JP7721968B2 - UV-curable water-based ink for inkjet printing, UV-curable water-based composition for inkjet printing, and printed matter - Google Patents
UV-curable water-based ink for inkjet printing, UV-curable water-based composition for inkjet printing, and printed matterInfo
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Description
本発明はインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクに関する。
本発明はまた、このインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクを用いた印刷物に関し、さらに、このインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクに好適なインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物に関する。
The present invention relates to a UV-curable water-based ink for ink-jet printing.
The present invention also relates to a printed matter using this UV-curable water-based ink for ink-jet printing, and further relates to a UV-curable water-based composition for ink-jet printing that is suitable for this UV-curable water-based ink for ink-jet printing.
インクジェットプリンターは、フルカラー化が容易である、騒音が少ない、高解像度の画像が低価格で得られる、高速印刷ができる、平面に限らず曲面等にも印刷できる、大面積にも容易に印刷できる、などの特徴を有する。そのため、インクジェットプリンターは、パーソナルユースに限らず、近年では、サイン用途、ウィンドウフィルム、ポスター、カーラッピング、壁紙等、商業用インクジェットプリンターとしても急速に普及しつつある。 Inkjet printers have a number of advantages, including the ease of full-color printing, low noise, ability to produce high-resolution images at low cost, high-speed printing, the ability to print on curved surfaces as well as flat surfaces, and ease of printing on large areas. For these reasons, inkjet printers are not limited to personal use; in recent years, they have rapidly become popular as commercial inkjet printers for signage, window film, posters, car wrapping, wallpaper, and more.
商業用インクジェットプリンターでは、大面積の印刷物や屋外使用の印刷物を印刷する場合もあり、印刷膜の長期耐久性や生産性が重視される。そのため、商業用インクジェットプリンターに用いられる印刷用インクには、次のような特性が要求される。
(1) 高画質性能:画像(印字を含む。以下、同様)の滲みがなく、形成される印刷膜の厚み(以下「インク厚」と称す。)が薄く、かつ印刷膜の表面平滑性に優れること。
(2) 高塗膜性能:形成される印刷膜の塗膜強度が高く、耐水性、耐アルコール性等の耐溶剤性、耐光性、耐候性に優れること。
(3) 高速印刷性:インクの吐出性、速乾性(タック性)に優れること。
(4) 基材汎用性:ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、紙、TEXTILE(布や織物)、その他、様々な被記録媒体(基材)に対して印刷可能であること。
(5) 環境・安全性:臭気が少なく、VOC(有機溶剤、未反応モノマー)の含有量も低いこと。
Commercial inkjet printers sometimes print large areas or items for outdoor use, so the long-term durability of the printed film and productivity are important. Therefore, the printing inks used in commercial inkjet printers must have the following properties:
(1) High image quality: No bleeding of the image (including printed characters; the same applies hereinafter), a thin printed film (hereinafter referred to as "ink thickness"), and excellent surface smoothness of the printed film.
(2) High coating film performance: The printed film formed has high coating film strength and is excellent in water resistance, solvent resistance such as alcohol resistance, light resistance, and weather resistance.
(3) High-speed printing: Excellent ink ejection and quick-drying properties (tackiness).
(4) Substrate versatility: Printing can be performed on a variety of recording media (substrates), including polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), paper, textiles (cloth and fabrics), and other materials.
(5) Environmental and safety: Low odor and low VOC (organic solvents, unreacted monomers) content.
従来、商業用インクジェットプリンターの印刷用インクとしては、以下のものが提供されている。以下において「UVインク」とは、紫外線硬化性インクを意味する。
顔料を水系媒体に分散させた水系インク
有機溶剤に顔料と紫外線硬化性モノマーを分散ないし溶解させた溶剤UVインク
無溶剤で紫外線硬化性モノマーに顔料を分散させた無溶剤UVインク
水系媒体に顔料と樹脂を分散させた水系ラテックスインク
水系媒体に顔料とUV硬化性オリゴマーを分散させた紫外線硬化性水系インク(例えば特許文献1~3)
Conventionally, the following types of inks have been provided as printing inks for commercial inkjet printers: Hereinafter, "UV ink" refers to ultraviolet-curable ink.
Water-based ink in which a pigment is dispersed in a water-based medium. Solvent UV ink in which a pigment and a UV-curable monomer are dispersed or dissolved in an organic solvent. Solventless UV ink in which a pigment is dispersed in a solvent-free UV-curable monomer. Water-based latex ink in which a pigment and a resin are dispersed in a water-based medium. UV-curable water-based ink in which a pigment and a UV-curable oligomer are dispersed in a water-based medium (for example, Patent Documents 1 to 3).
水系インクは、水系であるため、環境・安全性に優れ、また、インク厚が薄く、印刷膜の表面平滑性も良好である。しかし、水系インクは、塗膜性能、高速印刷性、基材汎用性が劣り、画質の滲みの問題もある。 Because they are water-based, water-based inks are environmentally friendly and safe. They also produce thin ink layers and have excellent surface smoothness. However, water-based inks have poor coating performance, high-speed printing capabilities, and substrate versatility, and can also pose problems with image bleeding.
溶剤UVインクは、塗膜性能、基材汎用性、インク厚、印刷膜の表面平滑性は良好である。しかし、溶剤UVインクは、画質の滲みの問題があり、高速印刷性も十分ではなく、溶剤系であるため環境・安全性に劣る。 Solvent-based UV inks have good coating film performance, substrate versatility, ink thickness, and printed film surface smoothness. However, solvent-based UV inks have problems with image bleeding, are not suitable for high-speed printing, and are solvent-based, which makes them less environmentally friendly and safer.
無溶剤UVインクは、画質の滲みがなく、塗膜性能、高速印刷性、基材汎用性に優れる。しかし、無溶剤UVインクは、環境・安全性が悪く、高粘性であるためインク厚が厚くなり、印刷膜の表面平滑性も劣る。 Solvent-free UV inks do not bleed and offer excellent coating performance, high-speed printing, and substrate versatility. However, solvent-free UV inks are environmentally and safety hazardous, and their high viscosity results in thick ink layers and poor surface smoothness for printed films.
水系ラテックスインクは、水系であるため、環境・安全性に優れ、基材汎用性にも優れ、その他の特性も比較的良好である。しかし、水系ラテックスインクは、塗膜性能、高速印刷性は十分に満足し得るものではなく、画質の滲みにおいてバラツキがある。 Because they are water-based, water-based latex inks are environmentally friendly and safe, have excellent substrate versatility, and have other relatively good properties. However, water-based latex inks are not fully satisfactory in terms of coating performance and high-speed printing, and there is inconsistency in image quality bleeding.
紫外線硬化性水系インクは、これらの中でも、すべての特性を比較的バランスよく備えるものではあるが、更なる改良が望まれる。 Of these, UV-curable water-based inks offer a relatively good balance of all properties, but further improvement is desired.
本発明の一態様は、インクジェットプリンターの印刷用インクとして、従来の紫外線硬化性水系インクよりも更に優れた特性を有し、特に耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れたインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク及びそのためのインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物と、このインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクを用いた印刷物を提供することを課題とする。但し、本発明は上記(1)~(5)の全ての性能を兼備することを必須とするものではない。 One aspect of the present invention is to provide a UV-curable water-based ink for inkjet printing that has superior properties to conventional UV-curable water-based inks as a printing ink for inkjet printers, particularly excellent alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance, a UV-curable water-based composition for inkjet printing therefor, and a printed item using this UV-curable water-based ink for inkjet printing. However, it is not essential for the present invention to simultaneously possess all of the above performance characteristics (1) to (5).
本発明者は、特定の構造を有する紫外線硬化性オリゴマーを用いることにより、特に耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れるインクを実現することができることを見出した。
本発明は、以下の[1]~[22]を要旨とする。
The present inventors have found that by using an ultraviolet-curable oligomer having a specific structure, it is possible to realize an ink that is particularly excellent in alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance.
The present invention is summarized as follows [1] to [22].
[1] 少なくとも紫外線硬化性オリゴマーと着色剤とを含有するインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクであって、
該紫外線硬化性オリゴマーが、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマーであるインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物
[1] An ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing containing at least an ultraviolet-curable oligomer and a colorant,
The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing, wherein the ultraviolet-curable oligomer is an ultraviolet-curable oligomer having a structural unit derived from a polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from a compound (B') shown below, and a structural unit derived from a compound (C') shown below.
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
[2] 前記化合物(C’)が、水酸基末端を1つ含有する化合物である[1]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [2] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to [1], wherein the compound (C') is a compound containing one terminal hydroxyl group.
[3] 前記化合物(C’)が、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)である[1]又は[2]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [3] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to [1] or [2], wherein the compound (C') is a polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group.
[4] 前記化合物(C’)が、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコールモノ置換エーテルである[3]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [4] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to [3], wherein the compound (C') is a polyalkylene glycol mono-substituted ether having a (meth)acryloyl group.
[5] 前記化合物(C’)が、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートである[4]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [5] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to [4], wherein the compound (C') is polyethylene glycol mono(meth)acrylate.
[6] 前記化合物(B’)が、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)である[1]~[5]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [6] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [5], wherein the compound (B') is a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B).
[7] 前記紫外線硬化性オリゴマーは、前記ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位が、前記水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及び前記(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位と、それぞれウレタン結合を介して結合されたものである[6]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [7] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing described in [6], wherein the ultraviolet-curable oligomer is formed by bonding a structural unit derived from the polyisocyanate compound (A) to a structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and a structural unit derived from the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group via a urethane bond.
[8] 前記ポリイソシアネート化合物(A)がイソシアネート基を3個以上有する[1]~[7]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [8] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [7], wherein the polyisocyanate compound (A) has three or more isocyanate groups.
[9] 前記紫外線硬化性オリゴマーが水系媒体中に粒子として分散している[1]~[8]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [9] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [8], wherein the ultraviolet-curable oligomer is dispersed as particles in an aqueous medium.
[10] 前記紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径が10nm以上200nm以下である[1]~[9]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [10] The UV-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [9], wherein the average particle size of the UV-curable oligomer is 10 nm or more and 200 nm or less.
[11] 25℃での粘度が1mPa・sec以上25mPa・sec以下である[1]~[10]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [11] The UV-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [10], having a viscosity at 25°C of 1 mPa·sec or more and 25 mPa·sec or less.
[12] 前記着色剤の含有量が0.1質量%以上8質量%以下であり、前記紫外線硬化性オリゴマーの含有量が3質量%以上20質量%以下である[1]~[11]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [12] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [11], wherein the content of the colorant is 0.1% by mass or more and 8% by mass or less, and the content of the ultraviolet-curable oligomer is 3% by mass or more and 20% by mass or less.
[13] 更に、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤の1種又は2種以上を含む[1]~[12]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [13] The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing according to any one of [1] to [12], further comprising one or more of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant.
[14] 重合開始剤及び/又は増感剤を含み、該重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている[13]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。 [14] The UV-curable water-based ink for inkjet printing according to [13], which contains a polymerization initiator and/or a sensitizer, and at least a portion of the polymerization initiator and/or sensitizer is encapsulated in the UV-curable oligomer.
[15] 被記録媒体上に、[1]~[14]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクから形成された硬化物を有する印刷物。 [15] A printed matter having, on a recording medium, a cured product formed from the UV-curable water-based ink for inkjet printing described in any one of [1] to [14].
[16] 紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上とを含有するインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物であって、
該紫外線硬化性オリゴマーが、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマーであるインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物
[16] A UV-curable aqueous composition for inkjet printing, comprising a UV-curable oligomer and at least one of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant,
The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing is an ultraviolet-curable oligomer having a structural unit derived from a polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from a compound (B') shown below, and a structural unit derived from a compound (C') shown below.
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
[17] 前記化合物(C’)が、水酸基末端を1つ含有する化合物である[16]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [17] The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing according to [16], wherein the compound (C') is a compound containing one terminal hydroxyl group.
[18] 前記化合物(C’)が、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)である[16]又は[17]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [18] The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing according to [16] or [17], wherein the compound (C') is a polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group.
[19] 前記化合物(C’)が、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコールモノ置換エーテルである[18]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [19] The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing according to [18], wherein the compound (C') is a polyalkylene glycol mono-substituted ether having a (meth)acryloyl group.
[20] 前記化合物(C’)が、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートである[19]に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [20] The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing according to [19], wherein the compound (C') is polyethylene glycol mono(meth)acrylate.
[21] 少なくとも1種以上の重合開始剤と、増感剤及び/又は界面活性剤とを含有する[16]~[20]のいずれかに記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [21] The UV-curable aqueous composition for inkjet printing according to any one of [16] to [20], which contains at least one polymerization initiator and a sensitizer and/or surfactant.
[22] 重合開始剤及び/又は増感剤を含み、該重合開始剤及び/又は増感剤の少なくとも一部が前記紫外線硬化性オリゴマーに内包されている[16]~[21]のいずれか1項に記載のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。 [22] The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing according to any one of [16] to [21], which contains a polymerization initiator and/or a sensitizer, and at least a portion of the polymerization initiator and/or sensitizer is encapsulated in the ultraviolet-curable oligomer.
本発明のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクは、インクジェットプリンターの印刷用インクとしての要求特性をバランスよく満たし、特に耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れる。本発明の水系組成物によれば、前記要求特性に優れたインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクを提供することができる。 The UV-curable water-based ink for inkjet printing of the present invention satisfies the required properties of an ink for inkjet printers in a well-balanced manner, and is particularly excellent in alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance. The water-based composition of the present invention can provide a UV-curable water-based ink for inkjet printing that is excellent in the required properties.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention are described in detail below.
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定はされない。 The following description of the constituent elements is one example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents as long as it does not exceed the gist of the present invention.
本発明において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特記しない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。 In this invention, when the expression "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) is used, it includes the meaning of "X or more and Y or less," as well as "preferably greater than X" and "preferably smaller than Y," unless otherwise specified.
本発明において「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。 In the present invention, "(meth)acryloyl group" means an acryloyl group or a methacryloyl group, and "(meth)acrylate" means an acrylate or a methacrylate.
本発明のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク(以下、「本発明のインク」と称す場合がある。)は、紫外線硬化性であるが、硬化に用いる活性エネルギー線は紫外線に何ら限定されるものではない。
本発明のインクを硬化する際は、活性エネルギー線による硬化に限らず、例えば熱によって硬化させてもよい。
The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the ink of the present invention") is ultraviolet-curable, but the active energy rays used for curing are not limited to ultraviolet light.
When curing the ink of the present invention, it is not limited to curing by actinic energy rays, but may also be cured by, for example, heat.
本発明において「X由来の構造単位」とは、化合物Xを原料とし、化合物Xが他の化合物と反応することにより、紫外線硬化性オリゴマーの分子構造中に組み込まれる構造単位を意味する。
「X由来の構造単位」は必ずしも化合物Xを原料とすることに限定されない。X以外の原料から形成された場合であっても、化学構造が同一であれば「X由来の構造単位」に該当する。
In the present invention, the term "structural unit derived from X" refers to a structural unit that is incorporated into the molecular structure of an ultraviolet-curable oligomer by reacting compound X with another compound, using compound X as a raw material.
The "structural unit derived from X" is not necessarily limited to a unit formed from compound X. Even if the unit is formed from a raw material other than X, it is considered to be a "structural unit derived from X" as long as the chemical structure is the same.
1:インクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク
本発明のインクは、少なくとも紫外線硬化性オリゴマーと着色剤とを含有するインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インクであって、該紫外線硬化性オリゴマーが、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマー(以下、「本発明の紫外線硬化性オリゴマー」と称す場合がある。)であることを特徴とする。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物
1: UV-curable water-based ink for inkjet printing The ink of the present invention is a UV-curable water-based ink for inkjet printing containing at least a UV-curable oligomer and a colorant, characterized in that the UV-curable oligomer is a UV-curable oligomer having a structural unit derived from polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from compound (B') shown below, and a structural unit derived from compound (C') shown below (hereinafter, sometimes referred to as the "UV-curable oligomer of the present invention").
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
1-1:紫外線硬化性オリゴマー
本発明の紫外線硬化性オリゴマーは、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有するものであり、通常、ポリイソシアネート化合物(A)と化合物(B’)と化合物(C’)とを反応させることにより製造される。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物
1-1: UV-Curable Oligomer The UV-curable oligomer of the present invention has a structural unit derived from polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from compound (B') shown below, and a structural unit derived from compound (C') shown below, and is usually produced by reacting polyisocyanate compound (A), compound (B'), and compound (C').
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of bonding with the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of bonding with the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
本発明の紫外線硬化性オリゴマーでは、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位部分が被記録媒体に対する印刷膜の密着性に寄与する。
化合物(B’)由来の構造単位部分が紫外線硬化性に寄与する。また、前記化合物(B’)が水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)である場合、該水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位に含まれる(メタ)アクリロイル基が紫外線硬化性に寄与する。
化合物(C’)由来の構造単位部分がインク中でのオリゴマーの水分散性に寄与し、(メタ)アクリロイル基を有することにより、耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性等の塗膜強度に寄与する。また、該化合物(C’)が(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)である場合、該(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位のポリアルキレングリコール鎖がインク中でのオリゴマーの水分散性に寄与する。
これらの構造単位全てを同一分子内に有しているオリゴマーを用いることが本発明の特徴である。
反応性の観点から、化合物(B’)は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)であることが好ましい。また、水分散性の観点から、化合物(C’)は、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)であることが好ましい。以下、この場合の本発明の紫外線硬化性オリゴマーを「紫外線硬化性(メタ)アクリレートオリゴマー」と称す場合がある。
In the ultraviolet-curable oligomer of the present invention, the structural unit moiety derived from the polyisocyanate compound (A) contributes to the adhesion of the printed film to the recording medium.
The structural unit portion derived from the compound (B') contributes to the ultraviolet curability. When the compound (B') is a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B), the (meth)acryloyl group contained in the structural unit derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) contributes to the ultraviolet curability.
The structural unit portion derived from compound (C') contributes to the aqueous dispersibility of the oligomer in the ink, and the presence of a (meth)acryloyl group contributes to coating film strength such as alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance. Furthermore, when compound (C') is a polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group, the polyalkylene glycol chain of the structural unit derived from the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group contributes to the aqueous dispersibility of the oligomer in the ink.
The present invention is characterized by the use of an oligomer having all of these structural units in the same molecule.
From the viewpoint of reactivity, the compound (B') is preferably a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B). From the viewpoint of water dispersibility, the compound (C') is preferably a polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group. Hereinafter, the ultraviolet-curable oligomer of the present invention in this case may be referred to as an "ultraviolet-curable (meth)acrylate oligomer."
さらに、耐アルコール性等、耐溶剤性にも優れたものとすることができるため、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及び(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位と、それぞれウレタン結合を介して結合することが好ましい。 Furthermore, since excellent resistance to solvents such as alcohol can be achieved, it is preferable that the structural units derived from the polyisocyanate compound (A) are bonded to the structural units derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and the structural units derived from the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group via urethane bonds.
以上より、本発明の紫外線硬化性オリゴマーは、紫外線硬化性、塗膜性能、基材定着性、水分散性に優れたものとなる。 As a result, the UV-curable oligomer of the present invention has excellent UV curability, coating film performance, substrate adhesion, and water dispersibility.
本発明で用いる紫外線硬化性オリゴマーのイオン性の有無は特に制限はなく、ノニオン性であっても、イオン性(アニオン性、カチオン性又は両性)であってもよいが、ノニオン性であることにより、顔料の凝集を抑制してインクの保存安定性を高めることができる。ここで、ノニオン性とは、例えば、当該紫外線硬化性オリゴマーの親水基が水中でイオン解離しないエーテル結合や水酸基で構成されていることを意味する。 There are no particular restrictions on whether the UV-curable oligomer used in the present invention is ionic or nonionic; it may be nonionic or ionic (anionic, cationic, or amphoteric). However, nonionicity can suppress pigment aggregation and improve the storage stability of the ink. Here, nonionicity means, for example, that the hydrophilic groups of the UV-curable oligomer are composed of ether bonds or hydroxyl groups that do not undergo ionic dissociation in water.
上述の通り、化合物(B’)の好ましい態様として水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)が挙げられるが、化合物(B’)の好ましい態様としては「水酸基を含有し、重合性不飽和結合を2以上含有する化合物(B’’)」であってもよい。
化合物(B’)における“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”としては、水酸基をカルボキシル基やアミノ基等に置換可能である。また、重合性不飽和結合としては、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合が挙げられ、中でも炭素-炭素二重結合が好ましい。より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等に由来する炭素-炭素二重結合が挙げられる。
As described above, a preferred embodiment of the compound (B') is the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B). However, a preferred embodiment of the compound (B') may also be "a compound (B'') containing a hydroxyl group and two or more polymerizable unsaturated bonds."
The "compound capable of bonding to the polyisocyanate compound (A)" in the compound (B') is one in which the hydroxyl group can be substituted with a carboxyl group, an amino group, or the like. Examples of the polymerizable unsaturated bond include a carbon-carbon double bond and a carbon-carbon triple bond, with a carbon-carbon double bond being preferred. More specific examples include carbon-carbon double bonds derived from a vinyl group, a (meth)acryloyl group, or the like.
化合物(C’)における水溶性化合物としては、水溶性ポリマーが包含され、具体的には、ポリグリセリン、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、ポリアミン、4級アミノ化ポリスチレン、スルホン化ポリスチレン、ポリエーテル、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。中でも、ノニオン性の水溶性化合物であるポリグリセリン、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールが好ましく、ポリアルキレングリコールが特に好ましい。これらの水溶性化合物はそれぞれ、共重合体であってもよい。
化合物(C’)は、このような水溶性化合物が(メタ)アクリロイル基を有し、さらに“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”の構造を有する。ここで“ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物”としては、前記の化合物(B’)として例示した構造と同様な構造から選択することができる。
The water-soluble compound in the compound (C') includes a water-soluble polymer, and specifically includes polyglycerin, polyhydroxy(meth)acrylate, polyamine, quaternary aminated polystyrene, sulfonated polystyrene, polyether, polyalkylene glycol, etc. Among them, nonionic water-soluble compounds such as polyglycerin, polyhydroxy(meth)acrylate, and polyalkylene glycol are preferred, and polyalkylene glycol is particularly preferred. Each of these water-soluble compounds may be a copolymer.
Compound (C') is such a water-soluble compound that has a (meth)acryloyl group and further has the structure of a "compound that can bond to polyisocyanate compound (A)". Here, the "compound that can bond to polyisocyanate compound (A)" can be selected from structures similar to those exemplified as compound (B') above.
ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)由来の構造単位及び(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)由来の構造単位と結合することによってウレタン結合を形成するが、このウレタン結合は、それぞれウレア結合或いはアミド結合に置換されていてもよい。ウレア結合を形成させる場合は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基を、化合物(B’)としてアミノ基に置換するか、或いは、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)を構成する水酸基末端を、化合物(C’)としてアミノ基に置換すればよい。アミド結合を形成させる場合は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基を、化合物(B’)としてカルボキシル基に置換するか、或いは、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)を構成する水酸基末端を、化合物(C’)としてカルボキシル基に置換すればよい。このように水酸基を変換するのではなく、予めウレア結合やアミド結合を形成し得る化合物をそのまま用いることで、実質的に同様の化学構造としてもよい。
前述の通り、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位は、被記録媒体に対する印刷膜の密着性に寄与するが、これは上記のとおり、ポリイソシアネート化合物(A)中のイソシアネート基が、紫外線硬化性オリゴマー中でウレタン結合、ウレア結合或いはアミド結合等の極性部位を形成することによると考えられる。
The structural units derived from the polyisocyanate compound (A) bond with the structural units derived from the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and the structural units derived from the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group to form urethane bonds, and these urethane bonds may be substituted with urea bonds or amide bonds. To form urea bonds, the hydroxyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) may be substituted with amino groups as compound (B'), or the terminal hydroxyl groups in the (meth)acryloyl group-containing polyalkylene glycol (C) may be substituted with amino groups as compound (C'). To form amide bonds, the hydroxyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) may be substituted with carboxyl groups as compound (B'), or the terminal hydroxyl groups in the (meth)acryloyl group-containing polyalkylene glycol (C) may be substituted with carboxyl groups as compound (C'). Instead of converting the hydroxyl group in this way, a compound capable of forming a urea bond or an amide bond may be used as it is to obtain a substantially similar chemical structure.
As described above, the structural units derived from the polyisocyanate compound (A) contribute to the adhesion of the printed film to the recording medium, and this is thought to be because, as described above, the isocyanate groups in the polyisocyanate compound (A) form polar moieties such as urethane bonds, urea bonds, or amide bonds in the ultraviolet-curable oligomer.
本発明において水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)を上記の通り化合物(B’)又は化合物(B’’)にする場合、或いは、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)を上記の通り化合物(C’)にする場合において、その際の好ましい態様或いは具体的な態様には、後述する水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)或いは(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)を用いた場合において好ましいとする態様或いは具体的な態様を、同様に適用することができる。 In the present invention, when the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is converted into compound (B') or compound (B") as described above, or when the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group is converted into compound (C') as described above, the preferred aspects or specific aspects when using the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) or polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group, described below, can be similarly applied to preferred or specific aspects.
以下、本発明の紫外線硬化性オリゴマーを構成する各化合物について説明する。本発明において「オリゴマー」とは、特定の分子量或いは平均分子量の範囲等に限定される用語ではなく、以下に示す構造を有するものであれば足りる。 The following describes each compound that makes up the UV-curable oligomer of the present invention. In the present invention, the term "oligomer" is not limited to a specific molecular weight or average molecular weight range, but rather refers to any compound having the structure shown below.
本発明のインクには、紫外線硬化性オリゴマーの1種のみが含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。 The ink of the present invention may contain only one type of UV-curable oligomer, or may contain two or more types.
1-1-1:ポリイソシアネート化合物(A)
ポリイソシアネート化合物(A)は、イソシアネート基を1分子中に合計2個以上有する化合物である。
1-1-1: Polyisocyanate compound (A)
The polyisocyanate compound (A) is a compound having a total of two or more isocyanate groups in one molecule.
ポリイソシアネート化合物(A)の種類は特に制限されず、鎖状脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等が挙げられる。中でも、ポリイソシアネート化合物(A)は、ポリイソシアネートの三量体化合物を含むことが耐候性と硬度の観点から好ましい。 The type of polyisocyanate compound (A) is not particularly limited, and examples include linear aliphatic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and alicyclic polyisocyanates. Among these, it is preferable that the polyisocyanate compound (A) contains a polyisocyanate trimer compound from the viewpoints of weather resistance and hardness.
鎖状脂肪族ポリイソシアネートは、鎖状脂肪族構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。鎖状脂肪族ポリイソシアネートは、耐候性、延伸性の観点から好ましい。鎖状脂肪族ポリイソシアネートにおける鎖状脂肪族構造は、特に限定されないが、炭素数1以上12以下、好ましくは1以上6以下の直鎖又は分岐のアルキレン基が好ましい。鎖状脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。 A chain aliphatic polyisocyanate is a compound having a chain aliphatic structure and two or more isocyanate groups. A chain aliphatic polyisocyanate is preferred from the viewpoints of weather resistance and stretchability. The chain aliphatic structure in the chain aliphatic polyisocyanate is not particularly limited, but a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, is preferred. Examples of chain aliphatic polyisocyanates include aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, and dimer acid diisocyanate, as well as trimer compounds of these polyisocyanates.
芳香族ポリイソシアネートは、芳香族構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。芳香族ポリイソシアネートは、塗膜強度の観点から好ましい。芳香族ポリイソシアネートにおける芳香族構造は、特に限定されないが、炭素数6以上13以下の芳香族構造が好ましい。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。 Aromatic polyisocyanates are compounds that have an aromatic structure and two or more isocyanate groups. Aromatic polyisocyanates are preferred from the standpoint of coating film strength. The aromatic structure in aromatic polyisocyanates is not particularly limited, but aromatic structures with 6 to 13 carbon atoms are preferred. Examples of aromatic polyisocyanates include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate, as well as trimer compounds of these polyisocyanates.
脂環式ポリイソシアネートは、脂環式構造と2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。脂環式ポリイソシアネートにおける脂環式構造は、特に限定されないが、その炭素数は通常5以上、好ましくは6以上で、通常15以下、好ましくは14以下、さらに好ましくは13以下である。脂環式構造は、シクロアルキレン基が特に好ましい。脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、イソホロンジイソシアネート等の脂環式構造を有するジイソシアネート、或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物が挙げられる。 Alicyclic polyisocyanates are compounds having an alicyclic structure and two or more isocyanate groups. The alicyclic structure in alicyclic polyisocyanates is not particularly limited, but typically has 5 or more carbon atoms, preferably 6 or more, and typically 15 or less, preferably 14 or less, and more preferably 13 or less. A cycloalkylene group is particularly preferred for the alicyclic structure. Examples of alicyclic polyisocyanates include diisocyanates having an alicyclic structure, such as bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, cyclohexane diisocyanate, bis(isocyanatocyclohexyl)methane, and isophorone diisocyanate, as well as trimer compounds of these polyisocyanates.
本発明の紫外線硬化性オリゴマーには、これらのポリイソシアネート化合物(A)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ポリイソシアネート化合物(A)として、鎖状脂肪族構造、芳香族構造、脂環式構造のうち2種以上の構造を有するポリイソシアネートを用いることもできる。 The ultraviolet-curable oligomer of the present invention may use only one of these polyisocyanate compounds (A) or two or more of them in combination. Furthermore, polyisocyanates having two or more of the following structures may also be used as the polyisocyanate compound (A): a chain aliphatic structure, an aromatic structure, and an alicyclic structure.
ポリイソシアネート化合物(A)としては、特に基材との密着性の観点から、イソシアネート基を3個以上有するものが好ましく、一方、6個以下有するものが好ましい。また、ポリイソシアネート化合物(A)としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート等から3量化反応で得られた3量体が好ましく、特にヘキサメチレンジイソシアネートの3量体が好ましい。 As the polyisocyanate compound (A), those having three or more isocyanate groups are preferred, particularly from the viewpoint of adhesion to the substrate, while those having six or fewer are preferred. Furthermore, as the polyisocyanate compound (A), trimers obtained by trimerization of hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, etc. are preferred, and trimers of hexamethylene diisocyanate are particularly preferred.
1-1-2:化合物(B’)
化合物(B’)は、重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能な化合物である。
化合物(B’)としては、水酸基、アミノ基及びカルボキシル基のいずれかを有する化合物が挙げられる。また、化合物(B’)としては、多官能ビニルモノマー、多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。中でも、化合物(B’)としては、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)が好ましい。
1-1-2: Compound (B')
The compound (B') is a compound that contains two or more polymerizable unsaturated bonds and can bond with the polyisocyanate compound (A).
Examples of the compound (B') include compounds having a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group. Examples of the compound (B') include polyfunctional vinyl monomers and polyfunctional (meth)acrylates. Among these, the compound (B') is preferably a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B).
水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)は、1個以上の水酸基と2個以上の(メタ)アクリロイル基とを有する。具体的には、多価アルコールの(メタ)アクリル酸部分エステルが挙げられる。水酸基を有する多官能(メタ)アクリレートは硬化反応において複数の(メタ)アクリロイル基が関与することにより、良好な架橋構造を形成し、耐汚染性、耐摩耗性等の物性を良好なものとすることができる。 The hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) has one or more hydroxyl groups and two or more (meth)acryloyl groups. Specific examples include (meth)acrylic acid partial esters of polyhydric alcohols. The polyfunctional (meth)acrylate with hydroxyl groups forms a good crosslinked structure due to the involvement of multiple (meth)acryloyl groups in the curing reaction, which can improve physical properties such as stain resistance and abrasion resistance.
水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における水酸基の数は、好ましくは3個以下、より好ましくは2個以下、更に好ましくは1個である。水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)における(メタ)アクリロイル基の数は、好ましくは8個以下、より好ましくは6個以下である。 The number of hydroxyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, and even more preferably 1. The number of (meth)acryloyl groups in the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) is preferably 8 or less, and more preferably 6 or less.
水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)としては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(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、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジメタクリロキシプロパン、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート等が挙げられる。 Examples of hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates (B) include pentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, ethylene oxide-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, ethylene oxide-modified pentaerythritol tri(meth)acrylate, 2-hydroxy-1,3-dimethacryloxypropane, and 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate.
本発明の紫外線硬化性オリゴマーの製造には、これらの水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 To produce the UV-curable oligomer of the present invention, these hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates (B) may be used alone or in combination of two or more.
水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)としては、特に得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、1個の水酸基と3個以上5個以下の(メタ)アクリロイル基を有するもの、例えばジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。特に良好な架橋構造を形成して硬化膜の機械的強度を高めることからジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。 As the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B), particularly from the viewpoint of the coating film strength of the resulting cured film, those having one hydroxyl group and 3 to 5 (meth)acryloyl groups, such as dipentaerythritol penta(meth)acrylate and pentaerythritol tri(meth)acrylate, are preferred. Dipentaerythritol penta(meth)acrylate is particularly preferred because it forms a good crosslinked structure and increases the mechanical strength of the cured film.
1-1-3:化合物(C’)
化合物(C’)は、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物である。
化合物(C’)が(メタ)アクリロイル基を有することにより、耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性を向上させることができる。この理由は、化合物(C’)が比較的反応性の高い(メタ)アクリロイル基を有することで、紫外線硬化性オリゴマー全体が有する重合性基が増え、化合物(B’)由来の末端だけでなく、化合物(C’)由来の(メタ)アクリロイル基でも重合反応をすることができるようになり、粒子間の架橋密度が上がり、塗膜強度が上がるため、耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性を向上できると考察される。
また、化合物(C’)は、水分散性が良好となるため、水酸基末端を1つ含有する化合物であることが好ましい。
1-1-3: Compound (C')
The compound (C') is a water-soluble compound that can bond to the polyisocyanate compound (A) and has a (meth)acryloyl group.
The compound (C') has a (meth)acryloyl group, which can improve the alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance.The reason for this is considered to be that the compound (C') has a relatively highly reactive (meth)acryloyl group, which increases the polymerizable group possessed by the entire ultraviolet-curable oligomer, and allows the polymerization reaction to occur not only at the terminal derived from the compound (B') but also at the (meth)acryloyl group derived from the compound (C'), thereby increasing the crosslinking density between particles and increasing the coating film strength, thereby improving the alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance.
In addition, the compound (C') is preferably a compound containing one terminal hydroxyl group, as this provides good water dispersibility.
化合物(C’)における水溶性化合物としては、前述の通り、水溶性ポリマーが挙げられ、中でも、ポリアルキレングリコールが特に好ましい。言い換えれば、化合物(C’)としては、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)が特に好ましい。 As mentioned above, examples of the water-soluble compound in compound (C') include water-soluble polymers, and among these, polyalkylene glycols are particularly preferred. In other words, polyalkylene glycols (C) having a (meth)acryloyl group are particularly preferred as compound (C').
(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)の分子量(単一でない場合は数平均分子量を意味する)は限定されないが、好ましくは100以上、より好ましくは200以上、さらに好ましくは600以上、特に好ましくは700以上であり、好ましくは5000以下、より好ましくは2000以下である。 The molecular weight (meaning the number average molecular weight if not a single molecular weight) of the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group is not limited, but is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, even more preferably 600 or more, and particularly preferably 700 or more, and is preferably 5000 or less, more preferably 2000 or less.
(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)としては、限定されないが、ポリアルキレングリコールの片末端が(メタ)アクリロイル基で置換された構造であるのが好ましい。すなわち、ポリアルキレングリコールがモノ置換構造であり、モノ置換構造の置換基が(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)は、前記の好ましい構造である化合物と、前記の好ましい構造ではない化合物との混合物であってもよい。
The polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group is not limited, but preferably has a structure in which one end of the polyalkylene glycol is substituted with a (meth)acryloyl group, i.e., the polyalkylene glycol preferably has a mono-substituted structure, and the substituent of the mono-substituted structure is preferably a (meth)acryloyl group.
The polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group may be a mixture of a compound having the above-mentioned preferred structure and a compound having a structure other than the above-mentioned preferred structure.
(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)が前記の好ましい構造である場合、前記ポリアルキレングリコールのモノ置換構造は限定されないが、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルが好ましい。その中でも、ポリエチレングリコールモノ置換エーテル、ポリトリメチレングリコールモノ置換エーテルまたはポリプロピレングリコールモノ置換エーテルがより好ましく、ポリエチレングリコールモノ置換エーテルがさらに好ましい。 When the polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group has the preferred structure described above, the mono-substituted structure of the polyalkylene glycol is not limited, but polyalkylene glycol mono-substituted ethers are preferred. Among these, polyethylene glycol mono-substituted ethers, polytrimethylene glycol mono-substituted ethers, and polypropylene glycol mono-substituted ethers are more preferred, and polyethylene glycol mono-substituted ethers are even more preferred.
前記ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルの中でも、エーテル部分にイオン性の置換基を含まないポリアルキレングリコールモノ置換エーテルがより好ましい。すなわち、(メタ)アクリロイル基を有するポリエチレングリコールモノ置換エーテルとしては、下記一般式(1)で表されるものがさらに好ましい。 Among the above polyalkylene glycol mono-substituted ethers, polyalkylene glycol mono-substituted ethers that do not contain ionic substituents in the ether moiety are more preferred. In other words, polyethylene glycol mono-substituted ethers having a (meth)acryloyl group are more preferably those represented by the following general formula (1):
(式(1)中、Xはアルキレン基、Yは(メタ)アクリロイル基である。nは2以上の整数である。) (In formula (1), X is an alkylene group, Y is a (meth)acryloyl group, and n is an integer of 2 or greater.)
上記一般式(1)で表されるポリアルキレングリコールモノ置換エーテルの具体例としては、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、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。この中でも、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが好ましい。 Specific examples of polyalkylene glycol mono-substituted ethers represented by the above general formula (1) include polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, poly(ethylene glycol-propylene glycol) mono(meth)acrylate, poly(ethylene glycol-tetramethylene glycol) mono(meth)acrylate, and poly(propylene glycol-tetramethylene glycol) mono(meth)acrylate. Of these, polyethylene glycol mono(meth)acrylate is preferred.
これらの中でも、一般式(1)におけるXは、炭素数1以上3以下のアルキレン基が好ましく、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基がより好ましく、顔料分散安定性又は高温での保存安定性の観点から、エチレン基がさらに好ましい。 Among these, X in general formula (1) is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an ethylene group, a trimethylene group, or a propylene group, and even more preferably an ethylene group from the viewpoint of pigment dispersion stability or storage stability at high temperatures.
一般式(1)におけるnは、得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、通常2以上、好ましくは5以上、より好ましくは6以上であり、通常500以下、好ましくは100以下、より好ましくは50以下である。 In general formula (1), n is typically 2 or more, preferably 5 or more, and more preferably 6 or more, from the viewpoint of the coating film strength of the resulting cured film, and is typically 500 or less, preferably 100 or less, and more preferably 50 or less.
本発明の紫外線硬化性オリゴマーの製造には、これらの(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)は、異なる分子量(一般式(1)中のnが異なる化合物)の混合物であってもよい。 To produce the UV-curable oligomer of the present invention, one of these polyalkylene glycols (C) having a (meth)acryloyl group may be used alone, or two or more may be used in combination. The polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group may also be a mixture of compounds having different molecular weights (compounds having different n values in general formula (1)).
1-1-4:紫外線硬化性オリゴマーの製造方法
本発明の紫外線硬化性オリゴマーの製造方法は特に限定されないが、上記のポリイソシアネート化合物(A)、化合物(B’)及び化合物(C’)を反応させて、それぞれ化学結合を形成させることにより製造することが好ましい。
1-1-4: Method for Producing Ultraviolet-Curable Oligomer [0043] The method for producing the ultraviolet-curable oligomer of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to produce it by reacting the above-mentioned polyisocyanate compound (A), compound (B'), and compound (C') to form chemical bonds therebetween.
化合物(B’)が水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)であり、且つ、化合物(C’)が(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)である場合、上記のポリイソシアネート化合物(A)、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)及び(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)を反応させて、ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)の水酸基及び(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)の水酸基とでそれぞれウレタン結合を形成させることにより製造することが好ましい。 When compound (B') is a hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B) and compound (C') is a polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group, it is preferable to produce the polymer by reacting the above-mentioned polyisocyanate compound (A), hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B), and (meth)acryloyl group-containing polyalkylene glycol (C) to form urethane bonds between the isocyanate groups of polyisocyanate compound (A), the hydroxyl groups of the hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylate (B), and the hydroxyl groups of the (meth)acryloyl group-containing polyalkylene glycol (C), respectively.
本発明においては、顔料分散安定性と得られる硬化膜の塗膜強度の観点から、ポリイソシアネート化合物(A)に対して水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(B)が2個と、(メタ)アクリロイル基を有するポリアルキレングリコール(C)1個とがウレタン結合を形成したオリゴマーとすることが好ましい。
紫外線硬化性オリゴマーは、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、化合物(B’)由来の構造単位及び化合物(C’)由来の構造単位を有していれば、その他の構造を付加的に有していてもよい。
In the present invention, from the viewpoint of pigment dispersion stability and the coating film strength of the obtained cured film, it is preferable to use an oligomer in which two hydroxyl group-containing polyfunctional (meth)acrylates (B) and one polyalkylene glycol (C) having a (meth)acryloyl group form a urethane bond with respect to the polyisocyanate compound (A).
The ultraviolet-curable oligomer may additionally have other structures as long as it has a structural unit derived from the polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from the compound (B′), and a structural unit derived from the compound (C′).
1-1-5:重量平均分子量
本発明の紫外線硬化性オリゴマーは、形成される塗膜性能及び取り扱い性の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量が通常1000以上、好ましくは2000以上で、通常100000以下、好ましくは50000以下である。
1-1-5: Weight-average molecular weight [0043] From the viewpoint of the performance of the coating film to be formed and ease of handling, the ultraviolet-curable oligomer of the present invention has a weight-average molecular weight, as calculated on a polystyrene basis by gel permeation chromatography (GPC), of usually 1,000 or more, preferably 2,000 or more, and usually 100,000 or less, preferably 50,000 or less.
1-1-6:平均粒径
本発明のインクにおいて、紫外線硬化性オリゴマーは、水系媒体中に、平均粒径が10nm以上200nm以下の粒子として存在することが好ましく、20nm以上150nm以下の粒子として存在することがより好ましい。本発明の紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径が上記の範囲内であると分散安定性が良好となる。
1-1-6: Average particle size In the ink of the present invention, the ultraviolet-curable oligomer is present in the aqueous medium as particles having an average particle size of preferably 10 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 20 nm or more and 150 nm or less. When the average particle size of the ultraviolet-curable oligomer of the present invention is within the above range, the dispersion stability is good.
紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径は、例えば、動的光散乱法による粒径測定機によって測定された体積平均粒径(D50)である。
後掲の実施例では、紫外線硬化性オリゴマー水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径を測定しているが、この水分散液中のオリゴマー粒子の平均粒径とインク中のオリゴマー粒子の平均粒径とはほぼ同等である。
本発明のインクにおいては、紫外線硬化性オリゴマーが粒子として存在していれば、凝集があっても、粒子内に他物質を含んでいても、上記の「粒子として存在する」状態に包含される。
上記の紫外線硬化性オリゴマーの平均粒径は、当該紫外線硬化性オリゴマー粒子としての粒径(一次粒径)を意味する。
The average particle size of the ultraviolet-curable oligomer is, for example, the volume average particle size (D 50 ) measured by a particle size measuring device using a dynamic light scattering method.
In the examples described later, the average particle size of ultraviolet-curable oligomer particles in an ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion is measured, and the average particle size of the oligomer particles in this aqueous dispersion is almost the same as the average particle size of the oligomer particles in the ink.
In the ink of the present invention, as long as the ultraviolet-curable oligomer exists as particles, it is included in the above-mentioned state of "existing as particles" even if there is aggregation or even if other substances are contained within the particles.
The average particle size of the ultraviolet-curable oligomer means the particle size (primary particle size) of the ultraviolet-curable oligomer particles.
以下に、本発明のインクに含まれる紫外線硬化性オリゴマー以外の成分について説明する。 The components contained in the ink of the present invention other than the UV-curable oligomer are described below.
1-2:着色剤
本発明のインクは着色剤を含む。
本発明のインクに用いられる着色剤としては、インクジェット用インクに用いられる着色剤として公知の各種染料又は顔料を用いることができるが、紫外線を照射すること及び印刷画像の長期保存耐久性の観点から、顔料を使用することが好ましい。
1-2: Colorant The ink of the present invention contains a colorant.
As the colorant used in the ink of the present invention, various dyes or pigments known as colorants used in inkjet inks can be used. However, from the viewpoints of exposure to ultraviolet light and the long-term storage durability of printed images, it is preferable to use a pigment.
1-2-1:染料
本発明で用いることのできる染料としては特に制限はなく、酸性染料、直接染料、反応性染料等の水溶性染料、分散染料等が挙げられる。この中では、アニオン性染料が好ましい。
1-2-1: Dyes Dyes that can be used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include water-soluble dyes such as acid dyes, direct dyes, and reactive dyes, disperse dyes, etc. Among these, anionic dyes are preferred.
水溶性染料としては、例えば、アゾ染料、メチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料、ジフェニルメタン染料等が挙げられる。その具体的化合物は以下に示す通りであるが、これら例示した化合物に限定されるものではない。 Examples of water-soluble dyes include azo dyes, methine dyes, azomethine dyes, xanthene dyes, quinone dyes, phthalocyanine dyes, triphenylmethane dyes, and diphenylmethane dyes. Specific examples of such dyes are listed below, but the dyes are not limited to these examples.
〈C.I.アシッドイエロー〉
1、3、11、17、18、19、23、25、36、38、40、42、44、49、59、61、65、67、72、73、79、99、104、110、114、116、118、121、127、129、135、137、141、143、151、155、158、159、169、176、184、193、200、204、207、215、219、220、230、232、235、241、242、246
〈C.I.アシッドオレンジ〉
3、7、8、10、19、24、51、56、67、74、80、86、87、88、89、94、95、107、108、116、122、127、140、142、144、149、152、156、162、166、168
〈C.I.アシッドレッド〉
88、97、106、111、114、118、119、127、131、138、143、145、151、183、195、198、211、215、217、225、226、249、251、254、256、257、260、261、265、266、274、276、277、289、296、299、315、318、336、337、357、359、361、362、364、366、399、407、415
〈C.I.アシッドバイオレット〉
17、19、21、42、43、47、48、49、54、66、78、90、97、102、109、126
<C.I. Acid Yellow>
1, 3, 11, 17, 18, 19, 23, 25, 36, 38, 40, 42, 44, 49, 59, 61, 65, 67, 72, 73, 79, 99, 104, 110, 114, 116, 118, 121, 127, 129, 135, 137, 141, 143, 151, 155, 158, 159, 169, 176, 184, 193, 200, 204, 207, 215, 219, 220, 230, 232, 235, 241, 242, 246
<C.I. Acid Orange>
3, 7, 8, 10, 19, 24, 51, 56, 67, 74, 80, 86, 87, 88, 89, 94, 95, 107, 108, 116, 122, 127, 140, 142, 144, 149, 152, 156, 162, 166, 168
<C.I. Acid Red>
88, 97, 106, 111, 114, 118, 119, 127, 131, 138, 143, 145, 151, 183, 195, 198, 211, 215, 217, 225, 226, 249, 251, 254, 256, 257, 260, 261, 265, 266, 274, 276, 277, 289, 296, 299, 315, 318, 336, 337, 357, 359, 361, 362, 364, 366, 399, 407, 415
<C.I. Acid Violet>
17, 19, 21, 42, 43, 47, 48, 49, 54, 66, 78, 90, 97, 102, 109, 126
〈C.I.アシッドブルー〉
1、7、9、15、23、25、40、62、72、74、80、83、90、92、103、104、112、113、114、120、127、128、129、138、140、142、156、158、171、182、185、193、199、201、203、204、205、207、209、220、221、224、225、229、230、239、249、258、260、264、278、279、280、284、290、296、298、300、317、324、333、335、338、342、350
〈C.I.アシッドグリーン〉
9、12、16、19、20、25、27、28、40、43、56、73、81、84、104、108、109
〈C.I.アシッドブラウン〉
2、4、13、14、19、28、44、123、224、226、227、248、282、283、289、294、297、298、301、355、357、413
〈C.I.アシッドブラック〉
1、2、3、24、26、31、50、52、58、60、63、107、109、112、119、132、140、155、172、187、188、194、207、222
<C.I. Acid Blue>
1, 7, 9, 15, 23, 25, 40, 62, 72, 74, 80, 83, 90, 92, 103, 104, 112, 113, 114, 120, 127, 128, 129, 138, 140, 142, 156, 158, 171, 182, 185, 193, 199, 201, 203, 204, 205, 207, 209, 220, 221, 224, 225, 229, 230, 239, 249, 258, 260, 264, 278, 279, 280, 284, 290, 296, 298, 300, 317, 324, 333, 335, 338, 342, 350
<C.I. Acid Green>
9, 12, 16, 19, 20, 25, 27, 28, 40, 43, 56, 73, 81, 84, 104, 108, 109
<C.I. Acid Brown>
2, 4, 13, 14, 19, 28, 44, 123, 224, 226, 227, 248, 282, 283, 289, 294, 297, 298, 301, 355, 357, 413
<C.I. Acid Black>
1, 2, 3, 24, 26, 31, 50, 52, 58, 60, 63, 107, 109, 112, 119, 132, 140, 155, 172, 187, 188, 194, 207, 222
〈C.I.ダイレクトイエロー〉
8、9、10、11、12、22、27、28、39、44、50、58、79、86、87、98、105、106、130、132、137、142、147、153
〈C.I.ダイレクトオレンジ〉
6、26、27、34、39、40、46、102、105、107、118
〈C.I.ダイレクトレッド〉
2、4、9、23、24、31、54、62、69、79、80、81、83、84、89、95、212、224、225、226、227、239、242、243、254
〈C.I.ダイレクトバイオレット〉
9、35、51、66、94、95
〈C.I.ダイレクトブルー〉
1、15、71、76、77、78、80、86、87、90、98、106、108、160、168、189、192、193、199、200、201、202、203、218、225、229、237、244、248、251、270、273、274、290、291
〈C.I.ダイレクトグリーン〉
26、28、59、80、85
〈C.I.ダイレクトブラウン〉
44、106、115、195、209、210、222、223
〈C.I.ダイレクトブラック〉
17、19、22、32、51、62、108、112、113、117、118、132、146、154、159、169
<C.I. Direct Yellow>
8, 9, 10, 11, 12, 22, 27, 28, 39, 44, 50, 58, 79, 86, 87, 98, 105, 106, 130, 132, 137, 142, 147, 153
<C.I. Direct Orange>
6, 26, 27, 34, 39, 40, 46, 102, 105, 107, 118
<C.I. Direct Red>
2, 4, 9, 23, 24, 31, 54, 62, 69, 79, 80, 81, 83, 84, 89, 95, 212, 224, 225, 226, 227, 239, 242, 243, 254
<C.I. Direct Violet>
9, 35, 51, 66, 94, 95
<C.I. Direct Blue>
1, 15, 71, 76, 77, 78, 80, 86, 87, 90, 98, 106, 108, 160, 168, 189, 192, 193, 199, 200, 201, 202, 203, 218, 225, 229, 237, 244, 248, 251, 270, 273, 274, 290, 291
<C.I. Direct Green>
26, 28, 59, 80, 85
<C.I. Direct Brown>
44, 106, 115, 195, 209, 210, 222, 223
<C.I. Direct Black>
17, 19, 22, 32, 51, 62, 108, 112, 113, 117, 118, 132, 146, 154, 159, 169
〈C.I.ベイシックイエロー〉
1、2、11、13、15、19、21、28、29、32、36、40、41、45、51、63、67、70、73、91
〈C.I.ベイシックオレンジ〉
2、21、22
〈C.I.ベイシックレッド〉
1、2、12、13、14、15、18、23、24、27、29、35、36、39、46、51、52、69、70、73、82、109
〈C.I.ベイシックバイオレット〉
1、3、7、10、11、15、16、21、27、39
〈C.I.ベイシックブルー〉
1、3、7、9、21、22、26、41、45、47、52、54、65、69、75、77、92、100、105、117、124、129、147、151
〈C.I.ベイシックグリーン〉
1、4
〈C.I.ベイシックブラウン〉
1
<C.I. Basic Yellow>
1, 2, 11, 13, 15, 19, 21, 28, 29, 32, 36, 40, 41, 45, 51, 63, 67, 70, 73, 91
<C.I. Basic Orange>
2, 21, 22
<C.I. Basic Red>
1, 2, 12, 13, 14, 15, 18, 23, 24, 27, 29, 35, 36, 39, 46, 51, 52, 69, 70, 73, 82, 109
<C.I. Basic Violet>
1, 3, 7, 10, 11, 15, 16, 21, 27, 39
<C.I. Basic Blue>
1, 3, 7, 9, 21, 22, 26, 41, 45, 47, 52, 54, 65, 69, 75, 77, 92, 100, 105, 117, 124, 129, 147, 151
<C.I. Basic Green>
1, 4
<C.I. Basic Brown>
1
〈C.I.リアクティブイエロー〉
2、3、7、15、17、18、22、23、24、25、27、37、39、42、57、69、76、81、84、85、86、87、92、95、102、105、111、125、135、136、137、142、143、145、151、160、161、165、167、168、175、176
〈C.I.リアクティブオレンジ〉
1、4、5、7、11、12、13、15、16、20、30、35、56、64、67、69、70、72、74、82、84、86、87、91、92、93、95、107
〈C.I.リアクティブレッド〉
2、3、5、8、11、21、22、23、24、28、29、31、33、35、43、45、49、55、56、58、65、66、78、83、84、106、111、112、113、114、116、120、123、124、128、130、136、141、147、158、159、171、174、180、183、184、187、190、193、194、195、198、218、220、222、223、228、235
〈C.I.リアクティブバイオレット〉
1、2、4、5、6、22、23、33、36、38
〈C.I.リアクティブブルー〉
2、3、4、5、7、13、14、15、19、21、25、27、28、29、38、39、41、49、50、52、63、69、71、72、77、79、89、104、109、112、113、114、116、119、120、122、137、140、143、147、160、161、162、163、168、171、176、182、184、191、194、195、198、203、204、207、209、211、214、220、221、222、231、235、236
〈C.I.リアクティブグリーン〉
8、12、15、19、21
〈C.I.リアクティブブラウン〉
2、7、9、10、11、17、18、19、21、23、31、37、43、46
〈C.I.リアクティブブラック〉
5、8、13、14、31、34、39
〈C.I.フードブラック〉
1、2
<C.I. Reactive Yellow>
2, 3, 7, 15, 17, 18, 22, 23, 24, 25, 27, 37, 39, 42, 57, 69, 76, 81, 84, 85, 86, 87, 92, 95, 102, 105, 111, 125, 135, 136, 137, 142, 143, 145, 151, 160, 161, 165, 167, 168, 175, 176
<C.I. Reactive Orange>
1, 4, 5, 7, 11, 12, 13, 15, 16, 20, 30, 35, 56, 64, 67, 69, 70, 72, 74, 82, 84, 86, 87, 91, 92, 93, 95, 107
<C.I. Reactive Red>
2, 3, 5, 8, 11, 21, 22, 23, 24, 28, 29, 31, 33, 35, 43, 45, 49, 55, 56, 58, 65, 66, 78, 83, 84, 106, 111, 112, 113, 114, 116, 120, 123, 124, 128, 130, 136, 141, 147, 158, 159, 171, 174, 180, 183, 184, 187, 190, 193, 194, 195, 198, 218, 220, 222, 223, 228, 235
<C.I. Reactive Violet>
1, 2, 4, 5, 6, 22, 23, 33, 36, 38
C.I. Reactive Blue
2, 3, 4, 5, 7, 13, 14, 15, 19, 21, 25, 27, 28, 29, 38, 39, 41, 49, 50, 52, 63, 69, 71, 72, 77, 79, 89, 104, 109, 112, 113, 114, 116, 119, 120, 122, 137, 140, 143, 147, 160, 161, 162, 163, 168, 171, 176, 182, 184, 191, 194, 195, 198, 203, 204, 207, 209, 211, 214, 220, 221, 222, 231, 235, 236
<C.I. Reactive Green>
8, 12, 15, 19, 21
C.I. Reactive Brown
2, 7, 9, 10, 11, 17, 18, 19, 21, 23, 31, 37, 43, 46
C.I. Reactive Black
5, 8, 13, 14, 31, 34, 39
<C.I. Hood Black>
1, 2
1-2-2:顔料
顔料としては、従来公知の有機及び無機顔料が使用できる。例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサンジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄系顔料等の無機顔料が挙げられるが、アニオン性顔料が好ましい。
1-2-2: Pigment As the pigment, conventionally known organic and inorganic pigments can be used. Examples include azo pigments such as azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, and chelate azo pigments; polycyclic pigments such as phthalocyanine pigments, perylene and perylene pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxandine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, and quinophthaloni pigments; dye lakes such as basic dye lakes and acid dye lakes; organic pigments such as nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, and daylight fluorescent pigments; and inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide, and iron oxide pigments, with anionic pigments being preferred.
具体的な有機顔料を以下に例示する。 Specific examples of organic pigments are listed below.
<マゼンタ又はレッド用顔料>
C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等
<Magenta or red pigments>
C.I. Pigment Red 2, C.I. Pigment Red 3, C.I. Pigment Red 5, C.I. Pigment Red 6, C.I. Pigment Red 7, C.I. Pigment Red 15, C.I. Pigment Red 16, C.I. Pigment Red 48:1, C.I. Pigment Red 53:1, C.I. Pigment Red 57:1, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Red 123, C.I. Pigment Red 139, C.I. Pigment Red 144, C.I. Pigment Red 149, C.I. Pigment Red 150, C.I. Pigment Red 166, C.I. Pigment Red 177, C.I. C.I. Pigment Red 178, C.I. Pigment Red 222, etc.
<オレンジ又はイエロー用顔料>
C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー155等
<Orange or yellow pigment>
C.I. Pigment Orange 31, C.I. Pigment Orange 43, C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, C.I. Pigment Yellow 15, C.I. Pigment Yellow 17, C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 94, C.I. Pigment Yellow 128, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 155, etc.
<グリーン又はシアン用の顔料>
C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等
<Pigments for green or cyan>
C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 15:2, C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Blue 16, C.I. Pigment Blue 60, C.I. Pigment Green 7, etc.
これらの染料や顔料は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 These dyes and pigments may be used alone or in combination of two or more.
1-3:水系媒体
本発明のインクは水系インクであり、「水系インク」とは、水系媒体を含むインクを意味する。水系媒体は、水及び/又は水溶性の有機溶剤である。
本発明で用いる水系媒体は、水、又は水と水溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。
1-3: Aqueous Medium The ink of the present invention is an aqueous ink, and the term "aqueous ink" means an ink containing an aqueous medium. The aqueous medium is water and/or a water-soluble organic solvent.
The aqueous medium used in the present invention is preferably water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent.
水溶性有機溶剤は、インクの保湿性や濡れ性を高めるための保湿溶剤として機能するものと、水系媒体としてインクの粘度調整や取り扱い性、吐出性の向上のために用いられるものとがあるが、両者は明確に区別されるものではなく、保湿溶剤として用いた水溶性有機溶剤も水系媒体として機能する。 Water-soluble organic solvents include those that function as moisturizing solvents to increase the ink's moisture retention and wettability, and those that are used as aqueous media to adjust the ink's viscosity and improve its handling and ejection properties. However, the two are not clearly distinguished, and water-soluble organic solvents used as moisturizing solvents also function as aqueous media.
本発明において水溶性有機溶剤とは、水への溶解性を有する化合物を意味し、水に対する溶解度は限定されないが、水に対し任意の割合で溶解し得る化合物が好ましい。また、単独では溶剤としての特性を有することが困難な化合物(例えば、常温で固体或いは粘度の高い化合物)であっても、水と均一混合されることによって溶剤として用いることが可能な化合物であれば、水溶性有機溶剤に包含される。 In the present invention, a water-soluble organic solvent refers to a compound that is soluble in water. There are no restrictions on the solubility in water, but compounds that can dissolve in water at any ratio are preferred. Furthermore, even compounds that are difficult to exhibit solvent properties on their own (for example, compounds that are solid or highly viscous at room temperature) are included in the category of water-soluble organic solvents as long as they can be used as a solvent when mixed uniformly with water.
水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類などが挙げられる。 Examples of water-soluble organic solvents include polyhydric alcohols, ethers such as polyhydric alcohol alkyl ethers and polyhydric alcohol aryl ethers, nitrogen-containing heterocyclic compounds, amides, amines, and sulfur-containing compounds.
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類;ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物;プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。 Specific examples of water-soluble organic solvents include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, 2,4-pentanediol, and 1,5-pentanediol. polyhydric alcohols such as 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2,5-hexanediol, 1,5-hexanediol, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, ethyl-1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, and petriol; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol Examples of suitable alkyl ethers include polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether; nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, and γ-butyrolactone; amides such as formamide, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, and 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide; amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethylamine; sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, and thiodiethanol; propylene carbonate, and ethylene carbonate.
水溶性有機溶剤としては、保湿溶剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性が得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。 It is preferable to use a water-soluble organic solvent with a boiling point of 250°C or less, as this not only functions as a moisturizing solvent but also provides good drying properties.
水溶性有機溶剤としては、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。
炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
As the water-soluble organic solvent, polyol compounds having 8 or more carbon atoms and glycol ether compounds are also preferably used.
Specific examples of polyol compounds having 8 or more carbon atoms include 2-ethyl-1,3-hexanediol and 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol.
Specific examples of glycol ether compounds include polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether; and polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether.
これらの水溶性有機溶剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 These water-soluble organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
1-4:重合開始剤
本発明のインクは重合開始剤を含むことが好ましい。
1-4: Polymerization Initiator The ink of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
重合開始剤は、紫外線が照射されることにより受け取る光(紫外線)のエネルギーによって、活性種であるラジカルを生成し、紫外線硬化性オリゴマーの光重合を開始させる光ラジカル重合開始剤である。これにより、被記録媒体の表面に存在するインクが硬化して、画像を形成することができる。 The polymerization initiator is a photoradical polymerization initiator that generates active radicals by receiving the energy of light (ultraviolet rays) when irradiated with ultraviolet rays, and initiates the photopolymerization of the UV-curable oligomer. This causes the ink present on the surface of the recording medium to harden, forming an image.
重合開始剤は、紫外線硬化性オリゴマーに内包されない状態でインク中に含まれていてもよく、紫外線硬化性オリゴマーの粒子に内包された状態でインク中に含まれていてもよい。更には、これらの双方の状態で内包されていてもよい。 The polymerization initiator may be contained in the ink in a state where it is not encapsulated in the UV-curable oligomer, or in a state where it is encapsulated in UV-curable oligomer particles. Furthermore, it may be encapsulated in both of these states.
重合開始剤としては、脂溶性の重合開始剤(以下、「脂溶性開始剤」と称す場合がある。)であっても、水溶性の重合開始剤(以下、「水溶性開始剤」と称す場合がある。)であってもよい。
「脂溶性開始剤」とは、紫外線硬化性オリゴマーに相溶したり、有機溶剤に溶解したりする重合開始剤をさす。「水溶性開始剤」とは、水に1質量%以上溶解するものをさす。後述の「脂溶性増感剤」、「水溶性増感剤」についても同様である。
The polymerization initiator may be a fat-soluble polymerization initiator (hereinafter may be referred to as a "fat-soluble initiator") or a water-soluble polymerization initiator (hereinafter may be referred to as a "water-soluble initiator").
The term "fat-soluble initiator" refers to a polymerization initiator that is compatible with the ultraviolet-curable oligomer or that dissolves in an organic solvent. The term "water-soluble initiator" refers to an initiator that dissolves in water at a concentration of 1% by mass or more. The same applies to the "fat-soluble sensitizer" and "water-soluble sensitizer" described below.
本発明で用いる重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、芳香族ケトン類、アシルホスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物)、α-アミノアルキルフェノン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。 Polymerization initiators used in the present invention include, but are not limited to, aromatic ketones, acylphosphine oxide compounds, aromatic onium salt compounds, organic peroxides, thio compounds (thioxanthone compounds, thiophenyl group-containing compounds), α-aminoalkylphenone compounds, hexaarylbiimidazole compounds, ketoxime ester compounds, borate compounds, azinium compounds, metallocene compounds, active ester compounds, compounds having a carbon-halogen bond, and alkylamine compounds.
これらの中でも、重合開始剤は、アシルホスフィンオキサイド化合物及びチオキサントン化合物のうち少なくともいずれかを含むことが好ましい。このような重合開始剤を用いることにより、インクの硬化性をより優れたものとすることができる傾向にある。 Among these, it is preferable that the polymerization initiator contains at least one of an acylphosphine oxide compound and a thioxanthone compound. Use of such a polymerization initiator tends to improve the curability of the ink.
脂溶性の重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、アセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p'-ジクロロベンゾフェノン、p,p'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン-n-プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン-n-ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}2-メチルプロパン-1-オン、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-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、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホ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ホスフィンオキサイド、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]2-モルフォリノプロパン-1-オン、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-1-オン、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、メチルベンゾフィルフォーメート、アゾビスイソブチリロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、及びジ-tert-ブチルペルオキシド等が挙げられる。 Examples of fat-soluble polymerization initiators include, but are not limited to, acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p,p'-dichlorobenzophenone, p,p'-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone, benzil, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzil methyl ketal, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methylpropionyl)benzyl]phenyl}2-methylpropan-1-one, and 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanone-1,2-di Methylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)butan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]2-morpholinopropan-1-one, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzofilformate, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, and di-tert-butyl peroxide.
水溶性の重合開始剤としては、以下に限定されないが、例えば、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、フェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィン酸ナトリウム、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシプロポキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメトクロライド等が挙げられる。 Water-soluble polymerization initiators include, but are not limited to, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, sodium phenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinate, and 2-(3-dimethylamino-2-hydroxypropoxy)-3,4-dimethyl-9H-thioxanthone-9-one methchloride.
重合開始剤の市販品としては、例えば、RAHN社製GENOPOL TX-2、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製Irgacure369、Irgacure500、Irgacure2959等が挙げられる。 Commercially available polymerization initiators include, for example, GENOPOL TX-2 manufactured by RAHN Corporation, and Irgacure 369, Irgacure 500, and Irgacure 2959 manufactured by Ciba Specialty Chemicals.
重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。例えば、脂溶性開始剤と水溶性開始剤を併用し、脂溶性開始剤を紫外線硬化性オリゴマーの粒子に内包させ、水溶性開始剤を水系媒体に溶解させるようにしてもよい。
また、重合開始剤としては、上記のような光ラジカル重合開始剤のほかに、熱ラジカル重合開始剤を併用してもよい。
The polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more. For example, a fat-soluble initiator and a water-soluble initiator may be used in combination, with the fat-soluble initiator being encapsulated in particles of the ultraviolet-curable oligomer and the water-soluble initiator being dissolved in an aqueous medium.
As the polymerization initiator, a thermal radical polymerization initiator may be used in combination with the above-mentioned photoradical polymerization initiator.
1-5:界面活性剤
本発明のインクは、形成される塗膜の平坦性、基材との濡れ性のために界面活性剤を含むことが好ましい。
1-5: Surfactant The ink of the present invention preferably contains a surfactant to improve the flatness of the coating film formed and the wettability with the substrate.
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。 Surfactants that can be used include silicone surfactants, fluorine-based surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, and anionic surfactants.
シリコーン系界面活性剤に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。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。 There are no particular restrictions on silicone surfactants and they can be selected appropriately depending on the purpose. Among these, those that do not decompose even at high pH are preferred, such as side-chain-modified polydimethylsiloxane, both-end-modified polydimethylsiloxane, one-end-modified polydimethylsiloxane, and both-end-modified polydimethylsiloxane. Those with polyoxyethylene groups or polyoxyethylene-polyoxypropylene groups as modifying groups are particularly preferred, as they exhibit good properties as aqueous surfactants. Polyether-modified silicone surfactants can also be used as silicone surfactants, such as compounds in which a polyalkylene oxide structure is introduced into the Si side chain of dimethylsiloxane.
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2以上16以下の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4以上16以下である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルアルキレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
The fluorine-based surfactant is preferably a compound having 2 to 16 fluorine-substituted carbon atoms, more preferably a compound having 4 to 16 fluorine-substituted carbon atoms.
As fluorine-based surfactants, for example, perfluoroalkyl sulfonic acid compounds, perfluoroalkyl carboxylic acid compounds, perfluoroalkyl phosphate ester compounds, perfluoroalkyl alkylene oxide adducts, and polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups on the side chain are preferred because of their low foaming properties. Examples of perfluoroalkyl sulfonic acid compounds include perfluoroalkyl sulfonic acid and perfluoroalkyl sulfonate salts. Examples of perfluoroalkyl carboxylic acid compounds include perfluoroalkyl carboxylic acids and perfluoroalkyl carboxylate salts. Examples of perfluoroalkyl phosphate ester compounds include perfluoroalkyl phosphate esters and perfluoroalkyl phosphate ester salts. Examples of perfluoroalkyl alkylene oxide adducts include perfluoroalkyl ethylene oxide adducts. Examples of polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups on the side chain include sulfate ester salts of polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups on the side chains, and salts of polyoxyalkylene ether polymers having perfluoroalkyl ether groups on the side chains. Counter ions of the salts in these fluorine-based surfactants include Li, Na , K, NH4 , NH3CH2CH2OH , NH2 ( CH2CH2OH ) 2 , NH ( CH2CH2OH ) 3 , and the like.
これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が特に少ないためより好ましく、特に下記一般式(3A)及び(3B)で表されるフッ素系界面活性剤が好ましい。 Among these, polyoxyalkylene ether polymer compounds having perfluoroalkyl ether groups in the side chains are more preferred because they have particularly low foaming properties, and fluorine-based surfactants represented by the following general formulas (3A) and (3B) are particularly preferred.
CF3CF2(CF2CF2)s-CH2CH2O(CH2CH2O)tH …(3A)
一般式(3A)で表される化合物において、水溶性を付与するためにsは0以上10以下の整数が好ましく、tは0以上40以下の整数が好ましい。
CF3CF2 ( CF2CF2 ) s - CH2CH2O ( CH2CH2O ) tH ...(3A)
In the compound represented by formula (3A), s is preferably an integer of 0 or more and 10 or less, and t is preferably an integer of 0 or more and 40 or less, in order to impart water solubility.
CrF2r+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)c-Z …(3B)
一般式(3B)で表される化合物において、ZはH、又はCdF2d+1でdは1以上6以下の整数、又はCH2CH(OH)CH2-CeF2e+1でeは4以上6以下の整数、又はCfH2f+1でfは1以上19以下の整数である。また、rは1以上6以下の整数であり、cは4以上14以下の整数である。
C r F 2r+1 -CH 2 CH(OH)CH 2 -O-(CH 2 CH 2 O) c -Z...(3B)
In the compound represented by general formula (3B), Z is H, or C d F 2d+1 where d is an integer of 1 or more and 6 or less, or CH 2 CH(OH)CH 2 -C e F 2e+1 where e is an integer of 4 or more and 6 or less, or C f H 2f+1 where f is an integer of 1 or more and 19 or less. In addition, r is an integer of 1 or more and 6 or less, and c is an integer of 4 or more and 14 or less.
フッ素系界面活性剤としては市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、DIC株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR(いずれも、DuPont社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ノイゲンFN-1287(第一工業製薬株式会社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)、LE-604、LE-605、LE-606、LE-607(共栄社化学株式会社製)などが挙げられる。 Commercially available fluorine-based surfactants can be used. Examples of commercially available products include Surflon S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, and S-145 (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); Fullard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, and FC-431 (all manufactured by Sumitomo 3M Limited); Megafac F-470, F-1405, and F-474 (all manufactured by DIC Corporation); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, and F SO, FS-300, UR (all manufactured by DuPont); FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW (all manufactured by Neos Co., Ltd.), Polyfox PF-136A, PF-156A, PF-151N, PF-154, PF-159 (manufactured by Omnova), Noigen FN-1287 (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Unidyne DSN-403N (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), LE-604, LE-605, LE-606, LE-607 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and others.
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include lauryl aminopropionate, lauryl dimethyl betaine, stearyl dimethyl betaine, and lauryl dihydroxyethyl betaine.
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコール誘導体、アセチレングリコール誘導体などが挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene alkylamines, polyoxyethylene alkylamides, polyoxyethylene propylene block polymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, acetylene alcohol derivatives, and acetylene glycol derivatives.
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。 Examples of anionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether acetates, dodecylbenzenesulfonates, laurates, and salts of polyoxyethylene alkyl ether sulfates.
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 These may be used alone or in combination of two or more types.
前述の通り、シリコーン系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るが、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましいものとして挙げられる。 As mentioned above, there are no particular restrictions on the silicone surfactants and they can be selected appropriately depending on the purpose, but polyether-modified silicone surfactants having polyoxyethylene groups or polyoxyethylene polyoxypropylene groups as modifying groups are particularly preferred as they exhibit good properties as aqueous surfactants.
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学株式会社などから入手できる。 Such surfactants may be synthesized as appropriate or commercially available products may be used. Commercially available products are available from, for example, BYK Corporation, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd., Nippon Emulsion Co., Ltd., and Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
ポリエーテル変性シリコーン系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る。例えば、下記一般式(2)で表される、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。 There are no particular restrictions on the polyether-modified silicone surfactant, and it can be selected appropriately depending on the purpose. For example, it can be one in which a polyalkylene oxide structure is introduced into the Si moiety side chain of dimethylpolysiloxane, as represented by the following general formula (2):
(式(2)中、p、q、a、及びbは整数を表す。R及びR’は炭化水素基を表す。) (In formula (2), p, q, a, and b represent integers. R and R' represent hydrocarbon groups.)
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社製)、SAG001、SAG002、SAG003、SAG005、SAG503、SAG008(日信化学工業株式会社製)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社製)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社製)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社製)などが挙げられる。 Commercially available polyether-modified silicone surfactants can be used. Commercially available products include, for example, KF-618, KF-642, and KF-643 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SAG001, SAG002, SAG003, SAG005, SAG503, and SAG008 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), EMALEX-SS-5602 and SS-1906EX (manufactured by Nippon Emulsion Co., Ltd.), FZ-2105, FZ-2118, FZ-2154, FZ-2161, FZ-2162, FZ-2163, and FZ-2164 (manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.), BYK-33 and BYK-387 (manufactured by BYK-Chemie Co., Ltd.), and TSF4440, TSF4452, and TSF4453 (manufactured by Toshiba Silicon Co., Ltd.).
1-6:増感剤
本発明のインクは、増感剤を含有するものであってもよい。インク中に重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系内の増感剤が活性エネルギー線を吸収して励起状態となり、重合開始剤と接触することによって重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を行うことができる。
1-6: Sensitizer The ink of the present invention may contain a sensitizer. When a sensitizer is present in the ink together with a polymerization initiator, the sensitizer in the system absorbs actinic energy rays and becomes excited, and upon contact with the polymerization initiator, promotes decomposition of the polymerization initiator, allowing for a more sensitive curing reaction.
増感剤は、重合開始剤と同様に脂溶性のものであってよく、水溶性のものであってもよい。脂溶性増感剤であれば、紫外線硬化性オリゴマーの粒子中に内包させることができる。 The sensitizer, like the polymerization initiator, may be fat-soluble or water-soluble. If the sensitizer is fat-soluble, it can be encapsulated within the particles of the UV-curable oligomer.
増感剤としては、脂肪族アミン、芳香族基を有するアミン、若しくはピペリジン等の環状アミン系化合物、チオキサントン化合物、アルコキシアントラセン化合物、o-トリルチオ尿素等の尿素系化合物、ナトリウムジエチルチオホスフェート若しくは芳香族スルフィン酸の可溶性塩等のイオウ化合物、N,N’-ジ置換-p-アミノベンゾニトリル等のニトリル化合物、トリ-n-ブチルホスフィン若しくはナトリウムジエチルジチオホスフェート等のリン化合物、ミヒラーケトン、N-ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ-1,3-オキサジン化合物、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとジアミンとの縮合物等の窒素化合物等を用いることができる。 Sensitizers that can be used include aliphatic amines, amines having aromatic groups, and cyclic amine compounds such as piperidine; thioxanthone compounds, alkoxyanthracene compounds, urea compounds such as o-tolylthiourea; sulfur compounds such as sodium diethylthiophosphate or soluble salts of aromatic sulfinic acids; nitrile compounds such as N,N'-disubstituted-p-aminobenzonitrile; phosphorus compounds such as tri-n-butylphosphine or sodium diethyldithiophosphate; Michler's ketone, N-nitrosohydroxylamine derivatives, oxazolidine compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds; and nitrogen compounds such as condensates of formaldehyde or acetaldehyde with diamines.
これらの増感剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 These sensitizers may be used alone or in combination of two or more.
1-7:その他のオリゴマー、樹脂、モノマー
本発明のインクは、上記の成分に加え、必要に応じて、上記紫外線硬化性オリゴマー以外のオリゴマー成分や、任意の樹脂成分、任意のモノマー成分(これらを総称して「その他の樹脂成分」と言う。)を含むことができる。その他の樹脂成分は、紫外線硬化性オリゴマーの粒子中に内包されていてもよいし、水系媒体中に溶解されていてもよいし、インク中で単独分散或いは他の成分とともに複合化された状態であってもよい。
1-7: Other Oligomers, Resins, and Monomers In addition to the components described above, the ink of the present invention may contain, as necessary, oligomer components other than the UV-curable oligomer, any resin component, or any monomer component (collectively referred to as "other resin components"). The other resin components may be encapsulated in particles of the UV-curable oligomer, may be dissolved in the aqueous medium, or may be dispersed alone in the ink or may be in a composite state with other components.
1-8:その他の添加剤
本発明のインクは、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含むことができる。
その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、防錆剤、pH調整剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、消泡剤、固体湿潤剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、インクを調製後に直接添加してもよく、インクの調製時に添加してもよい。
その他の添加剤については、特開2010-65205号公報の段落0088~0096の記載や、特開2010-70669号公報の段落0083~0090の記載を適宜参照できる。
1-8: Other Additives In addition to the above components, the ink of the present invention may contain other additives, if necessary.
Examples of other additives include known additives such as anti-fading agents, emulsion stabilizers, penetration enhancers, ultraviolet absorbers, preservatives, antifungal agents, rust inhibitors, pH adjusters, viscosity adjusters, dispersants, dispersion stabilizers, antifoaming agents, solid wetting agents, chelating agents, etc. These various additives may be added directly after preparing the ink, or may be added during the preparation of the ink.
For other additives, reference can be made to the descriptions in paragraphs 0088 to 0096 of JP-A No. 2010-65205 and paragraphs 0083 to 0090 of JP-A No. 2010-70669, as appropriate.
1-9:各成分の含有量
本発明のインクにおける水の含有量は、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、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下である。
1-9: Content of each component The content of water in the ink of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. From the viewpoint of the drying properties and ejection reliability of the ink, however, it is usually 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less.
本発明のインクが水溶性有機溶剤を含有する場合、その含有量(保湿溶剤を兼ねて用いる水溶性有機溶剤と水系媒体として用いる水溶性有機溶剤との合計の含有量)は、特に制限はなく、用いる水溶性有機溶剤の種類や目的に応じて適宜選択することができるが、乾燥性、吐出信頼性、基材との濡れ性等の点から、通常10質量%以上で、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。 When the ink of the present invention contains a water-soluble organic solvent, its content (the total content of the water-soluble organic solvent that also serves as a moisturizing solvent and the water-soluble organic solvent that serves as an aqueous medium) is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the type of water-soluble organic solvent used and the purpose. However, from the viewpoints of drying properties, ejection reliability, wettability with the substrate, etc., it is typically 10% by mass or more and typically 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less.
本発明のインクは、乾燥性、吐出信頼性の観点から、水及び/又は水溶性有機溶剤である水系媒体以外の成分である全固形分濃度が通常5質量%以上、好ましくは7質量%以上、より好ましくは9質量%以上、通常30質量%以下、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下となるように調整される。 From the viewpoint of drying properties and ejection reliability, the ink of the present invention is adjusted so that the total solids concentration, which is the concentration of components other than the aqueous medium, i.e., water and/or water-soluble organic solvent, is typically 5% by mass or more, preferably 7% by mass or more, more preferably 9% by mass or more, and typically 30% by mass or less, preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less.
水系媒体として水と水溶性有機溶剤の混合液を用いる場合、水と水溶性有機溶剤(保湿溶剤を兼ねて用いる水溶性有機溶剤と水系媒体として用いる水溶性有機溶剤との合計)の割合は、水:水溶性有機溶剤が通常1:0.05~1:1.5(質量比)、好ましくは1:0.1~1:1.2(質量比)、より好ましくは1:0.15~1:1.1(質量比)となるような割合であることが乾燥性や吐出性の向上の観点から好ましい。 When a mixture of water and a water-soluble organic solvent is used as the aqueous medium, the ratio of water to water-soluble organic solvent (the total of the water-soluble organic solvent that also serves as a moisturizing solvent and the water-soluble organic solvent used as the aqueous medium) is usually 1:0.05 to 1:1.5 (by mass), preferably 1:0.1 to 1:1.2 (by mass), and more preferably 1:0.15 to 1:1.1 (by mass), from the perspective of improving drying properties and ejection properties.
本発明のインクにおける紫外線硬化性オリゴマーの含有量は、得られる印刷塗膜性能、紫外線硬化性の観点から通常3質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上であり、一方、吐出安定性の観点から通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下である。
同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の紫外線硬化性オリゴマーの含有量は通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
The content of the ultraviolet-curable oligomer in the ink of the present invention is usually 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more, from the viewpoint of the performance of the resulting printed coating film and ultraviolet curability, and on the other hand, is usually 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, and more preferably 12% by mass or less, from the viewpoint of ejection stability.
From the same viewpoint, the content of the ultraviolet-curable oligomer in the total solid content of the ink of the present invention is usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, and is usually 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
ここで、本発明のインク中の全固形分は、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)の構成成分と言い換えて、上記の数値範囲を同様に採用することができる。全固形分中の各成分の含有量は、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)中の当該成分の含有量とほぼ等しくなる。
従って、本発明のインクの全固形分中の紫外線硬化性オリゴマーの含有量が通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下であるということは、本発明のインクにより形成される硬化膜(印刷膜)中の紫外線硬化性オリゴマーに由来する成分の含有量が通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上で、通常90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下であることと同様に扱うことができる。
以下の着色剤、その他の成分の含有量についても同様である。
Here, the total solids content in the ink of the present invention can be rephrased as the components constituting the cured film (printed film) formed by the ink of the present invention, and the above-mentioned numerical ranges can be similarly adopted. The content of each component in the total solids content is approximately equal to the content of that component in the cured film (printed film) formed by the ink of the present invention.
Therefore, the content of the ultraviolet-curable oligomer in the total solids content of the ink of the present invention is usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less, can be treated as being equivalent to the content of components derived from the ultraviolet-curable oligomer in the cured film (printed film) formed from the ink of the present invention being usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
The same applies to the contents of the colorants and other components described below.
本発明のインクにおける着色剤の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは6質量%以下である。
同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の着色剤の含有量は、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上であり、通常40質量%以下、好ましくは30質量%以下である。
The content of the colorant in the ink of the present invention is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, and usually 8% by mass or less, preferably 6% by mass or less, from the viewpoints of improving image density, good fixability, and ejection stability.
From the same viewpoint, the content of the colorant in the total solid content of the ink of the present invention is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less.
本発明のインクが重合開始剤を含有する場合、その含有量は、通常0.05質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.4質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下である。重合開始剤の含有量がこの範囲内であることにより、硬化速度を十分に向上させ、かつ、重合開始剤の溶け残りや重合開始剤に由来する着色を避けることができる。
同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の重合開始剤の含有量は、通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、通常20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、特に好ましくは8質量%以下である。
[0044] When the ink of the present invention contains a polymerization initiator, the content thereof is usually 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and even more preferably 0.4% by mass or more, and usually 8% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, even more preferably 2% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less. By having the content of the polymerization initiator within this range, the curing rate can be sufficiently improved, and residual polymerization initiator and coloration resulting from the polymerization initiator can be avoided.
From the same viewpoint, the content of the polymerization initiator in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.5% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, and is usually 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 8% by mass or less.
本発明のインクが界面活性剤を含有する場合、その含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、インク中の界面活性剤の含有量は、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.03質量%以上であり、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下である。
同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の界面活性剤の含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
When the ink of the present invention contains a surfactant, the content thereof is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose. However, from the viewpoint of achieving excellent wettability and ejection stability and improving image quality, the content of the surfactant in the ink is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.03% by mass or more, and is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less.
From the same viewpoint, the content of the surfactant in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and is usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less.
本発明のインクが増感剤を含有する場合、その含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上であり、通常4質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0.7質量%以下である。増感剤の含有量が上記範囲であれば、増感剤による効果を十分に得ることができる。
また、同様の観点から、本発明のインクの全固形分中の増感剤の含有量は、通常0.05質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは6質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。
When the ink of the present invention contains a sensitizer, the content thereof is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and usually 4% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and even more preferably 0.7% by mass or less. When the content of the sensitizer is within the above range, the effect of the sensitizer can be sufficiently obtained.
From the same viewpoint, the content of the sensitizer in the total solid content of the ink of the present invention is usually 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and even more preferably 0.5% by mass or more, and is usually 8% by mass or less, preferably 6% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
2:インクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物
本発明のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物(以下、「本発明の水系組成物」と称す場合がある。)は、紫外線硬化性オリゴマーと、重合開始剤、増感剤、及び界面活性剤のうちのいずれか1種以上とを含有する水系組成物であって、該紫外線硬化性オリゴマーが、前述の紫外線硬化性オリゴマーであることを特徴とする。
2: UV-curable aqueous composition for inkjet printing The UV-curable aqueous composition for inkjet printing of the present invention (hereinafter may be referred to as "the aqueous composition of the present invention") is an aqueous composition containing a UV-curable oligomer and one or more of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant, wherein the UV-curable oligomer is the UV-curable oligomer described above.
本発明のインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物は水系組成物であり、本発明のインクと同様、水系媒体を含む。即ち、本発明の水系組成物は、本発明のインクにおいて、着色剤を含まない態様に該当し、水系組成物に含まれる水系媒体、重合開始剤、増感剤、界面活性剤、及びその他の添加剤については、前述の本発明のインクの項において説明したものと同様であり、また、それらの含有量についても、本発明のインクの着色剤を除く各成分の含有量と同様である。 The UV-curable aqueous composition for inkjet printing of the present invention is an aqueous composition and, like the ink of the present invention, contains an aqueous medium. In other words, the aqueous composition of the present invention corresponds to an embodiment of the ink of the present invention that does not contain a colorant, and the aqueous medium, polymerization initiator, sensitizer, surfactant, and other additives contained in the aqueous composition are the same as those described above in the section regarding the ink of the present invention, and the contents thereof are also the same as the contents of each component of the ink of the present invention, excluding the colorant.
本発明の水系組成物の使用形態は特に限定されないが、本発明の水系組成物に、前述の着色剤を添加して本発明のインクを調製する使用形態が好ましい。添加する着色剤は1色でも2色以上でもよい。任意で2色以上の着色剤を添加することで、インクの色味を所望の色味に調整することができる。
その他、本発明の水系組成物はクリアインクとして用いることができる。
The use form of the aqueous composition of the present invention is not particularly limited, but a preferred use form is to prepare the ink of the present invention by adding the above-mentioned colorant to the aqueous composition of the present invention. The colorant to be added may be one color or two or more colors. By optionally adding two or more colorants, the color of the ink can be adjusted to a desired color.
In addition, the water-based composition of the present invention can be used as a clear ink.
3:インクの製造方法
本発明のインクの製造方法には特に制限はないが、紫外線硬化性オリゴマーの粒子(以下、「オリゴマー粒子」と称す場合がある。)が水系媒体中に分散した分散液(以下、「オリゴマー分散液」と称す場合がある。)と、顔料等の着色剤が水系媒体中に分散した分散液(以下、「顔料分散液」と称す場合がある。)とをそれぞれ調製し、オリゴマー分散液と顔料分散液とを重合開始剤(水溶性開始剤)、その他の添加剤や有機溶剤と混合する方法が挙げられる。また、本発明の水系組成物に着色剤を添加する方法も挙げられる。いずれの方法で製造しても、同様の性能のインクを得ることができる。
3: Ink Manufacturing Method There are no particular limitations on the method for manufacturing the ink of the present invention. Examples include a method in which a dispersion (hereinafter sometimes referred to as an "oligomer dispersion") in which particles of ultraviolet-curable oligomer (hereinafter sometimes referred to as "oligomer particles") are dispersed in an aqueous medium, and a dispersion (hereinafter sometimes referred to as a "pigment dispersion") in which a colorant such as a pigment is dispersed in an aqueous medium are separately prepared, and then the oligomer dispersion and the pigment dispersion are mixed with a polymerization initiator (water-soluble initiator), other additives, and an organic solvent. Another example is a method in which a colorant is added to the aqueous composition of the present invention. Either method can produce inks with similar performance.
オリゴマー分散液の調製時に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらをオリゴマー粒子に内包させることができる。また、脂溶性開始剤や脂溶性増感剤は、別途有機溶剤に0.1質量%以上10質量%以下程度の濃度に溶解させた溶液として他の成分と混合することもできる。 By adding and mixing a fat-soluble initiator or fat-soluble sensitizer during preparation of the oligomer dispersion, these can be encapsulated in the oligomer particles. Alternatively, the fat-soluble initiator or fat-soluble sensitizer can be dissolved separately in an organic solvent at a concentration of approximately 0.1% by mass to 10% by mass and then mixed with other components.
3-1:オリゴマー分散液の調製
オリゴマー分散液は、紫外線硬化性オリゴマーと水系媒体(好ましくは水)との混合により調製することができる。
このときの温度や撹拌速度を調節することにより、得られるオリゴマー粒子の平均粒径を調整することができる。
このようにして調製されるオリゴマー分散液のオリゴマー粒子濃度は10質量%以上30質量%以下程度であることが取扱い性の観点から好ましい。
3-1: Preparation of Oligomer Dispersion The oligomer dispersion can be prepared by mixing an ultraviolet-curable oligomer with an aqueous medium (preferably water).
By adjusting the temperature and stirring speed at this time, the average particle size of the resulting oligomer particles can be adjusted.
The oligomer particle concentration of the oligomer dispersion thus prepared is preferably about 10% by mass or more and 30% by mass or less from the viewpoint of ease of handling.
オリゴマー分散液の調製時に更に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらを内包したオリゴマー粒子の分散液を得ることができる。この場合、オリゴマーを含まない、開始剤や増感剤単独の粒子の生成を防ぐために、紫外線硬化性オリゴマーに脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤を添加した後、水等の水系媒体と混合することが好ましい。脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤を内包するオリゴマー粒子とする場合、オリゴマー粒子中の脂溶性開始剤及び/又は脂溶性増感剤の含有量は、紫外線硬化性オリゴマーに対して0.1質量%以上8質量%以下程度であることが、製造安定性の観点から好ましい。 By further adding and mixing a fat-soluble initiator or fat-soluble sensitizer during preparation of the oligomer dispersion, a dispersion of oligomer particles encapsulating these can be obtained. In this case, to prevent the formation of particles consisting of only the initiator or sensitizer without the oligomer, it is preferable to add the fat-soluble initiator and/or fat-soluble sensitizer to the UV-curable oligomer and then mix with an aqueous medium such as water. When producing oligomer particles encapsulating a fat-soluble initiator and/or fat-soluble sensitizer, from the perspective of production stability, the content of the fat-soluble initiator and/or fat-soluble sensitizer in the oligomer particles is preferably approximately 0.1% by mass or more and 8% by mass or less relative to the UV-curable oligomer.
3-2:顔料分散液の調製
顔料分散液は、水等の水系媒体に顔料等の着色剤を添加して混合することにより調製することができる。
顔料分散液の顔料等の着色剤濃度は、取り扱い性及び保存安定性の観点から、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、通常40質量%以下、好ましくは35質量%以下である。
3-2: Preparation of Pigment Dispersion Liquid The pigment dispersion liquid can be prepared by adding a colorant such as a pigment to an aqueous medium such as water and mixing them.
The concentration of the colorant such as the pigment in the pigment dispersion is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and usually 40% by mass or less, preferably 35% by mass or less, from the viewpoints of handling and storage stability.
顔料分散液としては市販品をそのまま用いてもよい。 Commercially available pigment dispersions may be used as is.
4:水系組成物の製造方法
本発明の水系組成物の製造方法には特に制限はないが、前述の本発明のインクの製造方法におけると同様にオリゴマー分散液を調製し、調製したオリゴマー分散液を重合開始剤(水溶性開始剤)、増感剤、及び界面活性剤のうちの1種以上、必要に応じて用いられるその他の添加剤や有機溶剤と混合する方法が挙げられる。
4: Method for Producing Water-Based Composition The method for producing the water-based composition of the present invention is not particularly limited, but examples include a method in which an oligomer dispersion is prepared in the same manner as in the above-described method for producing the ink of the present invention, and the prepared oligomer dispersion is mixed with one or more of a polymerization initiator (water-soluble initiator), a sensitizer, and a surfactant, as well as other additives and an organic solvent that are used as needed.
前述の通り、オリゴマー分散液の調製時に脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を添加混合することで、これらをオリゴマー粒子に内包させることができる。脂溶性開始剤や脂溶性増感剤は、別途有機溶剤に0.1質量%以上10質量%以下程度の濃度に溶解させた溶液として他の成分と混合することもできる。 As mentioned above, by adding and mixing a fat-soluble initiator or fat-soluble sensitizer during preparation of the oligomer dispersion, these can be encapsulated in the oligomer particles. The fat-soluble initiator or fat-soluble sensitizer can also be dissolved separately in an organic solvent at a concentration of approximately 0.1% by mass to 10% by mass and then mixed with other components as a solution.
オリゴマー分散液の調製方法、脂溶性開始剤や脂溶性増感剤を内包したオリゴマー粒子の分散液の調製方法については、前述の本発明のインクの製造方法におけると同様である。 The method for preparing the oligomer dispersion and the dispersion of oligomer particles encapsulating the fat-soluble initiator and fat-soluble sensitizer is the same as in the method for producing the ink of the present invention described above.
5:インクの粘度
本発明のインクは、顔料分散安定性に優れることから、インクの粘度を低く抑えることができる。その結果、高速印刷時においてもインクの吐出性が良好となる。本発明のインクの25℃における粘度は、25mPa・sec以下が好ましく、20mPa・sec以下がより好ましく、10mPa・sec以下がさらに好ましい。インクの粘度の下限値は特に限定されないが、1mPa・sec以上が好ましく、2mPa・sec以上がより好ましい。
5: Ink Viscosity The ink of the present invention has excellent pigment dispersion stability, so the viscosity of the ink can be kept low. As a result, the ink ejection properties are good even during high-speed printing. The viscosity of the ink of the present invention at 25°C is preferably 25 mPa·sec or less, more preferably 20 mPa·sec or less, and even more preferably 10 mPa·sec or less. There are no particular restrictions on the lower limit of the ink viscosity, but it is preferably 1 mPa·sec or more, and more preferably 2 mPa·sec or more.
6:水系組成物の粘度
本発明の水系組成物の25℃における粘度は、50mPa・sec以下が好ましく、30mPa・sec以下がより好ましく、20mPa・sec以下がさらに好ましい。水系組成物の粘度の下限値は特に限定されないが、0.5mPa・sec以上が好ましく、1mPa・sec以上がより好ましい。
6: Viscosity of the aqueous composition The viscosity of the aqueous composition of the present invention at 25° C. is preferably 50 mPa sec or less, more preferably 30 mPa sec or less, and even more preferably 20 mPa sec or less. The lower limit of the viscosity of the aqueous composition is not particularly limited, but is preferably 0.5 mPa sec or more, and more preferably 1 mPa sec or more.
7:インク収容容器
本発明のインクは、インクカートリッジやインクボトルに収容することができ、これにより、インク搬送やインク交換等の作業において、インクに直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、インクへのごみ等の異物の混入を防止することができる。
The ink of the present invention can be stored in an ink cartridge or ink bottle, which eliminates the need to directly touch the ink during ink transport, ink replacement, and other operations, preventing staining of fingers and clothing, and preventing the inclusion of foreign matter such as dust into the ink.
インク収容容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、適用するインクジェットプリンター等に適したものとすればよく、特に限定されない。インク収容容器の材質は光を透過しない遮光性材料であるか、又は容器が遮光性シート等で覆われていることが望ましい。 The shape, size, material, etc. of the ink container itself are not particularly limited as long as they are suitable for the inkjet printer or other device to which they are applied. It is desirable that the material of the ink container be a light-blocking material that does not transmit light, or that the container be covered with a light-blocking sheet or the like.
8:インクジェット記録方法
本発明のインクを用いたインクジェット記録方法は、本発明のインクを、インクジェットプリンターの吐出ノズルから吐出させて被記録媒体に付着させる工程と、インクが付着した被記録媒体を加熱する加熱工程と、被記録媒体に付着したインクに対して、活性エネルギー線を照射する照射工程とを有することが好ましい。
本発明のインクを被記録媒体に付着させる工程は、インクが霧状(ミスト状、スプレー状)に被記録媒体へ付着されれば足り、必ずしもインクジェットプリンターを用いる方法には限定されない。
8: Inkjet Recording Method An inkjet recording method using the ink of the present invention preferably comprises a step of ejecting the ink of the present invention from the ejection nozzle of an inkjet printer to deposit it on a recording medium, a heating step of heating the recording medium to which the ink has been deposited, and an irradiation step of irradiating the ink deposited on the recording medium with active energy rays.
The step of applying the ink of the present invention to a recording medium is not necessarily limited to a method using an inkjet printer, as long as the ink is applied to the recording medium in a mist (mist or spray) form.
8-1:被記録媒体
本発明のインクが適用される被記録媒体としては特に制限はない。本発明のインクは基材汎用性に優れる紫外線硬化性水系インクであることから、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィンといったプラスチック材料、紙、TEXTILE(布や織物)、皮革、ガラス、セラミック、木材、金属、或いはこれらの複合材等、様々な基材に対して密着性よく高画質な印刷画像を形成することができる。
There are no particular restrictions on the recording medium to which the ink of the present invention can be applied. Since the ink of the present invention is an ultraviolet-curable water-based ink that is highly versatile for various substrates, it is possible to form high-quality printed images with good adhesion on a variety of substrates, including plastic materials such as polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), and polypropylene (PP), paper, textiles (cloth and fabrics), leather, glass, ceramics, wood, metal, and composites of these.
8-2:加熱工程
加熱工程においては、本発明のインクが付着した被記録媒体を40℃以上に加熱することが好ましい。加熱温度は、45℃以上がより好ましく、50℃以上がより好ましい。上記加熱を行なうことにより、インク中の水等の揮発成分を乾燥させることができ、硬化性をより高めることができる傾向にある。加熱温度の上限は特に限定されるものではないが、一般的に加熱手段の存在でノズル表面のインクが乾燥することで吐出不良が起こる傾向があるため、120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。ここで、加熱温度は被記録媒体の記録面の表面温度である。
8-2: Heating Step In the heating step, the recording medium to which the ink of the present invention is attached is preferably heated to 40°C or higher. The heating temperature is more preferably 45°C or higher, and even more preferably 50°C or higher. By carrying out the heating, volatile components such as water in the ink can be dried, which tends to further enhance curing properties. There is no particular upper limit to the heating temperature, but since the presence of a heating means generally tends to cause ink on the nozzle surface to dry out, resulting in ejection defects, a temperature of 120°C or lower is preferred, and 100°C or lower is more preferred. Here, the heating temperature refers to the surface temperature of the recording surface of the recording medium.
加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、セラミックヒーター、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター等が挙げられる。 The heating means is not particularly limited, but examples include ceramic heaters, halogen heaters, and quartz tube heaters.
加熱のタイミングは、本発明のインクを被記録媒体に付着させる前、付着中、付着後等のいずれでもよいが、付着前、付着中、付着後のすべての過程において加熱を行い続けることがより好ましい。 The timing of heating may be before, during, or after the ink of the present invention is applied to the recording medium, but it is more preferable to continue heating throughout the entire process, before, during, and after application.
8-3:照射工程
照射工程においては、活性エネルギー線の照射によって、紫外線硬化性オリゴマーの重合反応を開始させる。また、インクに含まれる重合開始剤が活性エネルギー線の照射により分解して、ラジカル、酸、塩基などの開始種を発生し、紫外線硬化性オリゴマーの重合反応が、その開始種の機能によって促進される。このとき、インク中に重合開始剤と共に増感剤が存在すると、系内の増感剤が活性エネルギー線を吸収して励起状態となり、重合開始剤と接触することによって重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を行うことが可能となる。
8-3: Irradiation Step In the irradiation step, the polymerization reaction of the UV-curable oligomer is initiated by irradiation with active energy rays. Furthermore, the polymerization initiator contained in the ink decomposes upon irradiation with active energy rays to generate initiating species such as radicals, acids, and bases, and the polymerization reaction of the UV-curable oligomer is accelerated by the function of these initiating species. If a sensitizer is present in the ink together with the polymerization initiator, the sensitizer in the system absorbs the active energy rays and enters an excited state. This accelerates the decomposition of the polymerization initiator upon contact with the polymerization initiator, enabling a more sensitive curing reaction.
光源(活性エネルギー線源)としては、水銀ランプやメタルハライドランプ、ガス・固体レーザー等が広く知られている。一方で、現在環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV-LED)及び紫外線レーザーダイオード(UV-LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線硬化性インクジェット用光源として期待されている。これらの中でも、UV-LEDが好ましい。 Widely known light sources (active energy ray sources) include mercury lamps, metal halide lamps, and gas/solid-state lasers. However, there is currently a strong demand for mercury-free devices from an environmental perspective, and replacement with GaN-based semiconductor ultraviolet light-emitting devices would be extremely beneficial from both an industrial and environmental perspective. Furthermore, ultraviolet light-emitting diodes (UV-LEDs) and ultraviolet laser diodes (UV-LDs) are small, have a long lifespan, are highly efficient, and are low-cost, and are expected to be used as light sources for UV-curable inkjet printers. Of these, UV-LEDs are preferred.
照射する活性エネルギー線源の発光ピーク波長は350~450nmの範囲が好ましい。照射エネルギーは20J/cm2以下、例えば0.5~10J/cm2が好ましい。 The emission peak wavelength of the active energy ray source to be irradiated is preferably in the range of 350 to 450 nm, and the irradiation energy is preferably 20 J/ cm2 or less, for example, 0.5 to 10 J/ cm2 .
発光ピーク波長は、上記の波長範囲内に1つあってもよいし複数あってもよい。 The emission peak wavelength may be one or more within the above wavelength range.
照射工程は、上記のような意図的な工程のみに限定されず、例えば屋外暴露による日光照射であってもよい。
紫外線硬化性オリゴマーの反応性(硬化性)が高い場合は、加熱工程のみで照射工程を経なくてもよい。すなわち、本発明のインクは紫外線硬化性を有していれば足り、照射工程を有する印刷方法に用いることには限定されない。
The irradiation step is not limited to the above-mentioned intentional step, but may also be, for example, outdoor exposure to sunlight.
If the reactivity (curability) of the ultraviolet-curable oligomer is high, the heating step alone is sufficient, and the irradiation step is not required. In other words, the ink of the present invention is not limited to being used in a printing method that includes an irradiation step, as long as it has ultraviolet curability.
9:用途
本発明のインクは、水系であるため環境・安全性に優れ、高画質性能、高塗膜性能、高速印刷性、基材汎用性といったインクジェットプリンターの印刷用インクとしての要求特性をバランスよく高度に満たし、特に耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れる。しかも本発明のインクは、顔料分散安定性や高温での保存安定性にも優れる。
そのため、本発明のインクは、各種の被記録媒体に対して、高画質性能、高塗膜性能に優れた印刷画像を高い生産性で印刷することができる特長から、ポスター、道路標識、サインボード、看板、屋外及び屋内用の各種表示板、建材(外装、内装、壁、床、天井、窓等の表面材)、車両等(自動車、鉄道、航空機等)の外装、家具類やOA機器等の表面材、紙の印刷物等の各種用途に用いることができる。特に耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れることから、食品用包装又はTEXTILEの用途に好適に用いることができる。
The ink of the present invention is water-based and therefore environmentally friendly and safe, and satisfies in a balanced manner the required properties of an ink for inkjet printers, such as high image quality, high coating performance, high-speed printing, and substrate versatility, and is particularly excellent in alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance. Moreover, the ink of the present invention also has excellent pigment dispersion stability and storage stability at high temperatures.
Therefore, the ink of the present invention has the advantage of being able to print images with high image quality and excellent coating film performance on various recording media with high productivity, and can be used in a variety of applications, such as posters, road signs, signboards, billboards, various outdoor and indoor display boards, building materials (surface materials for exteriors, interiors, walls, floors, ceilings, windows, etc.), exteriors of vehicles (automobiles, trains, aircraft, etc.), surface materials for furniture and office automation equipment, and printed paper. In particular, because of its excellent alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance, it can be suitably used in food packaging or textile applications.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 The present invention will be explained in more detail below with reference to the following examples.
[紫外線硬化性オリゴマーAの調製]
ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体0.4モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート0.8モルと、ポリエチレングリコールモノアクリレート(前記一般式(1)におけるn=30~40)0.4モルを反応させて紫外線硬化性オリゴマーを製造した。
[Preparation of UV-Curable Oligomer A]
An ultraviolet-curable oligomer was produced by reacting 0.4 mol of a trimer of hexamethylene diisocyanate, 0.8 mol of dipentaerythritol pentaacrylate, and 0.4 mol of polyethylene glycol monoacrylate (n=30 to 40 in the general formula (1)).
[紫外線硬化性オリゴマーBの調製]
ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体0.4モルと、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート0.8モルと、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル(前記一般式(1)におけるn=30~40とし、Yをアリル基に変えた構造のもの)0.4モルを反応させて紫外線硬化性オリゴマーを製造した。
[Preparation of UV-Curable Oligomer B]
An ultraviolet-curable oligomer was produced by reacting 0.4 mol of hexamethylene diisocyanate trimer, 0.8 mol of dipentaerythritol pentaacrylate, and 0.4 mol of polyethylene glycol monoallyl ether (a structure in which n=30 to 40 in the general formula (1) and Y is changed to an allyl group).
[紫外線硬化性オリゴマー水分散液αの調製]
上記で得られた紫外線硬化性オリゴマーA 20質量部に対し、脂溶性開始剤としてRAHN社製GENOPOL TX-2を0.2質量部加え、60℃に保ち、撹拌しながら、予め60℃に加温しておいたイオン交換水を滴下して、脂溶性開始剤を内包した紫外線硬化性オリゴマー水分散液α(紫外線硬化性オリゴマー濃度 20質量%)を得た。この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は、粒度分布計 MICROTRAC UPA(MODEL:9340-UPA、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、33nmであった。
[Preparation of UV-Curable Oligomer Aqueous Dispersion α]
To 20 parts by mass of the UV-curable oligomer A obtained above, 0.2 parts by mass of GENOPOL TX-2 manufactured by RAHN Corporation was added as a fat-soluble initiator, and the mixture was maintained at 60°C. While stirring, ion-exchanged water preheated to 60°C was added dropwise to obtain a UV-curable oligomer aqueous dispersion α (UV-curable oligomer concentration 20% by mass) containing a fat-soluble initiator. The average particle size ( D50 ) of the UV-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was measured using a particle size distribution analyzer MICROTRAC UPA (MODEL: 9340-UPA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and found to be 33 nm.
[紫外線硬化性オリゴマー水分散液βの調製]
脂溶性開始剤を用いないこと以外は、紫外線硬化性オリゴマー水分散液αと同様にして、紫外線硬化性オリゴマー水分散液β(紫外線硬化性オリゴマー濃度 20質量%)を得た。この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は、粒度分布計 MICROTRAC UPA(MODEL:9340-UPA、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、36nmであった。
[Preparation of UV-Curable Oligomer Aqueous Dispersion β]
An ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion β (ultraviolet-curable oligomer concentration 20% by mass) was obtained in the same manner as ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion α, except that no fat-soluble initiator was used. The average particle size (D 50 ) of the ultraviolet-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was measured using a particle size distribution analyzer MICROTRAC UPA (MODEL: 9340-UPA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and was found to be 36 nm.
[紫外線硬化性オリゴマー水分散液γの調製]
紫外線硬化性オリゴマーAに代えて紫外線硬化性オリゴマーBを用いた以外は、紫外線硬化性オリゴマー水分散液αと同様にして、脂溶性開始剤を内包した紫外線硬化性オリゴマー水分散液γ(紫外線硬化性オリゴマー濃度 20質量%)を得た。この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は、粒度分布計 MICROTRAC UPA(MODEL:9340-UPA、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、32nmであった。
[Preparation of UV-Curable Oligomer Aqueous Dispersion γ]
An ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion γ (ultraviolet-curable oligomer concentration 20% by mass) containing a fat-soluble initiator was obtained in the same manner as for the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion α, except that ultraviolet-curable oligomer B was used instead of ultraviolet-curable oligomer A. The average particle size (D 50 ) of the ultraviolet-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was measured using a particle size distribution analyzer MICROTRAC UPA (MODEL: 9340-UPA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and was found to be 32 nm.
[紫外線硬化性オリゴマー水分散液δの調製]
紫外線硬化性オリゴマーAに代えて紫外線硬化性オリゴマーBを用いた以外は、紫外線硬化性オリゴマー水分散液βと同様にして、紫外線硬化性オリゴマー水分散液δ(紫外線硬化性オリゴマー濃度 20質量%)を得た。この水分散液中の紫外線硬化性オリゴマー粒子の平均粒径(D50)は、粒度分布計 MICROTRAC UPA(MODEL:9340-UPA、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、29nmであった。
[Preparation of UV-curable oligomer aqueous dispersion δ]
An ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion δ (ultraviolet-curable oligomer concentration: 20% by mass) was obtained in the same manner as for the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion β, except that ultraviolet-curable oligomer B was used instead of ultraviolet-curable oligomer A. The average particle size (D 50 ) of the ultraviolet-curable oligomer particles in this aqueous dispersion was measured using a particle size distribution analyzer MICROTRAC UPA (MODEL: 9340-UPA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and was found to be 29 nm.
[脂溶性開始剤溶液の調製]
水溶性有機溶剤としてジエチレングリコールモノイソブチルエーテル100質量部に対し、脂溶性開始剤としてRAHN社製GENOPOL TX-2を1質量部加え、40℃で撹拌しながら完全に溶解させて脂溶性開始剤溶液を得た。
[Preparation of fat-soluble initiator solution]
To 100 parts by mass of diethylene glycol monoisobutyl ether as a water-soluble organic solvent, 1 part by mass of GENOPOL TX-2 manufactured by RAHN was added as a fat-soluble initiator, and the mixture was stirred at 40°C to completely dissolve the mixture, thereby obtaining a fat-soluble initiator solution.
[水溶性有機溶剤]
水溶性有機溶剤として、以下の化合物を用いた。
a:プロピレングリコール
b:ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル
[Water-soluble organic solvent]
The following compounds were used as the water-soluble organic solvents.
a: Propylene glycol b: Diethylene glycol monoisobutyl ether
[界面活性剤]
界面活性剤として、以下の市販品を用いた。
[1]:第一工業製薬製 ノイゲンFN1287
[2]:共栄社化学製 LE-605
[Surfactant]
The following commercially available surfactants were used:
[1]: Noigen FN1287 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku
[2]: LE-605 manufactured by Kyoeisha Chemical
[実施例1]
イオン交換水、紫外線硬化性オリゴマー水分散液α、保湿溶剤として1,2-ブタンジオール、水溶性有機溶剤a、水溶性開始剤、水溶性増感剤、界面活性剤、顔料分散液として山陽色素製EMACOL SF CYAN AE2034Fを、表1の組成比となるように添加、混合してインク組成液1を得た。インク組成液1の25℃における粘度は、デジタル粘度計(BROOKFIELD社製 DV‐I+)を用いて測定したところ、7mPa・secであった。
[Example 1]
Ion-exchanged water, ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion α, 1,2-butanediol as a moisturizing solvent, water-soluble organic solvent a, a water-soluble initiator, a water-soluble sensitizer, a surfactant, and EMACOL SF CYAN AE2034F manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd. as a pigment dispersion were added and mixed to obtain the composition ratios shown in Table 1, to obtain ink composition 1. The viscosity of ink composition 1 at 25°C was measured using a digital viscometer (DV-I+ manufactured by BROOKFIELD Corporation) and was found to be 7 mPa sec.
[実施例2]
紫外線硬化性オリゴマー水分散液αを紫外線硬化性オリゴマー水分散液βに、水溶性有機溶剤aを水溶性有機溶剤bに変えて、脂溶性開始剤溶液を加えて、表1の組成比とした以外は、実施例1と同様にしてインク組成液2を得た。
[Example 2]
An ink composition liquid 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid α was changed to the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid β, the water-soluble organic solvent a was changed to the water-soluble organic solvent b, and an oil-soluble initiator solution was added to obtain the composition ratio shown in Table 1.
[実施例3]
紫外線硬化性オリゴマー水分散液αを紫外線硬化性オリゴマー水分散液βに、水溶性有機溶剤aを水溶性有機溶剤bに変えて、表1の組成比とした以外は、実施例1と同様にしてインク組成液3を得た。
[Example 3]
An ink composition liquid 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid α was changed to the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid β, and the water-soluble organic solvent a was changed to the water-soluble organic solvent b, so that the composition ratio was as shown in Table 1.
[比較例1]
紫外線硬化性オリゴマー水分散液αを紫外線硬化性オリゴマー水分散液γに変えた以外は、実施例1と同様にしてインク組成液4を得た。インク組成液4の25℃の粘度は、デジタル粘度計(BROOKFIELD社製 DV‐I+)を用いて測定したところ、8mPa・secであった。
[Comparative Example 1]
Ink composition liquid 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid α was replaced with the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid γ. The viscosity of ink composition liquid 4 at 25°C was measured using a digital viscometer (DV-I+ manufactured by BROOKFIELD Corporation) and was found to be 8 mPa sec.
[比較例2]
紫外線硬化性オリゴマー水分散液βを紫外線硬化性オリゴマー水分散液δに変えた以外は、実施例2と同様にしてインク組成液5を得た。
[Comparative Example 2]
An ink composition liquid 5 was obtained in the same manner as in Example 2, except that the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid β was changed to the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid δ.
[硬化膜の形成]
実施例1~3及び比較例1、2のインク組成液について、PVCフィルム上にバーコーターを用いて膜厚15μmで塗布し、80℃で10分間加熱した後、385nmのピーク波長を有するLEDで7J/cm2の照射エネルギーの紫外線を照射して、硬化膜を形成した。
[Formation of cured film]
The ink composition liquids of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were applied to a PVC film using a bar coater to a film thickness of 15 μm, and after heating at 80°C for 10 minutes, the coating was irradiated with ultraviolet light from an LED having a peak wavelength of 385 nm at an irradiation energy of 7 J/ cm2 to form a cured film.
[硬化膜の耐アルコール性の評価]
実施例1~3及び比較例1、2の硬化膜を用いて、耐アルコール性の評価を行った。
評価は、脱脂綿を無水エタノールに浸して硬化膜表面を荷重なし又は200g荷重で擦ったとき、脱脂綿への色移りの有無を目視で観察することにより行い、以下の評価基準で評価した。結果を表2に示す。
〇:いずれの試験でも脱脂綿への色移りなし。
×:荷重なしでは脱脂綿への色移りなし、200g荷重では脱脂綿への色移りあり。
××:いずれの試験でも脱脂綿への色移りあり。
[Evaluation of alcohol resistance of cured film]
The cured films of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were used to evaluate alcohol resistance.
The evaluation was carried out by rubbing the surface of the cured film with absorbent cotton soaked in absolute ethanol with either no load or a load of 200 g, and visually observing whether or not color transfer to the absorbent cotton occurred. The evaluation was carried out according to the following criteria. The results are shown in Table 2.
○: No color transfer to absorbent cotton in any test.
×: No color transfer to absorbent cotton when no load was applied, but color transfer to absorbent cotton when a load of 200 g was applied.
××: Color transfer to absorbent cotton was observed in all tests.
[硬化膜の耐擦過性の評価]
実施例1、2及び比較例1の硬化膜を用いて、耐擦過性の評価を行った。
評価は、摩擦摩耗試験機トライボギアHEIDON-14DR(新東科学株式会社製)を用いて、接地面が直径27mmの円形端子に、粒度#1000のラッピングフィルムシート(トラスコ中山株式会社製)をセットして、試験距離50mmを10秒間で10往復、400g荷重で硬化膜表面を擦ったとき、硬化膜の剥がれを画像解析ソフトで二値化して、硬化膜の面積のうち剥がれた部分の割合(%)を求めた。結果を表2に示す。なお、実施例3及び比較例2に関しては、耐擦過性の評価はしていない。
[Evaluation of Scratch Resistance of Cured Film]
The cured films of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were used to evaluate scratch resistance.
The evaluation was performed using a friction and wear tester, Tribogear HEIDON-14DR (manufactured by Shinto Scientific Co., Ltd.), with a #1000 grain size wrapping film sheet (manufactured by Trusco Nakayama Corporation) set on a circular terminal with a contact surface of 27 mm diameter. The cured film surface was rubbed with a 400 g load, 10 times over a test distance of 50 mm, with a test time of 10 seconds. The peeling of the cured film was binarized using image analysis software, and the percentage (%) of the peeled area of the cured film was determined. The results are shown in Table 2. Note that abrasion resistance was not evaluated for Example 3 and Comparative Example 2.
[実施例4]
イオン交換水、紫外線硬化性オリゴマー水分散液α、保湿溶剤として1,2-ブタンジオール、水溶性開始剤、水溶性増感剤、界面活性剤、顔料分散液として山陽色素製EMACOL SF CYAN AE2034Fを、表3の組成比となるように添加、混合してインク組成液6を得た。
[Example 4]
Ion-exchanged water, ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion α, 1,2-butanediol as a moisturizing solvent, a water-soluble initiator, a water-soluble sensitizer, a surfactant, and EMACOL SF CYAN AE2034F manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd. as a pigment dispersion were added and mixed to obtain the composition ratio shown in Table 3, thereby obtaining ink composition 6.
[比較例3]
紫外線硬化性オリゴマー水分散液αを紫外線硬化性オリゴマー水分散液γに変えて、表3の組成比とした以外は、実施例4と同様にしてインク組成液7を得た。
[Comparative Example 3]
An ink composition liquid 7 was obtained in the same manner as in Example 4, except that the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid α was changed to the ultraviolet-curable oligomer aqueous dispersion liquid γ and the composition ratio was set as shown in Table 3.
[硬化膜の形成]
実施例4及び比較例3のインク組成液について、PETフィルム上にバーコーターを用いて膜厚15μmで塗布し、80℃で10分間加熱した後、385nmのピーク波長を有するLEDで7J/cm2の照射エネルギーの紫外線を照射して、硬化膜を形成した。
[Formation of cured film]
The ink composition liquids of Example 4 and Comparative Example 3 were applied to a PET film using a bar coater to a film thickness of 15 μm, and the applied film was heated at 80° C. for 10 minutes. After that, the applied film was irradiated with ultraviolet light from an LED having a peak wavelength of 385 nm at an irradiation energy of 7 J/ cm2 to form a cured film.
[硬化膜の耐溶出性の評価]
実施例4及び比較例3の硬化膜を用いて、耐溶出性の評価を行った。
硬化膜をバイアル瓶に入る大きさにカットし、合計面積が125cm2に相当する量をバイアル瓶に入れた。このバイアル瓶に50%エタノール水溶液3mLを入れ、70℃で2時間加熱した。加熱終了後、バイアル瓶から溶液のみをアルミカップに移し、溶液を乾固させ、乾固物の重量を求めた。ブランクとして、硬化膜を形成していないPETフィルムでも同様の操作を行い、前記乾固物の重量からブランクの乾固物の重量を差し引いて硬化膜溶出物重量Aを求めた。
次に、ガラス上に膜厚15μmの硬化膜を形成したのち、硬化膜を削り取って、その面積と重量から1cm2当たりの硬化膜重量Bを求めた。
以下の式で得られる数値を耐溶出性(%)とした。結果を表3に示す。
[Evaluation of elution resistance of cured film]
The cured films of Example 4 and Comparative Example 3 were used to evaluate the elution resistance.
The cured film was cut to a size that would fit into a vial, and an amount equivalent to a total area of 125 cm2 was placed in the vial. 3 mL of 50% aqueous ethanol solution was added to the vial, and heated at 70°C for 2 hours. After heating, the solution alone was transferred from the vial to an aluminum cup, and the solution was dried to obtain the weight of the dried product. As a blank, the same procedure was performed on a PET film without a cured film, and the weight A of the cured film eluate was determined by subtracting the weight of the dried product from the weight of the dried product.
Next, a cured film having a thickness of 15 μm was formed on a glass plate, and the cured film was then scraped off. From the area and weight, the weight B of the cured film per 1 cm 2 was calculated.
The value obtained from the following formula was taken as the elution resistance (%). The results are shown in Table 3.
上記評価の結果(表2及び表3)より、上記化合物(C’)が、ポリイソシアネート化合物(A)と結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物である、特定の構造を有する紫外線硬化性オリゴマーを用いた本発明のインクは、耐アルコール性、耐擦過性及び耐溶出性に優れることが分かった。 The above evaluation results (Tables 2 and 3) demonstrate that the ink of the present invention, which uses an ultraviolet-curable oligomer having a specific structure in which compound (C') is a water-soluble compound capable of bonding with polyisocyanate compound (A) and has a (meth)acryloyl group, has excellent alcohol resistance, abrasion resistance, and elution resistance.
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、2019年11月29日付で出願された日本特許出願2019-216741、2019年11月29日付で出願された日本特許出願2019-216742、2020年2月28日付で出願された日本特許出願2020-033702、及び2020年2月28日付で出願された日本特許出願2020-033703の内容を含むものであり、その全体が引用により援用される。
Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
This application includes the contents of Japanese Patent Application Nos. 2019-216741 filed on November 29, 2019, 2019-216742 filed on November 29, 2019, 2020-033702 filed on February 28, 2020, and 2020-033703 filed on February 28, 2020, all of which are incorporated by reference in their entirety.
Claims (22)
該紫外線硬化性オリゴマーが、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマーであるインクジェット印刷用紫外線硬化性水系インク。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と化学結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と化学結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物 An ultraviolet-curable water-based ink for ink-jet printing, comprising at least an ultraviolet-curable oligomer and a colorant,
The ultraviolet-curable water-based ink for inkjet printing, wherein the ultraviolet-curable oligomer is an ultraviolet-curable oligomer having a structural unit derived from a polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from a compound (B') shown below, and a structural unit derived from a compound (C') shown below.
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of chemically bonding with the isocyanate group of the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of chemically bonding with the isocyanate group of the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
該紫外線硬化性オリゴマーが、ポリイソシアネート化合物(A)由来の構造単位、下記に示す化合物(B’)由来の構造単位、及び下記に示す化合物(C’)由来の構造単位を有する紫外線硬化性オリゴマーであるインクジェット印刷用紫外線硬化性水系組成物。
化合物(B’):重合性不飽和結合を2以上含有し、ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と化学結合可能な化合物
化合物(C’):ポリイソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と化学結合可能で、かつ(メタ)アクリロイル基を有する水溶性化合物 A UV-curable aqueous composition for inkjet printing, comprising a UV-curable oligomer and at least one of a polymerization initiator, a sensitizer, and a surfactant,
The ultraviolet-curable aqueous composition for inkjet printing is an ultraviolet-curable oligomer having a structural unit derived from a polyisocyanate compound (A), a structural unit derived from a compound (B') shown below, and a structural unit derived from a compound (C') shown below.
Compound (B'): A compound containing two or more polymerizable unsaturated bonds and capable of chemically bonding with the isocyanate group of the polyisocyanate compound (A). Compound (C'): A water-soluble compound capable of chemically bonding with the isocyanate group of the polyisocyanate compound (A) and having a (meth)acryloyl group.
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