KR0183405B1 - 착색된 열 용융형 분사 잉크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크를 용융시켰을 때, 안료의 침강 또는 응집을 막는 분산제, 착색 안료, 열가소성 전색제를 함유하는 분산된 착색 열 용융형 잉크에 관한 것이며, 상기 분산제는 이소시아네이트-변성 미정질 왁스 또는 갈탄 왁스를 포함한다.

Description

[발명의 명칭]

착색된 고온 용융 제트 잉크

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 분산된 안료를 함유하는 고온 용융 잉크에 관한 것이며, 특히 안료 분산물을 효율적으로 안정화시킨 착색된 고온 용융 잉크에 관한 것이다.

착색된 고온 용융 잉크는 염료를 함유한 고온 용융 잉크보다 큰 장점이 있다. 그 장점 중의 하나는 안료가 염료보다 광견뢰도가 더 크다는 점이며, 이는 인쇄된 영상(image)의 저장과 관련하여 중요한 요인이 된다. 더욱이, 안료는 염료보다 열안정성이 크며, 특히 이는 잉크가 예를 들어 80∼150℃의 고온에서 도포되는 고온 용융 잉크일 때 중요하다. 더욱이, 안료는 염료보다 덜 침출되거나 승화되고 불투명하거나 투명한 반면, 염료는 투명하며 피복력이 낮다.

그러나, 염료는 고온 용융 잉크, 특히 잉크 제트 잉크에 사용되는 것이 바람직한데, 이는 염료가 매체에 완전 용해되어 침강되지 않는 반면, 안료는 현탁 및 분산되어 저장기의 바닥에 침강되거나 응집되어 잉크제트 잉크가 노즐을 막히게 하기 때문이다.

물 또는 오일과 같은 액상 전색제를 함유하는 잉크에 있어서 카본 블랙, 프탈로시안 블루, 리톨 루빈 및 디아릴리드 엘로우와 같은 안료는 이전부터 사용되어 왔고, 계면 활성 재료 등을 상기 잉크에 첨가하여 안료를 수화시키며, 원색 안료 입자의 응집물을 분해하며, 안료를 분산시켜 색의 농도를 현상시키고, 안료를 침강 또는 응집으로부터 안정화시킨다. 고온에서 사용되는 중합체 및 탄화수수 왁스를 함유하는 것과 같은 고온 용융 잉크에 있어서, 계면 활성 재료는 적절한 입자 수화 또는 분산 안정성을 제공하지 않는 것으로 밝혀졌다. 고온 용융 잉크에 있어서 안료 분산제 및 안료 안정화제로서 거의 효율적이 아닌 것으로 밝혀진 액체 전색제 잉크에 사용되는 첨가제의 예는 알키드 중합체, 등록 상표가 솔스퍼시스(Solsperses)인 것과 같은 양극성 분자를 함유한 재료, 레시틴, 알킬화 폴리비닐 피롤리돈, 금속 비누, 스테아르산, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 카르나우바 왁스, 칸델릴라 왁스, 몬탄 왁스, 수소화 피마자유, 미정질 왁스, 베헨산, 스테아르산 알루미늄, 합성 에스테르 왁스, 산화 폴리에틸렌 왁스, 라우르산, 피셔-트롭쉬 왁스, 에스파르토 왁스, 담마르 왁스, 옥사졸린 왁스, 비스아미드 왁스, 아미드 왁스, 올레아미드, 스테아르아미드, 라우르아미드, 에루크아미드, 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 염소화 왁스, 세틸 알콜, 스테아론, 라우론, 디페닐 프탈레이트, 디시클로헥실 프탈레이트, 캠퍼, 트리페닐 포스페이트, n-에틸 톨루엔 설폰아미드, n-시클로헥실-p-톨루엔 설폰아미드, 기타 천연 중합체, 합성 중합체 및 수지 등이 있다.

더욱이, 상기와 같은 당분야의 첨가제가 효율적이지만, 이들 중 대부분은 고온 용융 잉크에 유용하지 않다. 그 이유는 고온에서 이들이 분해 또는 증발되거나, 또는 잉크에 원치 않는 색상을 부여하거나, 그렇지 않을 경우 고온 용융 잉크 성분과 비상용성(菲相溶性)인 경향이 있기 때문이다. 또한, 고온 용융 잉크를 잉크 제트 프린터에 사용하고자 하는 경우, 잉크의 물리적 특성을 조심스럽게 조절하여 프린터를 적절하게 작동시켜야만한다. 결국, 잉크의 물리적 특성에 영향을 줄 수 있는 임의의 첨가제는 좋지 않다. 또한, 착색된 고온 용융 잉크는 고온 용융 잉크 제트계에서 겪게 되는 고온과 고전단에 장시간 노출되고 나면 응고 또는 응집되는 경향이 있다.

[발명의 개요]

따라서, 본 발명의 제1목적은 전술한 종래 기술의 단점을 극복한 착색된 고온 용융 잉크를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 고온 용융 잉크제트 프린터에 사용하기 적합한 고르게 분산 착색된 고온 용융 잉크를 제공하고자 하는것이다.

본 발명의 제3목적은 안료 분산이 우수할 뿐 아니라, 고온에서 현탁 안정성이 있는 고온 용융 잉크 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 융점이 40℃ 이상인 열가소성 전색제, 안료, 이소시아네이트 변성 미정질(微晶質) 왁스 또는 갈탄 왁스 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 상기 안료 분산용 분산제를 포함하는 고온 용융 잉크를 제공한다. 상기 분산제는 잉크 전색제의 중량을 기준으로 2.5∼20 중량%의 함량으로 존재하는 것이 바람직하며, 필요할 경우 2∼100 중량% 또는 그 이상의 함량으로 존재할 수 있다.

[최선의 실시 상태의 설명]

착색된 고온 용융 잉크는 대개 실온에서는 고체이지만, 사용시에 50℃ 이상의 실온 이상의 온도로 가열하여 액화시킨다. 따라서, 고온 용융 잉크용 전색제의 예로는 임의의 적절한 탄화수소 중합체, 왁스 또는 왁스형 재료 또는 C_14∼24지방산 또는 이의 케톤, 예컨대 스테아르산, 스테아론, 라우르산 또는 라우론, n-시클로헥실-p-톨루엔 설폰아미드 등이 있으며, 그 밖에 다음과 같은 중합체 재료, 예컨대 쿠마론-인덴 중합체, 로진, 로진 에스테르, 수소 첨가된 수지, 시클릭 케톤 중합체, 스티렌 알릴 알콜 중합체, 폴리스티렌, 폴리비닐 톨루엔/메틸스티렌 중합체, 알킬 탄소화수소 중합체, 아릴 탄화수소 중합체, 알킬 알릴 탄화수소 중합체, 테르펜 중합체, 스티렌-아크릴레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트, 폴리프로필렌, 길소나이트 및 기타 아스팔트 재료, 시클릭 탄화수소 중합체, 수소첨가 중합체, 폴리에스테르 중합체 또는 용융점이 50℃ 이상, 예를 들어 용융점이 160℃ 이하와 같은 소정 범위내에 있는 2종 이상의 이들 재료의 혼합물이 있다. 잉크 제트 프린트에 고온 용융 잉크를 사용하고자 하는 경우, 전색제는 적절한 물성, 예컨대 도포에 요하는 사용 온도에서의 표면 장력과 점도를 가져야 한다. 이러한 목적에 대해서 전색제는 점도 개질제 및 표면 장력 개질제를 포함할 수 있다.

소정의 잉크 색상을 얻기 위해서는, 예를 들어 잉크의 총중량의 기준으로 1∼4 중량%의 함량으로 1종 이상의 착색 안료가 포함된다. 이 중에서 효과적으로 사용될 수 있는 안료의 예로서는, 황색 안료, 1, 3, 12, 13, 14, 16, 17, 73, 74, 81, 83, 97, 98, 106, 113, 114, 적색 안료 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 14, 37, 38, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 57:2, 57:3, 88, 122, 146, 147, 청색 안료 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 56, 61, 61:1, 흑색 안료 1, 20, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 골탄, 등검댕, 흑연 등이 있다. 잉크를 실온에서 저장할 경우에는 고형상태이며, 저장되는 동안에 안료가 응집되지는 않는다. 그러나, 잉크 사용시, 고온에서는 용융 상태로 유지되며, 잉크를 교반시키거나 진탕시키더라도 안료 입자는 응집되는 경향이 있다. 실온에서 액상인 잉크에 사용된 통상적인 분산재는 고온에서 고온 용융 잉크의 응집을 방지하는 데 효과가 별로 없다. 더구나, 전술한 바와 같이, 통상적인 분산제는 좋지 않은 방법으로 고온 용융 잉크의 물성과 광학 특성을 변형시키는 경향이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 고온 용융 잉크는 분산제로서 이소시아네이트 변성 미정질 왁스 또는 갈탄 왁스를 포함한다. 분산제는 안료를 충분히 분산시키는 양으로 존재하며, 전색제로서 사용될 수 있는 극성이 낮은 탄화수소와 상용성인 것으로 밝혀졌고 휘발성이 낮으며, 160℃ 이하 및 그 이상의 온도에서 열안정성이 우수하고 잉크 색상에 불리하게 작용되지 않을 정도의 소량으로 사용되는 것이 효율적이다. 더욱이, 그러한, 분산제는 비극성 잉크 전색제 중에서 여러 종류의 안료와 함께 사용될 때 효율적이다. 분산제의 농도는 잉크 전색제 중량의 약 2∼100 중량%, 바람직하게는 약 2.5∼20중량%인 것이 가장 효율적이다. 적절한 이소시아네이트 변성 정질 왁스는 알파 왁스 CWU003 및 WB5, WB7, WB10, WB11, WB14, WB16, 및 WB17로 표시된 페트롤라이트(Petrolite) 제품이다. 적절한 갈탄 왁스는 1650, 20 및 400으로 표시된 어메리칸 리그나이트(American Lignite) 제품이다. 분산제는 이소시아네이트 변성 미정질 왁스가 바람직하며, WB17로 표시된 유형의 등록 상표가 페트롤라이트(Petrolite)인 이소시아네이트변성 미정질 왁스가 가장 바람직하다.

이러한 분산제는 안료의 침강과 응집을 감소시키거나 배제시킬 뿐 아니라, 안료 분산액이 요변성을 나타내는 경향을 감소시키고, 뉴우튼 유동 작용을 촉진시킬뿐 아니라, 분산을 촉진시키는 안료-수화제로서 작용하게 한다. 더욱이, 다양한 범위 고온 용융 잉크의 전색제 재료와 함께 사용할 수 있으며, 위험성이 없고, 비독성이며, 반복된 용융-냉각 주기 동안 안료를 현탁 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 색상, 점도 및 휘발성면에서 열안정성이 우수하다.

[실시예 1 및 2]

본 실시예는 선형 폴리에틸렌계 고온 용융 잉크에서 분산제로서 이소시아네이트 변성 미정질 왁스의 효과를 예시한다. 실시예 1은 임의의 분산제를 사용하지 않은 착색된 고온 용융 잉크를 예시하는 반면, 실시예 2는 WB17로 표시된 등록 상표가 페트롤라이트 이소시아네이트 변성 미정질 왁스 약 42중량%(77중량%의 전색제)를 포함하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 고욘 용융 잉크를 예시한다. 실시예 1과 2의 잉크는 용융된 상태를 유지하며, 안료가 분산된 정도를 평가하였다. 실시예와 평가 결과에 사용된 조성(중량부)은 다음의 표 1에 나타낸다.

[실시예 3∼6]

본 발명에 사용된 분산제의 존재 및 부재하에 글리세릴 트리베헤네이트 왁스와 혼합된 에스코레즈(Escorez) 5380 수소 참가 탄화수소 중합체로 구성된 전색제에 2 가지의 다른 안료를 분산시켰다. 안료 분산, 용융 흐름 및 응집 여부를 120℃에서 평가하였다. 잉크 조성(중량부)과 평가 결과를 다음의 표 2에 나타낸다.

[실시예 7 및 8]

본 발명에 사용된 분산제의 존재 및 부재하에 알킬화 폴리비닐 피롤리돈, 파라핀 왁스 및 수소 첨가 탄화수소 중합체로 구성된 고온 용융 잉크를 제조하였다. 안료 분산도, 열용융 흐름 및 안료 현탁 안정도를 120℃에서 평가하였다. 잉크 조성(중량부)과 평가 결과를 다음의 표 3에 나타낸다.

[실시예 9∼12]

본 발명의 사용된 분산제의 적절한 농도 범위를 결정하기 위해, 다양한 함량의 분산제를 함유하는 4가지 잉크 시료를 조제하고, 현탁 안정도를 120℃에서 평가하였다. 잉크 시료 조성(중량부) 및 평가 결과를 다음의 표 4에 나타낸다.

[실시예 13∼15]

다른 가능한 분산제와의 비교를 위해, 수소 첨가 탄화수소 중합체, 선형 폴리에틸렌, 글리세릴 트리베헤네이트 및 안료로 구성된 잉크의 3가지의 시료에 동량의 카르나우바 왁스, 수소 첨가 피마자유 및 이소시아네이트 변성 미정질 왁스를 첨가하고, 용융된 잉크의 안료 분산도를 평가하였다. 잉크 조성(중량부)과 평가 결과를 다음의 표 5에 나타낸다.

Claims (6)

1. 용융점이 40℃ 이상인 열가소성 전색제(vehicle), 안료, 분산제를 포함하는 고온 용융 잉크에 있어서, 상기 분산제는 이소시아네이트 변성 미정질 왁스 및 갈탄 왁스 중에서 1종 이상이 선택되며, 그 양은 상기 안료를 분산시키기에 충분한 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 잉크.
2. 제1항에 있어서, 상기 분산제는 이소시아네이트 변성 미정질 왁스인 것인 고온 용융 잉크.
3. 제1항에 있어서, 상기 분산제는 갈탄 왁스인 것인 고은 용융 잉크.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분산제는 잉크 내의 열가소성 전색제의 함량을 기준으로 2∼100 중량%의 함량으로 존재하는 것인 고온 용융 잉크.
5. 제4항에 있어서, 상기 분산제는 잉크 내의 열가소성 전색제의 함량을 기준으로 2.5∼20 중량%의 함량으로 존재하는 것인 고은 용융 잉크.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 안료는 잉크의 총중량을 기준으로 1∼4 중량%의 함량으로 존재하는 것인 고온 용융 잉크.