KR100422494B1

KR100422494B1 - 비이온성계면활성제함유잉크조성물의안정성을향상시키는방법

Info

Publication number: KR100422494B1
Application number: KR1019960005507A
Authority: KR
Inventors: 라우 히앙; 래드케 가롤드; 에이. 맥레오드 셰릴
Original assignee: 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인)
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1996-03-02
Publication date: 2004-07-09
Also published as: KR960034336A; EP0730013A3; EP0730013B1; US5501725A; DE69510029T2; JP4397053B2; DE69510029D1; JPH08253721A; EP0730013A2

Abstract

본 발명은 잉크의 흐림점 및 안정성을 증가시키는 방법에 관한 것이다. 인쇄의 질을 증가시키기 위해서 용매, 착색제 및 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는 잉크를 제공한다. 상기 잉크의 흐림점(상기는 계면활성제에 의해 영향을 받는다)을 증가시키기 위해서, 상기 잉크를 계면활성제와 반응하는 중합체성 포움(예: 폴리우레탄 포움)과 접촉시켜 보다 높은 흐림점을 갖는 잉크 생성물을 생성시킨다. 이어서 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 회수한다. 처리는 상기 잉크를 잉크 카트리지에 넣기전에 상기 잉크를 상기 포움에 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 포움으로 부터 처리된 잉크 생성물을 회수하는 것은 상기 포움을 압착시킴으로써 수행될 수 있다. 한편으로, 상기 잉크를 상기 중합체성 포움을 함유하는 잉크 카트리지내에 넣어 상기 잉크를 상기 카트리지내부에서 동일반응계로 처리할 수도 있다.

Description

비이온성 계면활성제 함유 잉크 조성물의 안정성을 향상시키는 방법{METHOD FOR INCREASING STABILITY OF NON-IONIC SURFACTANT-CONTAINING INK COMPOSITIONS}

본 발명은 일반적으로 잉크 조성물의 안정성을 개선시키는 방법, 보다 구체적으로 비이온성 계면활성제를 함유하는 잉크 조성물의 안정성 및 보전성을 증가시키는 방법에 관한 것이다.

전자 인쇄 기술 분야에 있어서 상당한 진보가 이루어졌다. 빠르고 정확한 방식으로 잉크를 분배시킬수 있는 광범위하게 다양하고 고도로 효율적인 인쇄 시스템이 현존하고 있다. 이점에 있어서 열 잉크젯 시스템이 특히 중요하다. 열 잉크젯 기술을 사용하는 인쇄 시스템은 다수개의 저항기를 갖는 기재(substrate)와 유체 연통하는 하나이상의 잉크 저장용기 챔버를 포함하는 카트리지 유니트를 기본적으로 포함한다. 상기 저항기의 선택적인 활성화는 잉크의 열 여기와, 상기 잉크 카트리지로 부터의 상기 잉크의 배출을 야기시킨다. 현재 사용되고 있는 열 잉크젯 카트리지 유니트는 단일의 잉크 조성물(예: 흑색)이나 또는 다수개의 상이한 색상의 잉크 조성물을 함유하며, 상기 각 조성물은 별도의 구획에서 보유된다. 대표적인 열 잉크젯 시스템이 벅(Buck)등의 미합중국 특허 제 4,500,895 호, 카우거(Cowger)등의 미합중국 특허 제 4,794,409 호; 로우(Low)등의 미합중국 특허 제 4,509,062 호; 모리스(Morris)의 미합중국 특허 제 4,929,969 호; 베이커(Baker)등의 미합중국 특허 제 4,771,295 호, 및 문헌[Hewlett-Packard Journal, Vol. 39, No. 4(1988, 8)]에 논의되어 있으며, 상기 특허 및 문헌은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다.

열 잉크젯 장치 또는 다른 인쇄 시스템을 사용하여 최고 수준의 인쇄질을 얻기 위해서, 전달되는 잉크 조성물을 조심스럽게 배합해야 한다. 구체적으로, 잉크 조성물은 선택된 기재(예: 종이)상에 적절하게 분산되어 명확하고 뚜렷한 상을 생성시킬 수 있어야 한다. 또한, 상기 잉크 조성물은 얼룩이 없고 다색 인쇄 시스템에서 색 번짐(예: 한가지 색상에서 다른 색상으로의 번짐)이 없음을 특징으로 하는 상을 생성시킬수 있어야 한다. 본 발명은 이러한 목표를 달성하기 위해서 특정 그룹의 계면활성제 조성물을 사용함을 포함한다. 선택된 계면활성제는 사용되는 잉크의 습윤성 및 분산성을 개선시킬 수 있다. 또한, 하기 논의되는 계면활성제는 얼룩 및 다색 인쇄 시스템에서의 색 번짐을 억제할 수 있다.

그러나, 잉크 조성물에 계면활성제를 첨가하면 상기 조성물의 흐림점(cloud point)이 낮아지고 그의 안정성이 감소될 수 있다. 본 발명은 바람직한 계면활성제 물질을 함유하는 잉크 조성물의 흐림점을 조절(예: 상승)하는 방법을 포함한다. 본원에 사용된(잉크 조성물의 안정성 및 보전성과 직접적으로 관련됨) "흐림점"이란 용어는 상기 계면활성제와 용매의 상 분리가 일어나는 잉크 조성물의 온도(예를들어, 상기 계면활성제가 더이상 상기 용매에 가용성이지 않은 온도)와 관련있다. 잉크 조성물의 흐림점 온도는 상기 조성물을 사용하고 보관할 수 있는 온도 범위를 제한할 것이다. 일단 흐림점 온도에 도달하면, 상기 잉크는 더이상 단일 셋트의 성질들을 함유하지 않을 것이며 대신에 상이한 특징들을 갖는 여러상들로 구성될 것이다. 이러한 상태는 "흐린" 외관을 갖는 잉크 조성물을 생성시킨다. 흐림점 온도에 도달된 잉크 조성물을 사용하면 인쇄질에 있어서 상당한 열화가 발생될 수 있다. 따라서, 잉크 조성물을 가능한한 흐림점이 높게(예를들어, 바람직하게 약 60℃이상으로) 배합하는 것이 바람직하다.

하기 논의되는 바와 같이, 본 발명은 잉크의 흐림점을 조절(예를들어, 상승)하기 위해 독특한 방식으로 처리된 특정한 계면활성제를 함유하는 잉크 조성물을 포함한다. 따라서, (1) 고 흐림점; 및 (2) 얼룩, 색번짐등과 관련된 문제가 배제됨을 특징으로 하는 계면활성제 함유 잉크를 배합할 수 있다. 따라서 본 발명은 하기 논의되는 바와 같이 잉크 제조 기술분야에 있어서 진보를 나타낸다.

본 발명의 목적은 얼룩, 색번짐 및 이와 유사한 문제가 실질적으로 발생하지 않는 양질의 인쇄된 상을 생성시키는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상술한 문제점들을 피하기 위해서 특정의 계면활성제를 사용하는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 잉크내의 상 분리가 없도록 상술한 계면활성제 함유 잉크 조성물의 흐림점을 조절(예: 상승)하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱 또다른 목적은 빠르고 효율적인 방식으로 상술한 목적들을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 최소한의 공정 단계, 생산 물질 및 장비를 포함하는, 상술한 목적들을 달성하는 방법을 제공하는 것이다.

하기 논의되는 바와 같이, (1) 인쇄질을 실질적으로 개선시키기 위해 특이화된 그룹의 계면활성제 물질을 사용하고; (2) 잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 증가시키기에 대단히 효과적인 방식으로 상기 잉크 조성물을 처리하는, 상기 잉크 조성물의 제조 방법을 개시한다. 상기 목적들은 최소한의 공정 단계 및 물질을 사용하여 효율적인 방식으로 성취된다.

본 발명에 따라서, 하나이상의 용매, 하나이상의 착색제, 및 하나이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는 잉크 조성물을 제공한다. 본원에 사용된 "에톡실화된 비이온성 계면활성제"란 용어는 잉크 조성물의 습윤성 및 분산성을 개선시킬뿐아니라, 얼룩, 색번짐등과 관련된 문제들을 억제하는데 대단히 효과적인 특정 그룹의 하전되지 않은 계면활성제 물질을 포함한다. 상기 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 화학적 특성 뿐아니라, 이들 물질의 구체적인 예에 대한 추가의 정보를 하기에 제공할 것이다. 바람직한 실시태양으로, 상기 잉크 조성물은 약 0.1 내지 30중량%의 용매, 약 2 내지 7중량%의 착색제, 및 약 0.1 내지 10중량%의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 함유할 것이다. 상기 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 사용으로 상술한 다수의 잇점들이 제공되지만, 전형적으로 비교적 낮은 흐림점(예: "제 1 흐림점"), 통상적으로 약 30 내지 50℃의 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공할 것이다. 이전에 논의된 바와 같이, 흐림점이 낮은 잉크 조성물을 사용하면 인쇄의 질이 감소되고 상기 잉크내의 상 분리에 의해 야기되는 다른 문제점들이생성될 수 있다.

본 발명의 계면활성제 함유 잉크 조성물의 흐림점을 상승시키기 위해서, 상기 조성물을 다기포성 중합체 포움의 일부와 접촉시키고 상기내로 흡수되게 한다. 상기 중합체성 포움은 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응하여, 제 1 흐림점보다 상당히 큰(예를들어, 보다 높은) 제 2 흐림점(예: 약 60℃이상의 제 2 흐림점)을 갖는 포움내에서 처리된 잉크 생성물을 생성시키는 유형의 것이다. 구체적으로, 상기 잉크 조성물과 중합체성 포움간의 접촉은 상기 포움내에서 잉크 조성물을 전환시켜 상술한 흐림점 특성을 갖는 처리된 잉크 생성물을 생성시킬 것이다. 상기 전환 공정은 하기에 보다 상세하게 논의될 것이다. 다양하고 상이한 중합체성 포움 물질들을 처리 목적에 사용할 수 있으며, 본 발명은 이들을 상기 목적을 위해 임의의 특정 조성물로 제한하지 않는다. 바람직한 실시태양으로, 폴리우레탄 포움이 사용될 것이다. 전환 공정을 완료한 후에, 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 추출하고 선택된 인쇄 유니트(예: 열 잉크젯 시스템 또는 다른 인쇄 장치)에서 인쇄를 위해 사용한다.

상술한 처리는 잉크를 잉크 카트리지에 놓기전에 선택된 포움부분에 통과시킴으로써 수행할 수 있다. 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 회수(예: 추출)하는 것은 상기 포움을 압착시켜 상기로 부터 잉크 생성물을 축출시킴으로써 수행할수 있다. 한편으로, 잉크 조성물을 선택된 중합체성 포움과 접촉시키는 초기 단계를, 상기 잉크 조성물을 잉크 저장용기로서도 기능하는 중합체성 포움 부재를 함유하는 잉크 카트리지로 운반시킴으로써 수행할 수도 있다. 상기 방식으로,잉크 조성물은 상기 운반전 및 운반도중에 상기 카트리지내에서 동일 반응계로 처리될 것이다.

본 발명은 인쇄 기술 분야의 진보를 나타내며, 고도의 인쇄질, 및 상술한 문제점들의 배제를 특징으로 하는 완성된 잉크 생성물을 제조한다. 본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 잇점들을 하기의 바람직한 실시태양의 상세한 설명에서 논의할 것이다.

본 발명은 고도의 인쇄질, 및 잉크상 분리, 얼룩, 색번짐등과 관련된 문제점이 배제된 것을 특징으로 하는 잉크 조성물의 제조 방법을 포함한다. 이러한 잇점들은 상 분리 문제점을 배제시키기 위해 잉크의 흐림점을 증가시키는 방법과 함께, 상기 잉크 조성물에 특정의 계면활성제를 첨가함으로써 성취된다. 이에 대해서, 본 발명은 대단히 효과적인 방식으로 상기 잇점들을 성취하는 효율적인 처리 시스템을 포함한다. 본 발명을 열 잉크젯 기술을 참고로 기술할 것이지만, 상기와 관련된 특허청구된 잉크 조성물 및 방법들도 마찬가지로 광범위하게 다양한 다른 인쇄 시스템에 적용시킬 수 있다. 더우기, 하기 논의되는 물질 및 공정들은 단색(예: 흑색) 인쇄 시스템 뿐아니라, 다수의 상이한 잉크 물질을 포함하는 다색 시스템과 관련하여 사용하기에 적합할 것이다.

A. 잉크 조성물

본 발명에 따라, 다수개의 특정 성분들(이때 상기 각 성분들은 지정된 기능을 수행한다)을 포함하도록 배합된 잉크 조성물을 제공한다. 상기 잉크 조성물(하기 논의된 바와 같이 처리된 후의)은 벽등의 미합중국 특허 제 4,500,895 호; 카우거등의 미합중국 특허 제 4,794,409 호; 모리스의 미합중국 특허 제 4,929,969 호; 베이커등의 미합중국 특허 제 4,771,295 호에 기술된 유형의 열 잉크젯 인쇄 카트리지 뿐아니라, 휴렛-팩카드 캄파니(Hewlett-Packard Company, 미합중국 캘리포니아주 팔로알토 소재)에서 시판되는 카트리지(부품 번호, 51626A, 51608A, 51639A, 51639C, 51639M, 51639Y 및 51633A)에 사용하기에 특히 적합하다. 상기 잉크 조성물에 사용되는 첫번째 성분은 하나이상의 용매(또는 다수 용매들의 조합)이다. 광범위하게 다양한 용매들을 상기 잉크 조성물에 사용할 수 있으며, 본 발명은 이들을 임의의 특정 용매 물질로 배타적으로 제한하지 않는다. 본원에 사용하기에 적합한 전형적인 용매 조성물이 힌다골라(Hindagolla)의 미합중국 특허 제 4,963,189 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 열거되어 있다. 예를들어 전형적인 용매로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 2-피롤리돈, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올 및/또는 이들의 조합이 있다. 잉크 조성물에 사용하기에 적합한 다른 용매 물질에는 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 부탄디올, 헥산디올, 프로필렌 글리콜 라우레이트, 모노 및 디-글리콜 에테르(예: 셀루솔브), 모노부틸 에테르, 카르비톨, 프로필렌 글리콜 에테르, 디프로필렌 글리콜 에테르, 트리에틸렌 글리콜 에테르, 부틸 알콜, 펜틸 알콜, c-부티로락톤, N-피롤리돈, 2-피롤리돈, N-(2-하이드록시에틸)피롤리돈, 및 이들의 혼합물이 있으나, 이들로 제한하는 것은 아니다. 이들 물질은 알드리치 케미칼 캄파니(Aldrich Chemical Company, 미합중국 미주리주 세인트 루이스 소재)(이로서 제한하는 것은 아니다)를 비롯한 광범위하게 다양한 공급처로 부터 상업적으로 입수할 수 있다.

바람직한 실시태양으로, 상기 잉크 조성물은 총 약 0.1 내지 30중량%의 용매(단독의 용매 또는 배합된 용매가 사용된다)를 함유할 것이다. 그러나, 상기 값(뿐아니라, 본원에 표현된 다른 수치 변수들)을 사용되는 특정 물질 및 완성된 잉크 배합물에 바람직한 용도와 관련된 예비 연구에 따라서 변화시킬 수도 있다.

상기 잉크 조성물은 또한 하나이상의 착색제를 포함할 것이다. 다시, 본 발명은 이들을 임의의 특정한 착색제 또는 이들의 혼합물로 제한하지 않는다. 바람직한 실시태양으로, 본원에 사용된 "착색제"란 용어는 광범위하게 다양한 염료 물질 및 색상(흑색 포함)을 포함할 것이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 전형적인 염료 물질이 힌다골라의 미합중국 특허 제 4,963,189 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 열거되어 있다. 이러한 물질은 흑색이며, 하기의 기본 구조를 갖는다:

특정의 전형적인 염료 구조를 하기 표 1에 제공한다:

표 I

본 발명에 사용하기에 적합한 추가의 염료 물질이 문헌[Color Index, Vol.4, 3rd ed., 영국 요크셔 소재의 The Society of Dyers and Colourists에서 출판(1971)](상기는 본원에 참고로 인용되어 있으며, 당해 분야에 잘 공지된 표준 참고문헌이다)에 기술되어 있다. 상기 문헌에 열거된, 본 발명에서 사용하기에 적합한 전형적인 염료 물질은 하기의 조성을 가지나, 이들로 제한하는 것은 아니다: C.I. 다이렉트 옐로우 11, C.I. 다이렉트 옐로우 86, C.I. 다이렉트 옐로우 132, C.I. 다이렉트 옐로우 142, C.I. 다이렉트 레드 9, C.I. 다이렉트 레드 24, C.I. 다이렉트 레드 227, C.I. 다이렉트 레드 239, C.I. 다이렉트 블루 9, C.I. 다이렉트 블루 86, C.I. 다이렉트 블루 189, C.I. 다이렉트 블루 199, C.I, 다이렉트 블랙 19, C.I. 다이렉트 블랙 22, C.I. 다이렉트 블랙 51, C.I. 다이렉트 블랙 163,C.I. 다이렉트 블랙 169, C.I. 액시드 옐로우 3, C.I. 액시드 옐로우 17, C.I. 액시드 옐로우 23, C.I. 액시드 옐로우 73, C.I. 액시드 레드 18, C.I. 액시드 레드 33, C.I. 액시드 레드 52, C.I. 액시드 레드 289, C.I. 액시드 블루 9, C.I. 액시드 블루 61:1, C.I. 액시드 블루 72, C.I. 액시드 블랙 1, C.I. 액시드 블랙 2, C.I. 액시드 블랙 194, C.I. 리액티브 옐로우 58, C.I. 리액티브 옐로우 162, C.I. 리액티브 옐로우 163, C.I. 리액티브 레드 21, C.I. 리액티브 레드 159, C.I. 리액티브 레드 180, C.I. 리액티브 블루 79, C.I. 리액티브 블루 216, C.I. 리액티브 블루 227, C.I. 리액티브 블랙 5, C.I. 리액티브 블랙 31, C.I. 베이직 옐로우 13, C.I. 베이직 옐로우 60, C.I. 베이직 옐로우 82, C.I. 베이직 블루 124, C.I. 베이직 블루 140, C.I. 베이직 블루 154, C.I. 베이직 레드 14, C.I. 베이직 레드 46, C.I. 베이직 레드 51, C.I. 베이직 블랙 11, 및 이들의 혼합물 이들 물질은 당해분야에 공지되어 있으며 다양한 공급처로 부터 상업적으로 입수할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 상술한 유형의 염료 물질에 대한 전형적인 공급처는 산도즈 코포레이션(Sandoz Corporation, 미합중국 뉴저지주 이스트 하노버 소재), 시바-가이기(미합중국 뉴저지주 아드슬리 소재)등이며, 이들로 제한하는 것은 아니다.

또한, 본원에 사용된 "착색제"란 용어는 분산제(예: 아크릴 분산제)의 도움으로 가용성으로 되는 수불용성 착색제(예: 안료)를 기본적으로 포함하는, 당해분야에 공지된 안료 분산 물질을 또한 포함함을 알아야 한다. 안료 분산 물질의 제조에 사용할 수 있는 특정의 안료가 당해분야에 공지되어 있으며, 본 발명은 이들을 임의의 특정한 화학 조성물로 제한하지 않을 것이다. 이러한 안료의 예로는 상기문헌[Color Index]에 열거된 하기 조성물이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다: C.I. 안료 블랙 7, C.I. 안료 블루 15, C.I. 안료 레드 2, 및 C.I. 분산 레드 17. 상기 주지한 바와 같이, 상술한 안료들과 함께 사용하기에 적합한 분산 물질에는 당해분야에 공지된 아크릴 단량체 및 중합체가 포함될 것이다. 전형적인 시판 분산제에는 더블유 알.그레이스 앤드 캄파니(W.R. Grace and Co., 미합중국 매사추세츠주 렉싱턴 소재)의 상표명 DAXAD 30-30으로 시판되는 제품이 있다. 그러나, 이미 지적한 바와 같이, 본 발명은 이들을 상술한 염료 및/또는 안료 분산 물질로 제한하지는 않을 것이다. 상당한 연구에 의해 본원에 열거한 목적에 적합한 것으로 결정된 기타의 화학적으로 필적할만한 물질들을 사용할 수도 있다. 바람직한 실시태양으로, 본 발명의 잉크 조성물은 총 약 2 내지 7 중량%의 착색제(예를들어, 단일의 착색제를 사용하든지 또는 배합된 착색제를 사용하든지)를 포함할 것이다.

다음으로, 상기 잉크 조성물은 다수의 선택적인 성분들을 다양한 양으로 포함할 수 있다. 예를들어, 최종 잉크 생성물에서 임의의 미생물의 증식을 방지하기 위해서 선택적인 살균제를 첨가할 수도 있다. 상기 목적에 적합한 전형적인 살균제로는 임페리얼 케미칼 인더스트리즈(Imperial Chemical Industries, 영국 맨체스터 소재)에서 시판하는 PROXEL GXL(1,2-벤즈이소티아졸린-3-온(BIT) 제품); 유니온 카바이드(Union Carbide, 미합중국 코넥티컷주 댄버리 소재)에서 시판하는 UCARCID 250; 및 헐스 아메리카, 인코포레이티드(Huls America, Inc., 미합중국 뉴저지주 피스카타웨이 소재)에서 시판하는 NUOSEPT 95의 독점 상품들이 있다. 바람직한 실시태양으로, 살균제를 사용하는 경우, 최종 잉크 제품은 약 0.05 내지 0.5중량%,바람직하게 약 0.30중량%의 살균제를 포함할 것이다.

상기 잉크 조성물에 사용되는 또다른 선택 성분으로 하나이상의 완충제가 포함될 것이다. 선택된 완충제 또는 다수(배합된)의 완충제들의 사용은 상기 잉크 조성물의 pH를 안정화시키기 위해 구상된 것이다. 바람직한 실시태양으로, 상기 잉크 조성물의 바람직한 pH는 약 4 내지 9 범위이다. 상기 목적에 적합한 전형적인 완충제에는 붕산 나트륨, 붕산 및 pH 조절 분야에 공지된 인산염 완충 물질이 포함될 것이다. 사용되는 임의의 특정 완충제 및 완충제의 양의 선택(뿐아니라 일반적으로 완충제의 사용 결정)은 관심을 갖는 특정 잉크 조성물에 대한 예비 연구에 따라 결정될 것이다.

상기 잉크 조성물에 사용할 수 있는 더욱 추가의 선택 성분은 보조 번짐 억제제이다. 상기 물질은 다색 인쇄 시스템에서 사용하기에 특히 적합하다. 상기 목적에 적합한 전형적인 번짐 억제제에는 질산 마그네슘, 질산 칼슘 또는 이들의 혼합물이 포함될 것이다. 바람직한 실시태양으로, 상기 잉크 조성물은 총 약 3 내지 6중량%의 보조 번짐 억제제를 포함할 것이다. 그러나, 임의의 주어진 번짐 억제제의 선택, 사용되는 번짐 억제제의 정확한 양, 및 번짐 억제제에 대한 일반적인 필요성은 상기 잉크 조성물에 사용하기 위해 선택된 다른 성분들과 관련된 예비 조사에 따라 결정될 것이다.

최종적으로, 상술한 성분들이외에, 본 발명 잉크 조성물의 주요 성분은 선택된 계면활성제 물질을 포함한다. 특허청구된 잉크 조성물에서 계면활성제의 사용은 용해도 조절, 잉크 얼룩의 배제, 상기 잉크의 습윤성 및 분산성의 개선, 및 다색인쇄 시스템에서의 번짐 문제점의 감소/배제를 비롯한 다수의 잇점들을 제공한다. 가장 효과적인 방식으로 상기 목적들을 성취하기 위해서, 본 발명은 특정의 계면활성제 물질, 즉 하나이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 사용을 포함한다. 본원에 사용된 "에톡실화된 비이온성 계면활성제"란 용어는 전하의 부재뿐아니라, 하나이상의 에틸렌 옥사이드 그룹의 존재를 특징으로 하는 계면활성제 조성물을 포함할 것이다. 이들 물질은 상술한 목적들을 성취하는데 특히 효과적이다. 이러한 이유로, 이들은 본 발명에서 다른 계면활성제 조성물보다 바람직하다. 상술한 바와 같은 하나이상의 에틸렌 옥사이드 그룹의 존재는 실질적으로 상기 잇점들을 성취하는데 기여한다. 마찬가지로, 상기 계면활성제의 상기 비이온 특성은 종래의 이온성 계면활성제를 사용할때 발생할 수도 있는, 상기 잉크 조성물내에서의 바람직하지 못한 침전 반응을 배제시킴을 비롯한 다수의 잇점들을 제공한다.

매우 다양한 에톡실화된 비이온성 계면활성제들을 특허청구된 잉크 조성물에 사용할 수 있으며, 본 발명은 이들을 임의의 특정한 에톡실화된 비이온성 계면활성제로 제한하지 않는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 전형적인 에톡실화된 비이온성 계면활성제에는 유니온 카바이드(미합중국 텍사스주 휴스턴 소재)에서 상표명 TERGITOL^?15-S-5(CAS＃ 68131-40-8; 2급 알콜 에톡실화 제품)로 시판되는 물질이 있으나, 이로서 제한하는 것은 아니다. 상기 물질은 투명한 액체의 형태로 입수할 수 있다. 상기 물질은 일반적으로 에틸렌 옥사이드와 화학적으로 반응하는 다수개의 선형 2급 알콜들의 조합을 포함한다. 더우기, 상기 물질은 하기의 기본식을 갖는다:

상기 조성물은 T-형상의 형태를 가지며, 다양한 환경 조건하에서 고도의 화학적 안정성을 특징으로 한다.

또다른 대표적인 에톡실화된 비이온성 계면활성제는 훽스트 셀라네즈 코포레이션(Hoechst Celanese Corporation, 미합중국 노쓰 캘롤라이나주 샬로트 소재)에서 상표명 GENAPOL^?26-L(에톡실화 알콜(라우레쓰-3) 비이온성 계면활성제 제품)로 시판되는 것이다. 상기 물질은 C₁₂-C₁₆알콜 에톡실레이트로 구성되며, 하기의 기본식을 갖는다:

상기식에서, R 은 C₁₂-C₁₆올레오화합물이고, n 은 1 내지 11.5이다.

추가의 대표적인 에톡실화된 비이온성 계면활성제는 롱-푸랑 캄파니(Rhone-Poulenc Company, 미합중국 뉴저지주 크랜버리 소재)에서 상표명 IGEPAL^?CO(노닐페놀 에톡실레이트 제품)로 시판되는 것이다. 상기 물질들은 모두 노닐페놀로 부터 제조되며 액체 및 고체형태(예: 왁스형)로 입수할 수 있다. 예를들어, 하기 특성의 에톡실화된 비이온성 계면활성제가 IGEPAL^?CO(노닐페놀 에톡실화 제품) 상표명으로 시판된다(제품번호의 옆에 에틸렌 옥사이드의 퍼센트를 나타내었다): CO-210(23%), CO-430(44%), CO-520(50%), CO-530(54%), CO-610(60%), CO-620(63%),CO-630(65%), CO-660(66%), CO-710(68%), CO-720(71%), CO-730(75%), CO-850(80%), CO-880(86%), CO-887(86%), CO-890(89%), CO-897(89%), CO-970(91%), CO-977(91%), CO-987(93%) 및 CO-997(95%). 이들 계면활성제들은 CAS＃9016-45-9로 나타낸다.

추가의 대표적인 에톡실화된 비이온성 계면활성제가 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company, 미합중국 텍사스주 휴스턴 소재)에서 상표명 NEODOL^?(1급 알콜 및 1급 알콜 에톡실레이트 제품)로 시판되고 있다.

다른 에톡실화된 비이온성 계면활성제도 본 발명에 사용할 수 있지만, 임의의 주어진 계면활성제의 선택은 배합되는 잉크 조성물에 대한 예비 연구에 따라 결정될 것이다. 바람직한 실시태양으로, 상기 잉크 조성물은 총 약 0.1 내지 10중량%의 에톡실화된 비이온성 계면활성제(예를들어, 상술한 계면활성제들중 하나, 상기 계면활성제들의 혼합물, 또는 다른 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 단독으로 사용하거나 또는 조합하여 사용한다)를 포함한다. 최적의 결과를 얻기 위해서, 선택된 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 액상형이 사용될 것이다.

최종적으로, 상기 변수들을 갖는 주어진 분량의 잉크 조성물을 제조하기 위해서, 상기 조성물의 나머지는 물로 구성되는 것이 바람직하다.

요약하면, 본 발명에 사용하기에 적합한 전형적인 잉크 조성물을 하기 표II에 나타낸다:

표 II

그러나, 본 발명을 상기 예들로 제한하는 것은 아니며, 상술한 성분들을 다양한 배합비로 포함하는 다른 잉크 조성물도 포함할 수 있다.

B. 보다 높은 흐림점 및 증가된 안정성을 성취하기 위한 잉크 조성물의 처리

상기 기술한 바와 같이, 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 사용은 용해도 조절에서 부터 잉크 조성물의 습윤성 및 분산성을 개선시키기 까지의 다수의 잇점들을 제공한다. 그러나, 상기 에톡실화된 비이온성 계면활성제의 첨가는 전형적으로 비교적 낮은 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 생성시킬 것이다. 본원에 사용된(잉크 조성물의 안정성 및 보전성과 직접적으로 관련됨) "흐림점"이란 용어는 상기 계면활성제와 용매의 상 분리가 일어나는 잉크 조성물의 온도(예를들어, 상기 계면활성제가 더이상 상기 용매에 가용성이지 않은 온도)를 포함한다. 특히, 잉크 조성물의 흐림점 온도는 상기 조성물을 사용하고 보관할 수 있는 온도 범위를 제한할 것이다. 일단 흐림점 온도에 도달하면, 상기 잉크 조성물은 더이상 단일 셋트의 특성들을 함유하지 않을것이며 대신에 상이한 특징들을 갖는 여러상들로 구성될 것이다. 이러한 상태는 "흐린" 외관을 갖는 잉크 조성물을 생성시킨다. 흐림점 온도에 도달된 잉크 조성물을 사용하면 인쇄질에 있어서 상당한 열화가 발생될 수 있다. 따라서, 잉크 조성물을 가능한한 흐림점이 높게(예를들어, 바람직하게 약 60℃이상으로) 배합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물에서, 상기 조성물은 전형적으로 약 30 내지 50℃의 흐림점(이후부터는 "제 1 흐림점"이라 칭함)을 가질 것이다. 상기 에톡실화된 비이온성 계면활성제에 의해 제공된 잇점들에도 불구하고, 본 발명의 목적은 또한 상기 잉크 조성물의 흐림점을 더욱 허용가능한 수준(예를들어 약 60℃이상)으로 상승시키는 것이다. 결과적으로, 상기 잉크 조성물은 온도 민감성이 감소될 것이며, 이에 의해 상분리가 배제되고 안정성이 개선될 것이다.

본 발명에 따라서, 잉크 조성물의 흐림점을 실질적으로 증가시키는 처리 공정을 제공한다. 상기 목적을 성취하기 위해서, 상기 잉크 조성물을 상기 조성물의 흐림점(예: 제 1 흐림점)을 상승시키도록 고안된 특별한 화학적 특성을 갖는 다기포성 중합체 포움의 일부와 접촉시킨다. 선택된 중합체성 포움은 상기 잉크 조성물중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응하여, 비처리된 잉크 조성물과 관련된 제 1 흐림점보다 큰(예를들어, 높은)제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 조성물을 생성시키는 유형의 것이다. 하기 논의되는 바람직한 실시태양에서, 상기 목적에 적합한 전형적이고 바람직한 포움 물질은 폴리우레탄 포움을 포함할 것이다.

잉크 조성물과 중합체성 포움간의 접촉은 상기 잉크 조성물이 모세관 작용에의해 상기 포움내로 흡수되도록 할 것이다. 상기 포움내에서, 특허청구된 잉크 조성물(전형적으로 약 30 내지 50℃의 제 1 흐림점을 가짐)은 보다 높은 흐림점(예를들어 약 60℃이상의 제 2 흐림점)을 갖는 처리된 잉크 생성물로 전환될 것이다.

이미 기술한 바와 같이, 상기 잉크 조성물의 처리에 사용된 중합체성 포움 물질은 폴리우레탄 포움을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하기에 적합한 폴리우레탄 포움은 포멕스(Foamex, 미합중국 펜실베이니아주 엘피 오브 에디스톤 소재)에서 시판되는 SIF^?뿐아니라 "FPLD"를 비롯하여, 다양한 공급처로 부터 시판되고 있다. FPLD라는 상표명으로 포멕스에서 시판되는 폴리우레탄 포움은 실제로, 주어진 양의 포움에 보다 큰 밀도 및 많은수의 기포가 존재하도록 약 2.5 내지 5.5배의 크기 감소가 이루어지도록 압착시킨 다기포성 폴리우레탄 포움으로 이루어진다. 폴리우레탄 포움 제품은 또한 스콧트 페이퍼 캄파니(Scott Paper Company, 미합중국 펜실베이니아주 필라델피아 소재)에서 시판된다. 바람직한 실시태양으로, 상기 선택된 폴리우레탄 포움은 인치당 약 60 내지 450 공극/기포의 다공성 수준(상기 범위보다 넓은 범위의 다공성 수준이 바람직하다)을 가지며 상술한 바와 같이 압착된 포움 제품으로 존재할 것이다. 폴리우레탄 포움이 본 발명의 중합체성 포움 조성물로서 사용하기에 바람직하지만, 필적할만한 화학적 및 물리적 특성을 갖는 다른 중합체성 포움들도 상기 공정에 사용하기에 동등하게 적합한 것으로 간주된다. 따라서, 본 발명은 이들을 상술한 폴리우레탄 포움으로 배타적으로 제한하고자 하지 않는다.

화학적 견지에서, 처리된 잉크 생성물을 제조하기 위해 중합체성 포움(예: 폴리우레탄 포움)과 에톡실화된 비이온성 계면활성제간에서 수행되는 반응들이 전적으로 이해되는 것은 아니다. 본원에 기술된 유형의 에톡실화된 비이온성 계면활성제는 다양한 크기의 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 계면-활성 분자의 혼합물을 함유하는 것으로 간주된다. 상기 인자는 잉크 조성물중에 용해도를 넓게 분포시키며, 상당량의 용해도가 낮은 성분들은 흐림점을 감소시킨다. 최저로 가용성인 계면-활성 분자들을 제거하면 상기 잉크 조성물의 흐림점이 상응하게 증가될 것이다. 상기 잉크 조성물을 선택된 중합체성 포움(예: 폴리우레탄 포움)과 접촉시킴으로써, 상기 계면활성제중의 최저로 가용성인 계면-활성 분자를 어떻게든지 해서 상기 포움내로 흡착시키고 상기 잉크로 부터 제거한다. 상기 공정은 상기 포움중의 중합체성 물질의 특정한 화학적/물리적 특성들에 의해 촉진된다. 따라서, 비처리된 잉크 조성물과 관련된 제 1 흐림점보다 큰 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물이 생성된다. 생성된 흐림점의 증가는 상기 잉크 생성물의 안정성을 증가시키고 상기 잉크내에서의 바람직하지 못한 상 분리를 배제시킬 것이다. 최종적으로, 상기 처리 공정이 잉크 조성물내의 에톡실화된 비이온성 계면활성제에 의해 제공된 전체적인 유효성 및 잇점들을 감소시키지 않고 상기 계면활성제를 파괴시키지 않음이 강조되어야 한다.

잉크 조성물과 선택된 중합체성 포움(예: 폴리우레탄 포움)의 접촉은 상기 잉크를 상기 포움에 직접 적용(관상 도관 또는 다른 통상적인 전달 기구를 사용하여)시킴으로써 수행될 수 있다. 한편으로, 상기 중합체성 포움의 일부를 잉크 조성물내에 부분적으로 또는 완전히 침지시킬 수도 있다. 상기 어느 경우든지, 잉크 조성물은 모세관 작용에 의해 상기 포움내로 흡수될 것이다. 상기 포움내부에서의 처리 반응은 실질적으로 즉각적인 방식으로 일어날 것이며, 상기에 의해 잉크 조성물을 최소한의 시간(예를들어, 약 5초이하)동안 상기 포움내에 유지시킨 것이 요구된다. 이어서 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 추출하고 선택된 인쇄 시스템(예: 열 잉크젯 인쇄기등)에 사용한다. 바람직한 실시태양으로, 상기 포움으로 부터의 처리된 잉크 생성물의 추출은 상기 포움을 압착시켜 상기로 부터 잉크 제품을 방출시킴으로써 수행될 수 있다. 한편으로, 통상적인 진공 기구를 사용하여 상기 포움에 흡입을 적용시켜 잉크 생성물을 회수할 수도 있다. 이에 관해서, 본 발명은 상기 방법을 상기 포움으로 부터 잉크 생성물을 회수하는 임의의 특정 방법으로 제한하지 않는다. 또한, 상기 처리 공정이 임의의 열 잉크젯 또는 다른 인쇄 카트리지의 외부에서 수행되도록 구상한다. 따라서, 상술한 바와 같은 포움의 일부를 처리 공정동안 임의의 인쇄 카트리지 유니트의 외부에서 상기와 분리하여 유지시키며, 이때 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 회수한 후에 선택된 카트리지 유니트 또는 인쇄 시스템에 공급한다.

최종적으로, 또다른 실시태양으로, 잉크 조성물을 중합체성 포움과 접촉시키는 초기 단계를, 상기 잉크 조성물온 상술한 바와 동일한 유형의 중합체성 포움 부재(상기는 또한 상기 카트리지에서 잉크 저장용기로서도 기능한다)를 함유하는 잉크 카트리지내로 전달시킴으로써 수행할 수도 있다. 상기 실시태양에서, 잉크 카트리지중의 포움 부재에 잉크를 직접 적용시킴으로써 상기 부재에 잉크 조성물을 공급하며, 이때 상기 조성물이 상기 부재내에서 흡수될 것이다. 결과적으로, 잉크 조성물을 카트리지내에서 동일반응계로 처리하여 처리된 잉크 생성물을 제조하고 이어서 선택된 기재(예: 종이)로 즉시 전달시킬 수 있다. 상기 목적을 위해 사용할 수 있는 전형적인 잉크 카트리지 유니트로는 베이커등의 미합중국 특허 제 4,771,295 호에 기술되고, 휴렛-팩카드 캄파니(미합중국 캘리포니아주 팔로 알토 소재)에서 시판되는 카트리지(부품 번호, 51626A, 51608A, 51639A, 51639C, 51639M, 51639Y 및 51633A)가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 다수의 잇점들을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 에톡실화된 비이온성 계면활성제(상기는 이미 논의된 바와 같은 현저한 잇점을 제공한다)의 사용을 허용하면서 잉크의 흐림점을 상 분리가 배제되는 높은 수준에서 유지시킨다. 그 결과, 선택된 인쇄 시스템을 사용하여 전달시 양질의 인쇄를 특징으로 하는 잉크 조성물이 생성된다. 따라서, 본 발명은 잉크 인쇄 기술 분야의 진보를 나타낸다. 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시태양을 기술하였지만, 당해분야의 숙련가들에 의해, 여전히 본 발명의 범위내에 존재하는 적합한 변경들을 수행할 수도 있음이 예상될 것이다. 예를들어, 본 발명은 잉크 조성물에 사용되는 특정의 착색제 및 용매 뿐아니라, 잉크를 중합체성 포움과 접촉시키기 위해 선택된 방법을 제한하지 않는다. 따라서, 본 발명은 단지 하기 특허청구범위와 관련하여서 구성될 것이다.

Claims

약 0.1 내지 약 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 약 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 약 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 제 1 흐림점(cloud point)을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물을 그중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응하게 될 다기포성(multicellular) 중합체 포움(foam)의 일부와 접촉시켜, 상기 잉크 조성물이 상기 포움내로 흡수되어 그 안에서 상기 제 1 흐림점보다 높은 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물로 전환되게 함으로써 상기 처리된 잉크 생성물을 생성하는 단계; 및

상기 처리된 잉크 생성물을 상기 다기포성 중합체 포움으로 부터 추출하는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 상기 제 1 흐림점보다 높다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 흐림점이 약 30 내지 50℃인

방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 흐림점이 약 60℃ 이상인

방법.
약 0.1 내지 약 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 약 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 약 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 제 1 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물을 그중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응하게 될 다기포성 중합체 포움의 일부와 접촉시켜, 상기 잉크 조성물이 상기 포움내로 흡수되어 그 안에서 상기 제 1 흐림점보다 높은 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물로 전환되게 함으로써 상기 처리된 잉크 생성물을 생성하는 단계; 및

상기 다기포성 중합체 포움을 압착시켜 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 배출시키는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 상기 제 1 흐림점보다 높다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.
약 0.1 내지 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 약 30 내지 50℃의 제 1 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물을 그중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응하게 될다기포성 중합체 포움의 일부와 접촉시켜, 상기 잉크 조성물이 상기 포움내로 흡수되어 그 안에서 약 60℃ 이상의 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물로 전환되게 함으로써 상기 처리된 잉크 생성물을 생성하는 단계; 및

상기 처리된 잉크 생성물을 상기 다기포성 중합체 포움으로 부터 추출하는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 약 60℃ 이상이다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 처리된 잉크 생성물을 상기 다기포성 중합체 포움으로 부터 추출하는 단계가, 상기 다기포성 중합체 포움을 압착시켜 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 배출시키는 단계를 포함하는

방법.
약 0.1 내지 약 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 약 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 약 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 제 1 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물이 폴리우레탄 포움내로 흡수되도록 상기 잉크 조성물을 상기 폴리우레탄 포움의 일부와 접촉시켜, 상기 폴리우레탄 포움을 상기 잉크 조성물중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응시킴으로써, 상기 폴리우레탄 포움내에서 상기 제 1 흐림점보다 높은 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물을 생성시키는 단계; 및

상기 처리된 잉크 생성물을 상기 폴리우레탄 포움으로 부터 추출하는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 상기 제 1 흐림점보다 높다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 흐림점이 약 30 내지 50℃인

방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 2 흐림점이 약 60℃ 이상인

방법.
약 0.1 내지 약 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 약 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 약 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 제 1 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물이 폴리우레탄 포움내로 흡수되도록 상기 잉크 조성물을 상기 폴리우레탄 포움의 일부와 접촉시켜, 상기 폴리우레탄 포움을 상기 잉크 조성물중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응시킴으로써, 상기 폴리우레탄 포움내에서 상기 제 1 흐림점보다 높은 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물을 생성시키는 단계; 및 상기 폴리우레탄 포움을 압착시켜 상기 처리된 잉크 생성물을 상기 포움으로 부터 배출시키는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 상기 제 1 흐림점보다 높다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.
약 0.1 내지 30중량%의 하나 이상의 용매, 약 2 내지 7중량%의 하나 이상의 착색제 및 약 0.1 내지 10중량%의 하나 이상의 에톡실화된 비이온성 계면활성제를 포함하는, 약 30 내지 50℃의 제 1 흐림점을 갖는 잉크 조성물을 제공하는 단계;

상기 잉크 조성물이 폴리우레탄 포움내로 흡수되도록 상기 잉크 조성물을 상기 폴리우레탄 포움의 일부와 접촉시켜, 상기 폴리우레탄 포움을 상기 조성물중의 에톡실화된 비이온성 계면활성제와 반응시킴으로써, 상기 폴리우레탄 포움내에서 약 60℃이상의 제 2 흐림점을 갖는 처리된 잉크 생성물을 생성시키는 단계; 및

상기 처리된 잉크 생성물을 상기 폴리우레탄 포움으로 부터 추출하는 단계(이때 상기 처리된 잉크 생성물의 제 2 흐림점은 약 60℃ 이상이다)를 포함하는,

잉크 조성물의 흐림점 및 안정성을 향상시키는 방법.