JP6212856B2 - 活性エネルギー線硬化型組成物、インクジェット記録用インク、(メタ)アクリル酸エステル - Google Patents

活性エネルギー線硬化型組成物、インクジェット記録用インク、(メタ)アクリル酸エステル Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化型組成物、インクジェット記録用インク、及びこれらに用いる(メタ)アクリル酸エステルに関する。
紙などの記録媒体上に画像を形成する方法には、電子写真方式、昇華記録方式、熱転写記録方式、インクジェット記録方式など種々の方式がある。この中で、インクジェット記録方式は、インク消費の効率が高く省資源性に優れており、単位記録あたりのインクコストを低く抑えることが可能である。しかし、水性インクを用いた場合には種々の問題がある。また、水の代りに有機溶剤を用いたインクもあるが、別の問題がある。
そこで、近年、活性エネルギー線硬化型インクを用いたインクジェット記録方式が注目されている。活性エネルギー線硬化型インクは、紫外線硬化型インク組成物として各種書籍、文献等に記載されており、通常、重合開始剤とモノマーを必須成分とし、必要に応じて、顔料、オリゴマー、ポリマー、増感剤などの成分が配合されているものである(非特許文献1、2など)。
上記モノマー成分には、硬化速度(感度)、インク粘度、硬化後の膜特性などの点から複数のモノマーを用いており、粘度が低く反応性に優れる分子量700以下の低分子量のモノマーと、多官能で分子量の大きなモノマーを組み合わせて用いていることが多い。モノマーはインクジェット記録用インクの80重量%近くを占める主成分であることから、材料開発に加えて、その配合(組み合わせ)に関する開発も活発に行われている。
例えば、分子内にアルキレンオキシド基を有する3官能以上の(メタ)アクリル酸のエステル又はアミド化合物を用いる発明(特許文献1)、分子内にアルキレンオキシド基を有する3官能以上の(メタ)アクリル酸のエステル又はアミドと炭素数6〜12のアルキル部分を有する単官能(メタ)アクリル酸のエステル又はアミドを組み合わせる発明(特許文献2)、2級水酸基を有する脂肪族(メタ)アクリレート化合物と分子内に窒素原子及び重合性不飽和結合を有する化合物とを組み合わせて用いる発明(特許文献3)、分子内に重合性不飽和結合及びアミノ基を有する重合性化合物を用いる発明(特許文献4)などが提案されている。
また、ウレタン構造を有するモノマー化合物を用いることも提案されており、例えば、ウレタンアクリレートオリゴマーを含む発明(特許文献5、6)がある。しかし、ウレタンアクリレートオリゴマーは、水素結合性のNH構造を有すること及び分子量が大きいことから粘度が高くなり、インクジェット記録用インクには適しておらず、他の低粘度の(メタ)アクリレートモノマーと混合して用いることになる。
ウレタン構造を有する分子量700以下の低分子量の(メタ)アクリレートモノマーについては、ウレタン構造を有するメタクリレートモノマーを用いる発明(特許文献7)が提案されているが、この場合も粘度が高くなるため、インクジェット記録用インクには適していない。
一方、インクジェット記録用インク以外の各種活性エネルギー線硬化型組成物においてもNH構造を有するウレタン(メタ)アクリレートやウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは用いられているが、何れも高粘度化を伴うものであり、その使用目的によっては、粘度による制約を受けたり、低粘度モノマーと併用して用いる必要がある。
更に、高硬化性と硬化膜の柔軟性、耐溶剤性や基材との密着性などの特性を向上させる目的で、脂肪族環構造を有するモノマーを用いる発明(特許文献8)、ジオキソランやジオキサン等のヘテロ環構造を有するモノマーを用いる発明(特許文献9)、2種類以上の脂肪族環構造、ヘテロ環構造、芳香族環構造を有するモノマーを複数用いる発明(特許文献10)なども提案されている。
前記従来のモノマー化合物をインクに使用する際には、その臭い(臭気)も重要な課題となる。一般に各種活性エネルギー線硬化型インクには、希釈剤と呼ばれる分子量700以下の低分子量の反応性モノマーが溶剤を兼ねて多量に配合されており、粘度等のインク物性を適切な状態に保っている。しかし、このような分子量700以下の低分子量のモノマー化合物には特有の臭気があり不快感を与えることが多い。
化学物質の臭気は空気中に飛散した化合物分子を人間がその嗅覚で検知することによって認識されるものであるから、前記モノマー化合物のような特有の臭気を持つものに対しては、化合物自身が空気中に飛散しにくいものであることが重要である。そこで、例えばモノマー化合物の分子量を大きくしたり、極性の官能基を導入して分子間相互作用を強くしたりして、モノマー化合物の空気中への飛散を抑制することが、インクの臭気を改善する方法の一つになると考えられる。
しかしながら、高分子量のモノマー化合物だけでインクを作製すると、粘度が高くなってしまい、インクジェット記録用インクのような低粘度を必要とする用途には適さない。また、前記公知文献記載の分子量700以下の低分子量モノマー化合物も臭気の問題の改善は十分でない。
そこで、本発明は、活性エネルギー線による光重合反応性及び硬化性に優れ、かつ臭気が改善された(メタ)アクリル酸エステルを含む活性エネルギー線硬化型組成物の提供を目的とする。
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、活性エネルギー線硬化型組成物及びインクに含まれる活性エネルギー線硬化型モノマーである(メタ)アクリル酸エステル化合物の分子構造中に特定の官能基を導入することにより、モノマー特有の不快な臭気が少なくなり、活性エネルギー線に対する反応性及び硬化性が優れることを見出した。
即ち、上記課題は次の1)の発明によって解決される。
1) 下記式(1)で表されるウレタン構造を分子内に1個有する、下記式(2)又は(5)で表される構造を備えた、下記式F−1〜F−4、G−1〜G−4及びJ−1〜J−4のいずれかで表される(メタ)アクリル酸エステル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。
Figure 0006212856
〔前記式(1)中の窒素原子は水素と結合していない。〕

Figure 0006212856
〔前記式(2)中、R1及びR2はメチル基又はエチル基を示し、R3は下記式(3)又は式(4)で表される基を示し、R4は水素原子又はメチル基を示す。〕

Figure 0006212856

Figure 0006212856
前記式(5)中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5はメチル基又はエチル基を示す。〕

Figure 0006212856
本発明によれば、活性エネルギー線による光重合反応性及び硬化性に優れ、かつ臭気が改善された(メタ)アクリル酸エステルを含む活性エネルギー線硬化型組成物を提供できる。
以下、上記本発明1)について詳しく説明するが、本発明1)の実施の態様には、次の2)〜)も含まれるので、これらも併せて説明する。
) 前記(メタ)アクリル酸エステルが、前記式F−1、F−2、G−3、G−4、J−3及びJ−4で表される化合物のいずれかであることを特徴とする1)に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
) 更に、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、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−オンから選ばれた少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする1)又は2)に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
) 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を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
) 下記式F−1〜F−4、G−1〜G−4及びJ−1〜J−4のいずれかで表される(メタ)アクリル酸エステル。
Figure 0006212856
) 前記式F−1、F−2、G−3、G−4、J−3及びJ−4のいずれかで表される5)に記載の(メタ)アクリル酸エステル。
本発明で用いる(メタ)アクリル酸エステルは、活性エネルギー線の照射によって硬化(乾燥)させることができるものである。そして、これを含む活性エネルギー線硬化型組成物を作製し、印刷用インク、各種の接着剤、コーティング剤等に適用できる。
印刷用インクについては、オフセット印刷、スクリーン印刷を始めとする各種印刷用途に適用可能であるが、中でも低粘度特性を必要とするインクジェット記録用インク(以下、インクということもある)、及びこれを用いたインクジェット記録方法に適している。
<(メタ)アクリル酸エステル>
本発明で用いる(メタ)アクリル酸エステルは、前記式(1)で表されるウレタン構造を分子内に1個有する、前記式(2)又は(5)で表される構造を備えた、前記式F−1〜F−4、G−1〜G−4及びJ−1〜J−4のいずれかで表される化合物である。
前記式(3)はグリセリンから誘導される構造であり前記式(4)はトリメチロールプロパンから誘導される構造である。
本発明で用いる(メタ)アクリル酸エステルは、その分子構造中にプロトン性のNH構造を含まないウレタン構造を有しており、この構造による適度な極性によって生じる分子間相互作用により、重合の際に反応性モノマーとして近接し重合性部位同士の距離が近くなること、更には、分子内に重合反応性の(メタ)アクリル酸エステル構造を2個以上有することにより、反応性や硬化性が向上する。これらのウレタン構造の特徴は水素原子を含んでいないことであり、生じる分子間相互作用は、水素結合を介した従来のウレタン構造を含むモノマー化合物間の相互作用に比べて分子運動の自由度は高く保たれている。また、分子量が比較的小さい化合物であることも加わって、モノマーの粘性上昇が抑制される傾向にあることから、インクに適したものであるといえる。
前記(メタ)アクリル酸エステルの分子量は150〜350が特に好ましい。臭気性の観点からはモノマーの分子量が大きい方が好ましいが、流動性の観点からは分子量が小さい方が好ましい。換言すれば、低分子量になるほど流動性が上がるが臭気が悪化する傾向に有り、高分子量になるほど臭気が改善されるが流動性が悪化する傾向にある。したがって、臭気性と流動性のバランスがよい前記分子量範囲のものを用いる。
<重合開始剤>
本発明で用いる(メタ)アクリル酸エステルは重合開始剤と共に活性エネルギー線硬化型組成物とし、インクジェット記録用インクなどに用いることができる。
重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、アニオン重合開始剤などが挙げられるが、ラジカル重合開始剤とアニオン重合開始剤が好ましく、特にラジカル重合開始剤が好ましい。
重合開始剤は、(メタ)アクリル酸エステルの種類やインクなどの使用目的に応じて、適宜選択することができる。
インクの場合の重合開始剤は、外部エネルギーを吸収して重合開始種を生成する化合物である。重合を開始するために使用される外部エネルギーは、熱又は活性エネルギー線に大別され、それぞれ熱重合開始剤又は光重合開始剤が使用される。活性エネルギー線にはγ線、β線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線が挙げられる。また、熱重合開始剤及び光重合開始剤としては公知の化合物が使用できる。
好ましいラジカル重合開始剤としては(a)芳香族ケトン類、(b)アシルホスフィンオキシド化合物、(c)芳香族オニウム塩化合物、(d)有機過酸化物、(e)チオ化合物、(f)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(g)ケトオキシムエステル化合物、(h)ボレート化合物、(i)アジニウム化合物、(j)メタロセン化合物、(k)活性エステル化合物、(l)炭素ハロゲン結合を有する化合物、(m)アルキルアミン化合物等が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、イソプロピルキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−エチルアントラキノン、アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−4′−イソプロピルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、イソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、カンファーキノン、ベンズアントロン、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、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4,4′−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4,4′−トリ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′−ジ(メトキシカルボニル)−4,4′−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,4′−ジ(メトキシカルボニル)−4,3′−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4′−ジ(メトキシカルボニル)−3,3′−ジ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)フェニル〕−2−(o−ベンゾイルオキシム)、2−(4′−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3′,4′−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2′,4′−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(2′−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4′−ペンチルオキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−〔p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)〕−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1,3−ビス(トリクロロメチル)−5−(2′−クロロフェニル)−s−トリアジン、1,3−ビス(トリクロロメチル)−5−(4′−メトキシフェニル)−s−トリアジン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、3,3′−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、2−(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニル−1,2′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(2−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラキス(4−エトキシカルボニルフェニル)−1,2′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニル−1,2′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(2,4−ジブロモフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニル−1,2′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニル−1,2′−ビイミダゾール、3−(2−メチル−2−ジメチルアミノプロピオニル)カルバゾール、3,6−ビス(2−メチル−2−モルホリノプロピオニル)−9−n−ドデシルカルバゾール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル〕チタニウム、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。
中でも、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(チバジャパン社製のIRGACURE 819:商品名)又は2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(チバジャパン社製のDAROCUR TPO:商品名)、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバジャパン社製のIRGACURE 184:商品名)、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(チバジャパン社製のIRGACURE 907:商品名)、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(チバジャパン社製のIRGACURE 379:商品名)等は、インク組成物中に含まれる他の成分との相溶性が高く、少ない紫外線照射量でインクを硬化させることができるので好ましい。
重合開始剤は、(メタ)アクリル酸エステル、任意成分として用いられる後述の他の重合性化合物及び着色剤の総重量に対して、1〜50重量%の範囲が好ましく、2〜40重量%の範囲がより好ましく、5〜30重量%の範囲が更に好ましい。また、重合開始剤と後述する増感剤を併用する場合には、重合開始剤:増感剤の重量比は、200:1〜1:200が好ましく、より好ましくは50:1〜1:50の範囲である。
インクにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有量は、20〜98重量%が好ましく、30〜90重量%が更に好ましく、30〜80重量%の範囲が特に好ましい。また、(メタ)アクリル酸エステルは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のインクには、上記した成分に加えて、本発明の効果を損なわない限りにおいて、物性向上などの目的で、他の成分を配合することができる。以下、これらの任意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有してもよく、これにより着色画像を形成することができる。着色剤については特に制限はなく、顔料、油溶性染料、水溶性染料、分散染料等の任意の公知の着色剤から適宜選択して用いることができる。
着色剤としては、耐候性に優れ、色再現性に富む顔料や油溶性染料が好ましく、顔料がより好ましい。また、本発明のインク組成物に好適に使用し得る着色剤は、活性エネルギー線による硬化反応の感度を低下させないという観点から、硬化反応である重合反応に対して重合禁止剤として機能しない化合物を選択することが好ましい。
顔料としては特に限定されないが、例えばカラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が挙げられ、目的に応じて適宜選択して使用できる。
赤又はマゼンタ顔料としては、例えば、Pigment Red 3,5,19,22,31,38,43,48:1,48:2,48:3,48:4,48:5,49:1,53:1,57:1,57:2,58:4,63:1,81,81:1,81:2,81:3,81:4,88,104,108,112,122,123,144,146,149,166,168,169,170,177,178,179,184,185,208,216,226,257,Pigment Violet 3,19,23,29,30,37,50,88,Pigment Orange 13,16,20,36、等が挙げられる。
青又はシアン顔料としては、例えば、Pigment Blue 1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,17−1,22,27,28,29,36,60、等が挙げられる。
緑顔料としては、例えば、Pigment Green 7,26,36,50、等が挙げられる。
黄顔料としては、例えば、Pigment Yellow 1,3,12,13,14,17,34,35,37,55,74,81,83,93,94,95,97,108,109,110,137,138,139,153,154,155,157,166,167,168,180,185,193、等が挙げられる。
黒顔料としては、例えば、Pigment Black 7,28,26、等が挙げられ、白色顔料としては、例えば、Pigment White 6,18,21、等が挙げられる。
本発明のインクで使用できる油溶性染料について説明する。ここで言う油溶性染料とは実質的に水に不溶な染料を意味する。具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解できる染料の重量)が1g以下であり、好ましくは0.5g以下、より好ましくは0.1g以下であるものを指す。従って、油溶性染料とは、水に不溶性の顔料や油溶性色素を意味し、これらの中でも油溶性色素が好ましい。
油溶性染料のうち、イエロー染料としては、例えば、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類、ピラゾロン類、ピリドン類、開鎖型活性メチレン化合物類を有するアリール若しくはヘテリルアゾ染料、カップリング成分として開鎖型活性メチレン化合物類を有するアゾメチン染料、ベンジリデン染料やモノメチンオキソノール染料のようなメチン染料、ナフトキノン染料、アントラキノン染料のようなキノン系染料等が挙げられ、これ以外の染料種としてはキノフタロン染料、ニトロ・ニトロソ染料、アクリジン染料、アクリジノン染料等が挙げられる。
油溶性染料のうち、マゼンタ染料としては、例えば、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類を有するアリール若しくはヘテリルアゾ染料、カップリング成分としてピラゾロン類、ピラゾロトリアゾール類を有するアゾメチン染料、アリーリデン染料、スチリル染料、メロシアニン染料、オキソノール染料のようなメチン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料、ナフトキノン、アントラキノン、アントラピリドンなどのようなキノン系染料、ジオキサジン染料等のような縮合多環系染料等が挙げられる。
油溶性染料のうち、シアン染料としては、例えば、インドアニリン染料、インドフェノール染料或いはカップリング成分としてピロロトリアゾール類を有するアゾメチン染料、シアニン染料、オキソノール染料、メロシアニン染料のようなポリメチン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料のようなカルボニウム染料、フタロシアニン染料、アントラキノン染料、カップリング成分としてフェノール類、ナフトール類、アニリン類を有するアリール若しくはヘテリルアゾ染料、インジゴ・チオインジゴ染料等を挙げることができる。
油溶性染料の好ましい具体例としては、C.I.ソルベント・ブラック 3,7,27,29及び34、C.I.ソルベント・イエロー 14,16,19,29,30,56,82,93及び162、C.I.ソルベント・レッド 1,3,8,18,24,27,43,49,51,72,73,109,122,132及び218、C.I.ソルベント・バイオレット 3、C.I.ソルベント・ブルー 2,11,25,35,38,67及び70、C.I.ソルベント・グリーン 3及び7、C.I.ソルベント・オレンジ 2等が挙げられる。
また、本発明のインクにおいては、水非混和性有機溶媒に溶解する範囲で分散染料を用いることもできる。その好ましい具体例としては、C.I.ディスパースイエロー 5,42,54,64,79,82,83,93,99,100,119,122,124,126,160,184:1,186,198,199,201,204,224,237、C.I.ディスパーズオレンジ 13,29,31:1,33,49,54,55,66,73,118,119,163、C.I.ディスパーズレッド 54,60,72,73,86,88,91,92,93,111,126,127,134,135,143,145,152,153,154,159,164,167:1,177,181,204,206,207,221,239,240,258,277,278,283,311,323,343,348,356,362、C.I.ディスパーズバイオレット 33、C.I.ディスパーズブルー 56,60,73,87,113,128,143,148,154,158,165,165:1,165:2,176,183,185,197,198,201,214,224,225,257,266,267,287,354,358,365,368、C.I.ディスパーズグリーン 6:1,9等が挙げられる。
着色剤は、インク中で適度に分散していることが好ましく、分散にはボールミル、サンドミル、リングミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等の各分散装置を用いることができる。
また、着色剤を分散させる際に分散剤を添加することも可能である。分散剤の種類には特に制限はないが、高分子分散剤が好ましい。これらの分散剤は、着色剤100重量部に対し、1〜50重量部添加することが好ましい。
着色剤は、インクの使用目的に応じて1種又は2種以上を適宜選択して用いればよい。
インク中で固体のまま存在する顔料などの着色剤を使用する際には、着色剤粒子の平均粒径は、好ましくは0.005〜0.5μm、より好ましくは0.01〜0.45μm、更に好ましくは、0.015〜0.4μmとなるように、着色剤、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を設定することが好ましい。この粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性、透明性及び硬化感度を維持できる。
着色剤の含有量は、インクの使用目的により適宜選択されるが、インク物性や着色性を考慮すれば、一般的には、インク全体の0.5〜10重量%が好ましく、1〜8重量%がより好ましい。なお、酸化チタン等の白色顔料を着色剤とする白色インク組成物の場合には、着色剤の含有量は、隠蔽性を確保するために、インク全体の、5〜30重量%が好ましく、10〜25重量%がより好ましい。
<他の重合性化合物(モノマー)>
本発明のインクは、前記(メタ)アクリル酸エステル以外の重合性化合物を含むことも可能である。併用可能な重合性化合物としてはラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、アニオン重合性化合物が挙げられる。
ラジカル重合性化合物は、分子中にラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であれば特に限定されず、モノマー、オリゴマー、ポリマー等の化学形態を持つものが含まれる。併用するラジカル重合性化合物は1種を単独で用いてもよく、また目的とする特性を向上させるために任意の比率で2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合性化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸、それらの塩及び、これらから誘導される化合物、エチレン性不飽和基を有する無水物、アクリロニトリル、スチレン、更に種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン等のラジカル重合性化合物が挙げられる。
具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、カルビトールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、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、プロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、エポキシアクリレート等のアクリル酸誘導体、メチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン等のメタクリル酸誘導体、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリンなどのアクリルアミド誘導体、その他、アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物の誘導体が挙げられる。また、非特許文献1の本文及び光反応材料データ編を始めとする資料等に記載されている市販品又は公知の反応性モノマー、オリゴマー、ポリマーを用いることができる。
更に、ラジカル重合性化合物として、ビニルエーテル化合物を用いることも好ましい。好適に用いられるビニルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、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、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオ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、ヒドロキシエチルモノビニルエーテル、ヒドロキシノニルモノビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−o−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のモノビニルエーテル化合物等が挙げられる。ビニルエーテル化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
本発明のインクで併用可能な他の重合性化合物としては、(メタ)アクリル系モノマー又はプレポリマー、エポキシ系モノマー又はプレポリマー、ウレタン系モノマー又はプレポリマー等の(メタ)アクリル酸エステルも挙げることができる。
具体的には、2−エチルヘキシルジグリコールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、エトキシ化フェニルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、ノニルフェノールエチレンオキシド付加物アクリレート、変性グリセリントリアクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、変性ビスフェノールAジアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物ジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリレンジイソシアナートウレタンプレポリマー、ラクトン変性可撓性アクリレート、ブトキシエチルアクリレート、プロピレングリコールジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ヘキサメチレンジイソシアナートウレタンプレポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ヘキサメチレンジイソシアナートウレタンプレポリマー、ステアリルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ラクトン変性アクリレート等が挙げられる。
なお、重合開始剤と重合性化合物の選択に関しては、ラジカル重合性化合物とラジカル重合開始剤との組み合わせ以外にも、種々の目的に応じて、下記に示すようなカチオン重合性化合物とカチオン重合開始剤とを併用したラジカル・カチオンのハイブリッド型硬化インクや、アニオン重合性化合物とアニオン重合開始剤とを併用したラジカル・アニオンハイブリッド型硬化インクとしてもよい。
カチオン重合性化合物としては、光酸発生剤から発生する酸により重合反応を開始し、硬化する化合物であれば特に制限はなく、光カチオン重合性モノマーとして知られる各種公知のカチオン重合性モノマーを使用することができる。その例としては、非特許文献1などに記載されている各種エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。また、上記カチオン重合性化合物と併用するカチオン重合開始剤(光酸発生剤)としては、公知の各種材料を用いることができ、例えば、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C 、PF 、AsF 、SbF 、CFSO 塩、スルホン酸を発生するスルホン化物、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物、鉄アレン錯体等が挙げられる。上記カチオン重合開始剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アニオン重合性化合物としては、各種エポキシ化合物、ラクトン化合物、アクリル化合物、メタクリル化合物などが挙げられるが、中でも、前記ラジカル重合性化合物として例示されたアクリル系化合物、メタクリル系化合物が好ましい。また、アニオン重合開始剤としては、いわゆる、光塩基発生剤を挙げることができ、オルトニトロベンジルカルバメート誘導体、オルトアシルオキシル誘導体、オルトカルバモイルオキシムアミジン誘導体などが挙げられる。
<増感剤>
本発明のインクには、前記重合開始剤の活性光線照射による分解を促進させるために増感剤を添加することができる。増感剤は、特定の活性エネルギー線を吸収して電子励起状態となるものである。電子励起状態となった増感剤は、重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用を生じることにより、重合開始剤の化学変化(分解、ラジカル、酸又は塩基の生成)を促進させる。増感剤としては、重合開始剤に開始種を発生させる活性エネルギー線の波長に応じた化合物を使用すればよい。増感剤としては増感色素が好ましく、例えば以下のような、350〜450nm域に吸収波長を有するものが挙げられる。
多核芳香族類(例えばピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えばチアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えばチオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えばアクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えばアントラキノン)、スクアリリウム類(例えば、スクアリリウム)、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン)
<共増感剤>
本発明のインクには共増感剤を含有させることもできる。共増感剤は、増感色素の活性エネルギー線に対する感度を一層向上させたり、酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する等の作用を有する。共増感剤の例としては、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等のアミン系化合物、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等のチオール及びスルフィド類を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
<その他の成分>
本発明のインクには、必要に応じて、重合禁止剤、溶剤等のその他の成分を添加することができる。重合禁止剤は、インクの保存性(保管安定性)を高める観点から添加する。また、本発明のインクは、必要に応じて加熱し低粘度化して吐出することができ、その場合の熱重合によるヘッド詰まりを防ぐためにも重合禁止剤を添加することが好ましい。
その例としては、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、クペロンAl等が挙げられる。重合禁止剤の添加量は、インク全量に対し、200〜20,000ppmが好ましい。
本発明のインクの粘度は、インクジェット装置における吐出性を考慮し、吐出時の環境において、好ましくは7〜30mPa・s、より好ましくは7〜25mPa・sとする。
本発明のインクは、活性エネルギー線硬化型インクのため、溶剤を含まないことが好ましいが、硬化後のインクと記録媒体との接着性等の特性を向上させる目的で、インクの硬化速度等に影響がない場合に限り、溶剤を含有させることもできる。溶剤としては有機溶剤や水が使用できる。有機溶剤の含有量は、インク全体の0.1〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%の範囲である。
更に、必要に応じて、公知の添加剤である界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類等を、適宜選択して添加することができる。また、ポリオレフィンやPET等に対する接着性を改善するために、重合阻害のない粘着付与剤(タッキファイヤー)を含有させることも可能である。
以下、実施例、参考例、及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、以下の例においては、「%」は「重量%」である。
調製したインクは、本発明で用いる(メタ)アクリル酸エステルの効果をより明確にするため、着色剤を始めとする各種添加成分を含まない組成とした。
H−NMRは、JEOL製H−NMR(500MHz)を用いて測定し、IRは、PERKIN ELMER製FT−IR SpectrumGXを用いて測定した。
また、以下に示す合成例のうち、〔合成例1〕〜〔合成例6〕は、参考例1〜3、及び5〜7に用いた、下記式B−1、B−2、D−1、D−2、E−1、E−2に示す化合物である。
Figure 0006212856
〔合成例1〕
<B−1の合成>
エチレングリコール(33.5g,540mmol)とピリジン(20g)の混合物にジエチルカルバモイルクロライド(12.2g,90mmol)を室温下でゆっくりと加え、次いで、約45℃で約20時間反応させた。反応混合物を水(150ml)に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、抽出層を10%塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を濃縮して得られた液体をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 300g)により精製して、無色油状物(10.2g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、下記中間体1であることが確認された。収率は約70%。
(中間体1)
Figure 0006212856
H−NMR(CDCl)δ1.13(t,6H),3.30(br,4H),3.80(m,2H),4.24(m,2H)
IR(NaCl)3445,2975,2937,2878,1698,1681,1485,1429,1381,1365,1316,1278,1178,1068,1024,972,939,892,770cm−1

次に、得られた中間体1(3.7g,23mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.1g,40mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(2.7g,30mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(4.5g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、B−1であることが確認された。収率は約91%。
H−NMR(CDCl)δ1.12(bs,6H),3.27(d,4H),4.32(m,2H)4.38(m,2H),5.85−5.87(dd,1H),6.12−6.17(m,1H),6.41−6.45(dd,1H)
IR(NaCl)2976,2936,2878,1728,1703,1637,1620,1480,1459,1428,1409,1381,1366,1276,1195,1170,1067,974,810,769cm−1
〔合成例2〕
<B−2の合成>
前記合成例1で得た中間体1(3.7g,23mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.1g,40mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(3.1g,30mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、黄色油状物(4.3g)を得た。この黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、B−2であることが確認された。収率は約82%。
H−NMR(CDCl)δ1.12(bs,6H),1.95(s,3H),3.27(d,4H),4.33(m,2H),4.37(m,2H),5.58(m,1H),6.13(m,1H)
IR(NaCl)2977,2935,1704,1638,1480,1453,1428,1380,1320,1298,1275,1226,1161,1078,941,884,815,769,654cm−1
〔合成例3〕
<D−1の合成>
エチレングリコール(18.6g,300mmol)とピリジン(20g)の混合物に4−モルホリニルカルバモイルクロライド(7.4g,50mmol)を室温下でゆっくりと加え、次いで、約45℃で約20時間反応させた。反応混合物を水(150mL)に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、抽出層を10%塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を濃縮して得られた液体をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 300g)により精製して、無色油状物(6.5g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、下記中間体2であることが確認された。収率は約75%。
(中間体2)
Figure 0006212856
H−NMR(CDCl)δ1.54(bs,4H),1.60(m,2H),2.98(bs,1H),3.43(dd,4H),3.81(m,2H),4.24(m,2H)
IR(NaCl)3434,2938,2857,1378,1475,1442,1349,1266,1238,1154,1073,1030,956,897,854,804,767cm−1

次に、得られた中間体2(3.5g,20mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(3.0g,30mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(2.3g,25mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(3.8g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、D−1であることが確認された。収率は約89%。
H−NMR(CDCl)δ3.47(bs,4H),3.65(bs,4H),4.34(m,2H),4.38(m,2H),5.85−5.88(dd,1H),6.12−6.18(m,1H),6.41−6.45(dd,1H)
IR(NaCl)2964,2901,2860,1727,1704,1636,1620,1463,1434,1410,1357,1296,1277,1243,1190,1116,1071,986,935,882,856,810,765,574cm−1
〔合成例4〕
<D−2の合成>
前記合成例3で得た中間体2(3.2g,18mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.0g,40mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(2.6g,25mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(3.3g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、D−2であることが確認された。収率は約75%。
H−NMR(CDCl)δ1.95(s,3H),3.47(bs,4H),3.65(bs,4H),4.36(m,4H),5.59(m,1H),6.13(m,1H)
IR(NaCl)2963,2900,2856,1709,1637,1433,1360,1320,1298,1277,1243,1168,1117,1073,1048,1023,998,948,889,853,815,765,656,573cm−1
〔合成例5〕
<E−1の合成>
エチレングリコール(18.6g,300mmol)とピリジン(20g)の混合物に1−ピペリジンカルバモイルクロライド(7.4g,50mmol)を室温下でゆっくりと加え、次いで、約45℃で約20時間反応させた。反応混合物を水(150ml)に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、抽出層を10%塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を濃縮して得られた液体をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 300g)により精製して、無色油状物(6.5g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、下記中間体3であることが確認された。収率は約75%。
(中間体3)
Figure 0006212856
H−NMR(CDCl)δ1.53(bs,4H),1.59(m,2H),2.98(bs,1H),3.43(dd,4H),3.81(bs,2H),4.24(m,2H)
IR(NaCl)3434,2938,2857,1678,1475,1442,1349,1266,1238,1154,1073,1030,985,956,897,867,854,804,767,556cm−1

次に、得られた中間体3(2.8g,16mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(3.5g,35mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(2.3g,25mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(3.4g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、E−1であることが確認された。収率は約93%。
H−NMR(CDCl)δ1.52(bs,4H),1.58(m,2H),3.41(bs,4H),4.31(m,2H),4.38(m,2H),5.84−5.87(dd,1H),6.12−6.18(m,1H),6.42−6.46(dd,1H)
IR(NaCl)2939,2857,1726,1703,1636,1619,1472,1435,1409,1375,1350,1281,1262,1236,1190,1151,1095,1067,1024,985,929,880,853,809,765cm−1
〔合成例6〕
<E−2の合成>
前記合成例5で得た中間体3(2.8g,16mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(3.0g,30mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(2.1g,20mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、無色油状物(3.4g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、E−2であることが確認された。収率は約88%。
H−NMR(CDCl)δ1.52(bs,4H),1.59(m,2H),1.95(s,3H),3.41(bs,4H),4.32(m,2H),4.36(m,2H),5.59(m,1H),6.13(bs,1H)
IR(NaCl)2939,2857,1703,1638,1471,1435,1376,1350,1320,1298,1264,1236,1168,1150,1093,1023,954,911,885,853,814,765,654cm−1
〔合成例7〕
<F−1の合成>
4−ヒドロキシ−1−ピペリジンカルボン酸エチル(4.0g,23mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.1g,40mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(2.7g,30mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(4.6g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、F−1であることが確認された。収率は約88%。
H−NMR(CDCl)δ1.27(t,3H),1.68(m,2H),1.89(m,2H),3.32(m,2H),3.76(b,2H),4.14(q,2H),5.02(m,1H),5.83−5.86(dd,1H),6.10−6.15(m,1H),6.39−6.43(dd,1H)
IR(NaCl)2958,2869,1723,1702,1635,1619,1473,1434,1407,1381,1356,1316,1296,1274,1233,1194,1138,1096,1079,1028,985,941,892,811,768,670cm−1
〔合成例8〕
<F−2の合成>
4−ヒドロキシ−1−ピペリジンカルボン酸エチル(4.0g,23mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.0g,40mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(3.1g,30mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(3.6g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、F−2であることが確認された。収率は約65%。
H−NMR(CDCl)δ1.27(t,3H),1.69(m,2H),1.88(m,2H),1.95(dd,3H),3.38(m,2H),3.70(b,2H),4.14(q,2H),5.02(m,1H),5.57(m,1H),6.11(m,1H)
IR(NaCl)2958,2932,2869,1704,1637,1472,1434,1382,1354,1327,1294,1274,1231,1170,1137,1096,1079,1029,941,910,870,837,815,768,653,611cm−1
〔合成例9〕
<G−3の合成>
グリセリン(46.0g,540mmol)とピリジン(47g)の混合物にジエチルカルバモイルクロライド(27.1g,200mmol)を室温下でゆっくりと加え、次いで、約50℃で約15時間反応させた。反応混合物を減圧下で濃縮して過剰のピリジンを除去した後、10%塩酸を加えて酸性にし、減圧下で濃縮して水を除去し茶色の油状物を得た。得られた油状物を酢酸エチルで抽出し、抽出層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を濃縮して得られた黄色油状物(27g)をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 400g)により精製して、無色油状物(16.1g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMRから、下記中間体4であることが確認された。収率は約42%。
(中間体4)
Figure 0006212856
H−NMR(CDCl)δ1.13(t,6H)3.23−3.33(m,4H),3.56−3.62(m,1H),3.63−3.69(m,1H),3.73(d,1H),3.77−3.82(m,1H),3.86−3.92(m,1H),4.20(bs,2H)
IR(NaCl)3419,2974,2936,2878,1681,1485,1457,1431,1381,1365,1316,1280,1225,1180,1071,1009,770cm−1

次に、得られた中間体4(3.4g,18mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(5.6g,55mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(4.1g,45mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、無色油状物(3.3g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、G−3であることが確認された。収率は約91%。
H−NMR(CDCl)δ1.11(t,6H),3.26(d,4H),4.22−4.44(m,4H),5.44(m,1H),5.85−5.90(dd,2H),6.09−6.17(m,2H),6.40−6.46(dd,2H)
IR(NaCl)2976,1732,1704,1636,1480,1457,1429,1408,1381,1273,1173,1072,984,808,767cm−1
〔合成例10〕
<G−4の合成>
前記合成例9で得た中間体4(6.7g,35mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(11.1g,110mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(9.4g,90mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、無色油状物(7.8g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、G−4であることが確認された。収率は約68%。
H−NMR(CDCl)δ1.11(bs,6H),1.94(s,6H),3.25(d,4H),4.25−4.45(m,4H),5.44(m,1H),5.60(m,2H),6.12(m,2H)
IR(NaCl)2977,2933,1724,1706,1638,1479,1456,1428,1379,1319,1294,1274,1226,1164,1097,1074,1013,944,854,813,767,667cm−1
〔合成例11〕
<J−3の合成>
トリメチロールプロパン(67.0g,600mmol)とピリジン(47g)の混合物にジエチルカルバモイルクロライド(27.1g,200mmol)を室温下でゆっくりと加え、次いで、約50℃で約15時間反応させた。反応混合物を減圧下で濃縮し過剰のピリジンを除去した後、10%塩酸を加えて酸性にし、減圧下で濃縮して水を除去し茶色の油状物を得た。得られた油状物を酢酸エチルで抽出し、抽出層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この酢酸エチル溶液を濃縮して得られた緑色油状物(32g)をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 400g)により精製して、無色油状物(17.7g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMRから、下記中間体5であることが確認された。収率は約38%。
(中間体5)
Figure 0006212856
H−NMR(CDCl)δ0.89(t,3H),1.14(t,6H),1.28(q,2H),3.23−3.34(m,4H),3.48−3.59(m,4H),3.62−3.66(m,2H),4.23(s,2H)
IR(NaCl)3431,2970,2935,2881,1678,1487,1459,1431,1380,1316,1279,1225,1180,1069,1004,771cm−1

次に、得られた中間体5(3.4g,14mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(4.6g,45mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、アクリル酸クロライド(3.3g,36mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、淡黄色油状物(2.1g)を得た。この淡黄色油状物は、下記H−NMR及びIRから、J−3であることが確認された。収率は約43%。
H−NMR(CDCl)δ0.94(t,3H),1.12(t,6H),1.55(q,2H),3.26(d,4H)4.09(s,2H),4.16(s,4H),5.84−5.87(dd,2H),6.09−6.15(m,2H),6.38−6.43(dd,2H)
IR(NaCl)2973,2935,1730,1701,1635,1558,1540,1473,1457,1428,1408,1380,1271,1172,1064,987,809,786,768cm−1
〔合成例12〕
<J−4の合成>
前記合成例11で得た中間体5(8.1g,35mmol)を脱水ジクロロメタン(70mL)中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン(11.1g,110mmol)を加えた。混合物を約−10℃に冷却した後、メタクリル酸クロライド(9.4g,90mmol)を、系内温度が−10〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、その後、2時間室温下で攪拌した。析出物を濾過によって取り除き、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して茶色油状物を得た。得られた油状物をカラムクロマトグラフィー(Wakogel C300 250g)により精製して、無色油状物(10.4g)を得た。この無色油状物は、下記H−NMR及びIRから、J−4であることが確認された。収率は約80%。
H−NMR(CDCl)δ0.95(t,3H),1.11(t,6H),1.56(q,2H),1.94(s,6H),3.26(d,4H),4.10(s,2H),4.15(s,4H),5.58(m,2H),6.10(bs,2H)
IR(NaCl)2974,2933,1722,1705,1636,1558,1540,1473,1457,1428,1379,1321,1294,1273,1226,1162,1073,1014,942,813,785,768cm−1
〔参考合成例1〕
<2−アクリロキシエチルエチルスルフィドの合成>
前記合成例1におけるジエチルカルバモイルクロライドの代りに、2−(エチルチオ)エタノールを用い、その他は同じ方法によって、下記の2−アクリロキシエチルエチルスルフィドを無色油状物として得た。収率は約83%。この化合物の構造は、H−NMR、IRによって確認された。
H−NMR(CDCl3)δ1.28(t,3H),2.61(q,2H),2.80(t,2H),4.32(t,2H),5.84−5.87(dd,2H),6.11−6.16(m,2H),6.41−6.45(dd,2H)
IR(NaCl)2967,2929,1727,1636,1620,1454,1407,1297,1269,1183,1056,983,810,666cm−1
Figure 0006212856
〔参考合成例2〕
<2−メタクリロキシエチルエチルスルフィドの合成>
前記参考合成例1におけるアクリル酸クロライドの代わりに、メタクリル酸クロライドを用い、その他は同じ方法によって、下記の2−メタクリロキシエチルエチルスルフィドを無色油状物として得た。収率は約82%。この化合物の構造は、H−NMR、IRによって確認された。
H−NMR(CDCl3)δ1.28(t,3H),1.95−1.96(dd,3H),2.61(q,2H),2.80(t,2H),4.31(t,2H),5.58−5.59(m,1H),6.12−6.13(m,1H)
IR(NaCl)2965,2929,1785,1719,1637,1453,1404,1376,1320,1296,1160,1049,1011,975,942,814,653cm−1
Figure 0006212856
参考例として、以下のモノマー化合物の市販品(a)〜(e)を入手した。
Figure 0006212856
実施例4、8〜12、参考例1〜3、5〜7、比較例1〜7
表1の各実施例、参考例及び比較例の欄に示すモノマー化合物950mgと、重合開始剤である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(チバジャパン社製IRGACURE 907)50mgをマグネティックスターラーで混合して各インクを調製した。
これらの各インクについて、以下のようにして、光重合反応性、光硬化性及びインクの臭気を評価した。結果を表1に示す。
<光重合反応性評価>
SII社製DSC−7020とHAYASHI WATCH−WORKS社製スポット光源(LA−410UV)を組み合わせた測定装置(以下、Photo−DSCという)を用いて、各インクの光重合反応性評価を実施した。なお、照射光には波長365nmの光を用い、光量は200mW/cmとした。
光照射後に進行する重合反応に伴う発熱量をPhoto−DSCで測定したが、モノマー化合物の重合反応が終了するのに十分な時間光照射した場合の発熱量の測定を、一つの試料に対して二度繰り返して実施した。一回目の測定で得られる発熱量は、モノマー化合物の重合反応に伴う発熱量に加えて、光照射に伴う発熱量も含んでいる。そこで、一回目の測定で重合反応が終了している試料に対して、同じ条件で再度光照射を行ってモノマーの重合反応熱以外の発熱量を測定した。そして、一回目と二回目の発熱量の差から、モノマー化合物の重合反応に伴う発熱量を得た。
この発熱特性において、光照射開始から最大発熱量に到達するまでの時間をT1(sec.)として、光重合反応の速さを比較する指標とした。
<光硬化性評価>
REOLOGICA社製の粘弾性測定装置VAR200ADと、浜松ホトニクス社製LED光源(LIGHTNINGCURE LC−L1)を組み合わせた測定装置(以下、Photoレオメーター)を用いて各インクの光重合による硬化性の評価を実施した。
測定は、φ20mmコーンプレートを用いて10μmのギャップに試料を挟み、LEDを光源とする光(365nm、50mW/cm)を照射して、硬化に伴う粘弾性の変化を測定し、弾性率(Pa)が飽和した点で硬化終了とした。測定結果から弾性率の到達点を求め硬化レベルの指標とした。通常、1×10(Pa)のレベルで十分硬化しているレベルにあると言える。また、弾性率が飽和するまでに照射された光エネルギー(硬化エネルギー)は、照射光強度(ここでは、50mW/cm)と光を照射した時間(sec.)の積によって算出される。
<臭気評価>
各インクの臭いを嗅いだときの不快感を次の基準で評価した。
〔判定基準〕
◎:臭いを全く感じない。
○:臭いをわずかに感じるが不快ではない。
△:特有の臭気により不快感が生じる。
×:特有の臭気により強い不快感が生じる。
更に、本発明で用いる重合性化合物(モノマー化合物)100質量部と前記重合開始剤(チバジャパン社製、IRGACURE 907)10質量部と着色顔料3質量部からなるインクジェット記録用インクを調製した。着色顔料は、黒色顔料として、チバ・ジャパン社製、MICROLITH Black C−K(カーボンブラック顔料)を用い、青色顔料として、チバ・ジャパン社製、MICROLITH Blue 4G−Kを用いた。得られたインクジェット記録用インクを市販のスライドガラス上にインクジェット吐出して形成した膜に対し、フュージョンシステムズジャパン社製UV照射機LH6により、200mW/cmの照度で光照射して硬化させた結果、問題なく吐出可能で、硬化できていることを確認した。
Figure 0006212856
表1から分かるように、実施例のインクは光重合反応性、光硬化性が高く臭気の問題もないことから、実用性に優れるものである。実施例、9〜10のインクは、光反応性の指標であるT1が小さく光による重合反応の進行が速く、硬化性評価の硬化エネルギーも小さいことから、硬化性インクとしての機能に優れている。特に実施例9〜10が優れている。
一方、実施例のインクは、同じ母核構造のアクリル酸エステル誘導体を用いた実施例のインクに比べて、光重合反応性の指標であるT1と光硬化性評価における硬化エネルギーが大きくなっているが、参考例や実施例4に比べて、光硬化性評価における弾性率は高くなっており、硬くしっかりした硬化状態を形成することができる。
また実施例11〜12のインク(2官能のメタクリル酸エステル誘導体使用)は、同じ母核構造のアクリル酸エステル誘導体を用いた実施例9〜10のインクに比べて、光重合反応性の指標であるT1と光硬化性評価における硬化エネルギーが大きくなっているが、共に高い反応性と硬化性を有している。また実施例9〜12の硬化後の弾性率は、1.0×10と高い値を示しており、硬くしっかりした硬化状態を形成することができる。
更に、実施例〜12のインクは、臭気を全く感じないレベルにあり、不快感を与えないという取り扱い上のメリットも大きい。
このような視点で比較例を見ると、比較例1〜7はいずれも不快な臭気を有し、インクを取扱う上で実用に適さない。例えば、比較例1〜3は、光重合反応性に優れ光硬化性の硬化エネルギーも小さいものの、不快感を与えるレベルの臭気を有していることが分かる。更に、比較例4、7については、弾性率が極端に低く光照射による重合反応が進行しても硬化が進まないレベルにある。また、アクリル酸エステル誘導体である比較例5〜7では、硬化エネルギーが大きかったり、重合反応後の弾性率が低かったりして、良好な光硬化性を有しない。
特開2007−231231号公報 特開2007−231233号公報 特開2009−067926号公報 特開2009−144057号公報 特開2006−257155号公報 特開2009−249561号公報 特開2010−181677号公報 特開2007−138118号公報 特開2007−177174号公報 特開2009−179681号公報
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Claims (6)

  1. 下記式(1)で表されるウレタン構造を分子内に1個有する、下記式(2)又は(5)で表される構造を備えた、下記式F−1〜F−4、G−1〜G−4及びJ−1〜J−4のいずれかで表される(メタ)アクリル酸エステル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。
    Figure 0006212856
    〔前記式(1)中の窒素原子は水素と結合していない。〕

    Figure 0006212856
    〔前記式(2)中、R1及びR2はメチル基又はエチル基を示し、R3は下記式(3)又は式(4)で表される基を示し、R4は水素原子又はメチル基を示す。〕

    Figure 0006212856

    Figure 0006212856
    前記式(5)中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5はメチル基又はエチル基を示す。〕

    Figure 0006212856
  2. 前記(メタ)アクリル酸エステルが、前記式F−1、F−2、G−3、G−4、J−3及びJ−4で表される化合物のいずれかであることを特徴とする請求項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  3. 更に、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、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−オンから選ばれた少なくとも1つの化合物を含む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。
  4. 請求項1〜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有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
  5. 下記式F−1〜F−4、G−1〜G−4及びJ−1〜J−4のいずれかで表される(メタ)アクリル酸エステル。
    Figure 0006212856
  6. 前記式F−1、F−2、G−3、G−4、J−3及びJ−4のいずれかで表される請求項に記載の(メタ)アクリル酸エステル。
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