JP2018009074A - 活性エネルギー線硬化型組成物、インク、収容容器、2次元又は3次元の像形成装置、2次元又は3次元の像形成方法、及び、塗工物 - Google Patents
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Abstract
Description
(A):脂環構造を含む単官能モノマー
(B):脂環構造を含む2官能モノマー
(C):塩素化ポリプロピレン
(D):ポリエステル構造部分を有する重合体
(E):光重合開始剤
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、γ−ブチロラクトンアクリレート、ホルマール化トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン(メタ)アクリル酸安息香酸エステル、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、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ジアクリレート〔CH2=CH−CO−(OC2H4)n−OCOCH=CH2(n≒9)、同(n≒14)、同(n≒23)〕、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクレート〔CH2=C(CH3)−CO−(OC3H6)n−OCOC(CH3)=CH2(n≒7)〕、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、1,9−ノナンジオールジ(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、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、プロピレンオキサイド変性テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(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ヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルペンタ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、ポリウレタンジ(メタ)アクリレート、ポリウレタントリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリウレタンペンタ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、エチルオキセタンメチルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルなど。
分子開裂型光重合開始剤の例としては、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−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、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、2−ヒドロキシ−1−{4−〔4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル〕フェニル}−2−メチル−1−プロパン−1−オン、フェニルグリオキシックアシッドメチルエステル、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン−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、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホ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−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフォスフィンオキサイド、1,2−オクタンジオン−〔4−(フェニルチオ)−2−(o−ベンゾイルオキシム)〕、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、〔4−(メチルフェニルチオ)フェニル〕フェニルメタノンなどが挙げられる。
その例としては、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸−2−エチルヘキシル、p−ジメチルアミノ安息香酸メチル、安息香酸−2−ジメチルアミノエチル、p−ジメチルアミノ安息香酸ブトキシエチルなどが挙げられる。
また、物理特性などを考慮して必要に応じて種々の無機顔料や有機顔料が使用できる。
図3は、印刷ユニット3[各色(例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の印刷ユニット3a、3b、3c、3dからなる]のそれぞれにより、被印刷基材供給ロール1から供給された被印刷基材2(図の左から右へ搬送)に吐出された各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の印刷ごとに、紫外線光源(硬化用光源)4a、4b、4c、4dから光照射(UVを照射)して硬化し、カラー画像を形成する例を示している。
そのような状況を踏まえると、インクの粘度としては25℃で2〜150mPa・sであることが好ましく、25℃で吐出することを考えるとさらに好ましくは5〜18mPa・sである。
しかし、前記のように吐出ヘッドが有する温調機能を使用することも可能であり、本発明におけるインクは25℃で吐出できる程度の粘度だが、25℃で粘度が高すぎる場合には、必要に応じてヘッドを加温してインクを低粘度化すればよい。これを想定した場合、仮に加温条件を60℃とするなら、60℃の粘度は2〜20mPa・sであることが好ましく、さらに好ましくは5〜18mPa・sである。しかし、省エネルギー化や運転準備時間短縮などの観点から、加温せずとも吐出できることがより好ましい。そのため、吐出温度25〜40℃においてインク粘度が8〜15mPa・sが好ましい。
(A)脂環構造を含む単官能モノマー
(B)脂環構造を含む2官能モノマー
(C)塩素化ポリプロピレン
(D)ポリエステル構造部分を有する重合体
(E)光重合開始剤
A2:ジシクロペンテニルアクリレート 日立化成社製「FA−511AS」
A3:ジシクロペンタニルアクリレート 日立化成社製「FA−513AS」
A4:イソステアリルアクリレート 新中村化学社製「S−1800A」(※A4は比較対象であり、脂環構造を含まない。)
B2:シクロヘキサンジメタノールジアクリレート サートマー社製「CD406」
B3:ポリプロピレングリコールジアクリレート 新中村化学社製「APG−700」(※B3は比較対象であり、脂環構造を含まない。)
C2:塩素化ポリプロピレン 東洋紡社製「ハードレン14WL−P」重量平均分子量40,000
C3:塩素化ポリプロピレン イーストマンケミカル社製「CP343−1」重量平均分子量10,000
D2:ポリエステル構造部分を有する重合体 東洋紡社製「バイロンGK810」重量平均分子量24,000
E2:2−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 BASF社製「Irgacure379」
<評価対象>
まず、インクの取り扱いとしては、図1に示す形状のアルミ製パウチ袋に気泡が入らないようにインクを密封し、図2に示すようなプラスチック製カートリッジにインクを密封した前記のパウチ袋を収納し、このカートリッジが収納できるようにした筐体においてカートリッジからリコー社製MH2420ヘッドに達するまでインク流路を設置した。
基材は、包装材料や産業資材として幅広く使用されている汎用的なフィルム材料として、市販のPPフィルム(東洋紡社製ポリプロピレンフィルムP2161/厚さ60μm)、PETフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4300/厚さ188μm)を使用した。
該フィルムの未処理面(コロナ未処理面)にインクをインクジェット吐出して、3cm×10cmのベタ画像を作製した。なお、インク滴の打ち込み量をベタ塗膜が厚さ約10μmとなるように調整した。
作製したベタ状の印刷塗膜に対して、フュージョンシステムズジャパン社製UV照射機LH6(Dバルブ)を用いて光照射し、UVA領域に相当する波長域において0.2W/cm2で、3J/cm2の光量条件で硬化させ、これを評価対象とした。
硬化させたベタ塗膜に対して、JIS−K−5600−5−6に示されるクロスカット法による付着性(密着性)を評価した。はがれが見られなかったり、カットの交差点における小さなはがれのみの場合は○とし、明確にはがれが見られた場合は×とした。なお、○であったものは、引っ張り試験機で一定面積の塗膜を基材から剥離させるために必要な応力を測定したところ、いずれも1kPa以上の密着力を有していた。
塗膜強度はJIS−K−5600−5−4に示される鉛筆法による引っかき硬度評価で実施した。塗膜強度は「2B」<「B」<「HB」<「F」<「H」の順で強固である。なお、塗膜強度は基材種と密着性の影響を受けやすいため、易接着処理されたPETフィルムである東洋紡社製コスモシャインA4300(厚さ188μm)を基材として評価した。
吐出性はヘッドからの液滴の飛翔状態を高速度カメラで観察し、1、2、5、10kHzの4段階で、吐出速度異常ノズルが発生しない範囲の最大の吐出周波数を確認し、評価結果とした。
なお、実施例においては、吐出温度25〜40℃においてインク粘度が8〜15mPa・sであった。
実施例4〜5から、脂環構造を有していればモノマーの種類が変わっても同様の結果が得られることが分かった。
比較例2から、脂環構造を有する2官能モノマーの配合比が大きいと吐出不良となることが分かった。
比較例3から、脂環構造を有していないモノマーでは、塗膜強度が顕著に低下することが分かった。
実施例6〜9から、塩素化ポリプロピレン及びポリエステル構造部分を有する重合体の種類や配合量が異なっても、いずれも良好な基材密着性を発現することが分かった。また塩素化ポリプロピレンとポリエステル構造部分を有する重合体の分子量が小さい方が、より高周波での吐出が可能となり、時間当たりの生産性を向上できることが分かった。
実施例10のように着色インクであっても、同様の結果が得られることが分かった。
2 被印刷基材
3 印刷ユニット
3a 各色の印刷ユニット
3b 各色の印刷ユニット
3c 各色の印刷ユニット
3d 各色の印刷ユニット
4a 紫外線光源
4b 紫外線光源
4c 紫外線光源
4d 紫外線光源
5 加工ユニット
6 印刷物巻き取りロール
200 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
Claims (13)
- 脂環構造を含む単官能モノマー(A)と、全モノマー100重量部に対して10〜50重量部の脂環構造を含む2官能モノマー(B)と、塩素化ポリプロピレン(C)と、ポリエステル構造部分を有する重合体(D)と、を含むことを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記単官能モノマー(A)が、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート及びジシクロペンタニルアクリレートから選ばれる1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記2官能モノマー(B)が、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート及びシクロヘキサンジメタノールジアクリレートから選ばれる1つ以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記塩素化ポリプロピレン(C)の重量平均分子量が、100,000以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記ポリエステル構造部分を有する重合体(D)の重量平均分子量が、24,000以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 色材を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含むことを特徴とするインク。
- インクジェット用であることを特徴とする請求項7に記載のインク。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を収容したことを特徴とする収容容器。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物が収容された収容部と、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、を備えることを特徴とする2次元又は3次元の像形成装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物にLED光源を使用して活性エネルギー線を照射する照射工程を有することを特徴とする2次元又は3次元の像形成方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を用いたことを特徴とする塗工物。
- コロナ処理されていないポリプロピレン基材又はポリエチレンテレフタレート基材に1kPa以上の力で密着していることを特徴とする請求項12に記載の塗工物。
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