説明

硬化性ソリッドオーバーコートの組成物

【課題】従来のソリッドワックス基剤インクと比較して高い硬度、耐汚染性、及びプリントのリサイクル性に特徴を有するオーバーコート組成物を提供する。
【解決手段】インクを噴出することができる放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物において、少なくとも一つのフリーラジカル重合の硬化性ワックスと、少なくとも一つのモノマー、オリゴマーまたはプレポリマーと、少なくとも一つの非硬化性ワックスと、少なくとも一つのフリーラジカル光開始剤または光開始部位と、顔料とを含む放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物において、第一温度である20から25℃の第一温度において固形、第二温度である40℃より高い第二温度において液体組成物である硬化性ソリッドオーバーコート組成物を形成する成分。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
カラー印刷の相転移インクは通常、相転移インクと相溶性のある顔料の組み合わせの相転移インクキャリア組成物を含む。色相転移インクの一式は、インクのキャリア組成物と相溶性のある減法混色の組み合わせから形成することができる。減法混色相転移インクは4つの要素の染料、すなわちシアン(cyan)、マゼンタ(magenta)、イエロー(yellow)、およびブラック(black)を含むことができる。
【0002】
通常インクジェットプリンターと使用するソリッドインクは、ワックス基材インク媒体(wax−based ink vehicle)、例えば結晶性ワックス基材インク媒体を有する。この様なソリッドインクジェットインクは鮮明な色のイメージを提供する。通常のシステムにおいて、結晶性ワックスインクを転写部材上、例えばアルミニウムドラムに、120から140℃までの温度において噴出した。ワックス基材インクをこの様な高温度に加熱し、その粘度を低下させることによって、転写部材の噴出に効率的な、適したものになる。転写部材は通常60℃の温度であるから、ワックスが固化または結晶化する間、十分に冷却するであろう。転写部材を記録媒体上、例えば用紙上に転がすことにより、ワックス基材インクを含むイメージを用紙上に押し付けた。
【0003】
熱溶解、相転移またはワックス基材インク媒剤を有するソリッドインク、例えば結晶性ワックス、一般的に鮮明な色のイメージを普通紙および多孔性紙に提供するが、特にコートされた用紙または光沢のある用紙を使用したとき、機械的なロバストネス(mechanical robustness)に欠けている点が弱点である。機械的なロバストネスによって、汚れ(smear)、定着した裏移り(static offset)、しわ/折り目、キズを観測することができる。
【0004】
従って、結晶性ワックスの使用は従来のソリッドインクを用いたプリンティングプロセスにおいて、特にインクを用紙に直接塗布することによって制限を課す。第一に、プリントヘッドを120℃の温度において保持しなくては、多数の問題を引き起こすことができる。この様な高温度で、分子的にインク媒剤に溶解する染色は、しばしば望ましくない相互作用による質の悪いインク性能として影響する。染色は熱劣化またはインクから用紙または他の基材に染色が拡散するといった影響を受けやすく、質の悪いイメージクオリティーおよび透き通しにつながり、他の溶媒とイメージとの接触を作るための浸出となり、質の悪い水/溶媒の定着につながる。用紙に直接塗布するため、イメージを印刷後熱し、ドットゲインを達成することが望ましい。いくつかの基材においてインク粒子の拡散に適した条件は達成が困難である。プリントヘッドを冷却し、再度暖めたとき、得られたインクの収縮および拡張は適したプリントヘッドに適した条件を達成するために、浄化サイクルを必要とする。現在のインクのロバストネス(例えば汚れ防止(smear resistance))は多々の潜在用途に不十分である。
【0005】
全ての印刷方法におけるイメージクオリティーの問題、例えばイメージ耐久性、ロバストネスを解決する一般的な方法は、保護的な刷り重ねの光沢塗装剤を塗ることである。通常、光沢塗装剤は、幅広い様々な可能性のあるオーバーコートを許容するコーティング技術を提供するフラッドコーティング(flood coating)によって塗布される。オーバーコートはオイル基材、水性または紫外線(UV)放射線硬化性であるが、しかしオーバーコートは一般的に下部のインクまたはトナー物質と相溶性のある種類である。
【0006】
周知の刷り重ね組成物は、多孔性紙、特に取引用または宣伝用において、イメージで覆われていない用紙部位にまで浸み込み、用紙がより透き通ってしまうため、使用に適さない。
【0007】
現在入手可能なオーバーコート組成物はその本来の目的に適している一方、デジタルコーティングプロセスと互換性があり;圧電インクジェットプリンティングプロセスによって印刷することができ、低温度および低エネルギー消費で処理でき、ロバストネスを改善し、噴出の信頼性および寛容度を改善し、中間転写ドラム(intermediate transfuse drum)および高圧定着を必要とせず;噴出温度で望ましい低粘度値を示し、改善した外観および感触の特徴のイメージを作り出し、改善した強度および硬度の特徴のイメージを作り出し、そして多数の一般的に使用される基材に適していて、毒性もしくは危険な化合物がその組成物に使用されていないという範囲で保障し、現在の相転移インクと相互性があり、そのような材料を新種のオーバーコートから移動、蒸発、または抽出の調製または改善するといった新種のオーバーコート組成物の必要性が依然としてある。いくつかの応用における使用、例えば食品包装、直接用紙に印刷として使用するとき、存在する全ての抽出物の量を減少するかまたは完全に除去することが望ましく、例えば環境、健康そして安全性の要件を満たす新種ソリッドインクの必要性がある。
【0008】
記載はフリーラジカル重合によって硬化できる少なくとも一つの硬化性ワックス、少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマー、少なくとも一つの非硬化性ワックス、少なくとも一つのフリーラジカルの光開始剤または光開始部位を含む放射線硬化ソリッドオーバーコート組成物において、成分は20から25℃までの第一温度において固形、そして40℃より高い第二温度において液体組成物である硬化性ソリッドオーバーコート組成物である。
【0009】
さらに記載は、(1)インクジェットプリンティング器具内の硬化性ソリッドオーバーコートにフリーラジカル重合によって硬化することができる少なくとも一つの硬化性ワックス;少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマー;少なくとも一つの非硬化性ワックス;少なくとも一つのフリーラジカルの光開始剤または光開始部位;および顔料を含む硬化性インク組成物において、前記成分は第一温度において固形で、ここで第一温度は20から25℃までの硬化性ソリッドオーバーコート組成物を形成し、そして前記成分は第二温度において液体で、第二温度は40℃より高い液体組成物を形成する硬化性インク組成物を組み合わせ、(2)コーティング組成物を溶解し、(3)溶解性インク粒子を完全または部分的な範囲または像様パターン通り、最終の記録媒体に直接噴出し、そして(4)像様パターンを最終記録媒体に紫外線で感光してなる放射線硬化性ソリッドインク組成物およびプロセスである。
【0010】
さらに記載は、熱溶解またはソリッドインクローダーまたはインクデイバリー器具の使用に適した硬化性ソリッドオーバーコートインクスティックまたはペレットであって、フリーラジカル重合によって硬化することができる少なくとも一つの硬化性ワックス;少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、プレポリマー;少なくとも一つの非硬化性ワックス;少なくとも一つのフリーラジカルの光開始剤または光開始部位を含む硬化性ワックスインクスティックまたはペレットにおいて、前記成分は20から25℃までの第一温度において固体の硬化性ソリッドオーバーコート組成物を形成し、前記成分は40℃より高い第二温度において液体を形成する硬化性ソリッドオーバーコートインクスティックまたはペレット成分である。
【0011】
直接気質に印刷する一方、さらに汚れ防止を高める課題を満たすことができる放射線硬化性ソリッドコーティング組成物を記載する。本硬化性ソリッドコーティング組成物は取り扱い、安全性を保ち、そしてイメージ保護およびソリッド相転移インクを用いて作りだしたイメージのプリントクオリティーを提供する一方、さらなる付加的な飛躍的進歩の性能、例えば100℃以下の温度における噴出力、噴出温度から冷却することによる温度変化によるわずかな縮小、デザインに柔軟で、応用の必要性および市場のニーズに素早く順応し、種々の光沢、硬度調整、粘着調整を達成する性能、溶解/光沢の処理ステップは大半の応用で必要とせず、従来入手可能のワックス基材コーティングまたはインクと比較して高い硬度、汚れず、そしてプリントのリサイクル性の特徴を提供することができる。
【0012】
本ソリッドコーティング組成物はワックス、樹脂、モノマー、硬化性ワックス、およびフリーラジカル光開始剤の混合物を含む。実施形態において、成分は室温で液状成分を含まず、40℃以下において、わずかな臭いまたは無臭を有する。本明細書の放射線硬化性コーティング組成物は、フリーラジカル重合によって硬化することができる硬化性ワックス;モノマーまたはオリゴマー、非硬化性ワックス、フリーラジカル光開始剤を含み、硬化性ワックス、モノマーまたはオリゴマー、非硬化性ワックス、および20から25℃までの室温において固形であるフリーラジカル光開始剤である。放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物の成分は20から25℃までの第一温度において固形である硬化性オーバーコート組成物、40℃より高い温度、40より高い温度から95℃まで、45より高い温度から80℃まで、45より高い温度から80℃までまたは50より高い温度から60℃までの第二温度において液体組成物を形成する。
【0013】
成分は70から100℃までの範囲の温度において噴出することができる。硬化性ソリッドオーバーコート組成物は、インクジェットプリンティング器具、例えば五段噴出および硬化性ランプを用いるオーバーコート組成物をイメージ上に処理し、処理用のオーバーコートを硬化するための“一時的な”選択肢である。
【0014】
予想外に本発明のオーバーコート組成物は、室温(25℃)において半硬化の硬度20から50までの範囲において形成することができる(ソリッドインクの硬度は通常67である)一方、本ソリッドオーバーコート組成物は室温でさえも高効率で光化学硬化し、イメージ形成することができること、硬化後は良好な汚れ防止および硬度であることから、現在入手可能なソリッドインクより比較的良好であることを見出した。特性の組み合わせは本開示のオーバーコート組成物において帰属の働きをすることができ、そして/または新規の応用およびプリンティングシステムの役割を可能にする状態にある。
【0015】
本明細書の硬化性ワックスは、フリーラジカル重合によって硬化することができる、いかなる適した硬化性のワックスであることができる。適した硬化性ワックスは、硬化性群として機能するものからなる。硬化性群はアクリレート、メタクリレート、アルケン、ビニール、およびアリルエーテルからなることができる。実施形態において、放射線硬化性ソリッドコーティング組成物は少なくとも一つの硬化性ワックスおよび少なくとも一つの硬化性ワックスはアクリレート、メタクリレート、アルケン、ビニール、またはアリルエーテル官能基群からなる。このワックスは転換できる官能基、例えばカルボン酸基またはヒドロキシル基、を備えたワックスとの反応によって合成することができる。
【0016】
CH−(CH−CHOH構造の炭素鎖の混合物において鎖長nの混合物の平均鎖長は16から50まで、直鎖低分子量と同様の平均鎖長ポリエチレンの混合物を含む、適したヒドロキシル末端ポリエチレンワックスと硬化性群は共に機能することができる。このようなワックスの適した例はUNILIN(登録商標)350、UNILIN(登録商標)425、UNILIN(登録商標)550、およびUNILIN(登録商標)700とMnがそれぞれ約375、460、550、および700g/molのものからなる。ゲルベアルコール類は、2,2−ジアルキル−1−エタノール類として特徴付けられ、さらに適した化合物である。ゲルベアルコール類はそれらの炭素原子16から36までを有するものからなる。PRIPOL(登録商標)2033は次式の異性体C−36二量体酸混合物
【化1】


並びに不飽和および環状群からなる他の分岐鎖異性体として使用できる。これらのアルコール類はUV硬化性部位を備えるカルボン酸塩類と反応することができ、反応の早いエステルを形成する。これらの酸類はアクリルおよびメタクリル酸類からなる。具体的な硬化性モノマーはUNILIN(登録商標)350、UNILIN(登録商標)425、UNILIN(登録商標)550、およびUNILIN(登録商標)700のアクリレートからなる。
【0017】
CH−(CH−CHOH構造の炭素鎖の混合物において、鎖長nの混合物の平均鎖長は16から50まで、直鎖低分子量ポリエチレンと同様の平均鎖長の混合物を含有する、適したカルボン酸末端ポリエチレンワックスと硬化性群は共に機能することができる。このようなワックスはUNICID(登録商標)350、UNICID(登録商標)425、UNICID(登録商標)550、およびUNICID(登録商標)700とMnがそれぞれ約390、475、565、および720g/molと等しいものからなる。他の適したワックスはCH−(CH−COOH構造を有し、例えばn=14のヘキサデカン酸またはパルミチン酸、n=15のヘプタデカン酸、マルガリン酸またはダツリン酸(daturic acid)、n=16のオクタデカン酸またはステアリン酸、n=18のエイコサン酸またはアラキジン酸、n=20のドコサン酸またはベヘン酸、n=22のテトラコサン酸またはリグノセリン酸、n=24のヘキサコサン酸またはセロチン酸、n=25のヘプタコサン酸またはカルボセリン酸、n=26のオクタコサン酸またはモンタン酸、n=28のトリアコンタン酸またはメリシン酸、n=30のドトリアコンタン酸またはラセロイン酸(lacceroic acid)、n=31のトリトリアコンタン酸、セロメリシン酸またはプシリン酸(psyllic acid)、n=32のテトラリアコンタン酸またはゲジン酸(geddic acid)、n=33のペンタトリアコンタン酸またはセロプラスチン酸(ceroplastic acid)である。選択されたゲルベ酸はその炭素原子16から36までを有するものからなる。PRIPOL(登録商標)1009(C−36二量体酸混合物は次式の異性体
【化2】


並びに不飽和および環状からなる他の分岐鎖異性体をさらに使用できる。これらのカルボン酸類はUV硬化性部位を備えるアルコール類と反応し、反応の早いエステルを形成することができる。これらのアルコール類はSigma−Aldrich Co.の2−アリロキシエタノールを有する;
【化3】


Sartomer Company, Inc.のSR495B(登録商標);
The Dow Chemical CompanyのTONE(登録商標)M−101(R=H、navg=1)、TONE(登録商標)M−100(R=H、navg=2)、TONE(登録商標)M−201(R=Me、navg=1);および
【化4】


Sartomer Company, Inc.のCD572(登録商標)(R=H、n=10)およびSR604(登録商標)(R=Me、n=4)からなる。
【0018】
実施形態において、硬化性ワックスは50から60℃までの融点を有する硬化性アクリレートワックスである。
【0019】
特定の実施形態において、硬化性ワックスはBaker Hughes, Incorporatedから入手可能なUnilin(登録商標)350アクリレートの硬化性アクリレートワックス(C22、C23、C24の混合物、融点が50から60℃まで)、Clariantから入手可能なPP−U350a−1(登録商標)の硬化性ポリプロピレンワックス、またはこれらの組み合わせである。Unilin(登録商標)350硬化性アクリレートワックスの合成を米国特許第7,559,639号明細書に記載する。
【0020】
硬化性ワックスはいかなる適量においても、例えば硬化性ソリッドインク組成物の総重量に対して1から25%まで、2から20%まで、または2.5から15%までの重量において存在することができる。
【0021】
本明細書開示の放射線ソリッドオーバーコート組成物は室温において固体のいかなる適した硬化性モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーも含むことができる。適した材料は根本的に硬化性モノマー組成物、例えばアクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマー組成物を含む。実施形態において、少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーはアクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、多官能ア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もしくはこれらの組み合わせである。
【0022】
比較的に無極性のソリッドアクリレートおよびメタクリレートモノマーは、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、ベヘニルアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、並びにこれらの混合物およびこれらの組み合わせからなる。
【0023】
無極性の液体アクリレートおよびメタクリレートモノマーは、イソボルニルアクリレート、イソロルニルメタクリレート、カプロラクトンアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、ブチルアクリレート並びにこれらの混合物およびこれらの組み合わせからなる。本明細書におけるさらなる放射線硬化ソリッドインクオーバーコートは、少なくとも一つのモノマー、オリゴマーまたはプレポリマー、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、カプロラクトンアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、ブチルアクリレート、またはこれらの混合物またはこれらの組み合わせからなる群から選択される無極性の液体アクリレートモノマーまたはメタクリレートモノマーを含む。
【0024】
多官能アクリレートおよび多官能メタクリレートのモノマーおよびオリゴマーは、オーバーコート組成物に反応の早い希釈剤および硬化オーバーコートの架橋密度を増加することができる材料を含有することができ、その結果、硬化像の強度を高める。適した多官能アクリレートおよび多官能メタクリレートのモノマー類およびオリゴマー類は、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、1,2−エチレングリコールジアクリレート、1,2−エチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,12−ドデカノールジアクリレート、1,12−ドデカノールジメタクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸トリアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート(Sartomer Co. Inc.からSR 9003(登録商標)として入手可能である)、ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、アミン修飾されたポリエーテルアクリレート(PO 83 F(登録商標)、LR 8869(登録商標)および/またはLR 8889(登録商標)として入手可能で(全てBASF Corporationから入社可能である))、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリコールプロポキシレートトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(Sartomer Co. Inc.からSR494(登録商標)として入手可能である)、並びにこれらの混合物およびこれらの組み合わせからなる。
【0025】
実施形態において、放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物は少なくとも一つの45から80℃の融点を有するモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーを含む。
【0026】
モノマー、オリゴマー、プレポリマー、反応の早い希釈剤、またはこれらの組み合わせは、いかなる適した量、例えば硬化性ソリッドオーバーコート組成物の総重量に対して1から80%まで、30から70%まで、または35から60%までの重量において存在することもできる。
【0027】
実施形態において、少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーは二官能脂環式アクリレートモノマー、三官能モノマー、アクリレートエステルまたはこれらの混合物もしくはこれらの組み合わせである。モノマーはCD−406(登録商標)、二官能脂環式アクリレートモノマー(サイクロヘキサンジメタノールジアクリレート、融点78℃)はSartomer Company, Inc.から入手可能であり、SR368(登録商標)、三官能モノマー(トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、融点50から55℃まで)はSartomer Company, Inc.から入手可能であり、CD587(登録商標)アクリレートエステル(融点55℃)Sartomer Company, Inc.またはこれらの混合物もしくはこれらの組み合わせであることができる。実施形態において、硬化性ソリッドオーバーコート成分はさらに硬化性オリゴマーを含む。
【0028】
適した硬化性オリゴマー類はアクリル酸ポリエステル類、アクリル酸ポリエーテル類、アクリル酸エポキシ類、ウレタンアクリル酸およびペンタエリストールテトラアクリレートを含有する。適したアクリル酸オリゴマー類はアクリル酸ポリエステルオリゴマー類、例えばCN2255(登録商標)、CN2256(登録商標)(Sartomer Co.)、アクリル酸ウレタンオリゴマー類、アクリル酸エポキシオリゴマー類、例えばCN2204(登録商標)、CN110(登録商標)、およびこれらの混合物とこれらの組み合わせを含有する。
【0029】
硬化性オリゴマーはいかなる適量、例えば硬化性ソリッドインク成分に対して0.1から15%まで、0.5から10%まで、または1から5%までの重量でも存在することができる。
【0030】
本明細書における非硬化性ワックスは室温において固体のいかなる適した非硬化性ワックス成分であることができる。非硬化性成分とは、成分がフリーラジカル重合で反応を示さないか、または放射線硬化性ではなく、放射線硬化が重要でないことを意味する。非硬化性ワックスは、一価もしくは多価のアルコール類とエステル化された酸性ワックス、異なったエステル化の度合いを有する酸性ワックス、またはこれらの組み合わせからなる群の一部であることができる。
【0031】
実施形態において、非硬化性ワックスはエステルワックス、モンタンワックスの誘導体、またはLicoWax(登録商標)KFO、Clariantから入手可能なエステルワックスである。
【0032】
実施形態において、オーバーコート成分は硬化性ワックスとエステルワックスの組み合わせであることができ、エステルワックスは15から100以下まで、または40から95までの酸性度(mg KOH/g)であることができる。
酸性度は当業者に周知の方法、例えばASTM標準テスト法ASTM D 974によって測定することができる。
【0033】
実施形態において、放射線硬化性ソリッドオーバーコート成分は、40から95℃までの融点を有するエステルワックスを含む非硬化性ワックスを含有する。
【0034】
非硬化性ワックスはいかなる適量、例えば硬化性ソリッドオーバーコート組成物の総重量に対して1から50%まで、5から40%まで、または10から30%までの重量で存在することができる。非硬化性ワックスは硬化性ソリッドオーバーコート組成物の総重量に対して20から50重量%までの量で存在することができる。
【0035】
一つの具体的な実施形態において、本明細書の放射線硬化性固形組成物は、室温においていかなる液体成分を除いた(即ち含まない)ものである。他の実施形態において、本明細書の放射線硬化性固体組成物は少なくとも一つのフリーラジカル重合によって硬化することができる硬化性ワックス;少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマー;少なくとも一つの非硬化性ワックスを含み;最終成分は20から25℃までの室温において固体の少なくとも一つのフリーラジカル光開始剤または光開始部位を含む。定義に基づかずに考えると、本明細書において選択されるエステルワックスの含有物は放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物であること、インクを形成することができることは室温では共に困難で、優れた硬化性を示す。室温硬度はドラムまたはローラーによるオーバーコートされたイメージが圧力ローラーを通過する現象によるドットゲインまたは光沢の改善または調節するための始動を可能にする。
【0036】
実施形態において、放射線硬化オーバーコート組成物は、噴出温度および基板温度の間の中間温度において半固体の状態を形成し、放射線硬化性オーバーコート組成物は基材上に固化する前の間、液体または半固体の状態にとどまる。他の実施形態において、本明細書の放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物は溶融温度から冷却したとき固化が遅く、従って半固体状態を噴出温度から基盤温度の中間温度において形成し、従って印刷時の成分は制御されて伸びるかまたは圧力による融合をすることができる。実施形態において、結晶化または固化の構成率は混合物において変化することができ、従って放射線硬化性ソリッドインク成分は基材上に固化する前の間、液体または半固体の状態にとどまる条件を提供し、それによって溶けて噴出できるソリッドオーバーコートを提供し、遅い結晶化速度、例えばオーバーコートが用紙上に半固体の状態でとどまり、従って硬化能力に有効に影響する。
【0037】
分子量範囲が200から500g/molまでの単官能、二官能、および多官能のアクリル化長鎖脂肪族、脂環式アクリル酸塩および/または反応作用を示すイソシアヌレートの誘導体類と少なくとも一つの分子量300から5,000g/molまでの硬化性ワックスを含む成分の調和は、当初予想されていたものより、汚れ防止を改善しサムツイスト(thumb twist)灯試験法、文書の裏移りの裏移りを減少し、優れた硬化性をアミン共力剤の不在において達成することができることを見出した。
【0038】
本明細書において使用される放射線硬化は硬化性の全ての形式、開始剤の有無を含有する光と熱の源を含む放射線源に照らすことを対象とする。放射線硬化性の手段の例は、紫外線(UV)光を使用した硬化において、例えば200から400nmまでの波長を有するまたはさらにまれには可視光線、望ましくは光開始剤および/または感光薬の存在下と、e−ビーム放射を使用した硬化であって、実施形態においては光開始剤の欠乏と、熱硬化を使用した硬化において、高熱開始剤の有無(実施形態において噴出温度で主に不活性)と、これらの組み合わせとを含有する。
【0039】
実施形態において、硬化性ソリッドオーバーコート組成物は、オーバーコートの硬化性組成物の重合を開始する光開始剤を含み、硬化性モノマーおよび硬化性ワックスを含有する。開始剤は室温において固体、噴出温度において溶解であるべきである。実施形態において、開始剤は紫外線放射活性化した光開始剤である。
【0040】
実施形態において、開始剤は放射線開始剤である。適したラジカル光開始剤は、ケトン類、例えばベンジルケトン類、単量体のヒドロキシケトン類、重合体ヒドロキシケトン類、およびα‐アミノケトン類;アシルフォスフィンオキシド類、メタロセン類、ベンゾフェノン類およびベンゾフェノン誘導体類、例えば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;およびチオキサンテノン類、例えば2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オンを含む。特異的なケトンは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−オンである。具体的な実施形態において、オーバーコートはα−アミノケトン、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−オンおよび2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オンを含有する。
【0041】
具体的な実施形態において、光開始剤は2−イソプロピルチオキサンテンおよび2−イソプロピルチオキサンテン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、またはこれらの混合物もしくはこれらの組み合わせの混合物を含む。
【0042】
具体的な実施形態において、硬化性ソリッドオーバーコート組成物は共力剤を伴わない三成分の光開始剤システムを含む。
【0043】
周知の硬化性インク媒剤は室温において液体、ゲル、または比較的柔軟な固体、例えば11以下の硬度を有する。
【0044】
他の実施形態において、開始剤は陽イオンである。適した陽イオン光開始剤の例はアリールジアゾニウム塩類、ジアリールヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類、トリアリールセレノニウム塩類、ジアルキルフェニルシルスルホニウム塩類、トリアリールスルホキソニウム塩類、アリロキシジアリルスルフォニウム塩類を含有する。
【0045】
開始剤はいかなる有効量、例えば硬化性ソリッドオーバーコート組成物の総重量に対して0.5から15%までまたは1から10%までの重量でも存在することができる。
【0046】
オーバーコート任意の添加物、例えば界面活性剤、光安定剤、入射UV放射物を吸収し、最終的に消散する熱エネルギーであるUV吸収体、抗酸化物質、イメージアピアランスを改善し、黄ばみを隠す蛍光光沢剤、チキソトロピック剤、ディウェッティング(dewetting)剤、スリップ剤、発砲剤、消泡剤、フロー剤、ワックス、オイル、可塑剤、結合剤、導電化剤、防カビ剤、殺菌剤、有機および/または無機の充填剤粒子、例えば様々な光沢性を作り出すか低下させる薬剤といった平滑剤、乳白剤、帯電防止剤、分散剤を含有する任意な添加剤を含むことができる。組成物は安定剤、ラジカルラジカルスカンベンジャー、例えばIsgastab(登録商標)UV10を含有することができる。化合物は硬化速度にマイナスに影響することができるので、従って任意な添加物を使用した組成物の配合は注意しなければならない。
【0047】
添加物はいかなる適量、例えば硬化性ソリッドインク組成物の総重量に対して0.1から15%までまたは0.5から10%までの重量においても存在することができる。
【0048】
本明細書に記載のオーバーコート組成物を基材上のイメージを保護するため、基材に塗布してもよい。実施形態において、本明細書に記載の硬化性ソリッドオーバーコート組成物においてイメージを有する基材上に像様にインクで噴出し、放射性硬化性オーバーコートを放射線源に少なくとも大幅にオーバーコート組成物の放射線硬化性組成物が硬化するまで照らすことを含む方法を提供する。硬化プロセス最中、硬化性モノマーおよび硬化性ワックス、任意に他の硬化性組成物、例えば任意の硬化性オリゴマーを硬化性オーバーコートに重合して形成した。
【0049】
実施形態において、オーバーコート組成物はインクジェットプリンティングよって塗布された。具体的な実施形態において、本明細書に記載のオーバーコート組成物は50℃から110℃までまたは60℃から100℃までの温度において噴出した。噴出温度はプリントヘッドにおいて早期重合を防ぐため、オーバーコート組成物の熱安定範囲内でなければならない。噴出のとき、オーバーコート組成物は5mPa‐sから25mPa‐sまでまたは10mPa‐sから12mPa‐sまでの粘度を有する。
オーバーコートは従って理想的で、圧電性のインクジェット器具の使用に適している。
【0050】
オーバーコート組成物である基材への塗布はオーバーコートが高粘度、例えば10から10mPa−sまでの粘度を有する温度であることができる。基材は80℃または0℃から50℃の基材の噴出温度より低い温度はそれ以下の温度に保持することができる。具体的な実施形態において、基材温度は第一温度から少なくとも10℃以下、または基材温度は噴出温度から10から50℃以下である。
【0051】
オーバーコートが液体の温度で、オーバーコートが高粘度を有する温度における基材にオーバーコート組成物を噴出することによって相転移を提供することができる。この相転移はオーバーコート組成物が急速に基材内に浸ることを防ぐことができ、裏移りを防ぐかまたは少なくとも最少にする。相変異はまたオーバーコートの過度な拡散、特にそれが無孔基材または記録媒体上のイメージ部位に塗布するとき、防ぐことができる。さらに、気質を放射線に照らし、ロバストイメージ(robust image)を保持することができる保護用のオーバーコートとなる硬化性モノマーの重合を開始するよう導く。
【0052】
硬化性ソリッドオーバーコート組成物は、直接的なプリンティングインクジェットプロセスの基材に使用することができ、溶解したオーバーコート組成物の粒子が記録媒体のイメージの一部または記録媒体全体に噴出したときであって、そして記録媒体は最終記録媒体、例えば直接用紙に塗布するが、基材は用紙に限定しない。媒体はいかなる適した材料、例えば用紙、ボール紙、厚紙、布、透明紙、プラスチック、グラス、木材等でもあることができるが、具体的な実施形態において、オーバーコートは用紙の基材上に処理したイメージを保護するオーバーコートの形成に使用される。
【0053】
選択肢として、オーバーコート組成物は間接的(裏移り)プリンティングインクジェット器具の応用として用いられることができ、溶解性オーバーコート組成物の所望のパターン通り、記録媒体の全体または一部に噴出し、記録媒体は中間の転写部材であって、そしてオーバーコートに噴出したパターンをその後中間転写部材から最終記録媒体に転写した。
【0054】
オーバーコート組成物は中間転写部材、例えば中間転写ドラムまたはベルト、への噴出に適している。オーバーコートはオーバーコート組成物を“一時的に”、第五噴出、またはプリントヘッド(通常シアン、マゼンタ、イエロー、および専用のブラックの噴出またはプリントヘッドに加えて)に複数の回転を用いて噴出することによって塗布し、一回の回転の間に基材に対してプリントヘッドの小さい移動がある。この方法はプリントヘッドデザインを単純にし、わずかな移動によって粒子を優れた位置に合わせ(droplet registration)ことを確かにする。染み込ませること、例えば転写および溶解、または部分的な溶解ステップは、染み込ませることで良質なイメージを迅速に回転転写部材上に構成することができるため、イメージ形成に望ましい。この方法はオーバーコートおよび/またはイメージを転写部材上に迅速に構成し、その後転写し、そして受像支持体(image receiving substrate)に溶解することを許す。
【0055】
中間転写部材はいかなる適した形態をとることができるが、しかし通常はドラムまたはベルトである。部材表面は室温であることができるが、しかし実施形態において、広範囲な環境状態におけるオーバーコート粘度の特徴を調節するため、その表面温度を狭い温度範囲に保つことが望ましい。この温度は第二温度またはそれ以下と選択される。このような方法で、オーバーコートを転写部材の表面にオーバーコート受容支持体に転写するまで持続した。
【0056】
中間転写部材および任意の中間部分硬化性の後、オーバーコートをその後オーバーコート受容支持体に転写した。媒体はいかなる適した材料、例えば用紙、ボール紙、厚紙、布、透明紙、プラスチック、グラス、木材等でもあることができるが、具体的な実施形態において、オーバーコートは用紙の基材上に処理したイメージを保護するオーバーコートの形成に使用される。媒体上への転写後、媒体上のオーバーコートは適した波長を有する放射線に照らし、主に波長は開始剤が放射線を吸収し、オーバーコート組成物の硬化性反応を開始する。放射線に照らすことは長時間である必要はなく、例えば0.05から10秒までまたは0.2から5秒までであることができる。この照らす時間はUVランプ下を通るインクの媒体スピードとしてしばしば示される。例えば、マイクロ波によって作動するドープ処理水銀球は、UV Fusion(登録商標)から入手可能で、10cm幅の楕円形の鏡組立部に設置した;複数のユニットを一組として設置することができる。従って、0.1ms−1のベルト速度は、イメージの一点を単一ユニットが通るため、1秒間必要とすることになる一方、ベルト速度4.0ms−1において、一組4電球の下を通るため、0.2秒間必要とすることになる。オーバーコートの重合可能な組成物を硬化する放射線は、様々な可能な技術によって提供されるが、ゼノンランプ、レーザー光、DまたはH電球、発光ダイオード等からなるが、しかし限定しない。硬化性抗原は所望または必要であればフィルターまたは焦点に合わせてもよい。オーバーコートの硬化性組成物が反応することによって、適した硬度の硬化性または架橋性のネットワークを形成する。特に、硬化は硬化性組成物に対して少なくとも75%硬化したとき(重合および/または架橋)、インクが十分に硬度であるとして、その結果より比較的傷つきにくく、さらに媒体から透き通しの量を十分に制御するため、実質的に完全である。
【0057】
間接的なプリンティングプロセスを使用するとき、中間転写部材はいかなる所望のまたは適した配置、例えばドラムまたはローラー、ベルトまたは繊維、平面または圧盤であって、具体的な実施形態において、中間転写部材は良好な開放特徴を有する。中間転写部材はいかなる所望のまたは適した方法、例えば中間転写部材内またはその付近に加熱器を設置することによって熱することができる。中間転写部材はさらに扇風機をその付近に設置するか、または冷却液体と熱交換することによって冷却してもよい。犠牲層の液体は中間転写部材に溶解コーティング組成物の噴出前、塗布するために、溶解コーティング組成物を中間転写部材上の犠牲層の液体内に噴出することである。中間転写部材から最終記録媒体への転写はいかなる所望のまたは適した方法、例えば最終記録媒体を通して、中間転写部材および表側部材の形成を挟みいかなる所望のまたは効果的な配置、例えばドラムまたはローラー、ベルトまたは繊維、平面または圧盤であることができる。
【0058】
本開示はまた明細書に記載の硬化性ソリッドオーバーコート組成物を含むプリンター、明細書に記載の硬化性ソリッドオーバーコート組成物を含むインクジェットスティックまたはペレット、並びにインクジェットスティックまたはペレットを対象とする。
【0059】
硬化性ソリッド組成物は表1に記載の量を組み合わせて調製した。
【0060】
CD406(登録商品)はSartomer Company,Inc.から入手可能な二官能脂環式アクリレートモノマー(シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、融点78℃)である;
SR368(登録商標)はSartomer Company,Inc.から入手可能な三官能モノマー(トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、融点50から55℃まで)である;
CD587(登録商標)はSartomer Company,Inc.から入手可能なアクリレートエステル(融点55℃)である;
Unilin(登録商標)350アクリレートはBaker Petroliteから入手可能な硬化性アクリレートワックス(C22、C23、C24の混合物、融点50から60℃まで)である。Unilin350は米国特許代7,559,639号明細書に記載通りの認められた使用するか、または合成することができる。
CN2255(登録商標)はSartomer Company,Inc.から入手可能な融点53から55℃までのポリエステルアクリレートオリゴマーである。
CN2256(登録商標)はSartomer Company,Inc.から入手可能な融点56から58℃までのポリエステルアクリレートオリゴマーである。
LicoWax(登録商標)KFOはClariantから入手可能な融点を89℃に落とす、エステルワックスである;
Darocur(登録商標)ITXはCiba Specialty Chemicalsから入手可能な融点60から67℃の第二種光開始剤2−イソプロピルチオキサントンおよび2−イソプロピルチオキサントンである;
Irgacure(登録商標)907はCiba Specialty Chemicalsから入手可能な融点70から75℃までの2−メチル−1〔4−(メチルチオール)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オンを含むα−アミノ−ケトン光開始剤である
Irgacure(登録商標)819はCiba Specialty Chemicalsから入手可能な融点127から133℃までのビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシドを含むビスアシルホスフィン光開始剤である。
Irgacure(登録商標)184はCiba Specialty Chemicalsから入手可能な融点45から49℃までの1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを含むα−ヒドロキシケトン光開始剤である。
【0061】
実施例1−9の前硬化および後硬化の硬度はPTC(登録商標)Durometerを使用して得られる。本実施例をXerox Phaser(登録商標)シリーズのプリンターの従来のソリッドインク商品見本と比較すると67の硬度であった。
【0062】
硬化速度は様々な硬度に対する紫外線光に照らすことによって測定した。D球を備えるFusion UV Systems,Inc.,Lighthammer(登録商標)は、実施例1−9のインク組成物を用いて照射し、硬度を定めた露出時間後に測定した。硬度に対する硬度速度(s/ft)を座標で示したものをインク媒材の初期硬化速度を得るために使用した。
【表1】

【0063】
具体的な実施形態において、オーバーコート組成物は光開始剤の一連の最適化からなる。実施例1−8は優れた硬化速度を提供する一方、実施例9の最適な硬化性ソリッドオーバーコートの処方を提供し、硬化速度は実施例1−8の硬化速度の3から4倍高いことができる。
【0064】
オーバーコートは高硬化速度および硬度を硬化後提供し、また実質的に無色で、硬化による光黄変しない。硬化前の硬度が以前まで可能であった組成物に対して2から3倍まで増加する一方、硬化後は高い硬化速度および硬度を達成した硬化性ソリッドインク組成物を記載し、提供する。
【0065】
オーバーコート組成物は低濃度の結晶性ワックスを含有し、そして冷却による減少は噴出温度から5%以下の減少を見出し、従来のソリッドインクの減少と比較すると10%より高い。縮小は融解されたオーバーコート6.7mLを35mLの直径および7mmの高さの銅金型に注入して測定した。インクは少なくとも12時間冷却し続け、減少は固化したオーバーコートおよび金型の直径から測定し、y−およびx−方向(高さ)の減少は同じという仮定を立てた。これは広大な改善、または除外をも現在の保全周期において可能とすると考えられる。縮小が非結晶性および結晶性のワックスの成分と直線的に変化していると仮定すると、結晶性ワックスの量に対して10%の減少は1から1.5%の縮小を減らすかまたは結晶性ワックスは20%以下で存在し、縮小は10%より高い代わりに4%以下である。
【0066】
本明細書の組成物は、低濃度の結晶性ワックスを含むことができ、結晶性ワックスの量は組成物の総重量に対して20から50%までの重量である。
【0067】
プリンティングパフォーマンスを評価するため、オーバーコート組成物の総重量に対して2重量%、青色オレフィン染色(24316,Kodakから入手可能)を実施例10の配合に加え(90℃において粘度=8.83センチポアズ)、印刷したイメージが見えるようにした。このインクからなる染色はPIJプリントヘッドを使用した改造したPhaser8400の作り付けの備品である。顔料インクを95℃において共に普通紙およびコート紙の印刷に使用した(Xerox Digital Corporationから入手可能な4200(登録商標)、Xerox Digital Color Xpressions+(登録商標)およびXerox Digital Color Elite Gloss(登録商標))。用紙を一定温度で保った:それぞれ35℃、40℃、および45℃、そして得られたプリントをFusion UV Systems Lighthammer(登録商標)で上記通りに硬化した。それぞれ35℃、40℃および45℃、そして得られたプリントは上記のFusion UV Systems Lighthammer(登録商標)によって硬化した。
【0068】
得られたプリントは高解像度のプリントと最小の透き通しであり、硬化後(2ラ32フィート/分)、汚れ防止ができた。硬化後の引っかき傷防止は基材上のいくらかのコーティング浸透および用紙上の粒子定着による暖かい基材上にプリントしたときに高められる。
【0069】
プリントイメージのロバストネスはさらにシステム最適化、例えばイメージに圧力をかけることで光沢を出すことができると考えられ、長い光源露出時間および/または光源彩度の増加によって改善することができる。硬化性ソリッドコーティングを室温において高硬度、早い硬化速度で、初めて配合したと考えられる。本明細書の硬化性ソリッドコーティングは取り扱い、安全性、および固体、相変異インクと通常関連のあるプリントの質を保つが、しかしさらなる飛躍的進歩性能、例えば100℃以下の温度における噴出力;溶解の固化による低い縮小、デザインの柔軟性による顧客の要求および市場のニーズに素早い順応性;種々の光沢;硬度調整;粘着調整;溶解/光沢の処理ステップは大半の出願において必要としない;従来のソリッドワックス基材インクと比較して高い硬度;汚れない;そしてプリントのリサイクル性の特徴を提供することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
フリーラジカル重合によって硬化できる少なくとも一つの硬化性ワックスと、
少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーと、
少なくとも一つの非硬化性ワックスと、
少なくとも一つのフリーラジカル光開始剤または光開始部位と、
任意の顔料とを
含み、
硬化性ソリッドオーバーコート組成物を形成する第一温度において固形の成分であって、第一温度は20から25℃までの
第二温度は40℃より高い第二温度において液体組成物を形成する成分である
インクを噴出できる放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物。
【請求項2】
少なくとも一つの硬化性ワックスはアクリレート、メタクリレート、アルケン、ビニール、またはアリルエーテル、官能基、および少なくとも一つのモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーはアクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、多官能アクリレートモノマー、多官能メタクリレートモノマー、二官能脂環式アクリレートモノマー、三官能モノマー、アクリレートエステル、またはこれらの混合物もしくはこれらの組み合わせを含有する、請求項1に記載の放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物。
【請求項3】
非硬化性ワックスはエステルワックスである、請求項1に記載の放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物。
【請求項4】
共力剤を伴わない三成分光開始剤システム含む光開始剤を含む、請求項1に記載の放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物。
【請求項5】
結晶性ワックスの低濃度において、結晶性ワックスの量は組成物の総重量に対して20から50%までの重量を含む組成物である、請求項1に記載の放射線硬化性ソリッドオーバーコート組成物。
【請求項6】
フリーラジカル重合によって硬化できる少なくとも一つの硬化性ワックスと、
少なくとも一つのモノマー、オリゴマーまたはプレポリマーと、
少なくとも一つの非硬化性ワックスと、
少なくとも一つのフリーラジカル光開始剤または光開始部位と、
顔料とを
含み、
ここで成分は、第一温度において固体である硬化性ソリッドオーバーコート組成物を形成し、
ここで、第一温度である20から25℃までの第一温度において固形、
そして、ここで成分は、第二温度において溶液の組成物を形成し、ここで第二温度は40℃より高い温度である
硬化性ソリッドオーバーコート組成物を含む
インクジェットプリンターオーバーコートスティックまたはペレット。


【公開番号】特開2011−127111(P2011−127111A)
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−272399(P2010−272399)
【出願日】平成22年12月7日(2010.12.7)
【出願人】(596170170)ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】XEROX CORPORATION
【Fターム(参考)】