KR101039523B1 - 잉크젯용 자외선 경화 잉크 및 이를 이용한 인쇄물 형성방법 - Google Patents

잉크젯용 자외선 경화 잉크 및 이를 이용한 인쇄물 형성방법 Download PDF

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Abstract

경화도가 우수한 잉크젯 프린터용 자외선 경화 잉크에 관한 것으로서, 잉크는 지방성 아크릴산 염, 글리콜 아크릴산 염, 페녹시 에틸 아크릴산 염, 보르네올 아크릴산 염, 내광성 안료, 파-아미노 케톤, 광 개시제, 아민 공개시제 및 첨가제를 포함하는 조성을 갖는다. 이러한 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 인쇄물에 인쇄되어 고유의 색이 변하지 않으며 속경화, 저장 안정성 및 잉크화 안정성이 기존 경화 잉크에 비해 우수하여 잉크젯 프린터에 적용하기에 적당하다.
잉크, 경화, 자외선

Description

잉크젯용 자외선 경화 잉크 및 이를 이용한 인쇄물 형성방법{Uv-Curing Ink For Ink-Jet And Method Of Forming The Printed Matter Using The Same }
본 발명은 자외선 경화 잉크 및 이를 이용한 인쇄물 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 잉크젯 프린터에 적용되는 자외선 경화 잉크 및 자외선 경화 잉크를 이용한 인쇄물 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되는 잉크젯용 잉크는 색재(안료), 수지, 용매, 첨가제를 포함하는 구성을 갖는다. 잉크젯용 잉크에 포함된 성분들은 잉크의 적용 범위와 프린터에 적용되는 헤드의 종류에 따라 다양한 조성을 갖게 된다. 특히 용매에 따라 수성, 솔벤트, 자외선 경화 잉크로 구분된다. 이 중 수성 및 솔벤트 잉크는 인쇄 및 경화 과정에서 발생하는 폐수, 악취 등으로 인체와 환경에 악영향을 미치는 문제점을 갖는다.
이에 선진국에서는 휘발성 유기 화합물(VOC)이 없고, 폐수가 발생 하지 않으며 친환경적인 자외선 경화 잉크를 연구·개발하여 사용 범위를 확대하였고, 국내 인쇄 시장에서도 뒤늦게 관심을 갖기 시작하여 점차 사용 범위가 증가하고 있는 추세에 있다. 자외선 경화 잉크는 감광성 수지, 감광성 모노머 및 광 개시제, 안료를 주성분으로 하며 자외선 조사 시 잉크가 순간적으로 건조될 수 있는 잉크이다. 현재 자외선 경화 잉크는 흡수 기재를 광범위하게 사용할 수 있는 특징과 앞으로 상업용 광고 및 실사 출력물에서 전반적인 산업용에 가장 많이 적용될 수 있으나 잉크젯용으로 사용하게에는 적당하지 않는 문제점을 갖는다.
즉, 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 헤드에 의해 분출되기 때문에 일정한 점도를 가지면서 장시간 상온에서 방치하여도 변하지 않는 저장 안전성과 잉크화 안정성 및 소지면에 대하여 높은 부착력의 효과를 가지고 있지 않는 실정으로 인해 전반적인 사업 분야에 적용되고 있지 못하고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 매우 빠른 건조성으로 인쇄 작업시간의 단축시키며 상온에서 장시간 보관 시 잉크의 상분리가 발생하지 않는 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위와 같은 특성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 이용하여 자외선 경화 잉크 인쇄물을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 지방족 아크릴산 화합물 3 내지 15 중량부와, 글리콜 아크릴산 화합물 18 내지 30 중량부와, 페녹시 에틸 아크릴산 화합물 17 내지 28 중량부와, 올레핀계 불포화 화합물 17 내지 28 중량부와, 내광성 안료 0.5 내지 5 중량부와, 아민 공개시제 6 내지 13 중량부와, 광 개시제 5 내지 10 중량부와, 레벨링제를 포함하는 첨가제 2 내지 6 중량부를 포함하는 조성을 갖는다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자외선 경화 잉크 인쇄물의 형성방법을 제공한다. 자외선 경화 잉크 인쇄물의 형성방법을 수행하기 위해서는 먼저 지방족 아크릴산 화합물 3 내지 15 중량부, 글리콜 아크릴산 화합물 18 내지 30 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 화합물 17 내지 28 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 17 내지 28 중량부, 내광성 안료 0.5 내지 5 중량부, 아민 공개시제 6 내지 13 중 량부, 광 개시제 5 내지 10 중량부 및 레벨링제가 포함된 첨가제 2 내지 중량부를 포함하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 마련한다. 이어서, 인쇄 대상체 상에 자외선 경화 잉크를 인쇄한다. 이후, 대상체에 인쇄된 잉크에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 그 결과 인쇄 대사체는 자외선 경화 잉크 인쇄물로 형성될 수 있다.
언급한 바와 같이 본 발명에 따른 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 잉크젯의 헤드로부터 분사가 용이하게 이루어질 수 있도록 낮은 점도를 가짐에도 불구하고 자외선 조사시 급속하게 경화되는 특성을 갖는다. 또한, 기존 자외선 경화 잉크에 비해 높은 저장 안정성으로 가짐으로 인해 2달의 시간이 경과되어도 잉크의 상분리가 발생되지 않는다. 특히, 2 종류의 광 개시제를 포함하고 있어 내부 경화성이 우수하면서 높은 부착성을 갖는 인쇄도막을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 잉크젯용 자외선 경화 잉크 및 이를 이용한 자외선 경화 잉크 인쇄물의 형성방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다.
잉크젯용 자외선 경화 잉크
본 발명에 따른 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 자외선에 노출될 경우 경화되 는 특성을 갖기 위해 지방족 아크릴산 화합물, 글리콜 아크릴산 화합물, 페녹시 에틸 아크릴산 화합물, 올레핀계 불포화 화합물, 내광성 안료, 아민 공개시제, 광 개시제 및 첨가제를 포함하는 조성을 갖는다.
상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 포함된 지방족 아크릴산 화합물의 예로서는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리콜 이서, 글리콜 이서 이스터, 알리폴리에틸렌 디옥사이드, 에틸렌글리콜디포메이트, 프로필렌글리콜알지네이트, 프로필렌글리콜메틸이서프로피오네이트, 에틸렌글리콜 다이에틸 이서, 프로폭시레이티드 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 글로리네이트드 폴리에틸렌, 알리 아밀 글리콜레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노에틸 이서, 네오펜틸 글리콜 다이메타아크릴레이트, 네오펜틸렌 글리콜, 알리아밀 글리콜레이트, 부틸 글리콜, 모노에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 이서, 프로필렌 글리콜 메틸 이서 아세테이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 이서, 테트라에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에틸 이서 아세테이트, 에틸렌 글리콜 다이부틸 이서, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 에틸 이서, 트리플로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 이서, 테트라에틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이메타아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜다이메타아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 이서로 이는 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
지방족 아크릴산 화합물이 전체 100 중량부에 대하여 3 중량부 미만일 경우 형성되는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 저장 안정성, 광택 및 인쇄 소지와의 부착이 떨어지는 문제점이 초래되고, 반면에 15 중량부를 초과할 경우 자외선 경화 잉크를 사용하여 인쇄한 소지 위에 코팅처리가 어렵다는 문제점이 발생된다. 따라서, 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 상기 지방족 아크릴산 화합물 약 3 내지 15 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 5 내지 12중량부 포함한다.
상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 포함된 글리콜 아크릴산 화합물의 예로서는 메틸(메타)아크릴레이트, 2-카르복시 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디(메타)아크릴레이트 에톡실레이티드 비스페놀 에이 디(메타)메타크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리올 펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리올 테트라(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드(3) 트리메틸로프로판 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시 에틸) 이소사이누레이트 트리아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트및 디펜타에리쓰리올 헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이는 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 글리콜 아크릴산 화합물이 전체 100 중량부에 대하여 18 중량부 미만일 경우 형성되는 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 점도가 높고, 인쇄 소지에 대한 잉크 부착도가 떨어지는 문제점이 초래되고, 반면에 30 중량부를 초과할 경우 인쇄 도막이 깨지는 문제점이 발생된다. 따라서 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 상기 글리콜 아크릴산 화합물 약 18 내지 30 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 20 내지 28 중량부 포함한다.
상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 포함된 페녹시 에틸 아크릴산 화합물의 예로서는 2-에틸페녹시 메타크릴레이트, 2-에틸페녹시 아크릴레이트, 2-에틸티오페닐 메타크릴레이트, 2-에틸티오페닐 아크릴레이트, 2-에틸아미노페닐 메타크릴레이트, 2-에틸아미노페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-페닐에틸 메타크릴레이트, 3-페닐프로필 메타크릴레이트, 4-페닐부틸 메타크릴레이트, 4-메틸페닐 메타크릴레이트, 4-메틸벤질 메타크릴레이트, 2,2-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2,3-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2,4-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2-(4-프로필페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-(1-메틸에틸)페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-메톡시페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-사이클로헥실페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(2-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(3-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-브로모페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(3-페닐페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-페닐페닐)에틸 메타크릴레이트 및 2-(4-벤질페닐)에틸 메타크릴레이트를 들 수 있다. 이는 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 페녹시 에틸 아크릴산 화합물이 전체 100 중량부에 대하여 17 중량부 미만일 경우 형성되는 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 점도가 높고, 인쇄된 소지의 마모성 및 충격 강도가 떨어져 작은 마찰과 힘에 의해 잉크 도막이 쉽게 벗겨지는 문제점이 초래되고, 반면에 28 중량부를 초과할 경우 인쇄 소지가 자외선 경화되면서 울어버리거나 표면장력이 상승하는 문제점이 발생된다. 따라서 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 상기 페녹시 에틸 아크릴산 화합물을 약 17 내지 28 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 19 내지 26 중량부 포함한다.
상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 포함된 올레핀계 불포화 화합물의 예로서는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시 에틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 스티렌, α-메틸 스티렌, m-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, p-메틸 스티렌, 1,3-부타디엔, 이소프렌 및 2,3-디메틸 1,3-부타디엔을 들 수 있다.이는 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 올레핀계 불포화 화합물이 전체 100 중량부에 대하여 17 중량부 미만일 경우 형성되는 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 화학 물질, 열, 물에 대한 저항력이 떨어지는 문제점이 초래되고, 반면에 28 중량부를 초과할 경우 잉크가 자외선 경화된 후에도 원료 냄새가 오래 남는 문제점이 발생된다. 따라서, 잉크젯용 자외선 경 화 잉크는 상기 올레핀계 불포화 화합물을 약 17 내지 28 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 19 내지 26 중량부 포함한다.
상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 인쇄물에 식별을 위한 색상을 부여하는 내광성 안료를 포함한다. 상기 내광성 안료의 예로서는 프탈로시아닌, 피그먼트 블루 60, 15, 15:2, 15:3, 15:4, 카본 블랙, 피그먼트 블랙 2, 5, 7, 벤지이미다졸원, 퀴나크리돈, 안트라퀴논, 디케토-피롤로-피롤, 본아릴아마이드, 피그먼트 레드 112, 149, 170, 178, 179, 185, 187, 188, 207, 208, 214, 220, 224, 242, 251, 254, 255, 260, 264, 아조 니켈 화합물, 이소인돌리논, 벤즈이미다졸론, 아조융합물, 테트라클로이소인돌리논, 아릴아마이드, 아조메틴구리화합물, 피그먼트 옐로우 17, 120, 138, 139, 151, 155, 168, 175, 179, 180, 181, 185(색상별)등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 색 조합을 위해 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
잉크젯용 자외선 경화 잉크에 적용되는 내광성 안료의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 잉크가 선명한 색을 유지하기 어려워 색상을 부여하는 기능을 상실하는 문제점이 발생되고, 5중량%를 초과할 경우 유동성이 떨어져 잉크젯에 적용하기 어려운 문제점을 갖는다. 따라서, 상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 내광성 안료를 약 0.5 내지 5 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 1 내지 4 중량부를 포함한다.
상기 광 개시제는 자외선에 의해 활성을 띠는 통상의 광 중합 개시제가 사용될 수 있고, 상기 광 중합 개시제의 예로서는 α-하이드록시케톤, 페닐글리옥시레이트, 벤질디메틸케탈, α-아미노케톤, 모노아실포스핀, 비스아실포스핀, 2,4,6-트리메틸페닐페닐케톤, 4-메틸페닐페닐케톤, 3-메틸-4-메톡시페닐3-메틸페닐케톤, 4-(4-메틸페닐티오)페닐페닐케톤, 2-카르복시페닐페닐케톤, 4-(2-히드록시에톡시)페닐페닐케톤; 1-벤조일-1-히드록시-1-메틸에탄, 1-벤조일시클로헥산올, 4-[(2-히드록시에톡시)벤조일]-1-히드록시-1-메틸에탄, 1-(4-이소프로필벤조일)-1-히드록시-1-메틸에탄, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온; 1-(3,4-디메톡시벤조일)-1-벤질-1-모르폴리노프로판, 1-(4-메틸티오벤조일)-1-메틸-1-모르폴리노에탄, 1-(4-모르폴리노벤조일)-1-벤질-1-디메틸아미노프로판, 3,6-비스(2-메틸-2-모프폴리노프로판-1-온)-9-옥틸카르바졸; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2,5-디이소프로필페닐포스핀옥사이드, 비스[2,6-디메틸-4-(2-메틸프로필)벤조일]페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-2,5-디메틸페닐포스핀옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀옥시드, 2-메틸-1-[4-메틸싸이오]페닐-2-모폴리노-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온, 1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-히드록시-2-메틸-프로판-1-온, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 광 개시제는 아세토페논 파생물, 알파-아미노 케톤 및 모노 아크릴 인화수소를 1 : 2 ~ 4 : 0.2 ~ 0.6 중량비로 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 아세토페논계 파생물, 알파-아미노 케톤 및 모노 아크릴 인화수소를 1 : 2.5 : 0.5의 중량비로 혼합사용할 수 있다.
잉크젯용 자외선 경화 잉크에 적용되는 광 개시제의 함량이 전체 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만일 경우 광경화가 효율적으로 진행되지 못하고 경화시간이 느려지는 문제점이 초래되고, 반면에 10 중량부를 초과할 경우 저장 안정성이 떨어지게 되며 경화 후 잔량의 광 개시제가 남아 오염물질로 작용할 수 있다. 따라서 상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 상기 광 개시제를 약 5 내지 10 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 6 내지 8 중량부를 포함한다.
상기 아민 공개시제는 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 기본 물성을 지배하는 수지로 사용되며, 그 예로서 아민 변성 폴리에테르 아크릴레이트, 아민 변성 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머, 아크릴레이트 아민 시너지스트, 아민 아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 적용되는 아민 공개시제의 함량이 전체 100 중량부에 대하여 6 중량부 미만일 경우 안료의 응집 현상으로 잉크젯 인쇄 장치의 노즐 막힘 현상이 생길 수 있고, 안료 습윤이 잘 되지 않아 잉크의 상이 분리되고, 인쇄 후 인쇄 시편의 광택이 떨어지는 문제점이 초래되고, 반면에 13 중량부를 초과할 경우 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 점도가 높아 잉크젯 인쇄 장치의 노즐 막힘 현상이 생길 수 있고, 저장 안정성이 떨어지게 될 수 있다. 따라서, 상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 상기 아민 공 개시제를 약 6 내지 13 중량부 포함하고, 바람직하게는 약 7 내지 12중량부를 포함한다.
잉크젯용 자외선 경화 잉크는 약 2 내지 6 중량부의 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제의 예로는 첨가제로서 레벨링제, 안정제, 계면활성제, 소포제, 모노 아크릴 인화수소(광 개시제), 침강 방지제, 저장 안정제 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 첨가제는 그 종류에 따라 최적의 잉크를 제조할 수 있는 상태를 부여하기 위한 것으로서 그 종류 및 사용량은 각각 다르기 때문에 적정 비율로 혼합되어 있으며, 각각의 첨가제의 사용량은 본 발명을 제한하는 요소가 아니다.
상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 잉크젯의 헤드로부터 분사가 용이하게 이루어질 수 있도록 낮은 점도를 가짐에도 불구하고 자외선 조사 시 급속하게 경화되는 특성을 갖는다. 또한, 기존 자외선 경화 잉크에 비해 높은 저장 안정성으로 가짐으로 인해 여섯 달의 시간이 경과되어도 잉크의 상분리가 발생되지 않으며 경화 후 인쇄물에 대하여 높은 부착력을 갖는다.
이하, 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 이용한 인쇄물을 형성하기 위한 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 자외선 경화잉크 인쇄물을 형성하기 위해서는 먼저, 지방족 아크릴산 화합물 3 내지 15 중량부, 글리콜 아크릴산 화합물 18 내지 30 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 화합물 17 내지 28 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 17 내지 28 중량부, 내광성 안료 0.5 내지 5 중량부, 아민 공개시제 6 내지 13 중량부, 광 개시제 5 내지 10 중량부 및 레벨링제를 포함하는 첨가제 2 내지 6 중량부를 포함하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 마련한다. 상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크에 대한 구체적인 설명을 위에서 설명한바와 같기 때문에 중복을 피해 생략한다.
이어서, 상기 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 잉크젯 장치를 이용하여 인쇄 대상체의 표면에 인쇄한다. 이때, 상기 인쇄는 잉크젯 장치에 포함된 인쇄헤드를 통 해 잉크가 인쇄 대상체에 표면에 부분적으로 분사됨으로서 이루어진다. 인쇄 대상체의 예로서는 종이, 플라스틱 필름, 타일, 유리, 합판, 옷감 및 금속판 등을 들 수 있다.
이어서, 상기 인쇄 대상체 상에 인쇄된 자외선 경화 잉크를 자외선을 이용하여 경화시킨다. 구체적으로 상기 자외선 경화 잉크가 인쇄면에 인쇄와 동시에 인쇄헤드(노즐) 양 옆에 붙어있는 자외선 경화 장치가 자외선 경화 잉크를 경화시키는 방식으로 수행된다. 이에 따라, 상기 인쇄 대상체 상에는 높은 하드니스를 갖는 인쇄도막이 형성된다. 즉, 자외선 경화잉크 인쇄물이 형성된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 하기 실시예에서 함량은 중량부를 의미한다.
실시예 1
지방성 아크릴산 염 7.3 중량부, 글리콜 아크릴산 염 27.9 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 21.5 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 21.5 중량부, 프탈로시아닌 3.0 중량부, 반응성 아민 공개시제 10 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
실시예 2
지방성 아크릴산 염 7.8 중량부, 글리콜 아크릴산 염 22.4 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 23.5 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 23.5 중량부, 퀴나크리돈 4.0 중량부, 반응성 아민 공개시제 10 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
실시예 3
지방성 아크릴산 염 12.0 중량부, 글리콜 아크릴산 염 25.0 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 21.6 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 21.6 중량부, 아조니켈 화합물 3.0 중량부, 반응성 아민 공개시제 8.0 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
실시예 4
지방성 아크릴산 염 8.8 중량부, 글리콜 아크릴산 염 22.5 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 23.7 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 23.7 중량부, 카본 블랙 3.5 중량부, 반응성 아민 공개시제 9.0 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
실시예 5
지방성 아크릴산 염 5.62 중량부, 글리콜 아크릴산 염 25.83 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 24.5 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 24.5 중량부, 프탈로시아닌 0.75 중량부, 반응성 아민 공개시제 10 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
실시예 6
지방성 아크릴산 염 5.4 중량부, 글리콜 아크릴산 염 25.2 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 염 24.8 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 24.8 중량부, 퀴나크리돈 1.0 중량부, 반응성 아민 공개시제 10 중량부, 제1 광개시제인 알파-아미노 케톤 5 중량부, 제2 광개시제인 아세토 페논 2중량부, 제3 광개시제인 모노아크릴 인화수 소 1.0 중량부, 레벨링제 0.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 1
글리콜 아크릴산 염 3.6 중량부, 반응성 고분자 분산제 2.6 중량부, 시클로 펜테닐 옥시에틸 아크릴산 염 57.5 중량부, N-비닐 카프로락탐 14.5 중량부, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 아크릴산 염 2.0 중량부, 에틸렌 글리콜 비닐 에테르 3.0 중량부, 중합 반응 억제제 0.3 중량부, 에틸벤조일페닐포스핀 옥사이드 9.0 중량부, 벤조페논 3.2 중량부, 하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤 2.44 중량부, 실리콘 계면 활성제 0.06 중량부, 피그먼트 블루(15:4) 1.8 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 2
퀴나크리돈 3.9 중량부, 글리콜 아크릴산 염 7.8 중량부, 반응성 고분자 분산제 4.3 중량부, 시클로 펜테닐 옥시에틸 아크릴산 염 55.4 중량부, N-비닐 카프로락탐 10.0 중량부, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 아크릴산 염 1.4 중량부, 에틸렌 글리콜 비닐 에테르 3.0 중량부, 중합 반응 억제제 0.3 중량부, 에틸벤조일페닐포스핀 옥사이드 9.0 중량부, 벤조페논 3.2 중량부, 이소프로필티옥산톤 3.0 중량부, 실리콘 계면 활성제 0.06 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 3
벤지이미다졸원 3.9 중량부, 글리콜 아크릴산 염 7.8 중량부, 반응성 고분자 분산제 3.3 중량부, 시클로 펜테닐 옥시에틸 아크릴산 염 58.4 중량부, N-비닐 카프로락탐 10.0 중량부, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 아크릴산 염 1.4 중량부, 에틸렌 글리콜 비닐 에테르 3.0 중량부, 중합 반응 억제제 0.3 중량부, 에틸벤조일페닐포스핀 옥사이드 9.0 중량부, 벤조페논 3.2 중량부, 실리콘 계면 활성제 0.06 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 4
카본블랙 1.8 중량부, 글리콜 아크릴산 염 3.6 중량부, 반응성 고분자 분산제 2.6 중량부, 시클로 펜테닐 옥시에틸 아크릴산 염 57.5 중량부, N-비닐 카프로락탐 14.5 중량부, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 아크릴산 염 2.0 중량부, 에틸렌 글리콜 비닐 에테르 3.0 중량부, 중합 반응 억제제 0.3 중량부, 에틸벤조일페닐포스핀 옥사이드 9.0 중량부, 벤조페논 3.2 중량부, 하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤 2.44 중량부, 실리콘 계면 활성제 0.06 중량부를 균질화 교반기를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 5
피그먼트 블루 15:4 2.32 중량부, 비스페놀 A 에폭시 아크릴산 염 3.66 중량부, 반응성 고분자 분산제 0.52 중량부, 글리콜 아크릴산 염 31.0 중량부, 헥산 디올 아크릴산 염 26.5 중량부, 이소데킬 아크릴산 염 19.0 중량부, 실리콘 계면 활성제 3.0 중량부, 벤조페논 3.5 중량부, 트리 에틸 아민 3.5 중량부, 페닐 하이드록시 메틸 프로판온 7.0 중량부를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
비교예 6
피그먼트 블루 15:3 3.6 중량부, 글리콜 아크릴산 염 69.4 중량부, 반응성 고분자 분산제 0.4 중량부, 중합 반응 억제제 0.05 중량부, 시클로 헥산 메탄올 비닐 에테르 10.0 중량부, 에틸벤조일페닐포스핀 옥사이드 8.5 중량부, 하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤 4.0 중량부, 중합 반응 억제제 0.05 중량부를 이용하여 혼합·교반하여 잉크젯 자외선 경화 잉크를 제조하였다.
잉크젯 자외선 경화 잉크의 물성평가
1) 잉크화 안정성 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 잉크화 안정성을 평가하는 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 개시하였다. 잉크화 안정성 실험은 균질화 교반기를 이용하여 50℃에서 2시간 혼합·교반한 후, 24시간 뒤 잉크의 상태를 25℃의 조건 하에서 육안으로 관찰함으로서 이루어진다.
[표 1]
잉크화 안정성
실시예 1 ○
실시예 2 ○
실시예 3 ○
실시예 4 ○
실시예 5 ○
실시예 6 ○
비료예 1 △
비료예 2 △
비교예 3 △
비료예 4 △
비료예 5 ■
비료예 6 △
○ : 좋음(완전용해)
△ : 일부 미용해
■ : 완전 미용해
표 1에 개시된 결과에서 알 수 있듯이 상기 실시예들에 따른 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 기존의 자외선 경화 잉크에 대해 상대적으로 높은 잉크화 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
2) 저장 안정성 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 저장 안정성에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 2에 개시하였다. 저장 안정성 실험은 L.U.M GmbH사의 LUMiSizer 610/611/612를 이용하여 25℃에서 3시간 동안 측정하여 여섯 달 동안 잉크의 상 분리 현상이 어떻게 진행 되는지 관찰함으로서 이루어진다.
[표 2]
저장 안정성
실시예 1 ○
실시예 2 ○
실시예 3 ○
실시예 4 ○
실시예 5 ○
실시예 6 ○
비료예 1 △
비료예 2 △
비교예 3 △
비료예 4 △
비료예 5 ■
비료예 6 ■
○ : 상 분리 발생하지 않음
△ : 상 분리 약간 발생
■ : 상 분리 심하게 발생
표 2에 개시된 결과에서 알 수 있듯이 본 실시예에 따른 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 기존의 자외선 경화 잉크에 대해 상대적으로 높은 저장 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
3) 부착성 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 부착성에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 3에 개시하였다. 부착성 실험은 JIS K 5400 8.5.2 "격자 상 테이프 법"에 준거하여 다음과 같이 행하였다. 구체적으로 잉크젯용 자외선 경화 잉크가 도포되어 경화된 시편을 1㎜간격으로 선을 그어 100칸의 바둑판 눈금을 만든 후, OPP 점착 테이프를 바둑판 눈금 상에 점착하고, 도포 면에 대하여 수직(90ㅀ) 방향으로 순간적으로 강하게 1회 박리함으로서 이루어진다.
[표 3]
부착성
실시예 1 ◎
실시예 2 ◎
실시예 3 ◎
실시예 4 ◎
실시예 5 ◎
실시예 6 ◎
비료예 1 △
비료예 2 △
비교예 3 △
비료예 4 △
비료예 5 ■
비료예 6 ■
◎ : 남은 눈금 90~100
○ : 남은 눈금 80~90
△ : 남은 눈금 70~80
■ : 남은 눈금 70 이하
표 3에 개시된 결과에서 알 수 있듯이 본 실시예에 따른 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 기존의 자외선 경화 잉크에 대해 상대적으로 높은 부착성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
4) 연필 경도 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 연필 경도 평가에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 4에 개시하였다. 연필 경도 실험은 MITSU-BISHI PENCIL(미쯔비시 실험실 연필 경도용 연필)을 이용하여 다음과 같이 수행하였다. 구체적으로 우선 연필심을 약 3㎝ 노출시킨 상태에서 심의 끝이 평탄하고 각이 예리하게 되도록 연마한 후, 잉크젯용 자외선 경화 잉크도막이 형성된 시험편에 약 45ㅀ 각도로 연필심을 닿게 하고, 균일한 속도와 힘으로 앞쪽으로 약 1㎝ 밀어주었다. 시험편에 연필심이 닿는 위치를 바꾸어 각각 5회 반복하여 시행하였고, 5회 중 1회 이상 도막이 벗겨진 연필의 경도를 기록하였다.
[표 4]
연필 경도
실시예 1 6H
실시예 2 6H
실시예 3 6H
실시예 4 6H
실시예 5 6H
실시예 6 6H
비료예 1 B
비료예 2 B
비교예 3 B
비료예 4 B
비료예 5 4B
비료예 6 B
표 4에 개시된 결과에서 알 수 있듯이 본 실시예에 따른 조성을 갖는 잉크젯용 자외선 경화 잉크는 기존의 자외선 경화 잉크에 대해 상대적으로 높은 연필 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
5) 점도 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 점도 평가에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 5에 개시하였다. 점도 측정은 발명 및 비교 잉크의 점도를 BROOKFIELD 점도계를 이용하여 측정하였다.
[표 5]
연필 경도
실시예 1 15 cps
실시예 2 17 cps
실시예 3 16 cps
실시예 4 15 cps
실시예 5 14 cps
실시예 6 14 cps
비료예 1 16 cps
비료예 2 20 cps
비교예 3 19 cps
비료예 4 17 cps
비료예 5 30 cps
비료예 6 15 cps
6) 입자 크기 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 입자 크기 평가에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 6에 개시하였다. 입자 크기 측정은 발명 및 비교 잉크를 ELS-Z2를 이용하여 측정하였다.
[표 6]
입자 크기
실시예 1 126 ㎚
실시예 2 170 ㎚
실시예 3 171 ㎚
실시예 4 100 ㎚
실시예 5 122 ㎚
실시예 6 128 ㎚
비료예 1 181 ㎚
비료예 2 196 ㎚
비교예 3 192 ㎚
비료예 4 118 ㎚
비료예 5 236 ㎚
비료예 6 237 ㎚
7) 표면 장력 실험 평가
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 잉크젯용 자외선 경화 잉크의 표면 장력 평가에 관한 실험을 시행하여 그 결과를 하기 표 7에 개시하였다. 표면 장력 측정은 발명 및 비교 잉크를 TENSIOMETER K9를 이용하여 측정하였다.
[표 7]
표면 장력
실시예 1 26.7 mN/m
실시예 2 27.2 mN/m
실시예 3 26.9 mN/m
실시예 4 26.7 mN/m
실시예 5 27.0 mN/m
실시예 6 27.1 mN/m
비료예 1 24.5 mN/m
비료예 2 24.5 mN/m
비교예 3 27.0 mN/m
비료예 4 24.4 mN/m
비료예 5 33.0 mN/m
비료예 6 32.8 mN/m
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 자외선 경화 잉크는 기존의 자외선 경화 잉크가 갖는 문제점인 낮은 저장 안정화, 낮은 잉크화, 낮은 경도의 문제점을 해결함으로서 기존 경화 잉크 시장을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 잉크젯 프린터에 적용되기에 적당하다.

Claims (5)

  1. 지방족 아크릴산 화합물 3 내지 15 중량부;
    글리콜 아크릴산 화합물 18 내지 30 중량부;
    페녹시 에틸 아크릴산 화합물 17 내지 28 중량부;
    올레핀계 불포화 화합물 17 내지 28 중량부;
    내광성 안료 0.5 내지 5 중량부;
    아민 공개시제 6 내지 13 중량부;
    광 개시제 5 내지 10 중량부; 및
    레벨링제를 포함하는 첨가제 2 내지 6 중량부를 포함하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 글리콜 아크릴산 화합물은 메틸(메타)아크릴레이트, 2-카르복시 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디(메타)아크릴레이트 에톡실레이티드 비스페놀 에이 디(메타)메타크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리올 펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리올 테트라(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드(3) 트리메틸로프로판 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시 에틸) 이소사이 누레이트 트리아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트 및 디펜타에리쓰리올 헥사(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 페녹시 에틸 아크릴산 화합물은 2-에틸페녹시 메타크릴레이트, 2-에틸페녹시 아크릴레이트, 2-에틸티오페닐 메타크릴레이트, 2-에틸티오페닐 아크릴레이트, 2-에틸아미노페닐 메타크릴레이트, 2-에틸아미노페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-페닐에틸 메타크릴레이트, 3-페닐프로필 메타크릴레이트, 4-페닐부틸 메타크릴레이트, 4-메틸페닐 메타크릴레이트, 4-메틸벤질 메타크릴레이트, 2,2-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2,3-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2,4-메틸페닐에틸 메타크릴레이트, 2-(4-프로필페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-(1-메틸에틸)페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-메톡시페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-사이클로헥실페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(2-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(3-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-클로로페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-브로모페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(3-페닐페닐)에틸 메타크릴레이트, 2-(4-페닐페닐)에틸 메타크릴레이트 및 2-(4-벤질페닐)에틸 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 올레핀계 불포화 화합물은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클 로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시 에틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 스티렌, α-메틸 스티렌, m-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, p-메틸 스티렌, 1,3-부타디엔, 이소프렌 및 2,3-디메틸 1,3-부타디엔로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 광 개시제는 아세토페논 파생물, 알파-아미노 케톤 및 모노 아크릴 인화수소를 1 : 2 ~ 4 : 0.2 ~ 0.6 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크.
  5. 지방족 아크릴산 화합물 3 내지 15 중량부, 글리콜 아크릴산 화합물 18 내지 30 중량부, 페녹시 에틸 아크릴산 화합물 17 내지 28 중량부, 올레핀계 불포화 화합물 17 내지 28 중량부, 내광성 안료 0.5 내지 5 중량부, 아민 공개시제 6 내지 13 중량부, 광 개시제 5 내지 10 중량부 및 레벨링제를 포함하는 잉크젯용 자외선 경화 잉크를 대상체 상에 인쇄하는 단계; 및
    상기 대상체에 인쇄된 잉크를 자외선을 조사하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화 잉크 인쇄물의 형성방법.
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