KR102020337B1 - 친환경 금속광택성 잉크조성물 - Google Patents

친환경 금속광택성 잉크조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 금속광택성 잉크조성물에 관한 것이다.
본 발명은 수 상용성이 뛰어나며 인체에 무해한 방부제인 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 사용하여 친환경 금속광택성 잉크조성물을 제조하였으므로 친환경적이며 금속광택성, 필기성능, 점도안정성 및 경시안정성이 향상된 효과가 있다.

Description

친환경 금속광택성 잉크조성물{Eco-friendly Water-based Metallic Ink Composition}
본 발명은 친환경 금속광택성 잉크조성물에 관한 것이다.
종래 금속광택성 잉크에 사용되던 방부제는 BIT, MIT, CMIT 계열의 방부제들이 주로 사용돼 왔다. 상기 방부제들은 수 상용성이 좋고 방부성능이 뛰어나 곰팡이나 미생물의 번식이 문제가 되는 다양한 제품에 사용되어 왔다. 그러나 상기 방부제들은 인체에 유해한 것으로 알려져 있어 환경 규제 물질로 구분되어 있다. 특히 상기 방부제는 피부 접촉 및 흡입에 의해 알러지 및 피부염증을 일으키는 것으로 알려져 유럽 및 북미 지역과 같은 선진국에서는 상기 방부제의 사용을 엄격히 규제하고 있다. 특히 상기 방부제들은 어린이들이 많이 사용하는 반짝이 필기구와 같은 팬시 잉크에 더욱 규제되고 있는 실정으로 유럽 및 북미 지역에서 상기 물질에 대한 FREE 인증을 요청하고 있다.
따라서 전 세계적인 친환경 제품 선호현상에 발맞추어 수요가 증가하고 있는 친환경 팬시 잉크 시장을 선점하기 위해서는 상기 환경규제에 의해 사용이 제한되지 않는 방부제를 사용해야 한다. 그러나 BIT, MIT, CMIT 계열의 방부제를 제외한 인체에 무해한 방부제는 방부성능이 부족하여 과량 투입해야 하는 문제점이 있으며 수 상용성이 부족하여 물에 분산이 안 되고 응집 형태로 남아 있는 문제점이 있다. 따라서 수 상용성이 부족한 방부제를 사용하게 되면 착색제 및 잉크조성물의 제조시 경시 안정성이 떨어질 수 있다. 낮은 수상용성으로 인하여 첨가한 방부제가 재응집하면 잉크조성물이 침강되어 금속광택성 및 필기상의 문제를 일으킬 수 있으며 잉크조성물의 점도가 상승하여 점도안정성이 저하되는 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 상기 방부제의 재응집으로 인해 형성된 침강물 등은 잉크 내에 잔존하여 장기 보관 시 필적에 절선이 발생할 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서는 수 상용성이 부족한 방부제를 유성용재나 유기용제와 같은 희석용제와 혼합하므로 분산성을 향상시키는 방법이 있다. 이를 위하여 상기 방부제는 상기 희석용제를 이용하여 3~30%로 희석하여 사용할 수 있다. 상기 희석이 3 %미만이면 방부제의 재응집 문제를 해결할 수 없으며 상기 희석이 30 %를 초과하면 희석용제가 과량 투입되는 문제점이 있다. 이는 낮은 점도의 잉크를 형성시켜 은분의 분리가 일어난다. 따라서 보다 바람직하게는 5~15% 이내로 희석하여 사용할 수 있다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국등록특허 제10-1095395호 한국등록특허 제10-0963556호
본 발명의 목적은 인체에 유해하여 친환경 규제에 저촉되거나 수 상용성이 낮아 잉크의 성능을 저하하는 종래의 방부제가 포함된 금속광택성 잉크조성물의 문제점을 해결하는 데 있다..
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 포함하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 에탄올에 10% 희석 혼합된 것을 특징으로 하며 금속광택성 수성잉크조성물은 안료 1 내지 15 중량 %, 알루미늄 페이스트 1 내지 10 중량 %, 수용성 증점수지 0.1 내지 1 중량 %, 침강방지제 0.1 내지 1 중량 %, pH 조절제 0.1 내지 1 중량%, 윤활제 0.1 내지 2 중량 %, 보습제 10 내지 50 중량 %, 방청제 0.1 내지 0.6 중량 %, 에탄올 0.5 내지 5 중량 %, 방부제 혼합물 0.02 내지 0.5 중량 % 및 물 35 내지 55 중량 %로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 제조 후 실온에서 1 개월 간 방치시 점도의 변화가 0 내지 20% 범위이며 1 × 106 cfu/㎖ 농도로 접종하고 배양(30 ℃, Tryptic Soy Agar)된 시험균주(Enterobacter aerogens ATCC 13048, Escherichia coli ATCC 11229, Micrococcus luteus ATCC 9341, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Klebsiella pneumoniae ATCC 1560, Staphylococcus epidermis ATCC 155, Staphylococcus aureus ATCC 6538, 및 Burkholderia cepacia ATCC 25416)가 7일 후 사멸되는 방부력을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 포함하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물을 축 통 내에 수용하고, 상기 축 통 내의 상기 수성잉크 조성물을 도출하는 펜체를 구비한 것을 특징으로 하는 팬시용 필기도구를 제공한다.
본 발명은 친환경 금속광택성 잉크조성물에 관한 것이다.
본 발명은 수 상용성이 뛰어나며 인체에 무해한 방부제인 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 사용하여 친환경 금속광택성 잉크조성물을 제조하였으므로 친환경적이며 경시안정성 및 점도안정성이 향상된 효과가 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 포함하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물을 제공한다.
상기 친환경은 인체에 해가 없으며 환경오염을 일으키지 않는 재료를 사용하여 제조한 제품에 사용하는 용어로서 본 발명에서는 유럽연합의 환경규제에 적용되지 않는 것을 기준으로 한다.
상기 금속광택성 수성잉크조성물은 금속광택을 나타내는 잉크조성물로서 수성볼펜 등의 제조에 사용되는 수성잉크조성물을 의미한다. 상기 금속광택성 잉크조성물은 잉크 자체의 금속광택뿐 아니라 빛을 반사하여 반짝이 효과를 포함하는 잉크조성물을 의미한다.
본 발명의 금속광택성 잉크조성물에 사용하는 방부제 혼합물은 유럽화장품 유해물질 규제지침에 저촉되지 않는 방부제의 혼합물로 구성되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate로 구성되며 상기 방부제가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 혼합되어 있다. 바람직하게는 상기 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate로 구성되며 상기 방부제가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 에탄올에 10% 희석 혼합되어 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 1 × 106 cfu/㎖ 농도로 접종하고 배양(30 ℃, Tryptic Soy Agar)된 시험균주(Enterobacter aerogens ATCC 13048, Escherichia coli ATCC 11229, Micrococcus luteus ATCC 9341, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Klebsiella pneumoniae ATCC 1560, Staphylococcus epidermis ATCC 155, Staphylococcus aureus ATCC 6538, 및 Burkholderia cepacia ATCC 25416)가 7일 후 완전 사멸되는 방부력을 가진다.
상기 phenoxy ethanol은 주로 화장품에 사용하는 방부제로서 피부 알러지, 면역체계 독성, 신경독성에 대한 잠재적 위험이 있으나 유럽화장품 유해물질 규제지침에 따라 1 중량% 미만으로 사용 시 규제에 적용되지 않아 제품의 통관 및 유통에 아무런 제약이 없다.
상기 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane는 주로 화장품에 사용하는 방부제로서 유럽화장품 유해물질 규제지침에 따르면, 인체에 직접 접촉하는 화장품에 사용할 경우 0.1 중량% 미만으로 사용하면 제품의 통관 및 유통에 아무런 제약이 없다.
상기 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate는 carbamate계 살균제의 하나로서 주로 화장품에서 방부제로 사용된다. 상기 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate는 뛰어난 곰팡이 제거효과가 있으며 인체에 낮은 독성을 가지는 특징이 있다. 유럽화장품 유해물질 규제지침에 따르면, 상기 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate는 인체에 직접 접촉하는 화장품에 사용할 경우 0.1 중량% 미만으로 사용하면 제품의 통관 및 유통에 아무런 제약이 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate로 구성되며 상기 방부제가 금속광택성 잉크조성물에 각각 0.1 중량%, 0.05중량% 및 0.05 중랑%로 포함된다.
상기 phenoxy ethanol이 0.1 중량 %를 초과하더라도 유럽 화장품 유해물질 규제지침상의 최대 허용
상기 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynyl butylcarbamate가 각각 0.01 중량% 미만으로 사용되면 살균효과가 반감되며 0.5 중량%를 초과하여 사용되면 점성이 증가하여 잉크조성물의 점성안정성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 금속광택성 수성잉크조성물은 금속광택성 수성잉크조성물은 안료 1 내지 15 중량 %, 알루미늄 페이스트 1 내지 10 중량 %, 수용성 증점수지 0.1 내지 1 중량 %, 침강방지제 0.1 내지 1 중량 %, pH 조절제 0.1 내지 1 중량%, 윤활제 0.1 내지 2 중량 %, 보습제 10 내지 50 중량 %, 방청제 0.1 내지 0.6 중량 %, 에탄올 0.5 내지 5 중량 %, 방부제 혼합물 0.02 내지 0.5 중량 % 및 물 35 내지 55 중량 %로 구성된 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 금속광택성 수성잉크조성물은 안료 4 내지 6 중량%, 알루미늄 페이스트 3 내지 5 중량 %, 수용성 증점수지 0.3 내지 0.8 중량%, 침강방지제 0.2 내지 0.5 중량%, pH 조절제 0.3 내지 0.7 중량%, 윤활제 0.8 내지 1.2 중량%, 보습제 40 내지 44 중량%, 방청제 0.3 내지 0.7 중량%, 에탄올 1 내지 3 중량%, 방부제 혼합물 0.1 내지 0.3 중량% 및 물 35 내지 50 중량%로 구성된다.
상기 알루미늄 페이스트는 수용성 페이스트의 형태로 중금속 성분이 포함되지 않음에도 안정적이며, 높은 광택을 가지며, 높은 변형 압력하에서도 부식되지 않으며, 가스발생이 안정적인 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 페이스트는 입자의 직경이 5 내지 100 ㎛ 범위로 사용될 수 있으며 바람직하게는 20 내지 80 ㎛ 범위인 대입경의 분말을 사용할 수 있다. 직경이 5 ㎛ 미만이면 금속성 광택이 강하게 발현되지 않는 경향이 크고, 직경이 100 ㎛를 초과하여 크면 입자 자신의 침강분리, 펜 끝부분의 막힘 및 필기 저항감이 악화되는 경향이 있으므로, 필선에 강한 금속성 광택이 발현되기 위해서는 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.
상기 이유와 유사하게 알루미늄 페이스트는 1 중량% 내지 10 중량%를 사용한다. 바람직하게는 상기 알루미늄 페이스트는 3 중량% 내지 5 중량%를 사용한다. 상기 알루미늄 페이스트가 1 중량% 미만으로 사용되면 금속광택이 강하게 발현되지 않으며 10 중량%를 초과하여 사용되면 잉크의 경시안정성이 저하된다.
상기 수용성 점증 수지는 이온성 다당류 또는 이의 유도체를 사용한다. 상기 수용성 점증 수지는 잉크 조성물을 구성하는 고형분의 침강을 억제하는데 필요한 적당한 점도를 부여하기 위하여 사용된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 300 내지 1200 poise(25 ℃, 1 rpm) 범위의 점도특성을 보일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 500 내지 900 poise(25 ℃, 1 rpm) 범위의 점도특성을 보일 수 있다. 보다 바람직하게는 본 발명의 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 500 내지 700 poise(25 ℃, 1 rpm) 범위의 점도특성을 보일 수 있다.
상기 점도가 300 poise 미만이면 필기감이 저하되며 알루미늄 페이스트가 침강하여 경시안정성이 저하될 수 있다. 상기 점도가 1200 poise를 초과하면 점도안정성이 저하되어 필기감이 떨어진다.
본 발명의 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 혼합된 방부제 혼합물은 다른 잉크조성물과의 친화력이 뛰어나 상기 방부제 혼합물이 포함된 잉크의 경우, 경시안정성 및 점도 안정성을 우수한 장점이 있다. 특히, 점도안정성의 경우, 1 개월 간 실온에서 방치 후에도 점도의 변화가 20% 미만으로 매우 우수하다. 본 발명의 방부제혼합물의 우수한 방부력 및 경시안정성은 일반적으로 사용되는 종래의 isothiazolone 계열의 방부제와 대비하여 더 우수한 수준이므로 이를 대체하여 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
상기 침강 방지제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크조성물을 구성하는 고형성분이 장기 방치시 침강하지 않도록 하기 위하여 사용된다.
상기 침강 방지제로서 합성 실리케이트계, 스멕타이트계를 사용할 수 있다. 합성 실리케이트계는 LAPONITE-EP, LAPONITE-JS, LAPONITE-RD, LAPONITE-RDS, LAPONITE-S 482, LAPONITE-SL25, 스멕타이트계 점토는 몬모닐로나이트(montmonilonite), 벤토나이트(bentonite), 산성백토, 바이데라이토, 치분사이토, 스코나이토 및 사포나이트(saponite) 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 몬모닐로나이트(montmonilonite)를 사용한다. 상기 몬모닐로나이트는 안료의 색상 유지가 용이한 장점이 있다.
상기 침강 방지제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크조성물 중 0.1 내지 1 중량%으로 사용한다. 바람직하게는 상기 침강 방지제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크조성물 중 0.2 내지 0.5 중량%으로 사용한다. 상기 사용량이 0.1 중량% 미만이면 고형성분의 침강을 방지할 수 있는 효과가 낮으며, 상기 사용량이 1 중량%를 초과하면 필기감을 저하시킨다.
상기 보습제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크 조성물의 펜 팁(tip) 건조 및 잉크의 동결 방지를 위해 수용성 유기 용매를 사용한다. 상기 수용성 유기 용매는 글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜과 같은 글리콜류 및 다가 알콜류 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 보습제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크 조성물 중 10 내지 50 중량%로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 보습제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크 조성물 중 30 내지 45 중량%로 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 보습제는 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크 조성물 중 40 내지 44 중량%로 사용될 수 있다. 상기 사용량이 10 중량% 미만이면 안료의 습윤이나 팁(tip)의 공 받침자리의 마모 방지 및 펜촉의 건조 방지 효과가 저하될 수 있고 상기 사용량이 50 중량%를 초과하여 많으면 필선의 건조가 느려 번짐 현상이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 금속광택성 잉크 조성물은 주용제로서 물을 포함하며 그 사용량은 전체 잉크 조성물 중 잔량으로 포함된다.
상기 제시된 성분 외에도, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 당업계에서 통상적으로 사용하는 첨가제로서, 계면 활성제, 방청제, 방부제, pH 조절제 등을 사용할 수 있으며, 이러한 첨가제의 사용이 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성된 방부제 혼합물을 포함하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물을 축 통 내에 수용하고, 상기 축 통 내의 상기 수성잉크 조성물을 도출하는 펜체를 구비한 것을 특징으로 하는 팬시용 필기도구를 제공한다.
본 발명의 축 통은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 나일론 등의 열가소성 수지로 이루어지는 성형체가 사용될 수 있다.
본 발명의 펜체는 마킹 펜체를 의미한다. 바람직하게는 본 발명의 펜체는 볼펜체이다. 상기 볼펜체는 금속을 절삭 가공하여 내부에 볼받이 시트와 잉크 도출부를 형성하여 제조한 것을 사용할 수 있다. 또한, 금속제 파이프의 선단 근방의 내면에 복수의 내측 돌출부를 외면으로부터의 압출 변형에 의해 설치하고, 상기 내측 돌출부의 상호 간에 중심부로부터 직경 방향 외측으로 방사상으로 뻗는 잉크 유출 간극을 형성하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
상기 볼펜체에 유지되는 볼은, 초경합금, 스테인레스 스틸, 루비, 세라믹 등 이 사용될 수 있으며 사용하는 알루미늄 페이스트의 금속입자가 문제없이 유출되며 금속입자가 포함된 잉크조성물에 의한 마모에 강한 재질이라면 적절한 외경을 갖추어 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 볼펜체에는 볼의 후단을 전방으로 탄발(snapping)하는 탄발 부재를 배치할 수 있다. 상기 탄발부재가 배치되면 비필기시에는 펜체 선단의 내측 테두리에 볼을 밀접 상태로 존재하여 잉크조성물의 누출을 예방하고, 필기시에는 필압에 의해 볼을 후퇴되므로 잉크가 유출되어 필기가 가능해 진다.
실시예
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 7
하기 표 1 내지 2에 나타낸 조성 및 배합량으로 본 발명의 금속광택을 갖는 잉크를 제조하였다. 상기 금속광택을 갖는 잉크조성물은 종래 알려진 잉크 제조의 여러 가지 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 성분을 배합하여 용해기 등의 교반기로 혼합 교반하여 제조할 수 있다. 또한, 볼밀 및 3개의 롤 등에 의해 혼합 분쇄시킨 후 원심분리 및 여과를 수행하여 안료 입자 내의 조대 입자와 미용해물 및 혼입 고형물을 제거함으로써 제조할 수 있다.
실험예
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 7의 금속광택을 갖는 잉크조성물에 대하여 금속광택성, 필기시험, 필기감, 안정성, 점도 및 시간경과에 따른 점도 안정성 및 방부력을 다음의 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 1 내지 2 에 나타내었다.
1) 금속광택성: 필기상태를 육안으로 관찰하여 측정하였으며, 필기상태의 금속광택성이 가장 높은 것은 ◎으로 표시하고, 다음으로 높은 것은 ○으로 표시하였으며, 그 다음으로 높은 것은 △으로 표시하였으며, 금속광택성이 낮거나 없는 것은 ×로 표시하였다.
2) 필기시험: 자동 필기시험기로 필기를 하고, 필적의 상태 및 잉크를 최후까지 소비하였는가를 조사하였다. 또한, 자동필기시험기에서의 필기 조건은 필기 속도 4.5m/min, 필기하중 100 g, 필기 각도 70 °이다. 그 결과 필기에 문제없이 잉크를 최후까지 소비할 수 있는 것은 ◎으로 표시하고, 필기에 문제없이 거의 마지막까지 잉크를 소비할 수 있는 것은 ○으로 표시하였으며, 필기에 문제가 발생하나 거의 마지막까지 잉크를 소비할 수 있는 것은 △으로 표시하였으며, 도중에 필기할 수 없게 되고 잉크를 최후까지 소비할 수 없는 것은 ×으로 표시하였다.
3) 필기감 : 필기감은 필기할 때의 감각에 의하여 필기감이 좋고 미끄럽게 필기할 수 있는 것을 기준으로 가장 우수한 것은 ◎으로 표시하고, 다음으로 우수한 것은 ○으로 표시하였으며, 그 다음으로 우수한 것은 △으로 표시하였으며, 필기감이 나쁘고 미끄럽게 필기할 수 없는 것은 ×으로 표시하였다.
4) 안정성 : 잉크 조성물은 항온 항습조(50 ℃, 60 % RH) 조건으로 한 달 동안 방치하여 침강되는 정도를 관찰하였으며, 잉크 분리 및 잉크 내 기포 발생 정도가 양호하며 충분히 필기 가능하여 필기감 저하가 없는 것은 ◎으로 표시하고, 필기에 무리가 없으나 필기감 저하가 일부 발생한 것은 ○으로 표시하였으며, 필기에 무리가 있고 필기감 저하가 발생한 것은 △으로 표시하였으며, 잉크 분리 및 잉크 내 기포 발생 정도가 심하여 필기는 불가능한 것은 ×로 표시하였다.
5) 잉크의 점도(Poise) 및 시간 경과 점도 안정성 : 잉크의 점도는 잉크 제조 후, 1 주간 이내에 EMD형 점도계[도키 산교(TOKISANGYO Co., Ltd) 제조]를 사용하여 25 ℃에서 회전수 1 rpm일 때의 점도를 측정하였다. 상기 제조한 잉크는 실온에서 1개월 방치한 후 동일한 방법으로 1 rpm의 점도값을 측정하여 잉크 조성물의 시간 경과에 따른 점도 안정성(점도의 변화정도)을 확인하였다. 상기 시간 경과에 따른 점도 안정성은 실온에서 1 개월 방치 후 점도의 변화가 0 내지 20 %의 범위인 것은 ○으로 표시하였으며, 실온에서 1 개월 방치 후 점도의 변화가 21 내지 30 %의 범위인 것은 △으로 표시하였으며, 실온에서 1 개월 방치 후 점도의 변화가 31 %를 초과하는 것은 ×로 표시하였다.
6) 방부력(Challenge test): 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 금속광택성 잉크조성물에 시험균주(Enterobacter aerogens ATCC 13048, Escherichia coli ATCC 11229, Micrococcus luteus ATCC 9341, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Klebsiella pneumoniae ATCC 1560, Staphylococcus epidermis ATCC 155, Staphylococcus aureus ATCC 6538, 및 Burkholderia cepacia ATCC 25416의 8종)를 1 × 106 cfu/㎖의 농도로 접종하고 배양하였다. 상기 미생물이 배양된 금속광택성 잉크조성물을 Tryptic Soy Agar(TSA)에 접종하고 30 ℃에서 7일간 배양하면서 미생물의 사멸을 관찰하였다. 상기 사멸정도는 5 단계로 구분하여 표시하였다. 상기 5 단계는 다음과 같다.
단계 0: No Bacterial Recovery.
단계 1: Trace of contamination(1~9 colonies).
단계 2: Light contamination (10~99 colonies).
단계 3: Moderate contamination (>100 colonies).
단계 4: Heavy contamination (TNTC).
구분 실시예(중량 %)
1 2 3 4 5
안료 YELLOW 1 4 　 　 　 　
PINK 2 　 5 　 　 　
BLUE 3 　 　 4 　 　
GREEN 4 　 　 　 6 　
BLACK 5 　 　 　 　 4
분산제 　 1 　 　 　 　 　
Aluminum paste 　 　 4 4 4 4 4
수용성 증점수지 전단감 점성 부여제(키산탄검) 1 　 　 　 　 　
2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
3 　 　 　 　 　
침강방지제 　 1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
pH조절제 　 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
윤활제 　 1 1 1 1 1 1
보습제 PG 1 2 2 2 2 2
PEG 2 15 15 15 15 15
GL 3 15 15 15 15 15
TEG 4 10 10 10 10 10
방청제 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
희석용제(에탄올) 2 2 2 2 2
방부제 phenoxy ethanol 1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
1,2-Dibromo-2,4-dicyanobutane 2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
3-iodo-2-propynylbutylcarbamate 3 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone 4 　 　 　 　 　
물 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분
합량 100 100 100 100 100
평가 금속광택성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
필기시험 ○ ○ ○ ○ ○
필기감 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
안정성 ○ ○ ○ ○ ○
점도 666 512 640 627 627
점도안정성 ○ ○ ○ ○ ○
방부력
(Challenge Test)		 Initial 4
1 일 4 3 3 4 4
3 일 1 0 1 0 1
7 일 0 0 0 0 0
구분 비교예(중량 %)
1 2 3 4 5 6 7
안료 YELLOW 1 4 4 4 　 　 　 　
PINK 2 　 　 　 　 　 　 　
BLUE 3 　 　 　 4 4 　 　
GREEN 4 　 　 　 　 　 6 6
BLACK 5 　 　 　 　 　 　 　
분산제 　 1 　 　 　 　 　 　 　
Aluminum paste 　 　 4 4 4 4 4 4 4
수용성증점수지 전단감 점성부여제
(키산탄검)		 1 　 　 　 　 　 　 　
2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
3 　 　 　 　 　 　 　
침강방지제 　 1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
pH조절제 　 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
윤활제 　 　 1 1 1 1 1 1 1
보습제 PG 1 2 2 2 2 2 2 2
PEG 2 15 15 15 15 15 15 15
GL 3 15 15 15 15 15 15 15
TEG 4 　10 10 10 10 10 10 10
방청제 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
희석용제(에탄올) 2 1 　 2 　 2 　
방부제 phenoxy ethanol 1 0.1 0.1 　 0.1 　 0.1 　
1,2-Dibromo-2,4-dicyanobutane 2 0.08 　 0.05 　 0.07 　 　
3-iodo-2-propynylbutylcarbamate 3 　 0.05 0.05 0.05 0.08 0.05 0.07
4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone 4 　 0.05 0.05 　 　 0.05 0.08
물 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분 나머지부분
합량 100 100 100 100 100 100 100
평가 금속광택성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
필기시험 ○ ○ △ ○ ○ ○ △
필기감 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
안정성 ○ △ △ △ △ △ △
점도 666 704 768 704 742 742 806
점도안정성 ○ △ △ △ △ △ △
방부력
(Challenge Test)		 Initial 4
1 일 4 4 3 4 4 3 4
3 일 3 0 0 2 2 1 1
7 일 2 0 0 2 0 0 0
상기 표 1 내지 2에 표시된 성분은 표 3과 같다.
재료 상품명 제조사
안료 1 Irgalite® Yellow L 1740 BASF
안료 2 Heuco® Red 312201 HEUBACH
안료 3 Heuco® Blue 151303 HEUBACH
안료 4 Irgalite® Green L 8710 BASF
안료 5 Hi Black 20L Orion
분산제 1 JONCRYL® 67 BASF
Aluminum paste STAPA METALLUX 212 Eckart CMBH
수용성증점수지 1 KELZAN® ASX 산쇼(가부시키가이샤)
수용성증점수지 2 KELZAN® ST 산쇼(가부시키가이샤)
수용성증점수지 3 레오잔 Dainippon Sunmitomo Pharma Co., LTD
침강방지제 LAPONITE RD BYK ADDITIVES INC
pH조절제 1 AMP-95 ANGUS Chemical Company
윤활제 1 Plysurf A-208N Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., LTD
방청제 1 B.T.L 동양종합화학
방부제 1 phenoxy ethanol
방부제 2 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane
방부제 3 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate
방부제 4 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone
본 발명에 사용한 방부제인 상기 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate는 모두 인체에 무해한 방부제이다. 상기 방부제는 인체에 유해하여 EU 등에서 사용의 제한이 있는 종래의 방부제인 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone에 대비하여 방부력은 떨어지나 인체에 무해하므로 팬시잉크 제품에 사용할 경우 EU의 환경 규제로부터 자유로운 장점이 있다.
본 발명의 금속광택성 잉크조성물은 방부력이 뛰어난 종래의 방부제인 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone을 포함하고 있지 않다. 그러나 본 발명의 금속광택성 잉크조성물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate을 각각 0.1 : 0.05 : 0.05의 중량 % 비율로 포함하고 있으며 상기 세 가지 방부제의 조합에 의해 미생물을 효과적으로 제거된다. 상기 표 1의 방부력 측정결과에 따르면, 실시예 1 내지 5 모두 종래의 방부제인 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone을 포함하지 않음에도 TSA에서 7일 후에 미생물이 모두 사멸되었으며 특히, 실시예 2 및 실시예 4의 경우 TSA에서 3 일후에 접종된 모든 미생물이 사멸된 것이 확인되었다.
상기 세 가지 방부제의 조합이 사용된 본 발명의 금속광택성 잉크조성물은 방부력에 있어서 종래의 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone가 사용된 금속광택성 잉크조성물과 유사한 방부력을 가지는 것이 확인된다.
상기 실시예의 방부제 조합이 가지는 향상된 방부효과는 본 발명의 비교예에 의해 지지가 된다. 본 발명의 실시예와 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone를 포함하는 방부제가 사용된 비교예의 방부력을 비교해보면, 상기 실시예의 잉크조성물이 최소 1일 차에서 단계 1의 방부력을 보이는 데 비하여 상기 비교예의 잉크조성물 역시 최소 1일 차에서 단계 1의 방부력을 보이는 것이 확인된다. 또한, phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate을 각각 0.1 : 0.05 : 0.05 중량 % 비율로 포함하는 실시예 3의 경우, 1일 차에서 단계 3의 방부력을 보이며 3일 차에서 단계 1의 방부력을 보인다.
이에 반하여 phenoxy ethanol을 사용하지 않은 비교예 5의 경우, phenoxy ethanol의 방부력을 보전하기 위하여 실시예에 대비하여 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate을 각각 0.07 중량 % 및 0.08 중량 %로 더 사용하였음에도 불구하고 1 일차에서 단계 4의 방부력을 보이며 3일 차에서 단계 2의 방부력을 보인다.
따라서 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate가 모두 사용된 본 발명의 금속광택성 잉크조성물은 상기 세 가지 방부제의 조합에 의하여 방부력이 향상되었으며 상기 향상된 방부력은 종래의 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone을 사용한 잉크조성물의 방부력과 유사하게 뛰어나다.
본 발명의 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate가 사용된 본 발명의 금속광택성 잉크조성물은 상기의 결과와 같이 방부력이 우수할 뿐만 아니라 잉크물성 또한 우수하다.
본 발명의 실시예 1 내지 5의 평가결과에 따르면, 상기 실시예의 잉크조성물은 실온에서 1개월간 방치하여도 점도변화가 20% 미만으로 우수한 점도안정성을 가질 뿐 아니라 안정성(경시안정성) 및 필기시험 결과 모두 우수한 결과를 보인다.
이에 반하여 본 발명의 잉크조성물과 유사한 방부력을 가지는 비교예 2, 3 6 및 7의 잉크물성을 살펴보면, phenoxy ethanol, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate 및 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone의 방부제를 사용한 것으로 방부력은 우수한 결과를 보이나 잉크의 점도 안정성 및 경시안정성이 본 발명에 대비하여 부족한 것을 볼 수 있다. 이는 방부제 혼합물에 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone이 포함되어 있기 때문인 것으로 판단된다.
또한 비교예 3, 5, 7을 보면, 희석용제를 사용하지 않고 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate 및 4,5-dichloro-2n-octyl-3-isothiazolone의 방부제를 사용한 결과, 점성안정성 및 경시안정성의 수준(평가결과:△)이 저하된 것이 확인되었다.
결론적으로 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate를 0.1 : 0.05 : 0.05 중량 % 비율로 희석용제혼합된 방부제 혼합물은 종래의 isothiazolone 계열의 방부제와 유사한 방부력을 가지고 있어 금속광택성 잉크조성물에 사용될 경우 잉크조성물의 경시안정성을 향상시키는 효과가 있을 뿐 아니라 상기 isothiazolone 계열의 방부제를 사용한 금속광택성 잉크조성물에 대비하여 잉크성능이 향상되는 효과가 있으므로 친환경 무독성 금속광택성 잉크조성물에 최적화된 방부제 혼합물로 판단된다.
따라서 본 발명의 방부제 혼합물을 사용하여 금속광택성 잉크 제품을 제조한다면 인체에 유해하여 EU 시장에서 규제의 대상이 되는 isothiazolone 계열의 방부제를 사용하지 않고도 우수한 방부력 및 잉크물성을 가지므로 EU 시장에 자유롭게 진출하여 시장을 선점할 수 있을 것으로 판단된다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (9)

  1. 안료 1 내지 15 중량 %, 알루미늄 페이스트 1 내지 10 중량 %, 수용성 증점수지 0.1 내지 1 중량 %, 침강방지제 0.1 내지 1 중량 %, pH 조절제 0.1 내지 1 중량%, 윤활제 0.1 내지 2 중량 %, 보습제 10 내지 50 중량 %, 방청제 0.1 내지 0.6 중량 %, 에탄올 0.5 내지 5 중량 %, 방부제 혼합물 0.02 내지 0.5 중량 % 및 물 35 내지 55 중량 %로 구성되는 것을 특징으로 하며 상기 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성되는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate가 각각 2 : 1 : 1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서 상기 안료는 Yellow, Pink, Blue, Green, Black인 것을 특징으로 하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수용성 증점 수지는 이온성 다당류 또는 이의 유도체인 것을 특징으로 하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 침강 방지제는 실리케이트계 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보습제는 글리세린, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 중에서 선택된 글리콜류 및 다가 알콜류 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 친환경 금속광택성 수성잉크조성물은 300 내지 1300 poise(25 ℃, 1 rpm) 범위의 점도특성을 보이며, 제조 후 실온에서 1 개월 간 방치시 점도의 변화가 0 내지 20% 범위이며, 1 × 106 cfu/㎖ 농도로 접종하고 배양(30 ℃, Tryptic Soy Agar)된 시험균주(Enterobacter aerogens ATCC 13048, Escherichia coli ATCC 11229, Micrococcus luteus ATCC 9341, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Klebsiella pneumoniae ATCC 1560, Staphylococcus epidermis ATCC 155, Staphylococcus aureus ATCC 6538, 및 Burkholderia cepacia ATCC 25416)가 7일 후 모두 사멸되는 방부력을 가지는 것을 특징으로 하는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물.
  9. 안료 1 내지 15 중량 %, 알루미늄 페이스트 1 내지 10 중량 %, 수용성 증점수지 0.1 내지 1 중량 %, 침강방지제 0.1 내지 1 중량 %, pH 조절제 0.1 내지 1 중량%, 윤활제 0.1 내지 2 중량 %, 보습제 10 내지 50 중량 %, 방청제 0.1 내지 0.6 중량 %, 에탄올 0.5 내지 5 중량 %, 방부제 혼합물 0.02 내지 0.5 중량 % 및 물 35 내지 55 중량 %로 구성되는 것을 특징으로 하며 상기 방부제 혼합물은 phenoxy ethanol, 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutane 및 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate로 구성되는 친환경 금속광택성 수성잉크조성물을 축 통 내에 수용하고, 상기 축 통 내의 잉크 조성물을 도출하는 펜체를 구비한 것을 특징으로 하는 팬시용 필기도구.
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