JP6856101B2 - 活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク、インク入りインクカートリッジ、画像乃至硬化物の形成方法、及び画像乃至硬化物の形成装置 - Google Patents
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Description
最近では、産業用途として、加工を施す基材に対しても、活性エネルギー線硬化型インクを用いて印刷を施す用途が増加している。そのため、基材に対する画像(硬化物)の密着性はもちろん、活性エネルギー線硬化型インクによって得られる画像(硬化物)に対しても、硬度、加工性(延伸性、打ち抜き加工性など)、耐擦過性も求められている。
また、希釈溶剤を用いなくても低粘度であり、非吸収性の記録媒体に対しても良好な印刷品質が得られ、特に記録媒体への密着性に優れるエネルギー線硬化型インク組成物が提案されている(特許文献2参照)。
また、可撓性を有し、かつ優れた硬化性と密着性を有するインクジェット用活性エネルギー線硬化型インクが提案されている(特許文献5参照)。
前記重合性化合物が、単独重合体のガラス転移温度が90℃以上の単官能重合性モノマーを含み、
前記活性エネルギー線硬化型インクによりポリカーボネート基材上に平均厚み10μmの塗膜を形成し、15秒間後に、該塗膜に光量1,500mJ/cm2の活性エネルギー線照射を行い硬化させた硬化物が、下記1)と2)の条件を満たす。
1)引張り試験機を用いて、引張り速度20mm/min、温度180℃で延伸した場合の前記硬化物の延伸性=(引張試験後の長さ)/(引張試験前の長さ)が2以上である。
2)JIS K5400の碁盤目試験に準じて測定した、前記ポリカーボネート基材と前記硬化物の密着性が70以上である。
本発明の活性エネルギー線硬化型インクは、後述する特定の重合性化合物を組み合わせて用いることで、これまで困難であった、基材への密着性、硬度、及び延伸性の全てに優れ、更には打ち抜き加工性にも優れる硬化物を提供することが可能なものであり、また、低粘度が要求されるインクジェット用インクとしても用いることができる。
また、本発明の活性エネルギー線硬化型インクは、ポリカーボネート基材を溶解可能である。前記インクが、前記ポリカーボネート基材を溶解可能であることは、以下に示すポッティング試験により確認することができる。即ち、前記ポリカーボネート基材の表面にスポイトを用いて、活性エネルギー線硬化型インクを1滴垂らして15秒間後に繊維くずの出にくいワイパー(旭化成繊維株式会社製、ベンコットM−3II)を用いて、前記活性エネルギー線硬化型インクを拭き取り、25倍のルーペ(東海産業株式会社製、Peakポケットマイクロスコープ25倍)を用いて目視と指触とで、前記ポリカーボネート基材がインクに溶解したか否かで判定することができる。
したがって、本発明の活性エネルギー線硬化型インクを、ポリカーボネート基材上に平均厚み10μmの塗膜を形成し、15秒間後に、該塗膜に光量1,500mJ/cm2の活性エネルギー線照射を行い硬化させた硬化物を、JIS K5400の碁盤目試験に準じて測定した、ポリカーボネート基材と硬化物の密着性は、70以上であり、80以上が好ましく、95以上がより好ましい。また、前記塗膜形成後から活性エネルギー線照射までの時間を5秒間にした場合においても、前記密着性の基準を満たすことが生産効率の観点から好ましい。
前記重合性化合物は、活性エネルギー線(紫外線、電子線等)により重合反応を生起し、硬化する化合物であり、本発明においては、単独重合体のガラス転移温度が90℃以上の単官能重合性モノマーを含み、好ましくは、前記単官能重合性モノマーとして、単独重合体のガラス転移温度が90℃以上である第1のモノマーと、ポリカーボネート基材を溶解可能な第2のモノマーとを共に含むか、又は、単官能重合性モノマーの単独重合体のガラス転移温度が90℃以上でありかつポリカーボネート基材を溶解可能な第3のモノマーを含む。
前記単官能重合性モノマーを組み合わせることにより、高延伸性、及び高密着性を持ち、かつ高硬度な硬化物を得ることが可能となる。
前記第1のモノマーとしては、前記モノマーの単独重合体のガラス転移温度(Tg)が90℃以上であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環状構造を有するモノマーが好ましい。
前記環状構造を有するモノマーとしては、例えば、イソボルニル環を有するイソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル環を有するアダマンチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。前記環状構造を有するモノマーをインク成分中に配合すると、硬化させた硬化物の強度や剛性を持たせることができる。そのため、鉛筆硬度が向上する。また原理は定かではないが、密着性が向上する。環構造部分が面で基材と密着し、VanDerWaars力の上昇により、密着性が向上すると考えられる。
前記第2のモノマーは、基材、特にポリカーボネート基材を溶解可能なモノマーであり、前記基材との密着性を良好にすることができる。
前記第2のモノマーとしては、前記基材を溶解可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、(シクロヘキサンスピロ−2−(1,3−ジオキソラン−4−イル))メチルアクリレート(CHDOL−10(大阪有機化学工業株式会社製))、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート(MEDOL−10(大阪有機化学工業株式会社製))、4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記第2のモノマーの含有量は、前記重合性化合物の全量に対して、30質量%以上が好ましく、30質量%以上50質量%以下がより好ましく、40質量%以上50質量%以下が更に好ましい。前記含有量を、30質量%以上とすることで、充分に基材を溶解することができ、基材に対する硬化物の密着性を確保することができるという利点が得られ易くなる。
前記第3のモノマーは、前記モノマーの単独重合体のガラス転移温度(Tg)が90℃以上であり、かつ基材、特にポリカーボネート基材を溶解可能なモノマーである。
前記第3のモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環状構造を有するモノマーが好ましい。
前記環状構造を有するモノマーとしては、(メタ)アクリロイルモルホリンがある。前記環状構造を有するモノマーをインク成分中に配合すると、硬化させた硬化物の強度や剛性を持たせることができる。そのため、鉛筆硬度が向上する。また原理は定かではないが、密着性が向上する。環構造部分が面で基材と密着し、VanDerWaars力の上昇により、密着性が向上すると考えられる。
前記第3のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(Tg)は、前記第1のモノマーと同様にして、示差走査熱量測定(DSC)法で測定することができる。
前記第3のモノマーが、基材を溶解可能であることは、前記第2のモノマーと同様にして判定することができる。
前記水酸基を有する単官能重合性モノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記多官能モノマーとしては、例えば、ネオペンチルグリコールジ(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、ジエチレングリコールジ(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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)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、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(PO)付加物ジ(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、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(EO)付加物ジ(メタ)アクリレート、EO変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、PO変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、EO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、PO変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、PO変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、PO変性テトラメチロールメタンテトラ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジ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(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、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、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(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、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリル酸付加物、変性ビスフェノールAジ(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ヘキサ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートトリレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、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トリ(メタ)アクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、2官能以上5官能以下のモノマーが好ましく、2官能のモノマーがより好ましい。
前記多官能のモノマーの含有量は、良好な打ち抜き加工性と良好な延伸性を得る上で、前記重合性化合物全量に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。
前記オリゴマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ウレタンオリゴマーを用いることが好ましい。前記ウレタンオリゴマーとしては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、日本化学合成株式会社製のUV−2000B、UV−2750B、UV−3000B、UV−3010B、UV−3200B、UV−3300B、UV−3700B、UV−6640B、UV−8630B、UV−7000B、UV−7610B、UV−1700B、UV−7630B,UV−6300B、UV−6640B、UV−7550B、UV−7600B、UV−7605B、UV−7610B、UV−7630B、UV−7640B、UV−7650B、UT−5449、UT−5454;巴工業株式会社製のCN929、CN961E75、CN961H81、CN962、CN963、CN963A80、CN963B80、CN963E75、CN963E80、CN963J85、CN965、CN965A80、CN966A80、CN966H90、CN966J75、CN968、CN981、CN981A75、CN981B88、CN982、CN982A75、CN982B88、CN982E75、CN983、CN985B88、CN9001、CN9002、CN9788、CN970A60、CN970E60、CN971、CN971A80、CN972、CN973A80、CN973H85、CN973J75、CN975、CN977C70、CN978、CN9782、CN9783、CN996、CN9893;ダイセル・サイテック社製のEBECRYL210、EBECRYL220、EBECRYL230、EBECRYL270、KRM8200、EBECRYL5129、EBECRYL8210、EBECRYL8301、EBECRYL8804、EBECRYL8807、EBECRYL9260、KRM7735、KRM8296、KRM8452、EBECRYL4858、EBECRYL8402、EBECRYL9270、EBECRYL8311、EBECRYL8701などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、不飽和炭素−炭素結合が2個〜5個のものが好ましく、優れた打ち抜き加工性の点から、不飽和炭素−炭素結合が2個であるものがより好ましい。
前記ウレタンオリゴマーの重量平均分子量としては、5,000以上13,000以下が好ましく、10,000以上13,000以下がより好ましい。前記重量平均分子量が5,000以上であるとより好ましい延伸性が得られ、13,000以下であると、粘度としてインクジェット適正がより高くなるためである。
前記光重合開始剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、及びビニルエーテル化合物は、カチオン重合性も有することが知られているが、前記光カチオン重合開始剤は一般に高価であるだけでなく、光を照射しない状態においてもわずかに強酸を発生させるため、画像形成装置内のインク供給経路において耐酸性を持たせるなどの特別な配慮が必要となる。そのため、画像形成装置を構成する部材の選定に制約が生じる。これに対して、本発明の活性エネルギー線硬化型インクでは、安価で強酸を発生しない光重合開始剤を使用することができるので、インクを安価に製造することができ、画像形成装置の部材選定も容易となる。もちろん、電子線やα、β、γ線、X線など非常に高エネルギーな光源を使用する場合においては、重合開始剤を使用せずとも重合反応を進めることができるが、これは従前より一般的に公知のことであり、本発明では特に詳細に説明しない。
前記重合促進剤としてアミン化合物を前記光重合開始剤と併用することもできる。
前記アミン化合物としては、例えば、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。
前記その他の成分としては、例えば、着色剤、重合禁止剤、界面活性剤、光増感剤、極性基含有高分子顔料分散剤などが挙げられる。
前記着色剤としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。なお、インクの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。
前記重合禁止剤としては、例えば、4−メトキシ−1−ナフトール、メチルハイドロキノン、ハイドロキノン、t−ブチルハイドロキノン、ジ−t−ブチルハイドロキノン、メトキノン、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ(α−メチルシクロヘキシル)−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、p−ベンゾキノン、ジ−t−ブチルジフェニルアミン、9,10−ジ−n−ブトキシシアントラセン、4,4’−〔1,10−ジオキソ−1,10−デカンジイルビス(オキシ)〕ビス〔2,2,6,6−テトラメチル〕−1−ピペリジニルオキシなどが挙げられる。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高級脂肪酸系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
前記希釈溶剤としては、沸点が160℃以上190℃以下の範囲にあるものがよい。前記沸点が160℃以上190℃以下であると、硬化性を阻害せず、インクジェットのノズル内でインクが固まることがないという利点がある。
前記希釈溶剤としては、例えば、エーテル、ケトン、芳香族、キシレン、エトキシプロピオン酸エチル、酢酸エチル、シクロヘキサノン、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、γ−ブチルラクトン、乳酸エチル、シクロヘキサンメチルエチルケトン、トルエン、エチルエトキシプロピオネート、ポリメタアクリレート又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記25℃での粘度及び60℃での粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計、VISCOMETER TV−22により、恒温循環水の温度を25℃及び60℃に設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM−150IIIを用いることができる。25℃という温度は一般的な室温環境を想定したものであって、60℃という温度は、例えば、リコープリンティングシステムズ株式会社製GEN4など、加温可能な市販のインクジェット吐出ヘッドの仕様を想定したものである。
前記静的表面張力は、静的表面張力計(協和界面科学株式会社製、CBVP−Z型)を使用し、25℃で測定することができる。前記静的表面張力は、例えば、リコープリンティングシステムズ社製GEN4など、市販のインクジェット吐出ヘッドの仕様を想定したものである。
前記平均一次粒径は、例えば、電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JEM−2010)を用いて測定することができる。
本発明のインク入りインクカートリッジは、本発明の前記活性エネルギー線硬化型インクと、容器とを含み、更に必要に応じて、インク袋などのその他の部材を含む。これにより、インク交換などの作業において、インクに直接触れる必要がなく、手指や着衣の汚れなどの心配がなく、またインクへのごみ等の異物混入を防止できる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを有するものなどが好適である。
図1に示すように、インク注入口242からインクをインク袋241内に充填し、該インク袋中に残った空気を排気した後、該インク注入口242を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口243に装置本体の針を刺して装置に供給する。インク袋241は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成する。そして、図2に示すように、通常、プラスチック製のカートリッジケース244内に収容し、インクカートリッジ200として各種画像乃至硬化物の形成装置(インクジェット記録装置)に着脱可能に装着して用いる。
本発明の画像乃至硬化物の形成方法は、インク吐出工程と、硬化工程と、を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の画像乃至硬化物の形成装置は、インク吐出手段と、硬化手段と、を少なくとも有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
前記インク吐出工程は、活性エネルギー線硬化型インクをインクジェット記録方式により基材の表面に吐出させる工程であり、インク吐出手段により実施される。
前記インク吐出手段としては、例えば、連続噴射型、オンデマンド型などが挙げられる。
前記オンデマンド型としては、例えば、ピエゾ方式、サーマル方式、静電方式、などが挙げられる。
本発明の画像乃至硬化物の形成方法において用いることができる前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、プラスチック、金属、セラミック、ガラス、又はこれらの複合材料などが挙げられる。
これらの中でも、本発明の活性エネルギー線硬化型インクは光照射により直ちに硬化する点から、非浸透性の基材が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、その他のポリエステル、ポリアミド、ビニル系材料、アクリル樹脂、又はこれらを複合した材料からなるプラスチックフィルムやプラスチック成型物がより好ましい。
前記基材としてポリカーボネート又はABS樹脂を用いる時には、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリンが、前記ポリカーボネートの溶解性が高い点から好ましい。前記基材としてアクリルを用いる時には、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドが、アクリル樹脂の溶解性が高い点から好ましい。
前記硬化工程は、前記基材の表面に吐出された活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して硬化させる工程であり、硬化手段により行われる。
前記硬化手段としては、例えば、紫外線照射装置、などが挙げられる。
前記その他の工程及びその他の手段としては、例えば、搬送工程及び搬送手段、制御工程及び制御手段などが挙げられる。
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3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)の印刷毎に、紫外線光源(硬化用光源)4a、4b、4c、4dから光照射(UV光)して硬化し、カラー硬化物を形成する例を示している。印刷ユニット3a、3b、3c、3dは、インク吐出部分においては活性エネルギー線硬化型インクが液状化するように加温する機構を設けたものであり、基材保持部分(図3中基材の上側又は下側の部分)においては、必要に応じて接触又は非接触で基材を室温程度に冷却する機構を設けたものである。先に印刷する色の印刷面積が小さく搬送速度も遅い場合には、後から印刷する色に対しても自然放冷により基材は室温程度に保たれるが、先に印刷する色の印刷面積が大きかったり搬送速度が速かったりする場合には、基材温度が上昇してしまうため、必要に応じて、基材を室温程度に保持するための冷却機構を設けることが好ましい。
前記被印刷基材2としては、例えば、紙、フィルム、金属、又はこれらの複合材料などが挙げられる。なお、図3ではロール状の被印刷基材2を示しているが、シート状であってもよい。更に、片面印刷だけでなく両面印刷してもよい。
なお、図3中の5は加工ユニット、6は印刷物巻き取りロールである。
−活性エネルギー線硬化型インクの作製−
下記表1から表7に示す、(A)から(F)、及びカーボンブラックの組成を混合して活性エネルギー線硬化型インクを作製した。なお、前記(A)から(E)は重合性モノマーであり、前記(A)から(E)の数値は全モノマー((A)+(B)+(C)+(D)+(E))における質量%を示す。前記(F)は光重合開始剤であり、前記(F)とカーボンブラックの数値は、全モノマー((A)+(B)+(C)+(D)+(E))100質量%に対する質量%を示す。
前記重合性モノマーのガラス転移温度(Tg)は、前記重合性モノマーのホモポリマーの硬化物のガラス転移温度を指し、ここで、前記ガラス転移温度(Tg)は、前記重合性モノマーのメーカーのカタログ値が存在する場合にはその値を採用し、存在しない場合には示差走査熱量測定(DSC)法により、以下のようにして測定した値である。
−ガラス転移温度(Tg)測定法−
重合性モノマーの重合は、一般的な溶液重合法により行った。
A:重合性モノマー10質量%のトルエン溶液
B:重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル5質量%
前記Aと前記Bとを窒素パージして試験管に封入し、60℃の温浴で振とう6時間を行いポリマーを合成した。その後、前記重合性モノマーが可溶で前記ポリマーが不溶な溶媒(例えば、メタノール、石油エーテル等)に再沈殿させ、濾過してポリマーを取り出した。得られたポリマーをDSC測定に供した。前記DSC装置としては、Seiko Instruments社製DSC120Uを用い、測定温度は30℃〜300℃、昇温速度は1分間に2.5℃で測定した。
前記重合性モノマーが、基材を溶解可能であることは、以下に示すポッティング試験により確認した。即ち、ポリカーボネート基材又は用いる基材の表面にスポイトを用いて、前記重合性モノマーを1滴垂らして15秒間後に繊維くずの出にくいワイパー(例えば、旭化成繊維株式会社製、ベンコットM−3II)を用いて前記重合性モノマーを拭き取り、25倍のルーペ(東海産業株式会社製、Peakポケットマイクロスコープ25倍)を用いて目視と指触とでポリカーボネート基材又は用いる基材を溶解可能であるか否かを判定した。表1から表7に示した(B)成分、及び(C)成分の重合性モノマーはすべて、基材の表面に変化が認められ、用いた基材を溶解可能であった。
ポリカーボネート基材又は用いる基材の表面にスポイトを用いて、作製した各活性エネルギー線硬化型インクを1滴垂らして1秒間後及び15秒間後に繊維くずの出にくいワイパー(旭化成繊維株式会社製、ベンコットM−3II)を用いて、各活性エネルギー線硬化型インクを拭き取り、25倍のルーペ(東海産業株式会社製、Peakポケットマイクロスコープ25倍)を用いて目視と指触とで、基材がインクに溶解したか否かを下記評価基準で判定した。
[評価基準]
○:垂らしたインクを拭き取った部分に、指触で凹凸を感じられる程度に、他の接触していなかった部分と比較して表面性が変化した
△:垂らしたインクを拭き取った部分に曇りが見られる程度に、他の接触していなかった部分と比較して表面性が変化した
×:表面に変化が見られなかった
東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計、VISCOMETER TV−22により、恒温循環水の温度を25℃及び60℃に設定して測定した。単位はmPa・s、温度調整:VISCOMATER VM−150III(東機産業株式会社製)を用いた。
下記基材上に、株式会社小林製作所製、巻線No.#6のワイヤーバーを用いてインクを塗布して作製した、厚み約10μmのベタ状の塗膜に対して、フュージョンシステムズジャパン社製UV照射機LH6により、UV−A領域(波長350nm以上400nm以下)に相当する波長域において積算光量1,500mJ/cm2の活性エネルギー線照射を行い、塗膜を硬化させて硬化物を得た。この時、インクを基材に塗布してから、活性エネルギー線を照射するまでの時間が、5秒間の硬化物1と、15秒間の硬化物2とを作製した。
基材:ポリカーボネートフィルム(PC)(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロン100FE2000マスキング、厚み100μm)
作製した前記硬化物1及び前記硬化物2について、JIS K5400の碁盤目試験(旧規格)に準じて、密着性を評価した。
前記密着性が100とは、100個にカットした碁盤目部分のうち、剥がれが一箇所もない状態を意味する。前記密着性が70とは、剥がれていない部分の面積が70%の状態を意味する。
[評価基準]
○:密着性95以上100以下
△:密着性70以上94以下
×:密着性70未満
作製した前記硬化物2について、鉛筆硬度をJIS K5600−5−4 引っかき硬度(鉛筆法)に準じて測定した。
延伸性は180℃破断伸び(引張り試験)で評価した。作製した前記硬化物2について、引張り試験機(オートグラフ AGS−5kNX、株式会社島津製作所製)を用い、引張り速度:20mm/min、温度180℃、サンプル:JIS K6251 ダンベル状(6号)の条件で測定し、(引張り試験後の長さ)/(引張り試験前の長さ)の比で延伸性を表した。前記延伸性は2以上が好ましく、3以上がより好ましい。
作製した前記硬化物2をパンチ(株式会社ライオン事務機製、No.150)で打ち抜き、その裁断面の状態をマイクロスコープ(東海産業株式会社製、ポケット・メジャリング・マイクロスコープ25倍)で確認し、下記基準で打ち抜き加工性を評価した。
[評価基準]
○:裁断面での硬化物の割れがないもの
△:裁断面での硬化物の割れが一部見られるもの
×:裁断面での硬化物の割れ・剥がれが激しいもの
−(A)第1のモノマー(単独重合体のTgが90℃以上のモノマー)−
・A1:アダマンチルメタアクリレート(Tg:250℃)
・A2:アダマンチルアクリレート(Tg:153℃)
・A3:イソボルニルアクリレート(Tg:97℃)
・A4:ヒドロキシエチルアクリルアミド(Tg:98℃)
(比較用モノマー)
・A’1:1,3−ブチレングリコールジアクリレート(Tg:85℃)
・B1:シクロヘキシルメタクリレート
・B2:テトラヒドロフルフリルメタクリレート
・B3:シクロヘキシルアクリレート
・B4:ベンジルアクリレート
・B5:(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート(MEDOL−10、大阪有機化学工業株式会社製)
・B6:テトラヒドロフルフリルアクリレート
・C1:ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(Tg=134℃)
・C2:アクリロイルモルホリン(Tg=140℃)
(比較用モノマー)
・C’1:3,3,5−トリメチルシクロへキサンアクリレート(Tg=81℃)
・D1:4−ヒドロキシブチルアクリレート
・E1:1,9−ノナンジオールジアクリレート
・E2:ジエチレングリコールジアクリレート(Tg:100℃)
・F1:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
・F2:2−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
・F3:オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン
三菱化学株式会社製カーボンブラック#10に対して日本ルーブリゾール社製高分子分散剤S32000を3:1の質量比で含む状態として配合量を示した。
・PC:ポリカーボネート
・PMMA:ポリメタクリル酸メチル
<1> 重合性化合物を含有する活性エネルギー線硬化型インクであって、
前記重合性化合物が、単独重合体のガラス転移温度が90℃以上の単官能重合性モノマーを含み、
前記活性エネルギー線硬化型インクによりポリカーボネート基材上に平均厚み10μmの塗膜を形成し、15秒間後に、該塗膜に光量1,500mJ/cm2の活性エネルギー線照射を行い硬化させた硬化物が、下記1)と2)の条件を満たすことを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクである。
1)引張り試験機を用いて、引張り速度20mm/min、温度180℃で延伸した場合の前記硬化物の延伸性=(引張試験後の長さ)/(引張試験前の長さ)が2以上である。
2)JIS K5400の碁盤目試験に準じて測定した、前記ポリカーボネート基材と前記硬化物の密着性が70以上である。
<2> 前記単官能重合性モノマーが、環状構造を有する前記<1>に記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<3> 前記単官能重合性モノマーとしての水酸基を有するモノマーの含有量が、前記重合性化合物全量に対して、15質量%以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<4> 前記単官能重合性モノマーとして、
単独重合体のガラス転移温度が90℃以上である第1のモノマーと、ポリカーボネート基材を溶解可能な第2のモノマーと、を共に含むか、
又は、
単官能重合性モノマーの単独重合体のガラス転移温度が90℃以上でありかつポリカーボネート基材を溶解可能な第3のモノマーを含む、
前記<1>から<3>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<5> インクジェット用インクであり、希釈溶剤を含まず、かつ、25℃における粘度が3mPa・s以上40mPa・s以下であるか、又は60℃における粘度が7mPa・s以上15mPa・s以下である前記<1>から<4>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<6> 前記重合性化合物が、単官能重合性モノマーのみからなる前記<1>から<5>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<7> 前記第1のモノマーの含有量が、前記重合性化合物全量に対して、50質量%以上である前記<4>から<6>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<8> 前記第2のモノマーの含有量が、前記重合性化合物全量に対して、30質量%以上である前記<4>から<7>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<9> 前記第3のモノマーを含み、前記重合性化合物全量に対して、前記ガラス転移温度が90℃以上である単官能モノマーの含有量が50質量%以上であり、かつ前記ポリカーボネート基材を溶解可能な単官能モノマーの含有量が30質量%以上である前記<4>から<8>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<10> ポリカーボネート基材を溶解可能である前記<1>から<9>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである。
<11> 活性エネルギー線硬化型インクをインクジェット記録方式により基材の表面に吐出させるインク吐出工程と、
前記基材の表面に吐出された活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して硬化させる硬化工程と、を少なくとも含み、
前記活性エネルギー線硬化型インクが、前記<1>から<10>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクである、ことを特徴とする画像乃至硬化物の形成方法である。
<12> 前記<1>から<10>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクを容器中に収容してなることを特徴とするインク入りインクカートリッジである。
<13> 活性エネルギー線硬化型インクをインクジェット記録方式により基材の表面に吐出させるインク吐出手段と、
前記基材の表面に吐出された活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して硬化させる硬化手段と、
前記<12>に記載のインク入りインクカートリッジと、を少なくとも有する
ことを特徴とする画像乃至硬化物の形成装置である。
<14> 前記<1>から<10>のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクにより形成されることを特徴とする画像乃至硬化物である。
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 (8)
- 重合性化合物を含有する活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクであって、
A)第3のモノマーと、
B)第2のモノマーと、
C)二官能モノマーと、を含み、
前記第2のモノマーが、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、(シクロヘキサンスピロ−2−(1,3−ジオキソラン−4−イル))メチルアクリレート、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート、及び4−アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソランから選ばれる1種以上であり、
前記第3のモノマーが、(メタ)アクリロイルモルホリン、及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドから選ばれる1種以上であり、
前記二官能モノマーが、(ポリ)エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(PO)付加物ジ(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、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(EO)付加物ジ(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、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、及びジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレートから選ばれる1種以上であり、
前記第3のモノマーの含有量が、前記重合性化合物全量に対して、40質量%以上であり、
前記第2のモノマーの含有量が、前記重合性化合物全量に対して、30質量%以上である、ことを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク。 - 希釈溶剤を含まず、かつ、25℃における粘度が3mPa・s以上40mPa・s以下であるか、又は60℃における粘度が7mPa・s以上15mPa・s以下である請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク。
- 前記二官能モノマーが、1,9−ノナンジオールジアクリレート及びジエチレングリコールジアクリレートの少なくともいずれかである請求項1から2のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク。
- ポリカーボネート基材を溶解可能である請求項1から3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インク。
- 活性エネルギー線硬化型インクをインクジェット記録方式により基材の表面に吐出させるインク吐出工程と、
前記基材の表面に吐出された活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して硬化させる硬化工程と、を少なくとも含み、
前記活性エネルギー線硬化型インクが、請求項1から4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクである、ことを特徴とする画像乃至硬化物の形成方法。 - 請求項1から4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクを容器中に収容してなることを特徴とするインク入りインクカートリッジ。
- 活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクをインクジェット記録方式により基材の表面に吐出させるインク吐出手段と、
前記基材の表面に吐出された活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して硬化させる硬化手段と、
請求項6に記載のインク入りインクカートリッジと、を少なくとも有することを特徴とする画像乃至硬化物の形成装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型インクジェット用インクにより形成されることを特徴とする画像乃至硬化物。
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