JP7453033B2 - エネルギー線硬化型インクジェットインク組成物 - Google Patents
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Description
<1-1.単官能モノマー>
単官能モノマーとしては、具体的には、アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリル酸安息香酸エステル、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシ-ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ-トリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ-ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ-ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート2-(2-エトキシエトキシエチルアクリレート)ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-コハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-フタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、エトキシ化ノニルフェニルアクリレートなどが挙げられる。これらは単独でまたは複数混合して使用してもよい。また、上記モノマーは、リンやフッ素などの官能基で置換されていてもよい。
多官能モノマーは、アクリル当量が150より大きく、且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第一の多官能モノマーと、アクリル当量が150以下、且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第二の多官能モノマーを含む。本実施形態で用いる重合性化合物の多官能モノマーは、第一の多官能モノマーと第二の多官能モノマーとの2種類で構成される。
(アクリル当量)=(モノマーの分子量/モノマーの官能基数)
アクリル当量により、同一分子量であれば、アクリル当量が低いモノマー類ほど、一分子中にアクリル基を多く有している。また、同一のアクリル基数を有するモノマー類でも、低分子量であるほど、アクリル当量は高くなる。従って、アクリル当量が低いモノマー類ほど、分子内に架橋点を多く有し、反応性が高く、アクリル当量が高いモノマー類ほど、反応性が低く、また高分子量となるため増粘しやすい傾向がある。上記観点から、重合性化合物の多官能モノマーとして、第一の多官能モノマーと第二の多官能モノマーを特定量含むことで、低粘度と高反応性とが両立したインク組成物が得られ、塗膜強度が向上する。
一分子中にエチレン性二重結合を2個有する第一の多官能モノマーとしては、具体的には、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、エトキシ化(3)ビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロポキシ化(2)ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。これらは単独でまたは複数混合して使用してもよい。
一分子中にエチレン性二重結合を2個有する第二の多官能モノマーとしては、具体的には、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、シキロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは単独でまたは複数混合して使用してもよい。
本発明のインク組成物が(メタ)アクリル化アミン化合物を含有することにより、インク組成物の硬化性が向上し、塗膜のタック性や基材との密着性が向上する。また、印刷時のインク組成物の吐出量を増やした場合、または硬化時の照射光量が小さな場合でも、十分な硬化性を付与することができる。
インク組成物中の重合性化合物の含有量は、インク組成物全体に対して、70質量%以上、90質量%以下が好ましく、78質量%以上、88質量%以下がより好ましい。上記重合性化合物の含有量の範囲であれば、低粘度を維持しつつ、高い硬化性及び密着性を有するインクを得ることができる。
光重合開始剤としてアルキルフェノン系化合物、チオキサントン系化合物のうち少なくとも一つを含有する。これにより、エネルギー照射によりインク組成物の重合を開始させることができる。
着色材として、従来公知の各種染料を使用してもよいが、耐候性の観点より、無機顔料、有機顔料のいずれかまたは両方を使用することが好ましい。
<4-1.表面調整剤>
表面調整剤として、ポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーン系化合物を含有できる。上記重合性化合物とともに、表面調整剤として上記シリコーン系化合物を使用すればインクの表面張力などの液物性をインクジェット記録方式に適した範囲に調整することができる。
ゲル化防止剤として、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル基を有するヒンダードアミン系化合物をさらに含有することが好ましい。高反応性の重合性化合物及び光重合開始剤とともに、上記ヒンダードアミン系化合物をゲル化防止剤として使用すれば、インクの反応性を低下させることなく、保存安定性に優れたインクを得ることができる。上記ゲル化防止剤としては、具体的には、ビス(1-オキシル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニ-4-イル)セバケート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシ、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステルなどが挙げられる。これらは単独でまたは複数混合して使用してもよい。市場で入手可能なゲル化防止剤としては、チバ社製のIRGASTAB UV-10、TINUVIN 123、エボニックデグサジャパン社製, HYDROXY-TEMPOなどが挙げられる。
本実施の形態のインク組成物には、さらに必要により、界面活性剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、pH調整剤、電荷付与剤、殺菌剤、防腐剤、防臭剤、電荷調整剤、湿潤剤、皮はり防止剤、香料などの公知の一般的な添加剤を、任意成分として配合してもよい。
本実施の形態によれば、単官能モノマーと、アクリル当量が150より大きく、且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第一の多官能モノマーと、アクリル当量が150以下且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第二の多官能モノマーとを特定量含み、さらに(メタ)アクリル化アミン化合物から重合性化合物が構成されるため、25℃において、15mPa・s以下の低粘度のインク組成物を調製することができる。インク組成物の粘度は、吐出性の観点から、25℃の粘度が15mPa・s以下が好ましく、6~14mPa・sがより好ましく、8~13mPa・sがさらに好ましい。
インクの調製方法としては、従来から公知の調製方法を使用できるが、着色材として顔料を用いる場合、以下の調製方法が好ましい。
インクジェット記録方式としては、特に限定されるものではないが、静電誘引力を利用してインクを吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えてインクに照射する放射圧を利用した音響インクジェット記録方式、インクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット記録方式などが挙げられる。なお、上記インクジェット記録方式には、フォトインクと呼ばれる低濃度のインクを微小体積で多数射出する方式、実質的に同じ色相で濃度の異なる複数のインクを用いて画質を改良する方式、無色透明のインクを用いる方式などが含まれる。
実施例1~13、比較例1~8を表2~3に示されるインク組成物の配合量の通り、調整された。尚、表2~3の表示は、表1の記載と対応する。
以上のようにして調製した実施例及び比較例の各インク組成物について、粘度を測定した。さらに、実施例及び比較例の各インク組成物を用いて、被記録媒体に記録した塗膜(印字膜)について、密着性、塗膜強度及び硬化性を評価した。表2に示される各実施例及び比較例の評価結果を表4~5に示す。また、各項目について以下に示す方法で評価した。
R100型粘度計(東機産業社製)を用いて、25℃、コーンの回転数20rpmの条件下で、粘度を測定した。
〇:15mPa・s以下
×:16mPa・s以上
ポリ塩化ビニル(PVC)からなる各フィルムの被記録媒体上に、インク組成物を印刷して、厚さ2μmの印字膜を形成した。この印字膜に、照射手段としてメタルハライドランプを用い、トータル照射光量が200mJ/cm2となるように、紫外線を照射して硬化させた。
〇:碁盤目試験にて剥離数が10個以下
×:碁盤目試験にて剥離数が21個以上
アクリル板の被記録媒体上に、インク組成物を印刷して、厚さ2μmの印字膜を形成した。この印字膜に、照射手段としてメタルハライドランプを用い、トータル照射光量が200mJ/cm2となるように紫外線を照射して、硬化させた。
〇:鉛筆硬度4H以上
×:鉛筆硬度4H未満
ポリエチレンテレフタレート(PET)からなるフィルムの被記録媒体上に、インク組成物を印刷して、厚さ2μm、20μmの条件となるよう印字膜をそれぞれ形成した。この印字膜に、照射手段としてメタルハライドランプを用い、トータル照射光量が200mJ/cm2、100mJ/cm2の条件でそれぞれ紫外線を照射して、硬化させた。印字膜の形成条件を以下に示す。
硬化性1:厚さ2μm、トータル照射光量200mJ/cm2
硬化性2:厚さ2μm、トータル照射光量100mJ/cm2
硬化性3:厚さ20μm、トータル照射光量200mJ/cm2
〇:指及び爪にインクが付着せず、爪で擦っても印字膜表面に傷がつかない
×:指にインクが付着する
Claims (5)
- 重合性化合物と白色顔料と光重合開始剤とを含む白色インクジェットインク組成物であって、
前記重合性化合物は、
単官能モノマーと、
アクリル当量が150より大きく254以下であり、且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第一の多官能モノマーと、
アクリル当量150以下、且つ、一分子中にエチレン性二重結合を2個以上有する第二の多官能モノマーと、
さらに(メタ)アクリル化アミン化合物を含み、
前記第一の多官能モノマーの含有量が、前記インクジェットインク組成物全体に対して1~20質量%であり、
前記第二の多官能モノマーの含有量が、前記インクジェットインク組成物全体に対して15~30質量%であり、
前記(メタ)アクリル化アミン化合物の含有量が、前記インクジェットインク組成物全体に対して0.1~15質量%であり、
前記(メタ)アクリル化アミン化合物の含有量と、前記第一の多官能モノマー及び前記第二の多官能モノマーの合計量との比が1.0:1.1~1.0:15.0である、インクジェットインク組成物。 - 前記(メタ)アクリル化アミン化合物が、一分子中にエチレン性二重結合を2個有し、
かつ一分子中にアミノ基を2個有する(メタ)アクリル化アミン化合物である、請求項1に記載のインクジェットインク組成物。 - 前記単官能モノマーの含有量が、前記インクジェットインク組成物全体に対して50質量%以下である、請求項1~2に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記(メタ)アクリル化アミン化合物のアクリル当量が、150より大きい、請求項1~3に記載のインクジェットインク組成物。
- 前記インクジェットインク組成物は、25℃の粘度が15mPa・s以下である、請求項1~4に記載のインクジェットインク組成物。
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