KR100795455B1 - 로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크조성물 - Google Patents

로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크조성물 Download PDF

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Abstract

로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크 조성물에 있어서, 상기 로진 변성 페놀 수지는 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는다. 상기 무용제형 잉크 조성물은 상기 로진 변성 페놀 수지 10 내지 50 중량부 및 건성유 10 내지 50 중량부를 포함한다. 상기 무용제형 잉크 조성물은 탄화수소 유기용제를 포함하지 않기 때문에 환경오염을 예방할 수 있으며 작업자가 휘발성 유기용제에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 또한 광택 유지력, 세트 건조 시간, 저장 안정성 및 고속 인쇄적성 등의 물성이 뛰어나다.

Description

로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크 조성물{ROSIN MODIFIED PHENOLIC RESIN AND SOLVENT FREE INK COMPOSITION INCLUDING THE SAME}
본 발명은 로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄화수소 유기용제를 사용하지 않더라도 광택, 세트 건조, 저장 안정성 및 고속인쇄적성 등의 물성이 뛰어난 잉크 조성물을 제조할 수 있는 로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크 조성물에 관한 것이다.
종래의 잉크 조성물은 안료, 수지, 탄화수소 유기용제 및 기타 첨가제로 구성되어 있다. 그런데 상기 탄화수소 유기용제는 주로 인체에 유해한 휘발성 화합물로 이루어져 있기 때문에, 이를 이용한 잉크 조성물과 인쇄물에서는 휘발성 유해성분이 지속적으로 방출되며 이로 인해 인쇄업체 및 잉크 제조사의 작업 환경과 위생이 악화되고, 대기 오염이 발생하는 문제점이 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 대두유 인쇄 잉크를 비롯한 저공해 인쇄 잉크 등이 개발되었으나, 이들 역시 탄화수소 유기용제의 함량을 줄였을 뿐 완전히 제거하지는 못하였다. 탄화수소 유기용제를 전혀 포함하지 않는 잉크 조 성물은 잉크 도막 건조 및 세트 건조가 불량하고, 내수성, 저장안정성 등의 물성이 나빠서 인쇄에 적합하지 않기 때문이다. 따라서 탄화수소 유기용제를 사용하지 않으면서 동시에 물성이 뛰어난 잉크 조성물을 제조할 수 있는 수지 및 친환경 잉크 조성물의 개발이 시급한 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 탄화수소 유기용제를 사용하지 않더라도 물성이 뛰어난 잉크 조성물을 제조할 수 있는 로진 변성 페놀 수지를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 로진 변성 페놀 수지를 포함하며, 탄화수소 유기용제를 포함하지 않는 무용제형 잉크 조성물을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 본 발명의 로진 변성 페놀 수지는 로진(rosin) 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖다. 상기 로진 변성 페놀 수지는 100g 이상의 n-헵탄 희석성, K 내지 O의 가드너 점도(gardner viscosity) 및 15 이하의 가드너 색수(gardner color scale)를 갖는다.
상기 페놀 화합물의 예로는 하기 구조식 (1)로 표기되는 것을 들 수 있다.
Figure 112007016205263-pat00001
------(1)
상기 구조식 (1)에서 R은 탄소 개수 2 내지 8의 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 무용제형 잉크 조성물은 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는 로진 변성 페놀 수지 10 내지 50 중량부 및 건성유 10 내지 50 중량부를 포함한다.
상기 로진 변성 페놀 수지는 20mgKOH/g이하의 산값, 100g 이상의 n-헵탄 희석성, K 내지 O의 가드너 점도 및 15 이하의 가드너 색수를 갖는다. 상기 페놀 화합물의 예로는 상기 구조식 (1)로 표기되는 것을 들 수 있다.
상기 건성유는 100 내지 220의 요오드값 및 180 내지 200의 비누화값을 갖는다. 상기 건성유의 예로는 대두유, 아마인유 및 동유 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 본 발명의 무용제형 잉크 조성물은 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는 로진 변성 페놀 수지 10 내지 50 중량부, 건성유 10 내지 50 중량부 및 건조제 0.5 내지 5 중량부를 포함한다. 상기 건조제의 예로는 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 아연(Zn) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 로진 변성 페놀 수지를 포함하는 무용제형 잉크 조성물은 탄화수소 유기용제를 포함하지 않기 때문에 환경오염을 예방할 수 있으며, 작업자가 휘발성 유기용제에 노출되는 것을 방지 할 수 있다. 또한 광택, 세트 건조, 저장 안정성 및 고속인쇄적성 등의 물성이 우수하여 매엽 인쇄 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지 및 이를 포함하는 무용제형 잉크조성물을 상세하게 설명한다.
로진 변성 페놀 수지
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 로진(rosin), 석유수지, 다가 알코올, 페놀 화합물 및 파라포름알데히드를 반응시켜서 제조된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 약 100,000 내지 약 180,000의 중량 평균 분자량 및 약 165℃ 내지 약 175℃의 연화점을 갖는다.
상기 로진 변성 페놀 수지의 중량 평균 분자량이 약 100,000 미만이면 세트 건조가 느리고, 열안정성이 떨어진다. 또한, 중량 평균 분자량이 약 180,000을 초 과하면 점도의 변화폭이 크고 전이성이 떨어진다. 따라서 상기 로진 변성 페놀 수지의 중량 평균 분자량은 약 100,000 내지 약 180,000 정도가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 130,000 내지 약 170,000이다.
상기 로진 변성 페놀 수지의 연화점이 약 165℃ 미만이면 세트 건조가 느리고 점탄성이 떨어진다. 또한 연화점이 약 175℃를 초과하면 점도의 경시 변화가 심하고 전이성이 떨어진다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 약 100,000 내지 약 180,000의 중량 평균 분자량, 약 165℃ 내지 약 175℃의 연화점 외에 약 20mgKOH/g이하의 산값, 약 100g 이상의 n-헵탄 희석성, 약 K 내지 약 O의 가드너 점도 및 약 13 이하의 가드너 색수를 갖는 것이 바람직하다. 로진 변성 페놀 수지의 물성이 상술한 범위를 벗어나면 광택, 내수성 및 고속 인쇄 적성 등이 저하되고 점도의 경시변화가 심해진다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지의 제조에 사용할 수 있는 로진은 주성분인 수지산과 소량의 회분을 포함한다. 상기 수지산은 페놀 화합물과 반응하는 수지산과 페놀 화합물과 반응하지 않는 수지산으로 구분할 수 있다. 상기 페놀 화합물과 반응하는 수지산의 예로는 아비에틱산, 네오아비에틱산, 리포피마릭산 및 팔루스트릭산 등을 들 수 있다. 상기 페놀 화합물과 반응하지 않는 수지산의 예로는 디하이드로 아비에틱산, 테트라하이드로 아비에틱산, 덱스트로 피마릭산 및 이소덱스트로 피마릭산 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로진 변성 페놀 수지의 제조에 사용할 수 있는 로진의 예로는 검로진(Gum Rosin), 탈로진, 우드로진(Wood Rosin) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 석유수지는 로진 변성 페놀 수지의 분자량과 용해력을 증가시킴으로써, 무용제형 잉크 조성물의 세트건조 시간을 단축시키고 내수성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 석유수지의 예로는 C5 및 C9 계열의 변성석유수지를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로진 변성 페놀 수지의 제조에 사용할 수 있는 다가 알코올의 예로는 글리세린(glycerin), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol) 및 디글리세롤(diglycerol) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지를 제조하는데 사용할 수 있는 페놀 화합물의 예로는 하기 구조식 (1)로 표기되는 것을 들 수 있다.
Figure 112007016205263-pat00002
------(1)
상기 구조식 (1)에서 R은 탄소 개수 2 내지 8의 알킬기를 나타낸다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 상술한 바와 같이 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페 놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜서 제조된다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지를 제조할 때, 상기 로진의 양이 약 20 중량부 미만이면 반응이 완결된 후에도 로진 변성 페놀 수지 내에 미반응 알코올이 잔류하여 유화 적성이 나빠진다. 또한, 상기 로진의 양이 약 40 중량부를 초과하면 수지의 점도가 묽어진다. 따라서 약 20 내지 약 40 중량부의 로진을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 석유수지의 양이 약 10 중량부 미만이거나 약 30 중량부를 초과하면, 로진 변성 페놀 수지의 분자량과 용해력을 적절하게 조절할 수 없다. 따라서 약 10 내지 약 30 중량부의 석유수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 로진 및 상기 석유수지를 포함하는 혼합물과 상기 다가 알코올의 에스테르화 반응은 알칼리 촉매 하에서 이루어질 수도 있다. 상기 알칼리 촉매의 예로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 아민 및 암모니아 수용액 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 상술한 방법에 의해 얻어진 상기 중간체를 상기 페놀 화합물 및 상기 파라포름알데히드와 차례로 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 중간체의 온도가 약 180℃ 내지 약 220℃일 때, 상기 페놀 화합물을 투입한다. 상기 중간체와 상기 페놀화합물의 혼합물을 약 110℃까지 냉각시킨 다음 파라포름알데히드를 투입한다. 이후, 상기 중간체, 상기 페놀 화합물 및 상기 파라포름알데히드가 들어있는 반응기의 압력이 약 2㎏f/㎠ 내지 약 2.5㎏f/㎠가 될 때까지 서서히 가열한 다음 약 1시간 내지 약 3시간 동안 온도를 유지한 후, 반응기의 압력을 서서히 제거한다.
이어서, 다가 알코올을 추가로 투입하고 약 3시간에 걸쳐 약 200℃까지 가열한 다음, 다시 약 4시간에 걸쳐 약 200℃ 내지 약 250℃까지 가열한 후, 약 35시간 이상 반응시켜서 본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지를 제조한다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지를 제조할 때, 상기 페놀 화합물의 양이 약 10 중량부 미만이면 로진 변성 페놀 수지의 점도가 묽고 분자량이 작아진다. 또한, 상기 페놀 화합물의 양이 약 50 중량부를 초과하면 반응이 완결된 후에도 로진 변성 페놀 수지 내에 미반응 페놀 화합물이 남게 된다. 따라서 페놀 화합물의 양은 약 10 내지 약 50 중량부인 것이 바람직하며, 약 30 내지 약 50 중량부인 것이 보다 바람직하다.
상기 파라포름알데히드의 양이 약 5 중량부 미만이면 로진 변성 페놀 수지의 분자량이 감소한다. 또한 상기 파라포름알데히드의 양이 약 20 중량부를 초과하면 점도가 급격히 증가하여 겔(gel)화 된다. 따라서 약 5 내지 약 20 중량부의 파라포름알데히드를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지를 제조할 때, 사용되는 다가 알코올의 총량이 약 1 중량부 미만이면 로진 변성 페놀 수지의 분자량이 감소한다. 또한 상기 다가 알코올의 총량이 약 10 중량부를 초과하면 미반응 알코올이 증가하여 내수성이 떨어진다. 따라서 다가 알코올의 총량은 약 1 내지 약 10 중량부인 것이 바람직하며, 약 2 내지 약 8 중량부인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 상기 중간체와 페놀-파라포름알데히 드의 초기 축합물을 약 200℃ 내지 약 250℃에서 약 35 시간 이상 반응시켜서 제조할 수도 있다. 상기 페놀-파라포름알데히드의 초기 축합물은 알칼리 촉매 하에서 상기 페놀 화합물과 상기 파라포름알데히드를 약 2 내지 약 3시간 동안 가압(약 2㎏f/㎠ 내지 약 2.5㎏f/㎠)반응 시켜서 제조한다.
무용제형 잉크 조성물
본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 로진 변성 페놀 수지와 건성유를 포함한다. 구체적으로 본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는 로진 변성 페놀 수지 10 내지 50 중량부 및 건성유 10 내지 50 중량부를 포함한다. 상기 로진 변성 페놀 수지에 대한 설명은 상술한 바와 동일하므로 중복을 피하기 위해 생략한다.
일반적으로 잉크 조성물에 포함되는 탄화수소 유기용제는 중합체를 용해하고, 도막의 건조속도를 조절하며, 도막에 유동성을 부여하여 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 따라서 탄화수소 유기용제를 전혀 포함하지 않는 잉크 조성물의 제조가 거의 불가능하였으나 본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 상술한 특성을 갖는 로진 변성 페놀 수지를 사용함으로써, 탄화수소 유기용제를 사용하지 않고도 광택 유지력, 세트 건조 시간, 저장 안정성 및 고속인쇄적성 등의 우수한 물성을 나타낸다.
본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물이 로진 변성 페놀 수지를 10 중량부 미만으로 포함하면 안료가 쉽게 분산되지 못한다. 또한 로진 변성 페놀 수지의 함량이 약 50 중량부를 초과하면, 점도가 증가하여 전이성이 나빠진다. 따라서 본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 약 10 내지 50 중량부의 로진 변성 페놀 수지를 포함하고, 바람직하게는 약 20 내지 40 중량부의 로진 변성 페놀 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물에 사용할 수 있는 건성유의 예로는 요오드값(iodine value)이 약 100 내지 약 220이고, 비누화값(saponification value)이 약 180 내지 약 200인 것을 들 수 있다. 건성유의 요오드값 및 비누화값이 상술한 범위를 벗어나면 세트 건조 시간, 점탄성 및 광택의 조절이 어려워진다.
상기 건성유의 보다 구체적인 예로는 대두유, 아마인유 및 동유 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물이 건성유를 약 10 중량부 미만으로 포함하면 점도가 증가하고 광택 및 유동성이 나빠진다. 또한, 건성유의 함량이 약 50 중량부를 초과하면 내수성이 떨어지고 점도가 묽어진다. 따라서 본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 약 10 내지 약 50 중량부의 건성유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 잉크 조성물은 건조제를 더 포함할 수 있다. 상기 건조제는 세트 건조 시간을 단축시키는 역할을 한다. 상기 건조제의 예로는 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn)등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 한편, 지르코늄 또는 코발트와 망간의 혼합물을 건조제로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물에 포함되는 건조제의 함량이 약 5 중량부를 초과하면, 상기 무용제형 잉크 조성물을 이용하여 형성된 도막이 지나치게 빨리 건조되어 작업성이 떨어질 수 있다. 따라서 본 발명의 무용제형 잉크 조성물은 약 0.5 내지 약 5 중량부의 건조제를 포함하며, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 중량부의 건조제를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무용제형 잉크 조성물은 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료는 색상을 표현하고, 상기 무용제형 잉크 조성물의 내구력을 증가시키며, 광택을 조절하는 역할을 할 수 있다. 안료의 양은 상기 무용제형 잉크 조성물의 사용 목적에 따라 조절이 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무용제형 잉크 조성물은 왁스와 피막생성 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 왁스의 예로는 내열성과 내마찰성이 우수하고 녹는점이 약 280℃ 내지 약 350℃인 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스와 폴리테트라플루오로에틸렌 유도체 왁스를 들 수 있다. 상기 왁스는 무용제형 잉크 조성물의 내마모성을 향상시키고, 세트 건조시간을 단축시키는 역할을 한다. 상기 피막생성 방지제의 예로는 하이드로 퀴논류의 피막생성 방지제를 들 수 있다. 본 발명의 무용제형 잉크 조성물은 약 0.1 내지 약 5 중량부의 첨가제를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 무용제형 잉크 조성물은 탄화수소 유기용제를 포함하지 않기 때문에 작업자가 유기용제에 노출되는 위험을 방지할 수 있으며, 환경오염을 예방할 수 있다. 또한, 상술한 무용제형 잉크 조성물은 인쇄초기의 광택을 건조 후까지 유지하 며, 복합 인쇄 시 세트 건조 시간이 양호하고, 저장안정성 및 고속인쇄적성 등이 매우 뛰어나다.
로진 변성 페놀 수지의 제조
<실시예 1>
온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 고무 로진 약 33.1 중량부와 석유수지 약 21.1 중량부를 넣고, 약 160℃까지 가열하여 완전히 용융시켰다. 이어서, 다가 알코올로서 PENTA95(삼양화인사의 제품명, 대한민국) 약 1.4 중량부를 투입하고 약 250℃까지 가열하였다. 약 3시간 동안 온도를 유지한 후, 약 200℃까지 냉각한 다음 파라옥틸페놀 약 32.2 중량부를 투입하였다. 반응액의 온도를 약 110℃까지 낮춘 다음 파라포름알데히드 약 9.5 중량부를 투입하였다. 케틀을 밀폐하여 압력이 약 2.3㎏f/㎠이 될 때까지 서서히 가열한 다음 약 2시간 동안 온도를 유지한 후 케틀의 압력을 서서히 빼내고 글리세린 약 2.7 중량부를 투입하였다.
약 3시간에 걸쳐 약 200℃까지 가열한 다음, 다시 약 4시간에 걸쳐 약 230℃까지 가열한 후, 약 35시간동안 반응시켜서 연화점이 약 170℃, 산값이 약 20mgKOH/g, n-헵탄 희석성이 약 100g, 가드너 점도가 약 N, 가드너 색수가 약 13, 중량 평균 분자량이 약 150,000인 로진 변성 페놀 수지를 제조하였다.
<비교예 1>
제조예 1에서 사용한 가압 케틀과 동일한 장치에 질소 분위기 하에서 고무 로진 약 33.5 중량부와 석유수지 약 21.1 중량부를 넣고, 약 160℃까지 가열하여 완전히 용융시켰다. 이어서, 다가 알코올로서 PENTA95(삼양화인사의 제품명, 대한민국) 약 1.4 중량부를 투입하고 약 250℃까지 가열하였다. 약 3시간 동안 온도를 유지한 후, 약 200℃까지 냉각한 다음 파라옥틸페놀 약 32.2 중량부를 투입하였다. 반응액의 온도를 약 110℃까지 낮춘 다음 파라포름알데히드 약 9.1 중량부를 투입하였다. 케틀을 밀폐하여 압력이 약 2.3㎏f/㎠이 될 때까지 서서히 가열한 다음 약 2시간 동안 온도를 유지한 후 케틀의 압력을 서서히 빼내고 글리세린 약 2.7 중량부를 투입하였다.
약 3시간에 걸쳐 약 200℃까지 가열한 다음, 다시 약 4시간에 걸쳐 약 230℃까지 가열한 후, 약 35시간동안 반응시켜서 연화점이 약 158℃, 산값이 약 18mgKOH/g, n-헵탄 희석성이 약 100g, 가드너 점도가 약 G, 가드너 색수가 약 9, 중량 평균 분자량이 약 50,000인 로진 변성 페놀 수지를 제조하였다.
<비교예 2>
제조예 1에서 사용한 가압 케틀과 동일한 장치에 질소 분위기 하에서 고무 로진 약 54.2 중량부를 넣고, 약 160℃까지 가열하여 완전히 용융시켰다. 이어서, 다가 알코올로서 PENTA95(삼양화인사의 제품명, 대한민국) 약 1.4 중량부를 투입하고 약 250℃까지 가열하였다. 약 3시간 동안 온도를 유지한 후, 약 200℃까지 냉각한 다음 파라옥틸페놀 약 32.2 중량부를 투입하였다. 반응액의 온도를 약 110℃까지 낮춘 다음 파라포름알데히드 약 9.5 중량부를 투입하였다. 케틀을 밀폐하여 압력이 약 2.3㎏f/㎠이 될 때까지 서서히 가열한 다음 약 2시간 동안 온도를 유지한 후 케틀의 압력을 서서히 빼내고 글리세린 약 2.7 중량부를 투입하였다.
약 3시간에 걸쳐 약 200℃까지 가열한 다음, 다시 약 4시간에 걸쳐 약 230℃까지 가열한 후, 약 35시간동안 반응시켜서 연화점이 약 170℃, 산값이 약 25mgKOH/g, n-헵탄 희석성이 약 15g, 가드너 점도가 약 H, 가드너 색수가 약 10, 중량 평균 분자량이 약 80,000인 로진 변성 페놀 수지를 제조하였다.
<비교예 3>
제조예 1에서 사용한 가압 케틀과 동일한 장치에 질소 분위기 하에서 고무 로진 약 57.02 중량부를 넣고, 약 160℃까지 가열하여 완전히 용융시켰다. 이어서, 파라옥틸페놀 약 27.33 중량부, 비스페놀에이 약 0.27 중량부 및 파라포름알데히드 약 8.23 중량부를 투입하였다. 케틀을 밀폐하여 압력이 약 2.3㎏f/㎠이 될 때까지 서서히 가열한 다음 약 2시간 동안 온도를 유지한 후 케틀의 압력을 서서히 빼내고 글리세린 약 7.25 중량부를 투입하였다. 약 250℃까지 가열한 후 약 28시간동안 반응 시켜서 연화점이 약 155℃, 산값이 약 15mgKOH/g, n-헵탄 희석성이 약 9g, 가드너 점도가 약 J, 가드너 색수가 약 10, 중량 평균 분자량이 약 40,000인 로진 변성 페놀 수지를 제조하였다.
실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각각의 로진 변성 페놀 수지 약 35 중량부, 칼라 인덱스 번호(Colar Index Number) 15:3의 청색안료 약 20 중량부 및 식물유 약 45 중량부를 회전수 1:3:9의 속도로 분산되는 3본 롤밀에 넣고 3회 통과 시켜 시료를 만들었다.
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 시료에 대해서 광택 변화, 세트 건조 시간, 저장 안정성 및 고속 인쇄 적성을 평가하였다.
광택 변화는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 시료 약 0.1㎖를 약 120g의 아트지에 4분할 롤러를 적용한 인쇄기를 이용하여 인쇄한 후, 60° 그로스 미터(BYK-GARDNER사의 제품, 독일)를 사용하여 일정한 시간 간격으로 인쇄물의 광택을 측정함으로써 평가하였다.
세트 건조 시간은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 시료를 약 120g의 아트지에 4분할 롤러를 적용한 인쇄기를 이용하여 인쇄한 후, 세트 건조 시간 시험기(광명이화학사의 제품, 대한민국)를 이용하여 측정하였다.
저장 안정성은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 시료에 대해 일정한 시간 간격으로 약 25℃에서 점도를 측정하여 평가하였다. 상기 점도는 라레이 점도 테스트기(아다멜로마지사의 제품, 프랑스)를 이용하여 측정하였다.
고속 인쇄 적성은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 시료 약 0.2㎖을 약 120g의 아트지에 고속인쇄시험기(SMT사의 제품, 일본)를 이용하여 물량 약 40㎕, 약 600RPM의 인쇄속도로 인쇄한 후 인쇄물의 상태를 육안으로 관찰하여 평가하였다. 인쇄상태가 가장 뛰어난 경우에는 5점을 부여하고, 인쇄 상태가 가장 열악한 경우에는 1점을 부여하였다.
Figure 112007016205263-pat00003
표1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 로진 변성 페놀 수지는 광택, 세트 건조 시간, 저장 안정성 및 고속 인쇄 적성 등의 제반 물성이 모두 뛰어난 것을 알 수 있다.
무용제형 잉크 조성물의 제조
<실시예 2>
회전수 1:3:9의 속도로 분산되는 3본 롤밀에 칼라 인덱스 번호(Colar Index
Number) 15:3의 청색안료 약 20 중량부, 상기 실시예 1에서 제조한 로진 변성 페놀 수지 약 30 중량부, 장유성 알키드 수지 약 5 중량부, 대두유와 아마인유가 약 7:3의 부피비로 혼합된 건성유 약 40 중량부, 지르코늄 약 1 중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 약 3 중량부 및 산화방지제 약 1 중량부를 넣어 혼합한 후 3회 통과를 시켜 무용제형 잉크 조성물을 제조하였다.
<비교예 4>
회전수 1:3:9의 속도로 분산되는 3본 롤밀에 칼라 인덱스 번호(Colar Index Number) 15:3의 청색안료 약 20 중량부, 상기 실시예 1에서 제조한 로진 변성 페놀 수지 약 30 중량부, 장유성 알키드 수지 약 5 중량부, 대두유와 아마인유가 약 7:3의 부피비로 혼합된 건성유 약 37.5 중량부, 탄화수소 유기용제 약 2.5 중량부, 지르코늄 약 1 중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 약 3 중량부 및 산화방지제 약 1 중량부를 넣어 혼합한 후 3회 통과를 시켜 무용제형 잉크 조성물을 제조하였다.
<비교예 5>
회전수 1:3:9의 속도로 분산되는 3본 롤밀에 칼라 인덱스 번호(Colar Index Number) 15:3의 청색안료 약 20 중량부, 상기 실시예 1에서 제조한 로진 변성 페놀 수지 약 30 중량부, 장유성 알키드 수지 약 5 중량부, 대두유와 아마인유가 약 7:3의 부피비로 혼합된 건성유 약 35 중량부, 탄화수소 유기용제 약 5 중량부, 지르코늄 약 1 중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 약 3 중량부 및 산화방지제 약 1 중량부를 넣어 혼합한 후 3회 통과를 시켜 무용제형 잉크 조성물을 제조하였다.
<비교예 6>
회전수 1:3:9의 속도로 분산되는 3본 롤밀에 칼라 인덱스 번호(Colar Index Number) 15:3의 청색안료 약 20 중량부, 중량 평균 분자량 약 40,000, 연화점 약 155℃인 로진 변성 페놀수지로서 LA-776(라톤코리아사의 상품명, 대한민국) 약 30 중량부, 장유성 알키드 수지 약 5 중량부, 대두유와 아마인유가 약 7:3의 부피비로 혼합된 건성유 약 10 중량부, 탄화수소 유기용제 약 30 중량부, 지르코늄 약 1 중량부, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 약 3 중량부 및 산화방지제 약 1 중량부를 넣어 혼합한 후 3회 통과를 시켜 종래의 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 2 및 비교예 4 내지 6에서 제조된 각각의 잉크 조성물에 대해서 광택변화, 세트 건조 상태, 저장 안정성, 고속 인쇄 적성 및 환경오염의 정도를 평가하였다. 광택 변화, 저장 안정성 및 고속 인쇄 적성은 상기 로진 변성 페놀 수지와 동일한 방법을 사용하여 평가하였다.
세트 건조 상태는 실시예 2 및 비교예 4 내지 6에서 제조된 각각의 잉크 조성물을 약 120g의 아트지에 4색 인쇄기(고모리사의 제품, 일본)를 이용하여 인쇄한 후, 각각의 인쇄물 표면을 손으로 문질러서 관찰하였다. 완전히 건조된 상태를 기준으로 시간에 따른 건조 상태를 백분율로 환산하였다.
환경오염은 실시예 2 및 비교예 4 내지 6에서 제조된 각각의 잉크 조성물을 이용해서 인쇄 작업을 진행할 때, 발생하는 휘발성 유기용제의 냄새를 측정하여 평가하였다. 작업자들이 느끼는 휘발성 유기용제의 냄새가 가장 심한 경우에는 1점을 부여하고, 냄새가 나지 않는 경우에는 5점을 부여하였다.
Figure 112007016205263-pat00004
표2에 나타난 바와 같이, 또한 본 발명의 무용제형 잉크 조성물은 인쇄 초기의 광택을 지속적으로 유지할 수 있으며, 복합 건조 시 세트 건조 시간이 종래의 잉크 조성물(비교예 6)보다 우수함을 알 수 있다. 또한 본 발명의 무용제형 잉크
조성물은 저장 안정성 및 고속인쇄적성 등의 제반 물성이 모두 뛰어난 것으로 나타났다. 아울러 본 발명에 따른 무용제형 잉크 조성물은 탄화수소 유기용제를 포함하지 않기 때문에 작업자들이 휘발성 유기용제에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 로진 변성 페놀 수지는 저장 안정성 및 고속 인쇄 적성 등의 물성이 우수하며, 인쇄 초기의 광택을 지속적으로 유지할 수 있고 세트 건조 시간이 짧은 장점이 있다. 또한 상기 로진 변성 페놀 수지를 포함하는 무용제형 잉크
조성물은 제반 물성이 우수할 뿐만 아니라 탄화수소 유기용제를 포함하지 않기 때문에 환경오염을 줄이고, 인쇄 작업 중 작업자들이 휘발성 유기용제에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 무용제형 잉크 조성물은 매엽 인쇄와 같이 고품질의 인쇄물을 제조하는데 널리 적용 될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 로진(rosin) 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는 로진 변성 페놀 수지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로진 변성 페놀 수지는 20mgKOH/g이하의 산값, 100g 이상의 n-헵탄 희석성, K 내지 O의 가드너 점도 및 15 이하의 가드너 색수를 갖는 것을 특징으로 하는 로진 변성 페놀 수지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 페놀 화합물은 하기 구조식 (1)로 표기되는 것을 특징으로 하는 로진 변성 페놀 수지.
    Figure 112007016205263-pat00005
    ------(1)
    상기 구조식 (1)에서 R은 탄소 개수 2 내지 8의 알킬기를 나타낸다.
  4. 로진 및 석유수지를 포함하는 혼합물과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조되며, 100,000 내지 180,000의 중량 평균 분자량 및 165℃ 내지 175℃의 연화점을 갖는 로진 변성 페놀 수지 10 내지 50 중량부 및 건성유 10 내지 50 중량부를 포함하는 무용제형 잉크 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 로진 변성 페놀 수지는 20mgKOH/g이하의 산값, 100g 이상의 n-헵탄 희석성, K 내지 O의 가드너 점도 및 15 이하의 가드너 색수를 갖는 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 페놀 화합물은 하기 구조식 (1)로 표기되는 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
    Figure 112007016205263-pat00006
    ------(1)
    상기 구조식 (1)에서 R은 탄소 개수 2 내지 8의 알킬기를 나타낸다.
  7. 제4항에 있어서, 상기 건성유는 100 내지 220의 요오드값 및 180 내지 200의 비누화값을 갖는 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
  8. 제4항에 있어서, 상기 건성유는 대두유, 아마인유 및 동유로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
  9. 제4항에 있어서, 상기 무용제형 잉크 조성물은 0.5 내지 5 중량부의 건조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 건조제는 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 망간(Mn) 및 아연(Zn)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제형 잉크 조성물.
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