WO2022225040A1 - 紫外線硬化性水系インク、分散液、紫外線硬化性水系組成物および印刷物 - Google Patents

紫外線硬化性水系インク、分散液、紫外線硬化性水系組成物および印刷物 Download PDF

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curable
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meth
ultraviolet
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環江 唐澤
圭佑 稲葉
智子 中川
修平 酒谷
健吾 河西
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三菱ケミカル株式会社
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    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C09D4/06Organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond in combination with a macromolecular compound other than an unsaturated polymer of groups C09D159/00 - C09D187/00

Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet curable water-based ink, to a printed material using this ultraviolet curable water-based ink, and further to an ultraviolet-curable water-based composition and a dispersion suitable for this ultraviolet-curable water-based ink.
  • Inkjet printers are easy to print in full color, are quiet, can produce high-resolution images at low cost, can print at high speed, can print not only on flat surfaces but also on curved surfaces, and can easily print on large areas. , and other features. Therefore, in recent years, it is rapidly becoming popular not only for personal use but also as a commercial inkjet printer for sign applications, window films, posters, car wrapping, wallpaper, and the like.
  • Conventional inks for commercial inkjet printers include water-based inks in which pigments are dispersed in water-based media; solvent-based UV inks in which pigments and UV-curable monomers are dispersed or dissolved in organic solvents; solvent-free UV-curable monomers.
  • solvent-free UV inks in which pigments are dispersed in water
  • water-based latex inks in which pigments and resins are dispersed in water-based media
  • UV-curable water-based inks in which pigments and UV-curable oligomers are dispersed in water-based media.
  • water-based inks are excellent in image quality, environment and safety. However, it is inferior in high coating properties, high-speed printability and substrate versatility, and in particular, has weak coating strength, and is not suitable for large-area printed matter and printed matter for outdoor use.
  • inks having improved curability after image formation include (A) a tetrafunctional (meth)acrylamide polymerizable compound having a predetermined structure and (B) a polymerization initiator.
  • a composition has been developed (see Patent Document 1 below).
  • an ink composition contains a pigment, polymer particles, and a water-soluble polymerizable compound such as polyfunctional acrylamide that is polymerized by active energy rays (see Patent Document 3 below).
  • At least one water-soluble polymer selected from the group consisting of polyethylene glycol and block copolymers of ethylene glycol and propylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 to 100,000;
  • An inkjet ink composition containing a polyfunctional (meth)acrylamide polymerizable compound having a predetermined structure, a colorant, and water has been developed (see Patent Document 4 below).
  • JP 2013-18846 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-307198 JP 2010-70693 A JP 2015-52084 A
  • the present inventors have found that by using an ultraviolet-curable oligomer and blending a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound as an additive, the coating film performance, especially the abrasion resistance, is excellent. Furthermore, the present inventors have found that it is possible to realize an ultraviolet curable water-based ink that is excellent in versatility for substrates.
  • the present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.
  • [1] Contains at least an ultraviolet-curable oligomer, a colorant, and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and the ultraviolet-curable oligomer contains a structural unit derived from a water-soluble compound and two or more polymerizable unsaturated bonds.
  • a UV-curable water-based ink each having a structural unit derived from a compound.
  • a UV-curable water-based ink having a structural unit derived from a bondable compound.
  • UV curing containing at least a UV-curable oligomer, a colorant and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, wherein the UV-curable oligomer has a structural unit derived from a compound represented by the following formula (1) water-based ink.
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the UV-curable water-based ink according to any one of [1] to [6], further comprising one or more of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant.
  • UV-curable water-based ink according to any one of [1] to [10], wherein the UV-curable oligomer has an average particle size of 10 nm or more and 200 nm or less.
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the UV-curable oligomer containing an ultraviolet-curable oligomer, at least one of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant, and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound is an ultraviolet curable water-based composition each having a structural unit derived from a water-soluble compound and a structural unit derived from a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds.
  • the UV-curable oligomer containing an ultraviolet-curable oligomer, at least one of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant, and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound contains 4 or more polymerizable unsaturated bonds and has a structural unit derived from a compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A).
  • the UV-curable oligomer containing an ultraviolet-curable oligomer, at least one of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant, and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound is an ultraviolet curable water-based composition having a structural unit derived from a compound represented by the following formula (1).
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the UV-curable water-based ink of the present invention satisfies the properties required as a printing ink in a well-balanced manner, and has excellent coating film performance, especially abrasion resistance, and is also excellent in substrate versatility.
  • the ultraviolet curable water-based ink of the present invention comprises at least an ultraviolet curable oligomer, a colorant and a water-soluble polyol. It contains a functional (meth)acrylamide compound, and the UV-curable oligomer has a structural unit derived from a water-soluble compound and a structural unit derived from a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds. .
  • the ink of the present invention contains at least a UV-curable oligomer, a colorant and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and the UV-curable oligomer has 4 or more polymerizable unsaturated bonds. It is characterized by having a structural unit derived from a compound that contains and is capable of bonding with the polyisocyanate compound (A).
  • the ink of the present invention contains at least a UV-curable oligomer, a colorant and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and the UV-curable oligomer is represented by the following formula (1): It is characterized by having a structural unit derived from a compound.
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • (meth)acrylamide means acrylamide or methacrylamide.
  • the ink of the present invention is UV curable
  • active energy rays used for curing are not limited to UV rays. Curing of the ink of the present invention is not limited to curing by active energy rays, but may be by heat, for example. Moreover, the ink of the present invention is suitably used for inkjet printing.
  • UV Curing Oligomer The presence or absence of ionicity of the UV-curable oligomer used in the present invention is not particularly limited, and may be nonionic or ionic (anionic, cationic or amphoteric). , the aggregation of the pigment can be suppressed and the storage stability of the ink can be improved.
  • nonionic means that the hydrophilic groups of the UV-curable oligomer are composed of ether bonds or hydroxyl groups that do not ionically dissociate in water, for example.
  • Ionicity anionic, cationic or amphoteric means that the UV-curable oligomer has a carboxy group or an amino group capable of ion dissociation in water, for example.
  • the anionic UV-curable oligomer includes, for example, a UV-curable oligomer containing a carboxy group.
  • the ultraviolet curable oligomer used in the present invention is not particularly limited, but is excellent in ultraviolet curability, fixability, water dispersion stability, pigment aggregation inhibitory effect, alcohol resistance, and the like. 4> is preferred.
  • ⁇ 1> Those having a structural unit derived from a water-soluble compound and a structural unit derived from a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds
  • ⁇ 2> Containing four or more polymerizable unsaturated bonds, a polyisocyanate compound ( A) having a structural unit derived from a compound capable of bonding with ⁇ 3> having a structural unit derived from a compound represented by the following formula (1)
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the UV-curable oligomer such as ⁇ 4> is usually produced by reacting the polyisocyanate compound (A), the compound (B') and the compound (C').
  • Compound (B') a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A)
  • Compound (C') a water-soluble compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A)
  • the ultraviolet-curable oligomer used in the present invention one having a structural unit derived from (meth)acrylate, particularly one having a structural unit derived from polyfunctional (meth)acrylate is preferable. Furthermore, those having a structural unit derived from polyfunctional (meth)acrylate and a structural unit derived from polyalkylene glycol are preferable. That is, from the viewpoint of reactivity, the compound (B') is preferably a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B). Moreover, from the viewpoint of water dispersibility, the compound (C') is preferably polyalkylene glycol (C).
  • Such an ultraviolet curable oligomer is usually produced by reacting a polyisocyanate compound (A), a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and a polyalkylene glycol (C).
  • (meth)acrylate means acrylate or methacrylate.
  • the “structural unit derived from X” means a structural unit that is incorporated into the molecular structure of the UV-curable oligomer by reacting the compound X with another compound using the compound X as a raw material.
  • the "structural unit derived from X” is not necessarily limited to using the compound X as a raw material. That is, even if it is formed from a raw material other than X, it corresponds to the "structural unit derived from X" if the chemical structure is the same.
  • the structural unit derived from the polyisocyanate compound (A) contributes to the adhesion of the printed film to the recording medium.
  • the structural unit portion derived from the compound (B') contributes to UV curability.
  • the compound (B') is a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B)
  • the (meth)acryloyl group contained in the structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is irradiated with ultraviolet light. Contributes to curability.
  • the structural unit portion derived from the compound (C') contributes to the water dispersibility of the oligomer in the ink.
  • the compound (C′) is polyalkylene glycol (C)
  • the polyalkylene glycol chain of structural units derived from the polyalkylene glycol (C) contributes to the water dispersibility of the oligomer in the ink.
  • the UV-curable oligomer is preferable because it has all these structural units in the same molecule.
  • the structural unit derived from the polyisocyanate compound (A) is a structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth) acrylate (B) and It is preferable to bond with each structural unit derived from polyalkylene glycol (C) via a urethane bond.
  • the ultraviolet curable oligomer of the present invention can be made excellent in ultraviolet curability, coating film performance, substrate fixability, and water dispersion stability.
  • a preferred embodiment of the compound (B') includes a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B). It may be a compound (B")" containing two or more of
  • the "compound capable of binding to the polyisocyanate compound (A)" in the compound (B') may be one in which the hydroxyl group of the compound (B") is substituted with a carboxy group, an amino group, or the like.
  • a polymerizable unsaturated bond may be used. Examples include carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds, among which carbon-carbon double bonds are preferred.More specifically, carbon-carbon derived from a vinyl group, (meth)acryloyl group, etc. A double bond is mentioned.
  • Water-soluble compounds in compound (C') include water-soluble polymers, specifically polyglycerin, polyhydroxy (meth)acrylate, polyamine, quaternary aminated polystyrene, sulfonated polystyrene, polyether, poly Alkylene glycol etc. are mentioned. Among them, polyglycerin, polyhydroxy(meth)acrylate, and polyalkylene glycol, which are nonionic water-soluble compounds, are preferred, and polyalkylene glycol is particularly preferred. Each of these water-soluble compounds may be a copolymer.
  • the compound (C') has the structure of such a water-soluble compound and the structure of "a compound capable of binding to the polyisocyanate compound (A)".
  • the structure of the "compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A)" can be selected from structures similar to the structures exemplified for the compound (B').
  • the structural unit derived from the polyisocyanate compound (A) is combined with the structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and the structural unit derived from the polyalkylene glycol (C) to form a urethane bond.
  • this urethane bond may be substituted with a urea bond or an amide bond.
  • the hydroxyl group in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is substituted with an amino group as the compound (B'), or the hydroxyl group terminal constituting the polyalkylene glycol (C) is , may be substituted with an amino group as the compound (C′).
  • the hydroxyl group in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is substituted with a carboxy group as the compound (B'), or the hydroxyl group terminal constituting the polyalkylene glycol (C) is replaced.
  • the compound (C′) may be substituted with a carboxy group.
  • a compound capable of forming a urea bond or an amide bond in advance may be used as it is so as to have substantially the same chemical structure.
  • the structural unit derived from the polyisocyanate compound (A) contributes to the adhesion of the printed film to the recording medium. This is thought to be due to the formation of polar sites such as urethane bonds, urea bonds or amide bonds in the polar oligomer.
  • oligomer is not limited to a specific molecular weight range, etc., and it suffices if it has the structure shown below.
  • the ink of the present invention may contain only one type of UV-curable oligomer, or may contain two or more types.
  • the polyisocyanate compound (A) is a compound having a total of two or more isocyanate groups in one molecule.
  • the type of polyisocyanate compound (A) is not particularly limited, and may include chain aliphatic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, and the like. Among them, the polyisocyanate compound (A) preferably contains a polyisocyanate trimer compound from the viewpoint of weather resistance and hardness.
  • a chain aliphatic polyisocyanate is a compound having a chain aliphatic structure and two or more isocyanate groups.
  • a chain aliphatic polyisocyanate is preferable from the viewpoint of weather resistance and stretchability.
  • the chain aliphatic structure in the chain aliphatic polyisocyanate is not particularly limited, a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms is preferred.
  • chain aliphatic polyisocyanates examples include aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, and trimer compounds of these polyisocyanates.
  • Aromatic polyisocyanates are compounds having an aromatic structure and two or more isocyanate groups. Aromatic polyisocyanates are preferred from the viewpoint of coating film strength. Although the aromatic structure in the aromatic polyisocyanate is not particularly limited, an aromatic structure having 6 or more and 13 or less carbon atoms is preferable. Examples of aromatic polyisocyanates include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate and naphthalene diisocyanate, and trimer compounds of these polyisocyanates.
  • An alicyclic polyisocyanate is a compound having an alicyclic structure and two or more isocyanate groups.
  • the alicyclic structure in the alicyclic polyisocyanate is not particularly limited, the number of carbon atoms is usually 5 or more, preferably 6 or more, and usually 15 or less, preferably 14 or less, more preferably 13 or less.
  • a cycloalkylene group is particularly preferred for the alicyclic structure.
  • alicyclic polyisocyanates include diisocyanates having an alicyclic structure such as bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, cyclohexanediisocyanate, bis(isocyanatocyclohexyl)methane, and isophorone diisocyanate, and trimer compounds of these polyisocyanates. be done.
  • polyisocyanate compounds (A) Only one type of these polyisocyanate compounds (A) may be used for the UV-curable oligomer, or two or more types may be used in combination.
  • the polyisocyanate compound (A) a polyisocyanate having two or more structures selected from a chain aliphatic structure, an aromatic structure, and an alicyclic structure can also be used.
  • the polyisocyanate compound (A) preferably has 3 to 6 isocyanate groups, particularly from the viewpoint of adhesion to the substrate.
  • a trimer obtained by a trimerization reaction from hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, or the like is preferable, and a trimer of hexamethylene diisocyanate is particularly preferable.
  • the UV-curable oligomer has structural units derived from compounds containing polymerizable unsaturated bonds.
  • the number of polymerizable unsaturated bonds is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and still more preferably 4 or more. On the other hand, 8 or less is preferable, and 6 or less is more preferable.
  • the compound containing a polymerizable unsaturated bond is preferably a compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A).
  • the compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A) a compound having any one of a hydroxyl group, an amino group and a carboxy group is preferable.
  • the compound (B') is a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A).
  • Compound (B') includes compounds having any one of a hydroxyl group, an amino group and a carboxy group.
  • a polyfunctional vinyl monomer, a polyfunctional allyl monomer, and a polyfunctional (meth)acrylate are mentioned as a compound (B').
  • the compound (B') is preferably a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B).
  • the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) has one or more hydroxyl groups and two or more (meth)acryloyl groups. Specific examples include (meth)acrylic acid partial esters of polyhydric alcohols. Polyfunctional (meth)acrylates with hydroxyl groups form a good crosslinked structure through the involvement of multiple (meth)acryloyl groups in the curing reaction, and improve physical properties such as stain resistance and abrasion resistance. be able to.
  • the number of hydroxyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, and still more preferably 1.
  • the number of (meth)acryloyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is preferably 8 or less, more preferably 6 or less.
  • hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates examples include pentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tri( meth)acrylate, ethylene oxide-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, ethylene oxide-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, 2-hydroxy-1,3-dimethacryloxypropane, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl A methacrylate etc. are mentioned.
  • UV-curable oligomer For the production of the UV-curable oligomer, only one type of these hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates (B) may be used, or two or more types may be used in combination.
  • hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) from the viewpoint of the coating strength of the resulting cured film, those having one hydroxyl group and 3 to 5 (meth)acryloyl groups, such as di Pentaerythritol penta(meth)acrylate and pentaerythritol tri(meth)acrylate are preferred. Dipentaerythritol penta(meth)acrylate is particularly preferred because it forms a good crosslinked structure to increase the mechanical strength of the cured film.
  • the UV-curable oligomer has structural units derived from water-soluble compounds.
  • Compound (C') is a water-soluble compound capable of bonding with polyisocyanate compound (A).
  • the compound (C') is preferably a compound containing one terminal hydroxyl group because it has good water dispersibility.
  • the compound (C') includes water-soluble polymers, and among them, polyalkylene glycol (C) is particularly preferable.
  • Polyalkylene glycol (C) is preferably, but not limited to, a monosubstituted structure. That is, it is preferable that one hydroxyl group of the glycol is substituted.
  • the substituted structure is preferably a structure that does not bond with isocyanate.
  • the polyalkylene glycol (C) may be a mixture of compounds with monosubstituted structures and compounds without monosubstituted structures.
  • the monosubstituted structure is not limited, from the viewpoint of making the UV-curable oligomer nonionic, polyalkylene glycol monosubstituted ether is preferred, and polyethylene glycol monosubstituted ether, polytrimethylene glycol monosubstituted ether or polypropylene glycol monosubstituted ether is preferred. More preferred are polyethylene glycol mono-substituted ethers.
  • the molecular weight of the polyalkylene glycol (C) (meaning the number average molecular weight if not single) is not limited, but is usually 100 or more, preferably 200 or more, and usually 5000 or less, preferably 2000 or less.
  • polyalkylene glycol mono-substituted ethers containing no ionic substituents in the ether portion are more preferred, for example, those represented by the following general formula (1) are more preferred.
  • X is an alkylene group
  • Y is an alkyl group, (meth)acryloyl group, allyl group, or acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • polyalkylene glycol mono-substituted ether represented by the general formula (1) include the following.
  • Y alkyl group: polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol lauryl ether, polyethylene glycol cetyl ether, polyethylene glycol stearyl ether, polyethylene glycol tridecyl ether, polyethylene glycol oleyl ether, polyethylene glycol octylphenyl ether, polyoxyethylene oleyl cetyl ether , polypropylene glycol monomethyl ether, etc.
  • Y (meth)acryloyl group: polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, poly(ethylene glycol-propylene glycol) mono(meth)acrylate, poly(ethylene glycol) - tetramethylene glycol) mono (meth) acrylate, poly (propylene glycol - tetramethylene glycol) mono (meth) acrylate, etc.
  • Y allyl group: polyethylene glycol monoallyl ether, polypropylene glycol monoallyl ether, poly (ethylene glycol - propylene glycol) monoallyl ether, etc.
  • Y acyl group: polyethylene glycol monolaurate, polypropylene glycol monolaurate, poly(ethylene glycol-propylene glycol) monolaurate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol monooleate, etc.
  • X in the general formula (1) is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an ethylene group, a trimethylene group, or a propylene group, from the viewpoint of pigment dispersion stability or storage stability at high temperatures. Therefore, an ethylene group is more preferred.
  • Y is preferably a (meth)acryloyl group, an allyl group or an acyl group, and more preferably an allyl group.
  • n in the general formula (1) is usually 2 or more, preferably 5 or more, more preferably 6 or more, and usually 500 or less, preferably 100 or less, more preferably, from the viewpoint of the coating film strength of the cured film to be obtained. 50 or less.
  • X in the formula (1) is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group
  • It is either an allyl group or an acyl group
  • n is preferably an integer of 2 or more.
  • Polyalkylene glycol (C) may be a mixture of different molecular weights (compounds with different n in general formula (1)).
  • the method for producing the UV-curable oligomer is not particularly limited, but it can be produced by reacting the above polyisocyanate compound (A), compound (B') and compound (C') to form chemical bonds, respectively. preferable.
  • the compound (B') is a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and the compound (C') is a polyalkylene glycol (C)
  • the polyalkylene glycol (C) is an oligomer having a urethane bond.
  • This UV-curable oligomer has a structural unit derived from the polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B), and a structural unit derived from the polyalkylene glycol (C). If so, it may additionally have other structures.
  • the UV-curable oligomer has a weight average molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, preferably 100,000, from the viewpoint of coating film performance and handling properties to be formed. below, and more preferably below 50,000.
  • GPC gel permeation chromatography
  • the UV-curable oligomer preferably exists as particles, more preferably as particles having an average particle size of 10 nm or more and 200 nm or less. More preferably, it exists as particles of 20 nm or more and 150 nm or less.
  • the average particle size of the UV-curable oligomer is within the above range, good dispersion stability is achieved.
  • the average particle size of the UV-curable oligomer is, for example, the volume average particle size (D 50 ) measured by a particle size measuring device based on the dynamic light scattering method.
  • the average particle size of the UV-curable oligomer particles in the UV-curable oligomer aqueous dispersion is measured. It is almost the same as the average particle size of oligomer particles.
  • the dispersion (oligomer dispersion), and the water-based composition described later as long as the UV-curable oligomer exists as particles, even if there is aggregation, even if the particles contain other substances, , is included in the state of "existing as particles" above.
  • the average particle size of the UV-curable oligomer means the particle size (primary particle size) of the UV-curable oligomer particles.
  • the inks of the present invention contain a colorant.
  • a colorant used in the ink of the present invention, various dyes or pigments known as colorants used in inkjet inks can be used. , preferably pigments.
  • Dyes that can be used in the present invention are not particularly limited, and include acid dyes, water-soluble dyes such as direct dyes and reactive dyes, and disperse dyes. Among these, anionic dyes are preferred.
  • water-soluble dye examples include azo dyes, methine dyes, azomethine dyes, xanthene dyes, quinone dyes, phthalocyanine dyes, triphenylmethane dyes, and diphenylmethane dyes. Specific compounds thereof are shown below, but are not limited to these exemplified compounds.
  • acid green > 9, 12, 16, 19, 20, 25, 27, 28, 40, 43, 56, 73, 81, 84, 104, 108, 109 ⁇ C.
  • acid brown 2, 4, 13, 14, 19, 28, 44, 123, 224, 226, 227, 248, 282, 283, 289, 294, 297, 298, 301, 355, 357, 413 ⁇ C.
  • acid black > 1, 2, 3, 24, 26, 31, 50, 52, 58, 60, 63, 107, 109, 112, 119, 132, 140, 155, 172, 187, 188, 194, 207, 222
  • azo pigments such as azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, and chelate azo pigments; phthalocyanine pigments; perylene and perylene pigments; anthraquinone pigments; Cyclic pigments, dye lakes such as basic dye lakes and acid dye lakes, organic pigments such as nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, daylight fluorescent pigments, carbon black, titanium oxide, iron oxide pigments, etc.
  • Inorganic pigments may be mentioned, but anionic pigments are preferred.
  • organic pigment Specific organic pigments are exemplified below.
  • These dyes and pigments may be used alone or in combination of two or more.
  • the ink of the present invention contains a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound. Since the ink of the present invention contains a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, the ink has excellent scratch resistance. The reason for this is presumed as follows. It is believed that the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound acts as a cross-linking agent in the UV-curable water-based ink. Specifically, the presence of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound between the particles of the UV-curable oligomer serves to crosslink the particles, thereby increasing the crosslink density between the particles. It is believed that this improves the strength of the coating film and provides an ink with excellent scratch resistance.
  • Water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide includes polyfunctional (meth)acrylamide that dissolves in water, polyfunctional (meth)acrylamide that disperses and emulsifies in water, and polyfunctional (meth)acrylamide that dissolves in alkaline water. includes.
  • the term “soluble in water” includes any material that dissolves even slightly in water, but polyfunctional (meth)acrylamides whose solubility in water falls within the range described later are preferred.
  • the term "dispersed in water and emulsified” refers to the case where polyfunctional (meth)acrylamide alone can be dispersed as particles having a particle size of 0.2 ⁇ m or less when dispersed in water.
  • the number of functional groups of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide may be 2 or more, but 2 or more and 6 or less, preferably 4 or less, especially 2, 3 or 4. is preferred.
  • “functional group number” means the number of (meth)acrylamide structures present in one molecule. Even among water-soluble (meth)acrylamide compounds, monofunctional water-soluble (meth)acrylamides (e.g., acryloylmorpholine, etc.) do not act as a cross-linking agent, resulting in hard and brittle ink films, resulting in poor abrasion resistance. cannot be expected to improve. However, it is not excluded that the ink of the present invention contains a monofunctional water-soluble (meth)acrylamide.
  • water-soluble polyfunctional (meth)acrylamides include N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl](meth)acrylamide, N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide, N,N-[oxybis (2,1-ethanediyloxy-3,1-propanediyl)]bisacrylamide, N,N-1,2-ethanediylbis ⁇ N-[2-(acryloylamino)ethyl]acrylamide ⁇ , N,N'-methylene bisacrylamide, N,N'-(1,2-dihydroxyethylene)bisacrylamide and the like.
  • N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl](meth)acrylamide, N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide from the viewpoint of solubility in inks, dispersions and aqueous compositions , N,N-[oxybis(2,1-ethanediyloxy-3,1-propanediyl)]bisacrylamide, N,N-1,2-ethanediylbis ⁇ N-[2-(acryloylamino)ethyl]acrylamide ⁇ is preferred, from the viewpoint of forming a crosslinked structure, N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl](meth)acrylamide, N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide, N,N-1,2-ethanediylbis ⁇ N-[2-(Acryloylamino)ethyl]acrylamide ⁇ is more preferred.
  • Examples of commercially available water-soluble polyfunctional (meth)acrylamides include FOM-03006 (N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl]acrylamide), FOM-03007 (N,N-bis(2-acrylamidoethyl ) acrylamide), FOM-03008 (N,N-[oxybis(2,1-ethanediyloxy-3,1-propanediyl)]bisacrylamide), FOM-03009 (N,N-1,2-ethanediylbis ⁇ N -[2-(Acryloylamino)ethyl]acrylamide ⁇ ) (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), N,N'-methylenebisacrylamide (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Shinryo Corporation, etc.) ) and the like.
  • the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide preferably has a solubility in water of 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of uniform dissolution in inks, dispersions, and aqueous compositions. , more preferably 15% by mass or more.
  • the ionicity of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide is preferably nonionic from the viewpoint that the ink can be stably stored without causing reaction or aggregation with other components.
  • the ink of the present invention may contain one of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compounds described above, or may contain two or more of them in combination.
  • the ink of the present invention is a water-based ink, and "water-based ink” means ink containing a water-based medium.
  • An aqueous medium is water and/or a water-soluble organic solvent.
  • the aqueous medium used in the present invention is preferably water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent.
  • Water-soluble organic solvents include those that function as moisturizing solvents for enhancing the moisturizing properties and wettability of the ink, and those that are used as aqueous media for adjusting the viscosity of the ink and improving the handling and ejection properties. , and the two are not clearly distinguished, and the water-soluble organic solvent used as the moisturizing solvent also functions as an aqueous medium.
  • the water-soluble organic solvent means a compound having solubility in water, and the solubility in water is not limited, but a compound that can dissolve in water at any ratio is preferred.
  • it can be used as a solvent by being uniformly mixed with water.
  • it is included in a water-soluble organic solvent.
  • water-soluble organic solvents include polyhydric alcohols, ethers such as polyhydric alcohol alkyl ethers and polyhydric alcohol aryl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, sulfur-containing compounds, and the like. mentioned.
  • water-soluble organic solvents include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butane.
  • water-soluble organic solvent it is preferable to use an organic solvent with a boiling point of 250°C or less, because it not only functions as a moisturizing solvent, but also provides good drying properties.
  • polyol compounds having 8 or more carbon atoms and glycol ether compounds are also preferably used.
  • polyol compounds having 8 or more carbon atoms include 2-ethyl-1,3-hexanediol and 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol.
  • glycol ether compounds include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol alkyl ethers such as diethylene glycol ethyl methyl ether; and polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether.
  • These water-soluble organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the ink of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator is a radical photopolymerization initiator that generates radicals, which are active species, by the energy of light (ultraviolet rays) received by being irradiated with ultraviolet rays, and initiates photopolymerization of the ultraviolet-curable oligomer.
  • the ink present on the surface of the recording medium is cured to form an image.
  • the polymerization initiator may be contained in the ink without being encapsulated in the ultraviolet curable oligomer, or may be contained in the ink while being encapsulated in the particles of the ultraviolet curable oligomer. Furthermore, it may be included in both of these states.
  • a fat-soluble polymerization initiator As the polymerization initiator, even if it is a fat-soluble polymerization initiator (hereinafter sometimes referred to as “fat-soluble initiator”), a water-soluble polymerization initiator (hereinafter referred to as “water-soluble initiator” There is a case.) may be.
  • fat-soluble initiator refers to a polymerization initiator that is compatible with UV-curable oligomers or dissolves in organic solvents
  • water-soluble initiator refers to 1% by mass of water. It means a substance that dissolves more than The same applies to the "fat-soluble sensitizer” and “water-soluble sensitizer” described later.
  • the polymerization initiator used in the present invention is not limited to the following, but for example, aromatic ketones, acylphosphine oxide compounds, aromatic onium salt compounds, organic peroxides, thio compounds (thioxanthone compounds, thiophenyl group-containing compounds). , ⁇ -aminoalkylphenone compounds, hexaarylbiimidazole compounds, ketoxime ester compounds, borate compounds, azinium compounds, metallocene compounds, active ester compounds, compounds having a carbon-halogen bond, and alkylamine compounds.
  • the polymerization initiator preferably contains at least one of an acylphosphine oxide compound and a thioxanthone compound.
  • the use of such a polymerization initiator tends to improve the curability of the ink.
  • Fat-soluble polymerization initiators include, but are not limited to, acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p,p'-dichlorobenzophenone, p, p'-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, 2,2- Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-1- ⁇ 4-[4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl]phenyl ⁇ 2-methylpropane
  • water-soluble polymerization initiators include, but are not limited to, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, phenyl ( 2,4,6-trimethylbenzoyl)sodium phosphinate, 2-(3-dimethylamino-2-hydroxypropoxy)-3,4-dimethyl-9H-thioxanthone-9-one metochloride and the like.
  • polymerization initiators examples include GENOPOL TX-2 manufactured by RAHN, Irgacure 369, Irgacure 500, and Irgacure 2959 manufactured by Ciba Specialty Chemicals.
  • One of the polymerization initiators may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • a fat-soluble initiator and a water-soluble initiator may be used together, the fat-soluble initiator may be included in the particles of the UV-curable oligomer, and the water-soluble initiator may be dissolved in the aqueous medium.
  • the ink of the present invention preferably contains a surfactant for flatness of the formed coating film and wettability with the substrate.
  • silicone-based surfactants fluorine-based surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, and anionic surfactants can be used as surfactants.
  • silicone-based surfactant there are no particular restrictions on the silicone-based surfactant, and it can be appropriately selected according to the purpose. Among them, those that do not decompose even at high pH are preferred, and examples thereof include side chain modified polydimethylsiloxane, both terminal modified polydimethylsiloxane, single terminal modified polydimethylsiloxane, and side chain both terminal modified polydimethylsiloxane. Those having a polyoxyethylene group or a polyoxyethylene-polyoxypropylene group as a modifying group are particularly preferred because they exhibit good properties as water-based surfactants. As the silicone-based surfactant, a polyether-modified silicone-based surfactant can also be used, and examples thereof include compounds in which a polyalkylene oxide structure is introduced into the side chain of the Si portion of dimethylsiloxane.
  • fluorosurfactant a fluorine-substituted compound having 2 or more and 16 or less carbon atoms is preferable, and a fluorine-substituted compound having 4 or more and 16 or less carbon atoms is more preferable.
  • fluorine-based surfactants include perfluoroalkylsulfonic acid compounds, perfluoroalkylcarboxylic acid compounds, perfluoroalkylphosphoric acid ester compounds, perfluoroalkylalkylene oxide adducts, and perfluoroalkyl ether groups in side chains. Polyoxyalkylene ether polymer compounds are preferred due to their low foaming properties.
  • perfluoroalkylsulfonic acid compounds include perfluoroalkylsulfonic acids, perfluoroalkylsulfonates, and the like.
  • perfluoroalkylcarboxylic acid compounds include perfluoroalkylcarboxylic acids and perfluoroalkylcarboxylic acid salts.
  • perfluoroalkyl phosphate compounds include perfluoroalkyl phosphates, perfluoroalkyl phosphate salts, and the like.
  • Perfluoroalkylalkylene oxide adducts include, for example, perfluoroalkylethylene oxide adducts.
  • polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups in side chains include sulfuric acid ester salts of polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups in side chains, and polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups in side chains. Examples thereof include salts of oxyalkylene ether polymers. Counter ions of salts in these fluorosurfactants include Li, Na, K, NH4 , NH3CH2CH2OH , NH2 ( CH2CH2OH ) 2 , and NH ( CH2CH2OH ). 3 and the like.
  • a polyoxyalkylene ether polymer compound having a perfluoroalkyl ether group in a side chain is more preferable because it has particularly low foamability, and in particular, fluorine-based surfactants represented by the following general formulas (3A) and (3B) agents are preferred.
  • CF3CF2 ( CF2CF2 ) s - CH2CH2O ( CH2CH2O )tH ( 3A)
  • s is preferably an integer of 0 or more and 10 or less
  • t is preferably an integer of 0 or more and 40 or less in order to impart water solubility.
  • Z is H, or C d F 2d+1 and d is an integer of 1 or more and 6 or less, or CH 2 CH(OH)CH 2 —C e F 2e+1 and e is 4 or more an integer of 6 or less, or C f H 2f+1 where f is an integer of 1 or more and 19 or less.
  • r is an integer of 1 or more and 6 or less
  • c is an integer of 4 or more and 14 or less.
  • fluorine-based surfactants Commercially available products can be used as fluorine-based surfactants. Commercially available products include, for example, Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, S-145 (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (all manufactured by Sumitomo 3M); Megafac F-470, F- 1405, F-474 (both manufactured by DIC Corporation); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR (both manufactured by DuPont) FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW (both manufactured by Neos Co., Ltd.), Polyfox PF-136A, PF-156A, PF-151N,
  • amphoteric surfactants include laurylaminopropionate, lauryldimethylbetaine, stearyldimethylbetaine, and lauryldihydroxyethylbetaine.
  • Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene alkylamines, polyoxyethylene alkylamides, polyoxyethylene propylene block polymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan Examples include fatty acid esters, acetylene alcohol derivatives, acetylene glycol derivatives and the like.
  • anionic surfactants include salts of polyoxyethylene alkyl ether acetate, dodecylbenzene sulfonate, laurate, and polyoxyethylene alkyl ether sulfate.
  • the silicone-based surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • a water-based surfactant is particularly preferred because it exhibits good properties as a water-based surfactant.
  • a surfactant an appropriately synthesized one may be used, or a commercially available product may be used.
  • Commercially available products are available from, for example, BYK Chemie Co., Ltd., Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd., Nihon Emulsion Co., Ltd., Kyoeisha Chemical Co., Ltd., and the like.
  • the polyether-modified silicone-based surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include those in which a polyalkylene oxide structure represented by the following general formula (2) is introduced into the Si portion side chain of dimethylpolysiloxane.
  • commercially available products can be used as polyether-modified silicone-based surfactants.
  • Commercially available products include, for example, KF-618, KF-642, KF-643 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SAG001, SAG002, SAG003, SAG005, SAG503, SAG008 (Nissin Chemical Co., Ltd.), EMALEX-SS- 5602, SS-1906EX (Nippon Emulsion Co., Ltd.), FZ-2105, FZ-2118, FZ-2154, FZ-2161, FZ-2162, FZ-2163, FZ-2164 (Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.), BYK-33, BYK-387 (BYK-Chemie Corporation), TSF4440, TSF4452, TSF4453 (Toshiba Silicon Corporation) and the like.
  • the ink of the invention may contain a sensitizer.
  • a sensitizer When a sensitizer is present together with a polymerization initiator in the ink, the sensitizer in the system absorbs the active energy ray and enters an excited state. A highly sensitive curing reaction can be performed.
  • the sensitizer may be oil-soluble or water-soluble. If it is a fat-soluble sensitizer, it can be included in the particles of the UV-curable oligomer.
  • Sensitizers include aliphatic amines, amines having an aromatic group, or cyclic amine compounds such as piperidine, thioxanthone compounds, alkoxyanthracene compounds, urea compounds such as o-tolylthiourea, sodium diethylthiophosphate or aromatic Sulfur compounds such as soluble salts of sulfinic acid, nitrile compounds such as N,N'-disubstituted-p-aminobenzonitrile, phosphorus compounds such as tri-n-butylphosphine or sodium diethyldithiophosphate, Michler's ketone, N-nitrosohydroxyl Nitrogen compounds such as amine derivatives, oxazolidine compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds, and condensates of formaldehyde or acetaldehyde and diamine can be used.
  • the ink of the present invention may optionally include oligomer components other than UV-curable oligomers, optional resin components, and optional monomer components (these are collectively referred to as “other resin components”). .) can be included.
  • Other resin components may be encapsulated in particles of the UV-curable oligomer, may be dissolved in an aqueous medium, may be dispersed singly in the ink, or may be combined with other components. There may be.
  • the ink of the present invention may contain other additives as necessary.
  • Other additives include, for example, antifading agents, emulsion stabilizers, penetration accelerators, ultraviolet absorbers, preservatives, antifungal agents, rust inhibitors, pH adjusters, viscosity adjusters, dispersants, and dispersion stabilizers. , antifoaming agents, solid wetting agents, and chelating agents. These various additives may be added directly after the ink is prepared, or may be added during the preparation of the ink.
  • the description in paragraphs 0088 to 0096 of JP-A-2010-65205 and the description in paragraphs 0083-0090 of JP-A-2010-70669 can be referred to as appropriate.
  • the content of water in the ink of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the intended purpose. % or more, usually 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less.
  • its content is particularly limited.
  • it is usually 10% by mass or more, and usually 50% by mass. % by mass or less, preferably 40% by mass or less.
  • the ink of the present invention has a total solid concentration of components other than water and/or an aqueous medium that is a water-soluble organic solvent, usually 5% by mass or more, preferably 7% by mass or more. , more preferably 9% by mass or more, usually 30% by mass or less, preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less.
  • water-soluble organic solvent is usually 1:0.05 to 1:1.5 (mass ratio), preferably 1:0.1 to 1:1.2 (mass ratio), more preferably 1:0
  • a ratio of 0.15 to 1:1.1 (mass ratio) is preferable from the viewpoint of improving drying properties and ejection properties.
  • the content of the UV-curable oligomer in the ink of the present invention is usually 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, from the viewpoint of the resulting printing film performance and UV-curing properties. On the other hand, from the viewpoint of ejection stability, it is usually 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less. From the same point of view, the content of the UV-curable oligomer in the total solid content of the ink of the present invention is usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and usually 90% by mass or more. % by mass or less, preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less.
  • the total solid content in the ink of the present invention can be referred to as a constituent component of the cured film (printed film) formed from the ink of the present invention, and the above numerical range can be similarly adopted.
  • the content of each component in the total solid content is approximately equal to the content of the component in the cured film (printed film) formed from the ink of the present invention.
  • the content of the UV-curable oligomer in the total solid content of the ink of the present invention is usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably is 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, means that the content of the component derived from the UV-curable oligomer in the cured film (printed film) formed from the ink of the present invention is usually 30% by mass. % or more, preferably 50 mass % or more, more preferably 60 mass % or more, and usually 90 mass % or less, preferably 85 mass % or less, more preferably 80 mass % or less.
  • the content of the colorant in the ink of the present invention is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, and usually 8% by mass, from the viewpoints of improving image density, good fixability and ejection stability. Below, it is preferably 6% by mass or less. From the same viewpoint, the content of the colorant in the total solid content of the ink of the present invention is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and is usually 40% by mass or less, preferably 30% by mass. It is below.
  • the content of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound in the ink of the present invention is usually 0.01% by mass or more from the viewpoint of increasing the coating strength of the ink by acting as a cross-linking agent and cross-linking the UV-curable oligomer. , preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.6% by mass or more from the viewpoint of improving the alcohol resistance of the ink film. On the other hand, from the viewpoint of enhancing the storage stability of the ink, it is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 6% by mass or less.
  • the content of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.05% by mass or more, preferably 0.25% by mass or more, more preferably It is 1% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and usually 40% by mass or less, preferably 35% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
  • the content thereof is usually 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more. It is 4% by mass or more, and usually 8% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, even more preferably 2% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less.
  • the content of the polymerization initiator is within this range, it is possible to sufficiently improve the curing speed and to avoid undissolved polymerization initiator and coloring caused by the polymerization initiator.
  • the content of the polymerization initiator in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.5% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 2% by mass or more. is 3% by mass or more, and usually 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 8% by mass or less.
  • the ink of the present invention contains a surfactant
  • its content is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the content of the surfactant in the ink is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, and is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass. % by mass or less, more preferably 1% by mass or less.
  • the content of the surfactant in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass. It is above 10% by mass, preferably 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.
  • the content is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and usually 4% by mass. % or less, preferably 3 mass % or less, more preferably 1 mass % or less, still more preferably 0.7 mass % or less. If the content of the sensitizer is within the above range, the effects of the sensitizer can be sufficiently obtained. From the same point of view, the content of the sensitizer in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass. Above, more preferably 0.5% by mass or more, usually 8% by mass or less, preferably 6% by mass or less, more preferably 5% by mass or less.
  • the ultraviolet-curable aqueous composition of the present invention comprises an ultraviolet-curable oligomer and a polymerized Any one or more of an initiator, a sensitizer, and a surfactant, and a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, wherein the UV-curable oligomer is a structural unit derived from a water-soluble compound , and a structural unit derived from a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds.
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the UV-curable water-based composition of the present invention is a water-based composition and contains a water-based medium like the ink of the present invention.
  • the UV-curable oligomer is preferably nonionic, and the above-described structural unit derived from the polyisocyanate compound (A), the structural unit derived from the compound (B') shown below, and A UV-curable oligomer having a structural unit derived from the compound (C') shown below is preferable, a structural unit derived from a polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth) acrylate (B), and a polyalkylene UV-curable (meth)acrylate oligomers having structural units derived from glycol (C) are particularly preferred.
  • the water-based composition of the present invention described above corresponds to an embodiment in which the ink of the present invention does not contain a colorant, and the UV-curable oligomer and the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide contained in the water-based composition of the present invention.
  • Compounds, aqueous media, polymerization initiators, sensitizers, surfactants, and other additives are the same as those described in the ink section of the present invention above, and their contents are also the same as those described above. is the same as the content of each component except for the colorant in the ink of the present invention.
  • the use form of the water-based composition of the present invention is not particularly limited, but the use form of adding the aforementioned colorant to the water-based composition of the present invention to prepare the ink of the present invention is preferable.
  • One color or two or more colorants may be added.
  • the color of the ink can be adjusted to a desired color.
  • the water-based composition of the present invention can be used as a clear ink.
  • the method for producing the ink of the present invention is not particularly limited, but a dispersion liquid (hereinafter referred to as "oligomer dispersion and a dispersion in which a coloring agent such as a pigment is dispersed in an aqueous medium (hereinafter sometimes referred to as a “pigment dispersion”) are prepared, respectively, and the oligomer dispersion and the A method of mixing a pigment dispersion with a polymerization initiator (water-soluble initiator), a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, other additives, or an organic solvent can be used.
  • a method of adding a colorant to the water-based composition of the present invention can also be used, but inks with similar performance can be obtained by any method.
  • the UV-curable oligomer dispersion contains 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and the UV-cured characterized by having a structural unit derived from a water-soluble compound and a structural unit derived from a compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds.
  • the dispersion liquid of the UV-curable oligomer contains 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and
  • the curable oligomer is characterized by containing 4 or more polymerizable unsaturated bonds and having a structural unit derived from a compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A).
  • a third embodiment of the dispersion of the present invention is a dispersion of an ultraviolet-curable oligomer, containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and
  • the curable oligomer is characterized by having a structural unit derived from a compound represented by the following formula (1).
  • X is an alkylene group
  • Y is a (meth)acryloyl group, an allyl group, or an acyl group.
  • n is an integer of 2 or more.
  • fat-soluble initiators and fat-soluble sensitizers when preparing the oligomer dispersion, these can be included in the oligomer particles.
  • the fat-soluble initiator and fat-soluble sensitizer can be separately dissolved in an organic solvent to a concentration of about 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and mixed with other components as a solution.
  • the dispersion liquid of the present invention can be prepared by adding a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound to a dispersion liquid of an ultraviolet-curable oligomer in such an ink manufacturing process.
  • the amount of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound to be added may be any amount as long as the above-mentioned preferable content is achieved in the ink of the present invention.
  • the content ratio (mass ratio) of the (meth)acrylamide compound is about 50:1 to 1:1, and the dispersion contains 0.02% by mass or more of the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound. is preferable, and it is more preferable to contain 0.1% by mass or more.
  • the content is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less.
  • the oligomer dispersion can be prepared by mixing the UV-curable oligomer and an aqueous medium (preferably water). By adjusting the temperature and stirring speed at this time, the average particle size of the obtained oligomer particles can be adjusted. From the viewpoint of handleability, the oligomer particle concentration of the oligomer dispersion liquid thus prepared is preferably about 10% by mass or more and 30% by mass or less.
  • a dispersion of oligomer particles encapsulating them can be obtained.
  • an aqueous medium such as water is added.
  • the content of the fat-soluble initiator and/or fat-soluble sensitizer in the oligomer particles is 0 relative to the UV-curable oligomer. From the viewpoint of manufacturing stability, it is preferable that the content is about 1% by mass or more and 8% by mass or less.
  • a pigment dispersion can be prepared by adding a colorant such as a pigment to an aqueous medium such as water and mixing.
  • concentration of a coloring agent such as a pigment in the pigment dispersion is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and usually 40% by mass or less, preferably 35% by mass or less, from the viewpoint of handleability and storage stability. be.
  • a commercially available product may be used as it is as the pigment dispersion.
  • the method for producing the water-based composition of the present invention is not particularly limited. A method of mixing one or more of an acrylamide compound, a polymerization initiator (water-soluble initiator), a sensitizer and a surfactant, and optionally other additives and an organic solvent.
  • a fat-soluble initiator and a fat-soluble sensitizer can be included in the oligomer particles.
  • the fat-soluble initiator and fat-soluble sensitizer can be separately dissolved in an organic solvent to a concentration of about 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and mixed with other components as a solution.
  • the method for preparing the oligomer dispersion and the method for preparing the dispersion of oligomer particles encapsulating the fat-soluble initiator and fat-soluble sensitizer are the same as in the method for producing the ink of the present invention described above.
  • the viscosity of the ink of the present invention is preferably 25 mPa ⁇ sec or less, more preferably 20 mPa ⁇ sec or less, and even more preferably 10 mPa ⁇ sec or less.
  • the lower limit is not particularly limited, it is preferably 1 mPa ⁇ sec or more, more preferably 2 mPa ⁇ sec or more.
  • the viscosity of the aqueous composition of the present invention at 25° C. is preferably 50 mPa ⁇ sec or less, more preferably 30 mPa ⁇ sec or less, and even more preferably 20 mPa ⁇ sec or less.
  • the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.5 mPa ⁇ sec or more, more preferably 1 mPa ⁇ sec or more.
  • the ink of the present invention can be stored in an ink cartridge or an ink bottle, which eliminates the need for direct contact with the ink during operations such as ink transfer and ink replacement, thereby preventing contamination of fingers and clothes. In addition, it is possible to prevent foreign matter such as dust from entering the ink.
  • the shape, size, material, etc. of the ink storage container itself are not particularly limited as long as they are suitable for the ink jet printer or the like to be applied. is preferably covered with a light-shielding sheet or the like.
  • An inkjet recording method using the ink of the present invention includes a step of ejecting the ink of the present invention from an ejection nozzle of an inkjet printer to adhere it to a recording medium, a heating step of heating the recording medium to which the ink has adhered, It is preferable to have an irradiation step of irradiating the ink adhering to the recording medium with an active energy ray.
  • the step of applying the ink of the present invention to the recording medium is not necessarily limited to a method using an inkjet printer, as long as the ink is applied to the recording medium in the form of a mist (mist or spray).
  • the recording medium to which the ink of the present invention is applied is not particularly limited, and plastic materials such as polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polyolefins such as polypropylene (PP), It is possible to form high-quality printed images with good adhesion to various substrates such as paper, TEXTILE (fabric and fabric), leather, glass, ceramics, wood, metal, and composites thereof.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PE polyethylene
  • PP polyolefins
  • PP polypropylene
  • the recording medium to which the ink of the present invention has adhered is preferably heated to 40° C. or higher.
  • the heating temperature is more preferably 45° C. or higher, more preferably 50° C. or higher.
  • volatile components such as water in the ink can be dried, and there is a tendency that the curability can be further enhanced.
  • the upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but generally the ink on the nozzle surface dries due to the presence of the heating means, which tends to cause ejection failure. more preferred.
  • the heating temperature is the surface temperature of the recording surface of the recording medium.
  • the heating means is not particularly limited, but includes, for example, ceramic heaters, halogen heaters, quartz tube heaters, and the like.
  • the timing of heating may be before, during, or after the ink of the present invention is applied to the recording medium. preferable.
  • the polymerization reaction of the UV-curable oligomer is initiated by irradiation with active energy rays.
  • the polymerization initiator contained in the ink is decomposed by irradiation with active energy rays to generate initiating species such as radicals, acids, and bases, and the polymerization reaction of the UV-curable oligomer is promoted by the function of the initiating species. be.
  • the sensitizer in the system absorbs the active energy ray and enters an excited state, and contacts with the polymerization initiator to promote decomposition of the polymerization initiator. It becomes possible to perform a curing reaction with higher sensitivity.
  • UV-LEDs ultraviolet light emitting diodes
  • UV-LDs ultraviolet laser diodes
  • the emission peak wavelength of the active energy ray source for irradiation is preferably in the range of 350 to 450 nm, and the irradiation energy is preferably 20 J/cm 2 or less, for example 0.5 to 10 J/cm 2 .
  • the irradiation step is not limited to the intentional step as described above, and may be, for example, sunlight irradiation by outdoor exposure.
  • the heating step may be performed without the irradiation step. That is, the ink of the present invention is sufficient as long as it has ultraviolet curability, and is not limited to being used in a printing method having an irradiation step.
  • the ink of the present invention is water-based, it is excellent in environment and safety, and has the required characteristics as a printing ink, especially for inkjet printers, such as high image quality performance, high coating film performance, high-speed printability, and substrate versatility. satisfies to a high degree in a well-balanced manner, and is also excellent in coating film strength such as scratch resistance. Therefore, it is possible to print images with high image quality and high coating film performance on various recording media with high productivity. display boards, building materials (surface materials for exterior, interior, walls, floors, ceilings, windows, etc.), vehicle exteriors (automobiles, railroads, aircraft, etc.), surface materials for furniture and OA equipment, paper It can be used for various purposes such as printed matter.
  • UV-curable oligomer aqueous dispersion 1 containing a fat-soluble initiator [Preparation of UV-curable oligomer aqueous dispersion 1 containing a fat-soluble initiator]
  • the UV-curable oligomer 1 obtained above and GENOPOL TX-2 manufactured by RAHN as a fat-soluble initiator are stirred and mixed at 60 ° C., and deionized water that has been preheated to 60 ° C. is added dropwise while stirring.
  • an aqueous dispersion 1 (UV-curable oligomer concentration: 20% by mass) of UV-curable oligomer particles encapsulating 1% by mass of a fat-soluble initiator relative to the UV-curable oligomer was obtained.
  • the average particle size (D 50 ) of the UV-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was 36 nm when measured using a particle size distribution analyzer MICROTRAC UPA (MODEL: 9340-UPA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
  • Water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound The following were used as the water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound.
  • Trifunctional acrylamide N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide FOM-03007 manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Bifunctional acrylamide N,N-[oxybis(2,1-ethanediyloxy-3,1-propanediyl)]bisacrylamide FOM-03008 manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Tetrafunctional acrylamide N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl]acrylamide FOM-03006 manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • Example 1 ion-exchanged water, the above-described fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 1, N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide as a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, 1 as a moisturizing solvent, 2-butanediol, propylene glycol as a water-soluble organic solvent, water-soluble initiator, water-soluble sensitizer, Neugen FN1287 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku as surfactant [1], LE manufactured by Kyoeisha Chemical as surfactant [2] -605 and EMACOL SF CYAN AE2034F manufactured by Sanyo Pigment Co., Ltd. as a pigment dispersion liquid were added and mixed so as to have the composition ratio shown in Table 1 to obtain ink composition liquid 1.
  • N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide as a water-soluble polyfunctional (meth)
  • Example 2 to 5 Ink composition liquids 2 to 5 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was changed as shown in Table 1.
  • Example 6 The procedure was the same as in Example 2, except that N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was changed to N,N-[oxybis(2,1-ethanediyloxy-3,1-propanediyl)]bisacrylamide. Ink composition liquid 6 was obtained.
  • Example 7 Ink composition liquid 7 was obtained in the same manner as in Example 2, except that N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was changed to N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl]acrylamide.
  • Ink composition liquid 9 was prepared in the same manner as in Example 2, except that N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was changed to ACMO (registered trademark) (acryloylmorpholine (monofunctional acrylamide)) manufactured by Kj Chemicals Co., Ltd. Obtained.
  • ACMO registered trademark
  • acryloylmorpholine monofunctional acrylamide
  • Ink composition liquid 10 was obtained in the same manner as in Example 2 except that N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was changed to NK Oligo UA-W2A (water-soluble urethane acrylate oligomer) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. .
  • Comparative Example 7 The procedure was the same as in Comparative Example 6, except that the blending ratio of 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine (water-insoluble acrylamide) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was changed as shown in Table 1. Ink composition liquid 14 was obtained.
  • a cured film was formed by the following method (1), and the abrasion resistance was evaluated by the method (2), and the alcohol resistance was evaluated by the method (3).
  • the ink composition liquid prepared above was applied to a PVC film with a film thickness of 15 ⁇ m and about 50 cm 2 , heated at 80 ° C. for 10 minutes, and then cured with an LED having a peak wavelength of 385 nm for 7 J.
  • a cured film was formed by irradiating ultraviolet rays with an irradiation energy of /cm 2 .
  • cured films were formed on polymethyl methacrylate (PMMA) films in the same manner.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Table 2 shows the results.
  • a case where the cured film on the PVC film had a concentration of 1.30% or less was accepted, and a case where the cured film on the PMMA film had a concentration of 1.00% or less was accepted.
  • the PMMA film is a material with which the ink adheres more easily than the PVC film.
  • UV-curable oligomer aqueous dispersion 2 containing a fat-soluble initiator A fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 2 was obtained in the same manner as the fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 1, except that UV-curable oligomer 1 was changed to UV-curable oligomer 2. rice field.
  • the average particle diameter (D50) of the UV-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was 26 nm when measured using a particle size distribution meter (Nanotrac Wave II EX-150, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • UV-curable oligomer aqueous dispersion 3 containing a fat-soluble initiator A fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 3 was obtained in the same manner as the fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 1, except that UV-curable oligomer 1 was changed to UV-curable oligomer 3. .
  • the average particle diameter (D50) of the UV-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was 25 nm when measured using a particle size distribution meter (Nanotrac Wave II EX-150, Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • UV-curable oligomer 1 was changed to UV-curable oligomer 4, and 1 molar equivalent of carboxyl group contained in UV-curable oligomer 4 was neutralized by adding 1.25 molar equivalents of sodium hydroxide, except that a fat-soluble initiator was included.
  • a fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 4 was obtained in the same manner as the UV-curable oligomer aqueous dispersion 1.
  • the average particle diameter (D50) of the UV-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was 134 nm when measured using a particle size distribution analyzer (Nanotrac Wave II EX-150, Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • Example 8 Ion-exchanged water, the fat-soluble initiator-encapsulating UV-curable oligomer aqueous dispersion 2, N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide as a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, and diethylene glycol ethyl as a moisturizing solvent.
  • Ink composition liquid 15 was obtained by adding and mixing so as to obtain a composition ratio.
  • Example 9 An ink composition liquid 16 was obtained in the same manner as in Example 8, except that the aqueous dispersion 2 of the ultraviolet-curable oligomer containing a fat-soluble initiator was changed to the aqueous dispersion 3 of the ultraviolet-curable oligomer containing a fat-soluble initiator.
  • Example 10 An ink composition liquid 17 was obtained in the same manner as in Example 8, except that the aqueous dispersion 2 of the ultraviolet-curable oligomer containing a fat-soluble initiator was changed to the aqueous dispersion 4 of the ultraviolet-curable oligomer containing a fat-soluble initiator.
  • Example 10 Ink composition liquid 20 was obtained in the same manner as in Example 10, except that N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide was not added.
  • a cured film was formed by the following method (1), and the abrasion resistance was evaluated by the method (2), and the alcohol resistance was evaluated by the method (3).
  • LED curing A cured film was formed on the PVC film and the PMMA film by the method described above.
  • Table 4 shows the results. Since this test using Bonstar Steel Wool is a more severe wear condition than the test using the wrapping film sheet described above, in this evaluation test, the cured film on the PVC film is 10.00% or less. was regarded as acceptable, and 1.50% or less for the cured film on the PMMA film was regarded as acceptable. In the case of a PVC film and a case of a PMMA film, it is considered that the PMMA film is a material with which the ink adheres more easily than the PVC film.
  • the ink of the present invention containing a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound can form a printed image with excellent abrasion resistance and excellent coating film performance regardless of the structure of the UV-curable oligomer. I found it possible. It was also found that the ink of the present invention has excellent scratch resistance and high versatility for substrates, regardless of whether it is applied to a PVC film or a PMMA film. In contrast, Comparative Examples 8 to 10, which do not contain a water-soluble polyfunctional (meth)acrylamide compound, were found to be inferior in abrasion resistance and substrate versatility, as well as in alcohol resistance. .
  • Examples 2-1 to 2-7 Comparative Examples 2-1 to 2-7
  • Ink composition liquids were obtained in the same manner as in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7 described above. Incidentally, in Comparative Example 2-6, similarly to Comparative Example 6, an ink composition liquid could not be obtained.

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Abstract

塗膜性能、特に耐擦過性に優れ、さらに基材汎用性にも優れた紫外線硬化性水系インクを提供する。 少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する紫外線硬化性水系インクとする。 或いは、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インク、または、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インクとする。 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)

Description

紫外線硬化性水系インク、分散液、紫外線硬化性水系組成物および印刷物
 本発明は、紫外線硬化性水系インクに関し、また、この紫外線硬化性水系インクを用いた印刷物に関し、さらに、この紫外線硬化性水系インクに好適な紫外線硬化性水系組成物及び分散液に関する。
 インクジェットプリンターは、フルカラー化が容易である、騒音が少ない、高解像度の画像が低価格で得られる、高速印刷ができる、平面に限らず曲面等にも印刷できる、大面積にも容易に印刷できる、などの特徴を有する。そのため、パーソナルユースに限らず、近年では、サイン用途、ウィンドウフィルム、ポスター、カーラッピング、壁紙等、商業用インクジェットプリンターとして急速に普及しつつある。
 商業用インクジェットプリンターでは、印刷物の(1)高画質性、(2)高塗膜性、(3)高速印刷性、(4)基材汎用性、(5)環境・安全性などの特性が要求され、大面積の印刷物や屋外使用の印刷物を印刷する場合には、印刷膜の耐水性、耐アルコール性などの塗膜強度や耐光性などに優れた塗膜性能が要求される。
 従来、商業用インクジェットプリンターの印刷用インクとしては、顔料を水系媒体に分散させた水系インク;有機溶剤に顔料と紫外線硬化性モノマーを分散ないし溶解させた溶剤UVインク;無溶剤で紫外線硬化性モノマーに顔料を分散させた無溶剤UVインク;水系媒体に顔料と樹脂を分散させた水系ラテックスインク;水系媒体に顔料とUV硬化性オリゴマーを分散させた紫外線硬化性水系インクなどが存在する。
 この中でも、水系インクは、高画質性や環境・安全性に優れているものである。しかし、高塗膜性、高速印刷性や基材汎用性に劣り、特に、塗膜強度が弱く、大面積の印刷物や屋外使用の印刷物に適するとはいえなかった。
 このような水系インクにおいて、画像形成後の硬化性を改良したものとして、例えば、(A)所定構造を有する4官能の(メタ)アクリルアミド重合性化合物、及び(B)重合開始剤を含有するインク組成物が開発されている(下記特許文献1参照)。
 また、インク硬化性能を改良したものとして、水と所定構造を有する(メタ)アクリルアミド重合性物質とを含有する活性エネルギー線硬化型水性インクが開発されている(下記特許文献2参照)。
 耐擦過性を改良したものとして、顔料、ポリマー粒子、及び活性エネルギー線により重合する多官能アクリルアミド等の水溶性の重合性化合物を含むインク組成物が開発されている(下記特許文献3参照)。
 さらには、数平均分子量が1,000~100,000である、ポリエチレングリコール、及び、エチレングリコールとプロピレングリコールとのブロック共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の水溶性高分子と、所定構造を有する多官能(メタ)アクリルアミド型重合性化合物と、着色剤と、水と、を含有するインクジェットインク組成物が開発されている(下記特許文献4参照)。
特開2013-18846号公報 特開2005-307198号公報 特開2010-70693号公報 特開2015-52084号公報
 そこで、本発明の目的は、全ての特性を比較的バランスよく備えた紫外線硬化性水系インクにおいて、従来よりも更に優れた塗膜性能、特に耐擦過性に優れ、さらに基材汎用性にも優れた紫外線硬化性水系インクを提供することにある。
 本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、紫外線硬化性オリゴマーを用いると共に、添加剤として水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を配合することにより、塗膜性能、特に耐擦過性に優れ、さらに基材汎用性にも優れた紫外線硬化性水系インクを実現することができることを見出した。
 本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
 [1]少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する紫外線硬化性水系インク。
 [2]少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インク。
 [3]前記ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物が、水酸基、アミノ基及びカルボキシ基のいずれかを有する化合物である[2]に記載の紫外線硬化性水系インク。
 [4]少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インク。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 [5]前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である[1]~[4]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [6]前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の含有量が0.05質量%以上10質量%以下である[1]~[5]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [7]更に、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤の1種又は2種以上を含む[1]~[6]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [8]前記重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている[7]に記載の紫外線硬化性水系インク。
 [9]前記紫外線硬化性オリゴマーがノニオン性である[1]~[8]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [10]前記紫外線硬化性オリゴマーが粒子として存在している[1]~[9]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [11]前記紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径が10nm以上200nm以下である[1]~[10]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インク。
 [12]被記録媒体上に、[1]~[11]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系インクから形成された硬化物を有する印刷物。
 [13]紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する分散液。
 [14]紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する分散液。
 [15]紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する分散液。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 [16]前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である[13]~[15]のいずれかに記載の分散液。
 [17]紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する紫外線硬化性水系組成物。
 [18]紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系組成物。
 [19]紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 [20]前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である[17]~[19]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系組成物。
 [21]重合開始剤及び/又は増感剤を含み、該重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている[17]~[20]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系組成物。
 [22]前記紫外線硬化性オリゴマーがノニオン性である[17]~[21]のいずれかに記載の紫外線硬化性水系組成物。
 本発明の紫外線硬化性水系インクは、印刷用インクとしての要求特性をバランスよく満たしながら、塗膜性能、特に、耐擦過性に優れており、さらに基材汎用性にも優れたものである。
 以下に、本発明の一実施形態を説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
 本発明において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特記しない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
 〔紫外線硬化性水系インク〕
 本発明の紫外線硬化性水系インク(以下、「本発明のインク」と称す場合がある。)は、本発明のインクにおける第一の実施態様において、少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有することを特徴とする。
 本発明のインクにおける第二の実施態様においては、少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有することを特徴とする。
 本発明のインクにおける第三の実施態様においては、少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有することを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 本発明において「(メタ)アクリルアミド」とは、アクリルアミド又はメタクリルアミドを意味する。
 なお、本発明のインクは、紫外線硬化性であるが、硬化に用いる活性エネルギー線は紫外線に何ら限定されるものではない。
 本発明のインクを硬化する際は、活性エネルギー線による硬化に限らず、例えば熱によって硬化させてもよい。
 また、本発明のインクは、インクジェット印刷用に好適に用いられる。
 [紫外線硬化性オリゴマー]
 本発明で用いる紫外線硬化性オリゴマーのイオン性の有無は特に制限はなく、ノニオン性であっても、イオン性(アニオン性、カチオン性又は両性)であってもよいが、ノニオン性であることにより、顔料の凝集を抑制してインクの保存安定性を高めることができる。ここで、ノニオン性とは、例えば、当該紫外線硬化性オリゴマーの親水基が水中でイオン解離しないエーテル結合や水酸基で構成されていることを意味する。イオン性(アニオン性、カチオン性又は両性)とは、例えば、当該紫外線硬化性オリゴマーが水中でイオン解離しうるカルボキシ基やアミノ基を有することを意味する。より具体的には、アニオン性の紫外線硬化性オリゴマーとしては、例えば、カルボキシ基を含有する紫外線硬化性オリゴマーが挙げられる。
 本発明で用いる紫外線硬化性オリゴマーには、特に制限はないが、紫外線硬化性、定着性、水分散安定性、顔料凝集抑制効果、耐アルコール性等に優れることから、例えば下記<1>~<4>のようなものが好ましい。
<1>水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有するもの
<2>重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有するもの
<3>下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有するもの
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
<4>ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有するもの
 なお、前記<4>のような紫外線硬化性オリゴマーは、通常、ポリイソシアネート化合物(A)と化合物(B’)と化合物(C’)とを反応させることにより製造される。
 化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物
 化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な水溶性化合物
 また、本発明で用いる紫外線硬化性オリゴマーとしては、(メタ)アクリレート由来の構造単位を持つもの、特に、多官能(メタ)アクリレート由来の構造単位を持つものが好ましい。さらに、多官能(メタ)アクリレート由来の構造単位とポリアルキレングリコール由来の構造単位を持つものが好ましい。すなわち、反応性の観点から、化合物(B’)は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)であることが好ましい。また、水分散性の観点から、化合物(C’)は、ポリアルキレングリコール(C)であることが好ましい。このような紫外線硬化性オリゴマーは、通常、ポリイソシアネート化合物(A)と水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)とポリアルキレングリコール(C)とを反応させることにより製造される。
 なお、本発明において「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
 本発明において「X由来の構造単位」とは、化合物Xを原料とし、化合物Xが他の化合物と反応することにより、紫外線硬化性オリゴマーの分子構造中に組み込まれる構造単位を意味する。なお、「X由来の構造単位」は必ずしも化合物Xを原料とすることに限定されない。即ち、X以外の原料から形成された場合であっても、化学構造が同一であれば「X由来の構造単位」に該当する。
 前記紫外線硬化性オリゴマーでは、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位部分が被記録媒体に対する印刷膜の密着性に寄与する。
 化合物(B’)由来の構造単位部分が紫外線硬化性に寄与する。また、前記化合物(B’)が水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)である場合、該水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位に含まれる(メタ)アクリロイル基が紫外線硬化性に寄与する。
 化合物(C’)由来の構造単位部分がインク中でのオリゴマーの水分散性に寄与する。また、該化合物(C’)がポリアルキレングリコール(C)である場合、該ポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位のポリアルキレングリコール鎖がインク中でのオリゴマーの水分散性に寄与する。
 前記紫外線硬化性オリゴマーは、これらの構造単位全てを同一分子内に有しているため、好ましい。
 また、耐アルコール性等、耐溶剤性にも優れたものとすることができるため、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及びポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位とそれぞれウレタン結合を介して結合することが好ましい。以上により、本発明の紫外線硬化性オリゴマーを、紫外線硬化性、塗膜性能、基材定着性、水分散安定性に優れたものとすることができる。
 上述の通り、化合物(B’)の好ましい態様として水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)が挙げられるが、化合物(B’)の好ましい態様としては「水酸基を含有し、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物(B”)」であってもよい。
 化合物(B’)における“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”としては、化合物(B”)の水酸基をカルボキシ基やアミノ基等に置換したものでもよい。また、重合性不飽和結合としては、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合が挙げられ、中でも炭素-炭素二重結合が好ましい。より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等に由来する炭素-炭素二重結合が挙げられる。
 化合物(C’)における水溶性化合物には、水溶性ポリマーが包含され、具体的には、ポリグリセリン、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、ポリアミン、4級アミノ化ポリスチレン、スルホン化ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。中でも、ノニオン性の水溶性化合物であるポリグリセリン、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールが好ましく、ポリアルキレングリコールが特に好ましい。これらの水溶性化合物はそれぞれ、共重合体であってもよい。化合物(C’)は、このような水溶性化合物の構造と、“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”の構造とを有する。ここで“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”の構造としては、前記の化合物(B’)として例示した構造と同様な構造から選択することができる。
 また、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及びポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位と結合することによってウレタン結合を形成するが、このウレタン結合は、それぞれウレア結合或いはアミド結合に置換されていてもよい。
 ウレア結合を形成させる場合は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基を、化合物(B’)としてアミノ基に置換するか、或いは、ポリアルキレングリコール(C)を構成する水酸基末端を、化合物(C’)としてアミノ基に置換すればよい。
 アミド結合を形成させる場合は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基を、化合物(B’)としてカルボキシ基に置換するか、或いは、ポリアルキレングリコール(C)を構成する水酸基末端を、化合物(C’)としてカルボキシ基に置換すればよい。なお、このように水酸基を変換するのではなく、予めウレア結合やアミド結合を形成し得る化合物をそのまま用いることで、実質的に同様の化学構造としてもよい。
 前述の通り、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、被記録媒体に対する印刷膜の密着性に寄与するが、これは上記のとおり、ポリイソシアネート化合物(A)中のイソシアネート基が、紫外線硬化性オリゴマー中でウレタン結合、ウレア結合或いはアミド結合等の極性部位を形成することによると考えられる。
 本発明において水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)を上記化合物(B’)又は化合物(B”)にする場合、或いはポリアルキレングリコール(C)を上記化合物(C’)にする場合において、その際の好ましい態様或いは具体的な態様には、後述する水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)或いはポリアルキレングリコール(C)を用いた場合において好ましいとする態様或いは具体的な態様を、同様に適用することができる。
 以下、紫外線硬化性オリゴマーを構成する各化合物について説明する。本発明において「オリゴマー」とは、特定の分子量の範囲等に限定される用語ではなく、以下に示す構造を有するものであれば足りる。
 なお、本発明のインクには、紫外線硬化性オリゴマーの1種のみが含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。
 <ポリイソシアネート化合物(A)>
 ポリイソシアネート化合物(A)は、イソシアネート基を1分子中に合計2個以上有する化合物である。
 ポリイソシアネート化合物(A)の種類は特に制限されず、鎖状脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等が挙げられる。中でも、ポリイソシアネート化合物(A)は、ポリイソシアネートの三量体化合物を含むことが耐候性と硬度の観点から好ましい。
 鎖状脂肪族ポリイソシアネートは、鎖状脂肪族構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。鎖状脂肪族ポリイソシアネートは、耐候性、延伸性の観点から好ましい。鎖状脂肪族ポリイソシアネートにおける鎖状脂肪族構造は、特に限定されないが、炭素数1以上12以下、好ましくは1以上6以下の直鎖又は分岐のアルキレン基が好ましい。鎖状脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。
 芳香族ポリイソシアネートは、芳香族構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。芳香族ポリイソシアネートは、塗膜強度の観点から好ましい。芳香族ポリイソシアネートにおける芳香族構造は、特に限定されないが、炭素数6以上13以下の芳香族構造が好ましい。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。
 脂環式ポリイソシアネートは、脂環式構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。脂環式ポリイソシアネートにおける脂環式構造は、特に限定されないが、その炭素数は通常5以上、好ましくは6以上で、通常15以下、好ましくは14以下、さらに好ましくは13以下である。脂環式構造は、シクロアルキレン基が特に好ましい。脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネート等の脂環式構造を有するジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。
 紫外線硬化性オリゴマーには、これらのポリイソシアネート化合物(A)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ポリイソシアネート化合物(A)として、鎖状脂肪族構造、芳香族構造、脂環式構造のうち2種以上の構造を有するポリイソシアネートを用いることもできる。
 ポリイソシアネート化合物(A)としては、特に基材との密着性の観点から、イソシアネート基を3個以上6個以下有するものが好ましい。また、ポリイソシアネート化合物(A)としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート等から3量化反応で得られた3量体が好ましく、特にヘキサメチレンジイソシアネートの3量体が好ましい。
 <重合性不飽和結合を含有する化合物>
 本発明の第一及び第二の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーは重合性不飽和結合を含有する化合物由来の構造単位を有する。
 重合性不飽和結合を含有する化合物において、重合性不飽和結合の数は1以上が好ましく、2以上がより好ましく、4以上がさらに好ましい。一方、8以下が好ましく、6以下がより好ましい。
 また、重合性不飽和結合を含有する化合物は、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物であることが好ましい。前記ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物としては、水酸基、アミノ基及びカルボキシ基のいずれかを有する化合物が好ましい。
 (化合物(B’))
 化合物(B’)は、重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物である。
 化合物(B’)としては、水酸基、アミノ基及びカルボキシ基のいずれかを有する化合物が挙げられる。また、化合物(B’)としては、多官能ビニルモノマー、多官能アリルモノマー、多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。中でも、化合物(B’)としては、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)が好ましい。
 〈水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)〉
 水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)は、1個以上の水酸基と2個以上の(メタ)アクリロイル基とを有する。具体的には、多価アルコールの(メタ)アクリル酸部分エステルが挙げられる。水酸基を有する多官能(メタ)アクリレートは硬化反応において複数の(メタ)アクリロイル基が関与することにより、良好な架橋構造を形成し、耐汚染性、耐摩耗性等の物性を良好なものとすることができる。
 水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基の数は、好ましくは3個以下、より好ましくは2個以下、更に好ましくは1個である。水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における(メタ)アクリロイル基の数は、好ましくは8個以下、より好ましくは6個以下である。
 水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)としては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジメタクリロキシプロパン、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート等が挙げられる。
 紫外線硬化性オリゴマーの製造には、これらの水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)としては、特に得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、1個の水酸基と3個以上5個以下の(メタ)アクリロイル基を有するもの、例えばジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。特に良好な架橋構造を形成して硬化膜の機械的強度を高めることからジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
 <水溶性化合物>
 本発明の第一の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーは水溶性化合物由来の構造単位を有する。
 (化合物(C’))
 化合物(C’)は、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な水溶性化合物である。
 化合物(C’)は、水分散性が良好となるため、水酸基末端を1つ含有する化合物であることが好ましい。
 化合物(C’)としては、前述の通り、水溶性ポリマーが挙げられ、中でも、ポリアルキレングリコール(C)が特に好ましい。
 ポリアルキレングリコール(C)としては、限定されないが、モノ置換の構造が好ましい。すなわち、グリコールのうち一方の水酸基は置換されていることが好ましい。置換構造としては、イソシアネートと結合しない構造であることが好ましい。
 ポリアルキレングリコール(C)は、モノ置換の構造である化合物と、モノ置換の構造ではない化合物との混合物であってもよい。
 モノ置換の構造は限定されないが、紫外線硬化性オリゴマーをノニオン性とする観点から、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルが好ましく、ポリエチレングリコールモノ置換エーテル、ポリトリメチレングリコールモノ置換エーテルまたはポリプロピレングリコールモノ置換エーテルがより好ましく、ポリエチレングリコールモノ置換エーテルがさらに好ましい。
 ポリアルキレングリコール(C)の分子量(単一でない場合は数平均分子量を意味する)は限定されないが、通常、100以上、好ましくは200以上であり、通常5000以下、好ましくは2000以下である。
 ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルの中でも、エーテル部分にイオン性の置換基を含まないポリアルキレングリコールモノ置換エーテルがより好ましく、例えば、下記一般式(1)で表されるものがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yはアルキル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 上記一般式(1)で表されるポリアルキレングリコールモノ置換エーテルの具体例としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
 Y=アルキル基のもの:ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコールセチルエーテル、ポリエチレングリコールステアリルエーテル、ポリエチレングリコールトリデシルエーテル、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ポリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル等
 Y=(メタ)アクリロイル基のもの:ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等
 Y=アリル基のもの:ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノアリルエーテル等
 Y=アシル基のもの:ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリプロピレングリコールモノラウレート、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等
 これらの中でも、一般式(1)におけるXは、炭素数1以上3以下のアルキレン基が好ましく、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基がより好ましく、顔料分散安定性又は高温での保存安定性の観点から、エチレン基がさらに好ましい。また、塗膜強度の観点から、Yが(メタ)アクリロイル基、アリル基又はアシル基であることが好ましく、アリル基であることがより好ましい。
 一般式(1)におけるnは、得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、通常2以上、好ましくは5以上、より好ましくは6以上であり、通常500以下、好ましくは100以下、より好ましくは50以下である。
 本発明の第三の実施態様においては、前記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有し、前記式(1)におけるXはアルキレン基であり、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかであり、nは2以上の整数であるのが好ましい。
 紫外線硬化性オリゴマーの製造には、これらのポリアルキレングリコール(C)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ポリアルキレングリコール(C)は、異なる分子量(一般式(1)中のnが異なる化合物)の混合物であってもよい。
 <紫外線硬化性オリゴマーの製造方法>
 紫外線硬化性オリゴマーの製造方法は特に限定されないが、上記のポリイソシアネート化合物(A)、化合物(B’)及び化合物(C’)を反応させて、それぞれ化学結合を形成させることにより製造することが好ましい。
 化合物(B’)が水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)であり、且つ、化合物(C’)がポリアルキレングリコール(C)である場合、上記のポリイソシアネート化合物(A)、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)及びポリアルキレングリコール(C)を反応させて、ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)の水酸基及びポリアルキレングリコール(C)の水酸基とでそれぞれウレタン結合を形成させることにより製造することが好ましい。
 本発明においては、顔料分散安定性と得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、ポリイソシアネート化合物(A)に対して2個の水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)と、1個のポリアルキレングリコール(C)がウレタン結合を形成したオリゴマーとすることが好ましい。
 なお、この紫外線硬化性オリゴマーは、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及びポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位を有していれば、その他の構造を付加的に有していてもよい。
 <重量平均分子量>
 紫外線硬化性オリゴマーは、形成される塗膜性能及び取り扱い性の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量が好ましくは1000以上、より好ましくは2000以上で、好ましくは100000以下、より好ましくは50000以下である。
 <平均粒径>
 本発明のインク、後述する分散液(オリゴマー分散液)及び水系組成物において、紫外線硬化性オリゴマーは、粒子として存在することが好ましく、平均粒径が10nm以上200nm以下の粒子として存在することがより好ましく、20nm以上150nm以下の粒子として存在することがさらに好ましい。紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径が上記の範囲内であると分散安定性が良好となる。
 ここで、紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径は、例えば、動的光散乱法による粒径測定機によって測定された体積平均粒径(D50)である。
 なお、後掲の実施例では、紫外線硬化性オリゴマー水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径を測定しているが、この水分散液中のオリゴマー粒子の平均粒径とインク中のオリゴマー粒子の平均粒径とはほぼ同等である。
 本発明のインク、後述する分散液(オリゴマー分散液)及び水系組成物においては、紫外線硬化性オリゴマーが粒子として存在していれば、凝集があっても、粒子内に他物質を含んでいても、上記の「粒子として存在する」状態に包含される。
 また、上記の紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径は、当該紫外線硬化性オリゴマー粒子としての粒径(一次粒径)を意味する。
 以下に、本発明のインクに含まれる紫外線硬化性オリゴマー以外の成分について説明する。
 [着色剤]
 本発明のインクは着色剤を含む。
 本発明のインクに用いられる着色剤としては、インクジェット用インクに用いられる着色剤として公知の各種染料又は顔料を用いることができるが、紫外線を照射すること及び印刷画像の長期保存耐久性の観点から、顔料を使用することが好ましい。
 <染料>
 本発明で用いることのできる染料としては特に制限はなく、酸性染料、直接染料、反応性染料等の水溶性染料、分散染料等が挙げられる。この中では、アニオン性染料が好ましい。
 (水溶性染料)
 水溶性染料としては、例えば、アゾ染料、メチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料、ジフェニルメタン染料等が挙げられる。その具体的化合物は以下に示す通りであるが、これら例示した化合物に限定されるものではない。
 〈C.I.アシッドイエロー〉
 1、3、11、17、18、19、23、25、36、38、40、42、44、49、59、61、65、67、72、73、79、99、104、110、114、116、118、121、127、129、135、137、141、143、151、155、158、159、169、176、184、193、200、204、207、215、219、220、230、232、235、241、242、246
 〈C.I.アシッドオレンジ〉
 3、7、8、10、19、24、51、56、67、74、80、86、87、88、89、94、95、107、108、116、122、127、140、142、144、149、152、156、162、166、168
 〈C.I.アシッドレッド〉
 88、97、106、111、114、118、119、127、131、138、143、145、151、183、195、198、211、215、217、225、226、249、251、254、256、257、260、261、265、266、274、276、277、289、296、299、315、318、336、337、357、359、361、362、364、366、399、407、415
 〈C.I.アシッドバイオレット〉
 17、19、21、42、43、47、48、49、54、66、78、90、97、102、109、126
 〈C.I.アシッドブルー〉
 1、7、9、15、23、25、40、62、72、74、80、83、90、92、103、104、112、113、114、120、127、128、129、138、140、142、156、158、171、182、185、193、199、201、203、204、205、207、209、220、221、224、225、229、230、239、249、258、260、264、278、279、280、284、290、296、298、300、317、324、333、335、338、342、350
 〈C.I.アシッドグリーン〉
 9、12、16、19、20、25、27、28、40、43、56、73、81、84、104、108、109
 〈C.I.アシッドブラウン〉
 2、4、13、14、19、28、44、123、224、226、227、248、282、283、289、294、297、298、301、355、357、413
 〈C.I.アシッドブラック〉
 1、2、3、24、26、31、50、52、58、60、63、107、109、112、119、132、140、155、172、187、188、194、207、222
 〈C.I.ダイレクトイエロー〉
 8、9、10、11、12、22、27、28、39、44、50、58、79、86、87、98、105、106、130、132、137、142、147、153
 〈C.I.ダイレクトオレンジ〉
 6、26、27、34、39、40、46、102、105、107、118
 〈C.I.ダイレクトレッド〉
 2、4、9、23、24、31、54、62、69、79、80、81、83、84、89、95、212、224、225、226、227、239、242、243、254
 〈C.I.ダイレクトバイオレット〉
 9、35、51、66、94、95
 〈C.I.ダイレクトブルー〉
 1、15、71、76、77、78、80、86、87、90、98、106、108、160、168、189、192、193、199、200、201、202、203、218、225、229、237、244、248、251、270、273、274、290、291
 〈C.I.ダイレクトグリーン〉
 26、28、59、80、85
 〈C.I.ダイレクトブラウン〉
 44、106、115、195、209、210、222、223
 〈C.I.ダイレクトブラック〉
 17、19、22、32、51、62、108、112、113、117、118、132、146、154、159、169
 〈C.I.ベイシックイエロー〉
 1、2、11、13、15、19、21、28、29、32、36、40、41、45、51、63、67、70、73、91
 〈C.I.ベイシックオレンジ〉
 2、21、22
 〈C.I.ベイシックレッド〉
 1、2、12、13、14、15、18、23、24、27、29、35、36、39、46、51、52、69、70、73、82、109
 〈C.I.ベイシックバイオレット〉
 1、3、7、10、11、15、16、21、27、39
 〈C.I.ベイシックブルー〉
 1、3、7、9、21、22、26、41、45、47、52、54、65、69、75、77、92、100、105、117、124、129、147、151
 〈C.I.ベイシックグリーン〉
 1、4
 〈C.I.ベイシックブラウン〉
 1
 〈C.I.リアクティブイエロー〉
 2、3、7、15、17、18、22、23、24、25、27、37、39、42、57、69、76、81、84、85、86、87、92、95、102、105、111、125、135、136、137、142、143、145、151、160、161、165、167、168、175、176
 〈C.I.リアクティブオレンジ〉
 1、4、5、7、11、12、13、15、16、20、30、35、56、64、67、69、70、72、74、82、84、86、87、91、92、93、95、107
 〈C.I.リアクティブレッド〉
 2、3、5、8、11、21、22、23、24、28、29、31、33、35、43、45、49、55、56、58、65、66、78、83、84、106、111、112、113、114、116、120、123、124、128、130、136、141、147、158、159、171、174、180、183、184、187、190、193、194、195、198、218、220、222、223、228、235
 〈C.I.リアクティブバイオレット〉
 1、2、4、5、6、22、23、33、36、38
 〈C.I.リアクティブブルー〉
 2、3、4、5、7、13、14、15、19、21、25、27、28、29、38、39、41、49、50、52、63、69、71、72、77、79、89、104、109、112、113、114、116、119、120、122、137、140、143、147、160、161、162、163、168、171、176、182、184、191、194、195、198、203、204、207、209、211、214、220、221、222、231、235、236
 〈C.I.リアクティブグリーン〉
 8、12、15、19、21
 〈C.I.リアクティブブラウン〉
 2、7、9、10、11、17、18、19、21、23、31、37、43、46〈C.I.リアクティブブラック〉
 5、8、13、14、31、34、39
 〈C.I.フードブラック〉
 1、2
 <顔料>
 顔料としては、従来公知の有機及び無機顔料が使用できる。例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄系顔料等の無機顔料が挙げられるが、アニオン性顔料が好ましい。
 (有機顔料)
 具体的な有機顔料を以下に例示する。
 <マゼンタ又はレッド用顔料>
 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222等
 <オレンジ又はイエロー用顔料>
 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94、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー155等
 <グリーン又はシアン用の顔料>
 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
 これらの染料や顔料は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 [水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物]
 本発明のインクは、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含む。
 本発明のインクは、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含むことにより、耐擦過性に優れたインクとなる。この理由は次のように推察される。紫外線硬化性水系インク中において、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物は架橋剤として働くと考えられる。具体的には、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物が、紫外線硬化性オリゴマーの粒子間に存在することで、粒子同士を架橋する役割を果たし、粒子間の架橋密度を上げることができる。これにより、塗膜強度が向上し、耐擦過性に優れたインクが得られると考えられる。
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミドは、水に溶解する多官能(メタ)アクリルアミドの他、水に分散して乳化する多官能(メタ)アクリルアミド、あるいはアルカリ水に溶解する多官能(メタ)アクリルアミドを含むものである。ここで「水に溶解する」とは、水に対して僅かでも溶解するものであれば包含するが、水に対する溶解度が後述する範囲である多官能(メタ)アクリルアミドが好適である。また「水に分散して乳化する」とは、多官能(メタ)アクリルアミドを単独で水に分散させた際に、粒径0.2μm以下の粒子として分散し得る場合をいう。
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミドの官能基数は、2個以上の多官能であればよいが、2個以上6個以下、好ましくは4個以下、特に2個、3個、4個のいずれかが好ましい。ここで「官能基数」とは、1分子中に存在する(メタ)アクリルアミド構造の数を意味する。
 水溶性(メタ)アクリルアミド化合物であっても、単官能の水溶性(メタ)アクリルアミド(例えば、アクリロイルモルフォリン等)は、架橋剤として働かないため、インク膜が硬く、脆いものとなり、耐擦過性の改良は期待できない。但し、本発明のインクに単官能の水溶性(メタ)アクリルアミドを含有することを排除するものではない。
 また、架橋剤として働き得る多官能の構造であっても、水溶性多官能(メタ)アクリルアミドではなく、例えばPEG鎖(ポリエチレングリコール鎖)を有する水溶性多官能(メタ)アクリレート等である場合は、紫外線硬化性オリゴマー粒子の間を架橋することができても、水や溶剤によりPEG鎖部分が膨潤し、その部分からインク膜が崩壊するため塗膜強度が弱くなり、耐アルコール性が弱いものとなる場合がある。また、インク膜が柔らかくなる傾向があるため、膜が擦れると破ける場合がある。
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル](メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、N,N-[オキシビス(2,1-エタンジイルオキシ-3,1-プロパンジイル)]ビスアクリルアミド、N,N -1,2-エタンジイルビス{N-[2-(アクリロイルアミノ)エチル]アクリルアミド}、N,N'-メチレンビスアクリルアミド、N,N'- (1,2-ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、インク、分散液及び水系組成物への溶解性の観点から、N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル](メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、N,N-[オキシビス(2,1-エタンジイルオキシ-3,1-プロパンジイル)]ビスアクリルアミド、N,N -1,2-エタンジイルビス{N-[2-(アクリロイルアミノ)エチル]アクリルアミド}が好ましく、架橋構造形成の観点から、N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル](メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、N,N -1,2-エタンジイルビス{N-[2-(アクリロイルアミノ)エチル]アクリルアミド}がより好ましい。
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミドの市販品としては、例えば、FOM-03006(N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル]アクリルアミド)、FOM-03007(N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド)、FOM-03008(N,N-[オキシビス(2,1-エタンジイルオキシ-3,1-プロパンジイル)]ビスアクリルアミド)、FOM-03009(N,N -1,2-エタンジイルビス{N-[2-(アクリロイルアミノ)エチル]アクリルアミド}) (以上、富士フイルム和光純薬株式会社製)、N,N'-メチレンビスアクリルアミド(富士フイルム和光純薬株式会社製、株式会社新菱製など)などが挙げられる。
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミドは、インク、分散液及び水系組成物への均一溶解の観点から、水に対する溶解度が3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。
 また、水溶性多官能(メタ)アクリルアミドのイオン性は、他の成分との反応や凝集が生じることなくインクが安定に保存できる観点から、ノニオン性が好ましい。
 本発明のインクは、上述した水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を1種単独で含有してもよいし、2種以上を組み合わせて含有してもよい。
 [水系媒体]
 本発明のインクは水系インクであり、「水系インク」とは、水系媒体を含むインクを意味する。水系媒体とは、水及び/又は水溶性の有機溶剤である。
 本発明で用いる水系媒体は、水、又は水と水溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。
 水溶性有機溶剤は、インクの保湿性や濡れ性を高めるための保湿溶剤として機能するものと、水系媒体としてインクの粘度調整や取り扱い性、吐出性の向上のために用いられるものとがあるが、両者は明確に区別されるものではなく、保湿溶剤として用いた水溶性有機溶剤も水系媒体として機能する。
 なお、本発明において水溶性有機溶剤とは、水への溶解性を有する化合物を意味し、水に対する溶解度は限定されないが、水に対し任意の割合で溶解し得る化合物が好ましい。また、単独では溶剤としての特性を有することが困難な化合物(例えば、常温で固体或いは粘度の高い化合物)であっても、水と均一混合されることによって溶剤として用いることが可能な化合物であれば、水溶性有機溶剤に包含される。
 水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。
 水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。
 水溶性有機溶剤としては、保湿溶剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性が得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
 水溶性有機溶剤としては、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。
 炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
 グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
 これらの水溶性有機溶剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 [重合開始剤]
 本発明のインクは重合開始剤を含むことが好ましい。
 重合開始剤は、紫外線が照射されることにより受け取る光(紫外線)のエネルギーによって、活性種であるラジカルを生成し、紫外線硬化性オリゴマーの光重合を開始させる光ラジカル重合開始剤である。これにより、被記録媒体の表面に存在するインクが硬化して、画像を形成することができる。
 重合開始剤は、紫外線硬化性オリゴマーに内包されない状態でインク中に含まれていてもよく、紫外線硬化性オリゴマーの粒子に内包された状態でインク中に含まれていてもよい。更には、これらの双方の状態で含まれていてもよい。
 重合開始剤としては、脂溶性の重合開始剤(以下、「脂溶性開始剤」と称す場合がある。)であっても、水溶性の重合開始剤(以下、「水溶性開始剤」と称す場合がある。)であってもよい。
 ここで、「脂溶性開始剤」とは、紫外線硬化性オリゴマーに相溶したり、有機溶剤に溶解したりする重合開始剤をさし、「水溶性開始剤」とは、水に1質量%以上溶解するものをさす。後述の「脂溶性増感剤」、「水溶性増感剤」についても同様である。
 本発明で用いる重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、芳香族ケトン類、アシルホスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物)、α-アミノアルキルフェノン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。
 これらの中でも、重合開始剤は、アシルホスフィンオキサイド化合物及びチオキサントン化合物のうち少なくともいずれかを含むことが好ましい。このような重合開始剤を用いることにより、インクの硬化性をより優れたものとすることができる傾向にある。
 脂溶性の重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、アセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p'-ジクロロベンゾフェノン、p,p'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン-n-プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン-n-ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}2-メチルプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタノン-1、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)ブタン-1-オン、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、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]2-モルフォリノプロパン-1-オン、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-1-オン、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、メチルベンゾフィルフォーメート、アゾビスイソブチリロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、及びジ-tert-ブチルペルオキシド等が挙げられる。
 水溶性の重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、フェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィン酸ナトリウム、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシプロポキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメトクロライド等が挙げられる。
 重合開始剤の市販品としては、例えば、RAHN社製GENOPOL TX-2、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製Irgacure369、Irgacure500、Irgacure2959等が挙げられる。
 重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。例えば、脂溶性開始剤と水溶性開始剤を併用し、脂溶性開始剤を紫外線硬化性オリゴマーの粒子に内包させ、水溶性開始剤を水系媒体に溶解させるようにしてもよい。
 また、重合開始剤としては、上記のような光ラジカル重合開始剤のほかに、熱ラジカル重合開始剤を併用してもよい。
 [界面活性剤]
 本発明のインクは、形成される塗膜の平坦性、基材との濡れ性のために界面活性剤を含むことが好ましい。
 界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
 シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
 フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2以上16以下の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4以上16以下である化合物がより好ましい。
 フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルアルキレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)等が挙げられる。
 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が特に少ないためより好ましく、特に下記一般式(3A)及び(3B)で表されるフッ素系界面活性剤が好ましい。
 CFCF(CFCF-CHCHO(CHCHO)H  …(3A)
 一般式(3A)で表される化合物において、水溶性を付与するためにsは0以上10以下の整数が好ましく、tは0以上40以下の整数が好ましい。
 C2r+1-CHCH(OH)CH-O-(CHCHO)-Z …(3B)
 一般式(3B)で表される化合物において、ZはH、又はC2d+1でdは1以上6以下の整数、又はCHCH(OH)CH-C2e+1でeは4以上6以下の整数、又はC2f+1でfは1以上19以下の整数である。また、rは1以上6以下の整数であり、cは4以上14以下の整数である。
 フッ素系界面活性剤としては市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、DIC株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR(いずれも、DuPont社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ノイゲンFN-1287(第一工業製薬株式会社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)、LE-604、LE-605、LE-606、LE-607(共栄社化学株式会社)などが挙げられる。
 両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
 ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコール誘導体、アセチレングリコール誘導体などが挙げられる。
 アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
 これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 前述の通り、シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましいものとして挙げられる。
 このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学株式会社などから入手できる。
 ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、下記一般式(2)で表される、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 (式(2)中、p、q、a、及びbは整数を表す。R及びR’は炭化水素基を表す。)
 ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社)、SAG001、SAG002、SAG003、SAG005、SAG503、SAG008(日信化学工業株式会社)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
 [増感剤]
 本発明のインクは、増感剤を含有するものであってもよい。インク中に重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系内の増感剤が活性エネルギー線を吸収して励起状態となり、重合開始剤と接触することによって重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を行うことができる。
 増感剤は、重合開始剤と同様に脂溶性のものであってよく、水溶性のものであってもよい。脂溶性増感剤であれば、紫外線硬化性オリゴマーの粒子中に内包させることができる。
 増感剤としては、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、若しくはピペリジン等の環状アミン系化合物、チオキサントン化合物、アルコキシアントラセン化合物、o-トリルチオ尿素等の尿素系化合物、ナトリウムジエチルチオホスフェート若しくは芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物、N,N’-ジ置換-p-アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物、トリ-n-ブチルホスフィン若しくはナトリウムジエチルジチオホスフェート等のリン化合物、ミヒラーケトン、N-ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ-1,3-オキサジン化合物、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物等を用いることができる。
 これらの増感剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 [その他のオリゴマー、樹脂、モノマー]
 本発明のインクは、上記の成分に加え、必要に応じて、紫外線硬化性オリゴマー以外のオリゴマー成分や、任意の樹脂成分、任意のモノマー成分(これらを総称して「その他の樹脂成分」と言う。)を含むことができる。その他の樹脂成分は、紫外線硬化性オリゴマーの粒子中に内包されていてもよいし、水系媒体中に溶解されていてもよいし、インク中で単独分散或いは他の成分とともに複合化された状態であってもよい。
 [その他の添加剤]
 本発明のインクは、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。
 その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤、pH調整剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、消泡剤、固体湿潤剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インクを調製後に直接添加してもよく、インクの調製時に添加してもよい。
 その他の添加剤については、特開2010-65205号公報の段落0088~0096の記載や、特開2010-70669号公報の段落0083~0090の記載を適宜参照できる。
 [各成分の含有量]
 本発明のインクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下である。
 また、本発明のインクが水溶性有機溶剤を含有する場合、その含有量(保湿溶剤を兼ねて用いる水溶性有機溶剤と水系媒体として用いる水溶性有機溶剤との合計の含有量)は、特に制限はなく、用いる水溶性有機溶剤の種類や目的に応じて適宜選択することができるが、乾燥性、吐出信頼性、基材との濡れ性等の点から、通常10質量%以上で、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。
 本発明のインクは、乾燥性、吐出信頼性の観点から、水及び/又は水溶性有機溶剤である水系媒体以外の成分である全固形分濃度が通常5質量%以上、好ましくは7質量%以上、より好ましくは9質量%以上、通常30質量%以下、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下となるように調整される。
 また、水系媒体として水と水溶性有機溶剤の混合液を用いる場合、水と水溶性有機溶剤(保湿溶剤を兼ねて用いる水溶性有機溶剤と水系媒体として用いる水溶性有機溶剤との合計)の割合は、水:水溶性有機溶剤が通常1:0.05~1:1.5(質量比)、好ましくは1:0.1~1:1.2(質量比)、より好ましくは1:0.15~1:1.1(質量比)となるような割合であることが乾燥性や吐出性の向上の観点から好ましい。
 本発明のインクにおける紫外線硬化性オリゴマーの含有量は、得られる印刷塗膜性能、紫外線硬化性の観点から通常3質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上であり、一方、吐出安定性の観点から通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下である。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の紫外線硬化性オリゴマーの含有量は通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
 ここで、本発明のインク中の全固形分は、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)の構成成分と言い換えて、上記の数値範囲を同様に採用することができる。全固形分中の各成分の含有量は、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)中の当該成分の含有量とほぼ等しくなる。
 従って、本発明のインクの全固形分中の紫外線硬化性オリゴマーの含有量が通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下であるということは、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)中の紫外線硬化性オリゴマーに由来する成分の含有量が通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上で、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下であることと同様に扱うことができる。
 以下の着色剤、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物、その他の成分の含有量についても同様である。
 本発明のインクにおける着色剤の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは6質量%以下である。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の着色剤の含有量は、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上であり、通常40質量%以下、好ましくは30質量%以下である。
 本発明のインクにおける水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の含有量は、架橋剤として働き、紫外線硬化性オリゴマーを架橋することでインクの塗膜強度を上げる観点から、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、インク膜の耐アルコール性を向上させる観点から、さらに好ましくは0.6質量%以上である。一方、インクの保存安定性を高めるという観点から、通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは6質量%以下である。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の含有量は通常0.05質量%以上、好ましくは0.25質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは4質量%以上であり、通常40質量%以下、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。
 本発明のインクが重合開始剤を含有する場合、その含有量は、通常0.05質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.4質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下である。重合開始剤の含有量がこの範囲内であることにより、硬化速度を十分に向上させ、かつ、重合開始剤の溶け残りや重合開始剤に由来する着色を避けることができる。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の重合開始剤の含有量は、通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、通常20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、特に好ましくは8質量%以下である。
 本発明のインクが界面活性剤を含有する場合、その含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、インク中の界面活性剤の含有量は、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.03質量%以上であり、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下である。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の界面活性剤の含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
 本発明のインクが増感剤を含有する場合、その含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上であり、通常4質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0.7質量%以下である。増感剤の含有量が上記範囲であれば、増感剤による効果を十分に得ることができる。
 また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の増感剤の含有量は、通常0.05質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは6質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。
 〔紫外線硬化性水系組成物〕
 本発明の紫外線硬化性水系組成物(以下、「本発明の水系組成物」と称す場合がある。)は、本発明の水系組成物における第一の実施態様において、紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有することを特徴とする。
 本発明の水系組成物における第二の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有することを特徴とする。
 本発明の水系組成物における第三の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 本発明の紫外線硬化性水系組成物は水系組成物であり、本発明のインクと同様水系媒体を含む。また、本発明の水系組成物において、紫外線硬化性オリゴマーは好ましくはノニオン性であり、前述の、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマーが好ましく、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及びポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位を有する紫外線硬化性(メタ)アクリレートオリゴマーが特に好ましい。
 即ち、前述の本発明の水系組成物は、本発明のインクにおいて、着色剤を含まない態様に該当し、本発明の水系組成物に含まれる紫外線硬化性オリゴマー、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物、水系媒体、重合開始剤、増感剤、界面活性剤、及びその他の添加剤については、前述の本発明のインクの項において説明したものと同様であり、それらの含有量についても、前述の本発明のインクにおける着色剤を除く各成分の含有量と同様である。
 本発明の水系組成物の使用形態は特に限定されないが、本発明の水系組成物に、前述の着色剤を添加して本発明のインクを調製する使用形態が好ましい。添加する着色剤は1色でも2色以上でもよい。任意で2色以上の着色剤を添加することで、インクの色味を所望の色味に調整することができる。
 その他、本発明の水系組成物はクリアインクとして用いることができる。
 〔インクの製造方法〕
 本発明のインクの製造方法には特に制限はないが、紫外線硬化性オリゴマーの粒子(以下、「オリゴマー粒子」と称す場合がある。)が水系媒体中に分散した分散液(以下、「オリゴマー分散液」と称す場合がある。)と、顔料等の着色剤が水系媒体中に分散した分散液(以下、「顔料分散液」と称す場合がある。)とをそれぞれ調製し、オリゴマー分散液と顔料分散液とを重合開始剤(水溶性開始剤)、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物、その他の添加剤や有機溶剤と混合する方法が挙げられる。また、本発明の水系組成物に着色剤を添加する方法も挙げられるが、いずれの方法で製造しても、同様の性能のインクを得ることができる。
 本発明の分散液における第一の実施態様において、紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有することを特徴とする。
 本発明の分散液における第二の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有することを特徴とする。
 本発明の分散液における第三の実施態様においては、紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有することを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
 オリゴマー分散液の調製時に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらをオリゴマー粒子に内包させることができる。また、脂溶性開始剤や脂溶性増感剤は、別途有機溶剤に0.1質量%以上10質量%以下程度の濃度に溶解させた溶液として他の成分と混合することもできる。
 本発明の分散液は、このようなインクの製造工程において、紫外線硬化性オリゴマーの分散液に水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を添加することで調製することができる。
 この場合、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の添加量は、本発明のインクにおいて、前述の好適含有量となるような量であればよいが、例えば、紫外線硬化性オリゴマーと水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の含有比率(質量比)が50:1~1:1程度の量で用いられ、分散液中に、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.02質量%以上含有するのが好ましく、0.1質量%以上含有するのがより好ましい。他方、20質量%以下含有するのが好ましく、15質量%以下含有するのがより好ましい。
 <オリゴマー分散液の調製>
 オリゴマー分散液は、紫外線硬化性オリゴマーと水系媒体(好ましくは水)との混合により調製することができる。
 このときの温度や撹拌速度を調節することにより、得られるオリゴマー粒子の平均粒径を調整することができる。
 このようにして調製されるオリゴマー分散液のオリゴマー粒子濃度は10質量%以上30質量%以下程度であることが取扱い性の観点から好ましい。
 このオリゴマー分散液の調製時に更に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらを内包したオリゴマー粒子の分散液を得ることができる。この場合、オリゴマーを含まない、開始剤や増感剤単独の粒子の生成を防ぐために、紫外線硬化性オリゴマーに脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤を添加した後、水等の水系媒体と混合することが好ましい。脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤を内包するオリゴマー粒子とする場合、オリゴマー粒子中の脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤の含有量は、紫外線硬化性オリゴマーに対して0.1質量%以上8質量%以下程度であることが、製造安定性の観点から好ましい。
 <顔料分散液の調製>
 顔料分散液は、水等の水系媒体に顔料等の着色剤を添加して混合することにより調製することができる。
 顔料分散液の顔料等の着色剤濃度は、取り扱い性及び保存安定性の観点から、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、通常40質量%以下、好ましくは35質量%以下である。
 なお、顔料分散液としては市販品をそのまま用いてもよい。
 〔水系組成物の製造方法〕
 本発明の水系組成物の製造方法には特に制限はないが、前述の本発明のインクの製造方法におけると同様にオリゴマー分散液を調製し、調製したオリゴマー分散液に水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物、重合開始剤(水溶性開始剤)、増感剤、及び界面活性剤のうちの1種以上、必要に応じて用いられるその他の添加剤や有機溶剤を混合する方法が挙げられる。
 前述の通り、オリゴマー分散液の調製時に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらをオリゴマー粒子に内包させることができる。また、脂溶性開始剤や脂溶性増感剤は、別途有機溶剤に0.1質量%以上10質量%以下程度の濃度に溶解させた溶液として他の成分と混合することもできる。
 オリゴマー分散液の調製方法、脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を内包したオリゴマー粒子の分散液の調製方法については、前述の本発明のインクの製造方法におけると同様である。
 〔インクの粘度〕
 本発明のインクは、顔料分散安定性に優れることから、インクの粘度を低く抑えることができる。その結果、高速印刷時においてもインクの吐出性が良好となる。本発明のインクの25℃における粘度は、25mPa・sec以下が好ましく、20mPa・sec以下がより好ましく、10mPa・sec以下がさらに好ましい。なお、下限値は特に限定されないが、1mPa・sec以上が好ましく、2mPa・sec以上がより好ましい。
 〔水系組成物の粘度〕
 本発明の水系組成物の25℃における粘度は、50mPa・sec以下が好ましく、30mPa・sec以下がより好ましく、20mPa・sec以下がさらに好ましい。なお、下限値は特に限定されないが、0.5mPa・sec以上が好ましく、1mPa・sec以上がより好ましい。
 〔インク収容容器〕
 本発明のインクは、インクカートリッジやインクボトルに収容することができ、これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。
 インク収容容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、適用するインクジェットプリンター等に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、又は容器が遮光性シート等で覆われていることが望ましい。
 [インクジェット記録方法]
 本発明のインクを用いたインクジェット記録方法は、本発明のインクを、インクジェットプリンターの吐出ノズルから吐出させて被記録媒体に付着させる工程と、インクが付着した被記録媒体を加熱する加熱工程と、被記録媒体に付着したインクに対して、活性エネルギー線を照射する照射工程とを有することが好ましい。なお、本発明のインクを被記録媒体に付着させる工程は、インクが霧状(ミスト状、スプレー状)に被記録媒体へ付着されれば足り、必ずしもインクジェットプリンターを用いる方法には限定されない。
 <被記録媒体>
 本発明のインクが適用される被記録媒体としては特に制限はなく、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィンといったプラスチック材料、紙、TEXTILE(布や織物)、皮革、ガラス、セラミック、木材、金属、或いはこれらの複合材等、様々な基材に対して密着性よく高画質な印刷画像を形成することができる。
 <加熱工程>
 加熱工程においては、本発明のインクが付着した被記録媒体を40℃以上に加熱することが好ましい。加熱温度は、45℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。上記加熱を行なうことにより、インク中の水等の揮発成分を乾燥させることができ、硬化性をより高めることができる傾向にある。加熱温度の上限は特に限定されるものではないが、一般的に加熱手段の存在でノズル表面のインクが乾燥することで吐出不良が起こる傾向があるため、120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。ここで、加熱温度は被記録媒体の記録面の表面温度である。
 加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、セラミックヒーター、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター等が挙げられる。
 加熱のタイミングは、本発明のインクを被記録媒体に付着させる前、付着中、付着後等のいずれでもよいが、付着前、付着中、付着後のすべての過程において加熱を行い続けることがより好ましい。
 <照射工程>
 照射工程においては、活性エネルギー線の照射によって、紫外線硬化性オリゴマーの重合反応を開始させる。また、インクに含まれる重合開始剤が活性エネルギー線の照射により分解して、ラジカル、酸、塩基などの開始種を発生し、紫外線硬化性オリゴマーの重合反応が、その開始種の機能によって促進される。このとき、インク中に重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系内の増感剤が活性エネルギー線を吸収して励起状態となり、重合開始剤と接触することによって重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を行うことが可能となる。
 光源(活性エネルギー線源)としては、水銀ランプやメタルハライドランプ、ガス・固体レーザー等が広く知られている。一方で、現在環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV-LED)及び紫外線レーザーダイオード(UV-LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線硬化性インクジェット用光源として期待されている。これらの中でも、UV-LEDが好ましい。
 照射する活性エネルギー線源の発光ピーク波長は350~450nmの範囲であることが好ましく、照射エネルギーは20J/cm以下、例えば0.5~10J/cmが好ましい。
 なお、発光ピーク波長は、上記の波長範囲内に1つあってもよいし複数あってもよい。
 また、照射工程は、上記のような意図的な工程のみに限定されず、例えば屋外暴露による日光照射であってもよい。また、本発明の紫外線硬化性オリゴマーの反応性(硬化性)が高い場合は、加熱工程のみで照射工程を経なくてもよい。すなわち、本発明のインクは紫外線硬化性を有していれば足り、照射工程を有する印刷方法に用いることには限定されない。
 [用途]
 本発明のインクは、水系であるため環境・安全性に優れ、高画質性能、高塗膜性能、高速印刷性、基材汎用性といった印刷用インク、特にインクジェットプリンターの印刷用インクとしての要求特性をバランスよく高度に満たし、しかも耐擦過性などの塗膜強度にも優れる。そのため、各種の被記録媒体に対して、高画質性能、高塗膜性能に優れた印刷画像を高い生産性で印刷することができる特長から、ポスター、道路標識、サインボード、看板、屋外及び屋内用の各種表示板、建材(外装、内装、壁、床、天井、窓等の表面材)、車両等(自動車、鉄道、航空機等)の外装、家具類やOA機器等の表面材、紙の印刷物等の各種用途に用いることができる。
 以下に、本発明の一実施例を説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
 先ず、本発明の第一の実施態様及び第二の実施態様の実施例、比較例について説明する。
 [紫外線硬化性オリゴマー1の調製]
 ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体0.4モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート0.8モルと、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル(前記一般式(1)におけるn=30~40)0.4モルを反応させてノニオン性の紫外線硬化性オリゴマー1を製造した。
 [脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1の調製]
 上記で得られた紫外線硬化性オリゴマー1と脂溶性開始剤としてRAHN社製GENOPOL TX-2を60℃で撹拌混合し、予め60℃に加温しておいたイオン交換水を、撹拌下に滴下して、紫外線硬化性オリゴマーに対して1質量%の脂溶性開始剤を内包した紫外線硬化性オリゴマー粒子の水分散液1(紫外線硬化性オリゴマー濃度 20質量%)を得た。この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は粒度分布計 MICROTRAC UPA(MODEL:9340-UPA、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、36nmであった。
 [水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物]
 水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物として、以下のものを用いた。
 (1)3官能アクリルアミド:N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド 富士フイルム和光純薬株式会社製 FOM-03007
 (2)2官能アクリルアミド:N,N-[オキシビス(2,1-エタンジイルオキシ-3,1-プロパンジイル)]ビスアクリルアミド 富士フイルム和光純薬株式会社製 FOM-03008
 (3)4官能アクリルアミド:N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル]アクリルアミド 富士フイルム和光純薬株式会社製 FOM-03006
 [実施例1]
 イオン交換水と、前記の脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物としてN,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、保湿溶剤として1,2-ブタンジオール、水溶性有機溶剤としてプロピレングリコール、水溶性開始剤、水溶性増感剤、界面活性剤[1]として第一工業製薬製ノイゲンFN1287、界面活性剤[2]として共栄社化学製LE-605、顔料分散液として山陽色素製EMACOL SF CYAN AE2034Fを、表1の組成比となるように添加、混合してインク組成液1を得た。
 [実施例2~5]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドの配合割合を表1の通りに変えた以外は、実施例1と同様にしてインク組成液2~5を得た。
 [実施例6]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドをN,N-[オキシビス(2,1-エタンジイルオキシ-3,1-プロパンジイル)]ビスアクリルアミドに変えた以外は、実施例2と同様にしてインク組成液6を得た。
 [実施例7]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドをN-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル]アクリルアミドに変えた以外は、実施例2と同様にしてインク組成液7を得た。
 [比較例1]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを加えない以外は実施例1と同様にしてインク組成液8を得た。
 [比較例2]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドをKjケミカルズ株式会社製ACMO(登録商標)(アクリロイルモルフォリン(単官能アクリルアミド))に変えた以外は実施例2と同様にしてインク組成液9を得た。
 [比較例3]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを新中村化学株式会社製NKオリゴ UA-W2A(水溶性ウレタンアクリレートオリゴマー)に変えた以外は実施例2と同様にしてインク組成液10を得た。
 [比較例4]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを新中村化学株式会社製NKエステル A-GLY-20E(水溶性3官能エトキシ化グリセリントリアクリレート[1])に変えた以外は実施例2と同様にしてインク組成液11を得た。
 [比較例5]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを新中村化学株式会社製NKエステル A-GLY-9E(水溶性3官能エトキシ化グリセリントリアクリレート[2])に変えた以外は実施例2と同様にしてインク組成液12を得た。
 [比較例6]
 イオン交換水と、前記の脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1と、保湿溶剤としてジエチレングリコールエチルメチルエーテル、水溶性有機溶剤としてプロピレングリコール、界面活性剤[1]としてビックケミー・ジャパン製BYK347、添加剤として東京化成工業株式会社製1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン(非水溶性アクリルアミド)、顔料分散液として山陽色素製EMACOL SF CYAN AE2034Fを、表1の組成比となるように添加、混合してインク組成液13を得る操作を行ったが、非水溶性アクリルアミドが溶け残り、インク組成液を得ることができなかった。
 [比較例7]
 東京化成工業株式会社製1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン(非水溶性アクリルアミド)の配合割合を表1の通りに変えた以外は、比較例6と同様にしてインク組成液14を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 [インク組成液の評価]
 実施例1~7及び比較例1~5及び7で得られたインク組成液について、以下の評価を行い、結果を表2に示した。
 <硬化膜の耐アルコール性及び耐擦過性の評価>
 以下の(1)の方法で硬化膜を形成し、(2)の方法で耐擦過性、(3)の方法で耐アルコール性の評価を行った。
 (1) LED硬化
 PVCフィルム上にバーコーターを用いて上記で調製したインク組成液を膜厚15μmで約50cm塗布し、80℃で10分間加熱した後、385nmのピーク波長を有するLEDで7J/cmの照射エネルギーの紫外線を照射して、硬化膜を形成した。
 また、実施例2,4,5及び比較例1のインク組成液については、ポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルム上にも同様にして硬化膜を形成した。
 なお、比較例6については、前述の通りインク組成液を得ることができなかったため硬化膜を形成することができず、後述の耐擦過性及び耐アルコール性の評価も行うことができなかった。
 (2) 硬化膜の耐擦過性の評価
 上記で得られたPVCフィルム上の硬化膜及びPMMAフィルム上の硬化膜を用いて耐擦過性の評価を行った。
 評価は、摩擦摩耗試験機トライボギアHEIDON-14DR(新東科学株式会社製)を用いて、接地面が直径27mmの円形端子に、粒度#1000のラッピングフィルムシート(トラスコ中山株式会社製)をセットして、試験距離50mmを10秒間で10往復、400g荷重で硬化膜表面を擦ったとき、硬化膜の剥がれを画像解析ソフトで二値化して、硬化膜の面積のうち剥がれた部分の割合(%)を求めた。結果を表2に示す。
 本評価試験では、PVCフィルム上の硬化膜については1.30%以下の場合を合格とし、PMMAフィルム上の硬化膜については1.00%以下の場合を合格とした。なお、PVCフィルム上の場合とPMMAフィルム上の場合では、PVCフィルムよりもPMMAフィルムの方がインクが密着しやすい材料であると考えられるため、合格基準をそれぞれ別に設けた。
 (3) 硬化膜の耐アルコール性の評価
 上記で得られたPVCフィルム上の硬化膜を用いて耐アルコール性の評価を行った。
 評価は、脱脂綿を無水エタノールに浸して硬化膜表面を荷重無し又は200g荷重で擦ったとき、脱脂綿への色移りの有無を目視で観察することにより行い、以下の評価基準で評価した。結果を表2に示す。なお、本評価試験では「△」以上の場合を合格と評価した。
 ◎:いずれの試験でも脱脂綿への色移りなし。
 ○:荷重無しでは脱脂綿への色移りなし、200g荷重では脱脂綿への色移りあり。
 △:荷重無しではごくわずか脱脂綿への色移りあり、200g荷重では脱脂綿への色移りあり。
 ×:いずれの試験でも脱脂綿への色移りがあり、実用上問題がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表2より、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含む本発明のインクは、耐擦過性に優れ、塗膜性能に優れた印刷画像を形成することができることが分かった。
 これに対して、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含まない比較例1~5及び7では、耐擦過性に劣るものであることが分かった。
 また、実施例2,4,5より、本発明のインクは、PVCフィルム及びPMMAフィルムのどちらに塗布した場合でも耐擦過性に優れ、基材汎用性も高いことが分かった。
 さらに、実施例1~5より、水溶性多官能(メタ)アクリルアミドの含有量を増やすと耐アルコール性が良好となることが分かった。
 [紫外線硬化性オリゴマー2の調製]
 ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体0.4モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート0.8モルと、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(前記一般式(1)におけるn=20~30)0.4モルを反応させてノニオン性の紫外線硬化性オリゴマー2を製造した。
 [紫外線硬化性オリゴマー3の調製]
 イソホロンジイソシアネート0.75モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート0.90モルと、ポリエチレングリコール(前記一般式(1)におけるn=15~25)0.52モルを反応させてノニオン性の紫外線硬化性オリゴマー3を製造した。
 [紫外線硬化性オリゴマー4の調製]
 イソホロンジイソシアネート0.87モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート1.0モルと、ポリエチレングリコール(前記一般式(1)におけるn=10~20)0.30モルと、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸0.13モルと、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸0.12モルを反応させて、カルボキシ基を含有するアニオン性の紫外線硬化性オリゴマー4を製造した。
 [脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液2の調製]
 紫外線硬化性オリゴマー1を紫外線硬化性オリゴマー2に変えた以外は、脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1と同様にして、脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液2を得た。
 この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は粒度分布計(Nanotrac Wave II EX-150、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定したところ、26nmであった。
 [脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液3の調製]
 紫外線硬化性オリゴマー1を紫外線硬化性オリゴマー3に変えた以外は、脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1と同様にして脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液3を得た。
 この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は粒度分布計(Nanotrac Wave II EX-150、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定したところ、25nmであった。
 [脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液4の調製]
 紫外線硬化性オリゴマー1を紫外線硬化性オリゴマー4に変え、紫外線硬化性オリゴマー4が含有するカルボキシ基1モル当量に対し水酸化ナトリウム1.25モル当量を加え中和した以外は、脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液1と同様にして脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液4を得た。
 この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は粒度分布計(Nanotrac Wave II EX-150、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定したところ、134nmであった。
 [実施例8]
 イオン交換水と、前記の脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液2と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物としてN,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、保湿溶剤としてジエチレングリコールエチルメチルエーテル、水溶性有機溶剤としてプロピレングリコール、水溶性開始剤、水溶性増感剤、界面活性剤としてビックケミー・ジャパン製BYK-347、顔料分散液として山陽色素製EMACOL SF CYAN AE2034Fを、表3の組成比となるように添加、混合してインク組成液15を得た。
 [実施例9]
 脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液2を脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液3に変えた以外は、実施例8と同様にしてインク組成液16を得た。
 [実施例10]
 脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液2を脂溶性開始剤内包紫外線硬化性オリゴマー水分散液4に変えた以外は、実施例8と同様にしてインク組成液17を得た。
 [比較例8]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを加えない以外は、実施例8と同様にしてインク組成液18を得た。
 [比較例9]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを加えない以外は、実施例9と同様にしてインク組成液19を得た。
 [比較例10]
 N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミドを加えない以外は、実施例10と同様にしてインク組成液20を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 [インク組成液の評価]
 実施例8~10及び比較例8~10で得られたインク組成液について、以下の評価を行い、結果を表4に示した。
 <硬化膜の耐アルコール性及び耐擦過性の評価>
 以下の(1)の方法で硬化膜を形成し、(2)の方法で耐擦過性、(3)の方法で耐アルコール性の評価を行った。
 (1) LED硬化
 前述の方法でPVCフィルム上とPMMAフィルム上に硬化膜を形成した。
 (2) 硬化膜の耐擦過性の評価
 上記で得られたPVCフィルム上の硬化膜及びPMMAフィルム上の硬化膜を用いて耐擦過性の評価を行った。
 評価は、摩擦摩耗試験機トライボギアHEIDON-14DR(新東科学株式会社製)を用いて、接地面が直径27mmの円形端子に、日本スチールウール株式会社製ボンスタースチールウールNo0000をセットして、試験距離50mmを10秒間で10往復、400g荷重で硬化膜表面を擦ったとき、硬化膜の剥がれを画像解析ソフトで二値化して、硬化膜の面積のうち剥がれた部分の割合(%)を求めた。結果を表4に示す。
 前述のラッピングフィルムシートを用いた試験よりも、ボンスタースチールウールを用いた本試験の方がより厳しい摩耗条件であることから、本評価試験では、PVCフィルム上の硬化膜については10.00%以下を合格とし、PMMAフィルム上の硬化膜については1.50%以下を合格とした。なお、PVCフィルム上の場合とPMMAフィルム上の場合では、PVCフィルムよりもPMMAフィルムの方がインクが密着しやすい材料であると考えられるため、合格基準をそれぞれ別に設けた。
 (3) 硬化膜の耐アルコール性の評価
 上記で得られたPVCフィルム上の硬化膜を用いて耐アルコール性の評価を行った。
 評価は、脱脂綿を無水エタノールに浸して硬化膜表面を荷重無し又は200g荷重で擦ったとき、脱脂綿への色移りの有無を目視で観察することにより行い、以下の評価基準で評価した。結果を表4に示す。なお、本評価試験では「△」以上の場合を合格と評価した。
 ◎:いずれの試験でも脱脂綿への色移りなし。
 ○:荷重無しでは脱脂綿への色移りなし、200g荷重ではかすかに脱脂綿への色移りあり。
 △:荷重無しでは脱脂綿への色移りなし、200g荷重では脱脂綿への色移りあり。
 ×:荷重無しでは脱脂綿への色移りなし、200g荷重では塗膜が剥がれ基材が露出する。
 ××:荷重無しで脱脂綿への色移りまたは塗膜の露出があり、実用上問題がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表4より、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含む本発明のインクは、紫外線硬化性オリゴマーの構造によらず、耐擦過性に優れ、塗膜性能に優れた印刷画像を形成することができることが分かった。
 また、本発明のインクは、PVCフィルム及びPMMAフィルムのどちらに塗布した場合でも耐擦過性に優れ、基材汎用性も高いことが分かった。
 これに対して、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含まない比較例8~10では、耐擦過性及び基材汎用性に劣り、さらには耐アルコール性にも劣るものであることが分かった。
 次に、本発明の第三の実施態様の実施例、比較例について説明する。
 [実施例2-1~2-7、比較例2-1~2-7]
 前述の実施例1~7及び比較例1~7と同様にして、インク組成液を得た。なお、比較例2-6は、前述の比較例6と同様にインク組成液を得ることができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 [インク組成液の評価]
 実施例2-1~2-7及び比較例2-1~2-5及び2-7で得られたインク組成液について、硬化膜の耐アルコール性及び耐擦過性の評価を前述の実施例1~7及び比較例1~7と同様の方法で行い、結果を表6に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表6より、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含む本発明のインクは、耐擦過性に優れ、塗膜性能に優れた印刷画像を形成することができることが分かった。
 これに対して、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含まない比較例2-1~2-5及び2-7では、耐擦過性に劣るものであることが分かった。
 また、実施例2-2,2-4,2-5より、本発明のインクは、PVCフィルム及びPMMAフィルムのどちらに塗布した場合でも耐擦過性に優れ、基材汎用性も高いことが分かった。
 さらに、実施例2-1~2-5より、水溶性多官能(メタ)アクリルアミドの含有量を増やすと耐アルコール性が良好となることが分かった。

Claims (22)

  1.  少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する紫外線硬化性水系インク。
  2.  少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インク。
  3.  前記ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物が、水酸基、アミノ基及びカルボキシ基のいずれかを有する化合物である請求項2に記載の紫外線硬化性水系インク。
  4.  少なくとも紫外線硬化性オリゴマー、着色剤及び水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系インク。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
  5.  前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  6.  前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の含有量が0.05質量%以上10質量%以下である請求項1~5のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  7.  更に、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤の1種又は2種以上を含む請求項1~6のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  8.  前記重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている請求項7に記載の紫外線硬化性水系インク。
  9.  前記紫外線硬化性オリゴマーがノニオン性である請求項1~8のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  10.  前記紫外線硬化性オリゴマーが粒子として存在している請求項1~9のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  11.  前記紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径が10nm以上200nm以下である請求項1~10のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インク。
  12.  被記録媒体上に、請求項1~11のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系インクから形成された硬化物を有する印刷物。
  13.  紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、
     水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する分散液。
  14.  紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、
     水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する分散液。
  15.  紫外線硬化性オリゴマーの分散液であって、
     水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物を0.1質量%以上20質量%以下含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する分散液。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
  16.  前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である請求項13~15のいずれか1項に記載の分散液。
  17.  紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、水溶性化合物由来の構造単位と、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物由来の構造単位とをそれぞれ有する紫外線硬化性水系組成物。
  18.  紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、重合性不飽和結合を4以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系組成物。
  19.  紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上と、水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物とを含有し、
     前記紫外線硬化性オリゴマーが、下記式(1)で表される化合物由来の構造単位を有する紫外線硬化性水系組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     (式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基、アリル基、アシル基のいずれかである。nは2以上の整数である。)
  20.  前記水溶性多官能(メタ)アクリルアミド化合物の官能基数が2個以上4個以下である請求項17~19のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系組成物。
  21.  重合開始剤及び/又は増感剤を含み、該重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている請求項17~20のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系組成物。
  22.  前記紫外線硬化性オリゴマーがノニオン性である請求項17~21のいずれか1項に記載の紫外線硬化性水系組成物。
     
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