KR101640730B1

KR101640730B1 - Ｍｉｃｒ 잉크 적용을 위하여 높은 자기결정 비등방성을 구비한 강자성 나노입자

Info

Publication number: KR101640730B1
Application number: KR1020090084290A
Authority: KR
Inventors: 마르셀 피. 브레톤; 리차드 피 엔. 베레진; 카렌 에이. 모펫; 피터 엠. 카즈마이어; 파트리샤 에이. 번스; 폴 에프. 스미스
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2016-07-19
Also published as: KR20110026574A

Abstract

잉크는 안정화된 단결정 나노입자를 포함하며, 자기 나노입자의 자기 비등방성의 값은 2 x 10⁴J/㎥ 이상이다. 자기 나노입자는 FePt와 같은 강자성 나노입자일 수 있다. 잉크는 입자의 크기를 최소화하는 자성 재료를 포함하고, 결과적으로, 우수한 자성 염료 및 특히 비수용성 잉크젯 잉크에서 분산 안정성이 얻어진다. 잉크의 보다 작은 크기의 자기 입자들은 우수한 자기 성질을 유지하여, 잉크에 요구되는 자기 입자의 적재량을 감소시킨다.

잉크젯 잉크, 나노입자, 자성재료, 분산 안정성, 비등방성

Description

ＭＩＣＲ 잉크 적용을 위하여 높은 자기결정 비등방성을 구비한 강자성 나노입자{FERROMAGNETIC NANOPARTICLES WITH HIGH MAGNETOCRYSTALLINE ANISOTROPY FOR MICR INK APPLICATIONS}

본 발명은 안정화된 자성의 단결정 나노입자들을 포함하는 MICR 잉크젯 잉크에 관한 것이고, 자기 나노입자들의 자기 비등방성의 절대값(|K1|)은 2 x 10⁴J/㎥ 이상이다. 자기 나노입자는 FePt와 같은 강자성(ferromagnetic) 나노입자일 수 있다. 잉크는 입자의 크기를 최소화하는 자기 입자들을 포함하고, 그 결과, 특히 비수용성 잉크젯 잉크에서 우수한 자성 염료(magnetic pigment) 분산 및 분산 안정성이 얻어진다. 보다 작은 크기의 자기 잉크(magnetic ink) 입자는 또한 우수한 자기 성질을 유지하고, 이에 의해 잉크에서 요구되는 자기입자 적재량을 감소시킨다.

MICR 잉크젯 잉크를 개발하는데 많은 기회가 있었다. 먼저, 전부는 아니더라도, 잉크젯 프린터는 기재(substrate) 상으로 잉크를 추출하는 잉크젯 프린트 헤드 노즐의 매우 작은 크기로 인하여, 잉크의 임의의 미립자 성분들의 입자 크기를 상당히 제한한다. 잉크젯 헤드 노즐들의 크기는 대체로 약 40 내지 50 미크론과 유사 하지만, 10 미크론 미만일 수 있다. 이러한 작은 노즐 크기는 잉크젯 프린터에서 사용하기 위해 의도된 임의의 잉크젯 잉크 조성물에 함유된 입자 물질이 노즐 폐색 문제를 피하기 위하여 매우 작은 입자 크기의 것이어야 하는 것을 지시한다. 그러나, 심지어 입자 크기가 노즐 크기보다 작을 때에도, 덩어리의 크기가 노즐의 크기를 초과하는 범위로 입자가 여전히 덩어리질 수 있거나 또는 밀집하여, 그 결과 노즐이 차단된다. 부가적으로, 입자 물질은 인쇄 동안 노즐에서 침착될 수 있으며, 이에 의해, 노즐 차단 및/또는 결함이 있는 유동 파라미터를 초래하는 딱지(crust)를 형성한다.

MICR 잉크젯 잉크의 제형(formulation)에 있어서 또 다른 관심사는 잉크가 유체이며 건조되지 않아야 한다는 것이다. 그러므로, 염료 크기(pigment size)에서의 증가는 밀도에서의 일치하는 증가를 유발하고, 이에 의해, 액체 잉크 조성물 내의 현탁 및 분산으로 염료를 유지하는 것을 어렵게 한다.

MICR 잉크는 필요한 자기 특성을 제공하는 자성 재료를 포함한다. 인쇄된 문자가 그 독취 가능한 특징을 보유하고 검출 장치 또는 독자에 의해 용이하게 검출되도록 자성 재료가 충분한 자하(magnetic charge)를 보유하는 것은 필수적이다. 자성 재료에 의해 보유되는 자하는 "잔류 자기(remanence)"로서 공지되어 있다. 자성 재료의 "항자기력(coercive force)"은 자기 유도를 사라지게 하도록 주기적으로 자화된 대칭 형태로 자성 재료에 인가되어야만 하는 자기장(H)을 지칭한다. 그러므로, 자성 재료의 보자력(coercivity)은 히스테리시스 루프(hysterisis loop)에서의 재료의 항자기력이며, 그 최대 유도치는 포화 유도에 근접한다. 자성 재료의 관측 된 잔류 자기 자화 및 관측된 보자력은 결정에서의 자기 모멘트에 대한 바람직한 정위(orientation)를 제공하도록 일부 비등방성을 가지는 자성 재료에 의존한다. 자기결정 비등방성, 스트레인 비등방성(strain anisotropy), 교환 비등방성, 및 형상 비등방성의 4개의 주요 비등방성 힘은 입자 항자기력을 결정한다. 2개의 주요 비등방성들은, 1) 바람직한 자기 정위가 자기 결정의 축선을 따르는 형상 비등방성, 및 2) 전자 스핀-궤도 결합(electron spin-orbit coupling)이 바람직한 결정 구조의 축과 자기 모멘트를 정렬시키는 자기결정 비등방성이다.

자성 재료는 MICR-독취 가능한(readable) 신호를 발생시키기 위하여 자화원(source of magnetization)에 노출되면 충분한 잔류 자기를 보여야만 하며, 동일한 오버 타임을 보유하는 능력을 가져야 한다. 일반적으로, 산업표준에 의해 설정된 바와 같은 자하의 수용 가능한 레벨은 50 내지 200 신호 레벨 구성 단위이며, 100이 ANSI(the American National Standards Institute)에 의해 전개된 표준으로부터 정의된 공칭값이다. 보다 적은 신호는 MICR 독취 장치에 의해 검출되지 않을 수 있으며, 보다 큰 신호는 정확한 판독치를 줄 수 있다. 독취되는 문서들이 존재하는 문서들을 증명하거나 또는 입증하는 수단으로서 MICR 인쇄 문자들을 채택하기 때문에, 임의의 문자를 띄엄띄엄 독취되거나 또는 독취됨이 없이 MICR 문자 또는 다른 표시가 정확하게 독취되는 것이 필수적이다. 그러므로, MICR의 목적을 위하여, 잔류 자기는 적어도 최소 20 emu/g이어야 한다. 보다 높은 잔류 자기 값은 보다 강한 독취 가능 신호에 대응한다.

잔류 자기는 입자 크기 및 자성 염료 코팅의 밀도의 함수로서 증가하는 경향 이 있다. 따라서, 자기 입자들이 감소할 때, 자기 입자들은 대응하여 잔류 자기가 감소하는 경향이 있다. 그러므로, 자기 입자 크기가 줄어들고 잉크 조성물에서의 자기 입자들의 백분율 함유량에서의 실제적인 제한이 도달됨으로써, 충분한 신호 세기를 달성하는 것이 더욱 어렵게 된다. 보다 높은 잔류 자기 값은 잉크 제형(ink formula)에서의 보다 적은 전체 백분율의 자기 입자를 요구하며, 보다 높은 백분율의 자기 입자 함유량을 구비한 잉크 제형과 비교하여 정착(settling)의 가능성을 감소시킨다.

부가적으로, MICR 잉크젯 잉크는 열 기포 젯 프린터, 압전 프린터, 및 연속형 인쇄 메커니즘과 같은 양쪽의 드롭 온 디맨드(drop-on-demand) 형 인쇄 설비에서 적절하게 기능하기 위한 분출 온도(이에 의해, 분출 온도는 약 25℃ 내지 약 140℃의 범위이다)에서 약 15cP 미만과 비슷하거나 또는 약 2-8cP와 비슷한 낮은 점도를 보여야 한다. 그러나, 낮은 점도의 유체의 사용은 입자 정착이 보다 높은 점도의 두꺼운 유체와 비교하여 낮은 점도의 보다 얇은 유체에서 증가하기 때문에 잉크 분산(ink dispersion)으로 자기 입자들을 성공적으로 통합하는 관심사를 추가한다.

자철광(산화철, Fe₂O₃)은 MICR 잉크젯 잉크에서 사용되는 일반적인 자성 재료이다. 자철광은 -1.1 x 10⁴J/㎥의 낮은 자기결정 비등방성(K1)을 가진다. 하나의 결정 치수가 다른 것보다 훨씬 큰 침상(acicular)의 결정 형상의 자철광은 단결정의 장축 대 단축의 종횡비(D_major/D_minor, aspect ratio)가 2:1 이상이며, 잉크에서의 잔류 자기 및 보자력 성능을 증가시키는 것을 돕는다. 침상의 자철광은 전형적으로 단축과 장축을 따라서 각각 0.6 x 0.1 미크론의 크기이며, 큰 형상 비등방성(large shape anisotropy, 6/1)을 가진다. 잉크에서의 산화철의 전형적인 적재량은 20 내지 40wt%이다. 그러나, 침성 결정 형상의 자기 입자들의 보다 큰 크기와 종횡비로 인하여, 입자들은 특히 잉크젯 인쇄에서 사용하기 위해 잉크 내로 분산하여 안정화하는 것이 어렵다. 또한, 구형 또는 입방체(cubic)의 자철광은 크기가 작지만(모든 치수에서 200㎚ 미만), 약 1의 낮은 형상 비등방성(D_major/D_minor)을 가진다. 결과적으로, 낮은 전체적 비등방성때문에, 구형 또는 입방체 자철광은 낮은 잔류 자기 및 보자력을 가지며, 때때로 자기 성능을 제공하도록 40wt% 보다 큰 적재량이 필요하다. 그러므로, 구형 및 입방체 자철광이 모든 치수에서 200㎚ 미만의 필요한 작은 입자 크기를 가지지만, 훨씬 큰 적재량 요구는 입자들이 확산하고 안정한 확산을 유지하는 것을 매우 어렵게 한다. 또한, 불활성의 비용융 자성 재료의 이러한 높은 적재량은 기재에 대한 접착 및 내스크래치성(scratch resistance)과 같은 다른 잉크 특성을 저하시킨다. 결과적으로, 이러한 것은 잉크젯 인쇄 잉크에 대한 자철광의 적합성을 악화시킨다.

부가적으로, 자철광이 대략 7의 비중을 가지기 때문에, 자철광은 유체 잉크 조성물의 바닥에 침강하는 자연적인 특성을 가진다. 이러한 것은 산화철 부화 하부층과 산화철 빈곤 상부층을 가지는 비균질의 유체를 만든다. 더욱이, 적절한 잉크젯 산화물은 양호한 분산 특성 및 양호한 에멀젼 특성을 제공하기 위하여 자연적으 로 친수성이어야 한다. 후자의 파라미터는, 최소의 침강을 보이고 또한 대체로 잉크젯 잉크 조성물에서 존재하는 다른 수용성 성분들과 함께 자기 입자의 적절한 적심(wetting)을 증명하는 자기 입자들의 능력에 직접적으로 관계된다.

MICR 잉크젯 잉크에서 산화철을 사용하는 것에 대해 공통적으로 관련된 문제들은 몇가지 다른 방식으로 처리되었다. 예를 들어, 잉크 조성물 내에서 자기 성분의 유용한 현탁 또는 분산을 유지하는 것을 목적으로, 매우 작은 크기의 산화 금속 성분과 계면활성제의 결합을 사용하는 것이 공지되었다. 잉크젯 프린터에서 사용하는데 적절한, 또한 MICR 판독 가능한 인쇄를 발생시키는데 적절한 잉크젯 잉크를 달성하는 또 다른 수단은 현탁액에서 입자로 된 자성 금속을 보유하는 것을 돕도록 특정의 친수성 코팅제로 금속성 자성 재료를 코팅하는 것이다.

MICR 잉크젯 인쇄를 위해 사용되는 여전히 또 다른 형태의 잉크는 xFerrone^TM(철 복합 염료)잉크이며, 이것은 G7 Productivity Systems, Inc.사에 의해 상업화된 수용성 잉크이다(VersaInk^TM). 이러한 잉크들은 HP®, Canon®, Lexmark®, Dell® 및 Epson® 프린터와 호환될 수 있으며, 예를 들어 수표의 확실한 스캐닝을 보장하고 매점 계산대에서의 지연을 제거하는 것과 같은 다양한 용도를 가진다.

그러나, 이러한 잉크는, 우수한 자성 염료 분산 및 분산 안정성을 가지는 감소된 크기의 자성 재료 입자, 및 감소된 입자 적재량 요구를 포함하고 또한 우수한 자성 특성을 유지하는 입자들의 특성을 나타내지 않는다. 이러한 것은 종래의 잉크에서 사용된 자기 입자들의 장축/단축이 적어도 2:1의 종횡비를 가져야 하기 때문이며, 그러므로, 침상의 자철광의 입자 크기는 장축에 대해 0.6 미크론이다. 이러한 것은 빈약한 분산 및 빈약한 분산 안정성을 초래한다.

본 발명의 목적은 안정화된 자성의 단결정 나노입자들을 포함하는 MICR 잉크젯 잉크를 제공하는데 있다.

일반적으로, 본 발명은 캐리어 매체에서 분산되는 큰 비등방성을 나타내는 자기 나노입자를 포함하는 잉크에 관한 것이다. 잉크는 하나 이상의 수지, 하나 이상의 착색제, 및/또는 하나 이상의 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 자기 나노입자는 금속 나노입자들이다. 또 다른 실시예에서, 자기 나노입자는 단결정 강자기 나노입자들이다. 잉크는 MICR 적용을 포함하는 다양한 적용물에서 사용하는데 적절하다. 부가하여, 인쇄된 잉크는 결과적인 잉크가 MICR 잉크 적용에서 사용하는데 적합한 보자력 및 잔류 자기를 충분히 보이지 않을지라도 장식 목적을 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 잉크는 자철광을 포함하는 잉크보다 우수한 안정성, 분산 특성 및 자기 특성을 나타낸다. 잉크 조성물이 상세하게 기술 된다.

본 발명은 본원에 기술된 특정 실시예로 제한되지 않으며, 일부 성분 및 공정은 본원에 기초하여 당업자에 의해 변경될 수 있다. 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 기술하는 목적을 위한 것이며, 이에 한정되도록 의도되지 않는다.

상세한 설명 및 특허청구범위에서, 단수 형태는 명확하게 지정하지 않으면 복수 형태를 포함한다.

상세한 설명 및 특허청구범위에서, 다음의 "잉크"는 "잉크 조성물"로서 지칭되며, 그 역도 가능하다.

본 발명에서 사용하는데 적절한 자성 재료는 큰 비등방성을 보이는 단결정 나노입자를 포함한다. 본원에서 사용된 "큰 비등방성"은 입자의 자기결정 비등방성의 절대값으로 정의되며, 상기 절대값은 2 x 10⁴J/㎥ 이상이다. 적절한 자성 재료는 보다 높은 K1 값을 가진 재료가 적절할지라도 약 5 x 10⁴J/㎥ 내지 약 5 x 10⁶J/㎥ 또는 약 7 x 10⁴J/㎥ 내지 약 4 x 10⁶J/㎥와 같은 약 2 x 10⁴J/㎥ 내지 약 5 x 10⁷J/㎥의 K1 값을 가진다. 실시예들에서, 단결정 나노입자는 자성 금속 나노입자, 또는 예를 들어 다른 것들 중에서 Co 및 Fe(입방체)를 포함하는 큰 비등방성을 구비한 강자기 나노입자일 수 있다. 부가적으로, 자기 나노입자는 이종금속(bimetallic), 트리메탈(trimetallic), 또는 그 혼합물일 수 있다. 이러한 적절한 이종금속 자기 나노입자의 예는 제한없이 CoPt, 면심입방격자상(fcc phase) FePt, 면심정방격자상(fct phase) FePt, FeCo, MnAl, MnBi, CoOㆍFe₂O₃, BaOㆍ6Fe₂O₃, 및 그 혼합물 등을 포함한다. 다른 실시예에서, 자기 나노입자는 면심정방격자상 FePt이다. 트리메탈 나노입자의 예는 제한없이 상기 자기 나노입자의 트리-혼합물(tri-mixtures), 또는 Co 피복 면심정방격자상 FePt와 같은 트리메탈 나노입자를 형성하는 코어/외피 구조를 포함할 수 있다.

자기 나노입자는 보다 큰 입자의 볼-분쇄 마멸(ball-milling arrrition)을 포함하는 종래에 공지된 임의의 방법(나노 크기의 염료 제조에 사용되는 통상적인 방법)에 의해 준비될 수 있으며, 이후에 어닐링된다. 어닐링은 대체로 이후에 필요한 단결정 형태로 결정화될 필요가 있는 무정형 나노입자를 볼 분쇄로 제조하기 때문에 필요하다. 나노입자는 또한 RF 플라즈마에 의해 직접 만들어질 수 있다. 적절히 큰 스케일의 RF 플라즈마 반응기는 Tekna Plasma Systems사에 의해 제조된다. 나노입자는 본래의 장소에서 물을 포함하는 용매에서 다수의 방법에 의해 또한 만들어질 수 있다.

자기 나노입자의 평균 입자 크기는 예를 들어 모든 치수에서 약 10㎚ 내지 약 300㎚의 크기일 수 있다. 나노입자는 구체, 입방체 및 6각형을 포함하는 임의의 형상의 것일 수 있다. 하나의 실시예에서, 나노입자는 비록 총계(amount)가 다음의 범위 밖에 있을지라도, 약 50㎚ 내지 약 300㎚, 또는 약 75㎚ 내지 약 250㎚와 같은 약 10㎚ 내지 약 500㎚의 크기이다. 여기에서, "평균" 입자 크기는 전형적으로 d₅₀으로서 표현되거나, 또는 입자 크기 분포의 50번째 백분위수(percentile)에서 정 중의 입자 크기로서 정의되며, 분포에서의 입자의 50%는 d₅₀ 입자 크기값보다 크고, 분포에서의 입자의 다른 50%는 d₅₀ 값보다 작다. 평균 입자 크기는 Dynamic Light Scattering과 같은 입자 크기를 추론하는 광 스캐터링 기술을 사용하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 입자 지름은 Transmission Electron Microscopy (TEM)에 의해 발생된 입자들의 이미지로부터 유도되는 것과 같은 염료 입자의 길이를 지칭한다.

단일 나노결정의 장축 대 단축의 비(D_major/D_minor)는 약 3:2 미만, 또는 약 2:1 미만과 같은 약 4:1 미만일 수 있다.

잉크에서의 자기 나노입자의 적재 요구량은 비록 총계가 아래의 범위를 벗어날 수 있을지라도 약 5wt% 내지 약 10wt%, 또는 약 6wt% 내지 약 8wt%과 같이 약 0.5wt% 내지 약 15wt%일 수 있다.

자기 나노입자는 비록 총계가 아래의 범위를 벗어날 수 있을지라도 약 40 emu/g 내지 약 80 emu/g, 또는 약 50 emu/g 내지 약 70 emu/g와 같이 약 20 emu/g 내지 약 100 emu/g의 잔류 자기를 가질 수 있다.

자기 나노입자의 보자력은 비록 총계가 아래의 범위를 벗어날 수 있을지라도 예를 들어 약 1,000 에르스탯(Oersted) 내지 약 40,000 에르스탯, 또는 약 10,000 에르스탯 내지 약 20,000 에르스탯과 같이 약 200 에르스탯 내지 약 50,000에르스탯일 수 있다.

자기 포화 모멘트는 비록 총계가 아래의 범위를 벗어날 수 있을지라도 예를 들어 약 30 emu/g 내지 약 100 emu/g, 또는 약 50 emu/g 내지 약 80 emu/g과 같이 약 20 emu/g 내지 약 150 emu/g일 수 있다.

본 발명에 따라서, 안정화된 자성의 단결정 나노입자들을 포함하는 MICR 잉크젯 잉크가 제공된다.

큰 자기결정 비등방성(K1)을 구비한 적절한 자기 나노입자 조성의 예들이 표 1에 보인다. 표 1은 또한 기준 자철광을 보인다. 나노결정 입자들에 대해 얻어진 실제 보자력은 보자력이 강하게 크기 의존성이기 때문에 표 1에 도시된 최대 보자력보다 작을 수 있다는 것을 유념하여야 한다. Fe 및 Co에 대한 피크 보자력은 입자가 약 20㎚의 크기일 때 발생하며, CoOㆍFe₂O₃에 대한 피크 보자력은 입자가 약 30㎚ 크기일 때 발생한다. 높은 자기결정 비등방성을 구비한 다른 적절한 자성 재료는 예를 들어 4.9 x 10⁶J/㎥의 K1 값을 가진 CoPt를 포함한다.

	자기결정 비등방성 (10⁴J/m³)	최대보자력(에르스텟)
MICR 토너 요건	≥2	≥300
기준 자철광^참조2 (Fe3O4 또는 FeOㆍFe₂O₃)	1.1	460
FePt (면심정방격자)^{참조 3}	6603	≥9000
Fe (입방체)^{참조 2}	4	1000
Co^참조2	40	2100
CoOㆍFe₂O₃ ^{참조 2}	25	4200
BaOㆍ6Fe₂O₃ ^참조2	33	4500
MnAl^참조2	100	6000
MnBi^{참조 2}	116	12000

참조 2: F.E. Luborsky, J. Appl. Phys., Supp. to Vol. 32 (3), 171S-184S (1961) 및 본원에서 참고

참조 3: V. Tzitzios 등, Adv. Mater. 17, 2188-92 (2005)

문헌에서 준비된 높은 자기결정 비등방성을 가진 자기 나노입자의 예들은 표 2에 보인다. 아래에 나타난 임의의 입자들은 MICR 잉크 적용에 적절하다.

입자 화학적 성질(결정 구조)	크기 (㎚)	포화 모멘트 (emu/g)	잔류 자기 모멘트 (emu/g)	보자력 (에르스탯)	자기결정 비등방성 (10 ⁴ J/m ³ )
MICR 토너 조건	10 내지 330	특정 요구 없음	> 20	≥ 300	≥ 2
FePt (면심정방격자)^참조4	8 입방체	> 40	30	30,000	660
FePt (면심정방격자)^{참조 4}	15 입방체	> 50	40	20,000	660
Fe (체심입방격자)^{참조 1}	20 x 20 x 200	145	72.7	1540	4.8^{참조 2}

fct = 면심정방격자 결정 구조; bcc= 체심입방격자 결정 구조

참조 1: F. Watari 등, J. Mater. Sci., 23, pp. 1260-64 (1988).

참조 4: K. Elkins, 등, J. Phys. D. Appl. Phys., 38, pp. 2306-09 (2005).

그럼에도 불구하고, 재료의 큰 고유 자기결정 비등방성은 재료가 MICR 적용에 적절한 재료가 되도록 하는 큰 잔류 자기 또는 큰 보자력을 가지게 되는 것을 보장하지 않는다. 유사하게, FePt 합금, Fe 또는 Co는 반드시 필요한 잔류 자기 또는 보자력을 가지지 않는다. 특정의 재료는, 대체로 단지 재료가 1) 큰 고유 자기결정 비등방성, 및 2) 자구 크기(domain size)가 적어도 약 10㎚(정확한 최소 크기 제한은 재료에 의존한다)인 단결정 자구들을 모두 가지는 경우에만 MICR 적용에 대체로 적합하다.

부가적으로, 이종금속 자기 나노입자를 함유하는 잉크를 제공하는 것이 가능하며, 이종금속 자기 나노입자의 자기결정 비등방성의 절대값(K1)은 2 x 10⁴J/㎥보다 크고, FeCo 또는 Fe₂O₃중 적어도 하나이다. 이러한 것은 종래의 공지된 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, FePt 결정구조의 나노입자를 함유하는 잉크는 Fe₂O₃를 함유하는 잉크와 혼합될 수 있다. 대안적으로, FePt 결정구조의 나노입자와 Fe₂O₃는 잉크 합성 동안 잉크 내로 첨가될 수 있다. 그러므로, 이러한 혼합물은 MICR 잉크젯 잉크를 제조하도록 개선된 자성 및 분산 특성의 FePt 결정구조의 나노입자들과 비교적 저렴한 Fe₂O₃를 결합한다. 이러한 혼합물에서, 자기 나노입자 대 FeCo 또는 Fe₂O₃ 의 비는 약 10:90, 또는 약 30:70, 또는 약 50:50과 같은 약 0.1:99.9 또는 그 반대이다. 이러한 혼합물에 대하여, 적재 조건은 비록 총계가 다음의 범위를 벗어날지라도 예를 들어 잉크의 약 2wt% 내지 약 10wt%, 또는 약 5wt% 내지 약 8wt%와 같은 약 0.5wt% 내지 약 15wt%이다.

잉크 조성물은 또한 캐리어 재료, 또는 2개 이상의 캐리어 재료의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 수용성 잉크젯 잉크 조성물은 적절한 캐리어 재료로서 물, 또는 물과 하나 이상의 다른 용매의 혼합물을 사용할 수 있다.

고체(또는 상 변화) 잉크젯 잉크 조성물의 경우에, 캐리어는 하나 이상의 유기 화합물을 포함할 수 있다.

방사선(자외선과 같은) 경화성 잉크 조성물의 경우에, 잉크 조성물은 전형적으로 경화성 단량체, 경화성 올리고머(oligomer), 또는 경화성 폴리머, 또는 그 혼합물인 캐리어 재료를 포함한다.

본 발명에 따른 잉크 조성물은 또한 하나 이상의 바인더 수지를 포함할 수 있다.

바인더 수지는 임의의 적절한 작용제일 수 있다.

본 발명에 따른 MICR 잉크는 잉크 제조 동안 착색제를 첨가하는 것에 의해 착색된 잉크로서 제조될 수 있다. 염료, 물감, 염료와 물감의 혼합물, 염료들의 혼합물, 물감들의 혼합물 등을 포함하는 임의의 필요 또는 효과적인 착색제가 잉크 조성물에서 채택될 수 있다.

이미지 농도를 상승시키고 독취 헤드(reading head) 및 이미지 약제 도포(image smearing)에 대한 오프셋을 효과적으로 방지하기 위하여, 하나 이상의 왁스들이 MICR 잉크젯 잉크에 첨가될 수 있다.

잉크 조성물은 또한 선택적으로 산화방지제를 함유할 수 있다.

잉크 조성물은 또한 선택적으로 점도 변경제를 함유할 수 있다.

잉크에 대한 다른 선택적 첨가제들은 정화제, 점착제, 접착제, 및 가소제를 포함한다. 계면활성제는 잉크에 사용될 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 임의의 필요하거나 또는 적절한 방법에 의해 준비될 수 있다.

본 발명에 따른 MICR 잉크는 예를 들어 수용성 잉크, 오일 잉크, 경화성 잉크, 고체 잉크 또는 핫멜트 잉크(hot-melt ink)일 수 있다.

자성 금속 입자 잉크는 대체로 적절한 기재 상에 인쇄될 수 있다.

기재 상에 MICR 잉크를 인쇄하기 위하여, 임의의 적절한 인쇄 방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 잉크는 MICR 및 비 MICR 적용 모두에서 사용될 수 있다.

트라이아마이드 수지(미국특허 제6,860,930호의 예 II에 기술된 바와 같이 준비된)는 분말을 형성하도록 혼합기(blender)를 통하여 처리되었다. 약 750.72g의 분말화된 트라이아마이드 수지와, 약 239.7g의 Nipex® 150 카본 블랙(카나다, Ontario, Burlington에 소재한 Degussa Canada사로부터 얻어진)이 0.8A에서 약 30분동안 LITTLEFORD M5 혼합기에서 혼합되었다. 분말 혼합물은 DAVO 역회전(counter-rotating) 트윈 스크루 압출기(독일, 트로이스토프에 소재한 Deutsche Apparate-Vertrieborganisation GmbH & Co사의 Model VS 104)에 시간당 0.8 파운드의 속도로 첨가되었다. 압출기의 내용물은 그런 다음 70℃에서 50RPM으로 혼합되었다. 압출된 분산제(압출 성형물(Extrudate) A)는 예 2 내지 5에서 기술된 바와 같은 카본 블랙 잉크를 형성하도록 다른 잉크 성분과 용융 혼합되었다.

예 1에 기술된 압출 성형물(A, 전체 잉크 중량의 13.13wt%, 약 19.70g) 및 석유암 CA-11 디우레탄 분산제(Petrolite CA-11 diurethane dispersant, 전체 잉크 중량의 3.95wt%, 약 5.92g)이 제1 250㎖ 비커(A)에 가중되었다. Crompton Corp.사의 Kemamide® S180(전체 잉크 중량의 15.19wt%, 22.79g), Arakawa Chemical Industries Ltd.사의 KE100 수지(전체 잉크 중량의 10.85wt%, 약 16.28g), 및 Crompton Corp.사의 Naugard® N445(전체 잉크 중량의 0.12wt%, 약 0.18g)가 제2 250㎖ 비커(B)에 가중되었다. Baker Petrolite사의 폴리에틸렌 왁스(전체 잉크 중량의 54.26wt%, 약 81.39g), 및 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합된 미국특허 제6,309,453호의 예 4에 기술된 우레탄 수지(전체 잉크 중량의 2.5wt%, 약 3.74g)가 제3 250㎖ 비커(C)에 가중되었다. 비커(A, B 및 C)는 대략 3시간 동안 130℃에서 가열되었다. 2 시간의 가열한 후에, 비커(B)에서의 성분은 혼합물을 용융하여 용해하는 것을 돕도록 가열된 주걱으로 교반되었으며, 이것은 30분 후에 반복되었다. 비커(B)에 있는 혼합물이 완전히 용해되고 용융되었으면, 비커(B)에 있는 내용물은 비커(A) 내로 부어졌다.

초음파 분쇄기 모델 500 Sonifier는 각각 30초의 간격으로 6번동안 비커(A)의 내용물을 음향화(sonify)하도록 사용되었으며, 그러므로, 3분의 전체 음향화 처리(sonification process) 시간을 만든다. 음향화하는 동안, 비커는 130℃ 아래로 유지된 온도로 혼합물 전체에 걸쳐 고르게 처리하는 것을 보장하도록 회전되었다. 음향화의 첫 번째 3분 후에, 비커(A)는 30분 동안 110℃로 가열되었다. 음향화 처리는 그런 다음 두번 이상 비커(A)에서 반복되었으며, 비커(C)에 있는 내용물은 제 3 음향화 라운드의 첫 번째 30초의 음향화 간격에 걸쳐서 비커(A) 내로 점차적으로 부어졌다. 그러므로, 준비된 카본 블랙 잉크는 TA Instruments사의 AR2000 유량계(Rheometer)에서 측정된 바와 같이 약 10.8 센티푸아즈(cps)의 점도를 보였다. 잉크는 그런 다음 15psi의 압력의 적용과 함께 110℃에서 1㎛ 유리섬유 디스크 필터와 0.45㎛ 유리섬유 디스크 필터를 통해 여과되었다. 최종 잉크는 그런 다음 실온으로 냉각되었으며, Xerox® PHASER® 8400 압전 잉크젯 프린터에서 테스트되었다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

카본 블랙 잉크는 WB-5 디우레탄 분산제(Baker Petrolite사에 의해 제조된)가 Petrolite CA-11(Baker Petrolite사에 의해 제조된) 대신에 사용된 것 외에는 예 2에 기술된 바와 같이 준비되었다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

카본 블랙 잉크는 WB-17 디우레탄 분산제(Baker Petrolite사에 의해 제조된)가 Petrolite CA-11 대신에 사용된 것 외에는 예 2에 기술된 바와 같이 준비되었다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

다음의 성분들은 125℃에서 4ℓ 비커(A)에서 용융 및 교반-혼합된다: 예 1에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(A, 전체 잉크 중량의 13.13wt%, 약 367.64g), Petrolite CA-11 (전체 잉크 중량의 3.94wt%, 약 110.49g), Crompton Corp.사의 Kemamide® S180(전체 잉크 중량의 15.19wt%, 약 425.41g), Arakawa Chemical Industries Ltd.사의 KE100 수지(전체 잉크 중량의 10.85wt%, 약 303.86g), 및 Crompton Corp.사의 Naugard® N445(전체 잉크 중량의 0.12wt%, 약 3.40g). 비커(A)는 가열 난로와 기계적인 교반기를 장비하였다. 카본 블랙 분산제는 125℃에서 1시간 동안 가열 및 교반되었다. 제2 4ℓ 비커(B)에서, Baker Petrolite사의 증류된 폴리에틸렌 왁스(참조에 의해 본원에 통합된 미국특허 공개 제2007/0120916호에 기술된 바와 같은, 잉크 전체 중량의 2.53wt%, 약 70.80g)이 125℃에서 용융-혼합되었다. 비커(B)는 또한 가열 난로와 기계적인 교반기를 장비하였다. 비커(B)에서 수지 분산제는 모든 수지가 완전히 가열-혼합되는 것을 보장하도록 1시간 동안 가열 및 교반되었다.

IKA Ultra Turrax® T50 균질기가 125℃에서 30분 동안 비커(A)에서 성분들을 균질화하도록 사용되었다. 125℃에서 유지된 비커(B)에서의 용융 수지 혼합물은 비커(A)에서 균질화된 염료 분산제 내로 첨가되었다. 비커(A)에서의 카본 블랙 잉크는 추가의 30분 동안 더욱 균질화되었다. 비커(A)에서의 카본 블랙 잉크의 리올리지(rheology)는 AR2000 유량계를 사용하여 측정되었다. 결과적인 카본 블랙 잉크는 1㎛ 유리섬유 카트리지-필터를 통하여, 그런 다음 저압(5psi 미만) 하에서 0.45㎛ 유리섬유 카트리지-필터를 통하여 115℃에서 여과되었다. 잉크는 그런 다음 실온으로 냉각되었다. 최종적인 잉크는 Xerox® Phaser 8860 압전 잉크젯 프린터에서 테스트되었다.

자성 Fe 입자들은 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 Watari 등의, aterials Science, 23, 1260-1264 (1988)에 기술된 절차에 따라서 준비된다. 0.5㎛ 입자 크기를 가지는 광물성 침철광(mineral goethite) α-FeOOH는, Luborsky의 J. Appl. Phys, Supplement to Vol. 32 (3), 171S-184S (1961)에 의해 측정된 바와 같이, 10/1의 종횡비, 72.2 emu/g의 잔류 자기 모멘트, 1540 에르스탯의 보자력 및 약 4 x 10⁴J/㎥의 자기결정 비등방성을 가진 20 x 20 x 200㎚ 크기의 Fe 금속 입자들로 입자들을 변환시키도록 2시간 동안 수소 분위기에서 400℃의 등온 열처리 하에서 환원되었다.

자성 FePt 입자들은 Li 등의 Journal of Applied Physics 99, 08E911 (2006)에 기술된 절차에 따라서 준비된다. 15nm FePt 나노입자는 아르곤 분위기에서 화학적으로 합성된다. FePt의 x-레이 결정구조는 fcc이다. NaCl 분말은 24시간 동안 볼 분쇄된다. 볼 분쇄된 NaCl 분말은 그런 다음 헥산에서 분산되고, 합성된 상태 그대로의(as-synthesized) 체심입방격자 FePt 나노입자의 헥산 분산과 혼합되어서, NaCl 대 FePt의 비는 100:1이다. 혼합물은 모든 용매가 증발할 때까지 교반되고, FePt를 필요한 면심정방격자 결정 구조로 변환시키도록 2시간 동안 700℃에서 성형 가스(forming gas, 93% H₂ 및 7% Ar)에서 어닐링된다. 염은 물로 세척되고, 입자는 건조된다. 자성 Fe 입자는 15㎚의 크기, 1/1의 종횡비, 약 40 emu/g의 잔류 자기 모멘트, 및 20,000 에르스텟의 보자력, 및 660 x 10⁴J/㎥의 자기결정 비등방성을 구비한 입방체이다.

예 6에 기술된 바와 같이 준비된 71.91g의 자성 Fe 입자 A가 압출 성형물(B)을 형성하도록 첨가되는 것 외에, 예 1에 기술된 단계들이 수행된다.

71.91g 대신에 예 6에 기술된 바와 같은 약 200.00g의 자성 Fe 입자(A)가 사용되는 것 외에 예 8에 기술된 단계들이 수행된다.

예 8에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(B, 전체 잉크 중량의 13.13wt%, 약 19.70g) 및 Petrolite CA-11 디우레탄 분산제(전체 잉크 중량의 3.95wt%, 약 5.92g)이 제1 250㎖ 비커(A)에 가중된다. Crompton Corp.사의 Kemamide® S180(전체 잉크 중량의 15.19wt%, 약 22.79g), Arakawa Chemical Industries Ltd.사의 KE100 수지(전체 잉크 중량의 10.85wt%, 약 16.28g), 및 Crompton Corp.사의 Naugard® N445(전체 잉크 중량의 0.12wt%, 약 0.18g)가 제2 250㎖ 비커(B)에 가중된다. Baker Petrolite사의 폴리에틸렌 왁스(전체 잉크 중량의 54.26wt%, 약 81.39g), 및 미국특허 제6,309,453호의 예 4에 기술된 우레탄 수지(전체 잉크 중량의 2.5wt%, 약 3.74g)가 제3 250㎖ 비커(C)에 가중된다. 비커(A, B 및 C)들은 130℃에서 대략 3시간 동안 가열된다. 2시간의 가열 후에, 비커(B)에서의 조성물은 혼합물을 용융하고 용해하는 것을 돕도록 가열 주걱으로 교반되고, 이러한 것은 30분 후에 반복된다. 비커(B)에 있는 혼합물이 완전히 용해되고 용융되면, 비커(B)에 있는 내용물은 비커(A)로 부어진다.

이렇게 준비된 자성 카본 블랙 잉크는 TA Instruments사의 AR2000 유량계에서 측정된 바와 같이 약 11의 추정 점도(projected viscosity)를 보인다. 이러한 점도는 단지 카본 블랙을 함유하는 잉크의 점도로부터 평가되며, 카본 블랙의 점도는 전형적으로 약 110 내지 약 140℃에서 약 10 내지 11 cps의 범위에 있다. Fe 입자가 잘 분산되었으면, 입자는 Fe 입자의 농도에 따라서 약 10 이상 내지 약 20%까지의 점도로 증가할 것으로 예측되지 않는다. 잉크는 그런 다음 연속하여 15psi의 압력의 적용와 함께 110℃에서 6㎛ 및 그런 다음 선택적으로 1.0㎛ 유리 섬유 디스크 필터를 통하여 여과된다. 최종적인 잉크는 실온으로 냉각되고 인쇄된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

다음의 성분들은 125℃에서 4ℓ 비커(A)에서 용융 및 교반-혼합된다: 예 9에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(C, 전체 잉크 중량의 13.13wt%, 약 367.64g), Petrolite CA-11 (전체 잉크 중량의 3.94wt%, 약 110.49g), Crompton Corp.사의 Kemamide® S180(전체 잉크 중량의 15.19wt%, 약 425.41g), Arakawa Chemical Industries Ltd.사의 KE100 수지(전체 잉크 중량의 10.85wt%, 약 303.86g), 및 Crompton Corp.사의 Naugard® N445(전체 잉크 중량의 0.12wt%, 약 3.40g). 비커(A)는 가열 난로와 기계적인 교반기를 장비한다. 카본 블랙 분산제를 함유한 자철광은 125℃에서 1시간 동안 가열되고 교반된다. 4ℓ비커(B)에서, Baker Petrolite사의 폴리에틸렌 왁스(전체 잉크 중량의 54.24wt%, 약 1,519.32g) 및 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 미국특허 제6,309,453호의 예 4에 기술된 바와 같은 우레탄 수지(전체 잉크 중량의 2.53wt%, 약 70.80g)가 125℃에서 용융 혼합된다. 비커(B)는 또한 가열 난로와 기계적인 교반기를 장비한다. 비커(B)에서의 수지 분산제는 모든 수지가 완전히 용융 혼합되는 것을 보장하도록 1시간 동안 가열 및 교반된다.

IKA Ultra Turrax? T50 균질기가 30분 동안 비커(A)에서 있는 성분들을 균질화하도록 사용되며, 온도는 균질화동안 125℃로 유지된다. 125℃로 유지된 비커(B)에서의 용융된 수지 혼합물은 그런 다음 비커(A)에 있는 균질화된 염료 분산제 내로 첨가된다. 비커(A)에 있는 자성 카본 블랙 잉크는 추가의 30분 동안 더욱 균질화된다. 저압(5psi 미만) 하에서 115℃에서 6㎛ 및 그런 다음 1.0㎛ 유리섬유 필터를 통해 결과적인 잉크를 여과한 후에, 잉크는 실온으로 냉각된다. 최종적인 잉크는 그런 다음 잉크젯 프린터를 사용하여 인쇄된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

자성 카본 블랙 잉크는 압출 성형물(C)가 최종의 30분의 균질화 단계 후에 잉크에 첨가된 것 외에는 예 11에 기술된 바와 같이 준비되었으며, 잉크는 추가의 20분 동안 균질화된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

예 7의 71.91g의 자성 FePt 입자(B)가 예 6의 71.91g의 자성 Fe 입자(A) 대신 사용된 것 외에 예 8에 기술된 단계들이 수행된다.

예 13에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(D, 전체 잉크 중량의 13.13wt%, 약 19.70g) 및 Petrolite CA-11(전체 잉크 중량의 3.95wt%, 약 5.92g)이 제1 250㎖ 비커(A)에 가중된다. Crompton Corp.사의 Kemamide® S180(전체 잉크 중량의 15.19wt%, 약 22.79g), Arakawa Chemical Industries Ltd.사의 KE100 수지(전체 잉크 중량의 10.85wt%, 약 16.28g), 및 Crompton Corp.사의 Naugard® N445(전체 잉크 중량의 0.12wt%, 약 0.18g)가 제2 250㎖ 비커(B)에 가중된다. Baker Petrolite사의 폴리에틸렌 왁스(전체 잉크 중량의 54.26wt%, 약 81.39g), 및 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 미국특허 제6,309,453호의 예 4에 기술된 우레탄 수지(전체 잉크 중량의 2.5wt%, 약 3.74g)가 제3 250㎖ 비커(C)에 가중된다. 비커(A, B 및 C)들은 대략 3시간 동안 115℃로 가열된다. 2시간의 가열 후에, 비커(B)에 있는 조성물은 혼합물을 용융하고 용해하는 것을 돕도록 가열 주걱으로 교반되고, 이러한 것은 30분 후에 반복된다. 비커(B)에 있는 혼합물이 완전히 용해 및 용융되면, 비커(B)에 있는 내용물은 비커(A) 내로 부어진다.

이렇게 준비된 자성 카본 블랙 잉크는 TA Instruments사의 AR2000 유량계에서 측정되는 바와 같이 약 110℃ 내지 약 140℃에서 약 11cps의 점도를 보이는 것으로 예측된다. 잉크는 그런 다음 15 psi의 압력의 적용와 함께 110℃에서 6㎛ 및 그런 다음 1.0㎛ 유리섬유 디스크 필터를 통해 연속적으로 여과된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

WB-5 분산제가 Petrolite CA-11 대신에 사용된 것 외에, 자성 카본 블랙 잉크는 예 12에 기술된 바와 같이 준비된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

WB-17 분산제가 Petrolite CA-11 대신에 사용된 것 외에, 자성 카본 블랙 잉크는 예 12에 기술된 바와 같이 준비된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

예 7에 기술된 바와 같이 준비된 약 200.00g의 자성 FePt 입자(B)가 예 6에서 기술된 바와 같이 준비된 71.91g의 자성 Fe 입자(A) 대신 사용된 것 외에 예 8에서 기술된 단계들이 수행된다.

카본 블랙 잉크는 예 17에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(E, 예 9에 기술된 바와 같이 준비된 압출 성형물(C) 대신)을 사용하여 예 12에 기술된 바와 같이 준비된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

카본 블랙 잉크는 WB-5 분산제가 Petrolite CA-11 E 대신 사용된 것 외에 예 14에 기술된 바와 같이 준비된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

카본 블랙 잉크는 WB-17 분산제가 Petrolite CA-11 대신 사용된 것 외에 예 14에 기술된 바와 같이 준비된다. 이러한 잉크의 조성물은 다음의 표 3에 기술된다.

예 7에 기술된 바와 같이 준비된 39.9g의 자성 FePt 입자는 83g의 Nipex® 150 카본 블랙(캐나다, Burlington에 소재한 Degussa Canada사에 의해 제조된) 용액이 염료 분산제를 제조하도록 첨가되어 3시간 동안 볼 분쇄되는 1.3g의 20% 수용성 음이온성 계면활성제(anionic surfactant) Dowfax 2A1™을 함유하는 300g의 탈염수(deionized water)에 첨가된다.

수용성 잉크 조성물은 15.25g의 디에틸렌글리콜, 5.0g의 Jeffamine ED-600, 폴리에테르 디아민(Texaco Chemical Co.사에 의해 제조된), 및 20.15g의 준비된 염료 분산제를 59.6g의 탈염수에 첨가하는 한편 혼합하는 것에 의해 준비된다.

	대조 잉크				잉크 조성물
성분 (전체 잉크 중량의 wt%)	2	3	4	5	10	11	12	14	15	16	18	19	20
트라이아마이드 수지	9.95	10.3	10.26	9.95	9.28	8.28	11.92	9.28	9.28	9.28	11.92	9.28	9.28
Nipex® 150 카본 블랙	3.18	3.06	3.05	3.18	2.96	2.64	3.81	2.96	2.96	2.96	3.81	2.96	2.96
우레탄 유도 Petrolite CA-11™	3.95	0	0	3.94	3.95	3.94	3.68	3.95	0	0	3.68	0	0
우레탄 유도 WB-5™	0	2.64	0	0	0	0	0	0	2.87	0	0	2.87	0
우레탄 유도 WB-17™	0	0	2.63	0	0	0	0	0	0	2.82	0	0	2.82
Kemamide™ S180	15.19	15.25	15.4	15.19	15.19	15.19	14.18	15.19	15.25	15.4	14.18	15.25	15.4
KE100™ 수지	10.85	10.89	11	10.85	10.85	10.85	10.13	10.85	10.89	11	10.13	10.89	11
Naugard®N445	0.12	0.12	0.13	0.12	0.12	0.12	0.11	0.12	0.12	0.12	0.11	0.12	0.12
폴리에틸렌 왁스	54.26	55.2	55	54.24	54.26	54.24	50.63	54.26	55.2	55	50.63	55.2	55
우레탄 수지	2.5	2.54	2.53	2.53	2.5	2.53	2.36	2.5	2.54	2.53	2.36	2.54	2.53
자철광 염료 A	0	0	0	0	0.89	2.21	3.18	0	0.89	0.89	0	0	0
자철광 염료 B								0.89			3.18	0.89	0.89
합계	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
110℃에서 여과후에 점도,cPs,	10.76	10.45	10.66	11.1	테스트되지 않았지만, 약 110℃ 내지 약 140℃에서 약 10.5 내지 14로 예측됨

세바신산디부틸(dibutyl sebacate, 미국 노스캐롤라이나에 소재한 Morflex Inc.에 의해 제조된)에서의 안정한 자성 카본 블랙 농축물은 다음과 같이 얻어진다: 1500RPM의 초기 속도와 2500RPM의 최종 속도 사이의 40㎜ 고전단(high-shear) 혼합 용해 장치 세트가 장비된 DISPERMAT FT(VMA-Getzmann GMBH에 의해 제조된)에 부착된 1리터, 스테인리스강 비커에서, 60.0g의 Nipex® 카본 블랙(Cabot사에 의해 제조된)이 100.18g의 세바신산디부틸(Morflex Inc.사에 의해 제조된)에서, 100g의 SOLSPERSE 13940 (40% 활성, Avecia사에 의해 제조)의 용액에 고전단 혼합으로 느리게 첨가된다. 예 6에 기술된 바와 같이 준비된 40g의 자성 Fe 입자(A)가 첨가된다. 분산제는 카본 블랙과 자기 입자의 첨가 후에 2시간 동안 연속하여 교반된다. 염료에 대한 분산제의 적재는 약 2.6mg/㎡으로 평가되고, 안정성을 위한 최적의 조건을 제공한다.

이러한 분산은 다음의 조건 하에서 DISPERMAT SL-C 12(VMA-Getzmann GMBH에 의해 제조된)에서 270분 동안 추가로 처리된다: 속도 = 2000RPM; 온도 = 30-55℃(냉각된 물); 순환속도 = 125㎖ 챔버를 통한 ~ 3g/s; 밀링 비드의 양 = 100㎖; 비드의 형태 = 0.8 내지 1.0 지르코늄-이산화실리콘.

리놀렌산(Linolenic Acid)의 코발트염은 미국특허 공개 제2007/0120923A1호의 예 5에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다.

리놀렌산의 코발트염은 Kumar 등에 의해 Canadian Journal of Chemistry (1987), 65(4), 740-3에 기술된 바와 같이 직접적인 전기화학 합성에 의해 얻어질 수 있다. 특히 0.1g의 리놀렌산은 0.04g의 Et₂NC1O₄를 함유하는 50㎖의 아세톤에서 용해된다. 이러한 용액은 형태(form) Pt^(-)/CH₃CN+리놀렌산/Co⁽⁺⁺⁾에서 간단한 전기화학 전지를 준비하도록 첨가되고, 25V의 초기 전압이 45분 동안 인가된다. 코발트(II) 리놀렌산 염은 전기 화학적 산화 동안 직접 침전한다.

대안적으로, 리놀렌산의 코발트염은 침전이 완료할 때까지 교반으로 리놀렌산의 고온의 나트륨염 용액에 수용성 황산코발트(cobalt sulphate)를 첨가하는 것과 같은 침전 처리에 의해 준비될 수 있다. 결과적인 염은 종래의 방법으로 세척되고 건조된다. 리놀렌산의 코발트염은 간단하게 이러한 방법에 의해 얻어질 수 있다.

자기 입자를 함유하는 잉크 조성물 24-27은 고전단 믹서로 알코올과의 선형 및 분지 알칸(branched alcanes)의 혼합물이 전색제(vehicle)내로 예 22에 기술된 바와 같이 준비된 안정한 카본 블랙 농축물을 분산시키고, 그런 다음 금속염을 첨가하는 것에 준비된다. 표 4는 예 24-27의 특정 조성을 설정한다. 선택적으로 금속염은 망간 스테아레이트(manganese stearate)일 수 있다.

예	전색제						금속염		착색제
	선형 알칸		분지된 알칸		알코올		금속염		착색제
	형태	전체 잉크 중량의 Wt%	형태	전체 잉크 중량의 Wt%	형태	전체 잉크 중량의 Wt%	형태	전체 잉크 중량의 Wt%	형태	전체 잉크 중량의 Wt%
24	n-hexadecane(Aldrich)	20	ISOPAR V (EXXON)	47	Oleyl Alcohol (Sigma Aldrich)	20	ADDITOL VXW 6206 (Solutia Inc.)	3	예 22	10
25	NORPAR 15(EXXON)	27.5	ISOPAR V (EXXON)	39.5	Oleyl Alcohol (Sigma Aldrich)	20	ADDITOL VXW 6206 (Solutia Inc.)	3	예 22	12
26	NORPAR 15(EXXON)	12	ISOPAR L (EXXON)	56	Oleyl Alcohol (Sigma Aldrich)	25	리놀렌산의 코발트염 (예 23)	2	예 22	5
27	n-hexadecane(Aldrich)		SHELLSOL T(Shell)		Oleyl Alcohol (Sigma Aldrich)	24	리놀렌산의 코발트염 (예 23)	2	예 22	7

Claims

잉크로서,

캐리어;

상기 잉크의 3 내지 50 wt%의 양으로 존재하는 착색제; 및

자구 크기(domain size)가 적어도 10㎚인 단결정 자구들을 갖는 안정화된 자성 단결정 나노입자를 포함하며,

상기 자성 나노입자의 자기 비등방성의 절대값은 2 x 10⁴J/㎥ 이상인, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 단결정 나노입자는 Fe, Mn 및 Co 금속 입자들 중 적어도 하나로 구성되는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 단결정 나노입자는 FePt, Fe, Co, CoOㆍFe₂O₃, CoPt, BaOㆍ6Fe₂O₃, MnAl 및 MnBi로 이루어진 그룹에서 선택되는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 단결정 나노입자는 면심정방격자상(fct phase) FePt인, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 20 emu/g 내지 100 emu/g의 잔류 자기를 갖는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 200 에르스탯 내지 50,000 에르스탯의 보자력을 갖는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 20 emu/g 내지 150 emu/g의 자기 포화 모멘트를 갖는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 단결정 나노입자는 0.5wt% 내지 15wt%의 적재량을 갖는, 잉크.
제1항에 있어서, 하나 이상의 바인더 수지, 하나 이상의 왁스, 및 하나 이상의 계면활성제 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 잉크젯 잉크, 용매 잉크, 오일 잉크 및 자외선 경화성 잉크로 이루어진 그룹에서 선택되는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 MICR 적용물에 사용되는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 MICR 잉크젯 인쇄에 사용되는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 Mn을 포함하는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 우레탄 유도 분산제, 망간 금속 염, 및 코발트 금속 염으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 잉크.
제1항에 있어서, 상기 착색제는 염료, 물감, 염료와 물감의 혼합물, 염료들의 혼합물, 또는 물감들의 혼합물인, 잉크.
제13항에 있어서, 상기 자기 나노입자는 상기 자기 나노입자의 트리-혼합물(tri-mixtures) 및 트리메탈 나노입자를 형성하는 코어/외피 구조로 이루어진 그룹에서 선택된 트리메탈 나노입자인, 잉크.
제13항에 있어서, 상기 단결정의 장축 대 단축의 비(D_major/D_minor)는 4:1 미만이고;

상기 자기 나노입자는,

20 emu/g 내지 100 emu/g의 잔류 자기;

200 에르스탯 내지 50,000 에르스탯의 보자력;

20 emu/g 내지 150 emu/g의 자기 포화 모멘트; 및

0.5wt% 내지 15wt%의 적재량을 갖는, 잉크.