CN104073061B - 固化性组合物、固化性组合物套装及图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供低温环境下析出物的产生得到抑制且能够形成耐擦性优异的图像的固化性组合物。所述固化性组合物含有水、水溶性溶剂、聚合性化合物、作为聚合引发剂Ia的1‑[4‑(2‑羟基乙氧基)‑苯基]‑2‑羟基‑2‑甲基‑1‑丙烷‑1‑酮和作为聚合引发剂Ib的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑丙烷‑1‑酮,所述聚合引发剂Ia和所述聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物总量为0.8质量%~10.0质量%,所述聚合引发剂Ib相对于所述聚合引发剂Ia的含量比以质量基准计为0.2倍~1.5倍。
Description
技术领域
本发明涉及固化性组合物、固化性组合物套装及图像形成方法。
背景技术
作为图像形成中使用的组合物(例如油墨),除了使用了溶剂作为溶媒的溶剂系的组合物外,从考虑地球环境、作业环境的角度出发,使用了水作为溶媒的水系的组合物也备受关注。
另外,还研究了通过使组合物中含有聚合性化合物、聚合引发剂来制成固化性组合物,然后使该固化性组合物固化,由此形成擦伤等擦拭的耐受性(以下也称为“耐擦性”)高的图像的技术。
例如,作为固化性、耐擦過性优异、且用作喷墨性油墨时油墨射出性优异的紫外线固化油墨,已知含有水、水溶性溶媒、具有烯键式不饱和基团的化合物及作为光引发剂的特定的二苯甲酮化合物或特定的噻吨酮化合物的紫外线固化油墨(例如参照日本特开2008-280427号公报)。
另外,特别是作为适于对印刷用纸、优质纸、普通纸等所谓的低吸收及吸收性介质进行印刷的、具有充分的固化性且能够高速印刷的紫外线固化型的喷墨用固化性组合物,已知含有着色剂、水、光聚合性引发剂、紫外线固化性树脂和水溶性有机溶剂的喷墨用固化性组合物,其中,所述水溶性有机溶剂包含作为3~10元环的杂环式化合物且在环结构中包含特定结构的杂环式化合物,所述光聚合性引发剂至少由在小于380nm的波长区域具有吸收的第一光聚合引发剂和在380nm以上的波长区域具有吸收的第二光聚合引发剂这两种构成(例如参照日本特开2010-229181号公报)。
另外,作为在具有防静电性的同时、还具备作为硬涂层的充分的耐擦伤性、透明性、在也与防水性对应的耐久性方面优异的光固化性的涂布用组合物,已知含有下述成分的防静电用涂布组合物:在分子中具有季铵盐基团的防静电性共聚物(A)、具有3个以上烯键式不饱和基团的化合物(B)、含有在水中的溶解性为0.2g/L以下的光聚合引发剂(c-1)及在水中的溶解性为1.0g/L以上的光聚合引发剂(c-2)的光聚合引发剂(C)、含有醇(d-1)的溶剂(D)(例如参照日本特开2011-225797号公报)。
另外,虽然是有关非水系的溶剂系的组合物的技术,但作为喷出稳定性优异且印刷物的耐磨性、耐擦伤性等印刷覆膜性能优异的紫外线固化型喷墨记录用固化性组合物,已知含有紫外线固化性化合物、光聚合引发剂和甲基苯基硅油的紫外线固化型喷墨记录用固化性组合物(例如参照日本特开2011-111522号公报)。
发明内容
发明欲解决的课题
通常,在含有聚合性化合物及聚合引发剂的固化性组合物中,作为聚合引发剂,有时使用1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(以下也称为“聚合引发剂Ia”)。作为该聚合引发剂(聚合引发剂Ia)的市售品,可列举出Irgacure 2959(商品名)(BASF Japan株式会社制)。
但是,含有上述聚合引发剂Ia且含有水作为溶媒的固化性组合物(水系的固化性组合物)在低温环境下有时会产生由上述聚合引发剂Ia引起的析出物(包括为上述聚合引发剂Ia本身的析出物)。即使使上述水系的固化性组合物中进一步含有水溶性溶剂,也仍然有时会在低温环境下产生析出物。
这里,低温环境下包括在低温环境下保存时、在低温环境下搬运时、在低温环境下使用时等。
另一方面,当使用含有聚合性化合物及聚合引发剂的水系的组合物形成图像时,要求所形成的图像维持高耐擦性。
本发明是鉴于上述情况而完成的发明,本发明的目的在于提供低温环境下析出物的产生得到抑制且能够形成耐擦性优异的图像的固化性组合物、固化性组合物套装及图像形成方法,并以实现该目的为本发明的课题。
用于解决课题的机构
为了解决课题的具体的手段如下所述。
<1>一种固化性组合物,其含有水、水溶性溶剂、聚合性化合物、作为聚合引发剂Ia的1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮和作为聚合引发剂Ib的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮,其中,所述聚合引发剂Ia和所述聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物总量为0.8质量%~10.0质量%,所述聚合引发剂Ib相对于所述聚合引发剂Ia的含量比以质量基准计为0.2倍~1.5倍。
<2>根据<1>所述的固化性组合物,其中,所述总含量为1.0质量%~7.0质量%。
<3>根据<1>或<2>所述的固化性组合物,其中,所述含量比以质量基准计为0.3倍~0.9倍。
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的固化性组合物,其进一步含有着色剂。
<5>根据<1>~<4>中任一项所述的固化性组合物,其为喷墨用固化性组合物。
<6>根据<1>~<5>中任一项所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有选自由下述通式(A)所示的化合物和下述通式(B)所示的化合物组成的组中的至少一种。
【化学式1】
〔通式(A)中,RA1表示碳原子数为1~6的直链或支链的烷基。RA2及RA3分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。
通式(B)中,W表示与该通式(B)中的碳原子及氮原子一起形成杂环的2价的连接基团。〕
<7>根据<1>~<6>中任一项所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺。
<8>根据<1>~<7>中任一项所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有2-吡咯烷酮。
<9>根据<1>~<8>中任一项所述的固化性组合物,其中,所述聚合性化合物中的至少一种为下述通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物。
【化学式2】
〔通式(1)中,R1表示氢原子或甲基。R2表示碳原子数为2~4的直链或支链的亚烷基。其中,R2不采用键合在R2的两端的氧原子和氮原子与R2的同一碳原子键合的结构。R3表示2价的连接基团。k表示2或3。x、y、z各自独立地表示0~6的整数且x+y+z满足0~18。〕
<10>根据<9>所述的固化性组合物,其进一步含有下述通式(2)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物。
【化学式3】
〔通式(2)中,R10表示氢原子或甲基,R11表示氢原子、甲基或乙基、R12表示取代或无取代的烷基。R11与R12可以相互键合形成5~8元环,该5~8元环还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRb-中的至少一种。Rb表示氢原子或碳原子数为1~4的烷基。〕
<11>根据<1>~<10>中任一项所述的固化性组合物,其进一步含有玻璃化转变温度为90℃以上的聚合物粒子。
<12>根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂选自由3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-正丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、2-吡咯烷酮、1-羟基乙基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮及1-环己基-2-吡咯烷酮组成的组中,
所述聚合性化合物选自由下述聚合性化合物a、羟基乙基丙烯酰胺及二丙酮丙烯酰胺组成的组中。
<13>一种固化性组合物套装,其具有<1>~<12>中任一项所述的固化性组合物;和含有在与所述固化性组合物接触时形成凝聚物的凝聚成分的处理液。
<14>一种图像形成方法,其使用<13>所述的固化性组合物套装,并具有下述工序:将所述处理液施予到记录介质上的处理液施予工序;和通过喷墨法将所述固化性组合物施予到记录介质上而形成图像的图像形成工序。
发明效果
根据本发明,能够提供在低温环境下析出物的产生得到抑制且能够形成耐擦性优异的图像的固化性组合物、固化性组合物套装及图像形成方法。
附图说明
图1为表示用于实施图像形成的喷墨记录装置的构成例的概略构成图。
具体实施方式
以下,对本发明的固化性组合物、以及使用了该固化性组合物的固化性组合物套装及图像形成方法详细地进行说明。
本说明书中,用“~”表示的数值范围表示包含“~”的前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
《固化性组合物》
本发明的固化性组合物含有水、水溶性溶剂、聚合性化合物、作为聚合引发剂Ia的1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮和作为聚合引发剂Ib的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮,并且所述聚合引发剂Ia及所述聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物总量为0.8质量%~10.0质量%,所述聚合引发剂Ib相对于所述聚合引发剂Ia的含量比以质量基准计为0.2倍~1.5倍。
本发明的固化性组合物根据需要还可以含有其他成分。
以下有时将聚合引发剂Ib相对于聚合引发剂Ia的以质量基准计的含量比、即质量比〔聚合引发剂Ib的含量/聚合引发剂Ia的含量〕称为“质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕”。
另外,有时将聚合引发剂Ib相对于聚合引发剂Ia的含量比以质量基准计为X倍称为“质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕为X。”。
即,本发明的固化性组合物中含有水、水溶性溶剂、聚合性化合物、聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib,聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量为0.8质量%~10.0质量%、质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕为0.2~1.5。
通常,含有聚合性化合物及聚合引发剂的固化性组合物中,作为对活性能量线(例如紫外线)的感度(以下也仅称为“感度”)优异的聚合引发剂,有时使用上述聚合引发剂Ia。作为该聚合引发剂Ia的市售品,可列举出Irgacure 2959(商品名)(BASF Japan株式会社制)。
但是,含有该聚合引发剂Ia且含有水作为溶媒的固化性组合物(水系的固化性组合物)在低温环境下有时会产生由聚合引发剂Ia引起的析出物(包括为聚合引发剂Ia本身的析出物)。上述水系的固化性组合物中即使进一步含有水溶性溶剂,也仍然有时会在低温环境下产生析出物。
另一方面,当使用含有聚合性化合物及聚合引发剂的水系的固化性组合物形成图像时,要求图像维持高耐擦性。
关于以上这点,本发明的固化性组合物通过将聚合引发剂Ia和与聚合引发剂Ia的结构类似的聚合引发剂Ib并用作为聚合引发剂,并且使质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕为0.2~1.5、进而使聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物总量为0.8质量%~10.0质量%,从而能够抑制低温环境下析出物的产生并且能够形成耐擦性优异的图像。
当质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕小于0.2时,会在低温环境下产生析出物。
另一方面,当质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕超过1.5时,图像的耐擦性降低。
本发明中,从更高水平地兼顾低温环境下析出物的产生抑制和图像的耐擦性提高的观点出发,质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕优选为0.3~1.2、更优选为0.3~0.9、特别优选为0.4~0.9。
另外,当聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量小于0.8质量%时,由于感度不足而导致图像的耐擦性降低。
另一方面,当聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量超过10.0质量%时,会在低温环境下产生析出物。此外,当该总含量超过10.0质量%时,不挥发性成分的总量增多,从而导致图像的耐擦性降低。
本发明中,从更高水平地兼顾低温环境下析出物的产生抑制和图像的耐擦性提高的观点出发,聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量优选为1.0质量%~7.0质量%、更优选为1.0质量%~5.0质量%、特别优选为1.5质量%~4.5质量%。
如上所述,本发明的固化性组合物为在图像形成中使用的组合物。
图像形成的特别优选的方式为下述方式:通过喷墨法将本发明的固化性组合物施予到记录介质上形成图像。以下有时将在该方式的图像形成中使用的固化性组合物称为“喷墨用固化性组合物”、“油墨”。
有时要求喷墨用固化性组合物(油墨)具有从喷墨喷嘴喷出的优异的喷出性(以下也称为“喷出稳定性”)。
以下的说明中,仅称为“喷出性”(或“喷出稳定性”)时,是指从喷墨喷嘴喷出的喷出性(或喷出稳定性)。
以下,对本发明的固化性组合物的各成分进行说明。
<聚合引发剂>
本发明的固化性组合物含有1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ia)和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ib)作为聚合引发剂。
作为聚合引发剂Ia的市售品,如上所述,可列举出Irgacure 2959(商品名)(BASFJapan株式会社制)。
作为聚合引发剂Ib的市售品,可列举出Darocur 1173(商品名)(BASF Japan株式会社制)。
质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕以及聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量如前所述。
本发明中,关于聚合引发剂Ia的含量,只要上述总含量及质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕在上述的范围内,则没有特殊限制。
但是,从以下的观点出发,聚合引发剂Ia的含量相对于固化性组合物总量优选为0.6质量%以上、更优选为0.7质量%以上、进一步优选为1.0质量%以上、特别优选为1.5质量%以上。
当聚合引发剂Ia的含量为0.6质量%以上时,图像的耐擦性进一步提高。另外,通常,随着聚合引发剂Ia的含量增加,有时会有易于在低温环境下产生析出物的倾向,本发明的固化性组合物能够抑制如上所述的该析出物的产生。
另一方面,从抑制低温环境下析出物的产生的观点出发,聚合引发剂Ia的含量优选为6.0质量%以下,更优选为5.0质量%以下。
本发明的固化性组合物还可以适当含有除聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib以外的其它聚合引发剂。
作为其它聚合引发剂,基本上可以从在活性能量线作用下能够引发聚合反应的化合物中适当选择,例如可以使用在放射线、或者光或电子射线作用下产生活性种(自由基、酸、碱等)的聚合引发剂(例如光聚合引发剂等)。
作为其它聚合引发剂的例子,可列举出羟基烷基苯酮系引发剂、苯乙酮系引发剂、二苯甲酮系引发剂、苯偶姻系引发剂、苯偶姻醚系引发剂、氨基烷基苯酮系引发剂、呫吨酮系引发剂、肟系引发剂等。
例如,作为羟基烷基苯酮系引发剂的例子,可列举出1-羟基环己基苯基酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、日本特开2000-186242号中记载的化合物例(29)~(33)等。
作为苯乙酮系引发剂的例子,可列举出苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、p-二甲基氨基苯乙酮等。
作为二苯甲酮系引发剂的例子,可列举出二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p’-二氯二苯甲酮、p,p’-双二乙基氨基二苯甲酮、米蚩酮等。
作为苯偶姻系引发剂及苯偶姻醚系引发剂的例子,可列举出苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻正丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻正丁基醚等。
本发明的固化性组合物如上所述可以含有除聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib以外的其它聚合引发剂中的至少一种。
但是,从进一步有效地发挥本发明效果的观点出发,聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物中所含有的聚合引发剂总量优选为80质量%以上、更优选为90质量%以上、进一步优选为95质量%以上、特别优选为97质量%以上、最优选为100质量%(即固化性组合物不含有除聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib以外的其它聚合引发剂)。
另外,当本发明的固化性组合物含有除聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib以外的其它聚合引发剂中的至少一种作为聚合引发剂时,聚合引发剂的总含量(聚合引发剂Ia、聚合引发剂Ib及其它聚合引发剂的总含量)相对于固化性组合物的总量优选为0.8质量%~10.0质量%、更优选为1.0质量%~7.0质量%、进一步优选为1.0质量%~5.0质量%、特别优选为1.5质量%~4.5质量%。
当上述总含量为0.8质量%以上时,图像的耐擦性进一步提高。
当上述总含量为10.0质量%以下时,能够进一步抑制低温环境下析出物的产生。此外,还能够降低不挥发性成分的总量,从而图像的耐擦性进一步提高。
<水>
本发明的固化性组合物含有水。
固化性组合物中的水的含量没有特别限制,可以使其含量在50质量%以上。
水的含量为50质量%以上的固化性组合物具有易于产生由聚合引发剂Ia引起的析出物的倾向。
但是,本发明的固化性组合物如前所述即使在低温环境下也能够抑制析出物的产生。
因此,本发明的固化性组合物可以含有50质量%以上的水。
固化性组合物中的水的优选含量相对于固化性组合物的总量优选为50质量%~80质量%、更优选为50质量%~75质量%、进一步优选为60质量%~70质量%。
<水溶性溶剂>
本发明的固化性组合物含有至少一种水溶性溶剂。
作为水溶性溶剂,可以没有特别限制地使用公知的水溶性溶剂。
从进一步抑制低温环境下析出物的产生的观点出发,上述水溶性溶剂优选为选自由下述通式(A)所示的化合物和下述通式(B)所示的化合物组成的组中的至少一种。
【化学式4】
通式(A)中,RA1表示碳原子数为1~6的直链或支链的烷基。RA2及RA3分别独立地表示氢原子、或碳原子数为1~4的直链或支链的烷基。
通式(B)中,W表示与该通式(B)中的碳原子及氮原子一起形成杂环的原子团。
(通式(A)所示的化合物)
以下,对作为水溶性溶剂的例子的通式(A)所示的化合物进行说明。
通式(A)所示的化合物如上述结构所示为β-烷氧基丙酰胺化合物。
通式(A)所示的化合物在固化性组合物中,在维持聚合引发剂的溶解性的同时还能够提高聚合引发剂与水的相容性。
因此,当固化性组合物含有通式(A)所示的化合物时,固化性组合物即使放置在低温环境下,聚合引发剂也变得难以析出。另外,该化合物对环境的负荷小、臭气也少,因此固化性组合物变得易于处理。
通式(A)中,作为RA1表示的碳原子数为1~6的直链或支链的烷基,可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、正己基等。
通式(A)中,作为RA2及RA3表示的碳原子数为1~6的直链或支链的烷基,可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基等。
以上基团中,RA1表示的烷基的碳原子数优选为3~6,更优选为丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基及正己基。
RA2或RA3表示的烷基的碳原子数优选为1~3,更优选为甲基、乙基。
以下,示出通式(A)所示的化合物的示例化合物A-1~A-33,但通式(A)所示的化合物并不限于这些。
A-1:3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-2:3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-3:3-乙氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-4:3-甲氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-5:3-甲氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-6:3-甲氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-7:3-甲氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-8:3-甲氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-9:3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-10:3-乙氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-11:3-乙氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-12:3-乙氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-13:3-正丁氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-14:3-正丁氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-15:3-正丁氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-16:3-正丁氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-17:3-正丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-18:3-正丙氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-19:3-正丙氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-20:3-正丙氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-21:3-正丙氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-22:3-异丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-23:3-异丙氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-24:3-异丙氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-25:3-异丙氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-26:3-异丙氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-27:3-叔丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-28:3-叔丁氧基-N,N-二乙基丙酰胺
A-29:3-叔丁氧基-N,N-单甲基单乙基丙酰胺
A-30:3-叔丁氧基-N,N-二-正丙基丙酰胺
A-31:3-叔丁氧基-N,N-二-正丁基丙酰胺
A-32:3-己氧基-N,N-二甲基丙酰胺
A-33:3-己氧基-N,N-二乙基丙酰胺
通式(A)所示的化合物可以一种单独使用,也可以两种以上并用。
关于通式(A)所示的化合物的具体制造方法,例如可以基于日本特开2009-185079号公报、国际公开第2008/102615号等中记载的合成方法进行制造。另外,通式(A)所示的化合物还可以使用市售品,例如以出光兴产公司制的“Equamide”购得。
作为通式(A)所示的化合物,最优选3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺(上述示例化合物A-2)。
(通式(B)所示的化合物)
下面,对作为水溶性溶剂的例子的通式(B)所示的化合物进行说明。
通式(B)所示的化合物如上述结构所示为杂环式化合物。
通式(B)所示的化合物在固化性组合物中,在维持聚合引发剂的溶解性的同时也能够提高聚合引发剂与水的相容性。
通式(B)中,W表示与该通式(B)中的碳原子及氮原子一起形成杂环的原子团。
作为W,优选亚烷基。
该亚烷基可以无取代,也可以被取代基取代。作为该取代基,优选烷基(优选碳原子数为1~6的链状、支链或环状的烷基)、羟基、羟基烷基(优选碳原子数为1~6的羟基烷基)。
亚烷基的碳原子数(具有取代基时也包括取代基的碳原子数)的优选范围为1~10。
另外,通式(B)中的杂环的元数优选为3~6。
作为通式(B)所示的化合物的具体例子,可列举出2-吡咯烷酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-丙基-2-吡咯烷酮、1-丁基-2-吡咯烷酮、1-戊基-2-吡咯烷酮、1-己基-2-吡咯烷酮、1-羟基乙基-2-吡咯烷酮、1-环己基-2-吡咯烷酮等,从聚合引发剂的溶解性的角度出发,特别优选2-吡咯烷酮。
当本发明的固化性组合物含有选自由通式(A)所示的化合物及通式(B)所示的化合物组成的组中的至少一种作为水溶性溶剂时,通式(A)所示的化合物及通式(B)所示的化合物的总含量相对于固化性组合物的总量优选为2质量%~20质量%。
通过使上述总含量为2质量%以上,能够进一步提高聚合引发剂在固化性组合物中的溶解性。
另外,通过使上述总含量为20质量%以下,由于固化性组合物中含有充分的聚合性化合物,因此能够提高固化性组合物的固化性。
上述总含量相对于固化性组合物的总量更优选为3质量%~18质量%、进一步优选为5质量%~15质量%、特别优选为8质量%~12质量%。
上述中,通式(A)所示的化合物及通式(B)所示的化合物中,从能够进一步降低固化性组合物的粘度、进一步提高固化性组合物的喷出性的角度出发,特别优选通式(B)所示的化合物。
作为本发明中的水溶性溶剂,还可以使用除通式(A)所示的化合物及通式(B)所示的化合物以外的其它水溶性溶剂。
另外,作为水溶性溶剂,还可以将选自由通式(A)所示的化合物及通式(B)所示的化合物组成的组中的至少一种与其它水溶性溶剂并用。
作为其它水溶性溶剂,例如除了甘油、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、二丙二醇等二醇类、2-丁烯-1,4-二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,2-辛二醇、1,2-己二醇、1,2-戊二醇、4-甲基-1,2-戊二醇等烷二醇等多元醇类外,还可列举出日本特开2011-42150号公报的段落0116中记载的糖类、糖醇类、透明质酸类、碳原子数为1~4的烷基醇类、二醇醚类等。这些溶剂可以适当选择使用一种或两种以上。多元醇类作为干燥抑制剂、润湿剂也是有用的,还可列举出例如日本特开2011-42150号公报的段落0117中记载的例子。另外,多元醇化合物优选作为渗透剂,作为脂肪族二醇,可列举出例如日本特开2011-42150号公报的段落0117中记载的例子。
另外,作为其它水溶性溶剂,还可以从例如日本特开2011-46872号公报的段落0176~0179中记载的水溶性溶剂、日本特开2013-18846号公报的段落0063~0074中记载的水溶性溶剂的中适当选择。
当本发明的固化性组合物含有水溶性溶剂时,水溶性溶剂的含量(两种以上时为总含量)相对于固化性组合物的总量优选为2质量%~20质量%。
通过使上述总含量为2质量%以上,能够进一步提高聚合引发剂在固化性组合物中的溶解性。
另外,通过使上述总含量为20质量%以下,由于固化性组合物中含有充分的聚合性化合物,因此能够提高固化性组合物的固化性。
上述总含量相对于固化性组合物的总量更优选为3质量%~18质量%、进一步优选为5质量%~15质量%、特别优选为8质量%~12质量%。
<聚合性化合物>
本发明的固化性组合物含有至少一种聚合性化合物。
当将本发明的固化性组合物施予到记录介质上时,固化性组合物中所含有的聚合性化合物通过聚合而固化。由此,使用本发明的固化性组合物形成的图像得到强化。
聚合性化合物优选为水溶性的聚合性化合物。
这里,“水溶性”是指在水中能够溶解一定浓度以上。具体而言,优选在25℃的水中的溶解度为5质量%以上、更优选为10质量%以上。另外,水溶性的聚合性化合物优选能够在水性的固化性组合物中(优选均匀地)溶解。另外,也可以是通过添加后述的水溶性溶剂而溶解度上升、在固化性组合物中(优选均匀地)溶解的聚合性化合物。
作为聚合性化合物,没有特殊限定,可以是单官能的聚合性化合物,也可以是多官能的聚合性化合物。
从在活性能量线照射下使图像固化时的聚合性、聚合效率高、形成图像的耐擦性和/或耐伤性提高的角度出发,优选多官能的聚合性化合物。
另外,作为聚合性化合物,优选(甲基)丙烯酰胺化合物。
另外,“(甲基)丙烯酰胺化合物”是指甲基丙烯酰胺化合物及丙烯酰胺化合物中的至少一种。(甲基)丙烯酰胺化合物是在分子内具有(甲基)丙烯酰胺结构、通过照射活性能量线而聚合的化合物。
从以上角度出发,优选多官能的(甲基)丙烯酰胺化合物。
多官能的(甲基)丙烯酰胺化合物中,从具备高聚合能力及固化能力的角度出发,特别优选下述通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物(以下也仅称为“通式(1)所示的化合物”)。
该化合物在分子内作为聚合性基团具有4个丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基。另外,该化合物基于通过施予例如α射线、γ射线、X射线、紫外线、可见光线、红外光线、电子射线等活性能量线、热等能量而发生的聚合反应而显示固化性。通式(1)所示的化合物显示水溶性,在水、醇等水溶性溶剂中能够良好地溶解。
(通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物)
本发明的固化性组合物中,如上所述,聚合性化合物中的至少一种优选为下述通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物。
【化学式5】
通式(1)中,R1表示氢原子或甲基。R2表示碳原子数为2~4的直链或支链的亚烷基。其中,R2不采用键合在R2的两端的氧原子和氮原子与R2的同一碳原子键合的结构。R3表示2价的连接基团。K表示2或3。x、y、z各自独立地表示0~6的整数、x+y+z满足0~18。
通式(1)中,R1表示氢原子或甲基。多个R1相互可以相同也可以不同。R1优选为氢原子。
通式(1)中,R2表示碳原子数为2~4的直链或支链的亚烷基。多个R2相互可以相同也可以不同。R2优选为碳原子数为3~4的亚烷基、更优选为碳原子数为3的亚烷基、特别优选为碳原子数为3的直链的亚烷基。R2的亚烷基可以进一步具有取代基,作为该取代基,可列举出芳基、烷氧基等。
其中,R2不采用键合在R2的两端的氧原子和氮原子与R2的同一碳原子键合的结构。R2为将氧原子与(甲基)丙烯酰胺基的氮原子连接的直链或支链的亚烷基,该亚烷基为支链结构时,也考虑为两端的氧原子和(甲基)丙烯酰胺基的氮原子与亚烷基中的同一碳原子键合的-O-C-N-结构(半缩醛胺(hemiaminal)结构)。但是,通式(1)所示的化合物中不包括这种结构的化合物。由此,-O-C-N-结构的碳原子处的分解得到抑制,能够进一步提高固化性组合物的保存稳定性。
通式(1)中,R3表示2价的连接基团。作为R3的2价的连接基团,可列举出亚烷基、亚芳基、杂环基、或由它们的组合构成的基团等,优选为亚烷基。其中,当2价的连接基团包含亚烷基时,该亚烷基中还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRa-中的至少一种基团。Ra表示氢原子或碳原子数为1~4的烷基。
R3含有亚烷基时,作为亚烷基的例子,可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基等。R3的亚烷基的碳原子数优选为1~6、进一步优选为1~3、特别优选为1。
R3的亚烷基中还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRa-中的至少一种,作为含有-O-的亚烷基的例子,可列举出-C2H4-O-C2H4-、-C3H6-O-C3H6-等。
R3的亚烷基还可以进一步具有取代基,作为取代基的例子,可列举出芳基、烷氧基等。
R3含有亚芳基时,作为亚芳基的例子,可列举出亚苯基、亚萘基等,R3的亚芳基的碳原子数优选为6~14、进一步优选为6~10、特别优选为6。
R3的亚芳基还可以进一步具有取代基,作为取代基的例子,可列举出烷基、烷氧基等。
R3含有杂环基时,作为杂环基,优选为5元或6元环的杂环基,其还可以进一步进行环缩。另外,可以是芳香族杂环,也可以是非芳香族杂环。作为R3含有杂环基时的杂环基,具体而言,可列举出吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、喹啉、异喹啉、喹唑啉、噌啉、酞嗪、喹喔啉、吡咯、吲哚、呋喃、苯并呋喃、噻吩、苯并噻吩、吡唑、咪唑、苯并咪唑、三唑、噁唑、苯并噁唑、噻唑、苯并噻唑、异噻唑、苯并异噻唑、噻二唑、异噁唑、苯并异噁唑、吡咯烷、哌啶、哌嗪、咪唑烷、噻唑啉等。其中,芳香族杂环基优选为吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、吡唑、咪唑、苯并咪唑、三唑、噻唑、苯并噻唑、异噻唑、苯并异噻唑、噻二唑。另外,上述所示的杂环基以省略取代位置的方式进行了示例,但取代位置并不受限定,例如为吡啶时,可以在2位、3位、4位进行取代,也可以包含这些取代物全部。上述杂环基还可以进一步具有取代基,作为取代基的例子,可列举出烷基、芳基、烷氧基等。
通式(1)中,k表示2或3。多个k相互可以相同也可以不同。另外,CkH2k可以是直链结构,也可以是支链结构。
通式(1)中,x、y、z各自独立地表示0~6的整数、优选为0~5的整数、更优选为0~3的整数。x+y+z满足0~18、优选为0~15、更优选为0~9。
通式(1)所示的化合物的具体例子(聚合性化合物a~f)如下所示,但通式(1)所示的化合物并不限于这些。
【化学式6】
通式(1)所示的化合物的合成方法没有特殊限制,例如可以通过日本特开2013-18846号公报的段落0028~0033及段落0123~0139中记载的方法合成。
当本发明的固化性组合物含有上述的通式(1)所示的化合物时,固化性组合物可以仅含有一种通式(1)所示的化合物,也可以含有两种以上。
当本发明的固化性组合物含有上述的通式(1)所示的化合物时,通式(1)所示的化合物的含量相对于固化性组合物的总量优选为0.1~45质量%、更优选为1~30质量%、特别优选为2~20质量%。当通式(1)所示的化合物的含量在上述范围内时,固化性组合物的固化性及保存稳定性进一步提高。
(通式(2)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物)
本发明的固化性组合物中,可以含有下述通式(2)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物(以下也称为“通式(2)所示的化合物”)中的至少一种。由此,能够进一步提高图像的柔软性。
本发明的固化性组合物中,优选将例如上述的通式(1)所示的化合物与下述通式(2)所示的化合物并用。
【化学式7】
通式(2)中,R10表示氢原子或甲基,R11表示氢原子、甲基或乙基,R12表示取代或无取代的烷基。R11与R12可以相互键合形成5~8元环,该5~8元环还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRb-中的至少一个。Rb表示氢原子或碳原子数为1~4的烷基。
通式(2)中,R10表示氢原子或甲基、优选为氢原子。
R11表示氢原子、甲基或乙基,优选为氢原子、甲基,更优选为氢原子。
R12表示取代或无取代的烷基。作为R12的烷基,优选为直链或支链的碳原子数为1~6的烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基)、更优选为碳原子数为2~4的烷基、特别优选为碳原子数为2或3的烷基。
R12的烷基优选进一步被取代,作为该取代基,可列举出酰基、羟基、叔氨基、季铵基或磺酸基等。其中,R12优选具有酰基、羟基或二烷基氨基作为取代基、更优选具有羟基。
R12具有酰基作为取代基时,该酰基由-CO-R′(R′为烷基)表示、优选为碳原子数为2~4的酰基、更优选为碳原子数为2或3的酰基、特别优选为碳原子数为2的酰基。作为该酰基的具体例子,可列举出-COCH3。
R12具有叔氨基作为取代基时,该叔氨基由-NR″2(R″为取代基)表示。作为R″,优选为直链或支链的碳原子数为1~8的烷基、更优选为碳原子数为1~4的烷基、特别优选为碳原子数为1或2的烷基。2个R″相互可以相同,也可以不同。作为该叔氨基的具体例子,可列举出二甲基氨基、二乙基氨基。
R12具有季铵基作为取代基时,该季铵基由-N+R″′3(R″′为取代基)表示。作为R″′,优选为直链或支链的碳原子数为1~8的烷基、更优选为碳原子数为1~4的烷基、特别优选为碳原子数为1或2的烷基。3个R″′相互可以相同,也可以不同。作为该季铵基的具体例子,可列举出三甲基铵基、三乙基铵基。另外,作为该季铵基的对阴离子,可列举出氯离子、溴离子、碘离子等卤离子、硫酸根离子等。
R12具有磺酸基作为取代基时,该磺酸基包含磺酸基(-SO3H)及其盐(-SO3 -X+)。盐的情况下,作为阳离子(X+),可列举出Li+、Na+、K+、铵阳离子、四甲基铵阳离子等。
通式(2)中,R11与R12可以相互键合形成5~8元环,该5~8元环还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRb-中的至少一种作为环构成原子或基团。
R11与R12相互键合所形成的环结构优选为5~6元环。R11与R12相互键合所形成的环中优选进一步含有选自-O-、-S-及-NRb-中的至少一种、更优选含有-O-。
Rb表示氢原子或碳原子数为1~4的烷基、优选为氢原子或甲基、更优选为氢原子。
作为所述通式(2)所示的化合物的具体例子,可列举出下述示例化合物(C-1)~(C-13),但通式(2)所示的化合物并不限于这些。
(C-1):二丙酮丙烯酰胺(日本化成公司制)
(C-2):羟基乙基丙烯酰胺(兴人公司制)
(C-3):羟基丙基丙烯酰胺(Fluka公司制)
(C-4):N-[1,1双(羟基甲基)-2-羟基乙基]丙烯酰胺(aldrich公司制)
(C-5):N-(2-二甲基氨基乙基)丙烯酰胺(aldrich公司制)
(C-6):二甲基氨基丙基丙烯酰胺(兴人公司制)
(C-7):2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙烷氯化铵(兴人公司制)
(C-8):(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(兴人公司制)
(C-9):2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(东亚合成公司制)
(C-10):2-甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氨基]-1-丙磺酸钠盐(N-[1,1-dimethyl-2-(Sodiooxysulfonyl)ethyl]acrylamide,aldrich公司制)
(C-11):N,N-二甲基丙烯酰胺(兴人公司制)
(C-12):N,N-二乙基丙烯酰胺(兴人公司制)
(C-13):4-丙烯酰吗啉(兴人公司制)
当本发明的固化性组合物含有上述的通式(2)所示的化合物时,固化性组合物可以仅含有一种通式(2)所示的化合物,也可以含有两种以上。
当本发明的固化性组合物含有上述的通式(2)所示的化合物时,通式(2)所示的化合物的含量的优选范围与上述的通式(1)所示的化合物的含量的优选范围相同。
本发明的固化性组合物中,如上所述,还优选将通式(1)所示的化合物与下述通式(2)所示的化合物并用。
此时,两者的含有比率(质量比〔通式(1)所示的化合物:通式(2)所示的化合物〕)优选为10:90~90:10、更优选为30:70~70:30、特别优选为40:60~60:40。
当两者的含有比率在上述范围内时,能够在固化性组合物的固化性、保存稳定性、喷出恢复性、图像的柔软性这些全部方面表现出优异的性能,因此优选。
作为本发明中的聚合性化合物,还可列举出除上述的通式(1)所示的化合物和通式(2)所示的化合物以外的其它聚合性化合物。
另外,本发明中,当然也可以将上述的通式(1)所示的化合物(和根据需要的通式(2)所示的化合物)与其它聚合性化合物并用。
作为其它聚合性化合物,可列举出例如日本特开2011-46872号方法的段落0149~0169中记载的非离子性的聚合性单体、阳离子性的聚合性单体。
本发明的固化性组合物中的聚合性化合物的含量(两种以上时为总含量)相对于固化性组合物的总量优选为0.1~45质量%、更优选为1~30质量%、进一步优选为2~20质量%。当聚合性化合物的含量在上述范围内时,固化性组合物的固化性及保存稳定性进一步提高。
另外,本发明的固化性组合物中,通式(1)所示的化合物和通式(2)所示的化合物的总含量相对于固化性组合物所含有的全部聚合性化合物的总含量优选为50质量%以上(更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、特别优选为90质量%以上)。
该方式中,低温环境下析出物的产生得到进一步抑制、并且图像的耐擦性进一步提高。
<着色剂>
本发明的固化性组合物还可以含有至少一种着色剂。
作为着色剂,没有特别限制,可以是颜料,也可以是染料。
(颜料)
作为颜料,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以任意地是有机颜料、无机颜料。关于颜料,从着色性的角度出发,优选在水中几乎不溶或者难溶的颜料。
作为有机颜料,可列举出例如偶氮颜料、多环式颜料、染料螯合物、硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。其中,更优选偶氮颜料、多环式颜料等。作为无机颜料,可列举出例如氧化钛、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、镉红、铬黄、炭黑等。
使用有机颜料时,有机颜料的平均粒径从透明性、色再现性的观点出发越小越好,从耐光性的观点出发越大越优选。从兼顾这些特性的观点出发,平均粒径优选为10~200nm、更优选为10~150nm、进一步优选为10~120nm。另外,关于有机颜料的粒径分布,没有特别限制,可以任意地具有宽的粒径分布或具有单分散的粒径分布。另外,还可以将两种以上具有单分散的粒径分布的有机颜料混合使用。
-分散剂-
本发明的固化性组合物含有着色剂时,还可以进一步含有分散剂中的至少一种。
例如,本发明的固化性组合物中使用颜料时,优选颜料用分散剂进行了分散。
作为颜料的分散剂,可以任意地是聚合物分散剂或低分子的表面活性剂型分散剂。另外,聚合物分散剂还可以任意地是水溶性的分散剂或非水溶性的分散剂。
关于低分子的表面活性剂型分散剂,可以使用例如日本特开2011-178029号公报的段落0047~0052中记载的公知的低分子的表面活性剂型分散剂。
聚合物分散剂中,作为水溶性分散剂,可列举出亲水性高分子化合物。例如,可列举出天然的亲水性高分子化合物中的阿拉伯胶、黄蓍胶(tragacanth gum)、瓜尔胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan)、果胶、温柏子淀粉(quince seedstarch)等植物性高分子,海藻酸、角叉胶、琼脂等海藻系高分子,明胶、酪蛋白、白蛋白、胶原等动物系高分子,黄原胶(xanthan gum)、葡聚糖等微生物系高分子等。
另外,关于将天然物修饰成原料而得到的亲水性高分子化合物,可列举出甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素系高分子、羧甲基淀粉钠、淀粉磷酸酯钠等淀粉系高分子、海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯等海藻系高分子等。
此外,作为合成系的亲水性高分子化合物,可列举出聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基甲基醚等乙烯基系高分子,非交联聚丙烯酰胺、聚丙烯酸或其碱金属盐、水溶性苯丙树脂等丙烯酸系树脂,水溶性苯乙烯马来酸树脂、水溶性乙烯基萘丙烯酸树脂、水溶性乙烯基萘马来酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、β-萘磺酸甲醛缩合物的碱金属盐、在侧链具有季铵或氨基等阳离子性官能团的盐的高分子化合物、虫胶等天然高分子化合物等。
其中,作为亲水性高分子化合物,优选如丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯丙烯酸的均聚物、与其它的具有亲水基团的单体的共聚物等那样导入有羧基的水溶性分散剂。
聚合物分散剂中,作为非水溶性分散剂,可以使用具有疏水性部和亲水性部这两者的聚合物。可列举出例如苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物等。
聚合物分散剂的重均分子量优选为3,000~100,000、更优选为5,000~50,000、进一步优选为5,000~40,000、特别优选为10,000~40,000。
另外,聚合物分散剂的重均分子量与后述的构成聚合物粒子的聚合物的重均分子量同样地进行测定。
从自分散性及处理液接触时的凝聚速度的观点出发,聚合物分散剂优选含有具有羧基的聚合物,优选为具有羧基且酸值为100mgKOH/g以下的聚合物、更优选为酸值为25~100mgKOH/g的聚合物。特别是当将本发明的固化性组合物与使固化性组合物中的成分凝聚的处理液共用时,具有羧基且酸值为25~100mgKOH/g的聚合物分散剂是有效的。关于处理液,见后文。
作为颜料(p)与分散剂(s)的混合质量比(p:s),优选为1:0.06~1:3的范围、更优选为1:0.125~1:2的范围、进一步优选为1:0.125~1:1.5。
从图像的耐光性、品质等的观点出发,本发明的固化性组合物优选含有颜料和分散剂,更优选含有有机颜料和聚合物分散剂(优选含有羧基的聚合物分散剂)。
此外,固化性组合物优选含有颜料表面的至少一部分被聚合物分散剂被覆的聚合物被覆颜料。进而,固化性组合物特别优选含有颜料表面的至少一部分被具有羧基的聚合物分散剂被覆的聚合物被覆颜料。进而,从凝聚性的观点出发,固化性组合物特别优选含有颜料表面的至少一部分被具有羧基的聚合物分散剂被覆的、水不溶性的聚合物被覆颜料。
作为分散状态下的颜料的平均粒径(例如聚合物被覆颜料的平均粒径)优选为10nm~200nm、更优选为10nm~150nm、进一步优选为10nm~100nm。当平均粒径为200nm以下时,色再现性变得良好,喷墨法中打滴时的打滴特性变得良好。当平均粒径为10nm以上时,耐光性变得良好。另外,关于着色剂的粒径分布,没有特别限制、可以任意地是宽的粒径分布或单分散性的粒径分布。另外,还可以将两种以上具有单分散性的粒径分布的着色剂混合使用。这里,分散状态下的颜料的平均粒径是指制成了油墨的状态下的平均粒径,但对于制成油墨前的阶段的所谓浓缩油墨分散物也同样。
另外,分散状态下的颜料的平均粒径与后述的聚合物粒子的平均粒径及粒径分布同样地求出。
颜料可以一种单独使用,也可以将两种以上组合使用。
从图像浓度的观点出发,作为颜料在固化性组合物中的含量,相对于固化性组合物优选为1质量%~20质量%、更优选为2质量%~10质量%。
(染料)
作为染料,可以没有限制地使用公知的染料,例如日本特开2001-115066号公报、日本特开2001-335714号公报、日本特开2002-249677号公报等中记载的染料在本发明中也适合使用。
另外,当使用染料时,可以将染料保持在水不溶性的载体中后使用。保持了染料的载体(水不溶性着色粒子)可以使用分散剂以水系分散物的形式使用。作为载体,只要在水中不溶或在水中难溶即可,没有特别限制,可以使用无机材料、有机材料及它们的复合材料。具体而言,日本特开2001-181549号公报、日本特开2007-169418号公报等中记载的载体在本发明中也适合使用。
<聚合物粒子>
从进一步提高图像的耐擦性的观点出发,本发明的固化性组合物优选含有至少一种聚合物粒子。
聚合物粒子为与后述的聚合物分散剂(用于被覆颜料的至少一部分的聚合物分散剂)不同、且与颜料分别地存在的由聚合物构成的粒子。
例如,当将固化性组合物与后述的处理液一起施予到记录介质上形成图像时,聚合物粒子具有下述功能:在与该处理液或使该处理液干燥后的区域接触时,在固化性组合物中分散不稳定化而凝聚、增稠,从而将固化性组合物固定。由此,图像的耐擦性进一步提高。进而,固化性组合物与记录介质的密合性进一步提高。
另一方面,含有上述聚合引发剂Ia、聚合物粒子和水的组合物通常具有易于在低温环境下产生析出物的倾向。
但是,本发明的固化性组合物通过将质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕、及将聚合引发剂Ia和聚合引发剂Ib的总含量设定为特定值,从而即使在含有聚合物粒子的情况下,也能够抑制低温环境下析出物的产生。
作为上述聚合物粒子,优选玻璃化转变温度为90℃以上的聚合物粒子(以下也称为“特定聚合物粒子”)。
通过使聚合物粒子的玻璃化转变温度为90℃以上,图像的耐擦性进一步提高。
玻璃化转变温度更优选为100℃以上。
另外,聚合物粒子的玻璃化转变温度优选为250℃以下、更优选为230℃以下。当聚合物粒子的玻璃化转变温度为250℃以下时,聚合物粒子在干燥过程中熔融粘着,图像强度及耐擦性进一步提高。
聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)可以通过通常使用的方法来适当控制。例如,通过适当选择构成聚合物粒子的单体(聚合性化合物)的种类和/或其构成比率、构成聚合物粒子的聚合物的分子量等,可以将聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)控制在期望的范围内。
本发明中,聚合物粒子的玻璃化转变温度(Tg)使用通过实际测量得到的测定Tg。
具体而言,测定Tg是指使用SII-NanoTech株式会社制的差示扫描量热计(DSC)EXSTAR6220在通常的测定条件下测定得到的值。但是,在难以利用聚合物的分解等进行测定时,使用通过下述计算式算出的计算Tg。计算Tg用下述式(1)算出。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi) (1)
这里,作为计算对象的聚合物共聚有i=1~n的n种单体成分。Xi为第i种单体的重量分率(ΣXi=1)、Tgi为第i种单体的均聚物的玻璃化转变温度(绝对温度)。其中,Σ取i=1之n之和。另外,各单体的均聚物玻璃化转变温度的值(Tgi)采用PolymerHandbook(3rdEdition)(J.Brandrup,E.H.Immergut著(Wiley-Interscience,1989))的值。
所述聚合物粒子优选为通过相转移乳化法得到的聚合物粒子,更优选为下述的自分散性聚合物的粒子(自分散性聚合物粒子)。
这里,自分散性聚合物是指在没有表面活性剂的存在下、通过相转移乳化法制成分散状态时,在聚合物自身所具有的官能团(特别是酸性基团或其盐)的作用下在水性介质中能够成为分散状态的水不溶性聚合物。
这里,分散状态包括在水性介质中水不溶性聚合物以液体状态分散而成的乳化状态(乳液)、及在水性介质中水不溶性聚合物以固体状态分散而成的分散状态(悬浮液)这两种状态。
另外,“水不溶性”是指相对于水100质量份(25℃)的溶解量为5.0质量份以下。
作为所述相转移乳化法,例如可列举出下述方法:在将聚合物溶解或分散在溶媒(例如水溶性溶剂等)中后,不添加表面活性剂而直接投入水中,在将聚合物所具有的成盐基团(例如酸性基团)中和了的状态下搅拌、混合,除去所述溶媒,然后得到成为乳化或分散状态的水性分散物。
作为所述自分散性聚合物粒子,可以从日本特开2010-64480号公报的段落0090~0121、日本特开2011-068085号公报的段落0130~0167中记载的自分散性聚合物粒子的中选择使用玻璃化转变温度为90℃以上者。
构成所述特定聚合物粒子的聚合物(特定聚合物。以下相同。)优选具有芳香族基团的结构单元及具有脂环族基团的结构单元中的至少一种。这里,脂环族基团与环状脂肪族基团的含义相同。
由此,能够进一步提高所形成的图像的强度(例如耐伤性、抗粘连性)。
需要说明的是,本说明书中,有时将特定聚合物中所含有的结构单元成为“构成成分”。
(具有芳香族基团的结构单元)
作为所述具有芳香族基团的结构单元,可列举出具有苯基的结构单元、具有苄基的结构单元、具有苯氧基的结构单元、具有苯乙基的结构单元等,其中优选具有苄基的结构单元、具有苯氧基的结构单元(优选具有苯氧基乙基的结构单元)。
所述具有芳香族基团的结构单元优选为具有芳香族基团的单体(以下也称为“含芳香族基团的单体”)来源的结构单元。
所述含芳香族基团的单体优选为具有芳香族烃来源的芳香族基团和烯键式不饱和键的单体。所述含芳香族基团的单体可以一种单独使用,也可以两种以上组合使用。
作为所述含芳香族基团的单体,可列举出例如含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体(例如(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯等)、苯乙烯系单体等。其中,从聚合物链的亲水性与疏水性平衡和定影性的观点出发,优选含有芳香族基团的(甲基)丙烯酸酯单体,更优选为选自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯及(甲基)丙烯酸苯酯中的至少一种,进一步优选为(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯。
其中,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
(具有脂环族基团的结构单元)
所述具有脂环族基团的结构单元优选为具有脂环族基团的单体(以下也称为“含脂环族基团的单体”)来源的结构单元。
所述含脂环族基团的单体优选为具有脂环族基团和烯键式不饱和键的单体、更优选为具有脂环族基团的(甲基)丙烯酸酯(以下也称为“脂环式(甲基)丙烯酸酯”)。
脂环式(甲基)丙烯酸酯具有下述结构:包含(甲基)丙烯酸来源的结构部位和醇来源的结构部位、且在醇来源的结构部位上含有至少一个无取代或经取代的脂环式烃基的结构。其中,所述脂环式烃基可以是醇来源的结构部位本身,也可以是通过连接基团键合在醇来源的结构部位上。
作为脂环式烃基,只要含有环状的非芳香族烃基即可,没有特殊限定,可列举出单环式烃基、双环式烃基、三环式以上的多环式烃基。作为脂环式烃基,可列举出例如环戊基、环己基等环烷基,环链烯基、双环己基、降冰片基、异冰片基、二环戊基、二环戊烯基、金刚烷基、十氢萘基、全氢化芴基、三环[5.2.1.02,6]癸烯基、及双环[4.3.0]壬烷等。
所述脂环式烃基还可以进一步具有取代基。作为该取代基,可列举出例如烷基、链烯基、芳基、芳烷基、烷氧基、羟基、伯氨基、仲氨基、叔氨基、烷基或芳基羰基及氰基等。另外,脂环式烃基还可以进一步形成稠环。作为本发明中的脂环式烃基,从粘度、溶解性的观点出发,优选脂环式烃基部分的碳原子数为5~20。
脂环式(甲基)丙烯酸酯的具体例子如下所示,但本发明并不限定于这些。
作为单环式(甲基)丙烯酸酯,可列举出(甲基)丙烯酸环丙酯、(甲基)丙烯酸环丁酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环庚酯、(甲基)丙烯酸环辛酯、(甲基)丙烯酸环壬酯、(甲基)丙烯酸环癸酯等环烷基的碳原子数为3~10的环烷基(甲基)丙烯酸酯等。
作为双环式(甲基)丙烯酸酯,可列举出(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸降冰片酯等。
作为三环式(甲基)丙烯酸酯,可列举出(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯等。
它们可以分别单独使用,也可以两种以上混合使用。
其中,从自分散性聚合物粒子的分散稳定性和定影性、抗粘连性的观点出发,优选为双环式(甲基)丙烯酸酯或三环式以上的多环式(甲基)丙烯酸酯中的至少一种,更优选为选自(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、及(甲基)丙烯酸二环戊酯中的至少一种。
本发明中的构成特定聚合物粒子的聚合物中,上述的具有芳香族基团的结构单元及上述的具有脂环族基团的结构单元的总含量优选为3质量%~95质量%。当所述总含量为该范围时,自乳化或分散状态的稳定性提高,能够进一步抑制固化性组合物的粘度上升。
另外,当考虑从喷嘴将固化性组合物除去的除去性(维护性)和/或除去后的再喷出性时,所述特定聚合物粒子更优选含有具有芳香族基团的结构单元。
所述特定聚合物粒子的进一步优选的方式为下述方式:构成所述特定聚合物粒子的聚合物含有所述具有芳香族基团的结构单元、且所述具有芳香族基团的结构单元的含量相对于该聚合物总量为3质量%~45质量%(更优选为3~40质量%、特别优选为5~30质量%)。
当为该方式时,可更容易地将所述特定聚合物粒子的玻璃化转变温度调节到90℃以上。
(亲水性结构单元)
从在固化性组合物中的分散性(自分散性聚合物粒子时为自分散性)的观点出发,构成所述特定聚合物粒子的聚合物优选含有亲水性的构成单元。
所述亲水性的构成单元优选为具有亲水性基团的单体(以下也称为“含亲水性基团的单体”)来源的结构单元。
此时,所述亲水性的构成单元可以是一种含有亲水性基团的单体来源的构成单元,也可以是两种以上含有亲水性基团的单体来源的构成单元。
作为所述亲水性基团,没有特别限制,可以是解离性基团,也可以是非离子性亲水性基团。
从促进自分散的观点、所形成的乳化或分散状态的稳定性的观点出发,所述亲水性基团优选为解离性基团、更优选为阴离子性的解离性基团。作为所述解离性基团,可列举出羧基、磷酸基、磺酸基等,其中,从构成固化性组合物后的定影性的观点出发,优选羧基。
从自分散性和凝聚性的观点出发,所述含亲水性基团的单体优选为含有解离性基团的单体,优选为含有解离性基团和烯键式不饱和键的、含有解离性基团的单体。
作为所述含有解离性基团的单体,可列举出例如不饱和羧酸单体、不饱和磺酸单体、不饱和磷酸单体等。
作为所述不饱和羧酸单体,具体而言,可列举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸、2-甲基丙烯酰氧基甲基琥珀酸等。
作为所述不饱和磺酸单体,具体而言,可列举出苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、3-磺酸基丙基(甲基)丙烯酸酯、双-(3-磺酸基丙基)-衣康酸酯等。
作为所述不饱和磷酸单体,具体而言,可列举出乙烯基膦酸、乙烯基磷酸酯、双(甲基丙烯酰氧乙基)磷酸酯、二苯基-2-丙烯酰氧乙基磷酸酯、二苯基-2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、二丁基-2-丙烯酰氧乙基磷酸酯等。
所述含有解离性基团的单体中,从分散稳定性、喷出稳定性的观点出发,优选不饱和羧酸单体、更优选(甲基)丙烯酸。
关于构成所述特定聚合物粒子的聚合物中的亲水性结构单元的含量,没有特殊限制,但从分散稳定性的观点出发,所述含量相对于所述特定聚合物粒子的总量,优选为2质量%~30质量%、更优选为5质量%~20质量%、特别优选为5质量%~15质量%。
(具有烷基的结构单元)
从聚合物骨架的柔软性、控制玻璃化转变温度(Tg)的容易性的观点出发,构成所述特定聚合物粒子的聚合物优选含有具有烷基的结构单元。
具有烷基的结构单元中的烷基的碳原子数优选为1~4。
具有烷基的结构单元优选为具有烷基的单体(以下也称为“含烷基的单体”)来源的结构单元。
作为所述含烷基的单体,可列举出例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸羟基甲酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸羟基戊酯、(甲基)丙烯酸羟基己酯等具有羟基的烯键式不饱和单体;(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯;N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-羟基丁基(甲基)丙烯酰胺等N-羟基烷基(甲基)丙烯酰胺;N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-(正,异)丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-(正、异)丁氧基乙基(甲基)丙烯酰胺等N-烷氧基烷基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺等。
其中,优选(甲基)丙烯酸烷基酯、更优选烷基的碳原子数为1~4的(甲基)丙烯酸烷基酯、进一步优选(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯、特别优选(甲基)丙烯酸甲酯。
对于构成所述特定聚合物粒子的聚合物中的具有烷基的结构单元的含量,没有特殊限制,但从分散稳定性的观点出发,所述含量相对于所述特定聚合物粒子的总量,优选为5质量%~90质量%、更优选为30质量%~90质量%、进一步优选为40质量%~90质量%、特别优选为50质量%~90质量%、最优选为60质量%~85质量%。
构成所述特定聚合物粒子的聚合物还可以根据需要含有除上述的结构单元以外的结构单元。
从易于将玻璃化转变温度调节到90℃以上、且使分散稳定性良好维持的观点出发,构成所述特定聚合物粒子的聚合物的共聚比率的优选方式为以下方式。
即,从上述观点出发的优选方式为下述方式:构成特定聚合物粒子的聚合物以共聚比率计含有3质量%~45质量%(更优选为3~40质量%、特别优选为5~30质量%)的所述具有芳香族基团(优选苄基、苯氧基)的结构单元、以共聚比率计含有2质量%~30质量(更优选为5质量%~20质量%、特别优选为5质量%~15质量%)的亲水性结构单元、和以共聚比率计含有5质量%~90质量%(更优选为30质量%~90质量%、进一步优选为50质量%~90质量%、特别优选为60质量%~85质量%)的具有烷基的结构单元。
所述特定聚合物粒子的更优选的方式为下述方式:以共聚比率计含有3质量%~45质量%(更优选为3~40质量%、特别优选为5~30质量%)的(甲基)丙烯酸苄酯来源的结构单元或(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯来源的结构单元中的至少一种、以共聚比率计含有2质量%~30质量(更优选为5质量%~20质量%、特别优选为5质量%~15质量%)的(甲基)丙烯酸来源的结构单元、和以共聚比率计含有40质量%~90质量%(更优选为50质量%~90质量%、特别优选为60质量%~85质量%)的(甲基)丙烯酸烷基酯来源的结构单元。
构成特定聚合物粒子的聚合物的分子量范围以重均分子量计优选为3000~20万、更优选为5000~15万、进一步优选为10000~10万。通过使重均分子量为3000以上,能够有效地抑制水溶性成分量。另外,通过使重均分子量为20万以下,能够提高自分散稳定性。
另外,构成特定聚合物粒子的聚合物的重均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。GPC使用HLC-8020GPC(TOSOH株式会社制)、使用3根TSKgel、Super Multipore HZ-H(TOSOH株式会社制,4.6mmID×15cm)作为色谱柱,使用THF(四氢呋喃)作为洗脱液。另外,条件如下:使试样浓度为0.45质量%、流速为0.35ml/min、进样量为10μl、测定温度为40℃,并使用IR检测器进行。另外,标准曲线用TOSOH株式会社制“标准试样TSK standard,polystyrene”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”、“正丙基苯”这8个样品制作。
关于本发明中的特定聚合物粒子(特别是自分散性聚合物粒子)的平均粒径,体积平均粒径优选为10~400nm的范围、更优选为10~200nm的范围、进一步优选为10~100nm的范围、特别优选为10~50nm的范围。当体积平均粒径为10nm以上时,制造适应性提高。另外,当体积平均粒径为400nm以下时,保存稳定性提高。另外,关于所述聚合物粒子的粒径分布,没有特别限制,可以任意地具有宽的粒径分布或具有单分散的粒径分布。另外,也可以将两种以上所述聚合物粒子混合使用。
其中,特定聚合物粒子的平均粒径及粒径分布通过使用Nano Trak粒度分布测定装置UPA-EX150(日机装株式会社制)、利用动态光散射法测定体积平均粒径来求出。
当本发明的固化性组合物含有聚合物粒子(优选特定聚合物粒子)时,聚合物粒子的含量(两种以上时为总含量。以下相同。)没有特殊限制,但相对于固化性组合物的总量,优选为0.1质量%~10.0质量%、更优选为0.2质量%~7.0质量%、进一步优选为0.2质量%~7.0质量%、特别优选为0.5质量%~5.0质量%。
当上述含量为0.1质量%以上时,能够进一步提高图像的耐擦性。
当上述含量为10.0质量%以下时,能够进一步抑制低温环境下析出物的产生。另外,还能够进一步提高固化性组合物的喷出性。
另外,当本发明的固化性组合物含有聚合物粒子(优选特定聚合物粒子)时,聚合物粒子的含量与聚合引发剂Ia的含量之比(质量比〔聚合物粒子/聚合引发剂Ia〕)优选为0.05~10.0、特别优选为0.1~5.0。
<蜡粒子>
本发明的固化性组合物可以含有至少一种蜡粒子。由此,能够进一步提高耐擦性。
作为蜡粒子,可列举出例如巴西棕榈蜡、小烛树蜡、蜂蜡、米糠蜡、羊毛脂等植物系、动物系蜡,石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、凡士林等石油系蜡,褐煤蜡、地蜡等矿物系蜡,碳蜡(carbon wax)、科莱恩蜡(Hoechst wax)、聚烯烃蜡、硬脂酰胺等合成蜡、α-烯烃·马来酸酐共聚物等天然蜡或合成蜡的粒子或者它们的混合粒子等。
蜡优选以分散物的形式添加,例如可以以乳液等分散物形式含有在固化性组合物中。作为形成分散物时的溶媒,优选水,但并不限于此,例如分散时可以适当选择通常所用的有机溶媒来使用。关于有机溶媒,可以参照日本特开2006-91780号公报的第0027段的记载。
蜡粒子可以一种单独使用,也可以多种混合使用。
蜡粒子也可以使用已上市的市售品。作为市售品的例子,可列举出NopukotoPEM17(Sun Nopco株式会社制)、Chemipearl W4005(三井化学株式会社制)、AQUACER515、AQUACER593(均为BYK Japan株式会社制)等。
上述蜡中,作为优选的蜡,优选巴西棕榈蜡、聚烯烃蜡,从耐擦性的角度出发,特别优选巴西棕榈蜡。
当本发明的固化性组合物含有聚合物粒子和蜡粒子时,聚合物粒子与蜡粒子的含有比率优选为聚合物粒子:蜡粒子=1:5~5:1的范围(固体成分比)。当含有比率在该范围内时,图像的耐擦性优异。
<表面活性剂>
本发明的固化性组合物根据需要可以含有至少一种表面活性剂。表面活性剂可以用作例如表面张力调节剂。
作为所述表面活性剂,可以有效地使用具有分子内同时含有亲水部和疏水部的结构的化合物等,可以任意地使用阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、两性表面活性剂、非离子性表面活性剂、甜菜碱系表面活性剂。此外,上述水溶性聚合物(高分子分散剂)也可以用作表面活性剂。
本发明中,从抑制打滴干扰的观点出发,优选非离子性表面活性剂、其中更优选炔二醇衍生物(炔二醇系表面活性剂)。
作为所述炔二醇系表面活性剂,可列举出例如2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧烷烃加成物等,优选为选自其中的至少一种。作为这些化合物的市售品,可列举出例如日信化学工业公司的Olfine E1010等的E系列。
当固化性组合物中含有所述表面活性剂(表面张力调节剂)时,从通过喷墨方式良好地将固化性组合物喷出的观点出发,优选含有能够将固化性组合物的表面张力调节至20~60mN/m的范围的量的表面活性剂,从表面张力的角度出发,更优选为20~45mN/m、进一步优选为25~40mN/m。
本发明的固化性组合物含有表面活性剂时,对表面活性剂的具体的量没有特别限定,相对于固化性组合物的总量优选为0.1质量%以上、更优选为0.1~10质量%、进一步优选为0.2~3质量%。
<水溶性高分子化合物>
本发明的固化性组合物根据需要优选含有至少一种水溶性高分子化合物。作为水溶性高分子化合物,没有特殊限定,可以使用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等公知的水溶性高分子化合物。
另外,作为水溶性高分子化合物,后述的处理液中可含有的特定高分子化合物、日本特开2013-001854号公报的段落0026~0080中记载的水溶性高分子化合物也适合。
<消泡剂>
本发明的固化性组合物根据需要可以含有至少一种消泡剂。
作为消泡剂,可列举出例如有机硅系化合物(有机硅系消泡剂)、Pluronic系化合物(Pluronic系消泡剂)等,其中优选有机硅系消泡剂。
作为有机硅系消泡剂,优选具有聚硅氧烷结构的有机硅系消泡剂。
作为消泡剂,可以使用市售品。
作为市售品,可列举出BYK-012、017、021、022、024、025、038、094(以上由BYKJapan株式会社制),KS-537、KS-604、KM-72F(以上由信越化学工业株式会社制),TSA-739(Momentive Performance Materials Japan合同会社制),Olfine AF104(日信化学工业株式会社制)等。
其中,优选作为有机硅系消泡剂的BYK-017、021、022、024、025、094、KS-537、KS-604、KM-72F、TSA-739,其中从固化性组合物的喷出稳定性的角度出发,最优选BYK-024。
当本发明的固化性组合物含有消泡剂时,消泡剂的含量相对于固化性组合物总量优选为0.0001质量%~1质量%、更优选为0.001质量%~0.1质量%。
<胶体二氧化硅>
本发明的固化性组合物根据需要可以含有胶体二氧化硅。
由此,能够进一步提高固化性组合物的连续喷出时的稳定性。
胶体二氧化硅为由平均粒径为数100nm以下的含有硅的无机氧化物的微粒构成的胶体。胶体二氧化硅含有作为主成分的二氧化硅(包括其水合物),也可以含有作为少量成分的铝酸盐(铝酸钠、铝酸钾等)。
另外,胶体二氧化硅中还可以含有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铵等无机盐类、四甲基氢氧化铵等有机盐类。这些无机盐类和有机盐类例如作为胶体的稳定化剂发挥作用。
关于胶体二氧化硅,可以适当参照例如日本特开2011-202117号公报的段落0043~0050的记载。
另外,本发明的固化性组合物根据需要还可以代替胶体二氧化硅或在胶体二氧化硅的基础上含有硅酸碱金属盐。关于硅酸碱金属盐,可以适当参照日本特开2011-202117号公报的段落0052~0056的记载。
当本发明的固化性组合物含有胶体二氧化硅时,胶体二氧化硅的含量相对于固化性组合物的总量优选为0.0001质量%~10质量%、更优选为0.01质量%~3质量%、进一步优选为0.02质量%~0.5质量%、特别优选为0.03质量%~0.3质量%。
<pH调节剂>
本发明的固化性组合物根据需要还可以含有至少一种pH调节剂。
作为pH调节剂,只要能够在不对所调制的固化性组合物产生不良影响的条件下将pH调节到所期望的值,则没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可列举出醇胺类(例如二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇等)、碱金属氢氧化物(例如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等)、铵氢氧化物(例如氢氧化铵、季铵氢氧化物等)、鏻氢氧化物、碱金属碳酸盐等。
当本发明的固化性组合物含有pH调节剂时,pH调节剂的含量优选为使固化性组合物的pH为5~10(更优选为8.0~9.5)的量。
<其它成分>
本发明的固化性组合物根据需要可以含有其它成分。
作为其它成分,可列举出例如聚合抑制剂、干燥抑制剂(润湿剂)、防褪色剂、乳化稳定剂、渗透促进剂、紫外线吸收剂、防腐剂、防霉剂、粘度调节剂、分散稳定剂、防锈剂、螯合剂等公知的添加剂。
为了通过酸凝聚抑制渗出而得到高分辨率,本发明的固化性组合物优选为碱性,从固化性组合物的高温经时稳定性的方面出发,优选为中性附近。
具体而言,固化性组合物的液性(pH)优选为pH5~pH10。另外,固化性组合物的pH更优选为8.0~9.5。此外,从抑制对图像形成所用的部件的负荷的观点出发,固化性组合物的pH优选小于9.5。
《固化性组合物套装》
本发明的固化性组合物套装具有上述本发明的固化性组合物(优选喷墨用固化性组合物。以下相同。)和含有与固化性组合物接触时形成凝聚物的凝聚成分的处理液。
由于本发明的固化性组合物套装使用本发明的固化性组合物,因此能够抑制低温环境下析出物的产生、且能够形成耐擦性优异的图像。
特别是,本发明的固化性组合物套装通过具有处理液,图像的耐擦性进一步提高。
<处理液>
以下,对处理液进行详述。
施予到记录介质上的处理液在与固化性组合物接触时,会使固化性组合物中的分散粒子(颜料及聚合物粒子等)凝聚,从而将图像固定化在记录介质上。处理液至少含有使固化性组合物中的成分凝聚的凝聚成分,进而还可以含有聚合引发剂,根据需要还可以进一步使用其它成分构成。另外,通过与固化性组合物一起地使用处理液,还能够使喷墨记录高速化,并且即使高速记录也能够得到浓度、分辨率高的描绘性(例如细线、微细部分的再现性)优异的图像。
(凝聚成分)
处理液含有至少一种凝聚成分。
作为凝聚成分,可以是能够使固化性组合物的pH发生变化的化合物,可以是多价金属盐,也可以是聚烯丙胺类等具有季胺或叔胺的阳离子性聚合物。本发明中,从固化性组合物的凝聚性的观点出发,优选为能够使固化性组合物的pH发生变化的化合物,更优选为能够使固化性组合物的pH降低的化合物。
作为能够使固化性组合物的pH降低的化合物,可列举出酸性物质。
作为酸性物质,合适地可列举出例如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、聚丙烯酸、醋酸、二醇酸、丙二酸、苹果酸、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、戊二酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、磺酸、正磷酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、尼克酸、或这些化合物的衍生物、或它们的盐等。
酸性物质可以一种单独使用,也可以两种以上并用。
当本发明的处理液含有酸性物质时,处理液的pH(25℃)优选为6以下、更优选pH为4以下。其中,pH(25℃)优选为1~4的范围、pH特别优选为1~3。此时,固化性组合物的pH(25℃)优选为7.5以上(更优选为8.0以上)。
其中,从图像浓度、分辨率及喷墨记录的高速化的观点出发,优选固化性组合物的pH(25℃)为8.0以上、处理液的pH(25℃)为0.5~4。
其中,作为本发明的凝聚成分,优选水溶性高的酸性物质,从提高凝聚性、使油墨整体固定化的角度出发,优选为有机酸,更优选为2价以上的有机酸,特别优选为2价~3价的酸性物质。作为2价以上的有机酸,优选为其第1pKa为3.5以下的有机酸、更优选为3.0以下的有机酸。具体而言,合适地可列举出例如磷酸、草酸、丙二酸、柠檬酸等。
关于多价金属盐、阳离子性聚合物,可以使用例如日本特开2011-042150号公报的段落0155~0156中记载的多价金属盐、阳离子性聚合物。
凝聚成分可以一种单独使用,也可以两种以上混合使用。
使固化性组合物凝聚的凝聚成分在处理液中的含量优选为1~50质量%、更优选为3~45质量%、进一步优选为5~40质量%的范围。
(水溶性高分子化合物)
处理液优选含有至少一种水溶性高分子化合物。
作为水溶性高分子化合物,没有特殊限定,可以使用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等公知的水溶性高分子化合物。
另外,作为水溶性高分子化合物,后述的特定高分子化合物、日本特开2013-001854号公报的段落0026~0080中记载的水溶性高分子化合物也适合。
水溶性高分子化合物的重均分子量没有特别限定,例如可以为10000~100000、优选为20000~80000、更优选为30000~80000。
另外,本发明的处理液中的水溶性高分子化合物的含量没有特别限定,相对于处理液的总量,优选为0.1质量%~10质量%、更优选为0.1质量%~4质量%、进一步优选为0.1质量%~2质量%、特别优选为0.1质量%~1质量%。
当所述含量为0.1质量%以上时,能够进一步促进油墨滴扩展;当所述含量为10质量%以下时,能够进一步抑制处理液增稠。另外,当所述含量为10质量%以下时,还能够进一步抑制处理液中的泡所引起的处理液的涂布不均。
作为水溶性高分子化合物,优选含有具有离子性基团(优选阴离子性基团)的亲水性结构单元的高分子化合物(以下也称为“特定高分子化合物”。)。由此,能够进一步促进施予到记录介质上的油墨滴的扩展,进一步抑制图像的粗糙。
作为特定高分子化合物中的离子性基团,可列举出羧基、磺酸基、磷酸基、硼酸基、氨基、铵基或它们的盐等。其中,优选为羧基、磺酸基、磷酸基或它们的盐,更优选为羧基、磺酸基或它们的盐,进一步优选为磺酸基或其盐。
作为具有离子性基团(优选阴离子性基团)的亲水性结构单元,优选具有离子性基团(优选阴离子性基团)的(甲基)丙烯酰胺化合物来源的结构单元。
关于水溶性高分子化合物中的具有离子性基团(优选阴离子性基团)的亲水性结构单元的含量,在水溶性高分子化合物的总质量中,例如可以为10~100质量%、优选为10~90质量%、更优选为10~70质量%、进一步优选为10~50质量%、特别优选为20~40质量%。
作为特定高分子化合物,更优选除了含有至少1种上述的具有离子性基团(优选阴离子性基团、特别优选磺酸基)的亲水性结构单元外,还含有至少1种疏水性结构单元。通过含有疏水性结构单元,特定高分子化合物变得更易在处理液表面存在,因此施予到记录介质上的固化性组合物的液滴扩展得到进一步促进,图像的粗糙进一步得到抑制。
作为疏水性结构单元,优选(甲基)丙烯酸酯(优选(甲基)丙烯酸的碳原子数为1~4的烷基酯)来源的结构单元。
关于特定高分子化合物中的疏水性结构单元的含量,在特定高分子化合物的总质量中,例如可以为10~90质量%、优选为30~90质量%、更优选为50~90质量%、特别优选为60~80质量%。
(水)
处理液可以含有水地构成。
水的含量没有特殊限制,优选为10~99质量%的范围、更优选为50~90质量%、进一步优选为60~80质量%。
(有机溶剂)
处理液优选含有选自有机溶剂中的至少一种。
作为所述有机溶剂,可以使用与所述固化性组合物中含有的水溶性溶剂同样的有机溶剂。其中,从抑制卷曲的观点出发,优选为聚亚烷基二醇或其衍生物,更优选为选自二乙二醇单烷基醚、三乙二醇单烷基醚、二丙二醇、三丙二醇单烷基醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇中的至少一种。
作为有机溶剂在处理液中的含有率,没有特别限制,但从抑制卷曲的观点出发,相对于处理液整体,优选为1~30质量%、更优选为5~15质量%。
(消泡剂)
处理液根据需要可以含有至少一种消泡剂。
作为处理液中可以含有的消泡剂,可列举出与固化性组合物中可以含有的消泡剂同样的消泡剂。
当处理液含有消泡剂时,消泡剂的含量相对于处理液的总量,优选为0.0001质量%~1质量%、更优选为0.001质量%~0.1质量%。
(聚合引发剂)
在上述的固化性组合物中含有的同时,处理液中也可以含有至少一种在活性能量线的作用下引发固化性组合物中聚合性化合物的聚合的聚合引发剂。聚合引发剂可以一种单独使用,也可以两种以上混合使用,或者与增感剂一起使用。
处理液中使用的聚合引发剂与固化性组合物同样地,可以从在活性能量线的作用下能够引发聚合性化合物的聚合反应的化合物中适当选择。作为聚合引发剂的例子,可列举出在放射线或者光或电子射线的作用下产生活性种(自由基、酸、碱等)的聚合引发剂(例如光聚合引发剂等)。
关于聚合引发剂等的详细情况,如在固化性组合物部分中所说明。
另外,处理液中,在不影响本发明效果的范围内还可以进一步含有其它添加剂作为其它成分。作为其它添加剂,可列举出例如干燥抑制剂(润湿剂)、防褪色剂、乳化稳定剂、渗透促进剂、紫外线吸收剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂、表面张力调节剂、消泡剂、粘度调节剂、分散剂、分散稳定剂、防锈剂、螯合剂等公知的添加剂。
《图像形成方法》
本发明的图像形成方法具有利用喷墨法将上述的本发明的固化性组合物施予到记录介质上形成图像的施予工序。
由于本发明的图像形成方法使用本发明的固化性组合物,因此能够在以低温环境为代表的各种温度环境中形成耐擦性良好、精细的图像。
<施予工序>
施予工序为通过喷墨法将上述的本发明的固化性组合物施予到记录介质上的工序。本工序中,能够选择性地将固化性组合物施予到记录介质上,形成所期望的可视图像。其中,关于固化性组合物的详细情况及优选方式等固化性组合物的详细情况,如在有关固化性组合物的说明中所述。
利用喷墨法进行的图像形成通过供给能量,将上述固化性组合物喷出到所期望的记录介质上,形成着色图像。其中,作为本发明优选的喷墨法,可使用日本特开2003-306623号公报的段落号0093~0105中记载的方法。
喷墨法没有特别限制,可以任意地采用公知的方式,例如利用静电引力使油墨喷出的电荷控制方式、利用压电元件的振动压力的按需滴墨(drop on demand)方式(压力脉冲方式)、将电信号转变为声束、照射油墨并利用放射压使油墨喷出的声喷墨方式、及将油墨加热形成气泡、利用产生的压力的热喷墨(Bubble jet(注册商标))方式等。作为喷墨法,特别可以有效地利用下述喷墨法:通过日本特开昭54-59936号公报中记载的方法,使受到热能量作用的油墨急剧地发生体积变化,在该状态变化所产生的作用力的作用下使油墨从喷嘴喷出。
另外,喷墨法中还包括将称为照片油墨(photo ink)的浓度低的油墨以小体积大量射出的方式、使用实质上相同的色相而浓度不同的多种油墨来改善画质的方式、使用无色透明的油墨的方式。
作为喷墨头,有使用短尺寸的串行头、边使头沿着记录介质的宽度方向扫描边进行记录的往返(shuttle)方式、和使用了与记录介质的1条边的整个区域对应地排列有记录元件的行式头(line head)的行式(line)方式。行式方式中,通过使记录介质沿着与记录元件的排列方向交叉的方向扫描,能够在记录介质的整个面上进行图像记录,而不需要扫描短尺寸头的走纸机构(carriage)等搬运体系。另外,也不需要走纸机构的移动和记录介质的复杂的扫描控制而仅记录介质移动,因此比往返方式更能够实现记录速度的高速化。本发明的图像形成方法可以任意地使用这些方式,但通常,当使用于不进行虚拟喷出(dummyjet)的行式方式时,喷出精度及图像的耐擦性的提高效果大。
作为从喷墨头喷出的油墨的液滴量,从得到高精细的图像的观点出发,优选为1~10pl(皮升)、更优选为1.5~6pl。另外,从改善图像不均、连续色调的连接的观点出发,将不同液滴量组合进行喷出也是有效的,即使在这种情况下,本发明也适合使用。
<处理液施予工序>
本发明的图像形成方法优选进一步具有将含有在与固化性组合物接触时会形成凝聚物的凝聚成分的处理液施予到记录介质上的处理液施予工序。
由此,图像的耐擦性进一步提高、图像不均进一步减少。
处理液施予工序中,将含有使固化性组合物中的成分凝聚的凝聚成分的处理液施予到记录介质上,使处理液通过与固化性组合物接触而进行图像化。此时,固化性组合物中的以聚合物粒子为代表的分散粒子凝聚,图像固定化在记录介质上。其中,处理液至少含有凝聚成分,关于各成分的详细情况及优选方式,如上文所述。
处理液的施予可以使用涂布法、喷墨法、浸渍法等公知的方法来进行。作为涂布法,可以通过使用了棒涂机、挤压模涂布机(extrusion die coater)、气刀涂布机、刮板涂布机、杆涂机、刮刀涂布机、挤出涂布机(squeeze coater)、逆转辊涂布机、棒涂机等的公知的涂布方法来进行。关于喷墨法的详细情况,如上文所述。
处理液施予工序可以任意地设置在使用了固化性组合物的施予工序之前或之后。本发明中,优选在处理液施予工序之后设置施予工序的方式。
具体而言优选下述方式:在施予固化性组合物之前,预先将使固化性组合物中的成分(上述分散粒子)凝聚的处理液施予到记录介质上,然后按照与施予到记录介质上的处理液接触的方式施予固化性组合物,进行图像化。由此,能够使喷墨记录高速化、并且即使进行高速记录,也能够得到浓度、分辨率高的图像。
作为处理液的施予量,只要能够使固化性组合物凝聚即可,没有特殊限制,优选可以为使凝聚成分的施予量达到0.1g/m2以上的量。其中,优选为凝聚成分的施予量达到0.2~0.7g/m2的量。当凝聚成分的施予量为0.1g/m2以上时,能够对应于固化性组合物的各种使用方式地保持良好的高速凝聚性。另外,当凝聚成分的施予量为0.7g/m2以下时,从不会对所施予的记录介质的表面性产生影响(光泽的变化等)的角度出发优选。
另外,本发明中,优选在处理液施予工序后设置施予工序,在将处理液施予到记录介质上后到施予固化性组合物为止之间,进一步设置对记录介质上的处理液进行加热干燥的加热干燥工序。通过在施予工序前预先对处理液进行加热干燥,防洇渗等油墨着色性变得良好,能够记录色浓度及色相良好的可视图像。
加热干燥可利用加热器等公知的加热机构、利用了吹风机等的送风的送风机构、或者将它们组合而构成的机构来进行。作为加热方法,可列举出例如从与记录介质的处理液的施予面相反侧用加热器等供给热的方法、向记录介质的处理液的施予面施加温风或热风的方法、使用了红外线加热器的加热法等,可以将这些方法多种组合进行加热。
<记录介质>
本发明的图像形成方法为在记录介质上记录图像的方法。对记录介质没有特殊限制,可以使用通常的胶版印刷等中使用的所谓的优质纸、涂布纸、铜版纸等以纤维素为主体的通常的印刷用纸。以纤维素为主体的通常的印刷用纸虽然在使用了水性油墨的利用通常的喷墨法的图像记录中,油墨的吸收、干燥较慢且打滴后容易发生着色剂移动、图像品质容易降低,但当采用本发明的图像形成方法时,能够抑制着色剂移动,进行色浓度、色相优异的高品位的图像的记录。
作为记录介质,可以使用通常市售的记录介质,可列举出例如王子制纸株式会社制的“OKプリンス上質”、日本制纸株式会社制的“しらおい”、及日本制纸株式会社制的“ニューNPI上質”等优质纸(A)、王子制纸株式会社制的“OKエバーライトコート”及日本制纸株式会社制的“オーロラS”等微涂布纸、王子制纸株式会社制的“OK COAT L”及日本制纸株式会社制的“オーロラL”等的轻量涂布纸(A3)、王子制纸株式会社制的“OK TOPCOAT+”及日本制纸株式会社制的“オーロラコート”等涂布纸(A2、B2)、王子制纸株式会社制的“OK金藤+”及三菱制纸株式会社制的“特菱アート”等铜版纸(A1)等。另外,还可以使用喷墨记录用的各种照片专用纸。
记录介质中,优选通常的胶版印刷等中使用的所谓的涂布纸。涂布纸是通过在以纤维素为主体的通常未经过表面处理的优质纸、中性纸等的表面涂布涂布材料而设置有涂布层的纸。涂布纸在通常的使用水性喷墨进行的图像形成中虽然在图像的光泽、耐擦拭性等品质方面容易发生问题,但在本发明的图像形成方法中,能够得到光泽不均得到抑制、光泽性、耐擦性良好的图像。特别是,优选使用具有原纸和含有无机颜料的涂布层的涂布纸、更优选使用具有原纸和含有高岭土及碳酸氢钙中的至少一种的涂布层的涂布纸。具体而言,更优选为铜版纸、涂布纸、轻量涂布纸或微涂布纸。
<喷墨记录装置>
作为可在本发明的图像形成方法中使用的图像形成装置,没有特别限制,可以使用日本特开2010-83021号公报、日本特开2009-234221号公报、日本特开平10-175315号公报等中记载的公知的图像形成装置。
图像形成装置优选具备活性能量线(例如紫外线)照射机构。关于以活性能量线照射机构为代表的其它机构的构成,例如可以适当参照日本特开2011-184628号公报等中记载的公知的构成。
以下,对可在本发明的图像形成方法中使用的图像形成装置的一个例子,参照图1进行说明。
下面,参照图1对用于实施本发明的图像形成方法的优选的喷墨记录装置的一个例子具体地进行说明。图1为表示喷墨记录装置整体的构成例的概略构成图。
以下的说明中将固化性组合物称为油墨。
如图1所示,喷墨记录装置朝向记录介质的搬运方向(图中的箭头方向)上依次配设有具备将处理液喷出的处理液喷出用头12S的处理液施予部12、具备使所施予的处理液干燥的加热机构(未图示)的处理液干燥区13、将各种油墨喷出的油墨喷出部14、使所喷出的油墨干燥的油墨干燥区15。另外,在记录介质的搬运方向上的油墨干燥区15的下游侧还配设有具备紫外线照射灯16S的紫外线照射部16。
被供给至该喷墨记录装置的记录介质在搬运辊的作用下,从由填装了记录介质的盒中供给记录介质的供纸部依次被送至处理液施予部12、处理液干燥区13、油墨喷出部14、油墨干燥区15、紫外线照射部16,然后集聚在集聚部。搬运除了使用搬运辊的方法外,还可以采用利用了筒状部件的筒搬运方式、皮带搬运方式、使用了载物台的载物台搬运方式等。
多个配置的搬运辊中,至少1个辊可以为传递电机(未图示)的动力的驱动辊。通过电机进行旋转的驱动辊以恒速旋转,从而使记录介质能够沿规定的方向以规定的搬运量搬运。
处理液施予部12中设置有与将处理液贮存的贮存罐连接的处理液喷出用头12S。处理液喷出用头12S从与记录介质的记录面对置配置的喷出喷嘴将处理液喷出,将处理液以液滴施予到记录介质上。另外,处理液施予部12不限于从喷嘴状的头喷出的方式,也可以采用使用了涂布辊的涂布方式。该涂布方式能够通过配置在下游侧的油墨喷出部14容易地将处理液施予到记录介质的包括墨滴着墨的图像区域在内的几乎整个面上。为了使记录介质上的处理液的厚度恒定,例如可以设定如下方法:使用气刀,或者也可以在与记录介质之间设置与处理液的规定量对应的间隙,在该间隙中设置具有尖锐的角的部件等方法。
处理液施予部12的记录介质搬运方向的下游侧配置有处理液干燥区13。处理液干燥区13可以使用加热器等公知的加热机构、利用了吹风机等的送风的送风机构、或者它们组合而成的机构构成。关于加热机构,可列举出在与记录介质的处理液施予面相反的一侧(例如在将记录介质自动搬运时载置记录介质进行搬运的搬运机构的下方)设置加热器等发热体的方法、向记录介质的处理液施予面施加温风或热风的方法、使用了红外线加热器的加热法等,也可以将这些方法多种组合进行加热。
另外,随着记录介质的种类(材质、厚度等)、环境温度等的不同,记录介质的表面温度也发生变化,因此优选在设置对记录介质的表面温度进行测量的测量部、和将在测量部测得的记录介质的表面温度的值反馈给加热控制部的控制机构进行温度控制的情况下施予处理液。作为对记录介质的表面温度进行测量的测量部,优选接触或非接触的温度计。
另外,还可以使用溶媒除去辊等将溶媒除去。作为其它方式,还可以采用用气刀将剩余的溶媒从记录介质除去的方式。
油墨喷出部14配置在处理液干燥区13的记录介质搬运方向下游侧。油墨喷出部14中配置有与贮存黑色(K)、青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)各色的油墨的各油墨贮存部连接的记录用头(油墨喷出用头)30K、30C、30M、30Y。未图示的各油墨贮存部中贮存有与各色相对应的油墨,在图像记录时,根据需要供给至各油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y。另外,油墨喷出用头30K、30C、30M及30Y的搬运方向下游侧还可以如图1所示地进一步配设有根据需要能够喷出特色油墨的特色油墨喷出用的记录头30A、30B。
油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y从与记录介质的记录面对置配置的喷出喷嘴分别喷出与图像对应的油墨。由此,向记录介质的记录面上施予各色油墨,记录彩色图像。
处理液喷出用头12S以及油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y、30A及30B均为遍及记录介质上所记录的图像的最大记录宽度(最大记录宽度)地排列有多个喷出口(喷嘴)的整行式头(full line head)。与边使短尺寸的往返头沿记录介质的宽度方向(在记录介质搬运面中与搬运方向垂直的方向)往复扫描、边进行记录的串行型的头相比,能够在记录介质上高速地进行图像记录。本发明中,虽然可以任意地采用串行型的记录、或能够进行较高速的记录的方式例如1次扫描即形成1行的一次通过(single pass)方式的记录,但根据本发明的图像记录方法,即使采用一次通过方式也能够得到再现性高的高品质的图像。
这里,处理液喷出用头12S以及油墨喷出用头30K、30C、30M、30Y、30A及30B全部为相同结构。
处理液的施予量和油墨的施予量优选根据需要进行调节。例如可以根据记录介质的不同,改变处理液的施予量,以调节处理液与油墨混合而成的凝聚物的粘弹性等物性。
油墨干燥区15配置在油墨喷出部14的记录介质搬运方向下游侧。油墨干燥区15可以与处理液干燥区13同样地构成。
紫外线照射部16配置在油墨干燥区15的记录介质搬运方向的更靠下游侧,由紫外线照射部16上设置的的紫外线照射灯16S照射紫外线,使图像干燥后的图像中的单体成分聚合固化。紫外线照射灯16S由与记录介质的记录面对置配置的灯照射整个记录面,进行整个图像的固化。其中,紫外线照射部16并不限于紫外线照射灯16S,还可以采用卤化物灯、高压汞灯、激光器、LED、电子射线照射装置等。
紫外线照射部16可任意地设置在油墨干燥区15之前或之后,也可以设置在油墨干燥区15的前后两方。
另外,喷墨记录装置中还可以在从供纸部到集聚部的搬运路径中配置对记录介质实施加热处理的加热机构。例如可以通过在处理液干燥区13的上游侧、油墨喷出部14与油墨干燥区15之间等期望的位置设置加热机构,使记录介质升温至所期望的温度,由此来高效地进行干燥、定影。
实施例
以下,通过实施例对本发明进一步具体地进行说明,但只要不超出本发明的主旨,则本发明并不限于以下的实施例。其中,只要没有特别说明,“份”和“%”均为质量基准。
另外,以下的实施例中,将固化性组合物制成油墨进行各种评价。
<聚合物分散剂1溶液的制备>
向反应容器中加入苯乙烯6份、甲基丙烯酸硬脂酯11份、苯乙烯大分子AS-6(东亚合成株式会社制)4份、Blemmer PP-500(日油株式会社制)5份、甲基丙烯酸5份、2-巯基乙醇0.05份及甲乙酮24份,制备混合溶液。另一方面,向滴液漏斗中加入苯乙烯14份、甲基丙烯酸硬脂酯24份、苯乙烯大分子AS-6(东亚合成株式会社制)9份、Blemmer PP-500(日油株式会社制)9份、甲基丙烯酸10份、2-巯基乙醇0.13份、甲乙酮56份、及2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.2份,制备混合溶液。
然后,在氮气氛下,边搅拌反应容器内的混合溶液边升温至75℃,用1小时的时间缓缓滴加滴液漏斗中的混合溶液。滴加结束经过2小时后,向其中用3小时滴加将2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)1.2份溶解于甲乙酮12份而成的溶液,然后在75℃下熟化2小时、在80℃下熟化2小时,得到聚合物分散剂1溶液。
将得到的聚合物分散剂1溶液的一部分利用上述的测定方法测定重均分子量,测得的重均分子量以聚苯乙烯换算计为25,000。另外,利用JIS标准(JIS K0070:1992)中记载的方法求出的聚合物的酸值为99mgKOH/g。
<颜料分散液M的制备>
将得到的聚合物分散剂1溶液以固体成分换算计5.0g、品红色颜料(PigmentRed122,大日精化株式会社制)10.0g、甲乙酮40.0g、1mol/L(升;以下同样)的氢氧化钠8.0g及离子交换水82.0g与0.1mm的氧化锆珠300g一起供给到容器中,用Ready Mill分散机(Aimex公司制)以1000rpm分散6小时。将得到的分散液用蒸发器减压浓缩,直至将甲乙酮充分蒸馏除去,然后浓缩至颜料浓度达到10%,制备聚合物被覆品红色颜料的颜料分散液M。
用Micorotrac粒度分布测定装置(商品名Version10.1.2-211BH、日机装株式会社制)通过动态光散射法测定得到的颜料分散液M的体积平均粒径(二次粒子),结果为84nm。
<颜料分散液Y的制备>
使用Irgalite Yellow GS(Pigment Yellow 74,BASF·Japan公司制)代替颜料分散液M的制备中用作颜料的Pigment Red 122,除此以外,与颜料分散液M的制备同样地操作,得到聚合物被覆黄色颜料的颜料分散液Y。与颜料分散液M同样地测定得到的颜料分散液Y的体积平均粒径(二次粒子)为75nm。
<颜料分散液K的制备>
使用炭黑MA-100(三菱化学株式会社制;黑色颜料)代替颜料分散液M的制备中用作颜料的Pigment Red 122,除此以外,与颜料分散液M的制备同样地操作,得到聚合物被覆黑色颜料的颜料分散液K。与颜料分散液M同样地测定得到的颜料分散液K的体积平均粒径(二次粒子)为80nm。
<颜料分散液C的制备>
作为颜料分散液C,准备CABO-JET250C(Pigment Blue 15:4(PB15:4);CABOT株式会社制的青色颜料分散液)。颜料分散液C为PB15:4被聚合物被覆而成的聚合物被覆青色颜料的颜料分散液。与颜料分散液M同样地测定得到的颜料分散液C的体积平均粒径(二次粒子)为110nm。
<聚合性化合物的合成>
合成作为通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物的示例化合物的聚合性化合物a。
该合成按照日本特开2013-18846号公报的段落0123~0128中记载的方法进行。
<自分散性聚合物粒子P-1(聚合物粒子)的合成>
向具备搅拌机、温度计、回流冷却管及氮气导入管的2升三口烧瓶中加入甲乙酮360.0g,升温至75℃。然后,在将烧瓶内温度保持在75℃的情况下,用2小时结束滴加的方式以等速滴加由甲基丙烯酸苄酯151.2g、甲基丙烯酸甲酯172.8g、甲基丙烯酸36.0g、甲乙酮72g、及“V-601”(和光纯药工业株式会社制)1.44g组成的混合溶液。滴加结束后,向其中加入由“V-601”0.72g及甲乙酮36.0g组成的溶液,在75℃下搅拌2小时后,进一步加入由“V-601”0.72g和异丙醇36.0g组成的溶液,在75℃下搅拌2小时。其后,升温至85℃,然后继续搅拌2小时,得到甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸(=42/48/10[质量比])共聚物的聚合物溶液。
得到的共聚物的与上述同样地测定得到的重均分子量(Mw)为58000(利用凝胶渗透色谱法(GPC)以聚苯乙烯换算计算出)、酸值为32.6mgKOH/g。
接着,称量得到的聚合物溶液668.3g,向其中加入异丙醇388.3g和1mol/LNaOH水溶液145.7ml,将反应容器内温度升温至80℃。接着,以20ml/min的速度滴加蒸馏水720.1g,进行水分散后,在大气压下将反应容器内温度在80℃下保持2小时、在85℃下保持2小时、在90℃下保持2小时。其后,将反应容器内减压,将合计为913.7g的异丙醇、甲乙酮、蒸馏水蒸馏除去,得到固体成分浓度(聚合物粒子浓度)为28.0质量%的自分散性聚合物粒子P-1(聚合物粒子)的水分散物。
以下,分别将自分散性聚合物粒子P-1的构成成分(结构单元)中的甲基丙烯酸苄酯来源的构成成分(结构单元)、甲基丙烯酸甲酯来源的构成成分(结构单元)和甲基丙烯酸来源的构成成分(结构单元)称为“构成成分A”、“构成成分B”、“构成成分C”。
另外,以下,将构成成分A、构成成分B和构成成分C的质量比〔构成成分A的质量/构成成分B的质量/构成成分C的质量〕称为构成成分的质量比〔A/B/C〕。
上述自分散性聚合物粒子P-1的玻璃化转变温度(Tg)通过以下方法测定,结果为90℃。
-玻璃化转变温度(Tg)的测定-
将以固体成分计为0.5g的自分散性聚合物粒子的水分散物在50℃下减压干燥4小时,得到聚合物固体成分。使用得到的聚合物固体成分,利用SII-NanoTech株式会社制的差示扫描量热计(DSC)EXSTAR6220测定Tg。测定条件为:将样品量5mg密闭在铝盘中、在氮气氛下、采用以下的温度曲线,将第2次升温时测定数据的DSC峰顶的值作为Tg。
30℃→-50℃(以50℃/分钟冷却)
-50℃→120℃(以20℃/分钟升温)
120℃→-50℃(以50℃/分钟冷却)
-50℃→120℃(以20℃/分钟升温)
上述自分散性聚合物粒子P-1为下述油墨5的制备中使用的聚合物粒子。
将上述自分散性聚合物粒子P-1的合成中的构成成分A的种类、各构成成分的质量比〔构成成分A/构成成分B/构成成分C〕)按照后述表5所示地进行变更,除此以外,与上述自分散性聚合物粒子P-1同样地操作,分别合成了油墨51~57中使用的自分散性聚合物粒子。
<水溶性高分子化合物(水溶性聚合物)的合成>
合成了作为处理液中的成分使用的水溶性高分子化合物(水溶性聚合物1)。该合成按照日本特开2013-001854的段落0200~0204及0229进行。
水溶性聚合物1的结构如下所示。
其中,下文所示的水溶性聚合物1中,各构成单元右下的数字表示质量比(质量%)、Mw表示重均分子量。
【化学式8】
〔实验例1〕
作为实验例1,对油墨(固化性组合物)中的1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ia)与2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ib)的含量比(质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕)进行实验。
以下,以表1中有关油墨5的实验为代表,对其进行详细说明。
<油墨5的制备及评价>
(油墨5的制备)
将下述组成成分混合,通过膜过滤器(孔径为0.5μm)以除去粗大粒子,得到作为黑色油墨的油墨5(固化性组合物)。
制作的油墨5的pH为8.8。
-油墨5的组成-
<低温保管后的析出物的评价>
将100ml的油墨5装入200ml的塑料瓶(聚乙烯制的瓶子)中,在低温条件下保管7天(低温保管)。目视观察该低温保管后的塑料瓶的底部,按照下述评价基准对低温保管后的析出物(将油墨在低温下保管后的析出物)进行评价。
分别在+5℃及-5℃这2个低温条件进行该评价。
评价结果示于下述表1中。
-低温保管后的析出物的评价基准-
A:即使在低温条件下保管7天后,也完全未见析出物。
B:在低温条件下保管7天后,仅可见些许析出物(为将油墨总量用微量过滤器过滤,过滤器上及塑料瓶的壁面的至少一个中可确认有些许析出物的水平)。
C:在低温条件下保管7天后,可见大量粉状的析出物。
D:在低温条件下保管7天后,可见大量大的结晶状析出物。
<图像形成及评价>
准备株式会社RICOH制GEL JET GX5000打印机头。
该打印机头为96根喷嘴并列的行式头。
将该打印机头固定配置在与上述图1所示的喷墨记录装置同样构成的喷墨记录装置上。
此时的配置如下:96根喷嘴并列的方向相对于在同一平面上与喷墨装置的载物台的移动方向垂直的方向呈75.7°倾斜。
向与上述打印机头连接的贮存罐中填充在-5℃下保管了7天的油墨5的上清液。
将下述组成成分混合制备处理液。
-处理液的组成-
处理液的pH(25℃)为1.0。另外,pH使用东亚DKK株式会社制的pH测量仪WM-50EG在调温至25℃的条件下测定。
(图像形成)
作为记录介质,准备OK TOP COAT(王子制纸株式会社制),依次进行下述的处理液施予工序、干燥工序、施予工序,在记录介质上形成图像。
-处理液施予工序-
将OK TOP COAT固定在沿直线方向能以500mm/秒移动的载物台上,向其上分别用绕线棒涂布机按照达到约1.7g/m2的方式涂布上述得到的处理液。
-干燥工序-
在处理液的施予结束的部位,在从处理液向该部位的施予结束时起1.5秒后,使用干燥器在50℃的条件下开始记录介质的干燥,在从处理液向该部位的施予结束时起3.5秒后结束干燥。此时的干燥时间为2秒。
-施予工序-
上述干燥工序后,在2秒以内采用下述方式开始油墨打滴。
--打滴方式--
在使记录介质沿着上述载物台的移动方向恒速移动的同时,从上述打印机头将油墨5在油墨液滴量为3.5pL、喷出频率为24kHz、分辨率为1200dpi×1200dpi、载物台速度为50mm/s的喷出条件下采用行式方式喷出,印制整面图像。作为油墨5,使用通过脱气过滤器进行了脱气并调温至30℃的油墨。
将印制后的整面图像立即在60℃下干燥3秒钟,向干燥后的整面图像照射UV(紫外线),使整面图像固化。
通过使用Eyegraphics株式会社制的金属卤化物灯(最大照射波长:365nm)并控制光源电力及搬运速度,在照度为1.5W/cm2(累积照射量:0.75J/cm2)的条件进行上述UV(紫外线)的照射。
(图像的耐擦性的评价)
在记录介质上记录约6mm宽的100%整面图像后,立即在记录的整面图像(以下也称为“记录图像”)上重叠未进行记录的记录介质(与用于记录的记录介质相同)、施加150kg/m2的荷重,进行10次往复擦拭操作。该操作后,目视观察记录图像的伤痕和油墨向上述未进行记录的记录介质的转印程度,按照下述评价基准对图像的耐擦性进行评价。
评价结果示于下述表1中。
-图像的耐擦性的评价基准-
A:油墨完全没有向未进行记录的记录介质的转印。
B:记录图像几乎未见伤痕,但些许可见油墨向未进行记录的记录介质的转印。
C:可见些许记录图像的伤痕,并且可见油墨向未进行记录的记录介质的转印。
D:记录图像的伤痕明显,并且油墨向未进行记录的记录介质转印也明显。
<油墨1~4及6~16的制备及评价>
将自分散性聚合物粒子的种类及聚合引发剂的种类按照下述表1所示地进行变更,除此以外,与油墨5的制备同样地分别制备油墨1~4及6~16,对这些油墨也与油墨5同样地分别进行评价。
评价结果示于下述表1中。
表1
-表1的说明-
·Irgacure 2959为1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ia)。
·Darocur 1173为2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ib)。
·“Darocur 1173相对于Irgacure 2959的质量比”相当于聚合引发剂Ib相对于聚合引发剂Ia以质量基准计的含量比(上述的质量比〔聚合引发剂Ib/聚合引发剂Ia〕)。
如表1所示,Darocur 1173相对于Irgacure 2959的质量比为0.2~1.5的本发明的油墨的低温保管后析出物的产生得到抑制、图像的耐擦性优异。
另一方面,该质量比小于0.2的油墨1及2(均为比较例)的低温保管后析出物的产生显著。这些油墨的图像的耐擦性也显著降低。其理由考虑是由于在图像的耐擦性的评价中使用了在-5℃的条件下保管了7天的油墨的上清液进行图像形成。即考虑原因在于,由于该保管,聚合引发剂析出,从而使得用于图像形成的油墨(上清液)中的实质的聚合引发剂的含量减少,从而图像的固化性降低。
另外,该质量比超过1.5的油墨10及11(均为比较例)的图像的耐擦性显著降低。其理由考虑是由于当聚合引发剂Ib的比率增加时,与增加溶剂的情况同样地,该聚合引发剂Ib残留在图像部,其结果使得膜强度降低。
〔实验例2〕
作为实验例2,进行与聚合引发剂的种类相关的实验。
详细而言,使实验例1的油墨5中的聚合引发剂的种类按照下述表2所示地进行变更,除此以外,与油墨5同样地制备油墨,与油墨5同样地进行评价。
评价结果示于下述表2中。
表2
-表2的说明-
·Irgacure 184:BASF Japan株式会社制的烷基苯酮系的聚合引发剂(化合物名:1-羟基-环己基-苯基-酮)
·Irgacure 819:BASF Japan株式会社制的酰基氧化膦系的聚合引发剂(化合物名:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)
·Irgacure 127:BASF Japan株式会社制的烷基苯酮系的聚合引发剂(化合物名:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮)
·Irgacure 907:BASF Japan株式会社制的烷基苯酮系的聚合引发剂(化合物名:2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-吗啉基丙烷-1-酮)
·Darocur TPO:BASF Japan株式会社制的酰基氧化膦系的聚合引发剂(化合物名:2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦)
如表2所示,使用除Irgacure 2959(聚合引发剂Ia)和Darocur 1173(聚合引发剂Ib)的组合以外的组合作为聚合引发剂的比较例的油墨在低温保管时产生析出物,图像的耐擦性显著降低。
〔实验例3〕
作为实验例3,进行有关水溶性溶剂的种类的实验。
详细而言,将实验例1的油墨5中的水溶性溶剂的种类按照下述表3所示地进行变更,除此以外,与油墨5同样地制备油墨,与油墨5同样地进行评价。
评价结果示于下述表3中。
其中,下述表3中,将油墨5中的3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺记作“第1种溶剂”、将油墨5中的2-吡咯烷酮记作“第2种溶剂”。
第1种溶剂及第2种溶剂的各含量除油墨31及32外各油墨相同。油墨31及32中,将第1种溶剂的量作为油墨5中的第1种溶剂及第2种溶剂的总量。
表3
-表3的说明-
·S-1:3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺(通式(A)所示的化合物的示例化合物A-2)
·S-2:3-正丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺(通式(A)所示的化合物的示例化合物A-17)
·S-3:3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺(通式(A)所示的化合物的示例化合物A-1)
·S-4:2-吡咯烷酮(通式(B)所示的化合物的具体例子)
·S-5:1-羟基乙基-2-吡咯烷酮(通式(B)所示的化合物的具体例子)
·S-6:1-乙基-2-吡咯烷酮(通式(B)所示的化合物的具体例子)
·S-7:1-环己基-2-吡咯烷酮(通式(B)所示的化合物的具体例子)
·S-8:SANNIX GP250(三洋化成工业株式会社制;聚氧丙基化甘油系的水溶性溶剂)
·S-9:二丙二醇
如表3所示,含有通式(A)所示的化合物或通式(B)所示的化合物作为水溶性溶剂的油墨(油墨5、油墨31~39)在低温保存后析出物的产生得到显著抑制。
〔实验例4〕
作为实验例4,进行有关油墨中的1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ia)和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(聚合引发剂Ib)的总含量的实验。
详细而言,实验例1的油墨5中的“Darocur 1173相对于Irgacure 2959的质量比”固定为0.5,将它们的总量按照下述表4中所示地进行变更,除此以外,与油墨5同样地制备油墨,与油墨5同样地进行评价。
评价结果示于下述表4中。
表4
如表4所示,Irgacure 2959与Darocur 1173的总量为0.8质量%~10.0质量%(优选为1.0质量%~7.0质量%)时,确认到低温保管后析出物的产生得到抑制。
另一方面,总量小于0.8质量%的油墨43(比较例)的图像的耐擦性降低.
另外,总量超过10.0质量%的油墨47(比较例)在低温保管后析出物的产生显著。
〔实验例5〕
作为实验例5,进行有关油墨中所含有的聚合物粒子的玻璃化转变温度的实验。
详细而言,将实验例1的油墨5中的自分散性聚合物粒子的种类按照下述表5中所示地进行变更,除此以外,与油墨5同样地制备油墨,与油墨5同样地进行评价。
评价结果示于下述表5中。
表5
如表5所示,确认到当聚合物粒子的玻璃化转变温度为90℃以上时,图像的耐擦性显著提高。
〔实验例6〕
制备以下的油墨,对制备的油墨与实验例1的油墨5同样地进行评价,结果与油墨5同样地,低温保管后析出物的产生得到抑制、图像的耐擦性优异。
-实验例6的油墨的组成-
【化学式9】
〔实验例7〕
作为实验例7,分别制备下述的品红色油墨、青色油墨、黄色油墨,使用这些油墨与实验例1同样地进行实验。
这里,品红色油墨仅使用颜料分散液M作为颜料分散液,除此以外,与油墨5同样地制备。
另外,青色油墨仅使用颜料分散液C作为颜料分散液,除此以外,与油墨5同样地制备。
另外,黄色油墨仅使用颜料分散液Y作为颜料分散液,除此以外,与油墨5同样地制备。
其结果是,这些油墨在低温保管后析出物的产生抑制及图像的耐擦性提高方面均得到了与实验例1的油墨5同等的效果。
Claims (14)
1.一种固化性组合物,其含有水、水溶性溶剂、聚合性化合物、作为聚合引发剂Ia的1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮和作为聚合引发剂Ib的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮,
所述聚合引发剂Ia和所述聚合引发剂Ib的总含量相对于固化性组合物的总量为0.8质量%~10.0质量%,
所述聚合引发剂Ib相对于所述聚合引发剂Ia的含量比以质量基准计为0.2倍~1.5倍,
所述水的含量相对于固化性组合物的总量为50质量%以上。
2.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述总含量为1.0质量%~7.0质量%。
3.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述含量比以质量基准计为0.3倍~0.9倍。
4.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述固化性组合物进一步含有着色剂。
5.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述固化性组合物为喷墨用固化性组合物。
6.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有选自由下述通式(A)所示的化合物和下述通式(B)所示的化合物组成的组中的至少一种,
通式(A)中,RA1表示碳原子数为1~6的直链或支链的烷基,RA2及RA3分别独立地表示氢原子或碳原子数为1~4的直链或支链的烷基,
通式(B)中,W表示与该通式(B)中的碳原子及氮原子一起形成杂环的2价的连接基团。
7.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺。
8.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂含有2-吡咯烷酮。
9.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述聚合性化合物中的至少一种为下述通式(1)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物,
通式(1)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数为2~4的直链或支链的亚烷基,其中,R2不采用键合在R2的两端的氧原子和氮原子与R2的同一碳原子键合的结构,R3表示2价的连接基团,k表示2或3,x、y、z各自独立地表示0~6的整数且x+y+z满足0~18。
10.根据权利要求9所述的固化性组合物,其中,所述固化性组合物进一步含有下述通式(2)所示的(甲基)丙烯酰胺化合物,
通式(2)中,R10表示氢原子或甲基,R11表示氢原子、甲基或乙基,R12表示取代或无取代的烷基,R11与R12可以相互键合形成5~8元环,该5~8元环还可以进一步含有选自-O-、-S-及-NRb-中的至少一种,Rb表示氢原子或碳原子数为1~4的烷基。
11.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述固化性组合物进一步含有玻璃化转变温度为90℃以上的聚合物粒子。
12.根据权利要求1所述的固化性组合物,其中,所述水溶性溶剂选自由3-正丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-正丙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、2-吡咯烷酮、1-羟基乙基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮及1-环己基-2-吡咯烷酮组成的组中,
所述聚合性化合物选自由下述聚合性化合物a、羟基乙基丙烯酰胺及二丙酮丙烯酰胺组成的组中,
13.一种固化性组合物套装,其具有:
权利要求1~12中任一项所述的固化性组合物;和
含有在与所述固化性组合物接触时形成凝聚物的凝聚成分的处理液。
14.一种图像形成方法,其使用权利要求13所述的固化性组合物套装,并具有下述工序:
将所述处理液施予到记录介质上的处理液施予工序;和
通过喷墨法将所述固化性组合物施予到记录介质上而形成图像的图像形成工序。
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