JP5935140B2 - Active energy ray curable inkjet ink cured film - Google Patents
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Landscapes
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Description
本発明は、活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜に関する。 The present invention relates to an active energy ray-curable inkjet ink cured film.
従来、活性エネルギー線硬化型インクジェットインキは、その溶剤タイプと比較し、乾燥性の速さから、高速印字型のサイネージプリンターに搭載されてきた。また、基材密着性に優れる面から、多種基材対応のフラットベット型プリンターに搭載されてきた。そして、用途に応じたインクジェットインキの開発が進められてきた。 Conventionally, active energy ray-curable ink-jet inks have been mounted on high-speed printing type signage printers because of their faster drying compared to their solvent types. In addition, it has been mounted on a flat bed type printer compatible with various types of substrates in terms of excellent substrate adhesion. And the development of ink-jet ink according to the application has been advanced.
これらインクジェットプリンターは、ヘッドを複数回スキャンさせることで、大型化、厚膜化、高濃度化に対応させてきた。近年、ヘッドの技術進展により、高周波数で微小の液滴を射出することのできるヘッド技術が確立されてきた。この技術の実現により、生産性、画質の面で既存の印刷方式から劣っていたインクジェット印刷は、デジタル化のメリットを併せ持ち、既存の印刷方式を代替する可能性が高まった。 These ink jet printers have been adapted to increase in size, film thickness, and density by scanning the head multiple times. In recent years, head technology capable of ejecting minute droplets at a high frequency has been established with the development of head technology. By realizing this technology, inkjet printing, which was inferior to existing printing methods in terms of productivity and image quality, has the advantage of digitization and increased the possibility of replacing existing printing methods.
さらには、少なくとも2個以上のインクジェットヘッドで吐出された後、それらを同時に硬化させる1Passタイプのプリンターが登場した。これにより、印刷装置の低コスト化、高生産性が可能となり、さらに既存の印刷方式からの代替を加速させている。 Furthermore, a 1 Pass type printer has emerged in which at least two ink jet heads are ejected and then cured simultaneously. This enables cost reduction and high productivity of the printing apparatus, and further accelerates the replacement from the existing printing method.
しかし、既存の印刷方式からインクジェット印刷方式への代替の実現には、既存市場の求める印刷速度による生産性だけでなく、その画質やインキ硬化膜においても同程度の品質を要求された。高画質化の実現には、前述の微小液滴による印字に加え、着弾精度の向上も重要であった。これまで各社ヘッドメーカーはこの微小液滴、高周波数、良着弾精度を実現するために改良を重ねてきたが、特にインキの低粘度化と良流動性の両立が大きなポイントとなり、インキの改良が行われてきた。 However, in order to realize an alternative from the existing printing method to the ink jet printing method, not only the productivity at the printing speed required by the existing market but also the image quality and the same quality of the ink cured film are required. In order to achieve high image quality, in addition to the above-described printing with fine droplets, it was also important to improve landing accuracy. Up until now, head manufacturers from each company have made improvements in order to achieve these fine droplets, high frequency, and good landing accuracy. However, it is particularly important to achieve both low viscosity and good flowability of the ink. Has been done.
一方、活性エネルギー線硬化型インクジェット印刷は、その膜厚の厚さから画像を強く表現できることから、既存印刷の中でもフレキソ印刷やUV硬化タイプのオフセット印刷が得意とするラベル市場の代替を狙った開発を進めてきた。しかし、そのラベル市場では、食品包装用への需要が高く、グラビア印刷と同程度の、インキ由来である化学物質の混入低減による安全性確立が求められた。特にEU市場では化学物質の食品内容物への混入(マイグレーション)に対する規制する閾値が存在する。日本市場では、規制値は存在しないが、実際の食品包装用途では、厳しい臭気への忌避感が高く、モノマーを主とした開始剤などの残留物の低減が必須であることがわかった。 Active energy ray curable inkjet printing, on the other hand, can strongly express images based on the thickness of its film thickness, so it has been developed to replace the label market, which is good at flexographic printing and UV-curable offset printing, among existing printing. Has advanced. However, in the label market, there is a high demand for food packaging, and it has been required to establish safety by reducing the mixing of chemical substances derived from ink, similar to gravure printing. In the EU market in particular, there are regulatory thresholds for the migration of chemical substances into food contents. In the Japanese market, there is no regulation value, but in actual food packaging applications, it was found that there was a high evasion feeling for severe odors, and it was essential to reduce residues such as initiators mainly composed of monomers.
しかし、一般的に知られるように、UV硬化などのラジカル反応を利用した硬化膜は、その反応中に酸素などのさまざまな物質と競争反応しながら進行する極めて複雑な反応であるため、エネルギー線照射後の硬化膜中には、かなり多量のモノマーや開始剤が反応しきれず残留し、これらがマイグレーションや臭気の原因となった。さらに、これまで高着弾精度の実現を目的とした低粘度化は、低分子量の材料を使用する必要があるため、硬化後、硬化膜中に残留したモノマーなどの低分子材料が基材を浸透し、マイグレーションの原因となる、またその残留原料に由来し、印刷物の臭気は強くなる一方であった。 However, as is generally known, cured films using radical reactions such as UV curing are extremely complex reactions that proceed while competing with various substances such as oxygen during the reaction. In the cured film after irradiation, a considerably large amount of monomers and initiators remained unreacted and caused migration and odor. Furthermore, low viscosity for the purpose of achieving high landing accuracy so far requires the use of low molecular weight materials, so that low molecular materials such as monomers remaining in the cured film penetrate the substrate after curing. However, the odor of the printed matter is becoming stronger because it causes migration and is derived from the residual raw material.
先行文献1ではシャトルタイプで硬化させる旧式の活性エネルギー線硬化型インクジェット方式を検討している、しかし、本手段ではシャトル方式(ヘッドが複数回スキャンして印字すると同時に紫外線を照射する方式)であるため、生産性が非常に乏しく、また1Passプリンターに使用した場合、窒素を用いた場合でも、硬化膜中に残留するモノマーが多いため食品用途には使用困難な食品内容物への混入量(マイグレーション値)と臭気を伴った。 Prior art document 1 examines an old-style active energy ray curable ink jet system that cures by a shuttle type. However, this means is a shuttle system (a system in which the head scans a plurality of times and prints and simultaneously irradiates ultraviolet rays). Therefore, productivity is very poor, and when used in a 1-pass printer, even when nitrogen is used, the amount of monomer remaining in the cured film is large, so it is difficult to use in food applications (migration) Value) and odor.
また、先行文献2では、水と活性エネルギー線硬化のハイブリッド型の発明が実施されている。本発明では、実質的にモノマーや開始剤が水溶性であることから、硬化膜から残留成分が容易に食品内に浸透し、マイグレーション値が高くなる上、本来必要であるインキ皮膜(硬化膜)の耐水性もきわめて低く、事実上食品包装用途に使用できるものではなかった。 Moreover, in the prior art document 2, a hybrid type invention of water and active energy ray curing is carried out. In the present invention, since the monomer and the initiator are substantially water-soluble, the residual component easily penetrates into the food from the cured film, the migration value becomes high, and the ink film (cured film) that is originally necessary. The water resistance was extremely low, and practically it could not be used for food packaging applications.
一方、文献3、4では1Pass型の印刷に於いて、大気環境以下の酸素濃度で硬化させる技術がしめされている。しかし、本発明は硬化性の改善を目的としているため、開始剤の量がモノマーに対して過剰であり、硬化後も硬化膜から多大な臭気を発すると同時に、粘度が高いため着弾精度が悪く、既存印刷の代替するレベルの画質を得ることができなかった。 On the other hand, Documents 3 and 4 show techniques for curing at an oxygen concentration below the atmospheric environment in 1-pass printing. However, since the present invention aims at improving curability, the amount of the initiator is excessive with respect to the monomer, and after curing, a great odor is emitted from the cured film, and at the same time, the landing accuracy is poor due to high viscosity. Therefore, it was not possible to obtain a level of image quality that could replace the existing printing.
本発明は、既存印刷と同程度の生産性と高画質を維持しつつ、低臭気、低残留率を実現することにより、活性エネルギー線硬化型インクジェットインキを硬化させてなる食品包装対応可能な硬化膜を提供することを目的とする。 The present invention achieves low odor and low residual rate while maintaining the same level of productivity and high image quality as existing printing, and can cure food packaging by curing active energy ray-curable inkjet ink. The object is to provide a membrane.
すなわち本発明は、着色剤と、モノマーと、開始剤とを含有する活性エネルギー線硬化型インクジェットインキを用いた、1Pass印刷方式により硬化する活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法であって、
前記モノマーが、2官能以上の多官能モノマーを含み、かつ、
分子量300以上のモノマーを含まないか、または、分子量300以上のモノマーがインキ全重量中15重量%以下であり、
0≦単官能モノマー量/多官能モノマー量≦0.2(重量比)であり、
0.02≦開始剤量/モノマー量≦0.16(重量比)であり、
2官能以上の多官能モノマーが、アクリル酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル(VEEA)を含み、かつ前記VEEAを、インクジェットインキ全体の10〜60重量含み、
開始剤が、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を含み、
インキ粘度が、20mPa・s以下であり、
活性エネルギー線照射時の酸素濃度が、大気中の酸素濃度未満の雰囲気下で硬化されることを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
That is, the present invention is a method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film that is cured by a one-pass printing method using an active energy ray-curable inkjet ink containing a colorant, a monomer, and an initiator. ,
The monomer contains a polyfunctional monomer having two or more functions, and
A monomer having a molecular weight of 300 or more is not contained, or a monomer having a molecular weight of 300 or more is 15% by weight or less based on the total weight of the ink;
0 ≦ monofunctional monomer amount / polyfunctional monomer amount ≦ 0.2 (weight ratio),
0.02 ≦ initiator amount / monomer amount ≦ 0.16 (weight ratio),
The bifunctional or higher polyfunctional monomer contains 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl acrylate (VEEA), and the VEEA contains 10 to 60% by weight of the entire inkjet ink,
The initiator comprises bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide;
The ink viscosity is 20 mPa · s or less,
The present invention relates to a method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film, wherein the oxygen concentration at the time of irradiation with active energy rays is cured in an atmosphere less than the oxygen concentration in the atmosphere.
また、本発明は、モノマーが、EO(エチレンオキシド)またはPO(プロピレンオキシド)を主骨格としたモノマーをモノマー成分中30〜100重量%含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。EO(エチレンオキシド)またはPO(プロピレンオキシド)を主骨格としたモノマーが、アクリル酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル、または、ジプロピレングリコールジアクリレートを含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、インキ着弾後の活性エネルギー線照射時の酸素濃度が、0.5〜10体積%である、上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、開始剤が、さらに、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−{4−(1−メチルビニル)フェニル}プロパノン]、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および、4,4'−ジエチルアミノベンゾフェノンから選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、さらに禁止剤を含み、前記禁止剤として、ヒンダードフェノール系化合物、フェノチアジン系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物から選択される少なくとも1つをインキ中0.1〜2.0重量%含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、活性エネルギー線硬化が、紫外〜可視光に発光スペクトルを有するLEDランプを照射する硬化であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、活性エネルギー線硬化が、紫外〜可視光に発光スペクトルを有するLEDランプを照射後に、メタルハライドランプを照射する硬化であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
また、本発明は、1Pass印刷時のインキ液適量が、6〜14pLであるインクジェットヘッドによりインキを吐出することを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法に関する。
The active energy ray-curable inkjet ink cured film according to the invention is characterized in that the monomer contains a monomer having a main skeleton of EO (ethylene oxide) or PO (propylene oxide) in an amount of 30 to 100% by weight. It relates to the manufacturing method. The above active energy ray-curable type, wherein the monomer having EO (ethylene oxide) or PO (propylene oxide) as a main skeleton contains 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl acrylate or dipropylene glycol diacrylate The present invention relates to a method for producing an inkjet ink cured film.
Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the said active energy ray hardening-type inkjet ink cured film whose oxygen concentration at the time of the active energy ray irradiation after ink landing is 0.5-10 volume%.
In the present invention, the initiator further comprises 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide , oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- {4- (1-methylvinyl) phenyl} propanone], 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) - butanone -1 Contact and characterized in that it comprises at least one selected from 4,4'-diethylamino benzophenone above The present invention relates to a method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film.
In addition, the present invention further includes an inhibitor, and as the inhibitor, at least one selected from a hindered phenol compound, a phenothiazine compound, a hindered amine compound, and a phosphorus compound is contained in the ink in an amount of 0.1 to 2. It is related with the manufacturing method of the said active energy ray hardening-type inkjet ink cured film characterized by including 0 weight%.
The present invention also relates to the above-mentioned method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film, wherein the active energy ray curing is curing by irradiating an LED lamp having an emission spectrum from ultraviolet to visible light.
Further, in the present invention, the active energy ray-curable inkjet ink cured film is characterized in that the active energy ray curing is a curing in which a metal halide lamp is irradiated after irradiating an LED lamp having an emission spectrum from ultraviolet to visible light. It relates to the manufacturing method.
The present invention also relates to a method for producing the above active energy ray-curable inkjet ink cured film, wherein the ink is ejected by an inkjet head having an appropriate amount of ink liquid at 1 Pass printing of 6 to 14 pL.
本発明によれば、既存の印刷と同等の印字画質、同程度の生産性であり、低残留率、低臭気の活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜を提供することができた。 According to the present invention, it has been possible to provide an active energy ray-curable inkjet ink cured film having a print quality equivalent to that of existing printing and a productivity equivalent to that of the existing printing, and having a low residual rate and low odor.
以下、本実施形態の活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜について説明する。なお、特にことわりのない限り、「部」「%」は、「重量部」「重量%」をあらわす。 Hereinafter, the active energy ray-curable inkjet ink cured film of this embodiment will be described. Unless otherwise specified, “part” and “%” represent “part by weight” and “% by weight”.
(活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ)
活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物は、顔料などの着色剤、顔料分散剤、モノマー、開始剤、添加剤等を含有することができる(以下、本実施形態の「活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ組成物」を、「インキ」又は「インキ組成物」と記載する場合がある。)。以下、まず、本発明のインクジェットインキについて述べる。
(Active energy ray-curable inkjet ink)
The active energy ray-curable inkjet ink composition may contain a colorant such as a pigment, a pigment dispersant, a monomer, an initiator, an additive, and the like (hereinafter referred to as “active energy ray-curable inkjet ink of this embodiment”. “Composition” may be referred to as “ink” or “ink composition”). Hereinafter, first, the inkjet ink of the present invention will be described.
(着色剤)
着色剤としては、一般的に知られる溶解性または増塩染料または顔料などを用いることができる。中でも着色剤自身のマイクレーションの抑制と耐久性から顔料が好適に選択できる。さらに顔料としては一般的に印刷用途、塗料用途のインク組成物に使用される顔料を用いることができる。具体的にはカーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機系顔料または有機顔料が使用できる。
(Coloring agent)
As the colorant, generally known solubility or salt increasing dyes or pigments can be used. Among them, a pigment can be suitably selected from the suppression of the coloration itself and durability. Furthermore, as a pigment, the pigment generally used for the ink composition of a printing use and a coating use can be used. Specifically, inorganic pigments or organic pigments such as carbon black, titanium oxide, and calcium carbonate can be used.
特に中でも非マイグレーション性と色再現性を両立する顔料成分として、中でも、例えば、マゼンタインキに使用する着色剤として、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド81系、C.I.ピグメントレッド122、176、185、169、202、269等が挙げられ、
例えば、イエローインキとして、C.I.ピグメントイエロー120、139、150、151、155、180、185等が挙げられ、
例えば、シアンインキとして、C.I.ピグメントブルー15:3、15:4、
例えば、その他のカラーインキとして、C.I.ピグメントグリーン7、36、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントバイオレット23、
更にその他のインキとして、C.I.ピグメントブラック7、表面処理酸化チタン、カーボンブラックが好適に用いることができる。
In particular, as a pigment component that achieves both non-migration and color reproducibility, among others, for example, as a colorant used in magenta ink, C.I. I. Pigment violet 19, C.I. I. Pigment red 81 series, C.I. I. Pigment red 122, 176, 185, 169, 202, 269, etc.
For example, as yellow ink, C.I. I. Pigment yellow 120, 139, 150, 151, 155, 180, 185, etc.
For example, as cyan ink, C.I. I. Pigment Blue 15: 3, 15: 4,
For example, as other color inks, C.I. I. Pigment green 7, 36, C.I. I. Pigment orange 43, C.I. I. Pigment violet 23,
As other inks, C.I. I. Pigment black 7, surface-treated titanium oxide, and carbon black can be preferably used.
(顔料分散剤)
顔料分散剤としては、大きく分けて顔料分散助剤と樹脂型顔料分散剤があげられる。
(Pigment dispersant)
The pigment dispersant is roughly classified into a pigment dispersion aid and a resin-type pigment dispersant.
顔料分散助剤は、有機顔料を母体骨格とし、側鎖にスルホン酸、スルホンアミド基、アミノメチル基、フタルイミドメチル基等の置換基を導入して得られる化合物、ないしは金属塩化合物である。 The pigment dispersing aid is a compound obtained by introducing an organic pigment as a base skeleton and introducing a substituent such as a sulfonic acid, a sulfonamide group, an aminomethyl group, or a phthalimidomethyl group into a side chain, or a metal salt compound.
樹脂型顔料分散剤の主鎖骨格は、特に制限はないが、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格、ポリアミド骨格、ポリイミド骨格、ポリウレア骨格等が挙げられる。中でも、インキ組成物の保存安定性の点で、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格が好ましい。また、その構造に関しても特に制限はないが、ランダム構造、ブロック構造、くし型構造、星型構造等が挙げられ、インキの低粘度化、保存安定性、の点で、ブロック構造又はくし型構造が好ましい。 The main chain skeleton of the resin-type pigment dispersant is not particularly limited, and examples thereof include a polyurethane skeleton, a polyacryl skeleton, a polyester skeleton, a polyamide skeleton, a polyimide skeleton, and a polyurea skeleton. Among these, a polyurethane skeleton, a polyacryl skeleton, and a polyester skeleton are preferable from the viewpoint of storage stability of the ink composition. The structure is not particularly limited, and examples include a random structure, a block structure, a comb structure, a star structure, etc., and a block structure or a comb structure in terms of reducing the viscosity of the ink and storage stability. Is preferred.
樹脂型顔料分散剤の添加量は、所望の安定性を確保する上で任意に選択される。インキの流動特性に優れるのは、顔料100重量%に対し樹脂型顔料分散剤の有効成分(つまり、樹脂型顔料分散剤の固形分(不揮発分)が20〜150重量%の場合である。この範囲内ではインキの分散安定性が良好となり、長期経時後も初期と同等の品質を示す。さらに顔料100重量%に対し樹脂型顔料分散剤の有効成分が30重量%〜100重量%の場合、分散が非常に安定となり、かつ20kHz以上の高周波数領域でも安定した吐出性を示すため、高精度・高生産性を実現することができる。さらに好ましくは、30重量%〜70重量%である。 The addition amount of the resin-type pigment dispersant is arbitrarily selected in order to ensure the desired stability. The fluidity of the ink is excellent when the effective component of the resin-type pigment dispersant (that is, the solid content (nonvolatile content) of the resin-type pigment dispersant is 20 to 150% by weight with respect to 100% by weight of the pigment. Within the range, the dispersion stability of the ink is good, and the quality is equivalent to the initial value even after a long period of time, and when the active ingredient of the resin type pigment dispersant is 30% by weight to 100% by weight with respect to 100% by weight of the pigment, Dispersion becomes very stable, and stable discharge property is exhibited even in a high frequency region of 20 kHz or higher, so that high accuracy and high productivity can be realized, and more preferably 30% by weight to 70% by weight.
(モノマー)
モノマーとしては、目的を妨げない限り、自由に選択することができる。本明細書で定義する「モノマー」とは、活性エネルギー線が照射された後、直接、または光重合開始剤を介して、重合反応を起こす化合物を示す。具体的には、単官能モノマー、2官能以上の多官能モノマーが挙げられ、その中でも、アクリルモノマー、ビニルモノマー、ビニルエーテルモノマー、ビニルエステルモノマー、アクリルとビニルを分子内に包含する異種モノマー、アリルエーテルモノマー、アリルエステルモノマーなどが挙げられる。インキの硬化性の点から、単官能および多官能モノマーが好ましく、更に、インキの低粘度化、硬化膜の残留量低減、臭気の点から、単官能アクリルモノマー、2官能アクリルモノマー、アクリルとビニルを分子内に包含する異種モノマー等が好ましく用いられる。
(monomer)
The monomer can be freely selected as long as it does not interfere with the purpose. The “monomer” as defined in the present specification refers to a compound that undergoes a polymerization reaction directly or via a photopolymerization initiator after irradiation with active energy rays. Specific examples include monofunctional monomers and polyfunctional monomers having two or more functions. Among them, acrylic monomers, vinyl monomers, vinyl ether monomers, vinyl ester monomers, heterogeneous monomers including acrylic and vinyl in the molecule, allyl ethers. And monomers and allyl ester monomers. Monofunctional and polyfunctional monomers are preferred from the viewpoint of ink curability, and monofunctional acrylic monomers, bifunctional acrylic monomers, acrylics and vinyls from the viewpoints of lowering ink viscosity, reducing the residual amount of cured film, and odor. Is preferably used.
モノマーの含有量は、硬化性、吐出安定性の点から、インキ中50〜95重量%で使用されるのが好ましい。より好ましくは、60〜95重量%、さらに好ましくは、70〜95重量%である。 The monomer content is preferably 50 to 95% by weight in the ink from the viewpoints of curability and ejection stability. More preferably, it is 60-95 weight%, More preferably, it is 70-95 weight%.
モノマーとして、2官能モノマーを使用することが好ましく、さらに、硬化性の点から、EO(エチレンオキシド)またはPO(プロピレンオキシド)を主骨格としたモノマーを使用することが好ましい。EOまたはPOを主骨格としたモノマーとは、反応性基である、アクリロイル基や、ビニル基、ビニルエーテル基を除いた部分にEOまたはPO基を含有するモノマーを示す。具体的には、VEEA(アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル)、DPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート)から選択される2官能モノマーが好ましい。これらの2官能モノマーは開始剤からラジカルを伝搬しやすいため、開始剤とモノマー間の反応速度を向上させると思われ、単独もしくは併用することにより、高速印刷においても硬化膜中のモノマーおよび開始剤の残留量を低減させることができる。 As the monomer, it is preferable to use a bifunctional monomer, and from the viewpoint of curability, it is preferable to use a monomer having EO (ethylene oxide) or PO (propylene oxide) as the main skeleton. The monomer having EO or PO as the main skeleton refers to a monomer containing an EO or PO group in a portion other than a reactive group such as an acryloyl group, a vinyl group, or a vinyl ether group. Specifically, VEEA (2-acrylic acid (2-vinyl Rokishietokishi) ethyl), bifunctional monomers are preferably selected from DPGDA (dipropylene glycol diacrylate). Since these bifunctional monomers easily propagate radicals from the initiator, it seems that the reaction speed between the initiator and the monomer is improved. By using alone or in combination, the monomer and the initiator in the cured film even in high-speed printing. The residual amount of can be reduced.
前記2官能モノマーの添加量は、低粘度化、低残留量の点から、インキ中のモノマー成分中、30〜100重量%が好ましく、40〜100重量%がより好ましく、50〜100重量%が特に好ましい。 The addition amount of the bifunctional monomer is preferably 30 to 100% by weight, more preferably 40 to 100% by weight, and more preferably 50 to 100% by weight in the monomer component in the ink from the viewpoint of low viscosity and low residual amount. Particularly preferred.
特に、モノマーとしてVEEAを用いる場合、反応性が大きく向上するため、配合する開始剤を減らすことが可能であり、また残留率も低下することから好適に用いることができる。VEEAの添加量は、インキ中、10〜60重量%が好ましく、15〜45重量%がより好ましく、20〜30重量%が特に好ましい。 In particular, when VEEA is used as the monomer, the reactivity is greatly improved, so that the initiator to be blended can be reduced, and the residual ratio is also reduced, so that it can be suitably used. The amount of VEEA added is preferably 10 to 60% by weight, more preferably 15 to 45% by weight, and particularly preferably 20 to 30% by weight in the ink.
本発明に使用されるモノマーは、分子量300未満であることが好ましい。これまでは、マイグレーションや臭気への対策は、単に高分子量原料を用いることで対応を行ってきた。EUPIA(EUROPIAN PRINTING INK ASSOCIATION) 発行のEuPIA Guideline on Printing Inks applied to the non-food contact surface of food packaging materials and articles(November 2011- corrigendum July 2012-)に於いても非接触の食品包装用インキとしては分子量1000以上の原料が推奨されている。しかし、高分子量成分は、インクジェットインキにとって、インキ粘度の上昇による画質の低下や、重合反応性の低下(硬化不良)を引き起こす。本発明では、敢えて分子量300以下のモノマーを用いることこそが硬化後、残留率を低下させるに好ましいことを見出した。また、これらモノマーは比較的低粘度であるため吐出安定性にも優れ、高速印刷でも安定吐出ができる。これら性能を有するものであれば、前記例示モノマーに制限されない。 The monomer used in the present invention preferably has a molecular weight of less than 300. Until now, countermeasures against migration and odor have been dealt with by simply using high molecular weight raw materials. EUPIA (EUROPIAN PRINTING INK ASSOCIATION) published EuPIA Guideline on Printing Inks applied to the non-food contact surface of food packaging materials and articles (November 2011-corrigendum July 2012-) Raw materials with a molecular weight of 1000 or more are recommended. However, the high molecular weight component causes a decrease in image quality due to an increase in ink viscosity and a decrease in polymerization reactivity (hardening failure) for inkjet inks. In the present invention, it has been found that it is preferable to use a monomer having a molecular weight of 300 or less in order to lower the residual ratio after curing. Moreover, since these monomers have a relatively low viscosity, they are excellent in ejection stability and can be stably ejected even in high-speed printing. If it has these performances, it will not be restrict | limited to the said exemplary monomer.
また、上記理由から、分子量が300を超えるモノマーを配合することも可能であるが、多量に配合した場合、粘度上昇や反応性の悪化を引き起こす恐れがある。本発明では、分子量300以上のモノマーは、インキ組成中15%以下に抑えることにより、低粘度化による高画質化ならびにより低残留率実現のために好ましい。
これらモノマーは一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。
For the above reasons, a monomer having a molecular weight of more than 300 can be blended. However, when blended in a large amount, the viscosity may increase or the reactivity may be deteriorated. In the present invention, a monomer having a molecular weight of 300 or more is preferable for suppressing the viscosity to 15% or less in the ink composition in order to achieve high image quality by lowering the viscosity and realizing a lower residual ratio.
These monomers may be used alone or in combination of two or more as required.
また、ビニルモノマーは、分子間力が低いため、低粘度化に極めて有効であり、用いることが可能であるが、インキ中にアクリルモノマーとビニルモノマーが共存し、かつ、ビニルモノマーが多量に存在する場合、アクリルモノマー→ビニルモノマーへのラジカル伝播速度が遅いため、活性エネルギー線照射後の硬化膜中に多くモノマーが残留することがある。よって、ビニルモノマーの配合量はインキ中、30重量%以下が好ましく、さらに10重量%以下に抑えることがより好ましい。 In addition, vinyl monomers are extremely effective in reducing viscosity due to their low intermolecular forces, and can be used. However, acrylic monomers and vinyl monomers coexist in the ink and a large amount of vinyl monomers are present. In this case, since the radical propagation speed from the acrylic monomer to the vinyl monomer is slow, a large amount of monomer may remain in the cured film after irradiation with active energy rays. Therefore, the compounding amount of the vinyl monomer is preferably 30% by weight or less in the ink, and more preferably 10% by weight or less.
インキ組成物には、上記モノマー以外にもオリゴマー、プレポリマーを使用できるが、インキ粘度、硬化膜中の残留量などの理由から、インキ組成中に15重量%以下、さらには5重量%以下であることがより好ましい。 In addition to the above-mentioned monomers, oligomers and prepolymers can be used for the ink composition, but for reasons such as ink viscosity and residual amount in the cured film, the ink composition contains 15% by weight or less, further 5% by weight or less. More preferably.
また、本発明では、単官能モノマー、多官能モノマー比率は、0%≦単官能モノマー量/多官能モノマー量≦20%であることが好ましい。前記範囲において、硬化膜中の未反応のモノマーの残留量を抑え、マイグレーション値が低く、臭気が低減された硬化膜を得ることができる。
更には、0%≦単官能モノマー量/多官能モノマー量≦15%であることが好ましい。単官能モノマーは高着弾精度の実現を目的とした低粘度化のために有用であるものの、反応性に乏しい。単官能モノマーを少なく配合するほど、硬化膜中の残留率が低くなるため好ましい。
In the present invention, the ratio of the monofunctional monomer to the polyfunctional monomer is preferably 0% ≦ monofunctional monomer amount / polyfunctional monomer amount ≦ 20%. In the said range, the residual amount of the unreacted monomer in a cured film can be suppressed, and the cured film with a low migration value and reduced odor can be obtained.
Furthermore, it is preferable that 0% ≦ monofunctional monomer amount / polyfunctional monomer amount ≦ 15%. Monofunctional monomers are useful for lowering viscosity for the purpose of achieving high landing accuracy, but have poor reactivity. The less the monofunctional monomer is added, the lower the residual rate in the cured film, which is preferable.
(開始剤)
開始剤とは、活性エネルギー線照射により重合反応を開始するラジカル活性種を発生させる化合物全般を示し、光ラジカル重合開始剤に加え、増感剤も含まれる。開始剤としては、硬化速度、硬化塗膜物性、着色材料により自由に選択することができる。
具体的には、開始剤として、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−{4−(1−メチルビニル)フェニル}プロパノン]、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、[4−[4−メチルフェニル]チオ]フェニル〕フェニルメタノン、4−(ジメチルアミノ)安息香酸エチル、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、4,4’−ビス−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどがあげられる。
中でも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、ビス(2、4、6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2、4、6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドのいずれかを少なくとも含有することが好ましい。上記開始剤を使用することで、大気濃度以下の酸素濃度では発生したラジカルが酸素にトラップされて停止反応が起こることなく、効率的にインキ中のモノマーの重合反応を進行させることができることから硬化膜中のモノマー残留量を効果的に低減することができるため、好適に用いることができる。
(Initiator)
An initiator refers to all compounds that generate radically active species that initiate a polymerization reaction upon irradiation with active energy rays, and includes a sensitizer in addition to a photoradical polymerization initiator. The initiator can be freely selected depending on the curing speed, cured coating film properties, and coloring material.
Specifically, as an initiator, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, 2,4-diethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone Oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- {4- (1-methylvinyl) phenyl} propanone], 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, 2-Dimethylamino-2- (4-methyl-benzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) -butan-1-one, [4- [4-methylphenyl] thio] phenyl] phenyl Methanone, ethyl 4- (dimethylamino) benzoate, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2 Hydroxy-2-methyl-1-4,4'-bis - (dimethylamino) benzophenone, 4,4'-diethylamino benzophenone and the like.
Among them, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl It is preferable to contain at least one of phosphine oxides. By using the above initiator, the radicals generated at an oxygen concentration below the atmospheric concentration are trapped by oxygen and the polymerization reaction of the monomers in the ink can proceed efficiently without causing a termination reaction. Since the residual amount of monomer in the film can be effectively reduced, it can be suitably used.
またインクジェット印刷に特有な5μmを超える厚い膜厚で印字した場合に、硬化むらが発生する場合がある。1Passプリンターによる印刷の場合、活性エネルギー線の照射時に下層に配置されるインキ(印字順では先に印字されるインキ)へのエネルギー線の照射量は減衰するため、下層に配置される(印字順では先に印字される色)ほど硬化感度を高く設計することが好ましい。
具体的な設計方法としては、例えば、先に印字されるインキに含まれる開始剤の含有量を、後で印字されるインキよりも多くすることが挙げられる。
In addition, when printing is performed with a thick film thickness exceeding 5 μm, which is peculiar to inkjet printing, uneven curing may occur. In the case of printing with a 1-pass printer, the amount of energy ray irradiation to the ink placed in the lower layer at the time of irradiation with active energy rays (ink printed in the printing order first) is attenuated, so it is placed in the lower layer (printing order). Then, it is preferable to design the curing sensitivity higher as the color printed earlier.
As a specific design method, for example, the content of the initiator contained in the ink printed earlier can be increased more than the ink printed later.
また、異なる波長を吸収する、2種類以上の開始剤を併用することが好ましい。印字後に照射される活性エネルギー線を広い波長範囲内で十分に活かすことができ、モノマー残留量が大きく低減するため好ましい。 Moreover, it is preferable to use together 2 or more types of initiators which absorb different wavelengths. The active energy ray irradiated after printing can be sufficiently utilized within a wide wavelength range, and the residual monomer amount is greatly reduced, which is preferable.
上記開始剤は、インキ中1〜25重量%で使用されるのが好ましく、2〜20重量%がより好ましく、3〜13重量%が特に好ましい。上記範囲内に設計した際、高速硬化性と低マイグレーション、低臭気を両立することができる。 The initiator is preferably used at 1 to 25% by weight in the ink, more preferably 2 to 20% by weight, and particularly preferably 3 to 13% by weight. When designed within the above range, both high-speed curability, low migration, and low odor can be achieved.
(開始剤/モノマー比率)
インキ中の開始剤、モノマー比率を、2%≦開始剤量/モノマー量≦16%以下に制御することで、硬化膜中のモノマー残留量と臭気低減を両立させることができる。本発明では硬化時に、大気濃度以下の酸素濃度で活性エネルギー線を照射し、効率よくラジカル重合反応を進めることで残留量低減を目的とする。インキ中の開始剤、モノマー比率が、2%≦開始剤量/モノマー量にコントロールすることで、モノマーの残留量を一定以下に出来る。また、インキ中の開始剤、ノマー比率が、開始剤量/モノマー量≦16%以下にコントロールすることにより、残留する開始剤の臭気を低減させることができる。
(Initiator / monomer ratio)
By controlling the initiator / monomer ratio in the ink to 2% ≦ initiator amount / monomer amount ≦ 16% or less, it is possible to achieve both the residual monomer amount in the cured film and odor reduction. In the present invention, at the time of curing, an active energy ray is irradiated at an oxygen concentration equal to or lower than the atmospheric concentration, and an object is to reduce the residual amount by advancing the radical polymerization reaction efficiently. By controlling the initiator / monomer ratio in the ink to 2% ≦ initiator amount / monomer amount, the residual monomer amount can be kept below a certain level. Moreover, the odor of the remaining initiator can be reduced by controlling the initiator / nomer ratio in the ink so that the amount of initiator / monomer amount ≦ 16% or less.
(添加剤)
本実施形態のインキに必要に応じて、添加剤を加えてもよい。添加剤としては、禁止剤、表面張力調整剤、有機溶剤などがあげられる。
(Additive)
You may add an additive to the ink of this embodiment as needed. Examples of the additive include an inhibitor, a surface tension adjuster, and an organic solvent.
(禁止剤)
インキの経時での粘度安定性、経時後の吐出性、記録装置内での機上の粘度安定性を高めるため、禁止剤を使用することが好ましい。禁止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、フェノチアジン系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物が特に好適に使用される。
(Banner)
Inhibitors are preferably used in order to increase the viscosity stability of the ink over time, the ejection properties after the time, and the on-machine viscosity stability in the recording apparatus. As the inhibitor, hindered phenol compounds, phenothiazine compounds, hindered amine compounds, and phosphorus compounds are particularly preferably used.
このうち、インキへの溶解性や、禁止剤自身の色味の点で、ヒンダードフェノール系化合物として精工化学社「BHTスワノックス」、「ノンフレックス アルバ」、本州化学社製「H−BHT」、フェノチアジン系化合物として精工化学社製「フェノチアジン」、堺化学工業社製「フェノチアジン」、ヒンダードアミン系化合物としてエボニックデグサ社製「HO−TEMPO」、リン系化合物として、BASF社製「トリフェニルホスフィン」が好適に選択される。これら禁止剤は一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。 Among these, in terms of solubility in ink and the color of the inhibitor itself, as a hindered phenol compound, Seiko Chemical Co., Ltd. “BHT Swanox”, “Nonflex Alba”, Honshu Chemical Co., Ltd. “H-BHT”, “Phenothiazine” manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd., “Phenothiazine” manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., “HO-TEMPO” manufactured by Evonik Degussa Co., and “Triphenylphosphine” manufactured by BASF Co., Ltd. are used as phosphorus compounds. Selected. These inhibitors may be used alone or in combination of two or more as required.
上記禁止剤の添加量は、インキ中0.1〜2.0重量%が好ましく、0.1〜1.5重量%がより好ましく、0.1〜1重量%が特に好ましい。上記範囲内だと、インキの保存安定性と1Passでの高速印字での硬化性、さらには禁止剤のマイグレーション値の低減を両立させることができる。 The amount of the inhibitor added is preferably 0.1 to 2.0% by weight in the ink, more preferably 0.1 to 1.5% by weight, and particularly preferably 0.1 to 1% by weight. Within the above range, it is possible to achieve both the storage stability of the ink, the curability in high-speed printing at 1 Pass, and the reduction in the migration value of the inhibitor.
(表面張力調整剤)
基材への濡れ広がり性を向上させるために表面張力調整剤を加えることが好ましい。
表面張力調整剤は、シリコーン系であることが、相溶性による弾き防止の点から好ましい。さらに好ましくは、アクリロイル基などの反応性を有する表面張力調整剤を使用することで、硬化膜の残留率を低減することができる。
(Surface tension regulator)
It is preferable to add a surface tension adjusting agent in order to improve the wetting and spreading property to the substrate.
The surface tension adjusting agent is preferably a silicone type from the viewpoint of prevention of flipping due to compatibility. More preferably, the residual rate of a cured film can be reduced by using the surface tension regulator which has reactivity, such as an acryloyl group.
表面張力調整剤の添加量は、インキ中0.01〜5重量%が好ましく、0.01〜3重量%がより好ましく、0.1〜2重量%が特に好ましい。0.01重量%以上だと濡れ広がりが良好で、5重量%以下だと、表面張力調整剤がインキ界面に十分に配向し、十分な効果を発現する。 表面張力調整剤は、一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。 The amount of the surface tension modifier added is preferably 0.01 to 5% by weight in the ink, more preferably 0.01 to 3% by weight, and particularly preferably 0.1 to 2% by weight. When it is 0.01% by weight or more, wetting and spreading are good, and when it is 5% by weight or less, the surface tension adjusting agent is sufficiently oriented at the ink interface and exhibits a sufficient effect. One or more surface tension modifiers may be used as necessary.
(有機溶剤)
有機溶剤としては、特に限定されないが、一般的に溶剤型インクジェットインキで使用されるグリコールモノアセテート類、グリコールジアセテート類、グリコール類、グリコールエーテル類、乳酸エステル類等を配合することができる。ただし、有機溶剤は、硬化膜中に残留する可能性が高く、マイグレーションするリスクが高まるため、配合量はインキ中10重量%以下が好ましく、3重量%以下が特に好ましい。これら有機溶剤は一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。
(Organic solvent)
Although it does not specifically limit as an organic solvent, The glycol monoacetates, glycol diacetates, glycols, glycol ethers, lactic acid esters, etc. which are generally used with a solvent-type inkjet ink can be mix | blended. However, since there is a high possibility that the organic solvent remains in the cured film and the risk of migration increases, the blending amount is preferably 10% by weight or less in the ink, and particularly preferably 3% by weight or less. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more as required.
(水分管理)
本発明では、実質的に水を含有しないことを特徴とする。「水を実質的に含有しない」とは、インク組成物に意図的に水を含有させないことを意味するものであり、各配合成分中に含まれる微量の水分を除外するものではない。インキ中に水を含有した場合、活性エネルギー線照射時に発生したラジカルがトラップされ、重合反応が効率的に進行せず、硬化膜中の開始剤やモノマーの残留率が多くなる傾向がある。
(Moisture management)
The present invention is characterized by containing substantially no water. “Substantially no water” means that the ink composition does not intentionally contain water, and does not exclude a trace amount of water contained in each component. When water is contained in the ink, radicals generated during irradiation with active energy rays are trapped, the polymerization reaction does not proceed efficiently, and the residual ratio of the initiator and monomer in the cured film tends to increase.
インキ組成物中の水分量は、意図的に水を添加しないことに加え、1.0重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であるように、原料や製造工程を管理して生産されることが好ましい。 In addition to intentionally not adding water, the water content in the ink composition is preferably 1.0% by weight or less, and the raw materials and manufacturing process are controlled so that it is 0.5% by weight or less. Are preferably produced.
(インキの製造方法について)
インキ組成物は、モノマー、顔料分散剤及び顔料をサンドミル等の通常の分散機を用いて分散した顔料分散体に、モノマー、開始剤及びその他添加剤を添加することにより作製することが好ましい。この方法により、通常の分散機を用いて充分な分散が可能であるので、過剰な分散エネルギーがかからず、多大な分散時間を必要としない。そのため、インキ成分の分散時の変質を招きにくく、安定性に優れたインキを調製することが出来る。
(About ink manufacturing method)
The ink composition is preferably prepared by adding a monomer, an initiator, and other additives to a pigment dispersion in which a monomer, a pigment dispersant, and a pigment are dispersed using an ordinary dispersing machine such as a sand mill. By this method, it is possible to sufficiently disperse using a normal disperser, so that excessive dispersion energy is not applied and a large dispersion time is not required. For this reason, it is possible to prepare an ink that hardly deteriorates during dispersion of the ink component and is excellent in stability.
顔料分散体作製時の条件としては、微小ビーズを使用することが好ましい。具体的には0.1mm〜2mmの微小ビーズを用いることが、低粘度で安定した分散体を作製するために好ましい。さらには0.1mm〜1mmの微小ビーズを用いることが生産性向上とインクジェット吐出性の良好な分散体を作製できるために好ましい。 As the conditions for preparing the pigment dispersion, it is preferable to use fine beads. Specifically, it is preferable to use fine beads of 0.1 mm to 2 mm in order to produce a stable dispersion with low viscosity. Furthermore, it is preferable to use fine beads having a size of 0.1 mm to 1 mm because a dispersion with improved productivity and good ink jet discharge can be produced.
インキ組成物は、分散機による分散の後、フィルターにて濾過することが好ましい。インクジェットの吐出安定性の点から、フィルターの孔径は、3μm以下が好ましく、さらに好ましくは1μm以下が好ましい。 The ink composition is preferably filtered with a filter after being dispersed by a disperser. From the viewpoint of inkjet discharge stability, the pore size of the filter is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less.
(インキの粘度)
本発明で使用されるインキの25℃での粘度は、20mP・s以下が好ましい。インキの粘度を20mP・s以下にコントロールすることで、吐出速度が上昇し、着弾制度を高めることができるため、着弾不良により発生するビーディング(ドット間の融着)を改善し、画質を大きく向上することができる。さらに25℃での粘度が、5〜15mP・sであることが好ましい。5mP・s以上だと、吐出が安定し、15mPa・s以下だと、吐出精度が優れ、画質に優れるためである。
なお、粘度の測定は、東機産業社製 TVE25L型粘度計を用いて、25℃環境下で、20rpm時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
(Ink viscosity)
The viscosity of the ink used in the present invention at 25 ° C. is preferably 20 mP · s or less. By controlling the viscosity of the ink to 20 mP · s or less, the ejection speed increases and the landing system can be enhanced, thus improving the beading (fusion between dots) caused by poor landing and improving the image quality. Can be improved. Furthermore, it is preferable that the viscosity in 25 degreeC is 5-15 mP * s. If it is 5 mP · s or more, the discharge is stable, and if it is 15 mPa · s or less, the discharge accuracy is excellent and the image quality is excellent.
The viscosity can be measured by reading the viscosity at 20 rpm in a 25 ° C. environment using a TVE25L viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.
(活性エネルギー線硬化方法)
本発明でいう「活性エネルギー線」とは、電子線、α線、γ線、X線、中性子線または紫外線のごとき、電離放射線や光などを総称するものである。中でも、人体への危険性がなく、取り扱いが容易で、工業的にもその利用が普及している電子線や紫外線が好ましい。なかでも、包装材料などのブラスチック基材へのダメージを軽減する意味から紫外線ランプ、または紫外〜可視光に発光スペクトルを有するLEDランプがより好適に用いることができる。
(Active energy ray curing method)
The term “active energy rays” as used in the present invention is a general term for ionizing radiation, light, and the like, such as electron beams, α rays, γ rays, X rays, neutron rays or ultraviolet rays. Among these, electron beams and ultraviolet rays are preferable because they are not dangerous to human bodies, are easy to handle, and are widely used industrially. Among these, an ultraviolet lamp or an LED lamp having an emission spectrum from ultraviolet to visible light can be more suitably used from the viewpoint of reducing damage to a plastic substrate such as a packaging material.
また、これらの照度、積算光量は、残留率を低減させる目的に於いて、任意に選択することができるが、われわれの実験データでは、鉄ドープのメタルハライドランプ、ガリウムランプ、LEDランプを選択することが好ましい。これらランプは、単独で使用することもできるが、複数併用する場合、顕著な残留率低減を実現することができる。具体的には、LED照射後に続けてメタルハライドランプを照射する場合、並びにLEDランプを照射後にガリウムランプを照射する場合、並びにガリウムランプを照射後、メタルハライドランプを照射する場合が挙げられる。 These illuminance and integrated light quantity can be arbitrarily selected for the purpose of reducing the residual rate, but in our experimental data, iron-doped metal halide lamps, gallium lamps, and LED lamps should be selected. Is preferred. These lamps can be used alone, but when a plurality of these lamps are used in combination, a remarkable reduction in the residual rate can be realized. Specifically, there are a case where a metal halide lamp is irradiated after LED irradiation, a case where a gallium lamp is irradiated after irradiation with an LED lamp, and a case where a metal halide lamp is irradiated after irradiation with a gallium lamp.
(1Pass印刷とは)
本明細書における「1Pass印刷」のインクジェット印刷法とは、印刷したいメディアに対して1回で印字(印刷)を完成させる印刷方法であり、印刷スピードが要求される業務用印刷に向いている。近年、従来のオフセット印刷の代替としてインクジェット印刷を使用するにあたり、生産性は非常に重要な要素であり、1Pass硬化型インクジェット印刷は期待されている。さらには1Pass硬化型インクジェット印刷の中でも、25m/M(メートル/分)、さらには50m/Mなどの高速印刷が可能となれば、オフセットやグラビア印刷代替としての使用拡大へ繋がると言われている。
(What is 1Pass printing)
The inkjet printing method of “1 Pass printing” in this specification is a printing method that completes printing (printing) once on a medium to be printed, and is suitable for business printing that requires a printing speed. In recent years, productivity is a very important factor in using inkjet printing as an alternative to conventional offset printing, and 1-pass curable inkjet printing is expected. Furthermore, among 1 Pass curable ink-jet printing, if high-speed printing such as 25 m / M (meter / min) and 50 m / M becomes possible, it is said that it will lead to expanded use as an alternative to offset and gravure printing. .
(硬化時の酸素濃度について)
本発明においては、インキ着弾後の活性エネルギー線照射時の酸素濃度が大気濃度未満の環境で硬化させることが好ましい。酸素濃度が大気濃度未満とは、具体的には活性エネルギー線照射環境近辺で酸素濃度計を用いて実測することで確認することができる。酸素濃度を制御する手段としては、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスで大気を置換することが挙げられる。特に窒素ガスは、安価に入手可能であるため、好適に用いることができる。これら不活性ガスは、市販のガスボンベなどを購入し入手することも可能である。
(About oxygen concentration during curing)
In the present invention, it is preferable to cure in an environment where the oxygen concentration upon irradiation with active energy rays after ink landing is less than the atmospheric concentration. Specifically, it can be confirmed that the oxygen concentration is less than the atmospheric concentration by actually measuring using an oxygen concentration meter in the vicinity of the active energy ray irradiation environment. As a means for controlling the oxygen concentration, the atmosphere is replaced with an inert gas such as nitrogen or argon gas. In particular, nitrogen gas can be suitably used because it is available at a low cost. These inert gases can be obtained by purchasing a commercially available gas cylinder or the like.
本発明では酸素濃度が0.5〜10%の環境で硬化させることにより、より効果的に残留するモノマー量を低減させることができる。この濃度範囲であれば、ガス分離モジュールなどの中空フィルターによるガス分離法は、より安価で簡便な手段で十分供給することができるため好ましい。 In the present invention, the amount of residual monomer can be reduced more effectively by curing in an environment having an oxygen concentration of 0.5 to 10%. Within this concentration range, a gas separation method using a hollow filter such as a gas separation module is preferable because it can be sufficiently supplied by cheaper and simple means.
(硬化膜中の未反応モノマーについて)
本発明における未反応モノマーとは、硬化膜中から抽出されるモノマーとインキ成分中に配合されるモノマーとが同一と分析されるモノマーを示す。
またモノマー、開始剤の同定、定量には、例えば、GCMS(ガスクロマトグラフィー質量分析、LCMS(液体クロマトグラフィー質量分析)、HPLC(高効率液体クロマトグラフィー)が好適に用いることができ、これら分析手段は定量化の容易さから任意に選択することができる。
(Unreacted monomer in the cured film)
The unreacted monomer in the present invention refers to a monomer that is analyzed that the monomer extracted from the cured film and the monomer blended in the ink component are the same.
For identification and quantification of monomers and initiators, for example, GCMS (Gas Chromatography Mass Spectrometry, LCMS (Liquid Chromatography Mass Spectrometry), HPLC (High Efficiency Liquid Chromatography) can be suitably used. Can be arbitrarily selected for ease of quantification.
未反応モノマーの測定方法は、具体的には実施例に記載の通りであるが、例えば、硬化膜を基材ごと1cm四方に切断し、密閉した容器に入ったメチルエチルケトン100mlに3日間60℃で浸漬し、硬化膜中の残留成分を抽出する。2日後、攪拌して均一化させたメチルエチルケトンを容器内から取り出し、抽出した成分をGCMS(島津製作所製GCMS−QP2010Plus)およびHPLC(島津製作所製)にて同定したのち検出された化合物の検量線を作製して各化合物を定量することにより、硬化膜中に残留する未反応モノマーおよび開始剤の量を算出する。
(残留率とは)
モノマーまたは開始剤の残留率は、実施例に記載の通りの手段を用いて分析される。硬化膜重量(g)に対して、硬化膜中に残留するモノマーや開始剤などの原料の比率を示す。この残留率は、EUにて食品包装用途で規定されるマイグレーションテストにおいて、そのマイグレーション値と大きく相関し、残留率低減は食品包装対応に必須である。また、本発明では、低粘度化したインキ設計のため、前述したとおり、分子量の比較的低いモノマーを多量に配合してなるインキを用いる。
分子量の比較的低いモノマーは、一般的に臭気があり、そのため、残留率が高いと硬化膜から臭気が発生し、クレームの対象となる。特に日本などの品質基準の厳しい市場に対しては残留率の低減が必須な状況である。つまり食品包装市場に対しては、硬化膜中に残留する低分子成分(未反応成分)を極力低減した硬化膜を提供することこそ、市場需要に対応する、既存市場を代替するための鍵であるといえる。
The method for measuring the unreacted monomer is specifically as described in the examples. For example, the cured film is cut into a 1 cm square together with the base material, and 100 ml of methyl ethyl ketone in a sealed container at 60 ° C. for 3 days. Immerse and extract the remaining components in the cured film. Two days later, methyl ethyl ketone stirred and homogenized was taken out from the container, and the extracted components were identified by GCMS (Shimadzu Corporation GCMS-QP2010Plus) and HPLC (Shimadzu Corporation). The amount of unreacted monomer and initiator remaining in the cured film is calculated by preparing and quantifying each compound.
(What is the residual rate)
Monomer or initiator residuals are analyzed using means as described in the examples. The ratio of raw materials such as monomers and initiator remaining in the cured film is shown with respect to the cured film weight (g). This residual rate greatly correlates with the migration value in a migration test defined by the EU for food packaging applications, and reduction of the residual rate is essential for food packaging. Further, in the present invention, an ink obtained by blending a large amount of a monomer having a relatively low molecular weight is used, as described above, in order to design a low viscosity ink.
Monomers having a relatively low molecular weight generally have an odor. Therefore, if the residual ratio is high, an odor is generated from the cured film, which is a subject of claims. Especially for markets with strict quality standards such as Japan, it is essential to reduce the residual rate. In other words, for the food packaging market, providing a cured film that reduces the low-molecular components (unreacted components) remaining in the cured film as much as possible is the key to replace the existing market in response to market demand. It can be said that there is.
(解像度と印字速度)
通常1Pass方式のピエゾ駆動インクジェット印刷の画質は、dpi(dots per inch)であらわされる解像度と1ドット内の階調数またはドロップボリュームにより決定する。このうち、これも一般的には印刷画像の印字方向(印字基材の流れ)に対し水平の解像度はヘッド内のインキが射出されるノズルの集積密度により決定する。一方、印字方向の解像度は一般的に周波数と呼ばれるピエゾの駆動により打ち出されるインキの頻度により決定する。この印字方向の解像度は、各社ヘッドの仕様によって異なるが、1dotをひとつのドロップボリューム(液滴)であらわすバイナリー仕様と複数の液滴から形成される階調仕様の2種類存在する。既存印刷市場を代替するためには、品質と生産性の両立が不可欠であるが、バイナリーモードでは、印字速度は速いが高精細な画像が得られず、階調モードでは、高画質化は容易であるが、極めて印刷速度が低下し、生産性が悪化する。
(Resolution and printing speed)
The image quality of piezo-driven ink jet printing of the normal 1 Pass method is determined by the resolution expressed in dpi (dots per inch) and the number of gradations in one dot or drop volume. Of these, in general, the horizontal resolution with respect to the printing direction of the print image (flow of the printing substrate) is determined by the density of the nozzles in which the ink in the head is ejected. On the other hand, the resolution in the printing direction is determined by the frequency of ink ejected by driving a piezo, generally called frequency. The resolution in the printing direction varies depending on the specifications of the heads of each company, but there are two types, a binary specification in which 1 dot is represented by one drop volume (droplet) and a gradation specification formed from a plurality of droplets. In order to replace the existing printing market, it is indispensable to achieve both quality and productivity. However, in the binary mode, the printing speed is fast, but a high-definition image cannot be obtained. However, the printing speed is extremely lowered and the productivity is deteriorated.
近年、このトレードオフを解消可能な、階調モードで高周波印字が可能なヘッドが上市され始め、既存印刷市場の席捲が目論まれる。特に、既存印刷と同程度の画質を求めた場合、最小のドロップボリュームをできるだけ小さく制御されることが好ましく、最小ドロップボリュームは10pL程度以下であることが必須である。さらに高品質画像を求めるには、好ましくは6pL以下の液滴を用いながら画像を形成する必要がある。 In recent years, heads capable of eliminating this trade-off and capable of high-frequency printing in a gradation mode have started to be marketed, and the existing printing market is expected. In particular, when an image quality comparable to that of existing printing is obtained, it is preferable to control the minimum drop volume as small as possible, and it is essential that the minimum drop volume is about 10 pL or less. In order to obtain a higher quality image, it is necessary to form an image using droplets of 6 pL or less.
一方、活性エネルギー線硬化型のインクジェットインキの大きな問題として、ヘッド駆動の100%で印字するベタ印刷では問題ないが、一般画像を高画質に得るために10pL以下のドロップボリュームを用いて印字した場合、高画質化は成されるが、ベタ印刷と比較し、単位面積当たりのインキの盛り量は小さいにもかかわらず、残留率が増加しマイグレーション値が大きくなることがわかった。これは、小さい液滴は、その表面積が大きいため、硬化時に酸素阻害を受けやすくなり、開始剤やモノマーのラジカルがトラップされ、反応阻害を引き起こすことに起因する。 On the other hand, as a major problem with active energy ray-curable ink-jet inks, there is no problem with solid printing that prints at 100% of the head drive, but when printing is performed using a drop volume of 10 pL or less in order to obtain a high quality image. Although the image quality was improved, it was found that the residual ratio increased and the migration value increased even though the amount of ink deposited per unit area was small compared to solid printing. This is because small droplets have a large surface area and thus are susceptible to oxygen inhibition during curing, and initiator and monomer radicals are trapped, causing reaction inhibition.
既存印刷を代替するための高画質と高生産性を両立させるためには、印字モードとして360×360dpi以上の解像度、さらに用途によっては、600×600dpi以上が好適に使用される。また、そこで使用される階調は6pL以下のドロップボリュームを含有することで、画質を格段に改良することができるため好ましい。また、10pL以下のドロップボリュームのインキを硬化されるためには、硬化時の酸素濃度が1〜10%以内であることが好ましく、また、開始剤/モノマー比率を5%〜14%に制御することで、より効果的に高画質と低残留率を改善させることができることがわかった。 In order to achieve both high image quality and high productivity to replace existing printing, a resolution of 360 × 360 dpi or higher is suitably used as a print mode, and 600 × 600 dpi or higher is used depending on the application. Further, it is preferable that the gradation used therein contains a drop volume of 6 pL or less, since the image quality can be remarkably improved. In order to cure ink having a drop volume of 10 pL or less, the oxygen concentration at the time of curing is preferably within 1 to 10%, and the initiator / monomer ratio is controlled to 5% to 14%. Thus, it was found that the image quality and the low residual rate can be improved more effectively.
具体的なインクジェットヘッドとして、京セラ社や、Xaar社のヘッドを挙げることができるが、高解像度を得るために10pL以下のドロップボリュームで印字できるヘッドであれば、特に限定しない。 Specific examples of the inkjet head include Kyocera and Xaar heads, but there is no particular limitation as long as the head can print with a drop volume of 10 pL or less in order to obtain high resolution.
印刷速度は、そのヘッドの周波数に依存するが、ラベル用途の場合、一般的に35〜40m/分で印刷されていることから、本発明において、40m/分以上の印刷速度で印刷することが好ましい。50m/分以上の印刷速度であればより好ましい。 Although the printing speed depends on the frequency of the head, in the case of label use, printing is generally performed at 35 to 40 m / min. Therefore, in the present invention, printing can be performed at a printing speed of 40 m / min or more. preferable. A printing speed of 50 m / min or more is more preferable.
ドロップボリュームを小さく、かつ高周波数で印字できることはインクジェットヘッドのノウハウであり、それに追随することができる流動特性を得ることはインキのノウハウである。本発明では、この高画質、高印刷速度を実現しつつ、食品包装対応可能な低臭気、低残留率の硬化膜を得ることを目的とし、この実現のためには、ヘッドやインキだけでなく、硬化環境などのさまざまな要素を制御して得られることを示す。
It is the know-how of an inkjet head that the drop volume can be reduced and printed at a high frequency, and it is the know-how of ink that obtains flow characteristics that can be followed. The purpose of the present invention is to obtain a cured film with a low odor and a low residual rate that can be used for food packaging while realizing this high image quality and high printing speed. It shows that it can be obtained by controlling various factors such as curing environment.
(印刷基材)
本発明では、ラベルや包装材料に一般的に用いられるフィルムや紙基材を用いることができる。ラベル用途には接着剤とセパレート紙を張り合わせて販売されるタック紙、タックフィルムを用いることができる。また、アルミ蒸着フィルムなどのガスや液体をバリアする機能を有する基材を用いることも可能であるが、本発明では、インキ原料の残留率低下を目的とするため、残留物質が基材中を浸透して混入する可能性の高い一般的なコート紙やフィルムに対しても特に有効に用いることが可能である。
(Printing substrate)
In this invention, the film and paper base material which are generally used for a label and a packaging material can be used. For label applications, tack paper and tack film sold by bonding adhesive and separate paper can be used. It is also possible to use a base material having a function of barriering gas and liquid, such as an aluminum vapor deposition film. However, in the present invention, since the purpose is to reduce the residual ratio of the ink raw material, It can also be used particularly effectively for general coated papers and films that are highly likely to penetrate and mix.
浸透性の高い基材の場合は、最初のインキ着弾から0.5秒以内に少なくとも一回の仮硬化、または本硬化工程を入れることで、より効果的に残留率を低減させることができるため好ましい。 In the case of a highly penetrating substrate, the residual rate can be more effectively reduced by inserting at least one temporary curing or main curing step within 0.5 seconds from the first ink landing. preferable.
また、インキの浸透性を制御するために、アンカーコートやコロナ処理など、基材表面の改質を行うことも有効である。特にコロナ処理は、一般的には基材表面を極性化することで、インキの濡れ性を向上させるため、浸透が促進されると考えられがちである。しかし実際は、その表面状態だけを変えることは、コート層を有する基材であればそのコート層表面だけを改質し、浸透を抑制することもできるため、好適に用いることができる。
In order to control the permeability of the ink, it is also effective to modify the surface of the base material such as anchor coating or corona treatment. In particular, corona treatment tends to be considered to promote penetration because the surface of the base material is generally polarized to improve the wettability of the ink. However, in practice, changing only the surface state can be suitably used because it is possible to modify only the surface of the coating layer and to suppress the permeation if it is a substrate having a coating layer.
以下、本発明について実施例によってより具体的に説明するが、本発明の態様がこれらの例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, the aspect of this invention is not limited to these examples.
1.顔料分散体の調製
インキ組成物の調製に先立ち、以下のようにして各種顔料分散体を調製した。
1. Preparation of Pigment Dispersion Prior to the preparation of the ink composition, various pigment dispersions were prepared as follows.
(顔料分散体Aの調製)
下記材料をハイスピードミキサー等で均一になるまで撹拌した後、得られたミルベースを横型サンドミルで約1時間分散することで、顔料分散体Aを調製した。
(Preparation of pigment dispersion A)
The following materials were stirred with a high speed mixer or the like until uniform, and then the obtained mill base was dispersed with a horizontal sand mill for about 1 hour to prepare pigment dispersion A.
顔料:フタロシアニン顔料(トーヨーカラー社製)
「LIONOL BLUE FG−7400−G」 30.0部
顔料分散剤: ソルスパース32000(ルーブリゾール社製) 15.0部
モノマー: ジプロピレンクリコールジアクリレート64.0部
Pigment: Phthalocyanine pigment (Toyocolor)
"LIONOL BLUE FG-7400-G" 30.0 parts Pigment dispersant: Solsperse 32000 (manufactured by Lubrizol) 15.0 parts Monomer: 64.0 parts dipropylene glycol diacrylate
(顔料分散体Bの調製)
顔料分散体Aと同様に、下記組成の顔料分散体Bを調製した。
(Preparation of pigment dispersion B)
Similar to Pigment Dispersion A, Pigment Dispersion B having the following composition was prepared.
顔料:キナクリドン顔料(クラリアント社製)
「Inkjet Magenta E5B02」 30.0部
顔料分散剤: ソルスパース32000(ルーブリゾール社製) 15.0部
モノマー: ジプロピレンクリコールジアクリレート 64.0部
Pigment: Quinacridone pigment (manufactured by Clariant)
“Inkjet Magenta E5B02” 30.0 parts Pigment dispersant: Solsperse 32000 (manufactured by Lubrizol) 15.0 parts Monomer: 64.0 parts dipropylene glycol diacrylate
(顔料分散体Cの調製)
顔料分散体Aと同様に、下記組成の顔料分散体Cを調製した。
(Preparation of pigment dispersion C)
Similar to Pigment Dispersion A, Pigment Dispersion C having the following composition was prepared.
顔料:ベンズイミダゾロン顔料(クラリアント社製)
「Noveperm Yellow P−HG」 30.0部
顔料分散剤: ソルスパース32000(ルーブリゾール社製) 15.0部
モノマー:ジプロピレンクリコールジアクリレート 64.0部
Pigment: Benzimidazolone pigment (manufactured by Clariant)
“Noveperm Yellow P-HG” 30.0 parts Pigment dispersant: Solsperse 32000 (manufactured by Lubrizol) 15.0 parts Monomer: 64.0 parts dipropylene glycol diacrylate
(顔料分散体Dの調製)
顔料分散体Aと同様に、下記組成の顔料分散体Dを調製した。
(Preparation of pigment dispersion D)
Similar to Pigment Dispersion A, Pigment Dispersion D having the following composition was prepared.
顔料:カーボンブラック顔料(デグサ社製)
「Special Black350」 30.0部
顔料分散剤:ソルスパース32000(ルーブリゾール社製)15.0部
モノマー:ジプロピレンクリコールジアクリレート 64.0部
Pigment: Carbon black pigment (Degussa)
“Special Black 350” 30.0 parts Pigment Dispersant: Solsperse 32000 (manufactured by Lubrizol) 15.0 parts Monomer: Dipropylene glycol acrylate 64.0 parts
2.インキ組成物の調製
先に調製したA〜Dの各色顔料分散体を使用し、表1に示したインキ処方になるように、モノマー、開始剤、安定化剤、表面調整剤を順次撹拌しながら添加し、開始剤が溶解するまで穏やかに混合させた。例えば#1は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色インキセットを表す。なお、表中に記載した成分の配合量は、全て「重量部」である。その後、得られた混合液について1μmのメンブランフィルターで濾過を行い、粗大粒子を除去することでインクジェットインキ組成物を得た。
2. Preparation of ink composition Using each of the previously prepared color pigment dispersions A to D, the monomer, the initiator, the stabilizer, and the surface conditioner were sequentially stirred so that the ink formulation shown in Table 1 was obtained. Added and mixed gently until the initiator dissolved. For example, # 1 represents a four-color ink set of cyan, magenta, yellow, and black. In addition, the compounding quantity of the component described in the table | surface is all "weight part." Then, it filtered with the 1 micrometer membrane filter about the obtained liquid mixture, and obtained the inkjet ink composition by removing a coarse particle.
表1に記載したインキの原料成分は、以下のとおりである。 The raw material components of the ink described in Table 1 are as follows.
・SP32000:ソルスパース32000(ルーブリゾール社製)
・LA:ラウリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)
・VEEA:アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(日本触媒社製)
・DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート(BASF社製)
・DCP-A:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(共栄社化学社製)
・DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(東亞合成社製)
・Irg819: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(BASF社製)
・Irg369:2−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(BASF社製)
・ESACURE ONE:オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−{4−(1−メチルビニル)フェニル}プロパノン](Lamberti社製)
・EAB: 4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン (大同化成工業社製)
・TPO: 2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(BASF社製)
・フェノチアジン:フェノチアジン(精工化学社製)
・UV3510:BYK−UV3510(BYK Chemie社製)
SP32000: Solsperse 32000 (manufactured by Lubrizol)
・ LA: Lauryl acrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
VEEA: 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
・ DPGDA: Dipropylene glycol diacrylate (manufactured by BASF)
DCP-A: Tricyclodecane dimethanol diacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
DPHA: Dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
Irg819: bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (manufactured by BASF)
Irg369: 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (manufactured by BASF)
ESACURE ONE: oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- {4- (1-methylvinyl) phenyl} propanone] (manufactured by Lamberti)
EAB: 4,4′-diethylaminobenzophenone (manufactured by Daido Kasei Kogyo Co., Ltd.)
・ TPO: 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (manufactured by BASF)
・ Phenothiazine: Phenothiazine (Seiko Chemical Co., Ltd.)
UV3510: BYK-UV3510 (manufactured by BYK Chemie)
(粘度測定)
作成したインキの粘度は、東機産業社製TVE25L型粘度計を用いた。測定条件は、25℃の循環チラー環境にて、適宜測定に適する回転数(20mP・s以下のインキは回転数20rpm、20mP・sより粘度の高いインキは回転数10rpm)に合わせた後、3分後の測定値を粘度として用いた。
(Viscosity measurement)
The viscosity of the prepared ink was a TVE25L viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. The measurement conditions were set in a 25 ° C. circulating chiller environment, after adjusting to a rotation speed suitable for measurement (20 rpm for inks of 20 mP · s or less, and 10 rpm for inks with a viscosity higher than 20 mP · s). The measured value after the minute was used as the viscosity.
(実施例1〜実施例20、比較例1〜4)
3.インクジェット印刷
次に、先に調製したインクジェットインキ組成物を用い、表2、3に示す通り、以下のいずれかのヘッドを使用して、表2、3記載の印刷速度で印刷を行った。
なお、インキの印刷順は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に実施した。
・京セラ:京セラ(株)製ヘッド(KJ4A)を積んだインクジェット吐出装置により、周波数20kHz、ヘッド温度40℃、インキ液滴量6〜14pl、600×600dpiの印字条件で、リンテック社製PET K2411上へインキ組成物を吐出した。
・TEC:東芝テック(株)製ヘッド(CA3)を積んだインクジェット吐出装置により、周波数5kHz、ヘッド温度40℃、インキ液滴量42pl、150×150dpiの印字条件で、リンテック社製PET K2411上へインキ組成物を吐出した。
インキ着弾後、表2、3に示す通り、以下のいずれかのランプを使用して紫外線硬化を行い、硬化膜を得た。
・LED+メタハラ:インテグレーションテクノロジー社製LEDランプ(385nm,10m/sec、積算光量566mw/cm2)1灯、次いでハリソン東芝ライティング社製160W/cmメタルハライドランプ1灯でコンベア速度50m/min、1Passで紫外線硬化させた。
・メタハラ+メタハラ:ハリソン東芝ライティング社製160W/cmメタルハライドランプ2灯でコンベア速度50m/min、1Passで紫外線硬化させた。
(Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4)
3. Inkjet printing Next, as shown in Tables 2 and 3, printing was performed at the printing speeds listed in Tables 2 and 3 using the inkjet ink composition prepared previously, as shown in Tables 2 and 3.
The ink printing order was cyan, magenta, yellow, and black.
-Kyocera: on a PET K2411 manufactured by Lintec under the printing conditions of a frequency of 20 kHz, a head temperature of 40 ° C., an ink droplet amount of 6 to 14 pl, and 600 × 600 dpi using an inkjet discharge device loaded with a head (KJ4A) manufactured by Kyocera Corporation. The ink composition was discharged.
-TEC: onto a PET K2411 manufactured by Lintec under the printing conditions of a frequency of 5 kHz, a head temperature of 40 ° C., an ink droplet amount of 42 pl, and 150 × 150 dpi using an inkjet discharge device loaded with a head (CA3) manufactured by Toshiba Tec Corporation The ink composition was discharged.
After ink landing, as shown in Tables 2 and 3, ultraviolet curing was performed using one of the following lamps to obtain a cured film.
-LED + Metahara: One LED lamp (385 nm, 10 m / sec, integrated light quantity 566 mw / cm 2 ) manufactured by Integration Technology, followed by one 160 W / cm metal halide lamp manufactured by Harrison Toshiba Lighting, at a conveyor speed of 50 m / min, 1 Pass UV cured.
Meta-harass + meta-harass: UV cured with two 160 W / cm metal halide lamps manufactured by Harrison Toshiba Lighting Corporation at a conveyor speed of 50 m / min and 1 Pass.
(酸素濃度)
紫外線硬化を行う際、DIC社製ガス分離モジュールSEPAREL MJ−G530Cの流量を変え発生した窒素富化空気を装置内に送り込むことにより、表2および表3に示した硬化時の酸素濃度を調整した。ここで述べる酸素濃度とは、紫外線照射をうける際の印刷物表面の酸素濃度のことである。酸素濃度は、燃焼排ガス酸素濃度計HT−1200N(ホダカ株式会社製)を、紫外線照射ユニットの直前に設置し、測定し平均値を記載した。
(Oxygen concentration)
When performing UV curing, the oxygen concentration during curing shown in Tables 2 and 3 was adjusted by feeding the nitrogen-enriched air generated by changing the flow rate of the gas separation module SEPAREL MJ-G530C manufactured by DIC into the apparatus. . The oxygen concentration described here is the oxygen concentration on the surface of the printed material when subjected to ultraviolet irradiation. The oxygen concentration was measured by installing a combustion exhaust gas oxygen concentration meter HT-1200N (manufactured by Hodaka Co., Ltd.) immediately before the ultraviolet irradiation unit and recording the average value.
4.硬化膜評価
併せて、後述する方法に従い、硬化膜について、各種評価を行った。
4). In addition to the evaluation of the cured film, various evaluations were performed on the cured film according to the method described below.
(硬化膜中に残留する未反応モノマー・開始剤の抽出と量の算出)
CYAN、MAGENTA、YELLOW、BLACKの4色を用いて高精細カラーデジタル標準画像データ(ISO/JIS−SCID JISX 9201準拠 JSA−00001)のサンプル番号5(自転車)を印刷したA4サイズの硬化膜を、基材ごと1cm四方に切断し、密閉した容器に入ったメチルエチルケトン100mlに3日間60℃で浸漬することにより、硬化膜中の残留成分を抽出した。2日後、攪拌して均一化させたメチルエチルケトンを容器内から取り出し、抽出した成分をGCMS(島津製作所製GCMS−QP2010 Plus)およびHPLC(島津製作所製)にて同定した。検出された化合物の検量線を作製して各化合物を定量することにより、硬化膜中に残留する未反応モノマー・開始剤の量を算出した。
(Extraction of unreacted monomer and initiator remaining in cured film and calculation of amount)
A4 size cured film on which sample number 5 (bicycle) of high-definition color digital standard image data (ISO / JIS-SCID JISX 9201 compliant JSA-00001) is printed using four colors of CYAN, MAGENTA, YELLOW, and BLACK. The entire substrate was cut into a 1 cm square and immersed in 100 ml of methyl ethyl ketone in a sealed container for 3 days at 60 ° C. to extract residual components in the cured film. Two days later, methyl ethyl ketone stirred and homogenized was taken out of the container, and the extracted components were identified by GCMS (GCMS-QP2010 Plus manufactured by Shimadzu Corporation) and HPLC (manufactured by Shimadzu Corporation). An amount of unreacted monomer / initiator remaining in the cured film was calculated by preparing a calibration curve of the detected compound and quantifying each compound.
(硬化膜重量)
硬化膜重量は、以下のように算出した。
硬化膜重量=印刷後の印刷物(硬化膜+基材)重量−印刷前の基材重量
(Cured film weight)
The cured film weight was calculated as follows.
Cured film weight = printed material after printing (cured film + base material) weight−base material weight before printing
(モノマー残留率)
硬化膜中に残留する未反応モノマーの残留率は、以下のように算出した。
モノマー残留率=抽出されたモノマー総量(g)/硬化膜重量(g)
(開始剤残留率)
硬化膜中に残留する未反応開始剤の残留率は、以下のように算出した。
開始剤残留率=抽出された開始剤総量(g)/硬化膜重量(g)
EUPIAガイダンス(EuPIA Guideline on Printing Inks applied to the non-food contact surface of food packaging materials and articles)に従った食品包装用印刷物の評価を各原料に対し実施した結果、食品代用評価液中へのマイグレーション値の下限値を下回るためには、硬化物中に残存するモノマーや開始剤の残留量を一定値以下とすることで基準を満たすことがわかっている。その結果から、本発明においては、モノマー残留率は0.5%以下、開始剤残留率は10%以下を、残留実用レベルと判断した。
(Monomer residual rate)
The residual ratio of unreacted monomer remaining in the cured film was calculated as follows.
Monomer residual ratio = total amount of extracted monomers (g) / weight of cured film (g)
(Initiator residual rate)
The residual ratio of unreacted initiator remaining in the cured film was calculated as follows.
Initiator residual ratio = total amount of extracted initiator (g) / weight of cured film (g)
As a result of evaluating the printed materials for food packaging according to EUPIA guidance (EuPIA Guideline on Printing Inks applied to the non-food contact surface of food packaging materials and articles), the migration value into the food substitute evaluation liquid In order to fall below the lower limit of the above, it is known that the standard is satisfied by setting the residual amount of the monomer and initiator remaining in the cured product to a certain value or less. From the results, in the present invention, the residual monomer ratio was determined to be 0.5% or less, and the residual initiator ratio was 10% or less as the residual practical use level.
(臭気)
臭気の評価は、印刷・硬化直後の印刷物を使用して判断した。評価基準は以下の通りであり、△以上を良好とする。
○:ほとんど臭気がなく、食品の味や風味を損なわせる恐れがない
△:印刷直後はモノマーないしは開始剤の臭気をかすかに感じるものの、1時間後には臭気は感じられず、食品の味や風味を損なわせる恐れはない
×:モノマーないしは開始剤の臭気が強く印刷から1日経過後も臭気が感じられることから、食品の味や風味を損なわせる恐れがある
(Odor)
The evaluation of odor was judged using a printed material immediately after printing and curing. The evaluation criteria are as follows.
○: There is almost no odor and there is no fear of impairing the taste and flavor of food △: Immediately after printing, the odor of the monomer or initiator is faint, but no odor is felt after 1 hour, the taste and flavor of food ×: The odor of the monomer or initiator is strong and the odor can be felt even after 1 day from printing, which may impair the taste and flavor of the food.
(画質)
画質の評価は、CYAN、MAGENTA、YELLOW、BLACKの4色を用いて高精細カラーデジタル標準画像データ(ISO/JIS−SCID JISX 9201準拠 JSA−00001)のサンプル番号5(自転車)を印刷して目視で評価した。評価基準は以下の通りであり、△以上を良好とする。
○:ラベル市場において実用品位を上回る画質
△:ラベル市場において実用品位同等の画質
×:ラベル市場において実用品位に満たない画質
(image quality)
Image quality is evaluated by printing sample number 5 (bicycle) of high-definition color digital standard image data (ISO / JIS-SCID JISX 9201 compliant JSA-00001) using four colors of CYAN, MAGENTA, YELLOW, and BLACK. It was evaluated with. The evaluation criteria are as follows.
○: Image quality exceeding practical quality in the label market △: Image quality equivalent to practical quality in the label market ×: Image quality less than practical quality in the label market
(文字)
文字の評価は、BLACKインキで印刷基材に文字を印刷し、文字を読むことができる最小ポイントを評価することによって判断した。評価基準は以下の通りであり、△以上を良好とする。
○:4ptの文字が読める
△:8ptの文字は読めるが、4ptの文字は読めない
×:8ptの文字が読めない
(character)
The evaluation of the character was judged by printing the character on the printing substrate with BLACK ink and evaluating the minimum point at which the character can be read. The evaluation criteria are as follows.
○: Can read 4pt characters △: Can read 8pt characters, but cannot read 4pt characters ×: Cannot read 8pt characters
(実施例1〜12、19、20)
なお、実施例13〜18は、参考例である。
表2に示す通り、実施例1〜12、19、20では全てモノマー残留率が0.5重量%以下かつ開始剤残留率が10重量%以下であり、硬化膜の臭気はほぼ感じられないレベルであった。また画質・文字ともに良好であり、食品用ラベルとして好ましい品質を示した。中でも実施例1、2、4、5、7、8はモノマー残留率が0.3重量%以下、開始剤残留率が6%以下であり、印刷物の長期の保存においてもインキ成分の食品への混入が極めて起こりにくいと考えられる上に、高速印刷での高画質・高精細な描画が可能であることから、食品ラベルとしてより好ましいといえる。
(Examples 1 to 12, 19, 20)
Examples 13 to 18 are reference examples.
As shown in Table 2, in Examples 1 to 12, 19, and 20, the monomer residual ratio is 0.5% by weight or less and the initiator residual ratio is 10% by weight or less, and the odor of the cured film is hardly felt. Met. In addition, both the image quality and the characters were good, and the quality desirable as a food label was shown. Among them, Examples 1, 2, 4, 5, 7, and 8 have a monomer residual ratio of 0.3% by weight or less and an initiator residual ratio of 6% or less. In addition to being considered extremely unlikely to be mixed, high-quality and high-definition drawing in high-speed printing is possible, so it can be said that it is more preferable as a food label.
(比較例1〜比較例4)
一方、表3に示す通り、比較例1ではインキの粘度が非常に高く、吐出時粘度が高すぎるため、ヘッド上でインキへのエネルギー伝搬が効率良く行えず、またメニスカスも安定しないことから、吐出が安定せず、画質、文字の描画品質ともに実用品位には成りえなかった。また比較例2、3では、開始剤量/モノマー量の比率が低すぎるないしは高すぎる。比較例2では、開始剤/モノマー比率が低すぎ、モノマー硬化が十分ではなく、硬化膜に多量にモノマーが残留してしまう。また比較例3では、モノマーに対して開始剤が過剰であるため硬化膜に多量に開始剤が残留してしまう。比較例2、3いずれも印刷・硬化後の臭気が強く、食品ラベルとして使用するには食品の味や風味を損なう上に、食品へマイグレーションする危険性があるという点から不適切であった。また比較例4では大気の酸素濃度下(21%)で硬化を行ったが、硬化膜表面で酸素による硬化阻害の影響を大きく受けるため、多量に硬化膜にモノマーが残留してしまい、やはり上記の理由により食品ラベルとして使用するには不適切であった。
(Comparative Examples 1 to 4)
On the other hand, as shown in Table 3, in Comparative Example 1, the viscosity of the ink is very high, and the viscosity at the time of ejection is too high. Therefore, energy cannot be efficiently transmitted to the ink on the head, and the meniscus is not stable. Discharge was not stable, and image quality and character drawing quality were not practical. In Comparative Examples 2 and 3, the ratio of initiator amount / monomer amount is too low or too high. In Comparative Example 2, the initiator / monomer ratio is too low, the monomer curing is not sufficient, and a large amount of monomer remains in the cured film. Moreover, in the comparative example 3, since an initiator is excess with respect to a monomer, an initiator will remain in a large amount in a cured film. Both Comparative Examples 2 and 3 had a strong odor after printing and curing, and were unsuitable for use as a food label from the point of impairing the taste and flavor of the food and the risk of migration to food. In Comparative Example 4, curing was performed under atmospheric oxygen concentration (21%). However, since the surface of the cured film was greatly affected by the inhibition of curing by oxygen, a large amount of monomer remained in the cured film. For this reason, it was inappropriate for use as a food label.
Claims (9)
前記モノマーが、2官能以上の多官能モノマーを含み、かつ、
分子量300以上のモノマーを含まないか、または、分子量300以上のモノマーがインキ全重量中15重量%以下であり、
0≦単官能モノマー量/多官能モノマー量≦0.2(重量比)であり、
0.02≦開始剤量/モノマー量≦0.16(重量比)であり、
2官能以上の多官能モノマーが、アクリル酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル(VEEA)を含み、かつ前記VEEAを、インクジェットインキ全体の10〜60重量含み、
開始剤が、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を含み、
インキ粘度が、20mPa・s以下であり、
活性エネルギー線照射時の酸素濃度が、大気中の酸素濃度未満の雰囲気下で硬化されることを特徴とする活性エネルギー線硬化型インクジェットインキ硬化膜の製造方法。
A method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film that is cured by a 1-pass printing method using an active energy ray-curable inkjet ink containing a colorant, a monomer, and an initiator,
The monomer contains a polyfunctional monomer having two or more functions, and
A monomer having a molecular weight of 300 or more is not contained, or a monomer having a molecular weight of 300 or more is 15% by weight or less based on the total weight of the ink;
0 ≦ monofunctional monomer amount / polyfunctional monomer amount ≦ 0.2 (weight ratio),
0.02 ≦ initiator amount / monomer amount ≦ 0.16 (weight ratio),
The bifunctional or higher polyfunctional monomer contains 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl acrylate (VEEA), and the VEEA contains 10 to 60% by weight of the entire inkjet ink,
The initiator comprises bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide;
The ink viscosity is 20 mPa · s or less,
A method for producing an active energy ray-curable inkjet ink cured film, wherein the oxygen concentration at the time of irradiation with active energy rays is cured in an atmosphere less than the oxygen concentration in the atmosphere.
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