KR100191762B1

KR100191762B1 - 투명한 고온 용융 제트 잉크

Info

Publication number: KR100191762B1
Application number: KR1019920702907A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 앨런 브라운; 미첼 안토니 코켓트; 존 패트릭 핵셀
Original assignee: 무명씨; 코우티스 일렉트로그래픽스 리미티드
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE69129804T2; DE69129804D1; JPH05506881A; WO1991018065A1; KR937000613A; EP0530280A1; EP0530280B1

Abstract

100℃ 내지 1300℃의 온도에서 5 센티포이스 내지 100 센티포이스의 점성도를 가지며, 고체화되었을때 투명한 필름을 제공하며, 잉크는 착색제 및 그 착색제를 위한 전색제를 포함하며, 이때 착색제를 위한 상기 전색제는 열가소성 성분, 왁스 또는 왁스-유사 점성도 개질제, 및 C_18-35지방산 글리콜 에스테르, C_18-36지방산 글리세릴 에스테르, C_18-36지방산과 금속비누의 글리세릴 에스테르, 폴리에틸렌 왁스, 합성파라핀 왁스, 긴 직쇄 알코올, 미정질 왁스 및 개질된 미정질 왁스 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 투명화제를 포함하는 투명한 열용융성 분사 잉크.

Description

[발명의 명칭]

투명한 고온 용융 제트 잉크

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 고온 용융 잉크(hot melt ink)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 잉크 제트 시스템에서 사용하는 신규하고 개선된 투명한 고온 용융 잉크에 관한 것이다.

종이 위에서의 탁월한 색재현성 또는 생생한 오버헤드(overhead) 투영 투명도를 얻기 위해서는, 매우 투명한 색상의 잉크류를 사용할 필요가 있다. 이들은 대개 4색 인쇄(四色印刷) 세트[즉, 시안(cyan), 머젠터(magenta), 황색 및 흑색]중에 공급된다. 종전의 컬러 인쇄법에서는 종종 유성(油性) 잉크류가 사용되는데, 일반적으로 이들 잉크에는 인쇄하고자 하는 기재에 착색제를 전달하기 위해 막형성(膜形成)의 매우 투명한 중합체 전색제(展色劑)가 혼합된다. 그러나, 이들 중합체 전색제는 용융 점도가 매우 높기 때문에 잉크 제트 시스템의 잉크에 사용하기에는 부적절하다.

이에 반해, 스테아르산, 스테아론 및 라우론, 베헨산, 트리스테아린, 테레프탈 알코올, 수소 첨가 피마자유(castor oil), 프로필렌 글리콜 모노히드록시 스테아레이트, n-스테아릴 12 히드록시스테아르아미드 등과 같은 용융 점도가 낮고 용융점이 뚜렷한 왁스류 물질은, 잉크 제트 시스템에서의 용융 점도 요건을 만족시키지만, 냉각시 결정화도가 매우 큰 불투명한 고체를 형성한다. 이와 유사하게, 폴리에틸렌 왁스, 카르나우바 왁스, 칸데릴라 왁스, 미정질(微晶質) 왁스 및 산화되거나 또는 변성된 폴리텐 왁스와 같은 대부분의 왁스도 역시 냉각시 결정을 형성하는 경향이 있다. 이들 결정성 성분들로 인해, 잉크는 투명한 조성 성분과 혼합되었을 때에도, 완전하게 투명하지는 않으며, 따라서 예를 들면 제트 인쇄시, 오버헤드 투영 투명도 측면에서 생생한 색상을 투영하지 못한다.

현재까지, 고온 용융 잉크 제제는 천연 왁스(예: 미국 특허 제4,484,948호), C₁₈∼C₂₄지방산류 또는 C₁₈∼C₂₄알코올류(유럽 특허 공보 제0 181 198호 및 제 0 099 682호), C₁₈∼C₂₄에스테르류, 디도데실 세바케이트(미국 특허 제3,653,932호)의 배합물 및 C₂₀∼C₂₄산 및 C₁₄∼C₁₉산 또는 C₁₄∼C₁₉알코올류 및 C₁₄∼C₁₉케톤류(미국 특허 제4,659,383호)의 기타 합성 배합물을 포함하는 것이 제안되어 왔다. 미국 특허 제4,741,930호에는 반투명성이고, 고체인, 광학적으로 투명한 고온 용융 잉크를 중첩(superposition)시켜 컬러 인쇄하는 방법이 기재되어 있는데, 스테아르산 및 올레산과 같은 지방산, 폴리에틸렌 및 이 물질들의 배합물 또는 혼합물을 전색제의 기초 재료로서 제시하고 있다.

미국 특허 제4,684,956호는 우수한 접착성과 함께 낮은 점도를 얻기 위하여 조작 온도에서 점도가 3 cp 내지 20 cp인 탄화수소 수지와 합성 미정질 왁스의 배합물을 함유하는 열가소성 잉크 조성물을 개시하고 있다.

그러나, 종래의 어떠한 기술에서도 거의 투명하며 잉크 제트 인쇄에서 요구되는 기타의 모든 특성을 지니면서도, 불투명 성분을 함유하고 있는 고온 용융 잉크를 제공하고 있지 않다.

[본 발명의 개요]

따라서 본 발명의 목적은 위에서 언급한 종래 기술의 단점을 해소한 투명한 고온 용융 잉크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제트 온도에서 요구되는 용융 점도를 가지며 냉각시 광학적으로 거의 투명한 막(膜)을 형성할 수 있는 투명한 고온 용융 제트 잉크를 제공하는 것이다.

본 발명은 100℃ 내지 130℃의 온도에서 점도가 5 cp(centipoise) 내지 100 cp이고, 고화시 투명한 필름을 형성하는 고온 용융 잉크를 제공하는 것으로서, 이 잉크는 착색제와 이 착색제용 전색제를 함유한다. 여기서, 상기 착색제용 전색제는 열가소성 성분, 왁스 또는 왁스류 점도 조절제 및 C₁₈∼C₃₅지방산의 글리콜 에스테르, C₁₈∼C₃₆지방산의 글리세릴 에스테르, C₁₈∼C₃₆지방산의 글리세릴 에스테르와 금속 비누, 폴리에틸렌 왁스, 합성 파라핀 왁스, 분자량이 480 내지 1000인 직쇄형 알코올, 미정질 왁스 및 변성된 미정질 왁스 중에서 선택되는 1 종 이상으로 이루어진 투명화제(透明化劑)를 포함한다.

상기 투명화제는 전색제 중량의 적어도 2 중량% 내지 50중량%의 양으로 존재하는 것이 좋고, 2 중량% 내지 25 중량%의 양으로 존재하는 것이 더 좋다. 상기 전색제에 함유되는 불투명제는 50 중량% 또는 그 이상의 양으로 존재할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 용융시 막을 형성하는 성질을 지니며, 냉각시 유리를 형성하는 경향이 있고, 100℃ 내지 130℃의 온도에서 용융 점도가 5 cp 내지 100 cp인데, 115℃ 내지 125℃의 온도에서 용융 점도는 10 cp 내지 35 cp인 것이 좋고, 15 cp 내지 30 cp인 것이 더 좋다. 또한, 본 발명의 조성물의 용해열은 조성물 중의 각 성분의 용해열의 합보다 낮다. 또한, 이들은 잉크 전색제를 통해 거의 균일한 밀도 및 굴절율을 갖는다.

[최선의 실시 상태의 설명]

본 발명의 목적은 1 종 이상의 불투명성 물질을 함유하는 용융 점도가 낮고 투명한 유리질 고분자 고온 용융 잉크 전색제를 제공하는 것이다. 이에 의하면, 잉크를 도포한 후 냉각시켰을 때, 잉크가 거의 투명한 상태로 남게 되므로, 오버헤드 투영기 등에 사용하는 경우 선명하고 생생한 색상을 투영하게 된다.

고온 용융 잉크 전색제로 사용되는 대부분의 왁스류 및 기타 물질들은 냉각시 결정화하므로, 그 미정질 구조가 잉크를 부분적으로 또는 전체적으로 불투명하게 만든다. 이와 같은 불투명 잉크 전색제로는 스테아르산, 라우르산, 직쇄형 폴리에틸렌, 지방족 아미드 왁스, 베헨산, 스테아론, 알루미늄 스테아레이트, 카르나우바 왁스, 미결정질 왁스, 변성된 미결정질 왁스, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 칸데릴라 왁스, 몬탄 왁스, 수소화된 피마자유, 합성 에스테르 왁스, 산화된 폴리에틸렌 왁스, 피셔-트롭쉬(Fisher-Tropsch) 왁스, 에스파르토 왁스, 다마르 왁스, 옥사졸린 왁스, 비스아미드 왁스, 아미드 왁스, 올레아미드류, 스테아르아미드류, 라우르 아미드류, 에루크아미드류, 글리코일 모노스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 염소화된 왁스, 세틸 알코올, 라우론, 디페닐 프탈레이트, 디시클로헥실 프탈레이트, 캠포르, 트리페닐 포스페이트, n-에틸 톨루엔 술폰아미드 및 n-시클로헥실-p-톨루엔 술폰아미드를 들 수 있다.

유성 인쇄 잉크에서 전색제로서 사용하기에 적당한 많은 물질들은 투명하다. 예를 들면, 에스코레즈(Escorez) 및 크리스탈렉스(Kristalex)라는 상품명으로 시판되는 탄화수소 중합체 재료, 클로로(Choloro) 70이라는 상품명으로 시판되는 염소화 폴리올레핀, 피꼴라스틱(Piccolastic), 스티렌 알릴 알코올 및 케톤 수지류, 페놀 수지류, 알키드류, 로진, 로진 에스테르류, 폴리에스테르류 등이 유성 인쇄 잉크에 사용되는 투명한 물질들의 예이다.

그러나, 이들 대부분의 재료는 잉크 분사 온도에서의 용윰 점도가 수 백 cp이상이로서 매우 높고, 그 밖에도 고온 용융 잉크 제트 인쇄에 사용하기에 부적절하다. 더욱이, 상기 투명성 재료는, 불투명성 재료와 혼합시, 그 혼합물의 불투명 성분의 낮은 용융 점도 특성을 유지하면서도 투명한 혼합물을 제공할 것이라고는 반드시 기대되지 않는다.

그러나, 본 발명자들은 불투명성의 고온 용융 잉크 전색제 재료를 특정의 혼화 가능한 재료와 배합 또는 혼합하는 경우, 이들 배합물을 고체 상태로 냉각시켰을 때에도 투명하다는 것을 발견하기에 이르렀다.

이러한 현상을 보이는 이유는 완전히 밝혀지지는 않았으나, 다음과 같은 요인에 의한 것으로 여겨진다. 즉, 상기 잉크 전색제 성분은 용융 및 응고 주기 전체에 걸쳐 거의 혼화성이 있고, 상기 전색제 성분은 시간 경과(aging) 도중에 분리되는 경향을 보이지 않으며, 결정화에 의해 얻어지는 결정화물은 미정질 형태이다.

특정의 왁스 또는 왁스형 재료는 임의의 결정 입도(結晶粒度)를 최소화시킬 뿐만 아니라, 무정형 입자간 재료의 양을 조절함으로써 상기 배합물 내의 결정 형성을 억제 및 방해하는 것으로 보인다. 광학적으로 투명한 무정형 재료는 대개 전체적으로 굴절율 및 밀도가 균일하다. 더욱이, 광학적으로 투명한 무정형 중합체 재료는 동일한 일반형의 결정질 또는 불투명성 중합체 재료보다 용해열이 낮은 경향이 있다. 결과적으로, 중합체의 용해열의 측정은 중합체의 결정화도를 나타내는 지표가 될 수 있다 [예: 브레인(Brain, R.L.)의 중합체 결정화도 TA12의 열분석에 대한 적용 개요(미국 델라웨어주 월밍턴에 소재한 듀퐁사의 분석 기기과)를 참고]. 특정의 왁스 및 왁스류 재료를 배합함으로써 배합물의 안정한 고용체를 형성할 수 있다. 그 대안으로서, 상기 첨가제의 무정형상(無晶形相)은 기본 제제의 결정 분획용 용매로서 작용할 수 있다.

보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 1 종 이상의 열가소성 재료를 스테아론, 라우론, 미정질 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 베헨산, 지방족 아미드 왁스 등과 같은 1 종 이상의 불투명성 왁스 또는 왁스류의 점도 조절 재료 및 폴리에틸렌 왁스, 직쇄형 폴리에틸렌 왁스, C₁₈∼C₃₅지방산의 폴리올 에스테르, C₁₈∼C₃₆산과 금속 비누의 에스테르, 카르나우바 왁스, 칸데릴라 왁스, 변성 미정질 왁스, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스, 갈탄 왁스, 장쇄의 직쇄형 알코올 또는 이들의 혼합물과 같의 제2의 왁스 또는 왁스류 화합물과 혼합하거나 배합함으로써, 냉각시에 거의 광학적으로 투명한 막을 형성하는 투명한 고온 용융 제트 잉크를 제공한다. 또한, 고온 용융 제트 잉크는 염료, 안료 또는 이들의 혼합물과 같은 착색제와 필요에 따라 기타의 첨가제를 함유한다.

투명화제로서 사용하기에 양호한 폴리올 지방산 에스테르는 C₁₈∼C₃₅지방산의 에틸렌 글리콜 에스테르 및 C₁₈∼C₃₆지방산과 칼슘 비누의 글리세릴 에스테르이다. 투명화제는사용하기에 양호한 폴리에틸렌 왁스는 분자량이 약 400 내지 1200인 것들이다. 양호한 직쇄형 알코올은 분자량이 약 500 내지 1000인 것들이다.

[실시예 1∼3]

어떠한 투명화제도 함유하지 않은 고온 용융 잉크 시료, 그리고 투명화제로서 C₁₈∼C₃₅지방산의 글리콜 에스테르 [이하, 에스테르 왁스(Ester Wax) #1라 부름] 또는 C₁₈∼C₃₆지방산과 금속 비누의 글리세릴 에스테르 [이하, 에스테르 왁스(Ester Wax) #2라 부름]를 사용하여 스테아르산, 스티렌 알릴 알코올 및 글리세롤 변성 로진 에스테르를 함유하는 고온 용융 잉크 시료를 조제하고, 냉각 후 각 시료의 투명도를 평가하였다. 중량부 단위의 전색제 조성 또는 그 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 4∼6]

어떠한 투명화제도 함유하지 않은 고온 용융 잉크 시료, 그리고 투명화제로서 에스테르 왁스 #1 및 에스테르 왁스 #2의 양을 달리하여 스테아르산 및 염소화탄화수소 왁스를 함유하는 고온 용융 잉크 시료를 조제하고, 그 잉크를 냉각시킨 후 투명도를 평가하였다. 중량부 단위의 전색제 조성 및 그 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 7∼13]

어떠한 투명화제도 함유하지 않은 고온 용융 잉크 시료, 그리고 투명화제로서 분자량이 500인 폴리에틸렌 왁스와 분자량이 1000인 폴리에틸렌 왁스의 양을 달리한 것 또는 투명화제로서 합성 파라핀 왁스를 사용하여 스테아론, 산화 미정질 왁스 및 탄화수소 중합체를 함유하는 고온 용융 잉크 시료를 조제하고, 이 잉크를 냉각시킨 후, 투명도, 결정도 및 성분들의 혼화성을 평가하였다. 투명도는 0 (완전 투명) 내지 10 (불투명)의 등급으로 평가하였다. 결정도는 0 (결정없음) 내지 10 [대결정(大結晶)]의 등급으로 평가하였다. 중량부 단위의 전색제 조성 및 그 평가 결과를 표 3에 수록한다.

[실시예 14∼18]

실시예 7의 것과 유사하나 더 다량의 미정질 왁스 및 더 소량의 탄화수소 중합체와 분자량 1000의 폴리에틸렌 왁스 약 11%를 사용하여 고온 용융 잉크 시료를 조제하여 평가하였다. 이 경우에, 첨가된 폴리에틸렌 왁스는 그 단독으로는 투명도를 현저히 개선시키기에 불충분하였다. 그러나, 상기 폴리에틸렌 왁스의 양을 증가시키고 분자량이 850인 폴리에텔린 왁스 약 2% 또는 분자량이 700인 직쇄형 알코올 9%를 첨가하면, 잉크는 거의 투명하게 되었으나, 분자량이 450인 직쇄형 알코올 9%를 첨가한 것은 효과가 없었다. 중량부 단위의 잉크 조성 및 그 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

Claims

100℃ 내지 1300℃에서의 점도가 5 cp 내지 100 cp이고, 고화시 투명한 필름을 형성하는 고온 용융 잉크를 제공하는 것으로서, 상기 잉크는 착색제와 이 착색제용 전색제를 포함하고, 이 착색제용의 전색제는 열가소성 성분, 왁스 또는 왁스류 점도 조절제 및 C₁₈∼C₃₅지방산의 글리콜 에스테르, C₁₈∼C₃₆지방산의 글리세릴 에스테르, C₁₈∼C₃₆지방산과 금속 비누의 글리세릴 에스테르, 폴리에틸렌 왁스, 합성 파라핀 왁스, 분자량이 480 내지 1000인 직쇄형 알코올, 미정질 왁스 및 변성된 미정질 왁스 중에서 선택되는 1 종 이상으로 이루어진 투명화제를 상기 전색제 총중량의 2 중량% 내지 50 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 고온 용융 제트 잉크.

제1항에 있어서, 115℃ 내지 125℃의 온도에서 점도가 10 cp 내지 35 cp인 것인 고온 용융 제트 잉크.