WO2017169762A1 - 光硬化性インク、インク収容体、および、画像形成方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photocurable ink, an ink container, an image forming method, and the like.
- Patent Document 1 A photo-curable ink containing a polymerizable compound and a low boiling point solvent has been proposed as an ink for forming a white image (Patent Document 1).
- Patent Document 1 since the low boiling point solvent volatilizes when the photocurable ink is cured, the cured film obtained by curing the photocurable ink is a porous film having a large number of voids in the film. Become. The light is scattered by the large number of voids, so that the cured film has a white color.
- the present invention provides a photocurable ink that forms a porous cured product and has excellent adhesion between the cured product and a substrate. Objective.
- the photocurable ink as one aspect of the present invention is a photocurable ink containing a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and a low boiling point solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower at 1 atmosphere. And particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- a photocurable ink that forms a porous cured product on a substrate, and that has excellent adhesion between the cured product and the substrate. it can.
- the photocurable ink 10 contains a polymerizable compound (A), a photopolymerization initiator (B), and a low boiling point solvent (C). It is a photocurable ink and contains particles (P) having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- photocurable ink may be simply referred to as “ink”.
- the ink 10 is irradiated with light after being placed on the substrate. Thereby, the polymerization reaction of the polymerizable compound (A) is started by the photopolymerization initiator (B) in the ink 10. As the polymerization reaction of the polymerizable compound (A) proceeds, the ink 10 is cured and becomes a cured product.
- the ink 10 contains a low boiling point solvent (C), but the low boiling point solvent (C) volatilizes while the ink 10 is cured and / or after the ink 10 is cured.
- the portion where the low boiling point solvent (C) was present remains as voids, and the cured product becomes a porous cured product in which many voids are present in the cured product. Therefore, the cured product exhibits a white color due to irregular reflection of the light incident on the cured product due to these voids.
- paper a polymer material such as vinyl chloride or PET, metal, wood, cloth, glass, ceramics, or the like can be used as a substrate on which the ink 10 is disposed on the surface thereof to form a cured product.
- shape of a base material is not specifically limited, A film, a board may be sufficient, and another solid thing may be sufficient.
- the “cured product” means a product obtained by polymerizing the polymerizable compound (A) contained in the ink 10 and partially or completely curing it.
- the thickness of the cured product is extremely thin compared to the area, it may be described as “cured film”.
- the polymerizable compound (A) contained in the ink 10 reacts with a polymerization factor (radical or the like) generated from the photopolymerization initiator (B) described later, and a polymer compound (heavy polymer) is generated by a chain reaction (polymerization reaction). It is a compound that becomes a cured product formed from the combination.
- the polymerizable compound (A) has a polymerizable functional group.
- the polymerizable functional group refers to a polymerizable functional group.
- the polymerizable functional group that the polymerizable compound (A) has is preferably a polymerizable functional group capable of radical polymerization, and more preferably an ethylenically unsaturated group.
- the polymerizable functional group of the polymerizable compound (A) is particularly preferably an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, an allyl group, or a vinyl ether group.
- the polymerizable compound (A) contained in the ink 10 may be one type of polymerizable compound or a plurality of types of polymerizable compounds. When a plurality of types of polymerizable compounds are contained, the blending ratio of the polymerizable compounds in the ink 10 is calculated based on the total mass of the plurality of types of polymerizable compounds.
- the polymerizable compound (A) is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable functional group, and monomers, oligomers, polymers, mixtures thereof, and the like can be used.
- a solid polymerizable compound it is preferable to mix with a liquid polymerizable compound and dissolve the solid polymerizable compound in the liquid polymerizable compound.
- the boiling point of a polymeric compound (A) is higher than 120 degreeC.
- polymerizable compounds examples include radical polymerizable compounds.
- the radically polymerizable compound is particularly preferably a compound having at least one acryloyl group or methacryloyl group which is a polymerizable functional group, that is, a (meth) acrylic compound.
- Examples of monofunctional (meth) acrylic compounds having one acryloyl group or methacryloyl group include phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxy-2-methylethyl (meth) acrylate, phenoxyethoxyethyl (meth) acrylate, and 3-phenoxy.
- Examples of the polyfunctional (meth) acrylic compound having two or more acryloyl groups or methacryloyl groups include trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and EO-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate.
- (meth) acrylate means acrylate or methacrylate having an alcohol residue equivalent thereto.
- the (meth) acryloyl group means an acryloyl group or a methacryloyl group having an alcohol residue equivalent thereto.
- EO represents ethylene oxide
- EO-modified compound A refers to a compound in which the (meth) acrylic acid residue and alcohol residue of compound A are bonded via a block structure of an ethylene oxide group.
- PO represents propylene oxide
- PO-modified compound B refers to a compound in which the (meth) acrylic acid residue and alcohol residue of compound B are bonded via a block structure of a propylene oxide group.
- the blending ratio of the polymerizable compound (A) in the ink 10 is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less when the total mass of the ink 10 is 100% by mass. Moreover, it is more preferable that it is 40 to 80 mass%. By setting the blending ratio of the polymerizable compound (A) in the ink 10 to 30% by mass or more with respect to the total mass of the ink, the mechanical strength of the formed cured product can be increased.
- the photopolymerization initiator (B) contained in the ink 10 is a compound that generates a polymerization factor (radical or the like) by sensing light of a predetermined wavelength (active energy ray).
- the photopolymerization initiator is a polymerization initiator that generates a polymerization factor by active energy rays such as light (infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, charged particle rays such as X rays, electron rays, radiation, etc.). It is an agent.
- the photopolymerization initiator (B) preferably contains, for example, a polymerization initiator that generates a polymerization factor by light having a wavelength of 150 nm or more and 400 nm or less.
- the photopolymerization initiator contained in the ink 10 may be one type of photopolymerization initiator or a plurality of types of photopolymerization initiators. When a plurality of types of photopolymerization initiators are contained, the blending ratio of the photopolymerization initiator in the ink 10 is calculated based on the total mass of the plurality of types of photopolymerization initiators.
- Examples of such a photopolymerization initiator include a radical generator.
- radical generator examples include 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-di (methoxyphenyl) imidazole dimer, 2- May have a substituent such as (o-fluorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 2- (o- or p-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 4,5-triarylimidazole dimer; benzophenone, N, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone (Michler ketone), N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone, 4-methoxy -4'-dimethylaminobenzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diamy Benz
- Benzoin methyl Benzoin ether derivatives such as ether, benzoin ethyl ether and benzoin phenyl ether; benzoin derivatives such as benzoin, methyl benzoin, ethyl benzoin and propyl benzoin; benzyl derivatives such as benzyldimethyl ketal; 9-phenylacridine, 1,7-bis (9 , 9′-acridinyl) heptane derivatives; N-phenylglycine derivatives such as N-phenylglycine; acetophenone, 3-methylacetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2- Acetophenone derivatives such as phenylacetophenone; thioxanthone such as thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone;
- the blending ratio of the photopolymerization initiator is preferably 0.01% by mass or more and 15% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 10% by mass or less when the total mass of the ink is 100% by mass. It is more preferable.
- the curing rate of the ink can be increased and the reaction efficiency can be increased.
- cured material formed can be raised by making this compounding ratio into 15 mass% or less with respect to the total mass of an ink.
- the low boiling point solvent (C) contained in the ink 10 is a component that volatilizes while the ink 10 is cured and / or after the ink 10 is cured. Thus, the portion where the low boiling point solvent (C) was present remains as voids, and the cured product becomes a porous cured product in which many voids are present in the cured product.
- the low boiling point solvent (C) volatilizes during and / or after the ink 10 is cured.
- the boiling point of the low boiling point solvent (C) is preferably 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.
- “boiling point” refers to a boiling point at 1 atm
- “low boiling point” refers to a boiling point of 120 ° C. or lower.
- the low boiling point solvent (C) is a compound having no polymerizable functional group such as acryloyl group, methacryloyl group, vinyl group, allyl group, or vinyl ether group.
- the low boiling point solvent (C) include, for example, water; alcohols such as ethanol, 2-propanol and butanol; various aliphatic or fats such as n-hexane, n-octane, cyclohexane and cyclopentane.
- Cyclic hydrocarbons various aromatic hydrocarbons such as toluene; various esters such as ethyl formate and ethyl acetate; various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; dimethoxyethane and tetrahydrofuran And various ethers such as dioxane, diisopropyl ether; various chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, and carbon tetrachloride, but are not limited thereto. These low boiling point solvents may be used alone or in combination of two or more.
- the low boiling point solvent (C) may be a liquid that is compatible with the polymerizable compound (A) and the photopolymerization initiator (B), or may be a liquid that is not compatible, but is preferably a liquid that is not compatible. . Since the polymerizable compound (A) and the photopolymerization initiator (B) are oily liquids (O), the low boiling point solvent (C) is an aqueous liquid containing water that is incompatible with the oily liquid (O) ( W) is preferably used.
- the ink 10 can have a form in which the droplets 101 formed by the liquid containing the low boiling point solvent (C) are dispersed in the ink 10 (in the photocurable ink). In this way, the liquid containing the low boiling point solvent (C) is dispersed by forming the droplets 101 with the ink 10, so that the low boiling point solvent (C) is volatilized and formed.
- the size of the gap can be increased.
- the size of the voids in the cured product can be controlled by controlling the size (particle size) of the liquid droplet 101 containing the low boiling point solvent (C). Thereby, the degree of whiteness of the cured product obtained by curing the ink 10 can be improved.
- the ink 10 is preferably an emulsion in which the aqueous liquid (W) is dispersed by forming droplets in the oil liquid (O) (so-called W / O emulsion).
- the ink 10 is preferably an emulsion in which the droplets 101 formed by the liquid containing the low boiling point solvent (C) are dispersed in the ink 10 (in the photocurable ink). It is preferable that the ink 10 is such an emulsion because the size and dispersibility of the droplets 101 formed by the liquid containing the low boiling point solvent (C) can be stably maintained. That is, it is preferable because the storage characteristics of the ink 10 are improved.
- the blending ratio of the low boiling point solvent (C) in the ink 10 is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less when the total mass of the ink 10 is 100% by mass. It is more preferable that Furthermore, the blending ratio of the low boiling point solvent (C) is more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less, and particularly preferably 15% by mass or more and 25% by mass or less.
- the ink 10 contains particles (P) having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface in addition to the components described above.
- the type of particle (P) is not particularly limited as long as it has an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface. That is, the particles (P) may be organic particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface, or may be inorganic particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface. The particle (P) preferably has an unsaturated hydrocarbon group bonded to the particle surface directly or via another atomic group.
- organic particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface include resin particles surface-modified with a surface modifier containing an unsaturated hydrocarbon group, resin particles containing a resin containing an unsaturated hydrocarbon group, and the like. Can be mentioned.
- the resin particles may be solid particles that do not have cavities inside, or may be hollow particles that have cavities inside.
- the type of resin is not particularly limited, and examples thereof include acrylic resins, styrene resins, and styrene-acrylic resins.
- inorganic particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface include inorganic particles whose surface has been modified with a surface modifier containing an unsaturated hydrocarbon group.
- examples of the inorganic particles include, but are not limited to, titanium oxide particles, silicon dioxide particles (silica particles), zirconium oxide particles, aluminum oxide particles, zinc oxide particles, and barium titanate particles.
- these inorganic particles may be used independently and may use 2 or more types together.
- the particles (P) are preferably inorganic particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface. This is because many inorganic particles have a high refractive index, and by using inorganic particles having a high refractive index, the degree of whiteness and concealment of the cured product can be improved. Among these, titanium oxide particles having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface are preferable.
- the photocurable ink containing the polymerizable compound (A), the photopolymerization initiator (B), and the low boiling point solvent (C) is disposed on the substrate and irradiated with light.
- the polymerization reaction of (A) and the volatilization of the low boiling point solvent (C) occur, forming a porous cured product.
- the cured product is adsorbed to the base material by the interaction between the polymer formed by polymerization of the polymerizable compound (A) and the base material.
- the contact area with the substrate is reduced as compared with the cured product that is not porous.
- the porous cured product tends to have lower adhesion with the substrate than the non-porous cured product. Therefore, in the photocurable ink containing the low boiling point solvent (C), the adhesion with the substrate is a particularly significant problem.
- the ink 10 according to this embodiment includes particles (P) having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface in addition to the polymerizable compound (A), the photopolymerization initiator (B), and the low boiling point solvent (C). Containing.
- the unsaturated hydrocarbon group contained in the particles (P) is not particularly limited, and examples thereof include a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and a styryl group. These unsaturated hydrocarbon groups interact with a base material made of a polymer material such as PET and develop adhesiveness. Further, the particles (P) are surrounded by a polymer formed by polymerization of the polymerizable compound (A) in the cured product and embedded in the cured product. Therefore, the particle (P) having an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface acts as an anchor between the cured product and the substrate, and the anchor effect can improve the adhesion between the cured product and the substrate. It is guessed.
- the present inventors speculate as follows about the mechanism by which the particles (P) having an unsaturated hydrocarbon group exhibit adhesiveness with the substrate.
- each component of the ink 10 for example, the polymerizable compound (A) and the particles (P) penetrate into the substrate.
- the ink 10 is cured by irradiating light to the ink 10
- the ink 10 is cured in a state in which a part of the ink 10 penetrates into the substrate. Therefore, the contact area between the cured product and the substrate is increased, and as a result, the effect of the interaction between the unsaturated hydrocarbon group and the substrate is increased.
- grains (P) have also has a polymeric compound (A).
- the particles (P) and the polymerizable compound (A) have the same unsaturated hydrocarbon group, the unsaturated carbonization of the particles (P) when the polymerizable compound (A) is polymerized to form a polymer.
- a polymerization reaction occurs with the hydrogen group, and the anchor effect described above can be more effectively expressed. As a result, the adhesion between the cured product and the substrate can be further improved.
- the polymerizable compound (A) preferably has an acryloyl group or a methacryloyl group
- the unsaturated hydrocarbon group of the particles (P) is more preferably an acryloyl group or a methacryloyl group.
- the average particle diameter of the particles (P) is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. When the average particle diameter of the particles (P) is larger than 100 nm, inorganic particles having a large specific gravity may be precipitated in the ink 10. In addition, the average particle diameter of particle
- the content of the particles (P) in the ink 10 is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 15% by mass when the total mass of the ink 10 is 100% by mass. It is as follows. If the content of the particles (P) in the ink 10 exceeds 20% by mass, the storage stability of the ink is lowered. On the other hand, when the content of the particles (P) in the ink 10 is less than 1% by mass, the effect of improving the adhesion with the substrate cannot be obtained sufficiently.
- the ink 10 contains a plurality of particles (P), and the plurality of particles (P) are adsorbed on the droplet 101 (on the droplet) formed by the liquid containing the low boiling point solvent (C). preferable.
- the plurality of particles (P) are arranged on the interface formed between the first liquid (oil liquid (O)) and the second liquid (aqueous liquid (W)). preferable.
- the particles adsorbed on the interface (P) The solids repel each other, so that coalescence of the droplets 101 is suppressed.
- the droplet 101 can be maintained in a desired size for a long period of time, and the storage characteristics of the ink 10 can be improved.
- the phenomenon in which the state in which droplets are dispersed in this way is stabilized by particles is known as Pickering emulsion, and can be realized by appropriately controlling the wettability and particle size of particles (P).
- the particles (P) can be obtained by modifying the particle surfaces of organic particles or inorganic particles with a surface modifier having an unsaturated hydrocarbon group.
- a surface modifier having an unsaturated hydrocarbon group for example, an alkoxysilane compound having an unsaturated hydrocarbon group and an alkoxyl group can be used.
- a silane compound having an unsaturated hydrocarbon group and a silanol group can be used. In the following description, these may be collectively referred to as a silane coupling agent.
- the alkoxylane compound may be a trifunctional alkoxide having three alkoxyl groups in addition to a functional group containing an unsaturated hydrocarbon group, or may be a bifunctional alkoxide having two alkoxyl groups.
- the surface modifier may be a hydrolysis product or a condensation polymerization product of an alkoxysilane compound.
- the hydrolysis product or polycondensation product of an alkoxysilane compound refers to a product in which part or all of the alkoxyl group of alkoxysilane is hydrolyzed or polycondensed.
- Silanol groups produced by hydrolysis of alkoxyl groups are bonded to hydroxyl groups, etc. present on the surface of organic particles and inorganic particles by intermolecular interactions such as covalent bonds or hydrogen bonds.
- the surface of the inorganic particles can be modified.
- the aforementioned silanol group also includes a silanol group in a polycondensation product formed by hydrolysis of a part of the alkoxyl group of alkoxysilane or condensation of silanol groups.
- the alkoxysilane compound is preferably a trifunctional alkoxide capable of generating more silanol groups that serve as reaction points for the reaction that occurs with the functional groups present on the surface of the organic or inorganic particles. Thereby, the surface of an organic particle or an inorganic particle can be modified efficiently.
- the trifunctional alkoxysilane compound examples include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, vinylsilane such as triethoxyvinylsilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-methacryloxy.
- examples thereof include methacrylic silane such as propyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, acrylic silane such as 3- (trimethoxysilyl) propyl acrylate, and styrylsilane such as p-styryltrimethoxysilane.
- the compound which hydrolyzed or polycondensed one part or all part of the alkoxyl group which these trifunctional alkoxysilane compounds have can also be used.
- These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
- a silane coupling agent is dissolved in an organic solvent to prepare a silane coupling agent solution.
- the amount of the organic solvent added to the silane coupling agent is preferably about 2 to 1000 in terms of molar ratio with respect to the silane coupling agent.
- the amount of A added is X in terms of a molar ratio with respect to B” means that the molar amount of A to be added is X times the molar amount of B.
- organic solvent examples include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, and ethylene glycol; various aliphatic or alicyclic such as n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, and cyclooctane.
- Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene; ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether
- esters such as acetate; various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl
- Various ethers such as pill ether; various chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, tetrachloroethane; N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, ethylene carbonate, etc.
- the solution used for surface modification of particles is generally prepared by adding acidic catalytic water to an alcohol solution of a silane coupling agent.
- Hydrochloric acid can be illustrated as an acidic catalyst.
- the pH of the acidic catalyst water is preferably 1 or more and 4 or less.
- the particles are preferably added to the alcohol solution of the silane coupling agent as a mixed solution of the acidic catalyst water and the alcohol.
- the addition amount of the acidic catalyst water is preferably 2 or more and 10 or less in molar ratio with respect to the alkoxysilane compound.
- organic particles or inorganic particles are dispersed in the solution of the silane coupling agent thus prepared, and surface modification treatment is performed. Thereafter, the particles are settled using a centrifuge, washed with alcohol several times, and then recovered to obtain surface-modified organic particles or inorganic particles.
- the surface-modified particles obtained in the above step may be re-dispersed in alcohol to obtain an alcohol solution in which the surface-modified particles are dispersed.
- the ink 10 may contain additional additives according to various purposes as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Such an additive component includes a surfactant.
- the ink 10 contains a surfactant, the dispersion stability of the droplets 101 dispersed in the ink 10 can be improved, and the size of the droplets 101 can be controlled. That is, since the ink 10 contains a surfactant, coalescence of the droplets 101 can be suppressed, and the droplets 101 can be maintained in a desired size for a long period of time.
- the surfactant may be composed of one type of surfactant or a plurality of types of surfactant.
- the surfactant is preferably a nonionic surfactant.
- the surfactant is a nonionic surfactant, it is easy to form a W / O emulsion in which droplets of the aqueous liquid (W) are dispersed in the oil liquid (O).
- the nonionic surfactant include hydrocarbon surfactants.
- hydrocarbon surfactants include polyoxyalkylene alkyl ethers obtained by adding alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms to alkyl alcohols having 1 to 50 carbon atoms.
- Polyoxyalkylene alkyl ether includes methyl alcohol ethylene oxide adduct, decyl alcohol ethylene oxide adduct, lauryl alcohol ethylene oxide adduct, cetyl alcohol ethylene oxide adduct, oleyl alcohol ethylene oxide adduct, stearyl alcohol ethylene oxide adduct And stearyl alcohol ethylene oxide / propylene oxide adduct.
- the terminal group of the alkyl alcohol polyalkylene oxide adduct is not limited to a hydroxyl group that can be produced by simply adding a polyalkylene oxide to an alkyl alcohol.
- This hydroxyl group may be converted to other substituents, for example, a polar functional group such as a carboxyl group, an amino group, a pyridyl group, a thiol group, or a silanol group, or a hydrophobic functional group such as an alkyl group or an alkoxy group.
- a polar functional group such as a carboxyl group, an amino group, a pyridyl group, a thiol group, or a silanol group
- a hydrophobic functional group such as an alkyl group or an alkoxy group.
- polyoxyalkylene alkyl ether As the polyoxyalkylene alkyl ether, a commercially available product may be used. Commercially available products include, for example, NOF made by NOF (“NONION” is a registered trademark), BLAUNON series, FINESURF series, BASF made Pluriol series (“Pluriol” is a registered trademark), Kao The EMULGEN series (“EMULGEN” is a registered trademark) and the like are exemplified, but not limited thereto.
- the content of the surfactant is preferably 0.001% by mass to 20% by mass with respect to the total amount of the ink 10, for example. More preferably, it is 0.01 mass% or more and 10 mass% or less, More preferably, it is 0.1 mass% or more and 10 mass% or less.
- the viscosity of the ink 10 at 25 ° C. is preferably 1 mPa ⁇ s or more and 75 mPa ⁇ s or less.
- the viscosity of the ink 10 is more preferably 1 mPa ⁇ s or more and 30 mPa ⁇ s or less.
- a method for preparing the ink 10 is not particularly limited, but an example of a method for preparing the ink 10 will be described below.
- the polymerizable compound (A) and the photopolymerization initiator (B) are mixed to prepare an oily liquid (O).
- a low boiling point solvent (C) is added and mixed with stirring.
- grains (P) is further added, and it stirs and mixes, and the ink 10 is prepared.
- a homogenizer In the case of stirring and mixing, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a stirrer, or the like can be used. Among these, it is preferable to use a homogenizer or an ultrasonic disperser from the viewpoint of preparing a homogeneous ink.
- the ink 10 is stored in an ink container.
- the ink container according to this embodiment contains the ink 10.
- the ink container according to the present embodiment will be described in more detail.
- the ink container according to the present embodiment is an ink container that contains a photocurable ink.
- the “container” is a concept including a container and a package, and refers to one that contains a photocurable ink directly or indirectly. That is, the container is one in which a container is filled with photocurable ink, or at least a container filled with photocurable ink is sealed with a package. That is, it can be said that the ink container according to the present embodiment has a container, and the ink 10 is stored in the container.
- the ink container is used for storing and transporting the photocurable ink before using the photocurable ink in the image forming apparatus.
- the photocurable ink contained in the ink container is used. This is supplied to the image forming apparatus.
- the ink container examples include, but are not limited to, an ink cartridge, a bag (pack), a bottle, a tank, a bottle, and a can.
- an ink cartridge, a bag, a bottle, and a tank are preferable, and a bag is more preferable from the viewpoint of being widely used and easily controlling moisture permeability and oxygen permeability to desired values.
- the usage mode of the ink container is not particularly limited.
- the ink container which is a separate body from the image forming apparatus, is attached to the image forming apparatus, and the ink container is photocured from the ink container.
- the photocurable resin is applied to the head of the image forming apparatus from the mounted ink container or the provided ink container through a connecting portion such as an ink tube.
- Ink can be supplied to form an image.
- the photocurable ink is transferred from the ink container to the ink tank or the like of the image forming apparatus, it is photocured from the ink tank to the head of the image forming apparatus through a connection portion such as an ink tube.
- An image can be formed by supplying an ink.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an ink container according to the present embodiment.
- FIG. 1A illustrates an ink container as an ink bag
- FIG. 1B illustrates an ink cartridge as an ink container. Examples of cases are shown respectively.
- the ink bag 20 includes a bag 21 that stores the ink 10 and an ink supply port 22 that communicates with the inside of the bag 21.
- the ink 10 stored in the ink bag 20 is supplied to the image forming apparatus via the ink supply port 22.
- the opening of the ink supply port 22 is preferably closed by a valve provided inside.
- the shape, size, structure, material, etc. of the bag 21 are not particularly limited, but it is preferably a bag formed of a film having low air permeability.
- the film include an aluminum laminate film, a polyamide film, a polyethylene terephthalate (PET) film, a polyethylene film, a polypropylene film, a polystyrene film, an ethylene vinyl acetate polymer film, an ethylene vinyl alcohol copolymer film, and a polybutadiene film.
- PET polyethylene terephthalate
- the resin film can be preferably used.
- the ink cartridge 30 includes the above-described ink bag 20 and a case 31 that houses the ink bag 20 and protects the ink bag 20.
- the ink supply port 22 of the ink bag 20 is exposed to the outside of the case 31 from a notch provided in the side surface of the case 31.
- the ink 10 is supplied to the image forming apparatus via the ink supply port 22 in a state where the ink cartridge 30 is mounted in the cartridge holder of the image forming apparatus.
- the ink cartridge 30 may further include a recording head having an ejection port that communicates with the ink supply port 22.
- the image forming method according to the present embodiment is a method for forming an image by disposing the ink 10 according to the present embodiment described above on a substrate. More specifically, in the image forming method according to the present embodiment, the step of placing the ink 10 on the base material 102 that is a recording medium (placement step), and the ink 10 placed on the base material 102 is irradiated with light. Irradiating step (light irradiation step).
- the “image” in this specification includes a solid pattern filled with a single color within a certain range.
- FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the image forming method according to the present embodiment.
- the ink 10 is a photocurable ink in which droplets 101 formed by a liquid containing a low boiling point solvent (C) are dispersed in the ink 10 (in the photocurable ink).
- C low boiling point solvent
- Step of placing the ink 10 on the recording medium 102 the ink 10 is disposed on the base material 102.
- the ink 10 is ejected from an ink jet recording head and disposed on the substrate 102.
- the method of ejecting ink by the ink jet method is not particularly limited, but since the ink 10 contains the polymerizable compound (A), a method of ejecting droplets by applying mechanical energy to the ink (piezo jet method) is preferable. .
- the type of the substrate 102 that is a recording medium is not particularly limited, and paper, a polymer material such as vinyl chloride and PET, metal, wood, cloth, glass, ceramics, and the like can be used.
- the shape of a base material is not specifically limited, A film, a board may be sufficient, and another solid thing may be sufficient.
- [2] A step of irradiating the ink 10 disposed on the substrate 102 with light (light irradiation step) After the ink 10 is placed on the base material 102 (FIG. 2 (a)), as shown in FIG. 2 (b), light 103 such as ultraviolet light is irradiated. As a result, the ink 10 is cured.
- light irradiation step After the ink 10 is placed on the base material 102 (FIG. 2 (a)), as shown in FIG. 2 (b), light 103 such as ultraviolet light is irradiated. As a result, the ink 10 is cured.
- the type of light 103 irradiated in this step is not particularly limited, and can be selected according to the sensitivity wavelength of the ink 10. Specifically, it is preferable to appropriately select and use ultraviolet light having a wavelength of 150 nm to 400 nm, X-rays, electron beams, and the like.
- the light irradiated onto the ink 10 is particularly preferably ultraviolet light.
- ultraviolet light This is because many commercially available photopolymerization initiators are sensitive to ultraviolet light.
- Examples of light sources that emit ultraviolet light include high-pressure mercury lamps, ultra-high pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, deep-UV lamps, carbon arc lamps, chemical lamps, metal halide lamps, xenon lamps, light-emitting diode (LED) lamps, and KrF excimer lasers. , ArF excimer laser, F 2 excimer laser, and the like, and an ultra-high pressure mercury lamp or LED lamp is particularly preferable. Further, the number of light sources used may be one or plural.
- the ink 10 contains the low boiling point solvent (C).
- components oil-based liquid (O)
- O oil-based liquid
- FIG. 2C cured product 104
- the low boiling point solvent (C) is not cured, and the low boiling point solvent (C) evaporates during and / or after curing of the oily liquid (O).
- a gap 105 is formed in the portion where the low boiling point solvent (C) was present (FIG. 2 (d)).
- the low boiling point solvent (C) forms droplets in the ink 10
- a gap 105 having a size corresponding to the particle size of the droplet is formed.
- a cured film 106 having a large number of voids 105 therein is formed, and incident light is scattered by the numerous voids 105, whereby the cured film 106 exhibits a white color.
- a dispersion liquid (TKD-701, manufactured by Teika) in which titanium oxide particles were dispersed in commercially available IPA was added and stirred for about 3 hours to modify the surface of the titanium oxide particles.
- the surface-modified titanium oxide particles were precipitated using a centrifuge and washed with IPA to obtain surface-modified titanium oxide particles (particles (P-1)).
- the particle (P-1) is considered to have a methacryloyl group which is an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- the obtained titanium oxide particles (particles (P-1)) were redispersed in IPA to prepare a dispersion of about 20 wt%.
- Preparation Example 1-2 Preparation of Particle (P-2) Dispersion Vinyltrimethoxysilane (VTMS) was added to 2-propanol (isopropyl alcohol, IPA). Thereafter, a mixed solution of IPA and 0.01 M hydrochloric acid (HClaq.) was added to the solution and stirred for about 1 day to obtain a solution (surface modifying solution) for surface modification of particles.
- a dispersion liquid (TKD-701, manufactured by Teika) in which titanium oxide particles were dispersed in commercially available IPA was added and stirred for about 3 hours to modify the surface of the titanium oxide particles.
- the surface-modified titanium oxide particles were precipitated using a centrifuge and washed with IPA to obtain surface-modified titanium oxide particles (particles (P-2)).
- the particle (P-2) is considered to have a vinyl group which is an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- the obtained titanium oxide particles (particles (P-2)) were redispersed in IPA to prepare a dispersion of about 20 wt%.
- a dispersion liquid (TKD-701, manufactured by Teika) in which titanium oxide particles were dispersed in commercially available IPA was added and stirred for about 3 hours to modify the surface of the titanium oxide particles.
- the surface-modified titanium oxide particles were precipitated using a centrifuge and washed with IPA to obtain surface-modified titanium oxide particles (particles (P-3)).
- the particle (P-3) is considered to have a vinyl group which is an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- the obtained titanium oxide particles (particles (P-3)) were redispersed in IPA to prepare a dispersion of about 20 wt%.
- a dispersion liquid (TKD-701, manufactured by Teika) in which titanium oxide particles were dispersed in commercially available IPA was added and stirred for about 3 hours to modify the surface of the titanium oxide particles.
- the surface-modified titanium oxide particles were precipitated using a centrifuge and washed with IPA to obtain surface-modified titanium oxide particles (particles (P-4)).
- the particle (P-2) is considered to have an acryloyl group which is an unsaturated hydrocarbon group on the particle surface.
- the obtained titanium oxide particles (particles (P-4)) were redispersed in IPA to prepare a dispersion of about 20 wt%.
- the obtained titanium oxide particles (particles (P-5)) were redispersed in IPA to prepare a dispersion of about 20 wt%.
- Preparation example 2 Preparation of photocurable ink The following polymerizable compound (A), photopolymerization initiator (B), and low-boiling solvent (C) were blended in the blending amounts shown in Table 1, and mixed and stirred. Thus, inks of Examples and Comparative Examples were respectively prepared.
- the polymerizable compound (A), the photopolymerization initiator (B), the low boiling point solvent (C), the titanium oxide particle dispersion prepared in Preparation Example 1 and Preparation Example 2 were mixed and stirred, The inks of Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Example 1 were obtained.
- the surface modification liquid used in preparing the titanium oxide particles (P-1) was used instead of the titanium oxide particle dispersion.
- the unit of the numerical value described in the Example of Table 1 and a comparative example is all the mass%.
- UV light was irradiated for 20 seconds through a PET film after passing through a diffusion plate.
- the irradiation light used was UV light having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 15 mW / cm 2 .
- the PET film was peeled off from the slide glass. Thereafter, the low boiling point solvent (C) contained in the cured film formed on the PET film was evaporated by allowing it to stand at room temperature, thereby forming a film having a thickness of about 25 ⁇ m on the PET film.
- C low boiling point solvent
- the degree of whiteness of the film formed on the PET film was evaluated using visual observation and brightness L *.
- the lightness L * was measured using a spectrocolorimeter (Konica Minolta Co., Ltd., CM-2600d) to measure the lightness (SCI including regular reflection light).
- peeling of the formed 26 mm ⁇ 26 mm film was visually evaluated.
- the case where the peeling of the film in the region was 30% or less was marked as ⁇ , and the case where the peeling of the film in the region was above 70% was marked as x.
- the film formed on the PET film was visually a white film.
- the films formed in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were sufficiently white visually, and the brightness L * was 60 or more.
- the brightness L * was not measured.
- Examples 1 to 4 and Reference Example 1 showed good adhesion, while Comparative Examples 1 to 3 had low adhesion. That is, the results showed that the adhesion was improved when titanium oxide particles (particles P-1 to P-3) whose surfaces were modified with a functional group containing an unsaturated hydrocarbon group were added (Examples 1 to 4). Moreover, the result that adhesiveness did not improve only by adding the titanium oxide particle which is not surface-modified by the functional group containing an unsaturated hydrocarbon group was obtained (comparative example 1). Furthermore, the result that the effect which improves adhesiveness is not acquired only by adding the surface modification liquid for surface modification by the functional group containing an unsaturated hydrocarbon group was obtained (comparative example 2).
- droplets formed by a liquid containing water (ion-exchanged water (C-2)), which is a low boiling point solvent (C) are formed from the polymerizable compound (A) and photopolymerization. It is considered that an emulsion dispersed in the initiator (B) is formed.
- the particles (P) are adsorbed on the droplets, thereby stabilizing the emulsion.
- the IPA contained in each ink is compatible with both the droplet formed by the liquid containing water and the phase other than the droplet in the ink. Conceivable.
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Abstract
重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有する光硬化性インクであって、1気圧における沸点が40℃以上120℃以下の低沸点溶剤と、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子と、を含有することを特徴とする光硬化性インク。
Description
本発明は、光硬化性インク、インク収容体、および、画像形成方法等に関する。
近年、商業印刷の市場では透明または半透明のフィルム、あるいは着色された紙など、白色以外の被記録媒体(基材)上に画像を形成する方法が強く求められている。これらの白色以外の被記録媒体上に画像を形成するためには、白色画像を形成する必要がある。
白色画像を形成するためのインクとして、重合性化合物と低沸点溶媒とを含有する光硬化性インクが提案されている(特許文献1)。特許文献1では、光硬化性インクが硬化する際に低沸点溶媒が揮発するため、光硬化性インクを硬化して得られる硬化膜は、膜中に多数の空隙が存在する多孔質の膜となる。この多数の空隙によって光が散乱されることによって、硬化膜は白色を呈する。
しかしながら、特許文献1に記載の技術のように多孔質の膜を形成することによって基材上に白色の膜を形成する場合、膜と基材との間の接触面積が減少する等の理由により、膜と基材との間の密着性が低下してしまうという課題があった。
そこで本発明は上述の課題に鑑み、多孔質の硬化物を形成する光硬化性インクであって、該硬化物と基材との間の密着性に優れた光硬化性インクを提供することを目的とする。
本発明の一側面としての光硬化性インクは、重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有する光硬化性インクであって、1気圧における沸点が40℃以上120℃以下の低沸点溶剤と、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子と、を含有することを特徴とする。
本発明によれば、基材上に多孔質の硬化物を形成する光硬化性インクであって、該硬化物と基材との間の密着性に優れた光硬化性インクを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に含まれる。
<光硬化性インク>
本実施形態に係る光硬化性インク10(以下、「インク10」と称する)は、重合性化合物(A)と、光重合開始剤(B)と、低沸点溶剤(C)と、を含有する光硬化性インクであって、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)を含有する。なお、以下の説明においては「光硬化性インク」を単に「インク」と称することがある。
本実施形態に係る光硬化性インク10(以下、「インク10」と称する)は、重合性化合物(A)と、光重合開始剤(B)と、低沸点溶剤(C)と、を含有する光硬化性インクであって、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)を含有する。なお、以下の説明においては「光硬化性インク」を単に「インク」と称することがある。
インク10は、基材上に配置された後に、光を照射される。これにより、インク10中の光重合開始剤(B)によって重合性化合物(A)の重合反応が開始される。重合性化合物(A)の重合反応が進行することによってインク10は硬化して硬化物となる。インク10は低沸点溶剤(C)を含有しているが、低沸点溶剤(C)はインク10が硬化している間、および/または、インク10が硬化した後に揮発する。これより、低沸点溶剤(C)が存在していた部分が空隙として残り、硬化物は硬化物中に多数の空隙が存在する多孔質の硬化物となる。そのため、これらの空隙によって、硬化物に入射した光が乱反射等されることによって、硬化物は白色を呈することになる。
なお、インク10をその表面に配置して硬化物を形成する基材としては、紙、塩化ビニルやPETなどの高分子材料、金属、木材、布、ガラス、セラミックスなどを用いることができる。なお、基材の形状は特に限定はされず、フィルムであっても板であってもよいし、その他の立体物であってもよい。本実施形態ではこれらの中でも特に、高分子材料のフィルム、板、または、立体物を基材として用いることが好ましい。
また、本明細書において「硬化物」とは、インク10に含有されている重合性化合物(A)を重合して、一部または全部を硬化させたものを意味する。なお、硬化物のうち、面積に比して厚みが極端に薄いものであることを強調する際には、特に「硬化膜」と記載することがある。
以下、インク10に含有される各成分について、詳細に説明する。
[重合性化合物]
インク10中に含有される重合性化合物(A)とは、後述する光重合開始剤(B)から発生した重合因子(ラジカル等)と反応し、連鎖反応(重合反応)によって高分子化合物(重合体)から形成される硬化物となる化合物である。
インク10中に含有される重合性化合物(A)とは、後述する光重合開始剤(B)から発生した重合因子(ラジカル等)と反応し、連鎖反応(重合反応)によって高分子化合物(重合体)から形成される硬化物となる化合物である。
重合性化合物(A)は、重合性官能基を有する。本明細書において、重合性官能基とは、重合可能な官能基を指す。重合性化合物(A)が有する重合性官能基は、ラジカル重合可能な重合性官能基であることが好ましく、中でも、エチレン性不飽和基であることがより好ましい。重合性化合物(A)が有する重合性官能基としては、具体的には、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基であることが特に好ましい。
インク10に含有される重合性化合物(A)は、一種類の重合性化合物であってもよく、複数種類の重合性化合物であってもよい。なお、複数種類の重合性化合物が含有される場合には、重合性化合物のインク10における配合割合は、複数種類の重合性化合物の質量の合計に基づいて計算するものとする。
また、重合性化合物(A)は、重合性官能基を有する化合物であれば特に限定はされず、モノマー、オリゴマー、ポリマーおよびそれらの混合物などを用いることができる。固体状の重合性化合物を用いる場合、液体状の重合性化合物と混合し、液体の重合性化合物中に固体の重合性化合物を溶解させて用いることが好ましい。
なお、重合性化合物(A)の沸点は、120℃より高いことが好ましい。
このような重合性化合物としては、例えば、ラジカル重合性化合物が挙げられる。ラジカル重合性化合物としては、重合性官能基であるアクリロイル基又はメタクリロイル基を1つ以上有する化合物、すなわち、(メタ)アクリル化合物であることが特に好ましい。
アクリロイル基又はメタクリロイル基を1つ有する単官能(メタ)アクリル化合物としては、例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシ-2-メチルエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、3-フェノキシ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4-フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、3-(2-フェニルフェニル)-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、EO変性p-クミルフェノールの(メタ)アクリレート、2-ブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4-ジブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6-トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、EO変性フェノキシ(メタ)アクリレート、PO変性フェノキシ(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、1-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、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(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(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、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、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(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、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、1-ナフチルメチル(メタ)アクリレート、2-ナフチルメチル(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、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、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(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、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、t-オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7-アミノ-3,7-ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられるが、これらに限定はされない。
上記単官能(メタ)アクリル化合物の市販品としては、アロニックスM101、M102、M110、M111、M113、M117、M5700、TO-1317、M120、M150、M156(以上、東亞合成製、「アロニックス」は登録商標)、MEDOL10、MIBDOL10、CHDOL10、MMDOL30、MEDOL30、MIBDOL30、CHDOL30、LA、IBXA、2-MTA、HPA、ビスコート#150、#155、#158、#190、#192、#193、#220、#2000、#2100、#2150(以上、大阪有機化学工業製)、ライトアクリレートBO-A、EC-A、DMP-A、THF-A、HOP-A、HOA-MPE、HOA-MPL、PO-A、P-200A、NP-4EA、NP-8EA、エポキシエステルM-600A(以上、共栄社化学製)、KAYARAD TC110S、R-564、R-128H(以上、日本化薬製)、NKエステルAMP-10G、AMP-20G(以上、新中村化学工業製)、FA-511A、512A、513A(以上、日立化成製)、PHE、CEA、PHE-2、PHE-4、BR-31、BR-31M、BR-32(以上、第一工業製薬製)、VP(BASF製)、ACMO、DMAA、DMAPAA(以上、興人製)等が挙げられるが、これらに限定はされない。
アクリロイル基又はメタクリロイル基を2つ以上有する多官能(メタ)アクリル化合物としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(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、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,PO変性トリメチロールプロパントリ(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、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、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-へキサンジオールジ(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、1,3-アダマンタンジメタノールジアクリレート、o-キシリレンジ(メタ)アクリレート、m-キシリレンジ(メタ)アクリレート、p-キシリレンジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、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、トリス(アクリロイルオキシ)イソシアヌレート、ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、EO変性2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシ)フェニル)プロパン、PO変性2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシ)フェニル)プロパン、EO,PO変性2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシ)フェニル)プロパン等が挙げられるが、これらに限定はされない。
上記多官能(メタ)アクリル化合物の市販品としては、ユピマーUV SA1002、SA2007(以上、三菱化学製、「ユピマー」は登録商標)、ビスコート#195、#230、#215、#260、#335HP、#295、#300、#360、#700、GPT、3PA(以上、大阪有機化学工業製)、ライトアクリレート4EG-A、9EG-A、NP-A、DCP-A、BP-4EA、BP-4PA、TMP-A、PE-3A、PE-4A、DPE-6A(以上、共栄社化学製)、A-DCP、A-HD-N、A-NOD-N、A-DOD-N(以上、新中村化学工業製)、KAYARAD PET-30、TMPTA、R-604、DPHA、DPCA-20、-30、-60、-120、HX-620、D-310、D-330(以上、日本化薬製)、アロニックスM208、M210、M215、M220、M240、M305、M309、M310、M315、M325、M400(以上、東亞合成製)、リポキシVR-77、VR-60、VR-90(以上、昭和電工製、「リポキシ」は登録商標)等が挙げられるが、これらに限定はされない。
なお、上述した化合物群において、(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはそれと同等のアルコール残基を有するメタクリレートを意味する。(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基またはそれと同等のアルコール残基を有するメタクリロイル基を意味する。EOは、エチレンオキサイドを示し、EO変性化合物Aとは、化合物Aの(メタ)アクリル酸残基とアルコール残基がエチレンオキサイド基のブロック構造を介して結合している化合物を示す。また、POは、プロピレンオキサイドを示し、PO変性化合物Bとは、化合物Bの(メタ)アクリル酸残基とアルコール残基がプロピレンオキサイド基のブロック構造を介して結合している化合物を示す。
インク10における重合性化合物(A)の配合割合は、インク10の全質量を100質量%としたときに、30質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、40質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。インク10における重合性化合物(A)の配合割合をインクの全質量に対して30質量%以上とすることにより、形成される硬化物の機械的な強度を高めることができる。
[光重合開始剤]
インク10に含有される光重合開始剤(B)は、所定の波長の光(活性エネルギー線)を感知して重合因子(ラジカル等)を発生させる化合物である。具体的には、光重合開始剤は、光などの活性エネルギー線(赤外線、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の荷電粒子線、放射線等)により重合因子を発生する重合開始剤である。より具体的には、光重合開始剤(B)は、例えば、150nm以上400nm以下の波長の光により重合因子を発生する重合開始剤を含有することが好ましい。
インク10に含有される光重合開始剤(B)は、所定の波長の光(活性エネルギー線)を感知して重合因子(ラジカル等)を発生させる化合物である。具体的には、光重合開始剤は、光などの活性エネルギー線(赤外線、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の荷電粒子線、放射線等)により重合因子を発生する重合開始剤である。より具体的には、光重合開始剤(B)は、例えば、150nm以上400nm以下の波長の光により重合因子を発生する重合開始剤を含有することが好ましい。
インク10に含有される光重合開始剤は、一種類の光重合開始剤であってもよく、複数種類の光重合開始剤であってもよい。なお、複数種類の光重合開始剤が含有される場合には、光重合開始剤のインク10における配合割合は、複数種類の光重合開始剤の質量の合計に基づいて計算するものとする。
このような光重合開始剤としては、例えば、ラジカル発生剤が挙げられる。
ラジカル発生剤としては、例えば、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-又はp-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体等の置換基を有してもよい2,4,5-トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’-テトラエチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、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-オン等のα―アミノ芳香族ケトン誘導体;2-エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2-t-ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、2-フェニルアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-メチルアントラキノン、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナンタラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、プロピルベンゾイン等のベンゾイン誘導体;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;9-フェニルアクリジン、1,7-ビス(9,9’-アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N-フェニルグリシン等のN-フェニルグリシン誘導体;アセトフェノン、3-メチルアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体;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、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、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等のアシルフォスフィンオキサイド誘導体;1,2-オクタンジオン,1-[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)等のオキシムエステル誘導体;キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等が挙げられるが、これらに限定はされない。
上記ラジカル発生剤の市販品として、Irgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI-1700、-1750、-1850、CG24-61、Darocur1173、LucirinTPO、LR8893、LR8970(以上、BASF製、「Darocur」および「Lucirin」は登録商標)、ユベクリルP36(UCB製)等が挙げられるが、これらに限定はされない。
光重合開始剤の配合割合は、インクの全質量を100質量%としたときに、0.01質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
光重合開始剤の配合割合をインクの全質量に対して0.01質量%以上とすることにより、インクの硬化速度が速くなり、反応効率を高めることができる。また、該配合割合をインクの全質量に対して15質量%以下とすることにより、形成される硬化物の機械的な強度を高めることができる。
[低沸点溶剤]
インク10に含有される低沸点溶剤(C)は、インク10が硬化している間、および/または、インク10が硬化した後に揮発する成分である。これより、低沸点溶剤(C)が存在していた部分が空隙として残り、硬化物は硬化物中に多数の空隙が存在する多孔質の硬化物となる。
インク10に含有される低沸点溶剤(C)は、インク10が硬化している間、および/または、インク10が硬化した後に揮発する成分である。これより、低沸点溶剤(C)が存在していた部分が空隙として残り、硬化物は硬化物中に多数の空隙が存在する多孔質の硬化物となる。
上述のように、低沸点溶剤(C)は、インク10から硬化の際中および/または硬化後に揮発する。揮発の効率の観点から、低沸点溶剤(C)の沸点は、40℃以上120℃以下であることが好ましい。なお、本実施形態における「沸点」とは、1気圧における沸点を指し、「低沸点」とは、沸点が120℃以下であることを指す。また、本実施形態において、低沸点溶剤(C)は重合性官能基、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基を有さない化合物である。
低沸点溶剤(C)の具体例としては、例えば、水;エタノール、2-プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;n-ヘキサン、n-オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類;トルエンなどの各種の芳香族炭化水素類;ギ酸エチル、酢酸エチル、などの各種のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの各種のケトン類;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルのような各種のエーテル類;クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素のような各種の塩素化炭化水素類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの低沸点溶剤は単独で用いてもよいし、2種類以上の併用でもよい。
低沸点溶剤(C)は重合性化合物(A)および光重合開始剤(B)と相溶する液体であっても、相溶しない液体であってもよいが、相溶しない液体であるほうが好ましい。重合性化合物(A)および光重合開始剤(B)は油性液体(O)であるから、低沸点溶剤(C)としては油性液体(O)と非相溶な、水を含有する水性液体(W)を用いることが好ましい。
このように、低沸点溶剤(C)として水性液体(W)を用いることで、水性液体(W)と油性液体(O)との間に界面を生成させ、インク10を、水性液体(W)が油性液体(O)中に液滴101を形成して分散した形態とすることができる。すなわち、インク10を、低沸点溶剤(C)を含有する液体によって形成される液滴101が、インク10中(光硬化性インク中)に分散した形態とすることができる。このように低沸点溶剤(C)を含有する液体がインク10で液滴101を形成して分散した形態とすることで、低沸点溶剤(C)が揮発して形成される、硬化物中の空隙のサイズを大きくすることができる。また、低沸点溶剤(C)を含有する液体の液滴101のサイズ(粒径)を制御することで、硬化物中の空隙のサイズを制御することができる。これにより、インク10を硬化して得られる硬化物の白さの度合いを向上させることができる。
なお、インク10は、水性液体(W)が、油性液体(O)中に液滴を形成して分散したエマルション(いわゆる、W/Oエマルション)であることが好ましい。換言すれば、インク10は、低沸点溶剤(C)を含有する液体によって形成される液滴101が、インク10中(光硬化性インク中)に分散したエマルションであることが好ましい。インク10がこのようなエマルションであることで、低沸点溶剤(C)を含有する液体によって形成される液滴101のサイズや分散性を安定的に保つことができるため好ましい。すなわち、インク10の保存特性が向上するため好ましい。
インク10における低沸点溶剤(C)の配合割合は、インク10の全質量を100質量%としたときに、10質量%以上50質量%以下であることが好ましく、10質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。さらに、低沸点溶剤(C)の配合割合は、10質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましく、15質量%以上25質量%以下であることが特に好ましい。インク10における低沸点溶剤(C)の配合割合を10質量%以上とすることで、硬化物中に形成される空隙の体積を増やすことができ、硬化物の白さの度合いを高くすることができる。なお、インク10における低沸点溶剤(C)の配合割合が50質量%より大きい場合には、硬化物の機械的強度が低下する場合がある。
[粒子]
インク10は、上述の成分に加えて、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)を含有する。
インク10は、上述の成分に加えて、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)を含有する。
粒子(P)の種類は、粒子表面に不飽和炭化水素基を有していれば、特に限定はされない。すなわち、粒子(P)は、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する有機粒子であってもよいし、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する無機粒子であってもよい。粒子(P)は、粒子表面に直接または他の原子団を介して結合した不飽和炭化水素基を有することが好ましい。
粒子表面に不飽和炭化水素基を有する有機粒子の例としては、不飽和炭化水素基を含む表面修飾剤によって表面修飾された樹脂粒子や、不飽和炭化水素基を含む樹脂を含む樹脂粒子などが挙げられる。樹脂粒子は、内部に空洞を有さない中実粒子であってもよいし、内部に空洞を有する中空粒子であってもよい。また、樹脂の種類は特に限定はされず、例えば、アクリル樹脂やスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂などが挙げられる。
粒子表面に不飽和炭化水素基を有する無機粒子の例としては、不飽和炭化水素基を含む表面修飾剤によって表面修飾された無機粒子が挙げられる。無機粒子としては、酸化チタン粒子、二酸化ケイ素粒子(シリカ粒子)、酸化ジルコニウム粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化亜鉛粒子、チタン酸バリウム粒子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの無機粒子は単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
粒子(P)は、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する無機粒子であることが好ましい。無機粒子は屈折率の高いものが多く、屈折率の高い無機粒子を使用することで、硬化物の白さの度合いや隠蔽性を向上させることができるからである。中でも、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する酸化チタン粒子であることが好ましい。
重合性化合物(A)と光重合開始剤(B)と低沸点溶剤(C)を含有する光硬化性インクは、上述のように、基材上に配置して光を照射すると、重合性化合物(A)の重合反応と低沸点溶剤(C)の揮発が発生し、多孔質の硬化物を形成する。このとき、硬化物は、重合性化合物(A)が重合して生成する重合体と基材との間の相互作用によって基材に吸着する。しかしながら、多孔質の硬化物においては、硬化物と基材との間の界面にも空隙が存在するために、多孔質ではない硬化物に比べて、基材との接触面積が減少する。そのため、多孔質の硬化物は、多孔質ではない硬化物に比べて基材との間の密着性が低くなりやすい。したがって、低沸点溶剤(C)を含有する光硬化性インクにおいて、基材との間の密着性は特に顕著な課題となる。
しかしながら、本実施形態に係るインク10は、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、低沸点溶剤(C)に加えて、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)を含有する。
粒子(P)が有する不飽和炭化水素基としては、特に限定はされないが、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル基などが挙げられる。これらの不飽和炭化水素基は、PETなどの高分子材料製の基材と相互作用して密着性を発現する。また、粒子(P)は硬化物中で重合性化合物(A)が重合して生成する重合体に周囲を囲まれ、硬化物中に埋め込まれる。そのため、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子(P)は、硬化物と基材との間のアンカーとして作用し、そのアンカー効果によって、硬化物と基材の間の密着性を向上できると推測される。
不飽和炭化水素基を有する粒子(P)が基材との間で密着性を発現するメカニズムについて、本発明者らは以下のように推測している。インク10を基材上に配置すると、インク10の各成分、例えば、重合性化合物(A)および粒子(P)が基材内部に浸透する。この状態でインク10に光を照射してインク10を硬化させると、インク10の一部が基材内部に浸透した状態で硬化する。したがって、硬化物と基材との間の接触面積が増大し、その結果、不飽和炭化水素基と基材との間の相互作用の効果が増大する。
なお、粒子(P)が有する不飽和炭化水素基を、重合性化合物(A)も有することが好ましい。粒子(P)と重合性化合物(A)が同じ不飽和炭化水素基を有することで、重合性化合物(A)が重合して重合体を形成する際に、粒子(P)の有する不飽和炭化水素基とも重合反応を生じ、上述のアンカー効果をより効果的に発現することができる。その結果、硬化物と基材との密着性をより向上させることができる。上述の通り、重合性化合物(A)はアクリロイル基またはメタクリロイル基を有することが好ましいので、粒子(P)の有する不飽和炭化水素基は、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることがより好ましい。
粒子(P)の平均粒径は、5nm以上100nm以下であることが好ましい。粒子(P)の平均粒径が100nmより大きくなると、特に比重の大きい無機粒子の場合はインク10中で沈降する恐れがある。なお、粒子(P)の平均粒径は、例えば、動的光散乱法によって測定することができる。
インク10における粒子(P)の含有量は、インク10の全質量を100質量%としたときに、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上15質量%以下である。インク10における粒子(P)の含有量が20質量%を超えると、インクの保存安定性が低下する。一方、インク10における粒子(P)の含有量が1質量%未満であると、基材との間の密着性を向上させる効果が十分に得られない。
インク10は、粒子(P)を複数含有し、複数の粒子(P)が低沸点溶剤(C)を含有する液体によって形成される液滴101上(液滴上)に吸着していることが好ましい。換言すれば、複数の粒子(P)が、第1の液体(油性液体(O))と第2の液体(水性液体(W))との間に形成される界面上に並んでいることが好ましい。このように、液滴101上に複数の粒子(P)が吸着していると、粒子(P)が界面に吸着した2つ以上の液滴101同士が接近しても、界面に吸着した粒子(P)同士が立体的に反発することで、液滴101同士の合一が抑制される。そのため、長期間、液滴101を所望の大きさに保つことができ、インク10の保存特性を向上させることができる。このように液滴が分散した状態が粒子によって安定化される現象はピッカリングエマルションとして知られており、粒子(P)の濡れ性や粒径を適切に制御することで実現できる。
(表面修飾剤)
粒子(P)は、有機粒子または無機粒子の粒子表面を、不飽和炭化水素基を有する表面修飾剤によって修飾することによって得ることができる。不飽和炭化水素基を有する表面修飾剤としては、例えば、不飽和炭化水素基とアルコキシル基とを有するアルコキシシラン化合物を用いることができる。または、不飽和炭化水素基とシラノール基とを有するシラン化合物を用いることができる。なお、以下の説明ではこれらを併せてシランカップリング剤と称することがある。
粒子(P)は、有機粒子または無機粒子の粒子表面を、不飽和炭化水素基を有する表面修飾剤によって修飾することによって得ることができる。不飽和炭化水素基を有する表面修飾剤としては、例えば、不飽和炭化水素基とアルコキシル基とを有するアルコキシシラン化合物を用いることができる。または、不飽和炭化水素基とシラノール基とを有するシラン化合物を用いることができる。なお、以下の説明ではこれらを併せてシランカップリング剤と称することがある。
アルコキシラン化合物としては、不飽和炭化水素基を含む官能基に加えて、3つのアルコキシル基を有する3官能アルコキシドであってもよいし、2つのアルコキシル基を有する2官能アルコキシドであってもよい。
また、表面修飾剤としては上述のアルコキシシラン化合物以外に、アルコキシシラン化合物の加水分解生成物または縮重合生成物であってもよい。アルコキシシラン化合物の加水分解生成物または縮重合生成物とは、アルコキシシランのアルコキシル基の一部もしくは全てが加水分解または縮重合されているものを指す。アルコキシル基が加水分解して生成したシラノール基は、有機粒子や無機粒子の表面に存在する水酸基などと共有結合あるいは水素結合などの分子間相互作用で結合するため、当該加水分解生成物によって有機粒子または無機粒子の表面を修飾することができる。前述のシラノール基にはアルコキシシランのアルコキシル基の一部が加水分解したものもしくはシラノール基同士が縮合して生成した縮重合物中のシラノール基も含まれる。
アルコキシシラン化合物は、有機粒子または無機粒子の表面に存在する官能基との間に生じる反応の反応点となるシラノール基をより多く生成可能な3官能アルコキシドが好ましい。これにより、効率的に有機粒子または無機粒子の表面を修飾することができる。
3官能アルコキシシラン化合物の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、トリエトキシビニルシランなどのビニルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのメタクリルシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピルなどのアクリルシラン、p-スチリルトリメトキシシランなどのスチリルシランをあげることができる。また、これらの3官能アルコキシシラン化合物の有するアルコキシル基の一部または全部を加水分解または重縮合した化合物を用いることもできる。これらのシランカップリング剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
(粒子表面修飾方法)
まず、シランカップリング剤を有機溶媒に溶解させて、シランカップリング剤の溶液を調製する。シランカップリング剤に加える有機溶媒の添加量は、シランカップリング剤に対してモル比で2から1000程度とすることが好ましい。なお、本明細書において、「Aの添加量はBに対してモル比でX」とは、添加するAのモル量がBのモル量に対してX倍であることを表している。
まず、シランカップリング剤を有機溶媒に溶解させて、シランカップリング剤の溶液を調製する。シランカップリング剤に加える有機溶媒の添加量は、シランカップリング剤に対してモル比で2から1000程度とすることが好ましい。なお、本明細書において、「Aの添加量はBに対してモル比でX」とは、添加するAのモル量がBのモル量に対してX倍であることを表している。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類;n-ヘキサン、n-オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの各種の芳香族炭化水素類;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、エチ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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの各種のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの各種のケトン類;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルのような各種のエーテル類;クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、テトラクロロエタンのような、各種の塩素化炭化水素類;N-メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネートのような、非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。本実施形態では、シランカップリング剤の溶液の安定性の点から、上述した各種の有機溶剤のうちアルコール類を使用することが好ましい。
粒子を表面修飾するために用いる溶液は、シランカップリング剤のアルコール溶液中に、酸性触媒水を添加して調製するのが一般的である。酸性触媒としては、塩酸を例示することができる。酸性触媒水のpHは、1以上4以下であることが好ましい。粒子を均一に作製する上で、酸性触媒水を添加する際には、酸性触媒水とアルコールとの混合液として、シランカップリング剤のアルコール溶液に対して添加することが好ましい。酸性触媒水の添加量はアルコキシシラン化合物に対しモル比で2以上10以下であることが好ましい。
次に、このようにして調整したシランカップリング剤の溶液中に、有機粒子または無機粒子を分散させ、表面修飾処理を行う。その後、遠心分離機を用いて粒子を沈降させ、数回アルコールで洗浄した後、回収して、表面修飾された有機粒子または無機粒子を得る。
さらに、上記の工程で得られた表面修飾された粒子をアルコール中に再分散させ、表面修飾された粒子が分散したアルコール溶液を得てもよい。
[その他の添加成分]
インク10は、種々の目的に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、更なる添加成分を含有していてもよい。このような添加成分としては、界面活性剤が挙げられる。インク10が界面活性剤を含有することで、インク10中に分散している液滴101の分散安定性を向上させたり、液滴101の大きさを制御したりすることができる。すなわち、インク10が界面活性剤を含有することで液滴101同士の合一を抑制し、長期間、液滴101を所望の大きさに保つことができる。
インク10は、種々の目的に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、更なる添加成分を含有していてもよい。このような添加成分としては、界面活性剤が挙げられる。インク10が界面活性剤を含有することで、インク10中に分散している液滴101の分散安定性を向上させたり、液滴101の大きさを制御したりすることができる。すなわち、インク10が界面活性剤を含有することで液滴101同士の合一を抑制し、長期間、液滴101を所望の大きさに保つことができる。
界面活性剤は、一種類の界面活性剤で構成されていてもよく、複数種類の界面活性剤で構成されていてもよい。
界面活性剤は、非イオン性界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤が非イオン性界面活性剤であることにより、油性液体(O)中に水性液体(W)の液滴が分散したW/O型エマルションを形成しやすい。非イオン性界面活性剤としては、炭化水素系界面活性剤が挙げられる。
炭化水素系界面活性剤としては、炭素数1~50のアルキルアルコールに炭素数2~4のアルキレンオキサイドを付加した、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等が含まれる。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルしては、メチルアルコールエチレンオキサイド付加物、デシルアルコールエチレンオキサイド付加物、ラウリルアルコールエチレンオキサイド付加物、セチルアルコールエチレンオキサイド付加物、オレイルアルコールエチレンオキサイド付加物、ステアリルアルコールエチレンオキサイド付加物、ステアリルアルコールエチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。なお、アルキルアルコールポリアルキレンオキサイド付加物の末端基は、単純にアルキルアルコールにポリアルキレンオキサイドを付加して製造できるヒドロキシル基に限定はされない。このヒドロキシル基が他の置換基、例えば、カルボキシル基、アミノ基、ピリジル基、チオール基、シラノール基等の極性官能基やアルキル基、アルコキシ基等の疎水性官能基に変換されていてもよい。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、日油製のNONIONシリーズ(「NONION」は登録商標)、青木油脂工業製のBLAUNONシリーズ、FINESURFシリーズ、BASF製のPluriolシリーズ(「Pluriol」は登録商標)、花王製のEMULGENシリーズ(「EMULGEN」は登録商標)等が挙げられるが、これらに限定はされない。
インク10が界面活性剤を含有する場合、この界面活性剤の含有量は、インク10の全量に対して、例えば、0.001質量%以上20質量%以下であることが好ましい。より好ましくは0.01質量%以上10質量%以下であり、さらに好ましくは、0.1質量%以上10質量%以下である。界面活性剤の含有量を上記範囲内とすることで、液滴101の分散安定性を向上させることができる。
[光硬化性インクの物性]
インク10の25℃における粘度は、1mPa・s以上75mPa・s以下であることが好ましい。また、インク10の粘度は、1mPa・s以上30mPa・s以下であることがより好ましい。インク10の粘度を1mPa・s以上75mPa・s以下とすることにより、インク10をインクジェット法により吐出する際の吐出安定性を向上させることができる。
インク10の25℃における粘度は、1mPa・s以上75mPa・s以下であることが好ましい。また、インク10の粘度は、1mPa・s以上30mPa・s以下であることがより好ましい。インク10の粘度を1mPa・s以上75mPa・s以下とすることにより、インク10をインクジェット法により吐出する際の吐出安定性を向上させることができる。
[光硬化性インクの調製方法]
インク10を調製する方法は特に限定はされないが、以下にインク10の調製方法の一例を示す。まず、重合性化合物(A)と光重合開始剤(B)とを混合して油性液体(O)を調製する。そこに、低沸点溶剤(C)を添加して撹拌混合する。その後、さらに粒子(P)の分散液を添加して撹拌混合することで、インク10を調製する。
インク10を調製する方法は特に限定はされないが、以下にインク10の調製方法の一例を示す。まず、重合性化合物(A)と光重合開始剤(B)とを混合して油性液体(O)を調製する。そこに、低沸点溶剤(C)を添加して撹拌混合する。その後、さらに粒子(P)の分散液を添加して撹拌混合することで、インク10を調製する。
撹拌混合の際には、ホモジナイザー、超音波分散機、撹拌機などを用いることができる。これらの中でも、均質なインクを調製するという観点から、ホモジナイザーや超音波分散機を用いることが好ましい。
<インク収容体>
インク10は、インク収容体に収容されるものである。言い換えれば、本実施形態に係るインク収容体は、インク10を収容したものである。以下、本実施形態に係るインク収容体について、より詳細に説明する。
インク10は、インク収容体に収容されるものである。言い換えれば、本実施形態に係るインク収容体は、インク10を収容したものである。以下、本実施形態に係るインク収容体について、より詳細に説明する。
本実施形態に係るインク収容体は、光硬化性インクを収容したインク収容体である。本明細書において、「収容体」とは、容器および包装体を包含する概念であり、光硬化性インクを直接的または間接的に収容するものをいう。すなわち、収容体は、容器に光硬化性インクが充填されたものであるか、少なくとも光硬化性インクを充填した容器を包装体により密封したものである。すなわち、本実施形態に係るインク収容体は、容器を有しており、当該容器にインク10が収容されたものであると言える。
インク収容体は、画像形成装置で光硬化性インクを使用する前に、光硬化性インクの保管、輸送に用いるものであり、使用する際にはインク収容体に収容される光硬化性インクを画像形成装置に供給するものである。
インク収容体の態様としては、以下に限定はされないが、例えば、インクカートリッジ、バッグ(パック)、ボトル、タンク、ビン、缶が挙げられる。これらの中でも、汎用されており、かつ、水分透過度および酸素透過度を所望の値に制御しやすいという観点から、インクカートリッジ、バッグ、ボトル、タンクが好ましく、バッグがより好ましい。
インク収容体の使用態様としては、特に限定はされないが、例えば、画像形成装置とは別体であるインク収容体を画像形成装置に装着し、装着された状態で、インク収容体から光硬化性インクを画像形成装置に供給するカートリッジのような態様(1)がある。また、画像形成装置とは別体であるインク収容体から、インク組成物を画像形成装置のインクタンク等に供給するボトルのような態様(2)がある。さらに、インク収容体が予め画像形成装置の一部として備え付けられた態様(3)がある。なお、態様(1)および態様(3)の場合には、装着されたインク収容体または備え付けられたインク収容体から、インクチューブのような接続部を介して画像形成装置のヘッドに光硬化性インクを供給して、画像形成を行うことができる。また、態様(2)は、インク収容体から画像形成装置のインクタンク等に光硬化性インクを移した後、インクタンクからインクチューブのような接続部を介して画像形成装置のヘッドに光硬化性インクを供給して、画像形成を行うことができる。
図1は、本実施形態に係るインク収容体の一例を示す図であり、図1(a)はインク収容体がインクバッグである場合、図1(b)はインク収容体がインクカートリッジである場合、の例をそれぞれ示している。
図1(a)に示すように、本実施形態に係るインクバッグ20は、インク10を収容する袋21と、袋21の内部と連通したインク供給口22と、を有している。インクバッグ20に収容されたインク10は、インク供給口22を介して、画像形成装置に供給される。なお、インクバッグ20が画像形成装置に装着されていない状態においては、インク供給口22の開口は、内部に設けられた弁によって閉じられていることが好ましい。
袋21の形状、大きさ、構造、材質などは特に限定はされないが、透気性の低いフィルムによって形成された袋であることが好ましい。上記のフィルムとしては、例えば、アルミニウムラミネートフィルムや、ポリアミドフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、エチレン酢酸ビニル重合体フィルム、エチレンビニルアルコール共重合体フィルム、ポリブタジエンフィルムなどの樹脂フィルムを好ましく用いることができる。
図1(b)に示すように、本実施形態に係るインクカートリッジ30は、上述のインクバッグ20と、インクバッグ20を収容してインクバッグ20を保護するケース31と、を有している。ここで、インクバッグ20の有するインク供給口22は、ケース31の側面部に設けられた切り欠き部からケース31の外部に露出されている。そして、インクカートリッジ30が画像形成装置のカートリッジホルダに装着された状態において、インク供給口22を介して、画像形成装置にインク10が供給されるようになっている。このように、インク供給体をインクカートリッジとして、画像形成装置に着脱可能に装着する構成とすることにより、光硬化性インクの補充や交換などの作業効率性をより向上させることができる。なおインクカートリッジ30は、インク供給口22と連通した吐出口を備えた記録ヘッドをさらに有していてもよい。
<画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成方法は、上記で説明した本実施形態に係るインク10を基材上に配置し、画像を形成する方法である。より詳細には、本実施形態に係る画像形成方法は、インク10を被記録媒体である基材102上に配置する工程(配置工程)と、基材102上に配置されたインク10に光を照射する工程(光照射工程)と、を有する。なお本明細書における「画像」は、ある範囲内と単一色で塗りつぶしたベタパターンも含むものとする。
本実施形態に係る画像形成方法は、上記で説明した本実施形態に係るインク10を基材上に配置し、画像を形成する方法である。より詳細には、本実施形態に係る画像形成方法は、インク10を被記録媒体である基材102上に配置する工程(配置工程)と、基材102上に配置されたインク10に光を照射する工程(光照射工程)と、を有する。なお本明細書における「画像」は、ある範囲内と単一色で塗りつぶしたベタパターンも含むものとする。
以下、本実施形態に係る画像形成方法について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る画像形成方法を模式的に示す図である。本実施形態では、インク10として、低沸点溶剤(C)を含有する液体によって形成される液滴101が、インク10中(光硬化性インク中)に分散した光硬化性インクを用いている。
[1]インク10を被記録媒体102上に配置する工程(配置工程)
本工程では、インク10を基材102上に配置する。好ましくは、インク10をインクジェット方式の記録ヘッドから吐出させて基材102上に配置する。インクジェット方式の記録ヘッドから吐出させて配置することで、形成する画像の解像度を高くすることができる。インクジェット方式によってインクを吐出する方式は特に限定はされないが、インク10は重合性化合物(A)を含むため、インクに力学的エネルギーを作用させて液滴を吐出する方法(ピエゾジェット方式)が好ましい。
本工程では、インク10を基材102上に配置する。好ましくは、インク10をインクジェット方式の記録ヘッドから吐出させて基材102上に配置する。インクジェット方式の記録ヘッドから吐出させて配置することで、形成する画像の解像度を高くすることができる。インクジェット方式によってインクを吐出する方式は特に限定はされないが、インク10は重合性化合物(A)を含むため、インクに力学的エネルギーを作用させて液滴を吐出する方法(ピエゾジェット方式)が好ましい。
なお、被記録媒体である基材102の種類は特に限定はされず、紙、塩化ビニルやPETなどの高分子材料、金属、木材、布、ガラス、セラミックスなどを用いることができる。なお、基材の形状は特に限定はされず、フィルムであっても板であってもよいし、その他の立体物であってもよい。
[2]基材102上に配置されたインク10に光を照射する工程(光照射工程)
インク10を基材102上に着弾させて配置した(図2(a))後、図2(b)に示すように、紫外光などの光103を照射する。これにより、インク10を硬化させる。
インク10を基材102上に着弾させて配置した(図2(a))後、図2(b)に示すように、紫外光などの光103を照射する。これにより、インク10を硬化させる。
本工程において照射する光103の種類は特に限定はされず、インク10の感度波長に応じて選択することができる。具体的には、150nm以上400nm以下の波長の紫外光や、X線、電子線等を適宜選択して使用することが好ましい。
これらの中でも、インク10に照射する光は、紫外光が特に好ましい。これは、光重合開始剤として市販されているものは、紫外光に感度を有する化合物が多いからである。ここで紫外光を発する光源としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、Deep-UVランプ、炭素アーク灯、ケミカルランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、発光ダイオード(LED)ランプ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2エキシマレーザ等が挙げられるが、超高圧水銀灯またはLEDランプが特に好ましい。また使用する光源の数は1つでもよいし又は複数であってもよい。
上述のとおり、本実施形態に係るインク10は低沸点溶剤(C)を含有する。インク10に光を照射すると、低沸点溶剤(C)以外の成分(油性液体(O))が硬化して硬化物104を形成する(図2(c))。
このとき、低沸点溶剤(C)は硬化せず、油性液体(O)の硬化中および/または硬化後に、低沸点溶剤(C)は蒸発する。その結果、低沸点溶剤(C)が存在していた部分には、空隙105が形成される(図2(d))。なお、低沸点溶剤(C)がインク10中で液滴を形成していた場合には、当該液滴の粒径に対応したサイズの空隙105が形成される。これにより、空隙105が内部に多数存在する硬化膜106が形成され、多数の空隙105によって入射光が散乱されることによって、硬化膜106は白色を呈する。
なお、上記光照射工程の途中および/または工程後にヒーターなどによる加熱や、送風による乾燥工程を設けてもよい。これにより、低沸点溶剤(C)の蒸発が促進され、硬化物素早く乾燥できる。
以下、実施例、比較例、および、参考例を用いて、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(準備例1-1)粒子(P-1)分散液の調製
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(3-mpTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、3-mpTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(3-mpTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、3-mpTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
その溶液に、市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)を添加し約3時間撹拌することで、酸化チタン粒子に対して表面修飾を施した。遠心分離機を用いて表面修飾された酸化チタン粒子を沈降させ、IPAにより洗浄した後、表面修飾された酸化チタン粒子(粒子(P-1))を得た。粒子(P-1)は、粒子表面に、不飽和炭化水素基であるメタクリロイル基を有すると考えられる。
得られた酸化チタン粒子(粒子(P-1))をIPA中に再分散させ、約20wt%の分散液を調製した。
(準備例1-2)粒子(P-2)分散液の調製
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、VTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、ビニルトリメトキシシラン(VTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、VTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
その溶液に、市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)を添加し約3時間撹拌することで、酸化チタン粒子に対して表面修飾を施した。遠心分離機を用いて表面修飾された酸化チタン粒子を沈降させ、IPAにより洗浄した後、表面修飾された酸化チタン粒子(粒子(P-2))を得た。粒子(P-2)は、粒子表面に、不飽和炭化水素基であるビニル基を有すると考えられる。
得られた酸化チタン粒子(粒子(P-2))をIPA中に再分散させ、約20wt%の分散液を調製した。
(準備例1-3)粒子(P-3)分散液の調製
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、トリエトキシビニルシラン(VTES)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、VTES:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、トリエトキシビニルシラン(VTES)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、VTES:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
その溶液に、市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)を添加し約3時間撹拌することで、酸化チタン粒子に対して表面修飾を施した。遠心分離機を用いて表面修飾された酸化チタン粒子を沈降させ、IPAにより洗浄した後、表面修飾された酸化チタン粒子(粒子(P-3))を得た。粒子(P-3)は、粒子表面に、不飽和炭化水素基であるビニル基を有すると考えられる。
得られた酸化チタン粒子(粒子(P-3))をIPA中に再分散させ、約20wt%の分散液を調製した。
(準備例1-4)粒子(P-4)分散液の調製
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、アクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル(3-apTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、3-apTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
2-プロパノール(イソプロピルアルコール,IPA)に、アクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル(3-apTMS)を添加した。その後、その溶液にIPAと0.01M塩酸(HClaq.)の混合液を添加して約1昼夜撹拌することで、粒子を表面修飾させるための溶液(表面修飾液)を得た。上記溶液における各成分のモル比は、3-apTMS:IPA:HClaq.=1:6:6とした。
その溶液に、市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)を添加し約3時間撹拌することで、酸化チタン粒子に対して表面修飾を施した。遠心分離機を用いて表面修飾された酸化チタン粒子を沈降させ、IPAにより洗浄した後、表面修飾された酸化チタン粒子(粒子(P-4))を得た。粒子(P-2)は、粒子表面に、不飽和炭化水素基であるアクリロイル基を有すると考えられる。
得られた酸化チタン粒子(粒子(P-4))をIPA中に再分散させ、約20wt%の分散液を調製した。
(準備例1-5)粒子(P-5)分散液の調製
市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)中の酸化チタン粒子を、遠心分離機を用いて沈降させ、IPAにより洗浄して、表面修飾を施していない酸化チタン粒子(粒子(P-5))を得た。
市販のIPA中に酸化チタン粒子を分散させた分散液(TKD-701、テイカ製)中の酸化チタン粒子を、遠心分離機を用いて沈降させ、IPAにより洗浄して、表面修飾を施していない酸化チタン粒子(粒子(P-5))を得た。
得られた酸化チタン粒子(粒子(P-5))をIPA中に再分散させ、約20wt%の分散液を調製した。
(準備例2)光硬化性インクの調製
下記に示される重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、低沸点溶剤(C)を表1に示す配合量で配合し、混合撹拌して実施例および比較例のインクをそれぞれ調製した。
下記に示される重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、低沸点溶剤(C)を表1に示す配合量で配合し、混合撹拌して実施例および比較例のインクをそれぞれ調製した。
表1に示す配合量で、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、低沸点溶剤(C)、準備例1および準備例2で調製した酸化チタン粒子分散液を混合撹拌し、実施例1~4、比較例1~3、および、参考例1の各インクを得た。また、比較例2においては酸化チタン粒子分散液の代わりに、酸化チタン粒子(P-1)を調製する際に使用した表面修飾液を用いた。なお、表1の実施例および比較例に記載されている数値の単位は、いずれも質量%である。
(1)重合性化合物(A)
<A-1>ビスコート#230(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、大阪有機化学製)
(2)光重合開始剤(B)
<B-1>LucirinTPO(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、BASF製)
(3)低沸点溶剤(C)
<C-1>IPA(2-プロパノール、キシダ化学製)
<C-2>イオン交換水
<A-1>ビスコート#230(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、大阪有機化学製)
(2)光重合開始剤(B)
<B-1>LucirinTPO(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、BASF製)
(3)低沸点溶剤(C)
<C-1>IPA(2-プロパノール、キシダ化学製)
<C-2>イオン交換水
(評価方法)
実施例、比較例、参考例の各インクをスライドガラス(松浪硝子工業製、S111)上にマイクロピペットを用いて17μL滴下した。さらにその上から、厚さ100μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム製、テトロンHL92W)を被せ、26mm×26mmの領域をインクで充填させた。
実施例、比較例、参考例の各インクをスライドガラス(松浪硝子工業製、S111)上にマイクロピペットを用いて17μL滴下した。さらにその上から、厚さ100μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム製、テトロンHL92W)を被せ、26mm×26mmの領域をインクで充填させた。
次に、超高圧水銀ランプを備えたUV光源から出射された光を、拡散板を通した上でPETフィルムを通して20秒照射した。これにより、PETフィルムとスライドガラスに挟まれたインクを硬化させた。なお、使用した照射光は、波長365nm、照度15mW/cm2のUV光とした。
光照射後、スライドガラスからPETフィルムを剥がした。その後、室温で放置することでPETフィルム上に形成された硬化膜中に含有されている低沸点溶剤(C)を蒸発させて、PETフィルム上に膜厚およそ25μmの膜を形成した。
PETフィルム上に形成した膜の白さの度合いの評価は、目視および明度L*を用いて評価した。明度L*の測定は、分光測色計(コニカミノルタ株式会社製、CM-2600d)を用いて、明度(SCI 正反射光込み)を測定した。
PETフィルム上に形成した膜のPETフィルムに対する密着性の評価においては、形成した26mm×26mmの膜の剥れを、目視で評価した。上記領域内の膜の剥れが30%以下であった場合を○とし、上記領域内の膜の剥れが70%を超えていた場合を×とした。
(結果のまとめ)
実施例、比較例のいずれにおいても、PETフィルム上に形成した膜は、目視で白い膜であった。実施例1~4、比較例1で形成した膜は、目視で十分に白く、明度L*も60以上の値となった。なお、参考例1で形成した膜は、目視で透明となったため、明度L*の測定を行わなかった。
実施例、比較例のいずれにおいても、PETフィルム上に形成した膜は、目視で白い膜であった。実施例1~4、比較例1で形成した膜は、目視で十分に白く、明度L*も60以上の値となった。なお、参考例1で形成した膜は、目視で透明となったため、明度L*の測定を行わなかった。
一方、基材であるPETフィルムとの密着性の評価では、実施例1~4および参考例1では良好な密着性を示したのに対し、比較例1~3では密着性が低かった。すなわち、不飽和炭化水素基を含む官能基によって表面修飾した酸化チタン粒子(粒子P-1~P-3)を添加すると密着性が向上するという結果が得られた(実施例1~4)。また、不飽和炭化水素基を含む官能基によって表面修飾していない酸化チタン粒子を添加するだけでは密着性が向上しないという結果が得られた(比較例1)。さらに、不飽和炭化水素基を含む官能基によって表面修飾するための表面修飾液を添加するだけでは密着性が向上する効果は得られないという結果が得られた(比較例2)。
実施例1~4の各インクは、低沸点溶剤(C)である水(イオン交換水(C-2))を含有する液体によって形成される液滴が、重合性化合物(A)および光重合開始剤(B)中に分散したエマルションを形成していると考えられる。これらのインクにおいては、粒子(P)が上記液滴上に吸着しており、これによりエマルションが安定化されていると推測される。なお、これらのインクにおいては、各インクに含まれるIPAは水を含有する液体によって形成される液滴と、インク中の前記液滴以外の相のいずれの相にも相溶しているものと考えられる。
以上の結果から、不飽和炭化水素基を含む官能基によって表面修飾した酸化チタン粒子を光硬化性インクに添加することによって、該組成物を硬化して得られる硬化物(硬化膜)と基材(PETフィルム)との間の密着性を向上できることがわかった。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2016年03月31日提出の日本国特許出願特願2016-072980及び2017年01月18日提出の日本国特許出願特願2017-006980を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
Claims (18)
- 重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有する光硬化性インクであって、
1気圧における沸点が40℃以上120℃以下の低沸点溶剤と、
粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子と、を含有することを特徴とする光硬化性インク。 - 前記低沸点溶剤が、水であることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性インク。
- 前記低沸点溶剤を含有する液体によって形成される液滴が、前記光硬化性インク中に分散していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光硬化性インク。
- 前記粒子を複数含有し、
複数の前記粒子が、前記液滴上に吸着していることを特徴とする請求項3に記載の光硬化性インク。 - 前記粒子が、平均粒径が5nm以上100nm以下の粒子であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記粒子が、無機粒子であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記粒子が、酸化チタン粒子、二酸化ケイ素粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化亜鉛粒子、およびチタン酸バリウム粒子からなる群から選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項6に記載の光硬化性インク。
- 前記粒子の含有量が、光硬化性インクの全質量を100質量%としたときに、1質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記低沸点溶剤の含有量が、光硬化性インクの全質量を100質量%としたときに、10質量%以上50質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記不飽和炭化水素基が、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、および、スチリル基からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記不飽和炭化水素基が、アクリロイル基またはメタクリロイル基であることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記重合性化合物が、重合性官能基を有することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- 前記重合性化合物が、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有することを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の光硬化性インク。
- (メタ)アクリル化合物と、光重合開始剤と、水と、粒子表面に不飽和炭化水素基を有する粒子と、を含有する光硬化性インク。
- 請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の光硬化性インクが収容されているインク収容体。
- 請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の光硬化性インクを基材上に配置する工程と、
前記基材上に配置された前記光硬化性インクに光を照射する工程と、を有する画像形成方法。 - 前記基材が、高分子材料を含むことを特徴とする請求項16に記載の画像形成方法。
- 前記光硬化性インクを基材上に配置する工程が、前記光硬化性インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出させて前記基材上に配置する工程であることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の画像形成方法。
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Citations (11)
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| WO2001057145A1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-08-09 | Seiko Epson Corporation | Water-based ink, process for producing the same, and method of printing with the same |
| JP2003514060A (ja) * | 1999-11-01 | 2003-04-15 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | インクジェット印刷できる硬化性インク組成物 |
| JP2005298757A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Iwatsu Electric Co Ltd | 紫外線硬化型インクジェット記録用白色インク組成物 |
| JP2006199929A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-08-03 | Seiko Epson Corp | インク組成物 |
| JP2006206875A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Seiko Epson Corp | インク組成物 |
| JP2006282762A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | インク組成物、それを用いた画像形成方法、及び記録物 |
| JP2007224103A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Fujifilm Corp | インク組成物、インクジェット記録方法、印刷物、平版印刷版の製造方法、及び、平版印刷版 |
| JP2012001582A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Seiko Epson Corp | 粒子およびインク組成物、ならびに記録方法 |
| JP2012001581A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Seiko Epson Corp | 金属顔料およびインク組成物、ならびに記録方法 |
| JP2014077081A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Nof Corp | 高誘電率膜形成用インク組成物、高誘電率膜及びその製造方法 |
| JP2014172946A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Seiko Epson Corp | 紫外線硬化型インクジェット用組成物および記録物 |
-
2017
- 2017-03-15 WO PCT/JP2017/010320 patent/WO2017169762A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514060A (ja) * | 1999-11-01 | 2003-04-15 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | インクジェット印刷できる硬化性インク組成物 |
| WO2001057145A1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-08-09 | Seiko Epson Corporation | Water-based ink, process for producing the same, and method of printing with the same |
| JP2005298757A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Iwatsu Electric Co Ltd | 紫外線硬化型インクジェット記録用白色インク組成物 |
| JP2006199929A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-08-03 | Seiko Epson Corp | インク組成物 |
| JP2006206875A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Seiko Epson Corp | インク組成物 |
| JP2006282762A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | インク組成物、それを用いた画像形成方法、及び記録物 |
| JP2007224103A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Fujifilm Corp | インク組成物、インクジェット記録方法、印刷物、平版印刷版の製造方法、及び、平版印刷版 |
| JP2012001582A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Seiko Epson Corp | 粒子およびインク組成物、ならびに記録方法 |
| JP2012001581A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Seiko Epson Corp | 金属顔料およびインク組成物、ならびに記録方法 |
| JP2014077081A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Nof Corp | 高誘電率膜形成用インク組成物、高誘電率膜及びその製造方法 |
| JP2014172946A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Seiko Epson Corp | 紫外線硬化型インクジェット用組成物および記録物 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP3438210A4 * |
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