KR101948544B1

KR101948544B1 - 유동학적 개질 잉크 및 인쇄방법

Info

Publication number: KR101948544B1
Application number: KR1020147034385A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 마이들레
Original assignee: 제이케이 그룹 에스.피.에이.
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2019-02-15
Also published as: EP2519591A1; US9758687B2; KR20120115990A; CN102753629B; BR112012016324B1; KR20150006062A; US20120021192A1; JP5781089B2; EP2519591B1; AU2010339037A1; CL2012001777A1; PE20130970A1; AU2010339037B2; BR112012016324A8; DK2519591T3; PL2519591T3; CN102753629A; WO2011079402A1; MX2012007669A; CA2785703C

Abstract

본 발명은 명세서에서 요약된 전단 담화제(shear thinning agent)를 포함하는 잉크젯(ink jet) 인쇄 잉크, 잉크를 포함하는 잉크 세트, 잉크의 제조방법, 잉크를 사용한 인쇄 방법 및 잉크젯 잉크에서 전단 담화제의 용도에 관한 것이다.

Description

유동학적 개질 잉크 및 인쇄방법{RHEOLOGY MODIFIED INK AND PRINTING PROCESS}

본 발명은 전단 담화제(shear thinning agent)를 포함하는 잉크젯(ink jet) 인쇄 잉크, 잉크를 포함하는 잉크 세트, 잉크의 제조방법, 잉크를 사용한 인쇄 방법 및 잉크젯 잉크에서 전단 담화제의 용도에 관한 것이다.

디지털 인쇄는 인쇄될 이미지를 빠르고 쉽게 변경할 수 있다. 그러나, 디지털 인쇄의 속도는 일반적으로 리소그래피(lithography) 인쇄 및 옵셋 프레스 방법 같은 일반적인 인쇄방법 보다 뒤처진다.

더 빠른 디지털 프린터 하드웨어를 생산하기 위한 노력이 진행 중이다. 특히 속도면에서 잉크젯 프린터를 개선하고 있다. 잉크젯 헤드는 잉크젯 프린터의 속도를 개선하기 위해 고주파에서 작동한다. 젯 잉크의 점도는 고주파 헤드가 잉크젯 프린터에 의해 사용될 때 증가한다.

잉크젯 프린터는 전통적으로 10 센티포아즈(cP) 이하의 점도를 가지는 잉크를 사용해왔다. 예를 들면, 많은 엡손 잉크젯 헤드가 통상적으로 25 ℃에서 약 3-5 cP의 점도를 가지는 잉크를 사용한다. 그러나, Aprion, Scitex Vision (Hewlett Packard), Spectra, Xaar, Ricoh, Kyocera 및 Seiko의 잉크젯 헤드 같은 최근의 잉크젯 헤드는 25 ℃에서 7 내지 15 cP의 점도를 가지는 잉크를 사용한다. 새로 제안된 프린터들은 더 높은 점도를 가지는 잉크를 사용한다. 예를 들어, 프린토스 (Printos) 헤드는 25 ℃에서 20 내지 100 cP 범위의 점도를 가지는 잉크를 사용한다.

높은 점도의 잉크를 사용하는 데에는 몇가지 문제점이 있다. 증점제와 글리콜을 사용하는 것은 잉크의 점도를 증가시킨다. 이러한 높은 점도의 잉크는, 예를 들면 40% 내지 45%(중량)의 클리콜을 포함한다. 글리콜의 비율이 높아지면 안료 또는 염료 같은 착색제의 비율이 상대적으로 낮아져야 하고, 그 결과 색 선명도(color vibrancy)가 저하된 인쇄 품질이 낮은 이미지를 생성한다.

또한, 글리콜 또는 유사한 증점제 및 보습제의 높은 비율은 고비율의 물을 포함하는 보다 전통적인 수성 잉크와 비교하여 종이, 플라스틱 또는 직물 같은 인쇄 표면에서 쉽게 건조되지 않는 잉크를 생성한다. 글리콜이나 유사한 제제의 비율이 높으면 인쇄된 후에 잉크를 건조시키기 위한 건조 후드(hood) 또는 유사한 장비가 필요할 수 있다.

고점도 잉크와 연관된 또다른 문제는 진한(thicker) 잉크는 잉크를 인쇄하는데 더 많은 에너지를 필요로 한다는 것이다. 프린터 헤드 파이어링(firing)의 추가 주파수와 프린터 헤드를 통해 더 점성인 잉크를 배출하는 추가 에너지의 필요는 프린트 헤드에서 상당량의 열을 발생시킨다. 고점도의 잉크를 사용하는 프린터는 프린트 헤드에서 열을 제거하는, 순환수 시스템 같은 냉각 장치를 필요로 할 수 있다. 예를 들면, 새로운 프린토스 헤드는 25 ℃에서 10-100 cP의 고점도 잉크를 분사 (fire)할 수 있지만, 헤드와 잉크의 온도를 감소시키기 위해 냉각 시스템을 프린트 헤드에 결합하여야 한다. 이러한 요건은 또한 프린터 비용과 프린터 사용 비용뿐만 아니라 헤드 기술의 복잡성을 증가시킨다.

그러므로, 본 발명의 목적은 최근 기술의 이러한 단점 중 적어도 일부를 경감시키는 것이다. 특히 고속 잉크젯 프린터에 필요한 고점도 잉크를 제공하는 잉크가 필요하다. 바람직한 잉크는 건조가 어려운 고농도 물질, 예를 들면 글리콜을 포함하지 않아야 한다. 바람직한 잉크는 또한 고비율의 착색제를 개선된 인쇄 품질을 위해 잉크에서 사용할 수 있어야 한다. 잉크는 고점도의 다른 잉크와 비교하여 프린트 헤드에서의 열 발생을 감소시켜야 한다.

이러한 목적은 청구항 1과 2에서 정의된 바와 같은 잉크젯 잉크에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 측면은 명세서와 독립항에 기술하였고, 바람직한 구체예는 명세서와 종속항에 기술하였다.

이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하였다. 본 명세서에서 제공/기술된 다양한 구체예, 선택성 및 범위는 자유롭게 조합될 수 있다. 또한, 특정한 구체예에 따라, 선택된 정의, 구체예 또는 범위가 적용되지 않을 수 있다. 또한, "포함하는"이란 용어는 본 발명의 내용 중에서 "함유하는" 또는 "이루어지는"의 의미를 포함한다.

"액체" 물질이란 주위 조건에서 액체인, 예를 들면 물 및 글리콜 같은 물질 또는 성분을 나타낸다. "고체" 물질이란 주위 조건에서 고체인, 예를 들면 안료 같은 물질 또는 성분을 나타낸다. 고체 물질은 안료, 분산 염료 또는 수지처럼 "분산된" 상태로 존재할 수 있으며, 또는 전단 담화제 같이 "용해된" 상태로 존재할 수 있다. 용해된 물질은 용액(즉, 단일 상(phase)), 마이셀 용액 또는 에멀젼(즉 두 개 상)으로 존재할 수 있다.

"프린트 헤드(print head)"란 용어는 이 분야에 공지되어 있으며, 특히 잉크젯 프린터의 잉크젯 헤드를 나타내며, 예를 들면 Epson, Aprion, Scitex Vision (Hewlett Packard), Spectra, Xaar, Ricoh, Seiko, Kyocera, Konica-Minolta, Trident, Imaje, Video-Jet, Canon, Memjet, Jemtex, Hitachi, Toshiba Tec.에서 상업적으로 입수할 수 있다.

본 발명은 잉크젯 프린터에 유용한 잉크이고, 인쇄 시에 액체이다. 잉크는 인쇄 전과 인쇄 직후에 상대적으로 높은 점성을 가진다. 잉크는 잉크젯 프린터의 헤드를 통과할 때 전단 응력과 잉크젯 프린터의 헤드에 의해 잉크에 적용된 다른 제한에 대응하여 옅어진다. 잉크의 유동학적 작용은 파이어링 공정에서 잉크에 적용된 유도(solicitation) 및 제한으로 인하여 변화하고 잉크의 점도는 잉크가 잉크젯 헤드를 통과할 때 감소하여 잉크의 점도는 잉크젯 헤드 내에서 실질적으로 감소한다. 잉크는 착색체, 전단 담화제 및 담체를 포함한다. 잉크는 잉크의 인쇄를 촉진하는 다른 물질을 포함할 수 있다.

따라서, 넓은 의미에서, 본 발명은 인쇄 시에 액체이고 잉크젯 프린터에서 사용하는데 적합한 잉크를 제공하고, 여기에서 잉크는 착색체, 전단 담화제 및 인쇄 시에 액체인 담체를 포함하고, 잉크는 주위 온도와 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 유입되기 전에 상대적으로 높은 점도를 가지며, 잉크의 점도는 잉크를 인쇄하는 동안 프린트 헤드에 의해 전단 담화제에 전단(shear)을 적용하여 프린트 헤드 내에서 감소한다.

일 구체예에서, 잉크는 착색체, 담체 및 전단 담화제를 포함하는 잉크젯 잉크이다. 잉크는 주위 온도 하에서 액체일 수 있고 인쇄 시에 액체이다. 본 발명의 잉크는 프린터 헤드에 유입되기 전에 상대적으로 높은 점도를 가지며, 여기에서 점도는 전단 담화제가 잉크젯 프린터 헤드의 정상 작동으로 유발된 전단과 접할 때 저하된다. 잉크가 잉크젯 프린터 헤드에서 배출되고, 프린터 헤드에서 발생된 전단 응력을 잉크에서 제거하면, 잉크의 점도는 상대적으로 더 높은 점도로 회복된다. 기재상에서의 높은 점도 잉크의 이점, 예를 들면 감소된 흡수 및 이미지의 블리딩(bleeding)은 고비율의 글리콜이나 빨리 건조하지 않는 유사 물질의 필요 없이 유지된다.

다른 구체예에서, 본 발명은, (i) 0.1-10 wt.%의 하나 이상의 액체 또는 용해된 전단 담화제; (ii) 0.9 - 30 wt.%의 하나 이상의 착색제; 40 - 99 wt.%의 수성 담체를 포함하는 잉크젯 잉크를 제공한다. 또한, 성분 (b)와 (c)는 함께 "베이스 잉크"로 지칭될 수 있으며, 성분 (a), (b) 및 (c) 모두의 조합은 "유동학 개질 잉크" (RMI)로 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하였다.

일 구체예에서, 전단 담화제는 액체 전단 담화제의 군에서 선택된다. 이 구체예에서는, 담체에 따라 전단 담화제가 수성 층, 마이셀 층 및/또는 제2 비(非)수성 층에 존재한다.

다른 구체예에서, 전단 담화제는 고체 전단 담화제의 군에서 선택된다. 이 구체예에서, 고체 전단 담화제는 부분적으로 또는 전체적으로, 바람직하게 전체적으로 본 발명의 잉크에 용해된다. 이 구체예에서는 담체에 따라 전단 담화제가 수성 층, 마이셀 층 및/또는 제2 비수성 층에 존재한다.

본 발명의 잉크는 하나 이상, 예를 들면 하나의 착색제를 포함한다. 착색제란 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 착색제를 찾을 수 있다. 본 발명의 내용에 있어서, 착색제라는 용어는 포괄적인 의미로 사용되며, 안료와 염료를 모두 포함한다. 이 용어는 특히 잉크젯 잉크에서 통상적으로 사용된 안료를 포함한다. 이 용어는 또한 잉크젯 잉크에서 통상적으로 사용된 염료, 예를 들면 반응성 염료, 산 염료, 분산 염료 및 승화형(sublimation) 염료를 포함한다. 그러므로, 본 발명은 고체 착색제, 예를 들면 안료, 승화형 염료 및 분산형 염료를 포함하는 잉크젯 잉크를 제공한다. 본 발명은 또한 가용 착색제, 예를 들면 반응성 염료 및 산 염료를 포함하는 잉크젯 잉크를 제공한다.

반응성 염료란 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 반응성 염료를 찾을 수 있다. 반응성 염료는 특히 모노클로로트리아진 (MCT) 및 비닐설폰 화학계 염료를 포함한다. 따라서, 본 발명은 착색제가 모노클로로트리아진 유도체와 비닐설폰 유도체로 구성되는 군에서 선택된 반응성 염료인, 여기에 기술된 잉크젯 잉크를 제공한다. 반응성 염료 MCT 화학의 특정한 예는 Cibacron Yellow D-6GS이다.

산 염료란 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 산 염료를 찾을 수 있다. 산 염료는 특히 실크, 폴리아미드 및/또는 울(wool)에 적합한 모든 산 및 금속 착염 염료를 포함한다. 따라서, 본 발명은 착색제가 산 염료와 금속 착염 염료로 구성되는 군에서 선택된 산 염료인, 여기에 기술된 잉크젯 잉크를 제공한다. 산 염료의 특정한 예는 Ciba/Hunstmann의 Erionyl 3G이다.

"승화형 염료"란 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 승화형 염료를 찾을 수 있다. 여기에서 사용된 승화형 염료는 열 적용시 승화하는 분산 염료를 포함한다. 승화형 염료는 열 활성화(heat activated) 염료이며, 열을 가하여 활성화되는 다른 잉크, 염료 또는 안료를 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 승화형 염료는 열 적용시 승화하며, 전형적으로 압력이 열과 함께 가해진다. 가스화(gassification) 온도는 사용된 특정한 염료에 따라 다르나, 전형적으로 180 ℃ 내지 210 ℃의 범위이다. 가스화된 승화형 염료는 폴리머, 특히 폴리에스테르 성분을 포함하는 베이스(base) 물질(기재)에 대해 친화성을 가진다. 승화형 염료가 가스화할 때, 인쇄된 이미지는 기재에 대한 승화된 또는 열 활성화된 염료의 친화성으로 인하여 적절한 기재로 이동될 수 있다. 열 활성화 또는 승화형 착색제를 사용할 경우, 잉크의 다른 성분이 열 활성화 또는 승화 과정을 방해하는 것은 바람직하지 않다. 높은 농도의 글리콜 또는 다른 제제는 열 활성화 또는 승화를 방해할 수 있어서 바람직하지 않다. 승화형 염료로는, 특히 Y54, M60, Blue 360, Blue 72, Blue 359, Brown 27 및 Orange 25(색 지수 C.I.에 의해 명명)가 있다. 따라서, 본 발명은 착색제가, 바람직하게 Y54, M60, Blue 360, Blue 72, Blue 359, Brown 27, Orange 25로 구성되는 군에서 선택된 승화형 염료인, 여기에 기술된 잉크젯 잉크를 제공한다. 승화형 염료의 특정한 예는 마젠타(magenta) Terasil Red 4BN 염료이다.

본 잉크는 하나 이상, 예를 들면 하나의 전단 담화제를 포함한다. 전단 담화제란 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 이러한 제제를 찾을 수 있다. 전단 담화제는 보다 광범위한 종류의 "유동학 개질제"(RM)에 속한다. 전단 담화제는 본 조성물에 전단 담화(또는 rheofluidifiant) 특성을 유도하는데, 즉 전단 효과가 증가하면 점도가 감소하고 제한이 중지되면 정상 점도로 회복된다.

본 발명에 있어서, 전단 담화제란 용어는 포괄적인 의미로 사용되며, 합성 및 천연 전단 담화제를 모두 포함한다. 일 구체예에서, 전단 담화제는 합성 폴리머로 구성되는 군에서 선택되며, 예를 들면 폴리-아크릴레이트, 폴리-아미노아크릴레이트, C₁₀ _-30 알킬 PEG-20 이타코네이트(Itaconate) 코폴리머, 소수성으로 개질된 에톡실레이티드 우레탄 코폴리머, 소수성으로 개질된 에틸렌 옥사이드 우레탄, 폴리메타크릴레이트 및 트리베닌(tribehenin)-PEG-20 에스테르가 있다. 다른 구체예에서, 전단 담화제는 폴리사카라이드, 하이드록시프로필 전분 포스페이트, 및 나프탈렌설폰산 축합 생성물의 소듐 염(예: Tamol® NN) 같은 천연 전단 담화제로 구성되는 군에서 선택된다. 전단 담화제는 베이스 잉크와 조합될 수 있으며, 예를 들면 수성 반응성 잉크에 첨가될 수 있다.

전단 담화제는 잉크의 주위 점도(ambient viscosity)를 증가시키며, 점도를 예를 들면, 약 10 cP까지 증가시킬 수 있다. 전단 담화제와 기술된 유동학 개질제의 선택 및 사용 비율은 파이어링 공정 전후에 잉크의 겉보기 점도를 결정한다. 예를 들면, 5%의 아크릴레이트/아미노아크릴레이트/c10-30 알킬 PEG-20 이타코네이트 코폴리머로는, 잉크의 겉보기 점도가 약 150 cp이며 잉크젯 헤드를 통과하는 동안 70 cP까지 감소될 수 있다. 1%의 동일한 전단 담화제로는 점도를 20 cP에서 10 cP로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 잉크는 수성 담체를 포함한다. 수성 담체(또는 물을 포함하는 담체)라는 용어는 당분야에 공지되어 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 수성 담체를 찾을 수 있다. 수성 담체는 -물 이외에- 보습제, 살생물제, 계면활성제, 점도 증강제, 착화제 및/또는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 당업자들에게 공지되어 있다. 또한 어떤 화합물은 상기한 군의 하나 이상에 포함될 수 있다는 것이 알려져 있으며, 예를 들면 습윤제는 또한 점도 증강 특성을 가질 수 있다.

물은 특히 정제 및 탈이온화된 물을 포함한다.

"보습제"(습윤제)라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 보습제를 찾을 수 있다. 보습제는 특히 폴리올(예를 들면, 글리세린, 글리콜 및 이들의 유도체) 및 락탐을 포함한다. 보습제는 잉크가 프린터 환경에서 건조 및/또는 크러스팅(crusting)하는 것을 방지하기 위해 첨가할 수 있다. 따라서, 본 발명은 수성 담체가 바람직하게 1,2 프로필렌 글리콜과 입실론-카프로락탐(epsilon-Caprolactam)으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 보습제를 포함하는, 여기에 기술된 잉크젯 잉크를 제공한다.

"살생물제(biocide)"라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 살생물제를 찾을 수 있다. 살생물제는 특히 이소티아졸리논 유도체를 포함하며, 예를 들면 MIT; CMIT; BIT; OIT; DCOIT, 예를 들면 Proxel GXL이 다.

"계면활성제"라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 이것은 특히 표면장력을 줄이거나/줄이고 분산 특성을 개선하는 화합물을 포함한다. 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 계면활성제를 찾을 수 있다. 이 용어는 양이온성, 음이온성, 비이온성 및 쯔비터이온성 계면활성제를 포함하며, 특히 낮은 증기압을 가지며, 예를 들면 Surfynol PSA 336이 있다.

"점도 증강제"라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 이것은 특히 점도를 증가시키는 화합물을 포함한다. 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 점도 증강제를 찾을 수 있다. 이 용어는 글리콜과 그의 유도체를 포함하며, 예를 들면 (폴리)-에틸렌글리콜과 (폴리)-프로필렌글리콜이 있으며; 예를 들면 1,2 프로필렌 글리콜이다.

"착화제"라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 이것은 특히 금속 이온에 대하여 킬레이트 효과를 나타내는 화합물을 포함한다. 착화제는 특히 포스포네이트, EDTA 및 NTA를 포함하며, 예를 들면 물 격리제(sequestrate)인 트릴론(trilon) M 40 %가 있다.

"첨가제"라는 용어는 당분야에 알려져 있으며, 당업자라면 잉크젯 잉크에 적합한 상기한 첨가제 이외에 추가 첨가제를 찾을 수 있다. 이러한 첨가제의 선택은, 특히 본 잉크의 목적하는 용도 및 사용된 착색제에 따라 달라지며, 분산제와 색상 고착제를 포함한다. 분산제는 본 잉크에서 고체 착색제 같은 고체 입자를 분산하거나 안정화하기 위해 사용할 수 있다. 적합한 분산제는 당분야에 알려져 있으며, 합성 폴리머, 예를 들면 아크릴계 폴리머(예: Ciba에서 판매하는 Dispex A40), 반합성 폴리머, 예를 들면 설폰화된 리그닌을 포함한다. 색상 고착제는 베이스 물질에서 색상의 고착을 향상하기 위해 사용할 수 있다. 적합한 색상 고착제는 당분야에 알려져 있으며, 폴리머/수지, 예를 들면 폴리우레탄 분산물, 폴리우레탄-아크릴레이트 분산물, 폴리아크릴레이트 분산물, 지방족 폴리에스테르를 포함한다.

여기에 명시된 다양한 성분들은 상용할 수 있어야 한다. 따라서, 성분들은 안정한 잉크젯 잉크가 형성되도록 서로 반응하지 않아야 한다. 특히 사용된 착색제의 종류는 전단 담화제 및/또는 보습제 및/또는 계면활성제를 저해하지 않거나 유의할 만큼 저해하지 않아야 한다. 또한, 전단 담화제를 용해하기 위해 선택된 담체는 최종 잉크 배합물 내에 존재하는 다른 성분들과 상용될 수 있어야 한다. 이러한 선택은 당분야 전문가의 통상적인 기술 범위 내에 있다.

본 잉크의 각 성분 (a) 내지 (c)의 양은 넓은 범위에서 변화할 수 있으며, 당업자들에 의해 결정될 수 있다. 유리하게, 전단 담화제의 양은 0.1-10 wt-%, 바람직하게 0.5-8 wt.%, 특히 바람직하게 1-3 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 착색제의 양은 0.9-30 wt.%, 바람직하게 2-25 wt.%, 특히 바람직하게 3-20 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 물의 양은 30-99 wt.%, 바람직하게 35-90 wt.%, 특히 바람직하게 38-75 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 보습제의 양은 0-30 wt.%, 바람직하게 10-30 wt.%, 특히 바람직하게 10-20 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 살생물제의 양은 0-1 wt.%, 바람직하게 0.25-0.5 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 계면활성제의 양은 0-10 wt.%, 바람직하게 1-5 wt.% 범위 내일 수 있다. 유리하게, 점도 증강제의 양은 점도가 15 cP 이하인 잉크에 대하여는 0-45 wt.%의 범위, 점도가 5 cP 이하인 잉크에 대하여는 0-20 wt.%의 범위일 수 있다. 유리하게, 착화제의 양은 0-5 wt.% 범위, 바람직하게 0.1 wt.%일 수 있다. 유리하게, 추가 첨가제의 양은 0-8 wt.%, 바람직하게 3-8 wt.%, 특히 바람직하게 3-5 wt.% 범위 내일 수 있다.

바람직한 구체예에서, 전단 담화제는 잉크 배합물의 5 wt.% 미만이다. 이것은 40 - 45 wt.%의 글리콜에서, 25 ℃에서 3-5 cP의 점도를 가지는 잉크젯 잉크에 대해 일부 잉크젯 잉크 배합물에서 사용된, 보통 20 - 25 wt.%의 글리콜까지의 실질적인 감소이다. 더 낮은 비율의 전단 담화제가 본 발명의 잉크에서 사용될 염료 고체의 상대적으로 높은 비율을 허용하며, 또한 더 높은 비율의 물을 수성 잉크에서 사용할 수 있다.

다른 바람직한 구체예에서, 본 발명은 약 5 wt.%의 전단 담화제, 약 5 wt.%의 착색제, 약 20 wt.%의 점도 증강제(예: 글리콜), 약 70 wt.%의 물을 포함하는 여기에 기술된 잉크젯 잉크를 제공한다. 이러한 잉크의 점도는 10 cP이다. 전단 담화제가 없는 고전적 잉크젯 잉크는 0 wt.%의 전단 담화제, 약 5 wt.%의 착색제, 약 450 wt.%의 점도 증강제(예: 글리콜), 약 50 wt.%의 물을 포함한다. 또한 이러한 고전적 잉크의 점도는 10 cP이다. 보이는 바와 같이, 점도 증강제의 양은 상당히 감소된 반면, 물의 양은 증가한다. 이는, 예를 들면 본 잉크젯 잉크에서 착색제의 양이 상당히 증가할 가능성을 제공한다.

다른 구체예에서, 본 발명은 (a) 하나 이상의 전단 담화제, 바람직하게 0.1 - 10 wt.%; (b) 하나 이상의 착색제, 바람직하게 0.9 - 30 wt.%; (c) 담체, 바람직하게 40 - 99 wt.%를 포함하는 잉크젯 잉크를 제공하고, 여기에서 잉크는 착색제를 제외하고 고체 물질을 포함하지 않는다. 이 구체예에 따르면, 베이스 잉크는 고체 물질을 포함하지 않으며, 즉 베이스 잉크의 모든 성분은 단일상(용액) 또는 이상(two phase)(에멀젼)을 형성한다. 착색제는 위에서 요약한 바와 같이 가용성이거나 불용성일 수 있다. 첫 번째 경우에서, 본 잉크는 고체 물질이 없는 반면, 후자의 경우에 착색제는 고체 물질이다.

본 실시예의 잉크는 잉크젯 프린터에 공급된다. 잉크가 잉크젯 헤드에 유입될 때, 잉크는 피에조 프린터를 사용하여 잉크젯 헤드와 잉크젯 프린터의 노즐을 통해 분사된다. 잉크가 피에조 프린터에 의해 잉크젯 헤드를 통해 분사될 때의 잉크에 대한 압력은 일반적으로 잉크에, 특별히 전단 담화제에 전단 응력을 도입한다. 전단 응력이 도입되면, 전단 담화제의 점도가 감소하고, 비뉴턴성 액체의 유동학 작용 때문에 더이상 증점제로 작용하지 않는다. 그에 따라 잉크의 점도는 잉크가 잉크젯 프린터의 헤드를 통과할 때 저하된다. 잉크의 점도는, 예를 들면 잉크가 노즐을 통과할 때 10 cP에서 5 cP로 감소할 수 있다. 잉크가 노즐을 빠져나가서 잉크에 대한 전단 응력이 사라지면 잉크는 상대적으로 높은 점도로 회복한다.

잉크는 인쇄 전과 인쇄 후에 특정 점도를 가지고, 잉크가 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 통과하여 잉크가 전단 응력을 받거나 다른 제약이 전단 효과를 포함할 수 있을 때 또다른 점도를 가지도록 설계될 수 있다. 인쇄 전 특정 점도는 착색제, 담체(보습제, 살생물제, 계면활성제 등), 및 중요하게 특정 전단 담화제 및 전단 담화제 양의 작용이다.

본 잉크는 개선된 건조 특성을 가지며, 보습제 또는 (글리콜 같은)공용매(co-solvent)를 증발시키는 것보다 물 중에서 더 환경 친화적이다. 더 높은 비율의 염료는 더욱 선명한 색상 이미지를 가능하게 한다. 동시에, 점도가 인쇄 시에 저하되기 때문에 잉크를 인쇄하기 위해 피에조 프린터가 사용하는 에너지 양이 감소하여 인쇄공정의 부산물인 열이 줄어든다.

다른 구체예에서, 본 발명은 또한 개선된 점도 특성을 가지는 잉크를 제공한다. 인쇄 전(@ 전단률 0 s^-1)에 본 잉크의 점도는 25 ℃에서 5-100 cP로 조절될 수 있다. 유리하게 잉크는 25 ℃에서 10-15 cP 이상의 점도를 가진다. 잉크가 잉크젯 헤드를 통과하여 전단 응력을 받으면, 잉크는 5-7 cP 이상의 점도를 가진다. 잉크가 프린터 헤드를 통과한 후, 잉크가 더 이상 전단 응력을 받지 않으면 잉크는 주위 점도로 회복된다. 유리한 구체예에서, 본 발명은 전단률 0 s^-1에서 10-100 cP의 점도를 가지고, 전단률 200-400 s^-1에서 5-20 cP의 점도를 가지는, 여기에 기술된 바와 같은 잉크를 제공한다.

모든 잉크젯 프린터에서, 잉크는 도트(dot) 토출을 게속하는 파이어링 동안 잉크에 압력을 가하는 프린팅 헤드의 노즐을 통과하여야 한다. 본 잉크는 이러한 공정에 부합되며, 따라서 피에조-, 연속 플로우 이성분-, 연속 플로우 다층 편향-, 밸브 젯-, 젯- 및 열 또는 버블 젯- 잉크젯 헤드 등의 모든 잉크젯 헤드와 사용될 수 있다. 본 발명은 데스크탑 잉크젯 프린터 같은, 거대 캐리지(carriage) 너비 또는 소형 캐리지 너비를 가지는 잉크젯 프린터와 사용될 수 있다. 본 발명은 다양한 범위의 착색제 안료 및 염료, 예를 들면 반응성 염료, 산 염료, 분산 염료, 승화형 염료, 금속 착염 염료 및 직접 염료와 사용될 수 있다. 본 발명은 인쇄 시 액체인 잉크젯 잉크와 사용될 수 있으며, 이것은 또한 인쇄하는 동안 용융되는 왁스 써멀(thermal) 또는 왁스계 잉크를 포함한다. 유리한 구체예에서, 본 발명은 프린팅 헤드를 가지는 잉크젯 프린터, 예를 들면 Epson, Seiko, Xaar, Spectra, Ricoh, Aprion, Printos, Kyocera, Konica-Minolta, Memjet, Imaje, Jemtex, Video-Jet에 있어서 여기에 기술된 잉크의 용도를 제공한다.

여기에 기술된 전단 담화제를 사용하여 본 잉크젯 잉크에서 보습제(글리콜과 습윤제)의 총량을 고전적 잉크젯 잉크의 40-45 wt%와 비교하여 20-25 wt%로 감소시킬 수 있다.

또한, 여기에 기술된 전단 담화제를 사용하므로써 고전적 잉크젯 잉크와 비교하여 건조 시간을 줄일 수 있다. 이론에 제한되지 않고도 이것이 베이스 물질과 접촉 시의 더 높은 점도와 관련되어 있는 것을 알 수 있다.

게다가, 여기에 기술된 전단 담화제를 사용하여 안료의 양을 고전적 잉크젯 잉크보다 증가시킬 수 있으므로 인쇄의 질을 향상할 수 있다.

다른 구체예에서, 본 발명은 적어도 3종의 블렌드 가능한 잉크를 포함하는 잉크 세트를 제공하며, 여기에서 하나 이상, 바람직하게 세트 중의 모든 잉크는 여기에 기술된 잉크를 구성한다. 유리한 일 구체예에서, 본 발명은 블렌드 가능한 잉크가 (i) 노란색 잉크, 청록색 잉크, 마젠타(magenta) 잉크, 임의로 검정색 잉크, 임의로 흰색 잉크; 또는 (ii) Yellow, Magenta, Cyan, Black, Orange 및 Blue; 또는 (iii) CMYK Orange, Blue, Violet 및 Green 잉크; 또는 (iv) CMYK Orange, Red, Blue, 및 Green 잉크를 포함하는, 여기에 기술된 세트를 제공한다.

다른 구체예에서, 본 발명은 (i) 인쇄된 베이스 물질 및 (ii) 베이스 물질 표면상의 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물을 제공한다. 적합한 베이스 물질은 당분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 종이, 카톤(carton), 플라스틱, 금속 및 직물이다. 인쇄물은 문자, 그림, 또는 기호 형태 또는 코팅으로서 인쇄 잉크를 포함할 수 있다.

반응성 염료 잉크는 셀룰로스 섬유에 적합하고; 산 염료 잉크는 실크, 폴리아미드 및 울 섬유에 적합하고; 승화형 염료 잉크와 분산 염료 잉크는 주성분으로서 폴리에스테르와의 표면과 상용할 수 있으며; 안료 잉크는 모든 종류의 섬유/기재에 적합하다. 따라서, 본 발명은 (a) (i) 셀룰로스 섬유를 포함하는 인쇄 베이스 물질 및 (ii) 하나 이상의 반응성 염료를 포함하는 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물; 또는 (b) (i) 실크, 폴리아미드 및/또는 울 섬유를 포함하는 인쇄 베이스 물질 및 (ii) 하나 이상의 산 염료를 포함하는 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물; 또는 (c) (i) 주성분 또는 단독 성분으로 폴리에스테르를 포함하는 인쇄 베이스 물질 및 (ii) 하나 이상의 승화형 염료를 포함하는 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물; 또는 (d) (i) 주성분 또는 단독 성분으로 폴리에스테르를 포함하는 인쇄 베이스 물질 및 (ii) 하나 이상의 분산 염료를 포함하는 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물; 또는 (e) (i) 종이, 카톤, 플라스틱, 금속 및 직물을 포함하는 인쇄 베이스 물질 및 (ii) 하나 이상의 안료를 포함하는 여기에 기술된 인쇄 잉크를 포함하는 인쇄물을 제공한다.

다른 구체예에서, 본 발명은 여기에 기술된 바에 따른 잉크를 제조하는 방법을 제공한다. 본 방법은 (i) 출발물질(즉, 여기에서 정의된 성분 a), b) 및 c))을 조합하고 (ii) 얻어진 생성물을 압력 하에 여과하는 단계를 포함한다. 성분들은 표준 믹서 또는 고속 분산기로 조합될 수 있는 것을 확인하였다. 또한 본 잉크는 1 마이크론 이하, 예를 들면 0.5 - 1 마이크론의 기공을 가지는 필터를 사용하여 용이하게 여과되는 것을 확인하였다. 다량의 보습제로 제제화된 높은 점도를 가지는 현재의 잉크가 미세한, 예를 들면 0.5-1 마이크론의 필터를 통과하는 여과 공정에서 커다란 문제와 부딪히기 때문에 이것은 놀라운 일이다. 단계 (ii)를 위한 적합한 필터는 프로필렌 필터 또는 섬유 타입의 필터이다.

다른 구체예에서, 본 발명은 (i) 베이스 물질과 여기에 기술된 잉크를 잉크젯 프린터에 제공하고 (ii) 프린터를 사용하여 베이스 물질 상에 인쇄하는 단계를 포함하는, 여기에 기술된 인쇄물을 제조하는 방법("인쇄 공정")을 제공한다. 이러한 방법은 자체가 공지되어 있지만, 본 발명의 특이적 잉크에 아직 적용되지 않았다. 본 잉크가 종래 장비와 상용할 수 있으나 인쇄 공정을 개선(예를 들면, 인쇄 속도 증가 및/또는 품질 개선)할 수 있는 이점이 있다. 하나 이상의 승화형 염료를 포함하는 본 잉크를 사용하는 경우, 인쇄 단계 (ii)는 직접 인쇄와 간접 인쇄를 포함한다. 간접 인쇄에서, 승화형 염료 잉크는 이송 물질(예를 들면, 종이)에 인쇄된 다음, 시간과 온도 조건(예를 들면, 180-210 ℃에서 30-45초 및 상 전이 동안 필요한 압력)을 조절하여 베이스 물질(예를 들면, 폴리에스테르)로 옮겨진다. 직접 인쇄에서, 승화형 염료 잉크는 이동 물질을 사용하지 않고 베이스 물질(예를 들면, 폴리에스테르)에, 임의로 압력 및/또는 스팀 같은 고착 방법을 적용하여 직접적으로 인쇄된다. 일 구체예에서, 잉크를 섬유에 승화시키기 위해 이동 프레스를 압력 하에서 45-60 초 동안 160-190 ℃에서 사용한다. 하나의 다른 구체예에서, 잉크를 섬유에 승화시키기 위해 스팀을 120-180 초 동안 160 ℃에서 사용한다. 당업자들이라면 간단한 연속 시험에 의해 적절한 인쇄 매개변수를 결정할 수 있다.

다른 구체예에서, 본 발명은 잉크젯 인쇄에 있어서 여기에서 정의된 잉크 또는 잉크 세트의 용도(또는 사용하는 방법)를 제공한다. 따라서, 본 발명은 또한 잉크젯 프린터 카트리지 내에 포함되는 여기에 기술된 잉크를 제공한다.

다른 구체예에서, 본 발명은 잉크, 특히 여기에 기술된 잉크젯 잉크에서의 여기에서 정의된 전단 담화제의 용도(또는 사용하는 방법)를 제공한다. 특히, 본 발명은 잉크, 특히 여기에서 정의된 승화형 염료 및 수성 담체로 구성되는 군에서 선택된 착색제를 포함하는 잉크젯 잉크에서의 여기에서 정의된 전단 담화제의 용도를 제공한다. 놀라웁게도, 여기에 기술된 전단 담화제는 승화형 염료를 포함하는 잉크에 특히 적합한 것으로 확인되었다. 이론에 제한되지 않고도, 이것이 본 잉크에서 사용된 비교적 적은 양의 보습제와 다량의 물과 연관된 것을 알 수 있다.

본 발명을 상세히 설명하기 위하여 다음 실시예를 제공하였다. 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않는 의도로 제공되었다.

이하의 잉크젯 잉크는 잘 규정된 생산전략 후에, 이하의 표에 나타낸 출발물질들을 먼저 조합하고, 일반적인 믹서 또는 고속 분산기로 혼합하여 제공되었다. 제2 단계에서, 먼저 얻어진 물질을 압력 하에서 0.5-5 마이크론의 미세 필터에 의해 여과하였다. 최종 잉크는 균질하고 안정적이며, 특정된 물리적 및 화학적 상세: 특히 25 ℃에서의 점도, 25 ℃에서의 표면장력, 분광계로 확인된 염료/안료의 양 및 pH값을 가진다. 또한, 전단 효과가 제공될 때 점도 감소를 확인하는 특이적 랩(lab) 제어 또한 일정 온도(25 ℃) 하에서 수행하였다.

실시예 A - 반응성 염료 잉크

실시예 B - 산 잉크

실시예 C - 분산 잉크

실시예 D - 승화형 잉크

실시예 E - 안료 잉크

결과: 상기한 실시예에 따른 잉크는 용이하게 제조되고 여과할 수 있다. 잉크들은 10 mPas의 초기 점도를 나타내었고, Spectra head S-Class SL 128, Galaxy 또는 Q-Class를 사용하는 잉크젯 인쇄에 적합하였다. 실시예에서는 우수한 인쇄 속도와 인쇄 품질이 관찰되었고; 선택된 RM의 양을 조절하여 파이어링 공정 동안 25 ℃에서의 초기 점도 10 cP를 파이어링 조건 하에 6 cP까지 점도 저하시켰다.

Claims

a) 하나 이상의 액체 또는 용해된 전단 담화제 0.1-10 wt.%;
b) 하나 이상의 착색제 0.9 - 30 wt.%; 및
c) 물 이외에 추가로, 다음으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 제제를 포함하는 수성 담체 40 - 99 wt.%:
i) 보습제,
ii) 분산제,
iii) 살생물제,
iv) 계면활성제,
v) 착화제 및
vi) 추가 첨가제;
를 포함하고,
(25 ℃의 온도에서) 전단률 0 s^-1에서 10-100 cP의 점도를 가지고, 전단률 200-400 s^-1에서 5-20 cP의 점도를 가지며,
상기 전단 담화제가 트리베닌(tribehenin)-PEG-20 에스테르인,
잉크젯 잉크.
제1항에 있어서, 착색제가 (i) 불용성 안료, 승화형 염료 및 분산 염료로 구성되는 군, 및/또는 (ii) 가용성 반응성 염료 및 산 염료로 구성되는 군에서 선택된 잉크.
제1항에 있어서, 수성 담체가 물 이외에 분산제, 살생물제, 계면활성제, 착화제 및 다른 첨가제로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 제제 및 보습제를 포함하는 잉크.
제1항에 있어서, 성분 b)의 착색제를 제외하고는, 성분 a) 및 c)로서 고체 물질이 없는 잉크.
제1항에 있어서, 잉크젯 프린터 카트리지 내에 함유된 잉크.
적어도 3종의 블렌드 가능한 잉크를 포함하고, 각 잉크가 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 잉크를 포함하는 잉크 세트.
제6항에 있어서, 블렌드 가능한 잉크가
a) 노란색 잉크, 청록색 잉크, 마젠타(magenta) 잉크, 임의로 검정색 잉크, 임의로 흰색 잉크; 또는
b) Yellow(Y), Magenta(M), Cyan(C), Black(K), Orange 및 Blue; 또는
c) CMYK Orange, Red, Blue 및 Green 잉크; 또는 CMYK Orange, Blue, Violet 및 Green 잉크를 포함하는 잉크 세트.
a) 인쇄 베이스 물질, 및
b) 상기 베이스 물질 표면상의, 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 인쇄 잉크를 포함하는, 인쇄물.
제8항에 있어서, 베이스 물질이 종이, 카톤(carton), 플라스틱, 금속 및 직물로 구성되는 군에서 선택된 인쇄물.
제8항에 있어서, 인쇄 잉크가 문자, 그림 또는 기호의 형태; 또는 코팅으로 인쇄된 인쇄물.
a) 성분 a), b) 및 c)를 조합하는 단계, 및
b) 얻어진 생성물을 압력 하에 여과하는 단계를 포함하는,
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 잉크의 제조방법.
제11항에 있어서, 단계 b)가 얻어진 생성물을 압력 하에서 1 μm 이하의 기공을 가지는 필터에 의해 여과하는 단계를 포함하는 방법.
베이스 물질과 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 잉크를 잉크젯 프린터에 제공하는 단계, 및 상기 잉크를 상기 베이스 물질 상에 상기 프린터를 사용하여 인쇄하는 단계를 포함하는, 인쇄물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 잉크를 잉크젯 인쇄를 위해 사용하는 방법.
트리베닌-PEG-20 에스테르를 전단 담화제로서 잉크젯 잉크에 사용하는 방법.
제15항에 있어서, 잉크가 승화형 염료로 구성되는 군에서 선택된 착색제와 수성 담체를 포함하는 잉크젯 잉크인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 따른 잉크 세트를 잉크젯 인쇄를 위해 사용하는 방법.
제7항에 따른 잉크 세트를 잉크젯 인쇄를 위해 사용하는 방법.
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