JP7336520B2 - インクジェットインク - Google Patents
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Description
本開示の別の目的は、インクジェットインクの乾燥形態を含む、新規な印刷物を提供することである。
本開示の別の目的は、インクジェットインクを基材上に塗布し、乾燥させることによって、基材上に印刷画像を形成する新規な方法を提供することである。
(1)(A)テルペンフェノール樹脂と、(B)アルカノールアミンとを含有するインクジェットインク。
(2)前記テルペンフェノール樹脂(A)が、モノテルペンと、少なくとも1つの水酸基と、前記少なくとも1つの水酸基に対してオルト位及び/又はパラ位にある少なくとも2つの置換可能な水素原子とを含むフェノール化合物との間の反応から形成されるコポリマーである、(1)に記載のインクジェットインク。
(3)前記モノテルペンが、3-カレン、α-ピネン、β-ピネン、及びカンフェンからなる群から選択される少なくとも1つの二環式モノテルペンである、(2)に記載のインクジェットインク。
(4)前記フェノール化合物がフェノールである、(2)又は(3)に記載のインクジェットインク。
(5)前記テルペンフェノール樹脂(A)の水酸基価が10~80mgKOH/gである、(1)~(4)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(6)前記テルペンフェノール樹脂(A)が、前記インクジェットインクの総重量に基づいて0.1~10重量%の量で存在する、(1)~(5)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(7)前記アルカノールアミン(B)が2~8個の炭素原子を含む、(1)~(6)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(8)前記アルカノールアミン(B)が、前記インクジェットインクの総重量に基づいて5重量%までの量で存在する、(1)~(7)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(9)前記アルカノールアミン(B)が、エタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1つである、(1)~(8)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(10)テルペンフェノール樹脂(A)とアルカノールアミン(B)との重量比((A):(B))が0.5:1~15:1である、(1)~(9)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(11)(E)シリコーンアクリレートコポリマーを更に含む、(1)~(10)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(12)前記シリコーンアクリレートコポリマー(E)がグラフトコポリマーである、(11)に記載のインクジェットインク。
(13)前記シリコーンアクリレートコポリマー(E)が、前記インクジェットインクの総重量に基づいて5重量%までの量で存在する、(11)又は(12)に記載のインクジェットインク。
(14)(F)着色剤を更に含む、(1)~(13)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(15)ケトン溶媒を実質的に含まない、(1)~(14)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(16)2-プロパノールを実質的に含まない、(1)~(15)のいずれかに記載のインクジェットインク。
(17)基材と、前記基材上に配置された(1)~(16)のいずれかに記載のインクジェットインクの乾燥形態とを含む、印刷物。
(18)基材上に印刷画像を形成する方法であって、サーマルインクジェットプリントヘッドを用いて(1)~(16)のいずれかに記載のインクジェットインクを前記基材上に塗布することと、前記インクジェットインクを乾燥させることとを含む、方法。
(19)前記インクジェットインクが、30秒以下の間空気に曝されたままにすることによって乾燥される、(18)に記載の方法。
(20)前記インクジェットインクを乾燥させるためにヒーターを使用しない、(18)又は(19)に記載の方法。
本開示は、周囲の温度及びプリントヘッドの動作温度の両方で適切な物理的及び化学的安定性を有し、確実に噴射され、基材上に塗布された後に依然として迅速に乾燥する(例えば、30秒以下の乾燥時間)一方で、長期デキャップ時間を有するインクジェットインクを対象とする。本明細書に開示される成分の組み合わせは、驚くべきことに、速い乾燥時間と長いデキャップ時間との間のバランスをとることが見出された。
テルペンフェノール樹脂(A)は、1種以上のフェノール化合物と1種以上のテルペンとのアルキル化による共重合反応生成物であり、粘着付与効果を与えるためにインク及び接着剤に使用されている。当業者に知られているように、このような樹脂は、強酸、縮合効果を有する金属塩、漂白土、フリーデルクラフト触媒(例えば、三フッ化ホウ素)等の触媒作用下でフェノール及びテルペンモノマーを共重合することによって容易に得ることができる。共重合反応生成物は、フェノール化合物由来の構成単位及びテルペン由来の構成単位以外の他の構成単位を有していてもよい。他の構成単位の量は、共重合反応生成物の全構成単位(100モル%)に基づいて、好ましくは5モル%未満、好ましくは3モル%未満、好ましくは1モル%未満、好ましくは実質的に含まない。
このような追加の粘着付与剤又は接着剤物質としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
フェノール樹脂(すなわち、フェノール化合物とホルムアルデヒドとのコポリマー)、例えば、DIC株式会社から入手可能なフェノライトTD-2131及びフェノライトTD-2090等のノボラック樹脂;
テルペン樹脂(すなわち、テルペンモノマーのみから作製されたホモポリマー又はコポリマー)、例えば、ヤスハラケミカル株式会社から入手可能なYS樹脂PX1250、YS樹脂PX1150、YS樹脂PX1000、YS樹脂PX800、YS樹脂PX1150N、及びYS樹脂PX300N;
ロジンエステル樹脂であり、アビエチン型又はピマル型の樹脂酸を主成分とするロジンと、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリエチレングリコール等のアルコール類とのエステルであり得、例えばハリマ化成社から入手可能なハリエスター製品、イーストマン社からの入手可能なSTAYBELITE ESTER 10-E、荒川化学工業株式会社から入手可能なスーパーエステルA-125、スーパーエステルA-75、ペンセルD-125、パインクリスタルKE-359、Pinova社から入手可能なFORAL85及びPENTALYN製品;
ポリアミド樹脂、例えば、BASFジャパン株式会社から入手可能なVERSAMID725、744、756、759、Sanho Chemical Co.Ltd.から入手可能なTOHMIDE90、92、394-N、及びEvonikから入手可能なSUNMIDE550、554、615A、638、640;
エポキシ樹脂、例えばRit-Chemから入手可能なAD-PRO MTS;
アクリル樹脂、例えばBASFから入手可能なJONCRYL 63、JONCRYL 67、JONCRYL 682、JONCRYL 693;
ポリウレタン樹脂、例えばLubrizolから入手可能なPERMAX200、PERMAX202、及びSANCURE20025F;
ポリビニルブチラール樹脂、例えばKuraray America,Inc.から入手可能なPIOLOFORM BN16及びMOWITAL B20H;
ビニル樹脂、例えば、Dow Chemical Companyから入手可能なUCAR VYHH、VMCH、VMCA、及びVATF、ならびにWacker Chemie AG(ドイツ)から入手可能なVINNOL E15/45、H14/36、E15/45M、及びE16/40A;
等、それらの混合物を含む。
アルカノールアミンは、水酸基(-OH)及びアミノ基(第一級、第二級、又は第三級)の両方を含有するアルカン系化合物である。
溶媒系インクを利用する多くの印刷プロセスにおいて、特にサーマルインクジェット印刷において、適切な溶媒系の選択は、印刷プロセスの信頼性、印刷されたインク製品の特性/外観、及び全体的な印刷プロセス効率に影響を及ぼし得る。例えば、サーマルインクジェット印刷では、溶媒系の選択は、1)噴射プロセス中の気泡形成を助けて、確かなインク噴射をもたらし、2)溶媒と様々なインクジェットインク成分との間の相互作用力を変化させることによってインクジェットインクの安定性/揮発性に影響を与え、したがってデキャップ挙動、コゲーション、及び/又は液滴軌道に影響を与え、3)溶媒系と他のインクジェットインク成分との間の相互作用力によって、溶媒が乾燥後にもはや存在しなくても、又はより少ない量で存在しても、印刷画像の接着、摩擦及び引っかき抵抗性、ならびに光学濃度特性に影響を与え、及び/又は4)塗布後の乾燥時間又は塗布したインクを乾燥させるのに必要な装置に影響を与えることができる。
1~8個の炭素原子を含む低級アルコール、例えばメタノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-プロパノール;
グリコールエーテル類、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、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-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノ-t-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-t-ブチルエーテル、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、プロピレングリコールモノ-t-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、及びジプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル;
エーテル(非グリコールエーテル)、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルtert-ブチルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン、及びテトラヒドロフラン等の4~8個の炭素原子を含むエーテル;
ケトン類、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン及びシクロヘキサノンを含む3~6個の炭素原子を含むケトン類;
3~8個の炭素原子を有するものを含むエステル、例えばメチルアセテート、エチルアセテート、n-ブチルアセテート、メチルラクテート、エチルラクテート、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート;
等、並びにそれらの2種以上の混合物。
インクジェットインクは、任意選択に、(E)シリコーンアクリレートコポリマーを界面活性剤として含んでもよい。このような界面活性剤の組み込みは、インクジェットインクに有利なノズル吐出特性、並びにレベリング及び基材濡れ特性を提供することができ、したがって改善された全体的な印刷画像品質に寄与する。(メタ)アクリレート部分及びシリコーン部分等の別個の材料から作られたコポリマーを使用することによって、単一の成分がインクジェットインクに複数の有益な特性を提供することができる。例えば、(メタ)アクリレート部分は、有利なレベリング及び基材濡れを提供することができ、シリコーン部分は、望ましいクレーター防止特性を提供することができる。
当業者であれば、インクジェットインクに着色剤を任意選択に含有させて、様々な印刷目的に使用できる着色インクを提供することができ、インクジェットインクは特定の色に限定されるものではないことを容易に理解することができる。インクジェットインクには、所望の色を出すために、染料、顔料、それらの混合物等を含み、インクジェットインク内に溶解又は分散可能な任意の着色剤を採用することができる。適切な色は、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、及びキー(ブラック)(「CMYK」)、ホワイト、オレンジ、グリーン、ライトシアン、ライトマゼンタ、バイオレット等を含み、スポットカラー及びプロセスカラーの両方を含む。一般に、着色剤は、インクジェットインクの総重量に対して、少なくとも0.1重量%、好ましくは少なくとも0.5重量%、好ましくは少なくとも1重量%、好ましくは少なくとも2重量%、好ましくは少なくとも3重量%、及び20重量%まで、好ましくは15重量%まで、好ましくは10重量%まで、好ましくは8重量%まで、好ましくは7重量%までの量で使用することができる。
インクジェットインクは、種々の染料、特に好ましくは金属錯体染料と配合することができる。
インクジェットインクは、種々の無機顔料及び/又は有機顔料と配合することができる。インクジェットインクに色を与えることに加えて、そのような顔料は、印刷画像の耐光性、耐候性等を改善することができる。
既に述べた成分に加えて、インクジェットインクはまた、様々なインク特性及び性能を改善するために様々な添加剤(G)と配合することができる。例えば、インクジェットインクは、コゲーション防止剤、界面活性剤、安定剤、及びセキュリティタガントのうちの1種以上を任意選択に含有することができる。
本明細書に記載されるインクジェットインクの実施形態は、当業者に公知の任意の好適な技術によって、例えば、成分(A)テルペンフェノール樹脂及び(B)アルカノールアミンを、任意の選択された有機溶媒(例えば、(C)エタノール及び/又は(D)1-プロパノール)及び任意の所望の任意選択の成分(例えば、(E)シリコーンアクリレートコポリマー、(F)着色剤、及び/又は添加剤(G))と任意の順序で組み合わせ、均一な溶液が形成されるまで20~100℃の温度で撹拌、かき混ぜ、及び/又は均一化することによって調製され得る。
他の利点の中でも、本明細書に開示されるインクジェットインクは、長いデキャップ時間と塗布後の迅速な乾燥時間という優れた組み合わせを有する。
インクジェットインクは、多種多様な印刷物の製造のために、三次元部品ならびにロール形態で供給される平坦なシート又はウェブを含む様々な基材上に印刷することができる。更に、基材は、様々な表面タイプ、例えば、平坦な表面、構造化された表面、例えば粒状化された表面、及び三次元表面、例えば湾曲した及び/又は複雑な表面を有することができる。このような印刷物は、グラフィックアート、テキスタイル、パッケージング、宝くじ、ビジネスフォーム、出版等の業界に適しており、その例としては、タグやラベル、宝くじ券、出版物、パッケージング(例えば、軟包装)、折り畳み式カートン、硬質容器(例えば、プラスチックカップや桶、ガラス容器、金属缶、ボトル、ジャー、チューブ)、店頭ディスプレイ等が挙げられる。
インクジェット印刷では、ドットの正確なパターンが、プリントヘッドとして知られる液滴生成デバイスから印刷媒体上に吐出されると、所望の印刷画像が形成される。プリントヘッドは、ノズルプレート上に配置され、インクジェットプリントヘッド基材に取り付けられた、正確に形成されたノズルのアレイを有する。インクジェットプリントヘッド基材は、1つ以上のインクリザーバとの流体連通を通してインクジェットインクを受容する発射チャンバのアレイを組み込む。各発射チャンバは、発射抵抗器として知られる抵抗素子を有し、この抵抗素子は、インクジェットインクが発射抵抗器とノズルとの間に集まるように、ノズルの反対側に配置される。各抵抗素子は典型的には抵抗材料のパッドであり、例えば約35μm×35μmの大きさである。プリントヘッドは、プリントカートリッジ又はインクジェットペンと呼ばれる外装によって保持及び保護される。特定の抵抗素子に通電すると、インクジェットインクの液滴がノズルを通って印刷媒体に向かって吐出される。インク液滴の発射は、典型的には、マイクロプロセッサの制御下にあり、マイクロプロセッサの信号は、電気トレースによって抵抗素子に伝達され、印刷媒体上に英数字及び他の画像パターンを形成する。ノズルは小さく、典型的には直径10μm~40μmであるので、目詰まりを最小限に抑えるインクが望ましい。
インクジェットインクのいくつかの例を以下の表1に示す。なお、各成分の含有量は、総重量を100%としたときの重量%で表される。
水酸基価(OHV)は、JIS K0070:1992に準拠して測定した。RM=原材料。BYK-3550は、BYKから入手可能なシリコーンアクリレートコポリマーである。U115ポリスター及びT160ポリスターは、ヤスハラケミカルから入手可能なテルペンフェノール樹脂である。DERTOPHENE T160は、Pinova社から入手可能なテルペンフェノール樹脂である。VALIFAST Black3870は、オリエント化学工業から入手可能な黒色アゾ金属錯体染料である。
以下の表において、*は例が比較例であることを示す。
最初に、溶媒及びアルカノールアミン(又はアミン)を200mLビーカーに添加した。次に、ポリマーを溶液に添加し、ポリマーが溶解するまでマグネチックスターラーを用いて混合した。最後に、着色剤(例えば、染料)を溶液に添加し、少なくとも30分間混合した。得られたインクを、ヒューレットパッカード社製のHP45SIカートリッジに充填した。
(印刷サンプル調製)
インクを評価するために、ヒューレットパッカード社に関連する熱印刷技術を使用した(ソフトウェアとハードウェアはInc.jet製、搬送台はKirk Rudy社製)。印刷基材には白色PETフィルム(帝人製U292W)を用いた。
乾燥時間を評価するために使用した印刷条件は以下の通りである。
・印刷解像度:600dpi×300dpi(縦×横)
・印刷速度:100フィート/分
・駆動電圧:8.4V
・パルス長:1.80μs
・パルス加温温度:40℃
・印刷画像:100%デューティ(1cm×10cm、モノクロビットマップ、ソリッドブロック画像)
デキャップ時間を評価するために使用した印刷条件は以下の通りであった。
・印刷解像度:300dpi×300dpi(縦×横)
・印刷速度:100フィート/分
・駆動電圧:8.4V
・パルス長:1.80μs
・パルス加温温度:40℃
・印刷画像:100%デューティ(1 mm×1 cm、モノクロビットマップ、細線画像)
インクのpH値を、SympHonyから入手可能なベンチトップpH計「SB20」を使用して25℃で測定した(表2)。
<インクジェットインク特性及び性能>
Claims (15)
- (A)テルペンフェノール樹脂と、(B)アルカノールアミンとを含有し、ポリアミド樹脂を含有しない、インクジェットインクであって、
前記アルカノールアミン(B)が、エタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンからなる群より選択される少なくとも1つであり、
前記(A)テルペンフェノール樹脂と前記(B)アルカノールアミンとの重量比((A):(B))が0.5:1~10:1である、インクジェットインク。 - 前記テルペンフェノール樹脂(A)が、モノテルペンと、少なくとも1つの水酸基と、前記少なくとも1つの水酸基に対してオルト位及び/又はパラ位にある少なくとも2つの置換可能な水素原子とを含むフェノール化合物との間の反応から形成されるコポリマーである、請求項1に記載のインクジェットインク。
- 前記モノテルペンが、3-カレン、α-ピネン、β-ピネン、及びカンフェンからなる群から選択される少なくとも1つの二環式モノテルペンである、請求項2に記載のインクジェットインク。
- 前記フェノール化合物がフェノールである、請求項2又は3に記載のインクジェットインク。
- 前記テルペンフェノール樹脂(A)の水酸基価が10~80mgKOH/gである、請求項1~4のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 前記テルペンフェノール樹脂(A)が、前記インクジェットインクの総重量に基づいて0.1~10重量%の量で存在する、請求項1~5のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 前記アルカノールアミン(B)が、前記インクジェットインクの総重量に基づいて5重量%までの量で存在する、請求項1~6のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 前記テルペンフェノール樹脂(A)と前記アルカノールアミン(B)との重量比((A):(B))が0.5:1~9:1である、請求項1~7のいずれかに記載のインクジェットインク。
- (E)シリコーンアクリレートコポリマーを更に含む、請求項1~8のいずれかに記載のインクジェットインク。
- (F)着色剤を更に含む、請求項1~9のいずれかに記載のインクジェットインク。
- エタノールを更に含む、請求項1~10のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 1-プロパノールを更に含む、請求項1~11のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 水が、インクジェットインク中に0重量%又は1重量%未満の含有量で存在する、請求項1~12のいずれかに記載のインクジェットインク。
- 基材と、前記基材上に配置された請求項1~13のいずれかに記載のインクジェットインクの乾燥形態とを含む、印刷物。
- サーマルインクジェットプリントヘッドを用いるインクジェット印刷のための請求項1~13のいずれかに記載のインクジェットインクの使用。
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