシカルボニル]チオキサントン、1-エトキシカルボニル-3-(1-メチル-1-モルホリノエチル)チオキサントン、2-メチル-6-ジメトキシメチルチオキサントン、2-メチル-6-(1,1-ジメトキシベンジル)チオキサントン、2-モルホリノメチルチオキサントン、2-メチル-6-モルホリノメチルチオキサントン、n-アリルチオキサントン-3,4-ジカルボキシミド、n-オクチルチオキサントン-3,4-ジカルボキシイミド、N-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)チオキサントン-3,4-ジカルボキシイミド、1-フェノキシチオキサントン、6-エトキシカルボニル-2-メトキシチオキサントン、6-エトキシカルボニル-2-メチルチオキサントン、チオキサントン-2-ポリエチレングリコールエステル、2-ヒドロキシ-3-(3,4-ジメチル-9-オキソ-9H-チオキサントン-2-イルオキシ)-N,N,N-トリメチル-1-プロパンアミニウムクロリド、等を含むチオキサントン系の重合開始剤;ミヒラーケトン、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン等を含むアミノベンゾフェノン系の重合開始剤;10-ブチル-2-クロロアクリドン;2-エチルアンスラキノン;9,10-フェナンスレンキノン;カンファーキノン;等が含まれる。
インクには、上記ラジカル重合開始剤が、一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。上記の中でも、アシルホスフィンオキサイド系の重合開始剤由来の活性ラジカルが含まれると、重合性オリゴマーどうしの重合を十分に促進させることができる。したがって、ラジカル重合開始剤は、アシルホスフィンオキサイド系の重合開始剤であることが特に好ましい。
ラジカル重合開始剤は、インクの総量に対して0.3~8質量%含まれることが好ましく、0.5~3.5質量%含まれることがより好ましい。インク中にラジカル重合開始剤が0.3質量%以上含まれると、インクの硬化速度が高まりやすい。また特に、ラジカル重合開始剤の量が3質量%未満であると、インクの硬化時に発生する活性ラジカルが過剰になり難く、重合性オリゴマーの分解、ひいては硬化物におけるマイグレーションが抑制されやすくなる。
(4)ベンゼン誘導体
ベンゼン誘導体は、ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、かつ分子中にベンゼン環を含む化合物であれば特に制限されない。本明細書において、「ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まる」とは、ガスクロマトグラフィーによってベンゼン誘導体と、n-ヘキサンと、n-トリデカンとの混合物の定量や同定を行った場合に、ベンゼン誘導体の保持時間が、n-ヘキサンの保持時間とn-トリデカンの保持時間の間にあることをいう。ベンゼン誘導体は、上記保持時間が、炭素数7~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まることが、マイグレーション抑制の観点から好ましく、炭素数8~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まることがさらに好ましい。なお、n-トリデカンより保持時間が長くなると、マイグレーションが生じやすくなったり、インクの吐出安定性や硬化性が低下する。
ベンゼン誘導体は、ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、かつ分子中にベンゼン環を含む化合物であれば特に制限されない。本明細書において、「ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まる」とは、ガスクロマトグラフィーによってベンゼン誘導体と、n-ヘキサンと、n-トリデカンとの混合物の定量や同定を行った場合に、ベンゼン誘導体の保持時間が、n-ヘキサンの保持時間とn-トリデカンの保持時間の間にあることをいう。ベンゼン誘導体は、上記保持時間が、炭素数7~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まることが、マイグレーション抑制の観点から好ましく、炭素数8~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まることがさらに好ましい。なお、n-トリデカンより保持時間が長くなると、マイグレーションが生じやすくなったり、インクの吐出安定性や硬化性が低下する。
上記保持時間を満たすベンゼン誘導体の例には、安息香酸メチル、クロロベンゼン、キシレン、エチルベンゼン、トルエン、1,3,5-トリメチルベンゼン、1,2,3-トリメチルベンゼン、1,2,4-トリメチルベンゼン、ベンジルアルコール、フェノール等が含まれる。これらの中でも、アルキル基またはエステル基を含むことが好ましく、特に安息香酸メチル、キシレン、エチルベンゼン、またはトルエンであることが好ましい。インク中には、ベンゼン誘導体が一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。ベンゼン誘導体が、アルキル基またはエステル基を有すると、ベンゼン誘導体の極性のバランスが良好となる、つまり重合性オリゴマーを引き寄せやすく、さらに沸点が上昇するため、インクの吐出安定性が高まりやすくなる。
ベンゼン誘導体の量(ベンゼン誘導体が複数含まれる場合には、これらの合計量)は、インクの総量に対して1~200ppmであるが、1~100ppmであることがより好ましく、1~30ppmであることがさらに好ましい。なお、トルエン等、その含有量等に規制のあるベンゼン誘導体については、規制量より少ない量とする。ベンゼン誘導体の量が1ppm以上であると、上述のように、ベンゼン誘導体の周囲に重合性オリゴマーが寄り集まりやすくなり、重合性オリゴマーの重合反応を促進させやすくなる。一方で、ベンゼン誘導体の量が過剰になると、却って印刷物にマイグレーションが生じたり、インクの吐出安定性が低下しやすくなる。ただし、200ppm以下であれば、印刷物にマイグレーションが生じ難く、さらにはインクの吐出安定性も良好になりやすい。
インク中のベンゼン誘導体の定量および同定は、ガスクロマトグラフィー質量分析(以下「GC/MS」とも称する)により行うことができる。具体的には、インクをメタノールで10倍に希釈する。その後、当該希釈液1μLをGC/MS装置を用いて、以下の条件で測定することができるが、検出器はMSDに限定されない。定量値(mg/kg)は、トルエン換算で算出する。
(GC/MS条件)
カラム:J&W社製DB-624、内径0.25mm×長さ30m、膜厚1.4μm
検出器:MSD
(GC/MS条件)
カラム:J&W社製DB-624、内径0.25mm×長さ30m、膜厚1.4μm
検出器:MSD
なお、ベンゼン誘導体は、インク中の各成分を混合する際に、別途添加してもよいが、例えば重合性モノマーや重合性オリゴマー中に、不純物としてこれらのベンゼン誘導体が含まれる場合には、当該ベンゼン誘導体(不純物)の量も考慮して、ベンゼン誘導体の添加量を決定する。重合性モノマーや重合性オリゴマー中に含まれるベンゼン誘導体の量は、上記インク中のベンゼン誘導体の量と同様の方法により特定することができる。また、重合性モノマーや重合性オリゴマー中に含まれるベンゼン誘導体の量が過剰である場合、ベンゼン誘導体の量が上記範囲となるように、重合性モノマーや重合性オリゴマーとして、市販の重合性モノマーや重合性オリゴマーを精製したものを用いてもよい。精製の方法は特に制限されず、例えば重合性モノマーや重合性オリゴマーを加熱したり、真空引きしたりする方法等とすることができる。
(5)ゲル化剤
本発明のインクには、ゲル化剤が含まれていてもよい。インクにゲル化剤が含まれると、温度変化に伴って、インクがゾルゲル相転移することが可能となる。
本発明のインクには、ゲル化剤が含まれていてもよい。インクにゲル化剤が含まれると、温度変化に伴って、インクがゾルゲル相転移することが可能となる。
ゲル化剤は、インク中で結晶化することが可能な化合物であることが好ましく、さらにはゲル化剤の結晶が三次元的に囲む空間を形成するものが好ましい。このように、ゲル化剤の結晶が三次元的に囲む空間を形成した構造を「カードハウス構造」ということがある。カードハウス構造が形成されると、ゲル化剤の結晶によって三次元的に囲まれた空間に重合性モノマーや重合性オリゴマー等の液状の成分の一部もしくは全部が保持されやすくなる。これにより、インク液滴がピニングされやすくなり、液滴どうしの合一が抑制されやすくなる。上記カードハウス構造を形成するには、インク中で溶解している重合性モノマーや重合性オリゴマーとゲル化剤とが相溶していることが好ましい。
このようなゲル化剤の例には、ジリグノセリルケトン(C24-C24(数値は炭素数を表す。以下同様))、ジベヘニルケトン(C22-C22)、ジステアリルケトン(C18-C18)、ジエイコシルケトン(C20-C20)、ジパルミチルケトン(C16-C16)、ジミリスチルケトン(C14-C14)、ジラウリルケトン(C12-C12)、ラウリルミリスチルケトン(C12-C14)、ラウリルパルミチルケトン(C12-C16)、ミリスチルパルミチルケトン(C14-C16)、ミリスチルステアリルケトン(C14-C18)、ミリスチルベヘニルケトン(C14-C22)、パルミチルステアリルケトン(C16-C18)、バルミチルベヘニルケトン(C16-C22)、ステアリルベヘニルケトン(C18-C22)等の脂肪族ケトン化合物;ベヘニン酸ベヘニル(C21-C22)、イコサン酸イコシル(C19-C20)、ステアリン酸ステアリル(C17-C18)、ステアリン酸パルミチル(C17-C16)、ステアリン酸ラウリル(C17-C12)、パルミチン酸セチル(C15-C16)、パルミチン酸ステアリル(C15-C18)、ミリスチン酸ミリスチル(C13-C14)、ミリスチン酸セチル(C13-C16)、ミリスチン酸オクチルドデシル(C13-C20)、オレイン酸ステアリル(C17-C18)、エルカ酸ステアリル(C21-C18)、リノール酸ステアリル(C17-C18)、オレイン酸ベヘニル(C18-C22)、セロチン酸ミリシル(C25-C16)、モンタン酸ステアリル(C27-C18)、モンタン酸ベヘニル(C27-C22)、リノール酸アラキジル(C17-C20)、トリアコンタン酸パルミチル(C29-C16)等の脂肪族エステル化合物;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等の石油系ワックス;キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、及びホホバエステル等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン及び鯨ロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、及び水素化ワックス等の鉱物系ワックス;硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体;モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体またはポリエチレンワックス誘導体等の変性ワックス;ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、及びエルカ酸等の高級脂肪酸;ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール;12-ヒドロキシステアリン酸等のヒドロキシステアリン酸;12-ヒドロキシステアリン酸誘導体;ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、12-ヒドロキシステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド(例えば日本化成社製 ニッカアマイドシリーズ、伊藤製油社製 ITOWAXシリーズ、花王社製 FATTYAMIDシリーズ等);N-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルパルミチン酸アミド等のN-置換脂肪酸アミド;N,N’-エチレンビスステアリルアミド、N,N’-エチレンビス-12-ヒドロキシステアリルアミド、及びN,N’-キシリレンビスステアリルアミド等の特殊脂肪酸アミド;ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミン;ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル化合物(例えば日本エマルジョン社製 EMALLEXシリーズ、理研ビタミン社製 リケマールシリーズ、理研ビタミン社製 ポエムシリーズ等);ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸等のショ糖脂肪酸のエステル(例えばリョートーシュガーエステルシリーズ 三菱化学フーズ社製);ポリエチレンワックス、α-オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックス等の合成ワックス(Baker-Petrolite社製 UNILINシリーズ等);ダイマー酸;ダイマージオール(CRODA社製 PRIPORシリーズ等);ステアリン酸イヌリン等の脂肪酸イヌリン;パルミチン酸デキストリン、ミリスチン酸デキストリン等の脂肪酸デキストリン(千葉製粉社製 レオパールシリーズ等);ベヘン酸エイコサン二酸グリセリル;ベヘン酸エイコサンポリグリセリル(日清オイリオ社製 ノムコートシリーズ等);N-ラウロイル-L-グルタミン酸ジブチルアミド、N-(2-エチルヘキサノイル)-L-グルタミン酸ジブチルアミド等のアミド化合物(味の素ファインテクノより入手可能);1,3:2,4-ビス-O-ベンジリデン-D-グルシトール(ゲルオールD 新日本理化より入手可能)等のジベンジリデンソルビトール類;特開2005-126507号公報、特開2005-255821号公報及び特開2010-111790号公報に記載の低分子オイルゲル化剤;等が含まれる。
上記脂肪族ケトンの市販品の例には、18-Pentatriacontanon(Alfa Aeser社製)、Hentriacontan-16-on(Alfa Aeser社製)、カオーワックスT1(花王株式会社製)等が含まれる。一方、脂肪族エステル化合物の市販品の例には、ユニスターM-2222SL(日油株式会社製)、エキセパールSS(花王株式会社製)、EMALEX CC-18(日本エマルジョン株式会社製)、アムレプスPC(高級アルコール工業株式会社製)、エキセパール MY-M(花王株式会社製)、スパームアセチ(日油株式会社製)、EMALEX CC-10(日本エマルジョン株式会社製)等が含まれる。これらの市販品は、二種類以上の混合物であることが多いため、必要に応じて分離・精製してもよい。
これらのゲル化剤のうち、下記一般式(G1)で表されるケトンワックスおよび下記一般式(G2)で表されるエステルワックスがさらに好ましい。ケトンワックスやエステルワックスを重合性モノマーや重合性オリゴマーと共に使用すると、上述の「カードハウス構造」を形成しやすく、インクのピニング性能が高まると考えられる。
下記一般式(G1)で表されるケトンワックスおよび下記一般式(G2)で表されるエステルワックスは、インク中に、一種のみが含まれていてもよく、二種類以上が含まれていてもよい。また、下記一般式(G1)で表されるケトンワックスおよび下記一般式(G2)で表されるエステルワックスは、インク中に、いずれか一方のみが含まれていてもよいし、双方が含まれていてもよい。
一般式(G1):R11-CO-R12
一般式(G1)において、R11およびR12は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状の炭化水素基である。この炭化水素基は、分岐鎖を有していてもよい。
一般式(G1)において、R11およびR12は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状の炭化水素基である。この炭化水素基は、分岐鎖を有していてもよい。
一般式(G2):R13-COO-R14
一般式(G2)において、R13およびR14は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状の炭化水素基である。この炭化水素基は、分岐鎖を有していてもよい。
一般式(G2)において、R13およびR14は、いずれも炭素数が9以上25以下である直鎖状の炭化水素基である。この炭化水素基は、分岐鎖を有していてもよい。
上記一般式(G1)で表されるケトンワックスまたは上記一般式(G2)で表されるエステルワックスには、直鎖状または分岐鎖状の炭素数が9以上の炭化水素基が含まれるため、上記カードハウス構造において十分な空間が生じやすい。その結果、重合性モノマーや重合性オリゴマーの一部または全部が上記空間内に十分に内包されやすくなり、インクのピニング性がより高くなる。また、直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基の炭素数が25以下であると、ゲル化剤の融点が過度に高まらない。したがって、インクを塗布する際にインクを過度に加熱する必要がない。これらの観点からは、R11およびR12は炭素原子数11以上23未満の直鎖状の炭化水素基であることが特に好ましい。
また、インクには、ゲル化剤の結晶成長を調整することを目的として、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル化合物(例えば日本エマルジョン社製 EMALLEXシリーズ、理研ビタミン社製 リケマールシリーズ、理研ビタミン社製 ポエムシリーズ等)がさらに含まれていてもよい。
ゲル化剤の量は、インクの総量に対して0.5質量%~10質量%であることが好ましく、1質量%~7質量%であることがより好ましく、1.5%質量%~5質量%であることがさらに好ましい。インクがゲル化剤を二種以上含む場合には、これらの合計量が上記範囲内にあることが好ましい。ゲル化剤の量が上記範囲であると、インクがゾルゲル相転移しやすくなり、インクのピニング性が高まる。
(6)その他の成分
本発明のインクには、本発明の効果および目的を損なわない範囲において、上記以外の成分が含まれていてもよい。その他の成分の例には、色材、分散剤、酸化防止剤、重合禁止剤、および界面活性剤、その他の重合性成分等が含まれる。インクには、これらの成分が一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。
本発明のインクには、本発明の効果および目的を損なわない範囲において、上記以外の成分が含まれていてもよい。その他の成分の例には、色材、分散剤、酸化防止剤、重合禁止剤、および界面活性剤、その他の重合性成分等が含まれる。インクには、これらの成分が一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。
色材は、染料または顔料のいずれであってもよいが、耐候性の良好な画像を形成する観点からは、色材は顔料であることが好ましい。顔料は、形成すべき画像の色彩等に応じて、例えば、黄(イエロー)顔料、赤またはマゼンタ顔料、青またはシアン顔料および黒顔料から選択することができる。
インクが色材を含む場合、その量(総量)は、インクの総量に対して0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0.4質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
分散剤の例には、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルとの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルとの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびステアリルアミンアセテート等が含まれる。
分散剤の量は、たとえば、顔料の総量に対して20質量%以上70質量%以下とすることができる。
酸化防止剤の例には、ヒンダードアミン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン酸系酸化防止剤等が含まれる。酸化防止剤の量は、インクの総量に対して0.01~1質量%であることが好ましく、0.1~0.5質量%であることがより好ましい。インクが酸化防止剤を含むと、インクの硬化時に酸素阻害が生じ難くなり、耐擦性が高まりやすい。
重合禁止剤の例には、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、p-メトキシフェノール、t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1-ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p-ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5-ジ-t-ブチル-p-ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ-p-ニトロフェニルメチル、N-(3-オキシアニリノ-1,3-ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o-イソプロピルフェノール、ブチラルドキシム、メチルエチルケトキシム、およびシクロヘキサノンオキシム等が含まれる。
界面活性剤の例には、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、および脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、およびポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤;アルキルアミン塩類、および第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤;ならびにシリコーン系やフッ素系の界面活性剤;が含まれる。
界面活性剤の量は、インクの総量に対して、0.001質量%以上1.0質量%未満であることが好ましい。
(7)活性光線硬化型インクジェットインクの物性
本発明のインクは、インクジェットヘッドからの吐出性をより高める観点からは、塗布時のインクジェットヘッドの温度における粘度が3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。例えば、インクジェットヘッドの温度は、インクがゲル化剤を含まない場合には50℃程度、インクがゲル化剤を含む場合には80℃程度とすることができる。
本発明のインクは、インクジェットヘッドからの吐出性をより高める観点からは、塗布時のインクジェットヘッドの温度における粘度が3mPa・s以上20mPa・s以下であることが好ましい。例えば、インクジェットヘッドの温度は、インクがゲル化剤を含まない場合には50℃程度、インクがゲル化剤を含む場合には80℃程度とすることができる。
インクジェットヘッドからの吐出性をより高める観点からは、インクが顔料を含有するときの顔料粒子の平均粒子径は0.08μm以上0.5μm以下であることが好ましく、最大粒子径は0.3μm以上10μm以下であることが好ましい。本明細書における顔料粒子の平均粒子径とは、データサイザーナノZSP、Malvern社製を使用して動的光散乱法によって求めた値を意味する。なお、色材を含むインクは濃度が高く、この測定機器では光が透過しないので、インクを200倍で希釈してから測定する。測定温度は常温(25℃)とする。
(8)活性光線硬化型インクジェットインクの調製方法
本発明のインクは、前述の重合性オリゴマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性モノマーと、必要に応じてベンゼン誘導体とを、加熱しながら混合することにより調製することができる。この際、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。また、顔料および分散剤を含有するインクを調製するときは、顔料および分散剤が重合性モノマーや重合性オリゴマー等に分散された顔料分散液をあらかじめ調製しておき、これに残りの成分を添加して加熱しながら混合してもよい。
本発明のインクは、前述の重合性オリゴマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性モノマーと、必要に応じてベンゼン誘導体とを、加熱しながら混合することにより調製することができる。この際、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。また、顔料および分散剤を含有するインクを調製するときは、顔料および分散剤が重合性モノマーや重合性オリゴマー等に分散された顔料分散液をあらかじめ調製しておき、これに残りの成分を添加して加熱しながら混合してもよい。
顔料および分散剤の分散は、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、およびペイントシェーカーにより行うことができる。
(9)活性光線硬化型インクジェットインクの用途
本発明のインクは、前述のように、硬化速度が速く、さらには印刷物にマイグレーション等が生じ難い。したがって、各種パッケージ等の印刷や、種々の印刷に適用することができる。
本発明のインクは、前述のように、硬化速度が速く、さらには印刷物にマイグレーション等が生じ難い。したがって、各種パッケージ等の印刷や、種々の印刷に適用することができる。
インクの使用方法としては、インクジェットヘッドのノズルからインクの液滴を吐出し、記録媒体に着弾させた後、活性光線を照射してインク液滴を硬化させる。
インクジェットヘッドは、オンデマンド方式およびコンティニュアス方式のいずれであってもよい。オンデマンド方式のインクジェットヘッドの例には、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型およびシェアードウォール型を含む電気-機械変換方式、ならびにサーマルインクジェット型およびバブルジェット(登録商標)型を含む電気-熱変換方式等が含まれる。また、インクジェットヘッドは、スキャン式およびライン式のいずれであってもよい。
ここで、インクの吐出安定性は、インクジェットヘッドから加熱したインクを吐出することで高めることができる。インクジェットヘッドから吐出する際のインクの温度は、35℃以上100℃以下であることが好ましく、吐出安定性をより高めるためには、35℃以上80℃以下であることがより好ましい。
なお、インク液滴を着弾させる記録媒体の温度は特に制限されないが、インクがゲル化剤を含む場合には、インクをゾルゲル相転移させる等の観点からゲル化剤の融点以下とすることが好ましく、40℃以下であることが好ましく、35℃以下であることがより好ましい。
インクの吐出時の液滴量は、記録速度及び画質の面から、2pL以上50pL以下であることが好ましく、2~20pLであることがさらに好ましい。
また、インクを着弾させる記録媒体は、特に制限されない。記録媒体の例には、アート紙、コート紙、軽量コート紙、微塗工紙キャスト紙、および段ボールを含む塗工紙ならびに非塗工紙を含む吸収性の媒体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレートおよびポリブタジエンテレフタレートを含むプラスチックで構成される非吸収性の記録媒体(プラスチック基材)、ならびに金属類およびガラス等の非吸収性の無機記録媒体が含まれる。
一方、インク液滴に照射する活性光線は、ラジカル重合開始剤の種類によって適宜選択され、その一例として、紫外線が挙げられる。
活性光線が紫外線である場合、光源の例には、蛍光管(低圧水銀ランプ、殺菌灯)、冷陰極管、紫外レーザー、数100Pa~1MPaまでの動作圧力を有する低圧、中圧、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプおよびLED等が含まれる。インクを効率よく硬化させる観点から、照度100mW/cm2以上の紫外線を照射することが可能な光源;具体的には、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプおよびLED等が好ましく、消費電力が少ないとの観点から、LEDがより好ましい。具体的には、PhoseonTechnology社製395nm、水冷LEDを用いることができる。
また、活性光線が紫外線である場合、その照射時の光量は、200mJ/cm2以上1000mJ/cm2であることが好ましい。上記光量が200mJ/cm2以上であると、重合性モノマーや重合性オリゴマーを十分に重合させて、インクの硬化物の硬度を十分に高めることができる。一方、光量が過剰であると、記録媒体に影響を及ぼしたりすることがあるが、上記光量が1000mJ/cm2以下であれば、このような不具合が生じ難い。当該観点から、照射する活性光線の光量は250mJ/cm2以上800mJ/cm2以下であることがより好ましく、300mJ/cm2以上500mJ/cm2以下であることがさらに好ましい。
活性光線の照射時の雰囲気は特に制限されず、大気下で行ってもよく、不活性ガス下で行ってもよい。不活性ガス下で活性光線を照射する場合、酸素阻害を抑制するとの観点等から、活性光線照射を行う雰囲気の酸素分圧を0.15atm以下とすることが好ましい。酸素の分圧を0.15atm以下に下げる方法とは、大気を減圧する方法であってもよく、雰囲気中に窒素やアルゴン等の不活性ガス充填する方法等であってもよい。活性光線照射時の酸素分圧は、0.10atm以下であることがより好ましく、0.08atm以下であることがさらに好ましく、0.05atm以下であることが特に好ましい。
また、活性光線を照射する雰囲気に不活性ガスを充填する場合、雰囲気内の酸素濃度を0.01~15体積%に制御することが好ましく、0.03~10体積%に制御することがより好ましく、0.05~8体積%に制御することがさらに好ましく、0.1~5体積%に制御することが特に好ましい。
ここで、記録媒体に着弾させたインクに、活性光線を照射するタイミングは特に制限されないが、通常、記録媒体にインクが着弾後0.001秒以上2.0秒以下の間に活性光線を照射することが好ましく、高精細な画像を形成する観点から、0.001秒以上1.0秒以下の間に照射することがより好ましい。
なお、硬化後の総インク膜厚は、2~25μmであることが好ましい。「総インク膜厚」とは、記録媒体に描画されたインク膜厚の最大値である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
1.インク材料
(重合性モノマー)
SR508NS(DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート、サートマー社製)
SR454NS(3EOTMPTA:3エチレンオキサイド変性トリメチルプロパントリアクリレート、サートマー社製)
SR339NS(POA:2-フェノキシエチルアクリレート、サートマー社製)
精製DPGDA(上記SR508NSの精製品)
精製3EOTMPTA(上記SR454NSの精製品)
精製POA(上記SR339NSの精製品)
(重合性モノマー)
SR508NS(DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート、サートマー社製)
SR454NS(3EOTMPTA:3エチレンオキサイド変性トリメチルプロパントリアクリレート、サートマー社製)
SR339NS(POA:2-フェノキシエチルアクリレート、サートマー社製)
精製DPGDA(上記SR508NSの精製品)
精製3EOTMPTA(上記SR454NSの精製品)
精製POA(上記SR339NSの精製品)
(重合性オリゴマー)
CN2271(ポリエステルアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN7001NS(ポリエステルアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN153(エポキシアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
EBECRYL1606(エポキシジアクリレートオリゴマー、ダイセル・オルネクス社製)
CN991NS(ウレタンジアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN9011(ウレタンジアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN2271(ポリエステルアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN7001NS(ポリエステルアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN153(エポキシアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
EBECRYL1606(エポキシジアクリレートオリゴマー、ダイセル・オルネクス社製)
CN991NS(ウレタンジアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
CN9011(ウレタンジアクリレートオリゴマー、サートマー社製)
(ラジカル重合開始剤)
Irgacure TPO(アシルホスフィンオキサイド系、BASF社製)
Irgacure 819(アシルホスフィンオキサイド系、BASF社製)
Irgacure 907(アルキルアミノフェノン系、BASF社製)
Irgacure TPO(アシルホスフィンオキサイド系、BASF社製)
Irgacure 819(アシルホスフィンオキサイド系、BASF社製)
Irgacure 907(アルキルアミノフェノン系、BASF社製)
(ベンゼン誘導体(ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲の成分))
安息香酸メチル
クロロベンゼン
キシレン
エチルベンゼン
トルエン
(ベンゼン誘導体(ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲外の成分))
2,4,5-トリメチルベンズアルデヒド
安息香酸メチル
クロロベンゼン
キシレン
エチルベンゼン
トルエン
(ベンゼン誘導体(ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲外の成分))
2,4,5-トリメチルベンズアルデヒド
(ゲル化剤)
カオーワックスT1(脂肪族ケトン系、花王社製)
エキセパールSS(脂肪族エステル系、花王社製)(「エキセパール」は同社の登録商標)
ルナックBA(脂肪酸系、花王社製)(「ルナック」は同社の登録商標)
ダイヤミッドKP(脂肪酸アミド系、日本化成株式会社製)(「ダイヤミッド」は同社の登録商標)
カオーワックスT1(脂肪族ケトン系、花王社製)
エキセパールSS(脂肪族エステル系、花王社製)(「エキセパール」は同社の登録商標)
ルナックBA(脂肪酸系、花王社製)(「ルナック」は同社の登録商標)
ダイヤミッドKP(脂肪酸アミド系、日本化成株式会社製)(「ダイヤミッド」は同社の登録商標)
2.インクの調製と評価
<実施例1~28、比較例1~9>
(分散体の調製)
分散体は、以下に示す3種の化合物を、ステンレスビーカーに入れた。これを65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌して、分散剤を溶解させた。
分散剤:ビックケミー社製品、BYK JET-9151(「BYK」は同社の登録商標) 8質量部
ラジカル重合性化合物: SR508NS 72質量部
重合禁止剤: UV10 0.1質量部
<実施例1~28、比較例1~9>
(分散体の調製)
分散体は、以下に示す3種の化合物を、ステンレスビーカーに入れた。これを65℃のホットプレート上で加熱しながら1時間加熱攪拌して、分散剤を溶解させた。
分散剤:ビックケミー社製品、BYK JET-9151(「BYK」は同社の登録商標) 8質量部
ラジカル重合性化合物: SR508NS 72質量部
重合禁止剤: UV10 0.1質量部
得られた溶液を室温まで冷却した後、これに下記の顔料を20質量部加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓した。これをペイントシェーカーにて5時間分散処理した後、ジルコニアビーズを除去して、顔料分散体Kを得た。
顔料:PBk7(三菱化学株式会社製、MA-7) 20質量部
顔料:PBk7(三菱化学株式会社製、MA-7) 20質量部
(インクの調製)
重合性モノマー、重合性オリゴマー、ラジカル重合開始剤、得られた分散体、およびベンゼン誘導体を表1~4に示される質量比となるように混合した。なお、実施例24~28は、さらにゲル化剤を混合した。その後、WACフィルター(0.3μm精度、ポール社製)でろ過して、インクを調製した。
重合性モノマー、重合性オリゴマー、ラジカル重合開始剤、得られた分散体、およびベンゼン誘導体を表1~4に示される質量比となるように混合した。なお、実施例24~28は、さらにゲル化剤を混合した。その後、WACフィルター(0.3μm精度、ポール社製)でろ過して、インクを調製した。
(ベンゼン誘導体量の確認)
インク中のベンゼン誘導体の量は、インク調製時に添加したベンゼン誘導体の量と、重合性オリゴマー等に含まれるベンゼン誘導体の量の合計となる。そこで、インク中のベンゼン誘導体の量を以下のように確認した。まず、インクをメタノールで10倍に希釈(0.5gのインクを5mlのメタノールで希釈)した。その後、当該希釈液1μLをGC/MS装置を用いて、以下の条件で測定した。定量値(mg/kg)は、トルエン換算で算出した。
・GC/MS条件
カラム:J&W社製DB-624、内径0.25mmid×長さ30m、膜厚1.4μm
検出器:MSD
・評価
◎:ベンゼン誘導体量が1ppm以上30ppm未満
○:ベンゼン誘導体量が30ppm以上100ppm未満
△:ベンゼン誘導体量が100ppm以上200ppm以下
×:ベンゼン誘導体量が200ppm超、または1ppm未満
インク中のベンゼン誘導体の量は、インク調製時に添加したベンゼン誘導体の量と、重合性オリゴマー等に含まれるベンゼン誘導体の量の合計となる。そこで、インク中のベンゼン誘導体の量を以下のように確認した。まず、インクをメタノールで10倍に希釈(0.5gのインクを5mlのメタノールで希釈)した。その後、当該希釈液1μLをGC/MS装置を用いて、以下の条件で測定した。定量値(mg/kg)は、トルエン換算で算出した。
・GC/MS条件
カラム:J&W社製DB-624、内径0.25mmid×長さ30m、膜厚1.4μm
検出器:MSD
・評価
◎:ベンゼン誘導体量が1ppm以上30ppm未満
○:ベンゼン誘導体量が30ppm以上100ppm未満
△:ベンゼン誘導体量が100ppm以上200ppm以下
×:ベンゼン誘導体量が200ppm超、または1ppm未満
(マイグレーションの評価)
上記インクをそれぞれ、ライン型インクジェット記録装置に充填し、印刷用コート紙(OKトップコート、米坪量128g/m2、王子製紙社製)に直径10cmの円形状のベタ画像を以下の手順で形成した。ライン型インクジェット記録装置の吐出用記録ヘッドには、ノズル径20μm、ノズル数512ノズル(256ノズル×2列、千鳥配列、1列のノズルピッチ360dpi)のピエゾヘッドを用いた。インクジェットヘッドの温度は実施例1~23および比較例1~9では50℃に設定し、実施例24~28では、80℃に設定した。また、吐出条件は、1滴の液滴量を2.5pl、液滴(出射)速度を約6m/sとし、解像度を1440dpi×1440dpiとした。記録速度は500mm/sとした。画像形成は、23℃、55%RHの環境下で行った。尚、dpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
インクの滴下後、インクジェット記録装置の下流部に配置したLEDランプ(Phoseon Technology社製、395nm、水冷LED)にて、塗膜に紫外線を照射してインクジェットインクを硬化させた。
上記インクをそれぞれ、ライン型インクジェット記録装置に充填し、印刷用コート紙(OKトップコート、米坪量128g/m2、王子製紙社製)に直径10cmの円形状のベタ画像を以下の手順で形成した。ライン型インクジェット記録装置の吐出用記録ヘッドには、ノズル径20μm、ノズル数512ノズル(256ノズル×2列、千鳥配列、1列のノズルピッチ360dpi)のピエゾヘッドを用いた。インクジェットヘッドの温度は実施例1~23および比較例1~9では50℃に設定し、実施例24~28では、80℃に設定した。また、吐出条件は、1滴の液滴量を2.5pl、液滴(出射)速度を約6m/sとし、解像度を1440dpi×1440dpiとした。記録速度は500mm/sとした。画像形成は、23℃、55%RHの環境下で行った。尚、dpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
インクの滴下後、インクジェット記録装置の下流部に配置したLEDランプ(Phoseon Technology社製、395nm、水冷LED)にて、塗膜に紫外線を照射してインクジェットインクを硬化させた。
上記方法によって作製した円形状のベタ画像を形成した印刷用コート紙の裏側に、直径10cmのPETフィルムとCPPフィルムを重ね、ベタ画像を、水:エタノール=5:95の混合液100mlと接触させた。次に、混合液が揮発しないように、混合液を金属製密閉容器に入れ、60℃で10日間放置した。その後、上記混合液に含まれる、印刷物由来の成分の合計量を算出した。算出した合計量をマイグレーション量とし、下記の基準に従って評価した。なお、△以上が実用上問題ない範囲である。
×:マイグレーション量が50ppb以上
△:マイグレーション量が30ppb以上50ppb未満
○:マイグレーション量が10ppb以上30ppb未満
◎:マイグレーション量が10ppb未満
×:マイグレーション量が50ppb以上
△:マイグレーション量が30ppb以上50ppb未満
○:マイグレーション量が10ppb以上30ppb未満
◎:マイグレーション量が10ppb未満
(吐出安定性の評価)
各インクを、ライン型インクジェット記録装置から吐出させて、ノズル欠の有無について、目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。なお、△以上が実用上問題ない範囲である。
◎:全ノズル512中、ノズル欠が認められなかった
○:全ノズル512中、1個のノズルでノズル欠が見られた
△:全ノズル512中、2~4個のノズルでノズル欠が見られた
×:全ノズル512中、5個以上のノズルでノズル欠が見られた
各インクを、ライン型インクジェット記録装置から吐出させて、ノズル欠の有無について、目視にて観察した。評価基準は以下の通りである。なお、△以上が実用上問題ない範囲である。
◎:全ノズル512中、ノズル欠が認められなかった
○:全ノズル512中、1個のノズルでノズル欠が見られた
△:全ノズル512中、2~4個のノズルでノズル欠が見られた
×:全ノズル512中、5個以上のノズルでノズル欠が見られた
(硬化性の評価)
上記マイグレーションの評価の際と同様に作製した印刷物のうち、それぞれ10枚目に作製した印刷物の画像を25℃、60%RHの環境下に24時間放置した。その後、画像内の100%印字部について、JIS K 5400に準じて表面の鉛筆硬度を測定し、以下の基準に基づき、硬化性を評価した。なお、本発明では、△以上が実用上問題ない範囲である。
◎:鉛筆硬度が3H以上
○:鉛筆硬度H以上2H未満
△:鉛筆硬度B又はF
×:鉛筆硬度2B以下
上記マイグレーションの評価の際と同様に作製した印刷物のうち、それぞれ10枚目に作製した印刷物の画像を25℃、60%RHの環境下に24時間放置した。その後、画像内の100%印字部について、JIS K 5400に準じて表面の鉛筆硬度を測定し、以下の基準に基づき、硬化性を評価した。なお、本発明では、△以上が実用上問題ない範囲である。
◎:鉛筆硬度が3H以上
○:鉛筆硬度H以上2H未満
△:鉛筆硬度B又はF
×:鉛筆硬度2B以下
上記表1~4に示されるように、ガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まるベンゼン誘導体の量が、1~200ppmであるインクジェットインクにおいては、いずれもマイグレーションが生じ難く、さらには吐出安定性や硬化性も優れていた(実施例1~28)。また特に、重合性オリゴマーがポリエステル系である場合に、他の重合性オリゴマーを用いた場合より、マイグレーションが生じ難くなった(例えば実施例1、2、7~13、15、17、19、21~28)。なお、実施例20および実施例21は、マイグレーションの評価がいずれも◎となっているが、実施例21のほうが、検出されたマイグレーション量が少なかった。また、ベンゼン誘導体の保持時間が、炭素数が8~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まる場合(安息香酸メチルやトルエン)のほうが、マイグレーション評価が良好になった(例えば、実施例1、8~10の比較)。特に、ベンゼン誘導体の保持時間が、炭素数が8~13の直鎖炭化水素の保持時間の範囲に収まり、かつベンゼン環にアルキル基やエステル基が結合している場合(例えば実施例1や8)は、他のベンゼン誘導体と比較してマイグレーション評価が良好になりやすかった。
さらに、インクジェットインクにゲル化剤が含まれる場合には、マイグレーション量が少なくなりやすかった(実施例24~28)。
一方、上記ベンゼン誘導体の量が200ppmを超えると、格段に吐出安定性が低下し、さらにはマイグレーションが生じやすくなった(比較例1~5)。インクジェットインク中に含まれる遊離のベンゼン誘導体量が高まることで、当該ベンゼン誘導体がマイグレーションによって影響を及ぼしやすくなったと考えられる。また、ベンゼン誘導体量の添加量が少なくても、重合性オリゴマー由来のベンゼン誘導体量が多い場合には、200ppmを超えてしまい、マイグレーションが生じやすくなった(比較例6および7)。一方、ベンゼン誘導体の量が少なすぎる場合には、マイグレーション抑制効果が得られなかった(比較例8)。
また、保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まらないベンゼン誘導体を用いた場合には、マイグレーション抑制効果を得ることができなかった(比較例9)。
本発明の活性光線硬化性インクジェットインクは、硬化性が良好である一方で、印刷物にマイグレーションが生じ難い。したがって、各種パッケージ等の印刷や、種々の印刷に適用することができる。
Claims (9)
- 重合性モノマーと、ラジカル重合開始剤と、重合性オリゴマーと、ベンゼン誘導体と、を含む活性光線硬化性インクジェットインクであり、
前記重合性オリゴマーが、ウレタン系オリゴマー、ポリエステル系オリゴマー、およびエポキシ系オリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも一種のオリゴマーであり、
前記ベンゼン誘導体のガスクロマトグラフィーにおける保持時間が、炭素数6~13の直鎖炭化水素のガスクロマトグラフィーにおける保持時間の範囲に収まり、
前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~200ppmである、
活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~100ppmである、
請求項1に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記ベンゼン誘導体の含有量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して1~30ppmである、
請求項1に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記ベンゼン誘導体が、アルキル基またはエステル基を含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記重合性モノマーの総量に対して、90質量%以上の重合性モノマーが、重合性官能基を2つ以上含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記重合性オリゴマーが、ポリエステルオリゴマーである、
請求項1~5のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記ラジカル重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド系の光重合開始剤である、
請求項1~6のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - 前記ラジカル重合開始剤の量が、前記活性光線硬化性インクジェットインクの総量に対して3質量%未満である、
請求項1~7のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。 - ゲル化剤をさらに含む、
請求項1~8のいずれか一項に記載の活性光線硬化性インクジェットインク。
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