KR101792888B1 - 신규한 경화성 왁스를 포함하는 경화성 고체 잉크 조성물 - Google Patents

신규한 경화성 왁스를 포함하는 경화성 고체 잉크 조성물 Download PDF

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Abstract

고 및/또는 다양한 수준의 광택을 필요로 하는 애플리케이션에서의 잉크젯 인쇄에 적절한 잉크 비히클의 일부로서 40 ℃ 이하의 용융점을 갖는 경화성 왁스를 포함하는 경화성 고체 잉크 조성물에 관한 것이다. 특히, 착색제 및 겔화제, 반응성 희석제, 광개시제 패키지 및 경화성 아크릴레이트 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하고, 신규한 고광택, 자외선 (UV) 경화성인 상 변화 잉크 조성물을 제공한다.

Description

신규한 경화성 왁스를 포함하는 경화성 고체 잉크 조성물{CURABLE SOLID INK COMPOSITIONS COMPRISING NOVEL CURABLE WAX}
본 발명은 상온에서 고체이고, 용융 잉크가 기재에 도포되는 상승 온도에서 용융되는 것을 특징으로 하는 경화성 상-변화 잉크 조성물에 관한 것이다. 일반적으로 잉크 비히클 (ink vehicle) 및 착색제 (colorant)를 포함하는 이러한 고체 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄에 사용될 수 있다. 본 발명은 착색제와, 겔화제, 반응성 희석제, 예컨대 모노머 또는 코-모노머, 광개시제 패키지 및 경화성 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하는 고 윤택, 자외선 (UV) 경화성인 상 변화 잉크 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 상 변화 잉크 (때때로 "고온 용융 잉크"로 나타냄)는 상온 또는 주변 온도에서 고체 상이고, 잉크젯 인쇄 장치의 상승하는 작동 온도에서는 액체 상으로 존재한다. 젯 작동 온도에서, 액체 잉크의 액적 (droplet)은 인쇄 장치로부터 방출되고, 잉크 액적이 저장 매체의 표면과 접촉하게 되면 액적은 빠르게 응고되어 응고된 잉크 드롭의 소정의 패턴을 형성한다.
컬러 인쇄용 상 변화 잉크는 대표적으로 상 변화 잉크에 맞는 착색제와 혼합된 상 변화 잉크 캐리어 조성물을 포함한다. 특정 구현예에서, 일련의 유색 (colored) 상 변화 잉크는 잉크 캐리어 조성물을 그에 맞는 감원색 착색제 (subtractive primary colorant)와 혼합하여 제조할 수 있다. 감원색 (primary colored) 상 변화 잉크는 4개의 구성 요소 염료 (dye) 또는 안료 (pigment), 즉 시안 (cyan), 마젠타 (magenta), 옐로우 (yellow) 및 블랙 (black)을 포함할 수 있지만, 이러한 4가지 색에 제한되는 것은 아니다. 이러한 감원색 잉크는 단일 염료 또는 안료 또는 염료 또는 안료의 혼합물을 이용하여 만들 수 있다.
본 발명은 상온에서 고체이고, 용융 잉크가 기재에 도포되는 상승 온도에서 용융되는 것에 의해 특징되는 경화성 상-변화 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 기술하는 구현예에 따르면, 고광택 및/또는 가변 수준의 광택을 필요로하는 애플리케이션에서 잉크젯 인쇄용에 적절하고, 잉크 비히클의 일부로서 40 ℃ 이하, 특히 25 내지 40 ℃의 용융점을 갖는 경화성 왁스를 포함하는 신규한 경화성 고체 잉크 조성물을 제공한다.
특히, 본 발명의 구현예는 하기 화학식을 갖는 하나 이상의 아크릴레이트를 포함하는 경화성 왁스를 추가로 포함하는 잉크 비히클: 및
Figure 112012017350564-pat00001
(여기서, n은 22 이하이고, 25 내지 40 ℃의 용융점을 가진다)
선택적으로 착색제를 포함하는 경화성 상 변화 잉크를 제공한다.
다른 구현예에서, 전술한 경화성 상 변화 잉크를 이미지에 따른 방식 (imagewise manner)으로 기재에 도포하는 단계; 및 상기 경화성 상 변화 잉크를 방사선에 노출시켜 상기 잉크를 경화시키는 단계를 포함하는 이미지 형성방법을 제공한다.
도 1a는 본 발명의 구현예에 따른 용융 특성이 확인된 경화성 아크릴레이트 왁스의 시차 주사 열량측정 (differential scanning calorimetry, DSC) 데이터이다.
도 1b는 용융 특성이 확인된 제어 경화성 왁스의 시차 주사 열량측정 데이터이다.
도 2는 본 발명의 저-용융 경화성 아크릴레이트 왁스를 함유하는 경화성 상 변화 잉크의 유동 데이터를 본 발명의 구현예에 따른 고 용융 제어 경화성 왁스를 함유하는 경화성 상 변화 잉크와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 저 용융 경화성 아크릴레이트 왁스를 포함하는 테스트 잉크에 대한 75°광택 값을 구현예에 따른 제어 고 용융 경화성 왁스를 포함하는 잉크와 비교하여 나타낸 그래프이다.
경화성 상 변화 잉크 기술은 인쇄 성능 및 다수 시장을 거쳐 고객층을 넓히고, 인쇄 도포의 다양화는 인쇄 헤드 기술, 인쇄 공정 및 잉크 물질의 효과적인 통합에 의해 촉진될 것이다. 상 변화 잉크 조성물은 상온에서 고체이고, 용융 잉크가 기재에 도포되는 상승하는 온도에서 용융되는 것이 특징이다. 상기에서 논의한 바와 같이, 현재의 잉크 선택은 다양한 기재상에 인쇄되고 향상된 견고함을 제공하지만, 이러한 선택은 높은 또는 다양한 수준의 광택을 필요로 하는 특정 애플리케이션에 항상 충족되는 것은 아니다.
본 발명의 구현예는 잉크젯 인쇄, 특히 생산 잉크젯 인쇄 (production ink jet printing)에 사용하기 위한 고광택 자외선 (UV) 경화성인 상 변화 잉크를 위한 신규한 조성물을 제공한다. 방사선 경화성 상 변화 잉크는 일반적으로 적어도 하나의 경화성 모노머, 경화성 왁스, 겔화제, 방사선 활성 개시제, 특히 잉크의 경화성 구성 요소 (특히 경화성 모노머)의 중합을 개시하는 광개시제 및 선택적으로 착색제를 포함하는 잉크 비히클을 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 신규한 상 변화 잉크 조성물은 약 40 내지 약 25 ℃, 25 및 40 ℃의 사이, 약 25 내지 약 35 ℃ 또는 약 30 내지 약 35 ℃의 용융점을 갖는 경화성 왁스를 포함한다. 이러한 조성물은 오버코트 없이 고광택 이미지를 직접 인쇄함으로써 종래 상 변화 잉크에 상당한 향상을 제공한다.
구현예에서, 고광택 잉크 조성물은 잉크 비히클에서 왁스로 경화성 아크릴레이트를 사용하여 얻어지고, 경화성 아크릴레이트는 약 85 내지 약 90 ℃의 분사 온도와 가까운 용융점을 갖는 흔히 사용되는 아크릴레이트 왁스 (예컨대, Unilin 350-아크릴레이트)보다 낮은 용융 온도뿐 아니라, 급격한 용융 전이를 갖는다. 적합한 아크릴레이트는 C18 아크릴레이트, C20 아크릴레이트, C22 아크릴레이트 및 이들이 임의로 조합된 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일반적인 구현예에서, 적합한 아크릴레이트에는 왁스 혼합물의 용융점이 40 ℃ 이하를 갖는 한은 C22의 사슬 길이를 갖는 어떠한 아크릴레이트 조합이라도 포함된다. 예를 들어, 아크릴레이트는 하기 화학식을 가질 수 있다:
Figure 112012017350564-pat00002
여기서, n은 22 이하, 약 22 내지 약 16 또는 약 22 내지 약 18이다. 특정 구현예에서, 적합한 아크릴레이트는 C18 아크릴레이트 약 40 내지 약 55 중량%, C20 아크릴레이트 0 내지 약 15 중량% 및 C22 아크릴레이트 약 35 내지 약 45 중량%의 조합을 포함한다.
추가 구현예에서, 가변성 광택 잉크 조성물은 전술한 고광택 잉크 조성물 및 인쇄 내에서 광택을 조정하는 중간 또는 저광택 잉크를 사용하여 얻어진다. 예를 들어, 가변성 광택은 하프톤 패턴에서 저광택과 고광택 잉크 또는 중간 광택과 고광택 잉크를 개별적으로 분사하거나 다른 광택 수준의 잉크를 혼합하여 달성될 수 있다. 따라서, 이러한 조성물은 오버코트 없이 고광택 이미지를 직접 인쇄할 뿐 아니라, 사실적인 디지털, 가변성 광택을 달성하기 위한 방법을 제공함으로써 이전 상 변화 잉크에 상당한 향상을 제공한다.
경화성 왁스는 잉크 조성물 총중량의 약 15 중량% 내지 약 1 중량%, 약 15 중량% 내지 약 5 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 잉크 조성물에 존재하지만, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 이러한 신규한 고광택 잉크 조성물로 만들어진 인쇄는 BYK TriGloss 광택도계로 측정했을 때 표준 잉크와 비교하여 약 50 내지 약 60 GU (75 정도)로 증가된 상당히 높은 광택을 보여준다. 또한, 레올로지 (rheology) 측정은 상온 및 분사 온도에서의 점도가 표준 잉크와 본질적으로 동일한 것을 보여준다.
분사 후, 조성물은 조성물을 경화시키기 위한 경화 에너지에 노출될 수 있다. 용어 "경화성"은 예를 들어, 유리 라디칼 루트를 포함하는 중합 (polymerization)을 통해 경화될 수 있는 물질 및/또는 중합이 방사선-감광성 광개시제의 사용을 통해 광개시되는 물질을 나타낸다. 용어 "방사선-경화성"은 예를 들어, 빛과 열 소스 및 개시제의 존재 또는 부재를 포함하는 방사선 소스의 노출하에서 경화되는 모든 형태를 나타낸다. 예시적인 방사선-경화 기술은 예를 들어, 자외선 (UV) 광 또는 선택적으로 광개시제 및/또는 감광제 (sensitizer)의 존재하에서 발광다이오드 (LED), 수은 아크 램프, 크세논 램프 등과 같은 임의의 적절한 소스로부터 거의 눈에 보이지 않는 200-400 ㎚의 파장을 갖는 광을 이용한 경화, 선택적으로 광개시제의 부재에서 전자-빔 방사를 이용한 경화, 고온 열 개시제의 존재 또는 부재 (분사 온도에서 크게 비활성일 수 있음)에서 열경화를 이용한 경화 및 이들의 적절한 조합을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 잉크 조성물의 점도는 고체로 굳게하는 경화 에너지의 적절한 소스로의 노출로 인해 더욱 증가되나, 경화된 잉크 조성물의 점도는 일상적으로 측정할 수는 없다.
추가 구현예에서, 반응성 희석제, 모노머, 코-모노머 및/또는 올리고머는 예를 들어, 잉크의 약 10 내지 약 90 중량%, 예컨대 잉크의 약 20 내지 약 80 중량% 또는 잉크 조성물 총중량의 약 50 내지 약 70 중량%의 양으로 잉크에 존재할 수 있지만, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 특정 구현예에서, 잉크는 고형화제 (gelling agent) 또는 겔화제를 임의의 적절한 양, 예컨대 잉크의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 잉크 조성물 총중량의 약 5 중량% 내지 약 12 중량%와 같이 잉크의 약 2 중량% 내지 약 20 중량%로 포함될 수 있으나, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 특정 구현예에서, 특정 구현예에서, 방사선 활성 개시제 (radiation activated initiator)는 예를 들어, 잉크 조성물 총중량의 약 1 내지 약 12 중량% 또는 약 2 내지 약 10 중량%와 같이 약 0.5 내지 약 15 중량%일 수 있으나, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 본 발명의 구현예에서, 착색제는 안료 또는 염료일 수 있고, 잉크 조성물 총중량의 약 0.5 내지 약 20 중량% 또는 약 1 내지 약 15 중량%와 같이 잉크의 약 0.1 내지 약 25 중량%와 같은 임의의 적절한 양으로 잉크에 포함될 수 있으나, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 특정 구현예에서, 착색제는 안료 분산물이다. 이러한 구현예에서, 안료 분산물은 임의의 적절한 분산제와의 조합으로 하기 기재로부터 선택되는 적절한 안료를 포함한다.
경화성 모노머
구현예에서, 경화성 상 변화 잉크는 적어도 하나의 겔화제, 적어도 하나의 경화성 왁스, 선택적인 광개시제, 선택적인 착색제 및 적어도 하나의 경화성 모노머를 포함하는 잉크 비히클을 포함한다. 구현예에서, 하나 이상의 경화성 액체 모노머가 경화성 상 변화 잉크에 존재하는 경우 경화성 액체 모노머는 "코-모노머"로 나타낸다. 상기 코-모노머는 임의의 적절한 경화성 모노머로부터 선택될 수 있다.
구현예의 잉크 조성물은 에폭시-폴리아미드 복합물 겔화제와 같은 겔화제 물질의 용해성 및 고형 특성 때문에 제1 코-모노머를 포함할 수 있고, 이는 잉크 비히클이 UV-경화성 액체 모노머와 같은 경화성 액체 모노머를 포함하는 경우 열적으로 유도되고 가역적인 겔 상을 갖는 잉크 비히클을 포함하는 잉크 조성물을 제조하는데 유용하다. 이러한 액체 조성물의 겔 상은 수용 기재로 잉크 액적이 고정되게 한다.
또한, 다관능성 아크릴레이트 모노머/올리고머는 반응성 희석제로서 뿐만 아니라, 경화된 이미지의 가교 밀도 (cross-link density)를 증가시키는 물질로 사용될 수 있고, 이를 통해 경화된 이미지의 인성 (toughness)이 향상된다.
용어 "경화성 모노머"는 또한 경화성 올리고머를 포함하는 것을 의미하고, 조성물에서 사용될 수도 있다. 조성물에 사용될 수 있는 적합한 경화성 올리고머의 예는 약 75 cPs 내지 약 7,500 cPs 또는 약 100 cPs 내지 약 5,000 cPs와 같은 예를 들어, 약 50 cPs 내지 약 10,000 cPs의 낮은 점도를 갖는다. 이러한 올리고머의 예는 SarTomer Company사 (Exeter, PA)로부터 입수가능한 CN549, CN131, CN131B, CN2285, CN3100, CN3105, CN132, CN133, CN132, Cytec Industries (Smyrna, GA)로부터 입수가능한 Ebecryl 140, Ebecryl 1140, Ebecryl 40, Ebecryl 3200, Ebecryl 3201, Ebecryl 3212, Cognis Corporation (Cincinnati, OH)으로부터 입수가능한 PHOTOMER 3660, PHOTOMER 5006F, PHOTOMER 5429, PHOTOMER 5429F, BASF Corporation (Florham Park, NJ)으로부터 입수가능한 LAROMER PO 33F, LAROMER PO 43F, LAROMER PO 94F, LAROMER UO 35D, LAROMER PA 9039V, LAROMER PO 9026V, LAROMER 8996, LAROMER 8765, LAROMER 8986 등을 포함할 수 있다. 언급한 바와 같이 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트는 또한 펜타에리트릴톨 테트라(메트)아크릴레이트, 1,2 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 1,12-도데카놀 디(메트)아크릴레이트, 트리스 (2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 아민-개질된 폴리에테르 아크릴레이트 (PO83 F, LR 8869 및/또는 LR 8889 (모두 BASF Corporation으로부터 입수가능)로 입수가능), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 프로폭시화 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타-/헥사-아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (SR399LV 및 SR 494로서 Sartomer Co.사로부터 입수가능) 등으로 만들어질 수 있다.
구현예에서, 경화성 모노머는 짧은 사슬 알킬 글리콜 디아크릴레이트 또는 에테르 디아크릴레이트로부터 선택되거나 카프로락톤 아크릴레이트 및 상업적으로 입수가능한 제품 CD536, CD 2777, CD585 및 CD586 (Sartomer Co사로부터 입수가능)과 같은 짧은 사슬 알킬 에스테르 치환기를 갖는 아크릴레이트로부터 선택될 수 있다.
또한, 경화성 모노머 또는 올리고머는 점도 감소제, 조성물이 경화되는 경우의 바인더, 접착 촉진제, 반응성 희석제 및 경화된 이미지의 가교 밀도를 증가시킬 수 있는 가교제 (crosslinking agent)로서 다양하게 작용할 수 있고, 이에 의해 경화된 이미지의 인성을 향상시킬 수 있다. 적절한 모노머는 저분자량, 낮은 점도 및 낮은 표면 장력을 가질 수 있고, UV 광과 같은 방사선에 노출되면 중합되는 작용기를 포함할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 하나 이상의 모노머는 잉크 조성물 총중량의 약 20 내지 약 80 중량% 또는 약 50 내지 약 70 중량%와 같은 예를 들어, 잉크의 약 10 내지 약 90 중량%의 양으로 잉크에 존재할 수 있으나, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
경화성 겔화제
경화성 상 변화 잉크 조성물은 적어도 하나의 겔화제를 포함할 수 있다.
유기 겔화제는 원하는 온도 범위 내에서 잉크 비히클 및 잉크 조성물의 점도를 급격하게 증가시키는 작용을 한다. 특히, 겔화제는 잉크 조성물이 분사되는 특정 온도 이하의 온도에서 잉크 비히클 내에 반-고체 겔 (semi-solid gel)을 형성한다. 반-고체 겔 상은 하나 이상의 고체 겔화제 분자 및 액체 용매를 포함하여 동적 평형으로 존재하는 물리적인 겔이다. 반-고체 겔 상은 수소 결합, 반데르 발스 상호작용, 방향족 비-결합 상호작용, 이온 또는 배위 결합, 런던 분산력 등과 같은 비-공유 결합 상호작용에 의해 서로 유지된 분자 구성 요소의 동적 네트워크 조립체이고, 온도 또는 기계적 교반, 또는 pH 또는 이온 강도와 같은 화학적 힘과 같은 물리적 힘에 의한 자극하에서, 거시적 수준에서 액체로부터 반-고체 상태로 가역적으로 전이할 수 있다. 온도가 겔-상 전이 이상 또는 이하로 변화할 때 잉크 조성물은 반-고체 겔 상태와 액체 상태 사이에서 열적으로 가역 전이를 나타낸다. 반-고체 겔 상과 액체 상 사이에서의 이러한 전이의 가역 사이클은 잉크 조성물에서 수차례 반복될 수 있다. 하나 이상의 겔화제 혼합물은 상 변화 전이에 영향을 미치도록 사용될 수 있다.
따라서 겔화제의 상 변화 성질은 기재에 잉크를 분사 후 기재 위의 분사된 잉크 조성물에서의 빠른 점도 증가를 야기하도록 사용될 수 있다. 특히, 분사된 잉크 액적은 이미지-수용 매체 (예를 들어, 종이)와 같은 수용 기재상의 위치로 고정될 것이고, 이는 잉크 조성물이 액체 상태로부터 겔 상태 (또는 반-고체 상태)로 상당한 점도 변화를 겪는 상 변화 전이의 실행을 통한 잉크 조성물의 잉크-분사 온도보다 낮은 온도에서이다.
구현예에서, 잉크 조성물이 겔 상태를 형성하는 온도는 예를 들어, 약 10 ℃ 또는 잉크 조성물의 분사 온도보다 더 낮은 임의의 온도인 잉크 조성물의 분사 온도 이하의 임의의 온도이다. 잉크 조성물이 액체 상태인 분사 온도로부터 잉크 조성물이 겔 상태로 변환하는 겔 전이 온도까지의 냉각하에서 잉크 점도는 빠르고 크게 증가한다.
잉크 조성물을 위한 적절한 겔화제는 잉크 비히클 내에서 모노머/올리고머를 빠르고 가역적으로 겔화하고, 예를 들어 약 10 ℃ 내지 약 85 ℃의 온도 범위 내에서 좁은 상 변화 전이를 나타낸다. 예시적인 잉크 조성물의 겔 상태는 103 mPa·s와 같은 최소 102.5 mPa·s를 나타내야하고, 분사 온도에서의 점도와 비교하여 예를 들어, 약 30 ℃ 내지 약 60 ℃의 기재 온도에서 점도가 증가해야 한다. 특정 구현예에서, 겔화제 함유 잉크 조성물은 분사 온도 이하인 5 ℃ 내지 10 ℃ 내에서 점도가 빠르게 증가하고, 예를 들어 약 106배의 분사 점도인 104배의 분사 점도 이상의 점도에 결국 도달한다.
잉크 조성물에 사용되기에 적절한 겔화제는 경화성 아미드, 경화성 폴리아미드-에폭시 아크릴레이트 구성 요소와 폴리아미드 구성 요소, 경화성 에폭시 수지와 폴리아미드 수지를 포함하는 경화성 복합 겔화제, 이들의 혼합물 등으로 구성되는 경화성 겔화제를 포함한다. 도포 후 조성물이 냉각될수록 조성물의 점도는 빠르게 증가하기 때문에 조성물 내에서의 겔화제 포함은 기재로 과잉 침투 없이 기재의 하나 이상의 부분 상 및/또는 이미 기재 위에 형성된 이미지의 하나 이상의 부분과 같은 기재 위에 조성물이 도포되게 한다. 종이와 같은 다공성 기재로의 액체의 과잉 침투는 기재 불투명도 (opacity)를 바람직하지 못하게 감소시킬 수 있다. 경화성 겔화제는 또한 조성물의 모노머 (들)의 경화에 참여할 수 있다.
조성물에 사용하기에 적절한 겔화제는 조성물이 실리콘 또는 다른 오일을 갖는 기재 위에 사용되는 경우 젖음성을 향상시키기 위해 원래 양친매성 (amphiphilic)일 수 있다. 양친매성은 분자의 극성 및 비-극성 부분 모두를 갖는 분자를 나타낸다. 예를 들어, 겔화제는 긴 비-극성 탄화수소 사슬 및 극성 아미드 연결기를 가질 수 있다.
아미드 겔화제는 하기 화학식의 혼합물일 수 있다
Figure 112012017350564-pat00003
여기서,
R1은 다음과 같다:
(i) 약 1개의 탄소 원자 내지 약 8개의 탄소 원자 또는 약 1개의 탄소 원자 내지 약 5개의 탄소 원자와 같이 약 1개의 탄소 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 (여기서, 알킬렌기는 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬렌기를 포함하는 2가의 지방족기 또는 알킬기이고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
(ii) 약 3개의 탄소 원자 내지 약 10개의 탄소 원자 또는 약 5개의 탄소 원자 내지 약 8개의 탄소 원자와 같이 약 1개의 탄소 원자 내지 약 15개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌기 (여기서, 아릴렌기는 치환 및 비치환 아릴렌기를 포함하는 2가의 방향족기 또는 아릴기이고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 아릴렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
(iii) 약 6개의 탄소 원자 내지 약 22개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 12개의 탄소 원자와 같이 약 6개의 탄소 원자 내지 약 32개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬렌기 (여기서, 아릴알킬렌기는 치환 및 비치환 아릴알킬렌기를 포함하는 2가의 아릴알킬기이고, 아릴알킬렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 아릴알킬렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), 또는
(iv) 약 6개의 탄소 원자 내지 약 22개의 탄소 원자 또는 약 7개의 탄소 원자 내지 약 15개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 32개의 탄소 원자를 갖는 알킬아릴렌기 (알킬아릴렌기는 치환 및 비치환 알킬아릴렌기를 포함하는 2가의 알킬아릴기이고, 알킬아릴렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬아릴렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
여기서, 치환된 알킬렌, 아릴렌, 아릴아킬렌 및 알킬아릴렌기에서의 치환기는 할로겐 원자, 시아노기, 피리딘기, 피리디늄기, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설파이드기, 니트로기, 니트로소기, 아실기, 아조기, 우레탄기, 우레아기, 이들의 혼합물 등일 수 있고, 둘 이상의 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다;
서로 독립적인 R2 및 R2' 각각은 하기와 같다:
(i) 약 1개의 탄소 원자 내지 약 48개의 탄소 원자 또는 약 1개의 탄소 원자 내지 약 36개의 탄소 원자와 같이 약 1개의 탄소 내지 약 54개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기,
(ii) 약 5개의 탄소 원자 내지 약 13개의 탄소 원자 또는 약 5개의 탄소 원자 내지 약 10개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 15개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌기,
(iii) 약 7개의 탄소 원자 내지 약 33개의 탄소 원자 또는 약 8개의 탄소 원자 내지 약 15개의 탄소 원자와 같이 약 6개의 탄소 원자 내지 약 32개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬렌기, 또는
(iv) 약 6개의 탄소 원자 내지 약 22개의 탄소 원자 또는 약 7개의 탄소 원자 내지 약 15개의 탄소 원자와 같이 약 6개의 탄소 원자 내지 약 32개의 탄소 원자를 갖는 알킬아릴렌기,
여기서, 치환된 알킬렌, 아릴렌, 아릴알킬렌 및 알킬아릴렌기에서의 치환기는 할로겐 원자, 시아노기, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 아실기, 애시드 앤하이드라이드기, 아지드기, 아조기, 시아나토기, 우레탄기, 우레아기, 이들의 혼합물 등일 수 있고, 둘 이상의 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다;
서로 독립적인 R3 및 R3' 는 다음 중 하나이다:
(a) 1-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온으로부터 유도된 하기 화학식의 기,
Figure 112012017350564-pat00004
1-하이드록시시클로헥실페닐케톤으로부터 유도된 하기 화학식의 기,
Figure 112012017350564-pat00005
2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온으로부터 유도된 하기 화학식의 기 또는
Figure 112012017350564-pat00006
N,N-디메틸에탄올아민 또는 N,N-디메틸에틸렌디아민으로부터 유도된 하기 화학식의 기
Figure 112012017350564-pat00007
등과 같은 광개시기 (photoinitiating group), 또는:
(b) 기는 다음과 같다:
(i) 약 3개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 4개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 2개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 (선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬기를 포함하며, 여기서 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
(ii) 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 가지며, 페닐 등과 같은 아릴기 (치환 및 비치환 아릴기를 포함하고, 여기서, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 아릴기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
(iii) 약 5개의 탄소원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 가지며, 벤질 등과 같은 아릴알킬기 (치환 및 비치환 아릴알킬기를 포함하고, 여기서, 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다) 또는
(iv) 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 가지며, 톨릴 등과 같은 알킬아릴기 (치환 및 비치환 알킬아릴기를 포함하며, 여기서 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다),
여기서, 치환된 알킬, 아릴알킬 및 알킬아릴기에서의 치환기는 할로겐 원자, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설파이드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 아실기, 애시드 앤하이드라이드기, 아지드기, 아조기, 시아나토기, 이소시아타노기, 티오시아나토기, 이소티오시아타노기, 카르복실레이트기, 카르복실산기, 우레탄기, 우레아기, 이들의 혼합물일 수 있고, 둘 이상의 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다;
및 서로 독립적인 X 및 X' 각각은 산소 원자 또는 화학식 -NR4-의 기이고, 여기서 R4는 다음과 같다:
(i) 수소 원자;
(ii) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있으며, 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 알킬기,
(iii) 치환 및 비치환 아릴기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 아릴기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있으며, 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 아릴기,
(iv) 치환 및 비치환 아릴알킬기를 포함하고, 여기서 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있고, 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기, 또는
(v) 치환 및 비치환 알킬아릴기를 포함하고, 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 여기서 헤테로원자가 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있고, 약 5개의 탄소 원자 내지 약 60개의 탄소 원자 또는 약 6개의 탄소 원자 내지 약 30개의 탄소 원자와 같이 약 5개의 탄소 원자 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 알킬아릴기,
여기서, 치환된 알킬, 아릴, 아릴알킬 및 알킬아릴기에서의 치환기는 할로겐 원자, 에테르기, 알데하이드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설페이트기, 설포네이트기, 설폰산기, 설파이드기, 설폭사이드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 설폰기, 아실기, 애시드 앤하이드라이드기, 아지드기, 아조기, 시아나토기, 이소시아나토기, 티오시아나토기, 이소티오시아나토기, 카르복실레이트기, 카르복실산기, 우레탄기, 우레아기, 이들의 혼합물일 수 있고, 둘 이상의 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
구현예에서, 겔화제는 하기를 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다:
Figure 112012017350564-pat00008
Figure 112012017350564-pat00009
Figure 112012017350564-pat00010
여기서, -C34H56 +a-는 불포화 및 환형기일 수 있는 분지형 알킬렌기를 나타내고, 변수 "a"는 0-12의 정수이다.
구현예에서, 잉크의 겔화제는 하기 일반적인 구조식을 갖는 화합물일 수 있다
Figure 112012017350564-pat00011
,
Figure 112012017350564-pat00012
,
Figure 112012017350564-pat00013
, 또는
Figure 112012017350564-pat00014
.
상기한 바와 같이, 잉크는 잉크 조성물 총중량의 약 5 중량% 내지 약 12 중량%와 같이 예를 들어, 잉크의 약 2 중량% 내지 약 20 중량%인 잉크의 약 1 중량% 내지 약 30 중량%와 같은 임의의 적절한 양으로 고형화제 또는 겔화제를 포함할 수 있으나, 상기 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
상기한 바와 같이, 잉크 조성물은 경화성 아크릴레이트를 포함하는 적어도 하나의 경화성 왁스를 포함한다. 왁스 포함은 조성물이 도포 온도로부터 냉각되면 잉크 조성물의 점도 증가를 촉진시킬 수 있다. 따라서, 왁스는 또한 기재를 통해 조성물이 배어나오는 것을 방지하여 겔화제를 도울 수 있다.
경화성 왁스는 다른 구성 요소와 혼합될 수 있는 25 내지 40 ℃의 용융점을 갖는 임의의 저-용융 왁스 구성 요소일 수 있고, 경화성 모노머와 중합하여 폴리머를 형성한다. 왁스라는 용어는 예를 들어, 다양한 천연물, 개질된 천연물 및 흔히 왁스로 나타내지는 합성 물질 중 어느 것이나 포함한다.
경화성 왁스는 조성물의 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량% 또는 약 0.5 중량% 내지 약 15 중량%와 같이 예를 들어, 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 조성물에 포함될 수 있다.
착색제
잉크 조성물은 선택적으로 착색제를 함유할 수 있다. 착색제가 잉크 비히클에 용해되거나 분산되는 경우 임의의 염료, 안료, 이들의 혼합물 등을 포함하는 바람직한 효과적인 착색제를 잉크 조성물에 사용할 수 있다. 특정 구현예에서는 염료보다 일반적으로 값싸고 더욱 단단한 안료가 포함될 수 있다. 다수 염료의 색은 경화 단계 동안 짐작컨대 유리 라디칼에 의한 이들 분자 구조의 공격으로부터 발생하는 중합 공정에 의해 변경될 수 있다. 조성물은 컬러 인덱스 (C.I.) 용매 염료, 분산 염료, 개질된 산성 및 직접 염료, 염기성 염료, 황화 염료, 건염 염료 (Vat Dye)등과 같은 종래 잉크-착색제 물질과 조합하여 사용될 수 있다.
안료 또한 경화성 상 변화 잉크를 위한 적절한 착색제이다.
또한, 적절한 착색제는 US 특허 제7,053,227호, US 특허 제7,381,831호 및 US 특허 제7,427,323호에 기재되어 있고, 각각의 기재는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 병합된다.
잉크는 또한 잉크 세트의 유색 잉크에 사용되는 다양한 안료에 대해 우수한 흡착 친화력을 가지며 또한 잉크 비히클 내에서의 원하는 분산이 가능한 부분 또는 그룹을 갖는 계면활성제 또는 분산제를 안정화시키는 안료를 함유할 수 있다. 잉크 세트의 유색 잉크 모두에 대해 적절한 분산제를 선정하는 것은 분산제/안료 조합의 예측할 수 없는 성질 때문에 당업자가 수행할 수 있는 시행착오 적인 평가가 필요할 수 있다.
예시적인 분산제로서, 램덤 및 블록 코폴리머가 적절할 수 있다. 특히 바람직한 블록 코폴리머는 예를 들어, 아미노 또는 아미노 아크릴레이트 블록 A 및 아크릴레이트 블록 B를 포함하는 아미노 아크릴레이트 블록 코폴리머이고, 아크릴레이트 부분은 아미노 부분이 안료 표면으로 잘 흡수되는 동안 분산제가 잉크 비히클에 안정하고 잘 분산되게 한다. 본 발명에서 사용하기에 적절하다고 발견된 상업적으로 입수가능한 블록 코폴리머 분산제의 예는 DISPERBYK-2001 (BYK Chemie GmbH) 및 EFKA 4340 (Ciba Specialty Chemicals)이다.
착색제는 잉크 조성물의 약 2.0 내지 9 중량%와 같이 예를 들어, 잉크 조성물의 약 0.1 내지 약 15 중량%의 양으로 잉크 조성물에 포함될 수 있다.
개시제
경화성 상 변화 잉크 조성물은 선택적으로 예를 들어, 광개시제와 같은 개시제를 포함할 수 있다. 구현예에서, 이러한 개시제는 잉크 경화를 돕는데 바람직하다.
구현예에서, 방사선 예를 들어, UV 광 방사선을 흡수하여 잉크의 경화성 구성 요소의 경화를 개시하는 광개시제가 사용될 수 있다. 유리-라디칼 중합에 의해 경화되는 구현예의 잉크 조성물용 광개시제로서, 잉크 조성물은 아크릴레이트기 또는 폴리아미드로 구성되는 잉크를 함유하고 벤조페논, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, α-하이드록시알킬페논, α-하이드록시케톤, α-알콕시케톤, α-아미노케톤, α-알콕시알킬페논, α-아미노알킬페논 및 BASF로부터 IRGACURE 및 DAROCUR의 상품 명칭으로 판매되는 아실포스핀 광개시제와 같은 광개시제로 만들어질 수 있다. 적절한 광개시제의 특정 예는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 산화물 (BASF LUCIRIN TPO로서 입수가능); 2,4,6-트리메틸벤조일에톡시페닐포스핀 산화물 (BASF LUCIRIN TPO-L로서 입수가능); 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐-포스핀 산화물 (BASF IRGACURE 819로서 입수가능) 및 다른 아실 포스핀; 2-메틸-1-(4-메틸티오)페닐-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논 (BASF IRGACURE 907로서 입수가능) 및 1-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온 (BASF IRGACURE 2959로서 입수가능); 2-벤질 2-디메틸아미노 1-(4-모르폴리노페닐) 부타논-1 (BASF IRGACURE 369로서 입수가능); 2-하이드록시-1-(4-(4-(2-하이드록시-2-메틸프로피오닐)-벤질)-페닐)-2-메틸프로판-1-온 (BASF IRGACURE 127로서 입수가능); 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르포린-4-일페닐)-부타논 (BASF IRGACURE 379로서 입수가능); 티타노센; 이소프로필티오크산톤; 1-하이드록시-시클로헥실페닐케톤; 벤조페논; 2,4,6-트리메틸벤조페논; 4-메틸벤조페논; 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 산화물; 2,4,6-트리메틸벤조일페닐포스핀산 에틸 에스테르; 올리고(2-하이드록시-2-메틸-1-(4-(1-메틸비닐)페닐) 프로파논); 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논; 벤질-디메틸케탈; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 또한, 아민 상승제 (amine synergist), 즉 광개시제에 수소 원자를 공여하고 이를 통해 중합을 개시하는 라디칼 종 (species)을 형성하는 (아민 상승제는 또한 잉크에 용해된 산소를 소비할 수 있다 - 산소가 유리-라디칼 중합을 억제함에 따라 산소 소비는 중합 속도를 증가시킨다), 예를 들어, 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트 및 2-에틸헥실-4-디메틸아미노벤조에이트와 같은 코-개시제 (co-initiator)로 만들어질 수 있다. 이러한 목록은 완전한 것이 아니며, UV 광과 같은 원하는 파장의 방사선에 노출되면 유리-라디칼 반응을 개시하는 임의의 알려진 광개시제를 제한없이 사용할 수 있다.
구현예에서, 광개시제는 경화를 개시하기 위해 약 200 내지 약 420 ㎚ 파장의 방사선을 흡수할 수 있지만, 560 ㎚까지 흡수할 수 있는 티타노센과 같은 긴 파장에서 흡수하는 광개시제를 제한없이 사용할 수도 있다.
잉크 조성물에 포함되는 개시제의 총 함량은 잉크 조성물의 약 1 내지 약 10 중량%와 같이 예를 들어, 약 0.5 내지 약 15 중량%일 수 있다.
선택적인 첨가제
잉크 세트의 하나 이상의 잉크의 잉크 비히클은 선택적인 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 선택적인 첨가제는 계면활성제, 입사되는 UV 방사선을 흡수하고 결국 소실되는 열에너지로 변환하는 광안정제, 산화방지제, 이미지의 외관 및 마스크 황변 (mask yellowing)을 개선시킬 수 있는 형광 증백제 (optical brightener), 요변성 부여제 (thixotropic agent), 디웨팅제 (dewetting agent), 평활성 조정제 (slip agent), 발포제, 소포제, 흐름 촉진제, 다른 비경화성 왁스, 오일, 가소제, 결합제, 전기 도전제, 살진균제, 살균제, 유기 및/또는 무기 충전제 입자, 상이한 광택 수준을 만들거나 감소시키는 제제인 표면 조정제 (leveling agent), 유백제, 대전 방지제, 분산제 등을 포함할 수 있다.
잉크는 안정제로서, IRGASTAB UV 10 (BASF)와 같은 라디칼 스캐빈저 (radical scavenger)를 포함할 수 있다. 잉크는 또한 저장 동안 올리고머 및 모노머 성분의 중합을 막거나 적어도 지연시켜 조성물의 저장 수명 (shelf life)을 증가시킴으로써 조성물을 안정화시키기 위한 하이드로퀴논 또는 모노메틸에테르 하이드로퀴논 (MEHQ)과 같은 억제제를 포함할 수 있다.
잉크는 선택적으로 산화방지제를 함유하여 산화로부터 이미지를 보호할 수 있고, 잉크가 잉크 저장소에서 가열된 용융물로 존재하는 동안 산화로부터 잉크 구성 요소를 보호할 수 있다. 잉크 조성물의 선택적인 산화방지제는 산화로부터 이미지를 보호하고, 잉크 제조 공정의 가열 부분 동안 산화로부터 잉크 구성 요소도 보호한다. 존재하는 경우, 선택적으로 산화방지제가 존재할 경우, 산화방지제는 잉크 조성물의 적어도 약 0.01 중량%, 잉크 조성물의 적어도 0.1 중량%, 또는 잉크 조성물의 적어도 약 1 중량%와 같이 임의의 원하거나 효과적인 양으로 구현예의 잉크 조성물에 존재한다.
경화성 상 변화 잉크는 상온에서 고체 또는 유사-고체 (solid-like)이다. 경화성 상 변화 잉크는 잉크의 분사 온도에서 예를 들어, 약 3 내지 약 20 mPas, 약 5 내지 약 20 mPas 또는 약 8 내지 약 15 mPas인 약 20 mPas 이하와 같이 약 30 mPas 이하의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 잉크는 액체 상태로 분사되고, 이는 분사 전에 잉크를 용융하기 위해 열을 적용하여 달성된다. 잉크는 특히 약 120 ℃이하의 온도, 예를 들어 약 50 ℃ 내지 약 110 ℃, 약 60 ℃ 내지 약 100 ℃ 또는 약 70 ℃ 내지 약 90 ℃의 낮은 온도에서 분사되는 것이 바람직하다. 따라서 잉크는 압전 잉크젯 장치에 사용하는 것이 이상적으로 적합하다.
고형화제가 잉크에 사용되는 경우, 잉크가 겔 상태를 형성하는 온도는 잉크의 분사 온도 이하인 임의의 온도, 예를 들어 약 5 ℃ 또는 잉크의 분사 온도 휠씬 이하이다. 구현예에서, 겔 상태는 약 40 ℃ 내지 약 80 ℃ 또는 약 40 ℃ 내지 약 65 ℃와 같이 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도에서 형성될 수 있다. 잉크가 액체 상태인 분사 온도에서 잉크가 겔 상태인 겔 온도까지 냉각시킬 때 잉크 점도는 빠르고 크게 증가한다. 점도 증가는 예를 들어, 적어도 약 102.5배 증가한다.
잉크 조성물은 임의의 원하거나 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 잉크 캐리어의 구성 요소 각각은 서로 혼합된 후 적어도 예를 들어, 약 60 ℃ 내지 약 120 ℃, 80 ℃ 내지 약 110 ℃, 85 ℃ 내지 약 100 ℃ 또는 약 85 ℃ 내지 약 95 ℃의 적어도 용융점까지 상기 혼합물이 가열될 수 있다. 착색제는 잉크 성분이 가열되기 전 또는 후로 첨가될 수 있다. 다음으로 가열된 혼합물을 약 5초 내지 약 10분 또는 그 이상 동안 교반하여 상당히 균질하고, 균일한 용융물을 얻은 다음 주변 온도까지 잉크를 냉각 (일반적으로 약 20 ℃ 내지 약 25 ℃)한다. 잉크는 주변 온도에서 겔이다. 잉크는 직접 인쇄 잉크젯 공정용으로 기계에 사용될 수 있다. 본 발명에서 기술하는 다른 구현예는 본 발명에서 기술하는 잉크를 잉크젯 인쇄 기계로 도입 (incorporate)하는 단계, 상기 잉크를 용융하는 단계 및 상기 용융된 잉크 액적을 이미지에 따른 패턴으로 기록 기재 위에 배출하는 단계를 포함하는 공정에 관한 것이다. 하나의 특정 구현예에서, 본 발명에 따른 인쇄 장치는 압전 인쇄 공정을 이용하고, 잉크 액적은 압전 진동 요소의 진동에 의해 이미지에 따른 패턴으로 배출되게 한다. 본 발명에 따른 잉크는 고온 용융 어코스틱 잉크젯 인쇄, 고온 용융 연속 스트림 또는 편향 잉크젯 인쇄 등과 같은 다른 고온 용융 인쇄 공정에 이용될 수도 있다. 본 발명에 따른 상 변화 잉크는 또한 고온 용융 잉크젯 인쇄 공정 외의 인쇄 공정에도 사용될 수 있다. 어떠한 적절한 기재 또는 기록 시트도 사용할 수 있다.
실시예 1
경화성 상 변화 잉크의 제조
하기 표 1에서 기재된 조성물을 갖는 UV 경화성 상 변화 잉크를 13000 rpm 및 85 ℃에서 1 내지 약 1.5시간 동안 균질화하여 250g 정도로 제조하였다. 이들 잉크간의 중요한 차이는 경화성 왁스 성분이고, 표준 잉크의 경우 경화성 왁스는 UNILIN-350 아크릴레이트 (DSC에 의한 용융점 = 82 ℃)이며, 본 발명의 구현예의 경우 표준 왁스 성분은 ~38 ℃의 용융점 (도 1a에 도시됨)을 가지며 C18, C20 및 C22 아크릴레이트의 혼합물인 AGEFLEX FA-1822 (스웨덴 바젤 Ciba, Inc.로부터 입수가능)로 교체되었다. 또한, 하기 DSC 데이터는 AGEFLEX 왁스의 용융 전이 (도 1a)는 UNILIN 350계 물질 (도 1b)보다 휠씬 급격하다는 것을 보여준다.
성분 대조군 (중량%) 실시예 1 (중량%)
겔화제 아미드 겔화제 7.5 7.5
왁스 UNILIN 350 아크릴레이트 5 -
광개시제 IRGACURE 127 3.5 3.5
광개시제 IRGACURE 819 2 2
광개시제 IRGACURE 379 3 3
광개시제 IRGASTAB UV10 0.2 0.2
안료 분산 시안 안료 분산 20 20
왁스 AGEFLEX FA-1822 - 5
반응성
희석제		 SR9003 (프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트) 58.8 58.8
총합 100 100
테스트 결과
수득된 잉크는 분사 온도에서 10 cps 이하의 점도 및 상온에서 106 cps의 점도를 갖는 유리한 레올로지를 나타내었다. 50 ㎜ 평행 플레이트를 갖춘 TA Instrument로부터 RFS3 제어된 변형률 점도계를 사용하여 기록된 동적 온도 단계 데이터를 하기 도 2에 나타낸다.
도 1의 잉크는 개질된 Xerox PHASER 8860 인쇄기를 이용하여 85 ℃에서 코팅되지 않은 MYLAR 기재 위로 직접 분사하였다. 다음으로 인쇄된 이미지는 UV 조명 (Fusion UV, D 전구로 맞춰진 Hg 램프)하, 100 fpm의 컨베이어 속도에서 경화시켰다. 그 후 결과적인 경화된 인쇄물은 BYK 광택도계로 75°광택을 측정하여 광택도 (glossiness)를 분석하였다. 도 3에 도시된 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 새로운 잉크 조성물은 현재 표준 배합보다 광택이 상당히 크다. 이러한 차이는 눈으로 쉽게 알아볼 수 있다.

Claims (19)

  1. 하기 화학식을 갖는 하나 이상의 아크릴레이트를 포함하는 경화성 왁스를 추가로 포함하는 잉크 비히클; 및
    Figure 112017055856922-pat00022

    (상기 식에서, n은 16 내지 22이고, 25 내지 40 ℃ 사이의 용융점을 갖는다)
    선택적으로 착색제;를 포함하는 경화성 상 변화 잉크로서,
    경화성 상 변화 잉크로 인쇄된 기재의 인쇄된 면적의 광택 값이 75°에서 측정시 80 내지 100 gu인 경화성 상 변화 잉크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화성 왁스는 40 내지 55 중량%의 C18 아크릴레이트, 0 내지 15 중량%의 C20 아크릴레이트 및 35 내지 45 중량%의 C22 아크릴레이트의 조합을 포함하는 경화성 상 변화 잉크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화성 왁스는 경화성 상 변화 잉크 총 중량의 15 중량% 내지 1 중량%의 양으로 존재하는 경화성 상 변화 잉크.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 경화성 왁스는 경화성 상 변화 잉크 총 중량의 10 중량% 내지 5 중량%의 양으로 존재하는 경화성 상 변화 잉크.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화성 왁스는 25 내지 35 ℃의 용융점을 갖는 경화성 상 변화 잉크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크 비히클은 겔화제, 반응성 희석제 및 개시제를 추가로 포함하는 경화성 상 변화 잉크.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 겔화제는 하기 화학식의 화합물인 경화성 상 변화 잉크:
    Figure 112017020494012-pat00016

    (여기서, R1은 (i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬렌기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 알킬렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬렌기, (ii) 치환 및 비치환 아릴렌기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 아릴렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴렌기, (iii) 치환 및 비치환 아릴알킬렌기를 포함하고, 여기서 아릴알킬렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 아릴알킬렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴알킬렌기, 또는 (iv) 치환 및 비치환 알킬아릴렌기를 포함하고, 여기서 알킬아릴렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 알킬아릴렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬아릴렌기이고, 서로 독립적인 R2 및 R2' 각각은 (i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬렌기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 알킬렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬렌기, (ii) 치환 및 비치환 아릴렌기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 아릴렌기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴렌기, (iii) 치환 및 비치환 아릴알킬렌기를 포함하고, 여기서 아릴알킬렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 및 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 아릴알킬렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴알킬렌기, 또는 (iv) 치환 및 비치환 알킬아릴렌기를 포함하고, 여기서 알킬아릴렌기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 알킬아릴렌기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬아릴렌기이고, 서로 독립적인 R3 및 R3' 각각은 (a) 광개시기, 또는 (b) (i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬기, (ii) 치환 및 비치환 아릴기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 아릴기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴기, (iii) 치환 및 비치환 아릴알킬기를 포함하고, 여기서 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴알킬기, 또는 (iv) 치환 및 비치환 알킬아릴기를 포함하고, 여기서 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬아릴기, 및 서로 독립적인 X 및 X' 각각은 산소 원자 또는 화학식 NR4의 기이고, 여기서 R4는 (i) 수소 원자, (ii) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환 및 비치환 알킬기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬기, (iii) 치환 및 비치환 아릴기를 포함하고, 여기서 헤테로원자가 아릴기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴기, (iv) 치환 및 비치환 아릴알킬기를 포함하고, 여기서 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 아릴알킬기, 또는 (v) 치환 및 비치환 알킬아릴기를 포함하고, 여기서 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있으며, 헤테로원자가 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 알킬아릴기이다).
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 반응성 희석제는 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 알콕시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 트리데실 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디-트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에릴트리톨 펜타아크릴레이트, 에톡시화 펜타에릴트리톨 테트라아크릴레이트, 프로폭시화 글리세롤 트리아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 프로폭시화 메틸에테르 모노아크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소옥틸메타크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 디옥산 글리콜 디아크릴레이트, 부탄디올 디아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 경화성 모노머 또는 코-모노머인 경화성 상 변화 잉크.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 개시제는 벤조페논, 벤조페논 유도체, 벤질 케톤, α-알콕시 벤질 케톤, 모노머 하이드록시 케톤, 폴리머 하이드록시 케톤, α-아미노 케톤, 알콕시 케톤, 아실 포스핀 산화물, 메탈로센, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, α-하이드록시알킬페논, α-아미노알킬페논, 아실포스핀 광개시제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 경화성 상 변화 잉크.
  10. 청구항 1에 있어서,
    20℃ 내지 30℃의 온도에서 104 내지 106.5 cPs의 점도와, 분사 온도에서 5 내지 15 cPs의 점도를 가지는 경화성 상 변화 잉크.
  11. 착색제; 및 하기 화학식을 갖는 하나 이상의 아크릴레이트를 포함하는 경화성 왁스를 추가로 포함하는 잉크 비히클;을 포함하는 경화성 상 변화 잉크:
    Figure 112017055856922-pat00021

    n은 16 내지 22이고, 25 내지 40 ℃ 사이의 용융점을 가지고, 추가로 기재상에 상기 경화성 상 변화 잉크가 인쇄되고 경화되며, 상기 기재의 인쇄된 면적의 광택 값이 75°에서 측정시 80 내지 100 gu인 경화성 상 변화 잉크.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 기재의 인쇄된 면적의 광택이 상기 기재의 인쇄되지 않은 면적의 광택보다 높은 것인 경화성 상 변화 잉크.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 기재의 인쇄된 면적의 광택이 상기 인쇄된 면적 내에서 가변인 경화성 상 변화 잉크.
  15. 청구항 11에 있어서,
    20℃ 내지 30℃의 온도에서 104 내지 106.5 cPs의 점도와, 분사 온도에서 5 내지 15 cPs의 점도를 가지는 경화성 상 변화 잉크.
  16. 고광택 경화성 상 변화 잉크로서 청구항 1에 따른 경화성 상 변화 잉크와 저광택 경화성 상 변화 잉크를 이미지에 따른 방식(imagewise manner)으로 기재에 도포하여 인쇄 이미지 내의 광택을 조정하는 단계; 및
    상기 경화성 상 변화 잉크를 방사선에 노출시켜 잉크를 경화시켜 인쇄 이미지를 형성하는 단계;를 포함하는 이미지 형성 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 경화성 상 변화 잉크는 잉크젯 인쇄로 기재에 도포되는 이미지 형성 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 방사선은 자외선(UV) 광인 이미지 형성 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 도포 단계는 하프톤 패턴에서 상기 저광택 및 고광택 경화성 상 변화 잉크를 개별적으로 분사하는 단계, 또는 저광택 및 고광택 경화성 상 변화 잉크를 혼합하여 도포하는 단계를 포함하는 이미지 형성 방법.
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