KR100644681B1

KR100644681B1 - 표면 개질된 착색제를 포함한 잉크 조성물

Info

Publication number: KR100644681B1
Application number: KR20050008751A
Authority: KR
Inventors: 이종인; 유승민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-11-10
Also published as: CN100478407C; CN1817980A; JP2006213922A; KR20060087881A; US20060169171A1; JP5085868B2; US7641722B2

Abstract

본 발명은 이온성 작용기 및 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아마이드 모이어티를 1:10에서 10:1의 몰비로 갖는 자가분산형 착색제; 유기용매; 및 물;을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다. 본 발명의 잉크 조성물은 표면 개질된 착색제와 유기용매를 함유하고 있어서 착색제와 유기용매의 상호작용으로 잉크의 안정성을 향상시켜 입자 크기를 균일하게 유지시켜 주며, 용지 등과 같은 기재에 대한 부착성을 높여 인쇄된 화상의 색상간의 번짐성을 최소화하고, 인쇄된 화상의 내수성과 건조 및 젖음 상태에서의 문지름에 대한 내성을 향상시켜 매질 기판상에서 우수한 염색 견뢰도를 나타낸다. 또한 인쇄된 화상의 화질이 개선될 뿐만 아니라 장기 저장안정성도 우수하므로 이를 이용하여 잉크젯 잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품제조, 요업 등에 다양하게 사용이 될 수 있다.

Description

표면 개질된 착색제를 포함한 잉크 조성물{Ink composition including surface modified coloring agent}

본 발명은 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 표면 개질된 착색제를 함유하여 잉크의 안정성을 향상시켜 입자 크기를 균일하게 유지시켜 주며, 용지에 대한 부착성이 개선된 잉크 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 가시광선을 선택적으로 흡수 또는 반사함으로써 고유한 색을 나타내는 물질을 착색제라 하는데, 착색제는 염료와 안료로서 구분가능하다.

염료는 일정한 방법으로 섬유, 피혁, 모피, 지류 등과 같은 피염물에 염착되어 상당한 일광세탁, 마찰 등에 견뢰도를 갖는 착색제이며, 안료는 착색제를 가지는 미립자로서 피염물의 표면에 직접적으로 염착되지 않고 물리적 방법(접착 등)에 의해 피염물 표면에 부착되어 고유의 색을 내는 것을 말한다. 이와 같은 안료, 염료 등의 착색제가 나타내는 색은 물질의 입자가 가시광선 3,000∼7,000Å의 어떤 파장 부분을 선택적으로 반사 또는 투과하는가에 따라 그 색이 결정된다.

안료형 잉크의 제조 과정에서 착색제를 함유하고 있는 안료를 용매에 분산시키는 단계가 기본적으로 수행되어야 하는 바, 이때 안료 입자의 크기, 안료 입자 크기의 분포 및 안료 입자의 분산 안정도가 효과적인 안료 분산에 영향을 미치는 중요한 요인이 된다. 또한, 안료형 잉크의 장기간 사용을 위하여, 상기와 같은 안료 분산 단계를 거쳐 분산된 안료 입자를 장기간 저장하거나 또는 온도 변화 등과 같은 주변 환경 요소의 변화에 노출시키더라도, 안료 입자의 응집 또는 침전이 발생하지 않아야 한다.

대부분의 안료형 흑색 잉크는 착색제로서 카본 블랙을 사용하는데, 이 카본 블랙을 잉크 용매에 분산시키기 위한 분산제를 사용하여 카본 블랙을 분산시키는 방법의 예에는 미국 특허 제3,687,887호에 공지된 바와 같은, 스티렌-말레인산 무수물 공중합체를 이용하는 분산 방법 또는 미국 특허 제4,697,794호에 공지된 바와 같은, 카르복실산, 술폰산, 설페이트 등의 이온성기를 포함하는 소수성 고분자 분산제를 이용하는 분산 방법이 있다.

카본 블랙을 분산시키기 위하여 분산제를 사용하는 경우, 통상적인 분산제를 사용할 수 있으므로 분산제의 입수가 비교적 용이하다는 장점이 있지만, 카본 블랙 안료를 수용성 매질에 분산시키기 위하여 수용성 분산제를 사용할 경우에는 이 수용성 분산제가 카본 블랙 표면에 물리적으로 흡착될 수 있을 뿐이어서 과량의 분산제를 사용하여야만 원하는 정도의 안료 분산 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 분산시킬 안료의 양에 비하여 과량의 수용성 분산제를 사용하여야 하므로 전체적인 분산 효율은 떨어지게 되고, 상기 분산제가 안료와 효과적이면서도 안정적으로 결합하는 것도 아니어서 분산 안정성은 불량해 지게 되므로 상기 분산제를 사용하여 잉크를 제조할 경우에는 장기간 저장 안정성이 감소하여 잉크 내 불용성 입자의 응집 또는 침전이 발생하기 쉽다.

한편, 블록 공중합체 및 그래프트 공중합체를 분산제로 사용할 경우에는 이들 분산제의 제조에 고비용이 소요된다는 문제점이 있고, 일반 유화제를 이용하는 경우에는 분산 공정 중에 과량의 거품이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

전술한 바와 같이 분산제 및 유화제 사용에 의한 문제점을 해결하기 위하여, 표면 개질에 의해 카본 블랙을 분산시키는 방법이 고안되었다. 미국 특허 제5,630,868호 및 제5,672,198호에는 카본 블랙 안료를 디아조늄 염과 반응시켜 이온성기를 상기 카본 블랙 표면으로 도입시킴으로써, 카본 블랙 안료를 자가분산형(self-dispersible) 안료로 변형시키는 방법이 개시되어 있다. 잉크 조성물에 사용되는 자가분산형 착색제 특히 자가분산형 안료를 만들기 위해서는 통상적인 착색제에 4차 암모늄기(-NR₃ ⁺), 4차 포스포늄 그룹(phosphonium group)(-PR ₃ ⁺), 4차 술포늄 그룹(sulfonium group)(-SR₂ ⁺)(여기에서, R은 C1-C10의 알킬기 또는 수소를 나타낸다)과 같은 양이온기를 결합시키거나, -COOM, -SO₃M, -SO₂NH₂, -PO₃HM, -PO₃M₂(상기 M은 수소원자, 알칼리 금속, 암모늄, 유기 암모늄)와 같은 음이온 성분을 도입하는 것이 일반적이다. (미국 특허 제5,630,868호 및 제5,672,198호)

상업적으로 이용가능한 자가분산형 안료의 예로서, CABOT社와 Orient社의 안료가 대표적으로 알려져 있다.

그런데 상기한 바와 같은 착색제는 이온성 작용기를 주로 갖고 있어 이를 이 용하면 별도의 분산제 없이도 우수한 분산성을 갖는 잉크 조성물을 얻을 수 있는 반면, 물에 대한 이온성이 높아져 내수성이 취약해지는 문제점이 있다. 이러한 단점을 극복하고자 착색제에 이온성기 뿐만 아니라 비이온성기도 일정양 이상 도입하는 시도가 있었다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 착색제 표면의 이온성기와 비이온성기의 상대적 비를 최적화하여 내수성이 향상되면서 내번짐성, 내마모성 등의 염색 견뢰도 등이 개선되어 인쇄 화상이 개선될 뿐만 아니라 장기 저장 안정성도 우수한 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 1:10 내지 10:1 혼합몰비의 이온성 작용기(A); 및 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아마이드 모이어티(B);를 갖는 자가분산형 착색제;

유기용매 ; 및

물;을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 잉크 조성물은 물과 분자내에 이온성 작용기 및 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아마이드 모이어티를 1:10에서 10:1의 몰비로 동시에 갖고 있어 표면 개질된 자가분산형 착색제 및 유기용매를 함유하고 있다.

상기 이온성 착용기의 비제한적인 예로서, 4차 암모늄기(-NR₃ ⁺), 4차 포스포늄 그룹(phosphonium group)(-PR₃ ⁺), 4차 술포늄 그룹(sulfonium group)(-SR ₂ ⁺)(여기에서, R은 C1-C10의 알킬기 또는 수소를 나타낸다)과 같은 양이온기나, -COOM, -SO₃M, -SO₂NH₂, -PO₃HM, -PO₃M₂(상기 M은 수소원자, 알칼리 금속, 암모늄, 유기 암모늄)와 같은 음이온 성분이 있다.

상기 비이온성 에스테르 또는 아마이드 모이어티는 용지 등과 같은 기재상에 잉크 조성물을 바인딩하는 역할을 할 수 있어 부착성을 높일 수 있고, 이러한 모이어티의 예로는 고리형 에스테르 모이어티로는 C3-C10 락톤, 고리형 아마이드 모이어티로는 C3-C10락탐 등이 있고, 선형 에스테르 모이어티로는 -C(=O)OR(R은 C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 등이 있음), 선형 아마이드 모이어티로는 -C(=O)NR(R은 C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 등이 있음) 등이 있다. 따라서 이온성 작용기만을 갖고 있는 착색제를 함유한 잉크 조성물을 사용한 경우와 비교하여 내수성이 개선되며, 용지와의 부착성을 향상시켜 문지름에 대한 내성(Rubfastness) 및 색상간의 번짐성(bleeding)을 최소화 하여 인쇄된 화상의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용된 자가분산형 착색제의 경우 임의로 착색제 표면의 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 모이어티의 함량을 변화하였는데 그 구체적 방법은 다음과 같다.

먼저, 카본 블랙을 NaOCl(sodium hypochlorite)와 반응하면 착색제 표면에 -COOH기를 도입할 수 있으며, 이를 티오닐 할라이드(thionyl halide)와 반응하여 착색제 표면은 티오닐 할라이드(thionyl halide)를 함유하게 된다.(USP 6,402,825 참조)

이상과 같이 반응성이 큰 티오닐 할라이드를 함유한 착색제와 히드록시기(-OH), 아미노기(-NH₂)기를 가지고 있는 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 모이어티를 반응시키게 되면, 본 발명에서 사용된 착색제를 제조할 수 있다.

착색제 표면의 이온성기와 비이온성기의 몰비는 착색제 액을 완전히 건조시킨 후 적외선 분광법으로 분석가능하다.

상기 반응식을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

하기 반응식 1과 같이 카본 블랙을 피리딘이 포함된 염기성 조건하에서 티오닐 클로라이드와 반응시키면 카본 블랙의 표면에는 -C(=O)Cl기가 다량분포하게 된다.

하기 반응식 1의 생성물과 반응식 2의 2, 5-디하이드록시페닐아세틱(dihydroxyphenylacetic)-γ-락톤(lactone)을 반응시키게 되면 카본 블랙의 표면에는 락톤기를 포함한 화합물이 도입되게 되며 반응전 -COOH기를 갖는 표면이 락톤기를 갖게 되면서 이온성 표면이 비이온성으로 바뀌게 된다. 반응식 2에 사용된 락톤기를 가진 화합물의 몰비와 카본 블랙의 몰비를 적절히 조절하게 되면 카본블랙 표면의 이온성기와 비이온성기의 몰비를 변화시킬 수 있다.

[반응식 1]

[반응식 2]

상기 반응을 거쳐 얻어진 착색제의 일예로서 하기 화학식 1의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 착색제에서, -COOH기와 같은 이온성 작용기와 락톤과 같은 비이온성 작용기간의 혼합 몰비는 1:10 내지 10:1, 특히 3:8 내지 9:1인 것이 바람직하며, 이들 혼합 몰비가 6.8:1, 4.8:1 , 또는 8.8:1인 것이 바람직하다.

본 발명의 착색제에 있어서, 상기와 같은 이온성 작용기와 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 모이어티간의 혼합 몰비는 상술한 바와 같이 1:10 내지 10:1, 특히 3:8내지 9:1인 것이 바람직하다. 만약 비이온성 작용기의 몰비가 이온성기에 비해 10배를 초과하면 자가분산된 착색제의 정전기적 반발력의 감소로 저장안정성이 나빠지고, 비이온성 작용기의 몰비가 이온성기에 비해 0.1배 범위 미만이면 상기 잉크로 인쇄된 화상의 내수성이 나빠지고, 비이온성기의 작용으로 인한 종이에의 부착성이 떨어져 바람직하지 못하다.

또한 본 발명의 잉크 조성물은 기존의 이온성기만을 갖는 착색제를 사용한 경우에는 물(H₃O⁺이온)의 접근이 용이하여 잉크 수용액 내에서 분산 안정성이 좋으나, 비이온성기가 도입된 착색제의 경우 상대적으로 물(H₃O⁺이온)과의 상호작용(interaction)이 적어 착색제끼리 뭉치려는 경향이 두드러지게 된다. 이에 상기의 잉크에서는 극성-비극성기를 모두 갖고 있어 물에 녹으면서 안료의 비이온성 표면과의 상호작용(interaction)을 향상 시킬 수 있는 유기용매를 적용하게 되는데, 그 함량은 착색제의 최고 20배를 넘지 않는다. 상기 유기 용매로는 착색제 표면의 젖음성(wettability)과 저장안정성을 증대 시키기 위한 것으로서 비극성기로는 선형 또는 고리형의 히드로카본기나 아릴기가 속하며 극성기로는 선형 또는 고리형의 에스터나 아미드기를 포함해서 헤테로원자나 할로겐원자 또는 히드록시기, 니트로기, 아민기등이 있으나 이에 국한되지는 않으며, 적어도 하나 이상의 유기용매를 적용할 수 있다.

상기 유기용매로는 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜의 알콜류 화합물; 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메탄올프로판, 헥실렌글리콜, 글리세롤(glycerol), poly(ethylene glycol) 등의 다가 알콜 화합물; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜 등의 케톤류; 에틸아세테이트, 에틸 락테이트 등의 에스테르; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 디에틸렌 에테르(diethylene glycol diethyl ether), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등의 저급알킬 에테르; 디메틸 술폭사이드,테트라메틸렌술폰, 티오글리콜로 등을 포함하나 이에 국한되지는 않는다.

아마이드계 화합물의 구체적인 예로는 2-피롤리돈, 2-피페리돈(2-piperidone), N-메틸-피롤리돈, 카프로락탐(caprolactam), 테트라하이드로-2-피리미돈, 3-메틸-테트라하이드로-2-피리미돈, 2-이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, 디에틸이미다졸리디논, 부틸 우레아, 1,3-디메틸 우레아, 에틸 우레아, 프로필 우레아, 이소프로필 우레아, 1,3-디에틸 우레아 등을 포함하나 이에 국한되지는 않는다.

또한, 유화제로는 이온계 유화제(ionic surfactant)로는 알킬카르복실산의 염, 알콜 술폰산 에스테르의 염, 알킬술폰산의 염, 알킬벤젠술폰산의 염, 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염을 들 수 있고, 비이온계 유화제(non-ionic surfactant)로 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르(sorbitan monoester alkoxylate), 아세틸레닉 폴리알킬렌 옥사이드(acetylenic polyalkylene oxide), 아세틸레닉 다이올(acetylenic diol), 등을 포함하나 이에 국한되지는 않는다.

본 발명에 있어서, 상기 유기용매의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 만약 유기용매의 함량이 1 중량부 미만이면 젖음성 효과와 저장안정성이 발현되기 어렵고, 20 중량부를 초과하면 점도가 높아지고 입자크기가 급상승하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 잉크 조성물에서 물의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 만약 물의 함량이 1 중량부 미만이면 잉크 수용액의 착색제 밀도가 너무 커서 점도가 높아지고, 30 중량부를 초과하면 착색제의 함량이 너무 적어 색상 발현이 어려워지므로 바람직하지 못하다.

본 발명의 잉크 조성물은 이밖에 점도조절제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있 다.

또한 본 발명의 잉크 조성물에는 산 또는 염기가 더 포함되기도 한다.

상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크 조성물을 제조하는 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 물에 자가분산형 착색제(특히 자가분산형 안료) 및 유기용매 등을 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된다.

상기 과정에 따라 얻은 본 발명의 잉크 조성물은 20℃에서 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1.0 내지 20cP이며, 본 잉크 조성물을 상온에서 보관시 착색제의 입자 크기는 초기값의 3배를 넘지 않는데, 바람직하게 1.01 내지 3배 범위이다. 상기 보관시간은 1개월동안이다.

여기에서 입자 크기는 잉크 조성물내에서 착색제의 평균 입자 직경을 의미한다.

한편, 본 발명의 잉크 조성물은 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 잉크 조성물 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

하기 실시예에서 사용된 자가분산형 안료는 다음과 같다.

<자가분산된 안료>-실시예

S-Pigment 1 : Linejet Black SP-1, 삼성전자 제조,

S-Pigment 2 : Linejet Black SP-2, 삼성전자 제조,

S-Pigment 3 : Linejet Black SP-3, 삼성전자 제조,

S-Pigment 4 : Linejet Black SP-4, 삼성전자 제조,

S-Pigment 5 : Linejet Black SP-5, 삼성전자 제조

하기 비교예에서 사용된 자가분산형 안료는 다음과 같다.

<자가분산된 안료> - 비교예

S-Pigment 6 : Linejet Black SP-6, 삼성전자 제조,

S-Pigment 7 : Linejet Black SP-7, 삼성전자 제조,

S-Pigment 8 : Linejet Black SP-8, 삼성전자 제조,

S-Pigment 9 : Linejet Black SP-9, 삼성전자 제조,

S-Pigment 10 : Linejet Black SP-10, 삼성전자 제조,

상기 자가분산형 안료의 표면분석을 적외선 분광기로 하여 해당 비이온성기와 이온성기의 피크(peak)를 적분하여 그 면적비로 몰비를 다음과 같이 계산하였다.

	이온성기(몰)	비이온성기(몰)	이온성기/비이온성기 (몰비)
S-Pigment 1	6.4	13.4	0.5
S-Pigment 2	12.4	3.7	3.4
S-Pigment 3	16.3	2.4	6.8
S-Pigment 4	13.4	2.8	4.8
S-Pigment 5	14.7	1.7	8.8
S-Pigment 6	1.4	15.6	0.09
S-Pigment 7	13.1	1.2	10.9
S-Pigment 8	0.6	12.3	0.05
S-Pigment 9	15.8	0.4	39.5
S-Pigment 10	13.1	0.6	21.8

<유기용매>

EG : Ethylene Glycol

DEG : Diethylene Glycol

Gly : Glycerine

1,2,6-hex : 1,2,6-hexanetriol

DEGMBE : Diethyleneglycol Monobutyl Ether

<아마이드 화합물>

2-P : 2-pyrroidone

NMP : N-methyl-2-pyrroidone

Cyclo-P : Cyclohexyl pyrroidone

C-lactam : Caprolactam

V-lactam : Valerolactam

<유화제>

유화제 1 : BYK사 Disperbyk-181

유화제 2 : Air Product사 Surfynol 465

유화제 3 : ICI사 Tergitol

유화제 4 : BASF사 Pluronics

유화제 5 : CYTEC사 sodium dicyclohexyl sulfosuccinate

상기의 자가분산 안료와 유기용매를 적용하여 다음과 같은 방법으로 잉크 샘플을 만들었다.

잉크는 250mL 비이커에 각각의 유기용매를 하기 표 1과 같은 조성으로 잉크 특성에 맞게 첨가한 후 물을 첨가하여 최종 100g을 맞춘다. 그런 다음 700rpm의 교반기에서 30분 이상 교반하여 균일한 상태로 만들고, 마지막으로 0.45um의 필터 페이퍼를 통해 여과하여 최종 잉크 조성물을 얻었다.

샘플명	착색제 (중량부)	유기용매 (중량부)
실시예1	S-Pigment 1, (4)	EG (8), DEG (6),유화제 1 (0.5)
실시예2	S-Pigment 2, (4)	Gly (10), DEGMBE (8),NMP (5),
실시예3	S-Pigment 3, (4)	1,2,6-Hex(10), Cyclo-P (8),
실시예4	S-Pigment 4, (5)	C-lactam (4), 유화제 4 (0.6)
실시예5	S-Pigment 5, (5)	DEG (6), V-lactam (7), 유화제 5 (0.7)
비교예1	S-Pigment 6, (4)	EG (6), 2-P (5), 유화제 5 (0.5)
비교예2	S-Pigment 7, (4)	Gly (10), DEGMBE (2), NMP (7), 유화제 2 (0.8)
비교예3	S-Pigment 8, (4)	1,2,6-Hex(10), DEG (6), Cyclo-P (6), 유화제 4 (1.0)
비교예4	S-Pigment 9, (5)	Gly (12), C-lactam (4), 유화제 1 (0.6)
비교예5	S-Pigment 10 (5)	EG (8), V-lactam (7), 유화제 3 (0.7)

상기 표 2의 잉크조성물의 물성을 측정한 결과를 아래 표 3, 표 4에 나타내었다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
PH	7.2	7.4	7.1	7.3	7.9
점도 (cP)	2.1	2.8	3.1	2.4	2.7
표면장력 (dyne/cm)	35.8	40.6	43.2	39.8	28.7
입자크기(㎛)	0.136	0.124	0.148	0.167	0.095

	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
PH	7.2	7.3	7.0	7.5	7.7
점도 (cP)	2.3	2.5	2.8	2.6	2.4
표면장력 (dyne/cm)	35.9	42.6	42.3	40.3	26.3
입자크기(㎛)	0.116	0.143	0.136	0.089	0.175

실험예 1 : 입자 크기 변화

상기 실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 25℃ 항온조에 1개월간 동안 방치한 후 방치 전후의 입자크기를 측정하여 그 변화율에 따라 다음과 같이 평가하고, 그 결과는 표 5에 나타내었다.

A = 방치후 입자크기/방치전 입자크기

◎ : A ＜ 2,

O : 2≤A < 3

X : 3≤A < 4

X X : A ＞ 4

실험예 2 : 저장 안정성

상기 실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 내열성 유리병에 100ml씩 담은 다음 입구를 밀봉하고 60℃ 항온조에 저장하였다. 이를 2개월동안 방치한 후 바닥의 침전유무와 층분리를 확인하고 다음과 같이 평가하였고, 그 결과는 표 5에 나타내었다.

○ : 침전물 없음 + 층분리 없음

△ : 침전물 없음 + 층분리 있음

× : 침전물 있음

실험예 3 : 노즐 막힘 테스트

실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지에 상온(25℃), 저온(-5℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을때 노즐이 막히어 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

◎ : 기존 노즐 수의 5% 이하의 노즐 막힘이 관찰됨

O : 기존 노즐 수의 6~10% 의 노즐 막힘이 관찰됨

X : 기존 노즐 수의 11~20% 의 노즐 막힘이 관찰됨

X X : 기존 노즐 수의 21% 이상의 노즐 막힘이 관찰됨

실험예 4: 내마모성 테스트

실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄한 후 이를 24시간 동안 말린 후 테스트기를 이용하여 5회 문질러 주었을때 막대그림에서 전이된 화상의 OD를 문지르기 전의 막대 그림의 화상 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

A = (전이된 화상의 OD/原 막대 그림의 OD)×100(%)

◎: A ＜ 10

O : 10 ≤ A < 20

X : 20 ≤A < 30

X X : A ＞ 30

실험예 5 : 내수성 테스트(Waterfastness test)

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5 에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄하고 5분후에 5방울의 물을 떨어뜨리고 이를 24시간 동안 말린후 물이 흘러내려가며 감소한 OD를 원막대 그림의 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

A = (물이 흘러내린후 화상 OD/원 막대 그림의 OD)×100(%)

◎ : 95 ≤A

O : 90≤ A < 95,

X : 85 ≤ A < 90

XX : A < 85

실험예 6 : 내번짐성 (Bleeding resistance) 테스트

실시예 1-5 및 비교예 1-5 에 따라 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 C-60(삼성사 제조) 칼라 잉크와 함께 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 테스트 패턴을 인쇄하고, 30분 후, 인접한 두 칼라간의 경계선을 기준으로 할 때 칼라 믹싱(color mixing)이 일어나는 도트 라 인 위치를 현미경으로 측정한다. (평가 기준 : US 제5,854,307호 참조)

※ 다음을 기준으로 하여 번짐성 정도를 평가한다.

5 : 경계선 전체에서 칼라 믹싱이 나타나지 않음.

4 : 1 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

3 : 2 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

2 : 3 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.

1 : 4 dot 또는 그 이상의 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.(단, 600 dpi 기준시 1 dot 직경 = 100 ㎛)

	입자크기 변화	저장안정성	노즐막힘	내마모성	내수성	내번짐성
실시예1	○	○	◎	◎	○	5
실시예2	◎	○	◎	○	◎	5
실시예3	◎	○	○	◎	○	5
실시예4	○	○	◎	◎	◎	5
실시예5	◎	○	○	◎	◎	4
비교예1	XX	X	○	X	○	3
비교예2	◎	△	X	XX	X	2
비교예3	XX	X	◎	○	X	3
비교예4	X	△	X	XX	○	3
비교예5	△	△	X	○	X	4

본 발명의 잉크 조성물은 이온성기와 비이온성기의 상대적 비를 최적화한 착색제와 유기용매를 함유하여 착색제의 균일한 입자 크기를 유지하고 보관시 잉크의 저장 안정성을 향상시켜주며, 용지에 토출된 잉크 드롭내에서 착색제의 유동성을 줄이고 기재에 대한 부착성을 높여 인쇄된 화상의 색상간의 번짐성을 최소화하고, 인쇄된 화상의 내수성과 건조 및 젖음 상태에서의 문지름에 대한 내성을 향상시켜 매질 기판상에서 우수한 염색견뢰도를 나타낸다. 또한 인쇄된 화상의 화질(Image Quality)이 개선될 뿐아니라 장기 저장안정성도 우수하므로 이를 이용하여 잉크젯잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품제조, 요업 등에 다양하게 사용이 될 수 있다.

Claims

1:10 내지 10:1 혼합몰비의 이온성 작용기(A); 및 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아마이드 모이어티(B);를 갖는 자가분산형 착색제;

유기용매; 및

물;을 포함하며,

상기 이온성 작용기가 4차 암모늄기(-NR₃ ⁺), 4차 포스포늄 그룹(phosphonium group)(-PR₃ ⁺), 4차 술포늄 그룹(sulfonium group)(-SR₂ ⁺)(여기에서, R은 C1-C10의 알킬기 또는 수소를 나타낸다), -COOM, -SO₃M, -SO₂NH₂, -PO₃HM, 또는 -PO₃M₂(상기 M은 수소원자, 알칼리 금속, 암모늄, 또는 유기 암모늄임)이고,

상기 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아마이드 모이어티(B)가 C3-C10 락톤, 또는 C3-C10락탐이고, -C(=O)OR(R은 C1-C10 알킬기 또는 C6-C20 아릴기) 또는 C(=O)NR(R은 C1-C10 알킬기, 또는 C6-C20 아릴기)이며,

상기 유기용매의 함량이 상기 자가분산형 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부이고,

상기 물의 함량이 상기 자가분산형 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 잉크 조성물;

단, 상기 잉크조성물을 상온에서 보관시 착색제는 초기 입자 크기의 3배 이하의 입자 크기를 갖는다.

제1항에 있어서, 상기 이온성 착용기와 비이온성 선형 또는 고리형 에스테르 또는 아아미드 모이어티간의 혼합 몰비가 3:8 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

삭제

제1항에 있어서, 상기 유기용매가 공용매(co-solvent)로서 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜; 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메탄올프로판, 헥실렌글리콜, 글리세롤(glycerol), poly(ethylene glycol); 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜; 에틸아세테이트, 에틸 락테이트 등의 에스테르; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 디에틸렌 에테르(diethylene glycol diethyl ether), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르; 디메틸 술폭사이드,테트라메틸렌술폰, 티오글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

제1항에 있어서, 상기 유기용매가 아마이드계 화합물로서 2-피롤리돈, 2-피페리돈(2-piperidone), N-메틸-피롤리돈, 카프로락탐(caprolactam), 테트라하이드로-2-피리미돈, 3-메틸-테트라하이드로-2-피리미돈, 2-이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, 디에틸이미다졸리디논, 부틸 우레아, 1,3-디메틸 우레아, 에틸 우레아, 프로필 우레아, 이소프로필 우레아, 및 1,3-디에틸 우레아로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

제1항에 있어서, 상기 유기용매가 알킬카르복실산의 염, 알콜 술폰산 에스테르의 염, 알킬술폰산의 염, 알킬벤젠술폰산의 염, 지방산 아민염, 4급 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염중에서 선택된 이온계 유화제(ionic surfactant)이거나,

폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 이차 알콜 에테르, 폴리옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르(sorbitan monoester alkoxylate), 아세틸레닉 폴리알킬렌 옥사이드(acetylenic polyalkylene oxide), 아세틸레닉 다이올(acetylenic diol)로 이루어진 군으로부터 선택된 비이온계 유화제(non-ionic surfactant)인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

삭제

제1항에 있어서, 상기 조성물의 20℃에서 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1 내지 20cP인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.