(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
硬化性モノマーは、メタクリレートモノマー、アクリレートモノマー、ジメタクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー、トリアクリレートモノマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載のインク。
光開始剤が、ヒドロキシケトン、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキシド、フェニルグリオキシレート、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載のインク。
硬化性モノマーは、メタクリレートモノマー、アクリレートモノマー、ジメタクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー、トリアクリレートモノマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項10に記載のインク。
光開始剤が、ヒドロキシケトン、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキシド、フェニルグリオキシレート、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項10に記載のインク。
硬化性モノマーは、メタクリレートモノマー、アクリレートモノマー、ジメタクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー、トリアクリレートモノマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項15に記載のインク。
光開始剤が、ヒドロキシケトン、ベンゾフェノン、アシルホスフィンオキシド、フェニルグリオキシレート、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項15に記載のインク。
【発明を実施するための形態】
【0008】
「硬化性」という用語は、例えば、遊離ラジカル経路を含む重合によって硬化させ得るか、および/または放射線感受性の光開始剤を用いることによって、重合が光によって開始する材料を記載する。「放射線硬化性」という用語は、例えば、光源および熱源を含む放射線源に露光したときに、開始剤存在下または非存在下で硬化するすべての形態を指す。例示的な放射線硬化技術としては、限定されないが、紫外(UV)光を用いた硬化(例えば、200〜400nmまたはもっとまれな可視光を用い、場合により、光開始剤および/または感作剤の存在下)、場合により、光開始剤非存在下での電子ビーム(すなわち、電子線)照射を用いた硬化、高温熱開始剤存在下または非存在下で熱硬化を用いた硬化(吐出温度で主に不活性であってもよい)、および適切なこれらの組み合わせが挙げられる。
【0009】
本明細書で使用する場合、「粘度」という用語は、サンプルに一定の剪断歪みを加えるか、または小さな振幅の正弦波変形を加えることが可能な機械的なレオメーターによって与えられる典型的な測定値である複素粘度を指す。この種の装置では、剪断歪みは、操作者によってモーターに加えられ、サンプルの変形(トルク)をトランスデューサによって測定する。このような装置の例は、Rheometrics Fluid Rheometer RFS3またはARESメカニカルレオメーターであり、両方ともTA Instrumentsの一部門であるRheometrics製である。本実施形態は、間接的な印刷プロセスまたは間接的な印刷インクジェット用途のための乳化したUV硬化性インクを開示する。
【0010】
本実施形態の乳化したUV硬化性インクは、インクジェット(例えば、圧電)印刷ヘッドで使用するのに必要な表面張力(15〜50mN/mの範囲)、粘度(3〜20cPの範囲)、粒径(<600nm)を有していてもよい。
【0011】
いくつかの実施形態では、インクは、表面張力が約15mN/m〜約50mN/m、例えば、約18mN/m〜約40mN/m、または約20mN/m〜約30mN/mである。
【0012】
いくつかの実施形態では、インクは、吐出温度での粘度が約2cP〜約20cP、例えば、約3cP〜約15cP、または約4cP〜約12cPである。具体的な実施形態では、インク組成物は、約70℃未満、例えば、約25℃〜約70℃、または約30℃〜約50℃、例えば、約30℃〜約40℃の温度で吐出される。
【0013】
いくつかの実施形態では、インクは、平均顔料粒径が、約600nm未満、例えば、約25nm〜約500nm、または約50nm〜約300nm未満である。
【0014】
図1は、2工程の転写硬化プロセスを適用するための本発明の実施形態の画像化システムの模式図を開示し、それによって、本開示のインクが、その後に受け入れ基材に転写するために中間体転写表面に印刷される。間接的な印刷プロセス中、本発明の実施形態のインクが吐出され、インクジェット1を介して中間受け入れ部材5に広げられる。中間受け入れ部材5は、
図1に示すように、ドラムの形態で与えられてもよいが、ウェブ、平板、ベルト、帯状物または任意の他の適切な設計として与えられてもよい。
【0015】
図1を再び参照すると、中間受け入れ部材5を加熱デバイス3によって加熱し、インク2のインク媒剤中の内容物である水を(部分的または完全に)除去してもよい。必要な場合、膜の分離を減らすために、転写前に、インク画像を、場合により、UV光4によって部分的に硬化させてもよい(例えば、370〜420nm)。前硬化工程に長い波長の光を用いると、表面の大部分が硬化していない状態のままで、インク/転写基材の界面に対し、インクの塊が下方向に重合する。この部分的に硬化した状態によって、凝集および最終的な基材への転写が増すことに起因して、硬化していないインク膜の粘着性表面に起因して、転写基材から剥離することができるはずである。得られたインク膜は、アミドゲル化剤、モノマーおよび/またはオリゴマー(部分的に硬化していてもよく、部分的に硬化していなくてもよい)、添加剤および任意要素の着色剤を含む。次いで、インク膜(すなわち、インク画像8)を制御された温度および圧力の下で中間受け入れ部材5から最終的な受け入れ基材10に転写してもよい。インク画像の転写は、加圧状態で接触させることによって行われてもよい。次いで、転写された画像9にさらにUV照射6を加え(例えば、250〜420nm)、完全な架橋を誘発し、堅牢性の高い画像11を得る。
【0016】
間接的な印刷プロセスに適したインクは、中間受け入れ部材5を濡らし、一時的な画像2を作成することができ、刺激によって誘発される特性変化を受け、転写工程で、中間受け入れ部材5から剥離することができなければならないことを注記することが重要である。
【0017】
(アミドゲル化剤)
本実施形態のインクは、アミドゲル化剤を含む。アミドゲル化剤は、以下の式
【化3】
を有していてもよく、式中、R
1は、(i)例えば、アルキレン鎖に1〜約20個、例えば、1〜約12個、または1〜約4個の炭素原子を含む、アルキレン基(アルキレン基は、二価の脂肪族基またはアルキル基であると定義され、直鎖および分岐、飽和および不飽和、環状および非環状、置換および非置換のアルキレン基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アルキレン基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、
(ii)例えば、アリーレン鎖に約5〜約20個の炭素原子、例えば、約6〜約14個、または約6〜約10個の炭素原子を含む、アリーレン基(アリーレン基は、二価の芳香族基またはアリール基であると定義され、置換および非置換のアリーレン基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アリーレン基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、
(iii)例えば、アリールアルキレン鎖に約6〜約32個の炭素原子、例えば、約7〜約22個、または約7〜約20個の炭素原子を含む、アリールアルキレン基(アリールアルキレン基は、二価のアリールアルキル基であると定義され、置換および非置換のアリールアルキレン基を含み、アリールアルキレン基のアルキル部分は、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アリールアルキレン基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、または
(iv)例えば、アルキルアリーレン鎖に約6〜約32個の炭素原子、例えば、約7〜約22個、または約7〜約20個の炭素原子を含む、アルキルアリーレン基(アルキルアリーレン基は、二価のアルキルアリール基であると定義され、置換および非置換のアルキルアリーレン基を含み、アルキルアリーレン基のアルキル部分は、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アルキルアリーレン基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい)であり、置換されたアルキレン基、アリーレン基、アリールアルキレン基およびアルキルアリーレン基の置換基は、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、チオカルボニル基、スルフィド基、ニトロ基、ニトロソ基、アシル基、アゾ基、ウレタン基、尿素基、これらの混合物などであってもよく、2個以上の置換基が結合して環を形成していてもよく;
R
2は、(i)例えば、アルキレン鎖に1〜約54個の炭素原子、例えば、1〜約44個、または1〜約36個の炭素原子を含む、アルキレン基(アルキレン基は、二価の脂肪族基またはアルキル基であると定義され、直鎖および分岐、飽和および不飽和、環状および非環状、置換および非置換のアルキレン基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アルキレン基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、
(ii)例えば、アリーレン鎖に5〜約14個の炭素原子、例えば、6〜約14個、または7〜約10個の炭素原子を含む、アリーレン基(アリーレン基は、二価の芳香族基またはアリール基であると定義され、置換および非置換のアリーレン基を含み、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アリーレン基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、
(iii)例えば、アリールアルキレン鎖に約6〜約32個の炭素原子、例えば、約7〜約22個、または約8〜約20個の炭素原子を含む、アリールアルキレン基(アリールアルキレン基は、二価のアリールアルキル基であると定義され、置換および非置換のアリールアルキレン基を含み、アリールアルキレン基のアルキル部分は、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アリールアルキレン基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい)、または
(iv)例えば、アルキルアリーレン鎖に約6〜約32個の炭素原子、例えば、約7〜約22個、または約7〜約20個の炭素原子を含む、アルキルアリーレン基(アルキルアリーレン基は、二価のアルキルアリール基であると定義され、置換および非置換のアルキルアリーレン基を含み、アルキルアリーレン基のアルキル部分は、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素など)が、アルキルアリーレン基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい)であり、置換されたアルキレン基、アリーレン基、アリールアルキレン基およびアルキルアリーレン基の置換基は、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、チオカルボニル基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ホスフェート基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、アシル基、酸無水物基、アジド基、アゾ基、シアネート基、ウレタン基、尿素基、これらの混合物などであってもよく、2個以上の置換基が結合して環を形成していてもよく;
R
3は、(i)直鎖および分岐、飽和および不飽和、環状および非環状の置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子がアルキル基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アルキル基、(ii)置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子がアリール基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アリール基、(iii)置換および非置換のアリールアルキル基を含み、アリールアルキル基のアルキル部分が、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子が、アリールアルキル基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アリールアルキル基、または(iv)置換および非置換のアルキルアリール基を含み、アルキルアリール基のアルキル部分が、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、または、ヘテロ原子が、アルキルアリール基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アルキルアリール基であり;Xは、酸素原子または式−NR
4−基であり、R
4は、(i)水素原子、(ii)直鎖および分岐、飽和および不飽和、環状および非環状の置換および非置換のアルキル基を含み、ヘテロ原子がアルキル基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アルキル基、(iii)置換および非置換のアリール基を含み、ヘテロ原子がアリール基に存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アリール基、(iv)置換および非置換のアリールアルキル基を含み、アリールアルキル基のアルキル部分が、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子が、アリールアルキル基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アリールアルキル基、または(v)置換および非置換のアルキルアリール基を含み、アルキルアリール基のアルキル部分が、直鎖または分岐、飽和または不飽和、環状または非環状であってもよく、ヘテロ原子が、アルキルアリール基のアリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していてもよく、または存在していなくてもよい、アルキルアリール基であり;
nは、約1〜約20、約1〜約15、約1〜約10、または約1〜約5である。
【0018】
ある具体的な実施形態では、R
2は、式−C
34H
56+a−であり、不飽和部と環状基とを含んでいてもよい分岐したアルキレン基であり、aは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の整数であり、例えば、以下の式
【化4】
の異性体を含む。
【0019】
一実施形態では、R
1は、エチレン(−CH
2CH
2−)基である。
【0020】
いくつかの実施形態では、R
3は、−(CH
2)
p−O−Aであり、pは、約1〜約5、約1〜約3、または2であり、Aは、置換されたアリール基またはヘテロアリール基であり、ヒドロキシル基、または約1〜10個の炭素原子を含むアルキル基で置換されていてもよく、アルキル基は、直鎖、分枝鎖または環状であってもよく、アルキル基は、ヒドロキシル、オキソ、アルキル、ハロ、またはこれらの混合物でさらに置換されていてもよい。
【0021】
一実施形態では、R
3は、
【化5】
である。
【0022】
いくつかの実施形態では、ゲル化剤は、以下の式
【化6】
を有し、式中、−C
34H
56+a−は、不飽和部と環状基とを含んでいてもよい分岐したアルキレン基をあらわし、aは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の整数であり、nは、1〜約20、約1〜約15、約1〜約10、または約1〜約5であり、例えば、以下の式の異性体を含む。
【化7】
【0023】
アミドゲル化剤を以下の反応スキーム1にしたがって調製することができる。
【化8】
【0024】
反応中の試薬(XHCOR
2COXH)に対するジアミン(H
2NR
1NH
2)のモル比を変えることによって、アミドゲル化剤前駆体(またはアミドゲル化剤)の繰り返し単位の数(nによってあらわされる)が変わる。例えば、nが1であることが望ましい場合、試薬(例えば、二酸)に対するジアミンのモル比は、約1:2であろう。さらなる合成の詳細は、US 8,142,557号に開示され、本明細書に参考として組み込まれる。
【0025】
アミドゲル化剤は、乳化したUV硬化性インクの合計重量を基準として、約0.5〜約2.5重量%、約0.75〜約1.75重量%、または約1.05〜約1.75重量%の量で存在していてもよい。
【0026】
(放射線硬化性のモノマーおよびオリゴマー)
いくつかの実施形態では、光硬化性インクは、放射線硬化性材料を含む。放射線硬化性材料の例としては、任意の適切な硬化性モノマー、および/またはオリゴマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、硬化性モノマーは、一官能アクリレートモノマー、多官能アクリレートモノマー、一官能メタクリレートモノマー、多官能メタクリレートモノマー、またはこれらの混合物である。いくつかの実施形態では、硬化性モノマーは、メタクリレートモノマー、アクリレートモノマー、ジメタクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー、トリアクリレートモノマー、およびこれらの混合物である。硬化性モノマー化合物の例としては、例えば、アクリレートモノマー化合物およびメタクリレートモノマー化合物が挙げられる。硬化性モノマーの具体例としては、例えば、3,3,5,トリメチルシクロヘキシルメタクリレート(例えば、CD421(登録商標))、ジシクロペンタジエニルメタクリレート(例えば、CD535(登録商標))、ジエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート(例えば、CD545(登録商標))、メトキシポリエチレングリコール(550)モノアクリレートモノマー(CD553(登録商標))、アルコキシル化テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、CD611(登録商標))、エトキシル化(4)ノニルフェノールメタクリレート(例えば、CD612(登録商標))、エトキシル化ノニルフェノールアクリレート(例えば、CD613(登録商標))、トリエチレングリコールエチルエーテルメタクリレート(例えば、CD730(登録商標))、一官能酸エステル(例えば、CD9050(登録商標))、アルコキシル化ラウリルアクリレート(例えば、CD9075(登録商標))、アルコキシル化フェノールアクリレート(例えば、CD9087(登録商標))、テトラヒドロフルフリルメタクリレート(例えば、SR203(登録商標))、メタクリル酸イソデシル(例えば、SR242(登録商標))、2(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート(例えば、SR256(登録商標))、アクリル酸ステアリル(例えば、SR257(登録商標))、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、SR285(登録商標))、メタクリル酸ラウリル(例えば、SR313A(登録商標))、メタクリル酸ステアリル(例えば、SR324(登録商標))、アクリル酸ラウリル(例えば、SR335(登録商標))、2−フェノキシルエチルアクリレート(例えば、SR339(登録商標))、2−フェノキシルエチルメタクリレート(例えば、SR340(登録商標))、アクリル酸イソデシル(例えば、SR395(登録商標))、メタクリル酸イソボルニル(例えば、SR423(登録商標))、アクリル酸イソオクチル(例えば、SR440(登録商標))、アクリル酸オクタデシル(SR484(登録商標))、アクリル酸トリデシル(SR489(登録商標))、メタクリル酸トリデシル(SR493(登録商標))、カプロラクトンアクリレート(例えば、SR495(登録商標))、エトキシル化(4)ノニルフェノールアクリレート(例えば、SR504(登録商標))、アクリル酸イソボルニル(例えば、SR506A(登録商標))、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(例えば、SR531(登録商標))、メトキシポリエチレングリコール(350)モノメタクリレート(例えば、SR550(登録商標))、ポリエチレングリコール(400)ジメタクリレート(SR603(登録商標))、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート(例えば、SR610(登録商標))、ポリプロピレングリコール(400)ジメタクリレート(例えば、SR644(登録商標))、ポリエチレングリコール(1000)ジメタクリレート(例えば、SR740(登録商標))、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(例えば、SR833S(登録商標))、プロポキシル化(2)ネオペンチルグリコールジアクリレート(例えば、SR9003(登録商標))、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート(例えば、SR9045(登録商標))、アルコキシル化脂肪族ジアクリレート(例えば、SR9209A(登録商標))、ジプロピレングリコールジアクリレート(例えば、SR508(登録商標))など、およびこれらの混合物が挙げられる。上に開示するすべてのモノマーは、Sartomer Co.Inc.から市販されている。
【0027】
硬化性アクリレートモノマーの粘度は、典型的には、25℃で約1〜約150cP、約2〜約145cP、または約3〜約140cPである。
【0028】
硬化性オリゴマーの具体例としては、例えば、ジアクリレートオリゴマー(例えば、CN132(登録商標))、脂肪族モノアクリレートオリゴマー(例えば、CN152(登録商標))、芳香族モノアクリレートオリゴマー(例えば、CN131(登録商標))、アクリルオリゴマー(例えば、CN2285(登録商標))、四官能アクリルオリゴマー(例えば、CN549(登録商標))など、およびこれらの混合物が挙げられる。上に開示するすべてのモノマーは、Sartomer Co.Inc.から市販されている。
【0029】
硬化性アクリレートオリゴマーの粘度は、典型的には、25℃で約50〜約1200cP、または約75〜1100cP、または約100〜1000cPである。
【0030】
モノマー、オリゴマー、またはこれらの混合物は、任意の適切な量で存在していてもよい。いくつかの実施形態では、モノマー、オリゴマー、またはこれらの混合物は、乳化したUV硬化性インクの合計重量を基準として、重量で、約15〜約20%、または約15〜約19%、または約15〜約18%の量で存在する。
【0031】
(光開始剤)
本実施形態のインクは、1つ以上の光開始剤を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、光開始剤としては、ベンゾフェノン、ヒドロキシケトン(例えば、アルファ−ヒドロキシケトン)、アミノケトン(例えば、アルファ−アミノケトン)、フェニルグリオキシレート、アシルホスフィンオキシド、およびこれらの混合物が挙げられる。光開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン;1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、例えば、以下の構造を有するIrgacure(登録商標)184(BASF Corp.)
【化9】
(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)
アルファ−ヒドロキシケトン、例えば、Irgacure(登録商標)184とベンゾフェノンの1:1混合物であるIrgacure(登録商標)500(BASF Corp.);Esacure(登録商標)TZT(2,4,6−トリメチルベンゾフェノンおよび4−メチルベンゾフェノンの共晶混合物)、Esacure KIP 100F(18℃未満で結晶化するベンゾフェノン(50重量%)液体)、Esacure(登録商標)KL 200(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン、100%活性物質の液体)、Darocur(登録商標)1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン)、Irgacure(登録商標)2959(2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン)、Darocur(登録商標)4265(Darocur(登録商標)TPOおよびDarocur(登録商標)1173の1:1重量%の混合物)、Irgacure(登録商標)2022(Irgacure(登録商標)819およびDarocur(登録商標)1173の1:4重量%の混合物)、Esacure KIP 150(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]/半固体)、Esacure KIP 75LT(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]/25%のTPGDA(トリプロピレングリコールジアクリレート)で希釈した液体混合物、Esacure(登録商標)KIP IT(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]/35%のプロポキシル化グリセロールトリアクリレートで希釈した液体混合物、Irgacure(登録商標)369(2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、Irgacure(登録商標)379(2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(4−モルホリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン、Irgacure(登録商標)907(2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノン)、Irgacure(登録商標)1300(Irgacure(登録商標)369およびIrgacure(登録商標)651の3:7重量%の混合物);Irgacure(登録商標)651(2,2’−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン);アシルホスホンオキシド、例えば、以下の構造を有するエチル−2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネート
【化10】
例えば、Lucirin(登録商標)TPO−L(BASF Corp.)、
Irgacure(登録商標)2022(Irgacure(登録商標)819およびDarocur(登録商標)1173の1:4重量%の混合物)、Irgacure(登録商標)2100(アシルホスフィンオキシドの液体ブレンド);Lucirin(登録商標)TPO(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シド)、Darocur(登録商標)4265(Lucirin(登録商標)TPOおよびDarocur(登録商標)1173の1:1重量%の混合物);フェニルグリオキシレート、例えば、Dacrocur(登録商標)MBF(BASF Corp.)(フェニルグリオキシル酸メチルエステル)、Irgacure(登録商標)754(オキシ−フェニル−酢酸 2−[2 オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステルおよびオキシ−フェニル−酢酸 2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステル)、およびこれらの混合物が挙げられる。
【0032】
以下の表1は、市販の光開始剤のUV吸収範囲を示す。
【表1】
【0033】
乳化したUV硬化性インク組成物に含まれる光開始剤の合計量は、例えば、乳化したUV硬化性インク組成物全体の約0.5〜約4重量%、例えば、約0.75〜約3重量%、または約1〜約2.5重量%であってもよい。
【0034】
(界面活性剤)
開示するインクは、界面活性剤も含んでいてもよい。適切な界面活性剤の例としては、イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、双性イオン系界面活性剤など、およびこれらの混合物が挙げられる。適切な界面活性剤の例としては、アルキルポリエチレンオキシド、アルキルフェニルポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、アセチレン系ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド(ジ)エステル、ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミド、ジメチコーンコポリオール、置換アミンオキシドなどが挙げられ、具体例としては、一級、二級、三級アミンの塩化合物、例えば、ラウリルアミン、ココナツアミン、ステアリルアミン、ロジンアミンの塩酸塩、酢酸塩;四級アンモニウム塩型化合物、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリド、ベンザルコニウムクロリドなど;ピリジニウム塩型化合物、例えば、セチルピリジニウムクロリド、セチルピリジニウムブロミドなど;非イオン系界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、アセチレンアルコール、アセチレングリコール;他の界面活性剤、例えば、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、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;フルオロ界面活性剤など、およびこれらの混合物が挙げられる。非イオン系界面活性剤のさらなる例としては、ポリアクリル酸、メタロース、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール、Rhone−PoulencからIGEPAL CA−210(商標)、IGEPAL CA−520(商標)、IGEPAL CA−720(商標)、IGEPAL CO−890(商標)、IGEPAL C0−720(商標)、IGEPAL C0−290(商標)、IGEPAL CA−21O(商標)、ANTAROX 890(商標)、ANTAROX 897(商標が挙げられる。適切な非イオン系界面活性剤の他の例としては、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドのブロックコポリマーが挙げられ、SYNPERONIC(商標)PE/F、例えば、SYNPERONIC(商標)PE/F 108として市販されるものが挙げられる。適切なアニオン系界面活性剤の他の例としては、サルフェートおよびスルホネート、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキルサルフェートおよびスルホネート、酸、例えば、Sigma−Aldrichから入手可能なアビエチン酸、第一工業製薬株式会社から入手可能なNEOGEN R(商標)、NEOGEN SC(商標)、これらの組み合わせなどが挙げられる。適切なアニオン系界面活性剤の他の例としては、Dow Chemical Company製のアルキルジフェニルオキシドジスルホネートDOWFAX(商標)2A1、および/またはTayca Corporation(日本)製の分枝鎖ナトリウムドデシルベンゼンスルホネートTAYCA POWER BN2060が挙げられる。通常は正に帯電している適切なカチオン系界面活性剤の他の例としては、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、ジアルキルベンゼンアルキルアンモニウムクロリド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムブロミド、ベンザルコニウムクロリド、セチルピリジニウムブロミド、C12,C15,C17トリメチルアンモニウムブロミド、四級化したポリオキシエチルアルキルアミンのハロゲン化物塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、MIRAPOL(商標)およびALKAQUAT(商標)(Alkaril Chemical Companyから入手可能)、Kao Chemicalから入手可能なSANIZOL(商標)(ベンザルコニウムクロリド)、およびこれらの混合物が挙げられる。任意の2種類以上の界面活性剤を使用してもよい。
【0035】
任意要素の界面活性剤は、任意の望ましい量または効果的な量で存在していてもよい。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、インク組成物の合計重量を基準として約0.01〜約5重量%の量で存在する。ある場合には、界面活性剤を分散剤と呼ぶことを注記しておくべきである。
【0036】
(着色剤)
いくつかの実施形態では、着色剤は、インクに望ましい色を付与するのに十分な量で、顔料、染料、これらの組み合わせ、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、ブラウン、これらの組み合わせを含んでいてもよい。
【0037】
着色剤は、着色剤分散物の形態で与えられてもよい。いくつかの実施形態では、着色剤分散物は、平均粒径が約20〜約500ナノメートル(nm)、または約20〜約400nm、または約30〜約300nmである。いくつかの実施形態では、着色剤は、染料、顔料、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、場合により、着色剤は、着色剤、任意要素の界面活性剤、任意要素の分散剤を含む分散物である。
【0038】
顔料も、硬化性相変化インクに適した着色剤である。いくつかの実施形態では、着色剤は、例えば、インク中に、乳化したUV硬化性インクの約0.1〜約10重量%、または約0.1〜約7.5重量%、または約0.1〜約5重量%の量で含まれていてもよい。
【0039】
本明細書に記載するインク組成物は、約70℃未満、例えば、約25℃〜約70℃、または約30℃〜約50℃の温度で吐出されてもよい。したがって、インク組成物は、圧電インクジェットデバイスに使用するのに理想的に適している。
【0040】
いくつかの実施形態では、本発明のプロセスは、本明細書に開示するように調製されたインクをインクジェット印刷装置に組み込むことと、インク液滴を画像状のパターンになるように中間転写体に放出することと、この画像を加熱し、溶媒を部分的または完全に除去することと、場合により、部分的に硬化させることと、画像状のパターンのインクを中間転写体から最終的な記録基材に転写することと、その後に、硬化させて堅牢性の高い画像を作成することとを含む。いくつかの実施形態では、中間転写体を、最終的な記録シートより高く、印刷装置内のインクの温度より低い温度まで加熱する。ある具体的な実施形態では、印刷装置は、インク液滴が、圧電振動要素の振動によって画像状のパターンになるように放出される圧電インクジェットプロセスを使用する。
【実施例】
【0041】
(実施例1)
(アミドゲル化剤前駆体の合成)
EDA:Pripol比率が約1.125:2のアミドゲル化剤前駆体を以下のように調製した。2Lステンレス反応器にバッフルと4ブレードインペラを取り付け、これにPripol(商標)1009ダイマー二酸(Cognis Corporation)(703.1g、酸価=194mg/g、1215mmol)を加えた。反応器にアルゴンをパージし、90℃に加熱し、インペラの電源を入れ、400RPMにした。次に、供給ラインを介し、この反応器にエチレンジアミン(Huntsman Chemical Corporation、21.9g、364mmol)を15分かけて直接加えた。反応器の温度を95℃に設定した。次いで、反応器の温度を280分かけて165℃まで上げ、165℃に1時間維持した。最後に、溶融した有機アミド生成物を金属箔の皿に取り出し、室温まで冷却した。この生成物は、酸価が133.7であるコハク色の固体樹脂であった。
【0042】
(実施例2)
(アミドゲル化剤の調製)
アミドゲル化剤の合成を以下のスキーム2に示す。オリゴマーの酸末端をフェニルグリコールで末端保護することを含む。
【化11】
式中、nは、0、1、2、3である。
【0043】
以下の表2は、アミドゲル化剤のMWオリゴマー分布を示す。
【表2】
【0044】
EDA:Pripol比が約1.125:2であるベースラインアミドゲル化剤前駆体を以下のように調製した。2LステンレスBuchi反応器に4ブレード鋼鉄製インペラ、バッフル、凝縮器を取り付け、これに有機アミド(711.8g、酸価=133.7、614.65mmol)を、添加口を介して加え、ヒートガンを用いて材料を溶融させた。次いで、反応器にN
2ガスを3SCFH(標準立方フィート/時間)の流速でパージし、210℃まで加熱し、450RPMでの混合を開始した。次に、2−フェノキシエタノール(281.2g、2035.4mmol、Aldrich Chemicals)およびFascat(登録商標)4100(0.70g、2.05mmol、Arkema Inc.)をビーカー内であらかじめ混合し、反応物に加えた。反応口を閉じ、反応を210℃で2.5時間維持した。2.5時間後、反応口を開き、27.5gのさらなるフェノキシエタノールを加え、反応を4時間行った。反応が終了した後、溶融したゲル化剤生成物を金属箔の皿に取り出し、室温まで冷却した。この生成物は、コハク色の硬いゲルであった。酸価=3.9。
【0045】
(実施例3)
(5galスケールでのUNILIN(登録商標)350アクリレートの合成)
約5.4kgのUNILIN(登録商標)350、6.8gのヒドロキノン、53.5gのp−トルエンスルホン酸、1.1kgのトルエンを、投入口を介して反応器に入れた。投入口を閉じ、反応器を120℃のジャケット温度まで加熱した。反応器の内容物が約65℃の温度に達したら、最低限の攪拌を開始した。反応器の内温が、固体が溶融したことを示す85℃に達したら、攪拌を150RPMまで上げた。最後の2つの試薬をPopeタンク(Pope Scientific、Inc.)を介して加えた。第1に、1.32kgのアクリル酸を加え、次いで、PopeタンクおよびPopeタンクのラインを、1.1kgのトルエンを反応器に流して洗浄した。アクリル酸を添加した時間を時間ゼロとして記載した。次いで、ジャケット温度を、10分ごとに2℃ずつ上げ、120分で120℃から145℃まで手動で上げた。この時間中に、反応凝縮物(水)を冷却し、凝縮器で集めた。約200gの水を集めた。また、約1.1kgのトルエン(投入量の50%)を、反応凝縮物とともに蒸留によって除去した。
【0046】
反応器のジャケットが、最大温度である145℃に達したら、冷却を開始し、反応器をバッチ温度95℃にした。攪拌を115rpmまで下げた。約23kgの脱イオン水(「DIW」)を沸騰させ、次いで、Popeタンクを介して反応器に入れた(移動時間までの水の温度は90℃より高かった)。混合を30秒続け、混合を止めた後に、水とワックス状のアクリレート相を分離させた。底部(水)相を、底部の弁から、界面を監視するためにのぞき窓を用いて鋼鉄バケツに取り出した。別の2.7kgの熱DIWを加えて抽出手順を繰り返し、水をバケツに取り出した。10kgの熱DIWを用い、3回目の抽出および最後の抽出を行い、分離したが、バケツに取り出さなかった。その代わりに、熱水層を使用し、減圧フィルターに向かう取り出しラインをあらかじめ加熱しておいた。
【0047】
実験日の開始時に、取り出し、沈殿させる工程のために、調製物を減圧フィルターにかけた。フィルターに100kgのDIWを入れた。フィルターのジャケットに対し、冷たい脱イオン水による冷却、最低限の攪拌を開始し、生成物の固化のために、10℃未満までのDIWの冷却を促進した。
【0048】
3回目の抽出の後、フィルターに対し、最大の攪拌を開始した。反応器、フィルター、取り出しラインすべてについて、適切な結合および設置を確認し、両方の容器を窒素でパージし、確実に不活性雰囲気にした。反応器を隔離し、フィルターへの中程度の窒素封入を開始し、取り出し手順中ずっと維持した。
【0049】
分離時間の最後の10分間の後、Tr=95℃になったら、5kPaの窒素圧を反応器に加えた。取り出し手順の間ずっと、確実に不活性雰囲気にした。底部の弁をわずかに開け、反応器の熱い内容物をフィルターにゆっくりと注いだ。第1の層は水であり、次の層(望ましいUNILIN(登録商標)350アクリレート)は、黄色がかった白色粒子に固化した。取り出しが終了したら、すべての窒素パージを止め、両方の容器を大気に排気した。フィルターに対し、攪拌を約10分間続けた。柔軟性の移動ラインを中央減圧システムから廃棄受け器に接続した。廃棄受け器に全力での減圧を適用し、次いで、フィルターの底部の弁を開け、水濾過物を減圧で移動した。
【0050】
材料の乾燥したサンプルの酸価が<1.5になったら、手動でバッチを箔で覆ったトレーに取り出し、減圧オーブン中、全力で減圧しつつ、55℃で一晩乾燥した。次の日に、乾燥した材料を取り出し、5ガロンバケツに保存した。バッチからの収量は約5.2kgであった。
【0051】
(実施例4)
(シアン顔料分散物の調製)
1リットルアトライタ(Union Process)に、1200グラムのステンレスショット(直径1/8インチ)、30グラムのB4Gシアン顔料(Clariant)、18グラムのEFKA(登録商標)4340分散剤、未希釈(BASF)、152グラムのSR9003モノマー(Sartomer)を加えた。混合物を400RPMで18時間攪拌し、次いで、200mL容器に取り出した。得られた顔料分散物は、顔料濃度が約15重量%である。
【0052】
(実施例5)
(UV硬化性ゲル材料の調製)
約7.5gのアミドゲル化剤、5gのUnilin(登録商標)350アクリレート、3gのIrgacure(登録商標)379(Ciba)、1gのIrgacure(登録商標)819、3.5gのIrgacure(登録商標)127、0.2gのIrgastab(登録商標)UV10、5gのSR399LV(Sartomer Company,Inc.)、54.8gのSR833S(Sartomer Company,Inc.)を90℃で1時間混合した。この材料を1μmの積み重ねたフィルターで濾過した。濾過した材料を、表3に示す着色剤混合物に加え、90℃で攪拌しつつ、必要な場合、質量の残りを構成するように、さらなるSR833Sを加えた。1μmフィルターによって濾過する前に、得られた着色材料を90℃で2時間攪拌する。
【表3】
【0053】
(実施例6)
予想実施例:インク配合物Aの調製(UV硬化性ゲル材料を、蒸留水と保水剤の混合物の中で乳化する)
実施例5で上に記載したシアンUV硬化性ゲル材料(20.8wt%、207.7g)と、主に分岐したドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含むNeogen RK(商標)アニオン系界面活性剤(2.0wt%、20g)を、反応器中、脱イオン水(43.2wt%、432g)、スルファロン(28.3wt%、283g)、2−ピロリジノン(5.7wt%、57g)に加え、加圧状態で90℃まで加熱し、約400RPMで攪拌した。次いで、第1の均質化するバルブを完全に開け、第2の均質化するバルブを部分的に閉じつつ、不溶性UV硬化性ゲル材料を含む水性混合物を、Gaulin 15MRピストンホモジナイザによって約1L/分で約30分間かけて圧送し、その結果、均質化の圧力は約1,000psiである。次いで、第1の均質化するバルブを部分的に閉じ、均質化の圧力を約8,000psiまで上げる。反応器の混合物を約90℃に維持し、ホモジナイザーを約1L/分で約60分間循環させる。その後、ホモジナイザーを止め、反応器の混合物を−約15℃/分で室温まで冷却し、生成物の容器に取り出す。最終的な生成物は、約200ナノメートルの粒子として乳化したUV硬化性ゲル材料を含む水性UV硬化性インクである。配合物Aをインクジェット1(
図1を参照)によって、液体インクの表面張力よりも大きな表面エネルギーを有する中間受け入れ部材5(例えば、ドラム)に塗布する。
【0054】
インクを中間基材5に吐出した後、加熱デバイス3によってインクを加熱し、水を除去し、UV硬化性ゲル要素による膜生成を誘発する。次いで、加圧状態で接触させることによって、この膜を基材5に転写する。場合により、必要な場合、転写前に画像をUV光4によって部分的に硬化させ、膜の割れを減らしてもよい。次いで、転写した画像9に、さらにUV照射6を行い、完全な架橋を誘発することによって、非常に堅牢性の高い画像が得られる。画像堅牢性は、特に、包装用途(例えば、折り畳みカートン)にとって重要である。