KR101143175B1 - 조성물, 및 상기 조성물을 혼입시킨 잉크 수용 시스템 - Google Patents

조성물, 및 상기 조성물을 혼입시킨 잉크 수용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명 조성물은 알켄일 석신산 무수물 사이징제 및/또는 알킬 케텐 이량체 사이징제를 포함한다. 상기 알켄일 석신산 무수물 사이징제는 약 1.0 내지 약 4.0 파운드/톤의 양으로 존재할 수 있다. 상기 알킬 케텐 이량체 사이징제는 약 2.0 내지 약 10.0 파운드/톤의 양으로 존재할 수 있다. 상기 조성물에 금속 염이 또한 혼입된다.

Description

조성물, 및 상기 조성물을 혼입시킨 잉크 수용 시스템{COMPOSITION AND INK RECEIVING SYSTEM INCORPORATING THE COMPOSITION}
본 발명은 일반적으로 잉크 시스템, 더욱 구체적으로는 잉크 수용 시스템에 관한 것이다
잉크젯 인쇄에 사용하기 적합한 여러 잉크 수용 시스템이 존재한다. 잉크젯 인쇄와 조합되는 경우, 이들 시스템들 중 일부는 흑색 잉크에 대해 비교적 신속한 건조시간을 제공할 수 있으며, 다른 시스템에서는 굵고 정교하게 인쇄된 텍스트 및 높은 광학 밀도를 생성시킬 수 있다. 보다 신속한 흑색 잉크 건조시간을 제공하도록 디자인된 일부 시스템은, 일부 경우, 보다 낮은 품질의 인쇄 텍스트 및 보다 낮은 광학 밀도를 초래할 수 있다. 또한, 보다 높은 품질의 텍스트 및 높은 광학 밀도를 제공하도록 디자인된 일부 시스템에서는 일부 경우 보다 느린 흑색 잉크 건조시간을 초래할 수 있다.
더욱이, 다양한 잉크 수용 시스템에 사용하기 적합한 여러 잉크 세트가 존재한다. 잉크 세트들 중 일부는 일반용지(plain paper) 위에 큰 칼라 색영역(gamut) 을 제공할 수 있고, 다른 잉크 세트들은 인화지(photo paper) 위에서 광 페이딩(fading)에 대한 우수한 저항성을 제공할 수 있다. 일반용지 위에 큰 칼라 색영역을 제공하도록 디자인된 일부 잉크 세트는, 일부 경우, 보다 낮은 페이드 저항성을 초래할 수 있다. 또한, 보다 높은 페이드 저항성을 제공하도록 디자인된 일부 잉크 세트는, 일부 경우, 일반용지 위에서 보다 낮은 칼라 색영역을 제공할 수 있다.
이와 같이, 비교적 신속한 흑색 잉크 건조시간을 달성할 수 있으면서도 굵고 정교하게 인쇄된 텍스트 및 높은 광학 밀도를 생성시키는 잉크 수용 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 우수한 내광성을 갖는 잉크 세트로 높은 칼라 색영역을 달성할 수 있는 잉크 수용 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
요약
본 발명의 조성물은 알켄일 석신산 무수물(alkeny succinic anhydride, ASA) 내부 사이징제 또는 알킬 케텐 이량체(alkyl ketene dimer; AKD) 내부 사이징제를 포함한다. 상기 알켄일 석신산 무수물 내부 사이징제는 약 1.0 내지 약 4.0 파운드/톤의 양으로 존재한다. 상기 알킬 케텐 이량체 내부 사이징제는 약 2.0 내지 약 10.0 파운드/톤의 양으로 존재한다. 상기 조성물에 금속 염이 또한 혼입된다.
상세한 설명
본 발명에 따른 잉크 수용 시스템의 실시양태(들)에서는 잉크젯 인쇄 및 건조 전자사진 인쇄를 비롯한(이에 국한되지 않음) 다양한 인쇄 기술을 유리하게 사용할 수 있다. 어떠한 이론에 구속됨이 없이, 상기 시스템은, 인쇄된 이미지의 품질을 손상시키지 않고서 비교적 신속한 건조시간을 유리하게 제공할 수 있는 것으로 생각된다. 또한, 광견뢰성 안료계 착색제가 여러 매체(예: 일반용지 또는 인화지) 위에 사용될 수 있으며, 이들 각각이 본원에 개시된 조성물의 실시양태(들)를 포함한다. 상기 조성물(들)의 실시양태(들)는 바람직한 페이드 저항성뿐만 아니라 바람직한 칼라 색영역이 달성할 수 있게 한다.
잉크 수용 시스템의 실시양태는 상기 조성물을 내부에 갖은 기재를 포함한다. 표시자(예컨대, 문자-숫자식 표시자 및/또는 그래프 표시자)를 안에 인쇄하기에 적합하게 임의의 기재가 선택될 수 있다. 한 실시양태에서, 기재는 종이(이의 비제한적인 예로는 복사용 일반용지 또는 재생 섬유를 내부에 갖는 종이가 포함됨) 또는 인화지(이의 비제한적인 예로는 종이의 한면 또는 양면에 압출된 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함함), 및/또는 이들의 조합이다. 한 실시양태에서, 기재는 전체 길이를 실질적으로 따르는 약 0.025 내지 약 0.5 mm의 두께를 갖는다.
본원에 사용된, 용어 "조성물"은 기재 내에 실질적으로 동시에, 순차적으로 및/또는 상이한 시간에 혼입될 수 있는 성분들을 포함한다. 예를 들면, 상기 성분들은 습식 마무리 가공 도중, 사이즈 프레스 가공 도중 및/또는 기재가 종이인 경우의 오프-라인(off-line) 코팅 가공 도중 첨가될 수 있다.
상기 조성물은 2개의 상이한 유형의 내부 사이징제 중 하나를 갖는다. 한 실시양태에서, 사이징제는 알켄일 석신산 무수물(ASA) 내부 사이징제이며, 다른 실시양태에서는 사이징제가 알킬 케텐 이량체(AKD) 내부 사이징제이다.
알켄일 석신산 무수물 내부 사이징제가 사용되는 경우, 이는 조성물 중에서 약 1.0 파운드/톤(약 0.05%) 내지 약 4.0 파운드/톤(약 0.20%)의 양으로 존재한다. ASA가 일반용지에 사용되는 비제한적인 예에서, ASA는 약 1.0 파운드/톤(약 0.05%) 내지 약 3.0 파운드/톤(약 0.15%)의 양으로 존재한다. ASA가 일반용지에 사용되는 다른 비제한적인 예에서, ASA는 약 1.2 파운드/톤(약 0.06%) 내지 약 1.8 파운드/톤(약 0.09%)의 양으로 존재한다. ASA가 재생 섬유를 갖는 종이(예컨대, 약 20% 초과의 재생 섬유 함유)에 사용되는 또다른 비제한적인 예에서, ASA는 보다 많은 양, 예컨대 약 3.0 파운드/톤(약 0.15%) 내지 약 4.0 파운드/톤(약 0.20%)의 양으로 존재할 수 있다.
알킬 케텐 이량체(AKD) 사이징제가 사용되는 경우, 이는 조성물 중에서 약 2.0 파운드/톤(약 0.10%) 내지 약 10.0 파운드/톤(약 0.50%)의 양으로 존재한다. 다른 실시양태에서, AKD는 조성물 중에서 약 2.0 파운드/톤(약 0.10%) 내지 약 7.0 파운드/톤(약 0.35%)의 양으로 존재할 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 조성물은 ASA 및 AKD 내부 사이징제 모두를 함유한다. 이 실시양태의 비제한적인 예에서, 전체 사이징제의 범위는 약 1.0 내지 약 10.0 lbs/톤이다.
어떠한 이론에 구속되지 않고서, 본 발명의 실시양태(들)의 조성물(들) 중의 내부 사이징제의 범위는, 실질적으로 바람직한 칼라 색영역을 손상시키지 않고 목적하는 페이드 저항성을 손상시키지 않고서 광견뢰성 착색제(예컨대 안료계 잉크)를 기재에 사용할 수 있게 하는 것으로 생각된다.
상기 조성물은 또한 기재의 총 사이징(sizing) 정도를 변화시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 조성물은 허큘리스 사이징 테스트(Hercules Sizing Test)에 의해 측정할 때 약 70 미만의 총 사이징 정도를 기재에 제공한다. 다른 실시양태에서, 조성물은 허큘리스 사이징 테스트에 의해 측정할 때 약 30 미만의 총 사이징 정도를 기재에 제공한다. 비교적 작은(약 70 미만의) 총 사이징 정도를 갖는 기재 또는 시스템 실시양태가 비교적 흡수성이며, 비교적 신속한 건조시간을 허용한다.
조성물의 상기 내부 사이징제는 기재 내에 혼입된다. 한 실시양태에서, 내부 사이징제는 제지의 습식 마무리 공정에서 기재의 제조 도중에 혼입된다. 상기 사이징제는 수성 매질(예: 물) 중에서 가용성일 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 상기 사이징제는 pH 약 4 내지 약 10에서 수성 매질 중에서 가용성일 수 있다. 비제한적인 예에서, 사이징제는 pH 약 4 내지 약 6.5에서 가용성이다. 다른 비제한적인 예에서, 사이징제는 pH 약 9.5 내지 약 10에서 가용성이다.
상기 조성물은 또한 금속 염을 포함한다. 금속 염은 습식 마무리 작업 및/또는 사이즈 프레스 공정을 통해 기재 내에 혼입될 수 있다. 이와 같이, 금속 염은 사이징제와 함께 기재 내에 분산될 수 있고/있거나 사이징제와 별도로 첨가될 수 있다. 표면 사이징제(본원에서 차후 추가로 기술됨)가 첨가되는 한 실시양태에서, 금속 염은 표면 사이징제와 함께 기재에 첨가될 수 있다. 금속 염의 비제한적인 예로는 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화베릴륨, 질산칼슘, 질산마그네슘, 질산알루미늄, 질산베릴륨 및/또는 이들의 조합이 포함된다. 어떠한 이론에 구속되지 않고서, 상기 금속 염은 기재 상에 비교적 신속하게 인쇄되는 안료 또는 염료를 부동화시키는데 유리하게 도움이 되며, 이로 인해 잉크가 기재 표면 부근에 유지되고 착색제가 침투 또는 확산(흡상(wicking), 얼룩짐(smearing))되는 것을 실질적으로 방지하는 것으로 생각된다.
또한, 상기 금속 염은 pH 약 4 내지 약 10에서 매질(예: 물) 중에서 가용성일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 비제한적인 예에서, 금속 염은 pH 약 4 내지 약 6.5에서 가용성이다. 다른 비제한적인 예에서, 금속 염은 pH 약 9.5 내지 약 10에서 가용성이다.
한 실시양태에서, 상기 시스템은 또한 기재 내에 표면 사이징제를 포함한다. 표면 사이징제는 제지 공정에서 사이즈 프레스 작업을 통해 기재에 첨가된다. 표면 사이징제는 수성 매질(예: 물) 중에서 가용성일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한 실시양태에서는, 음이온성 전분이 표면 사이징제로서 사용되며, 사이즈 프레스 작업시에 혼입된다. 음이온성 전분은, 예컨대 허큘리스 사이징 테스트(HST)를 통해 측정할 때, 보다 소수성인 사이징제와 함께 사용되어서 총 사이징 정도를 제어하는데 도움이 될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다른 적합한 표면 사이징제의 비제한적인 예로는 옥수수 전분, 개질된 전분(이의 비제한적인 예로는 에틸화된 전분 또는 양이온성 전분이 포함됨), 스타이렌계 유화 중합체, AKD, 및/또는 이들의 조합이 포함된다. 시스템 내의 전분계 표면 사이징제의 양은 일반적으로 약 30 내지 약 150 lbs/톤인 것으로 이해되어야 한다. 또한, 시스템 내의 유화 중합체 또는 AKD 표면 사이징제의 양은 일반적으로 약 0 내지 약 6 lbs/톤인 것으로 이해되어야 한다.
본원에 개시된 시스템(들)에는 다양한 인쇄 기술(이의 비제한적인 예로는 잉크젯 인쇄 및 건조 전자사진 인쇄가 포함됨) 및 다양한 잉크(이의 비제한적인 예로는 염료계 잉크 및 칼라 안료계 잉크가 포함됨)가 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 상기 잉크는 프린터에 의해 수신된 신호에 반응하여 프린터로부터 시스템 상에 우선적으로 제트-분사될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
결합제를 내부에 갖는 흑색 안료 잉크를 사용하여 시스템 상에 표시자를 형성하는 비제한적인 예에서, 상기 표시자는 실질적으로 증가된 광학 밀도 및 실질적으로 감소된 건조시간을 갖는다.
착색 잉크를 사용하여 표시자를 시스템 상에 형성하는 비제한적인 예에서, 상기 표시자는 실질적으로 증가된 광견뢰도 및 실질적으로 증가된 칼라 색영역을 갖는다. 본원에 개시된 한 실시양태에서는, 증가된 광견뢰도와 칼라 색영역을 달성하기 위해, 염료계 칼라 잉크 세트에 반대되는 안료계 칼라 잉크 세트를 사용할 수 있다. 칼라 착색 잉크 중의 착색제의 비제한적인 예로는 약 7 초과의 청색 울(wool) 등급을 갖는 황색 착색제가 포함된다. 추가의 비제한적인 실시양태에서, 상기 칼라 착색 잉크는 디스아조 황색 안료 부류, 비스-아세토아세트아릴라이드 황색 안료 부류 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 황색 잉크 93 및 황색 잉크 128이 일반적으로 디스아조 황색 안료 부류에 속하며, 황색 잉크 155가 일반적으로 비스-아세토아세트아릴라이드 황색 안료 부류에 속한다. 일반적으로, 칼라 착색 잉크는 인화지 상에 대해 비교적 우수한 페이드 저항성을 제공하지만, 이러한 잉크는 칼라 색영역이 비교적 불량하기 때문에 일반용지에는 부적합할 수 있다. 본원에 개시된 조성물의 실시양태를 포함하는 일반용지는 칼라 안료 잉크를 수용할 수 있고, 기존의 일반용지 상에서 달성된 칼라 색영역과 비교할 때 우수한 칼라 색영역을 달성할 수 있다. 이와 같이, 광견뢰성의 저강도 착색제가 본원에 개시된 잉크 수용 시스템과 함께 사용될 수 있는 것으로 생각되는데, 이는 상기 시스템이 일반용지 상에서는 이들 잉크의 칼라 색영역을 유리하게 개선시키고 인화지 상에서는 페이드 저항성을 유지시키기 때문이다.
어떠한 이론에 구속되지 않고서, 개시된 시스템과 각 잉크(예컨대, 흑색 안료 잉크, 칼라 안료 잉크)의 조합은 증가된 광학 밀도, 광견뢰도 및/또는 칼라 색영역을 달성하는 것으로 생각된다. 이들 장점과 더불어, 상기 시스템은 또한 비교적 신속한 건조시간을 제공할 수 있다.
또한, 상기 시스템의 실시양태(들)는 유리하게, 미처리된 기재와 비교할 때 증가된 포화도와 채도를 가질 수 있다. 미처리된 종이를 본원에 개시된 시스템의 실시양태와 비교하는 비제한적인 예에서, 적색 포화도는 약 0.91(미처리된 종이)로부터 약 1.24(본원에 개시된 시스템)까지 증가되고, 적색 채도는 약 52.4(미처리된 종이)로부터 약 65.5(본원에 개시된 시스템)까지 증가된다.
본원에 개시된 실시양태(들)을 추가로 예시하기 위해, 하기 실시예가 제시된다. 이들 실시예는 본원에 개시된 실시양태(들)의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며 예시적인 목적으로 제공되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1
상이한 일반용지들 위에 다양한 황색 잉크를 인쇄하였으며, 이들 중 첫번째(즉, 일반용지 1)는 본원에 기재된 조성물의 실시양태를 포함하였다. 일반용지 1은 알켄일 석신산 무수물 사이징제 약 1.8 lbs/톤 및 염화칼슘 약 20 내지 23 lbs/톤을 포함하였다. 일반용지 1은 또한 약 50 내지 약 70의 HST를 가졌다. 일반용지 2는 알켄일 석신산 무수물 사이징제 약 2.0 lbs/톤을 포함하였고, 염화칼슘은 포함되지 않았다. 일반용지 2의 HST는 약 150이었다.
1 내지 8로 표지된 여러 펜을 사용하여 잉크를 인쇄하였다. 하기 챠트는 특정 펜으로부터 인쇄된 각 황색 잉크에 대한 평균 채도(average chroma)(C*) 값을 예시한 것이다. 사용된 황색 잉크는 피그먼트 옐로우(Pigment Yellow) 74, 피그먼트 옐로우 155, 피그먼트 옐로우 128 및 피그먼트 옐로우 93의 분산액들이었다. 일반용지 1의 비교적 높은 C* 값은, 본 발명의 조성물(들)을 안에 포함하는 일반용지 상에는 잉크가 선명한 칼라를 생성시킬 수 있음을 나타낸다.
Figure 112008025803112-pct00001
하기 표 2는 각 잉크에 대해 표 1에 제시된 채도 값들의 평균을 예시한다. 예를 들면, 일반용지 1 상의 PY 74에 대한 평균은 표 1에 제시된 펜 1 및 2로부터의 잉크에 대한 채도 값들의 평균이다.
Figure 112008025803112-pct00002
하기 표 3은 각 잉크에 대한 평균 광견뢰도(연간)를 예시한다. 특정 매질 상의 각 잉크의 광견뢰도 등급을 형광성 광원 하에 측정하였다. 표준 가정 조건은 12시간/일, 450 lux, 50% 상대습도 및 35% 밀도 손실 한계이다. 실시예 1에서 사용된 매질은 코팅을 포함하는 플라이어(flyer) 및 브로슈어 종이이고, 실시예 2에서 사용된 매질은 수채용 도료에 특히 적합한 아트지(art paper)였다.
Figure 112008025803112-pct00003
실시예 2
상이한 양의 ASA 내부 사이징제 및 금속 염을 갖는 일반용지(표 4에서 A 내지 J로 표지함)를 제조하였다. 종이의 펠트(felt) 면과 와이어(wire) 면 모두에 이미지를 인쇄하였다. 염료계 프린터(HP Photosmart 8250 Inkjet Printer, 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 휴렛 팩커드 캄파니(Hewlett Packard Company)로부터 입수 가능함)를 사용하여 다양한 종이 위에 텍스트(text)를 인쇄하고, 텍스트의 인쇄 품질을 시험하였다. 안료계 프린터(HP Deskjet 6122, 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 휴렛 팩커드 캄파니로부터 입수 가능함)를 사용하여 다양한 종이 위에 텍스트를 인쇄하고, 흑색 광학 밀도(OD) 및 잉크 전달율(%)을 시험하였다.
Figure 112008025803112-pct00004
일반적으로, 본원에 개시된 조성물의 실시양태(들)를 포함하는 종이(특히, ASA를 약 1.2 내지 약 1.8 lbs/톤의 양으로 갖는 것)는 실시된 시험들에서 적합한 성능을 발휘하였다. 종이 G, H, I 및 J는 매우 우수한 잉크 전달율(%) 및 우수한 인쇄 품질을 나타낸다. 종이 B, D, E 및 F는 매우 우수한 인쇄 품질 및 우수한 잉크 전달율(%)을 나타낸다.
몇몇 실시양태가 상세하게 기술되었지만, 당해 분야의 숙련자라면 개시된 실시양태들이 변형될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 상기 설명은 제한적이기보다는 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

Claims (10)

  1. 알켄일 석신산 무수물 내부 사이징제 1.0 내지 4.0 파운드/톤(종이), 및
    10 내지 30 파운드/톤(종이)의 양의 금속 염
    을 포함하는 종이로서,
    상기 종이가 12% 이하의 잉크 전달율 및 1.5 이상의 흑색 광학 밀도를 보이고, 상기 알켄일 석신산 무수물 내부 사이징제 및 상기 금속 염이 상기 종이 내에 분산되어 있는, 종이.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    종이 위에 착색 잉크로 형성되는 표시자를 갖되, 상기 표시자가, 증가된 광견뢰도 및 증가된 칼라 색영역(gamut)을 갖는, 종이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 착색 잉크가 디스아조 황색 안료 부류, 비스-아세토아세트아릴라이드 황색 안료 부류 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 종이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    결합제를 내부에 갖는 흑색 안료 잉크로 종이 위에 형성되는 표시자를 갖되, 상기 표시자가, 증가된 광학 밀도 및 감소된 건조시간을 갖는, 종이.
  6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 염이 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화베릴륨, 질산칼슘, 질산마그네슘, 질산알루미늄, 질산베릴륨 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 종이.
  7. 알킬 케텐 이량체 내부 사이징제 2.0 내지 10.0 파운드/톤(종이), 및
    10 내지 30 파운드/톤(종이)의 양의 금속 염
    을 포함하는 종이로서,
    상기 종이가 12% 이하의 잉크 전달율 및 1.5 이상의 흑색 광학 밀도를 보이고, 상기 알킬 케텐 이량체 내부 사이징제 및 상기 금속 염이 상기 종이 내에 분산되어 있는, 종이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    종이 위에 착색 잉크로 형성되는 표시자를 갖되, 상기 표시자가, 증가된 광견뢰도 및 증가된 칼라 색영역을 갖는, 종이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 착색 잉크가 황색 잉크 93, 황색 잉크 128, 황색 잉크 155 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 종이.
  10. 제 7 항에 있어서,
    결합제를 내부에 갖는 흑색 안료 잉크로 종이 위에 형성되는 표시자를 갖되, 상기 표시자가, 증가된 광학 밀도를 갖는, 종이.
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