KR101089981B1 - 잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법 - Google Patents

잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 특정의 화학식으로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제; 및 특정의 화학식으로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더;를 포함한다. 본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 용제 및 바인더 상호간의 화학적 상호작용에 따라 얻어지는 동적 점탄성을 가지고, 인쇄품질이 우수하며, 고속 인쇄가 가능하다.
글리콜 에테르 아세테이트계 용제, 폴리프로필렌 글리콜계 바인더, 잉크 조성물.

Description

잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법{Nonaqueous ink composition for inkjet and method for manufacturing ink comprising the same}
본 발명은 잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄품질이 우수하고, 고속 인쇄가 가능한 잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 인쇄방법들 중 비접촉식 프린팅 방식은 연속 잉크젯(continuous ink jet) 방식과 드롭-온-디멘드(drop-on-demand: DOD) 방식으로 구분되어진다.
이 중 연속 잉크젯 방식은 잉크를 연속적으로 분사하는 동안 전자기장을 변화시켜 잉크의 방향을 조절하여 프린팅하는 방식이고, DOD 방식은 잉크를 미세한 액적 별로 분사하여 프린팅하는 방식이다.
DOD 방식은 열-버블 잉크젯(thermal-bubble inkjet) 방식과 압전 잉크젯(piezoelectric inkjet) 방식으로 구분된다. 이 중 열-버블 잉크젯(thermal-bubble inkjet) 방식은 좁은 유로에서 잉크를 가열하여 발생하는 버블의 팽창에 따른 압력을 이용하여 분사한다.
압전 잉크젯(piezoelectric inkjet) 방식은 전기에 의해 역학적으로 변형을 일으키는 압전판의 압력을 이용하여 잉크를 분사시킨다. 압전 잉크젯 방식은 기구가 비교적 간단하며 고정밀도의 고품위 화상 형성이 가능하여 가정용 인쇄 장치에서 나아가 최근 산업용 인쇄전자(printed electronics) 분야에 확대 적용되고 있다.
최근의 압전 잉크젯 인쇄 기술은 고정밀도뿐만 아니라 빠른 인쇄속도를 통한 단위 시간당 생산성 증가의 목적으로 잉크의 높은 주파수 응답 성능이 요구되어지고 있다. 이에 따라 잉크젯 장치의 개선뿐만 아니라 고속 인쇄 구현에 필수적인 헤드의 높은 구동 주파수에서도 안정적인 액적 토출 능력을 가진 잉크젯용 잉크가 중요하게 되었다.
특히 헤드의 구동 주파수가 높아짐에 따라 토출된 액적은 새틀라이트(satellite) 또는 구부러진 리가멘트(ligament)가 발생하기 쉽고 이와 같은 현상은 잉크 액적의 탄착 지점 이외의 영역에 인쇄가 행해질 수 있어 고정밀도 화상 형성에 악영향을 미칠 수 있다.
이와 같은 이유로 고주파수에서도 토출 안정성이 확보된 잉크 조성물들의 개발이 계속되며, 다양한 시도들이 진행되고 있다.
고속 인쇄가 가능한 잉크젯용 잉크로서 글리콜 에테르계 용제와 1종의 다가 알코올이 적절히 혼합된 잉크(일본 특개평 제2008-266537호)가 제안된 바 있으나, 이들 제안된 조성물의 경우, 글리콜 에테르 (glycol ether)계 용제로서 디에틸렌글 리콜 에틸 에테르(diethylene glycol ethyl ether)나 디에틸렌글리콜 부틸 에테르(diethylene glycol butyl ether), 트리에틸렌글리콜 에틸 에테르(triethylene glycol ethyl ether) 또는 트리에틸렌글리콜 부틸 에테르(triethylene glycol butyl ether)등을 다량 사용하고 있어 잉크 토출시, 잉크에서 발생하는 악취가 문제 되었다. 또한 개시된 1종의 다가 알코올 역시 헤드의 고속 동작에 따라 유로에서 받는 비틀림 힘(shear force)에 의한 액적의 비산으로 토출 주파수에 대한 응답성이 저하될 수 있다.
토출 안정성이 향상된 다른 고속 인쇄용 잉크 조성물로 특정 계면활성제를 사용한 잉크(일본 특개평 제2008-184567호, 제2007-197675호)가 제안되었으나 해당 계면활성제들은 잉크젯 헤드의 유로에 오염을 유발시킬 수 있어 토출 구동 주파수가 높아짐에 따라 액적의 비산 현상이 증가할 수 있으며 헤드 노즐 면에 과도한 젖음성을 유발시킬 수 있어 고속 인쇄용 잉크로는 문제점을 갖고 있다.
고속 인쇄가 가능한 열-버블식 잉크젯용 잉크들을 살펴보면 물을 주성분으로 하고 노즐 면에서의 잉크 건조를 억제하기 위한 목적으로 글리콜계 휴멕턴트(humectant)가 혼합된 잉크(일본 특개평 제1996-157758호, 제2004-300280호)를 제안하였으나, 최대 토출 주파수가 15 kHz대로 주파수 응답 특성이 좋지 않았다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄품질이 우수하고, 고속 인쇄가 가능한 잉크젯용 비수계 잉크 조성물 및 이를 포함하는 잉크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로써, 본 발명의 일 실시 형태는 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제; 및 하기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더;를 포함하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
　
Figure 112009056730868-pat00001
상기 식에서,
n은 1 내지 2의 정수이고,
R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
R2은 수소 또는 메틸이고,
[화학식 2]
Figure 112009056730868-pat00002
상기 식에서,
n은 3이상의 정수이다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 분자량이 서로 다른 2종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 중량평균분자량이 300 내지 2000 g/mol일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 히드록실 수(hydroxyl number)가 60 내지 300일 수 있다.
상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 중량평균분자량의 차이가 25 내지 1700 g/mol일 수 있다.
상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 혼합 점도가 85 cP 이하이고, 평균 히드록실 수가 230 이상일 수 있다.
상기 R1은 CH3, CH2CH3, CH3(CH2)2, CH3(CH2)3, CH(CH3)2, C(CH3)3　또는 C6H5 일 수 있다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 에틸렌글리콜 에테르 아세테이트류 및 프로필렌글리콜 에테르 아세테이트류 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부일 수 있다.
상기 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
　　
Figure 112009056730868-pat00003
상기 식에서,
R1은 탄소수가 1 내지 3인 알킬 또는 아릴이고,
R2　및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수가 1 내지 3인 알킬이다.
상기 트리아릴메탄계 염료는 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부일 수 있다.
상기 잉크젯용 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 산화 방지제 및 자외선 흡수제 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 하기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 용해시키는 단계; 상기 용해물에 하기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 넣고 가용화시키는 단계; 및 상기 염료를 포함하는 용해물을 필터로 여과하는 단계;를 포함하는 잉크젯용 비수계 잉크의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112009056730868-pat00004
상기 식에서,
n은 1 내지 2의 정수이고,
R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
R2은 수소 또는 메틸이고,
[화학식 2]
Figure 112009056730868-pat00005
상기 식에서,
n은 3이상의 정수이며,
[화학식 3]
Figure 112009056730868-pat00006
상기 식에서,
R1은 탄소수가 1 내지 3인 알킬 또는 아릴이고,
R2　및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수가 1 내지 3인 알킬이다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 분자량이 서로 다른 2종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 특정의 화학식으로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 특정의 화학식으로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 포함하여 상호간의 화학적 상호작용에 따라 얻어지는 동적 점탄성으로 인해 고속의 토출 주파수에서도 액적의 비산이나 새틀라이트를 유발하지 않다.
또한, 용제와 바인더간 화학 구조적 유사성으로 기포 발생이 극히 적고, 높은 주파수 대역에서 토출 안정성이 확보되어, 고속 및 고품위 인쇄 품질을 얻을 수 있다.
본 발명은 잉크젯용 비수계 잉크 조성물에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 하기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009056730868-pat00007
상기 식에서,
n은 1 내지 2의 정수이고,
R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
R2은 수소 또는 메틸이다.
[화학식 2]
Figure 112009056730868-pat00008
상기 식에서,
n은 3이상의 정수이다.
본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 상호간의 화학적 상호작용에 따라 얻어지는 동적 점탄성(dynamic viscoelasticity)으로 인해 높은 토출 주파수 대역에서도 액적의 비산이나 새틀라이트(satellite)를 유발하지 않다.
또한, 별도의 소포제를 사용하지 않아도 잉크 내에 발생된 기포가 빠른 시간 내에 탈포되어 잉크 유로 내에 잔존 기포량이 매우 적어 잉크 토출 시, 기포에 의한 헤드 노즐 빠짐 현상이 감소할 수 있다.
이하, 본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물의 각 성분을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 용제로써, 하기 화학식 1로 표시 되는 글리콜 에테르 아세테이트계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009056730868-pat00009
상기 식에서,
n은 1 내지 2의 정수이고,
R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
R2은 수소 또는 메틸이다.
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴로써, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, CH3, CH2CH3, CH3(CH2)2, CH3(CH2)3, CH(CH3)2, C(CH3)3　또는 C6H5 등이 있다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 다가 알코올과는 다르게 분자간 수소결합이 어려워 용제 자체의 점도가 매우 낮아 잉크 조성물의 점도 조절이 용이하다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 희석제로써의 역할 뿐만 아니라, 상대적으로 낮은 표면장력을 갖는다. 이에 따라 계면활성제와 같이 잉크와 기록 매체간의 젖음성을 향상시키고, 노즐 내에 잉크가 잘 습윤되도록 하여 노즐별 토출 균일성을 향상시킨다.
또한, 상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 바인더나 첨가제들을 용해시키는 가용화 능력이 매우 우수하여, 본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물에 포함되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 고농도로 포함할 수 있다. 이에 따라 잉크젯용 비수계 잉크 조성물의 동적 점탄성 부여에 적합하다.
또한, 폴리프로필렌 글리콜계 바인더와 상용성이 뛰어나서, 잉크젯 헤드의 높은 토출 주파수 대역에서도 액적의 비산을 유발하지 않아, 우수한 토출 주파수 응답특성을 갖는다.
또한, 상술한 바와 같이, 용제 자체의 표면장력이 낮아 폴리프로필렌 글리콜 바인더와의 조액시 토출성 요건에 적합한 수준의 표면장력을 구현할 수 있다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 18 내지 40℃에서 28 내지 35 mN/m의 표면 장력을 갖는다. 이에 따라 38 mN/m 수준의 표면장력을 갖는 폴리프로필렌 글리콜 바인더과 조액시 30 mN/m 수준의 표면장력의 구현이 용이하다. 이에 따라, 별도의 계면활성제없이도 높은 토출 주파수 대역에서 토출 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 종래에 용제로 사용되던 글리콜 에테르계 용제에 비해 악취가 적어 작업성이 우수하다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 에틸렌글리콜 에테르 아세테이트류 또는 프로필렌글리콜 에테르 아세테이트류 등이 있으며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 에틸렌 글리콜 에테르 아세테이트류는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트 또는 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트 등이 있다.
또한, 상기 프로필렌글리콜 에테르 아세테이트류는 이에 제한되는 것은 아니나, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트 또는 디프로필렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트 등이 있다.
상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 함량이 30 중량부 미만이면, 잉크 조성물의 점도가 15 cP이상으로 상승될 우려가 있다. 이에 따라 잉크 토출시 헤드의 초기 잉크 프라이밍(priming) 특성이 저하되고, 액적 토출 속도가 저하되어 액적의 직진성에 악영향을 미칠 우려가 있다. 상기 함량이 70 중량부를 초과하면 점도가 너무 낮아 지고, 이에 따라 높은 토출 주파수 대역에서 액적의 비산을 유발할 우려가 있다.
본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제와 함께 하기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112009056730868-pat00010
상기 식에서,
n은 3이상의 정수이다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 노즐의 막힘을 억제하는 습윤 첨가제로서의 역할 뿐만 아니라 잉크 조성물내에서 고주파수 대역에서 토출 안정성을 향상시키기 위한 핵심 성분이다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 바인더 상호간 또는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제와의 화학적 상호작용(예: 수소결합)을 하여 잉크 조성물에 동적 점탄성(dynamic viscoelasticity)을 부여할 수 있고, 이로 인해 토출 주파수를 현 저히 향상시킬 수 있다.
또한, 용제 대비 상대적으로 높은 표면장력을 갖고 있어 용제와의 적절한 조액시 잉크젯용 잉크에 적합한 28 내지 35 mN/m 정도의 표면장력을 용이하게 구현할 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 글리콜은 기록 매체 표면에서의 잉크의 젖음성을 향상시키거나 노즐의 막힘을 억제하기 위하여 수계 또는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물에 첨가된다.
폴리프로필렌 글리콜은 물에 대한 용해도가 매우 높고 고온에서도 안정성이 뛰어난 성질을 갖으나, 첨가량이 증가함에 따라 점도가 상승하여 사용량이 제한된다.
그러나, 본 발명에서는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제와 함께 사용되며, 상기 용제는 폴리프로필렌 글리콜에 대한 가용화 능력 및 상용성이 우수하여, 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 고농도로 포함할 수 있다. 이에 따라 잉크젯용 비수계 잉크 조성물의 동적 점탄성을 구현할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 분자량이 서로 다른 2종 이상을 포함할 수 있다. 분자량이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜을 사용하는 경우, 폴리프로필렌 글리콜 바인더 상호간 또는 바인더와 용제간 화학적 상호작용(예: 수소결합)의 형성이 보다 용이할 수 있다. 이에 따라 20 kHz 이상의 고주파 수 대역에서도 액적의 토출 안정성을 유지할 수 있어 고속 인쇄가 가능하다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 중량평균분자량이 300 내지 2000 g/mol인 것을 사용할 수 있으며, 히드록실 수(hydroxyl number)가 60 내지 300인 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 상기 범위에서 분자량이 서로 다른 2종을 선택할 수 있으며, 분자량의 차이가 작을수록 높은 토출 주파수 대역에서도 액정의 안정을 유지할 수 있다. 상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더 상호간 중량평균 분자량의 차이는 25 내지 1700 g/mol일 수 있다.
또한, 분자량이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더 혼합물은 혼합점도가 85 cP (25℃)이하이고, 평균 히드록실 수가 230 이상일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 함량이 40 중량부 미만이면 바인더 상호간 및 용제와의 화학적 상호작용이 작아져 높은 토출 주파수 대역에서 잉크의 비산을 초래할 우려가 있다. 상기 함량이 70 중량부를 초과하면 상온에서의 점도가 높아져 잉크 토출 시, 헤드의 초기 잉크 프라이밍(priming) 특성이 저하되고, 액적 토출 속도가 현저히 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 착색제로써, 상기 성분과 함 께 하기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009056730868-pat00011
상기 식에서,
R1　은 탄소수가 1 내지 3인 알킬 또는 아릴기이고,
R2　및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수가 1 내지 3인 알킬이다.
상기 트리아릴메탄계 염료는 블루를 나타내는 화합물로써, 발색도가 뛰어나다. 본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물에 포함되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 폴리프로필렌 글리콜계 바인더와의 상용성이 우수하고, 흡습성이 매우 낮은 특성을 갖는다.
또한, 상기 트리아릴메탄계 염료는 동량의 프탈로시아닌계 염료에 비해 고주파수 대역에서 액적의 비산이 적어 토출 안정성을 향상시킨다.
상기 트리아릴메탄계 염료는 550 내지 650 nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 것을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, C.I. 베이직 블루 26 또는 C.I. 베이직 블루 7 등을 사용할 수 있다.
상기 트리아릴메탄계 염료의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부일 수 있다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 인쇄된 잉크의 농도가 낮고, 콘트라스트가 약한 화상이 얻어지며, 토출 주파수가 저하될 우려가 있다.
상기 함량이 1 중량부를 초과하면 염료의 용해에 많은 시간이 소요되고, 잉크 조성물의 점도가 상승하며, 토출 주파수가 저하될 우려가 있다.
또한 본 발명의 잉크젯용 비수계 잉크 조성물은 부가적인 기능을 향상시키기 위하여 산화방지제 또는 자외선 흡수제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 입체장애(hindered) 페놀계를 포함한 페놀계 산화방지제, 아민계 산화방지제, 유황계 산화방지제 또는 인계 산화방지제 등을 사용할 수 있다.
상기 자외선 흡수제로는 벤조 페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 살리실레이트계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제 또는 니켈착염계 자외선 흡수제등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크 조성물을 포함한 잉크는 다음과 같이 제조될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 상기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 용해시키는 단계, 상기 용해물에 상기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 넣고 가용화시키는 단계, 상기 염료를 포함하는 용해물을 필터로 여과하는 단계로 수행될 수 있다.
상기 필터는 이에 제한되는 것은 아니나, 1 내지 10 미크론 크기의 공극을 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더, 상기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료의 구체적인 성분 및 함량은 상술한 바와 같다.
본 발명에 따른 잉크젯용 비수계 잉크는 저장 안정성이 매우 우수하여 40℃ 오븐에 12주간 방치 후에도 잉크의 점도나 표면장력에 변화가 없고, 고주파수 대역에서의 토출 안정성에 변화가 발생하지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 1종의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 함유하는 잉크
[실시예 1]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.9 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 A(SMC社, PPZ, MW=325, 49.9 중량%) 바인더를 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예 2]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.9 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 B (SMC社, PPT, MW=450, 49.9 중량%) 바인더를 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예 3]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.9 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 C (SMC社, PPF, MW=600, 49.9 중량%) 바인더를 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8 시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예4]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.9 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 D (SMC社, PPS, MW=800, 49.9 중량%) 바인더를 넣고 교반하여 용해시킨 뒤, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
　
[잉크 조성물의 평가]
상기 실시예 1 내지 4에 의해 제조된 잉크 조성물의 성능을 하기와 같은 성능 평가 방법으로 평가하여 표 1에 기재하고, 주파수 변화에 따라 얻어진 이미지를 도면 1a 내지 1d에 각각 나타내었다.
1) 토출 주파수 측정
드롭와쳐(drop watcher)가 탑재되어 있어 잉크 토출 시, 미세 액적의 순간 관찰이 가능한 SemJet 시스템(30 피코리터급 헤드 장착, 삼성전기주식회사 제조)을 사용하여 　토출 주파수 sweep 조건(1~30 kHz까지 순차적으로 주파수 상승, 동일 토출 파형 사용)으로 동일 노즐에서의 액적의 비산이나 토출 이상이 발생하지 않는 최대 토출 주파수를 측정하였다.
2) 점도 및 표면 장력 측정
점도는 브룩필드社(Brookfield Inc.)제 DV-II+ viscometer를 사용하고, 표면장력은 KRUSS社제 bubble pressure tensiometer를 사용하여 25℃ 항온 조건에서 측정하였다.
시 　료 바인더 점 　도(cP) 표면장력(mN/m) 최대 토출 주파수(kHz)
실시예 1 PPZ 8.85 33.5 9
실시예 2 PPT 9.54 32.6 19
실시예 3 PPF 10.3 32.3 14
실시예 4 PPS 11.1 33.7 11
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 4는 점도가 15 cP 이상으로 상승하지 않고, 잉크젯용 잉크로서의 토출성 요건에 적합한 30 mN/m 수준의 표면 장력을 나타내었다.
또한, 첨부된 도 1a 내지 1d를 참조하면, 폴리프로필렌 글리콜 바인더의 분자량에 따라 최대 토출가능 주파수 대역이 변화됨을 알 수 있고, 기록 매체와의 젖음성이 우수함을 알 수 있다.
2. 2종의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 포함하는 잉크
[실시예 5]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.8 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 B (PPT, MW=450, 30 중량%)와 폴리프로필렌 글리콜 C (PPF, MW=600, 20 중량%)를 각각 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예 6]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.8 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 B (PPT, MW=450, 25 중량%)와 폴리프로필렌 글리콜 C (PPF, MW=600, 25 중량%)를 각각 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예 7]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.8 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 B (PPT, MW=450, 20 중량%)와 폴리프로필렌 글리콜 C (PPF, MW=600, 30 중량%)를 각각 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
[실시예 8]
디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(DOW社, DOWANOL DPMA, 49.8 중량%)에 폴리프로필렌 글리콜 B (PPT, MW=450, 15 중량%)와 폴리프로필렌 글리콜 C (PPF, MW=600, 35 중량%)를 각각 넣고 교반하여 용해시켰다. 이 후, C.I. 베이직 블루 7 염료(0.2 중량%)를 첨가하여 8시간 동안 완전히 용해시키고 난 후, 제조된 잉크를 1 미크론 테프론 멤브레인 필터로 여과하여 잉크를 제조하였다.
상기 실시예 5 내지 8에 의해 제조된 잉크 조성물의 성능은 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로 평가하여 표 2에 기재하고 주파수 변화에 따라 얻어진 이미지를 도 2a 내지 2d에 각각 나타내었다.
시 　료 바인더 점 　도(cP) 표면장력(mN/m) 최대 토출 주파수(kHz)
실시예 5 PPT/PPF (6:4) 9.62 33.8 30
실시예 6 PPT/PPF (5:5) 9.70 32.7 27
실시예 7 PPT/PPF (4:6) 9.83 34.1 19
실시예 8 PPT/PPF (3:7) 9.97 33.9 17
상기 표 2를 참조하면, 실시예 5 및 8은 점도가 15 cP 이상으로 상승하지 않고, 잉크젯용 잉크로서의 토출성 요건에 적합한 30 mN/m 수준의 표면 장력을 나타내었다.
또한, 첨부된 도 2a 내지 2d를 참조하면, 액적의 형상과 토출 주파수 응답 특성이 현저히 개선됨을 알 수 있다.
상기 실시예 5의 잉크젯용 잉크 조성물에 대해 30 kHz 이상의 고주파수 대역에서 토출 안정성을 평가하여 도 3에 나타내었고, 잉크젯용 포토페이퍼에 출력한 인쇄물을 도 4에 나타내었다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 실시예 1 내지 4에 의해 제조된 잉크의 주파수 변화에 따라 얻어진 토출 이미지이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예 5 내지 8에 의해 제조된 잉크의 주파수 변화에 따라 얻어진 토출 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 잉크의 30 kHz 이상의 고주파수 대역에서의 토출 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 잉크를 이용하여 잉크젯용 포토페이퍼에 출력한 인쇄물의 이미지이다.

Claims (15)

  1. 　 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제; 및
    하기 화학식 2로 표시되며, 분자량이 서로 다른 2종 이상을 포함하는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더;
    를 포함하며, 상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 중량평균분자량의 차이가 25 내지 1700 g/mol인 잉크젯용 비수계 잉크 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112011066745532-pat00028
    상기 식에서,
    n은 1 내지 2의 정수이고,
    R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
    R2은 수소 또는 메틸이고,
    [화학식 2]
    Figure 112011066745532-pat00029
    상기 식에서,
    n은 3이상의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌글리콜계 바인더는 중량평균분자량이 300 내지 2000 g/mol인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 히드록실 수(hydroxyl number)가 60 내지 300인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 혼합 점도가 85 cP 이하이고, 평균 히드록실 수가 230 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 R1은 CH3, CH2CH3, CH3(CH2)2, CH3(CH2)3, CH(CH3)2, C(CH3)3　또는 C6H5 인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제는 에틸렌글리콜 에테르 아세테이트류 및 프로필렌글리콜 에테르 아세테이트류 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
    　　
  9. 제1항에 있어서,
    상기 글리콜 에테르 아세테이트계 용제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 글리콜계 바인더의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112009056730868-pat00014
    상기 식에서,
    R1은 탄소수가 1 내지 3인 알킬 또는 아릴이고,
    R2　및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수가 1 내지 3인 알킬이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 트리아릴메탄계 염료는 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    산화 방지제 및 자외선 흡수제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯용 비수계 잉크 조성물.
    　
  14. 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 아세테이트계 용제 및 하기 화학식 2로 표시되며, 분자량이 서로 다른 2종 이상을 포함하는 폴리프로필렌 글리콜계 바인더를 용해시키는 단계;
    상기 용해물에 하기 화학식 3으로 표시되는 트리아릴메탄계 염료를 넣고 가용화시키는 단계; 및
    상기 염료를 포함하는 용해물을 필터로 여과하는 단계;
    를 포함하며, 상기 2종 이상의 폴리프로필렌 글리콜계 바인더는 중량평균분자량의 차이가 25 내지 1700 g/mol인 잉크젯용 비수계 잉크의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112011066745532-pat00030
    상기 식에서,
    n은 1 내지 2의 정수이고,
    R1은 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 아릴이며,
    R2은 수소 또는 메틸이고,
    [화학식 2]
    Figure 112011066745532-pat00031
    상기 식에서,
    n은 3이상의 정수이며,
    [화학식 3]
    Figure 112011066745532-pat00032
    상기 식에서,
    R1은 탄소수가 1 내지 3인 알킬 또는 아릴이고,
    R2　및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수가 1 내지 3인 알킬이다.
  15. 삭제
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