KR102053474B1

KR102053474B1 - 잉크 조성물

Info

Publication number: KR102053474B1
Application number: KR1020147027824A
Authority: KR
Inventors: 뢰로프 에이치 에페르하르두스; 헤라르두스 씨 피 페르카울렌; 하헬돈크 요한네스 에프 제이 판; 요한 피 제이 렌데르스; 로이 안토니우스 피 엠 엠 판
Original assignee: 오세-테크놀로지스 베파우
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2019-12-06
Also published as: CA2862378C; KR20140135805A; CA2862378A1; SG11201405494RA; JP6263480B2; IN2014DN08032A; CN105542571A; CN105542571B; CN104159983B; AU2013229582A1; EP2823002B1; ES2581290T3; JP2015515510A; US20140364548A1; EP2823002A1; CN104159983A; WO2013131924A1; AU2013229582B2

Abstract

본 발명은 조작 온도에서 잉크젯 마킹 기기로부터 이출시키기에 적합한 잉크 조성물에 관한 것이다. 잉크 조성물은 수분산성 수지를 함유하며, 그의 동적 표면 장력은 35 mN/m 미만이고, 정적 표면 장력은 21 mN/m 초과인데, 이들 두가지는 모두 조작 온도에서 결정된 것이다. 잉크 조성물은 5 초과, 바람직하게는 10 내지 50 의 비유전율 차이가 있는 수용성 유기 용매의 혼합물을 함유할 수 있다. 잉크 조성물은 중합체성 보조용매, 특히 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜 (디)메틸 에테르를 함유할 수 있다. 잉크 조성물은 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 1 타입의 계면활성제 및 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제를 함유할 수 있다.

Description

잉크 조성물 {INK COMPOSITION}

본 발명은 잉크젯 인쇄 프로세스에 사용하기에 적합한 라텍스 잉크 조성물에 관한 것이다.

라텍스 잉크가 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, EP 2 233 309 A2 는 잉크의 총 중량을 기준으로 20 내지 90 중량% 의 양의 물, 안료 및, 수분산성 수지 (즉, 라텍스) 일 수 있는 수지를 함유하는 잉크 조성물을 개시한다. WO 201 1/021591 는 수분산성 착색제, 수용성 유기 용매, 계면활성제, 침투제 및 물을 함유하는 잉크젯 잉크를 개시한다.

언급한 상기 두 선행기술 문헌은 프로세스 인쇄 또는 옵셋 인쇄에 보통 사용되는 매체 (예를 들어, 기계 코팅된 (MC) 또는 옵셋 코팅된 매체) 상에 상기 잉크를 인쇄하는 방법을 개시한다.

공지된 라텍스 잉크 조성물의 단점은 비교적 열악한 물 흡수 특성을 가진 매체 (본 발명의 맥락에서는 "열악한 흡수 매체" 로 언급), 예컨대 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상의 그러한 잉크의 인쇄는 모든 종류의 인쇄 아티팩트 (예를 들어, 줄무늬, 유착, 퍼들링 (puddling) 및/또는 디?팅 (dewetting)) 을 제공할 수 있으며, 따라서 만족스럽지 못한 인쇄 품질을 제공하게 된다. 특히 열악한 흡수 매체 상에서 대량 산출 단일 패스 잉크젯 프로세스에서는 줄무늬 (예를 들어, 인쇄된 이미지에서 백색 영역) 이 큰 문제점으로 간주된다.

이론에 구애됨이 없이, 줄무늬는 잉크 방울이 인쇄 기판 상에 일단 놓일 때 (특히) 불충분한 스프레딩에 의해 유발될 수 있다. 달리 말하면, 도트게인 (즉, 매체 상의 인쇄된 도트의 직경 대 공기 중 잉크 액적의 직경의 비율) 이 너무 낮다.

공지된 라텍스 잉크를 포함하는 공지된 수성 잉크는 불충분한 도트게인을 제공하게 되는 상기 인쇄 매체 생에서 열악한 스프레딩 거동을 나타내며, 그에 따라 인쇄된 이미지에 줄무늬가 생기게 된다.

추가로, 인쇄된 잉크 방울의 스프레딩 거동은 잉크 건조시 (즉, 물의 증발시) 에 악화된다. 이론에 구애됨이 없이, 그것은 물의 증발에 의해 유발되는 인쇄된 잉크 액적의 표면 장력 증가에 의해 유발되는 것으로 여겨진다. 표면 장력의 증가는 퍼들링 (유착) 및/또는 디?팅을 유발할 수 있다.

따라서, 수성 잉크젯 인쇄 및 일반 용지에 적합한 통상적 매체에 대한 인쇄 품질을 양보하지 않고, 특히 열악한 흡수 매체 (예를 들어, 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체) 상의 인쇄 품질과 관련하여, 라텍스 잉크의 개선에 대한 여지가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광범위한 매체 상에서 고품질의 인쇄를 수득하기에 적합한 라텍스 잉크 조성물, 특히 열악한 흡수 매체, 예컨대 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상에 개선된 도트게인을 나타내어, 대량 산출 단일 경로 잉크젯 프로세스에 사용시 줄무늬를 방지하거나 또는 적어도 경감시키는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 건조 동안 낮은 표면 장력을 유지하여, 특히 열악한 흡수 매체, 예컨대 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상에서 퍼들링 및 디?팅을 방지하거나 또는 적어도 경감시키는 라텍스 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

발명의 개요

상기 목적들은 하기를 함유하는, 조작 온도에서 잉크젯 마킹 기기로부터 이출하기에 적합한 잉크 조성물을 제공함으로써 적어도 일부 달성된다:

- 1 내지 40 중량% 의 수분산성 수지;

- 0.5 내지 15 중량% 의 수분산성 착색제;

- 20 내지 80 중량% 의 물;

- 0 내지 75 중량% 의 보조용매;

- 0.01 내지 3 중량% 의 계면활성제,

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 상대값이며, 조작 온도에서 결정된 잉크 조성물의 동적 표면 장력은 35 mN/m 미만이고, 정적 표면 장력은 21 mN/m 초과임.

본 발명의 맥락에서, 동적 표면 장력은 10 Hz 의 기포 빈도수에서 기포 압력법에 따라 결정된 표면 장력으로 정의된다. 정적 표면 장력은 0.1 Hz 의 기포 빈도수에서 결정된 표면 장력으로 정의된다. 기포 압력법의 상세한 사항에 대해서는 실험 부분을 참조.

조작 온도 (젯팅 온도로도 지칭됨) 는 잉크 조성물의 액적을 이출 (즉, 젯트) 하도록 맞춰진 잉크젯 마킹 기기의 조작 온도로 정의된다. 본 발명에 따른 수성 잉크 조성물에 대한 젯팅 온도는 바람직하게는 15℃ 내지 50℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 40℃, 더욱더 바람직하게는 25℃ 내지 35℃ 이다.

잉크 조성물은 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 1 타입의 계면활성제 및 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제를 함유하는 계면활성제의 혼합물을 0.01 내지 3 중량으로 함유할 수 있고, 계면활성제의 혼합물이 모두 제 1 타입의 계면활성제인 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜을 함유하는 경우, 계면활성제의 혼합물에서 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제의 존재유무는 선택사항이다. 따라서, 계면활성제의 혼합물은 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜로 이루어질 수 있다.

따라서, 본 발명은 하기를 함유하는, 15℃ 내지 50℃ 의 조작 온도에서 잉크젯 마킹 기기로부터 이출하기에 적합한 잉크 조성물에 관한 것이다:

- 1 내지 40 중량% 의 수분산성 수지;

- 0.5 내지 15 중량% 의 수분산성 착색제;

- 20 내지 80 중량% 의 물;

- 0 내지 75 중량% 의 보조용매;

- 0.01 내지 3 중량% 의, 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 1 타입의 계면활성제 및 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제를 함유하는 계면활성제의 혼합물,

단, 계면활성제의 혼합물이 모두 제 1 타입의 계면활성제인 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜을 함유하는 경우, 계면활성제의 혼합물 중에 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제가 존재하는 것은 선택사항이고;

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 상대값이며, 잉크 조성물의 동적 표면 장력은 10Hz 에서 측정된 35 mN/m 미만이고, 정적 표면 장력은 0.1 Hz 에서 측정된 21 mN/m 초과이고, 이들 두 값은 모두 기포 압력법 (bubble pressure method) 을 이용해 조작 온도에서 결정된 것이고, 계면활성제 혼합물의 양은 상기 동적 및 정적 표면 장력을 수득하기에 충분한 것임.

한 구현예에서, 제 1 타입의 계면활성제는 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되고, 제 2 타입의 계면활성제는 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된다.

한 구현예에서, 제 1 타입의 계면활성제는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜이고, 제 2 타입의 계면활성제는 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된다.

한 구현예에서, 제 1 타입의 계면활성제는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜이고, 제 2 타입의 계면활성제는 실리콘 계면활성제, 바람직하게는 실록산 계면활성제, 더욱 바람직하게는 에톡실화된 실록산 계면활성제이다.

한 구현예에서, 제 1 타입의 계면활성제는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜이고, 제 2 타입의 계면활성제는 플루오로화학물 계면활성제이다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물을 추가적으로 제 3 타입의 계면활성제, 특히 디알킬 술포숙시네이트 염, 예컨대 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT) 를 함유한다.

인쇄물에서 줄무늬를 피하거나 또는 적어도 경감시키기 위해 필요한 도트게인은 경험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 싱글 패스 600 dpi 잉크젯 인쇄 프로세스에서, 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상의 하프톤 인쇄물에서 줄무늬를 피하거나 또는 적어도 경감하기 위해서는 75 ㎛ 이상의 도트 크기 (수용 매체 상의 잉크 도트) 가 필요한 것으로 경험적으로 결정된 바 있다. 10 pi 액적 (액적 직경 26.7 ㎛) 의 잉크젯 프린트헤드를 이용하면, 2.8 (최소 도트 크기 75 ㎛ 를 액적 직경 26.7 ㎛ 로 나누면 그 결과 필요한 도트게인 2.8 이 수득됨) 이상의 도트게인이 필요하게 된다.

도트게인은 수용 매체의 유형 및 잉크의 동적 표면 장력에 좌우된다. 잉크 조성물의 도트게인은 매체 유형에 따라 크게 좌우될 수 있는데; 이에 따라 상이한 매체는 차별적으로 튜닝된 잉크 조성물을 필요로 할 수 있다.

본 발명의 발명자들은 놀랍게도 10 Hz (즉, 접촉 시간이 0.1 초) 의 진동수에서 측정되는 잉크 조성물의 동적 표면 장력이 도트게인과 상당히 정의 상관관계를 나타낸다는 것을 발견했다. 본 발명의 발명자들은 또한 라텍스 잉크 조성물에 함유되는 보조용매 조성물 및 계면활성제 조성물의 최적화에 의해 광범위한 매체 상에서 10 Hz 에서 측정된 동적 표면 장력이 35 mN/m 미만, 바람직하게는 34 mN/m 미만, 더욱 바람직하게는 33 mN/m 미만, 더욱더 바람직하게는 32 mN/m 미만인 잉크 조성물에 의해 2.8 이상의 도트게인이 수득될 수 있다는 것을 발견했다.

본 발명에 따른 잉크 조성물의 21 mN/m 미만인 정적 표면 장력은 노즐 플레이트, 특히 노즐에 근접한 노즐 플레이트 (달리 말하면, 노즐 영역) 의 외부 표면에 ?팅을 제공할 수 있다. 노즐 영역의 ?팅은 잉크젯 마킹 기기의 젯팅 특성의 약화를 초래할 수 있다. 특히, 젯트 각도가 증가할 수 있으며 (기울어짐), 불안정해질 수 있다 (예를 들어, 조작 동안 젯트 각도의 변동). 단일 패스 (고속) 인쇄 프로세스에서, 특히 인쇄 동안 왜도 (skewness) 가 변동할 때에는, 비스듬한 젯팅 노즐을 보완하기는 매우 어렵다.

따라서, 본 발명에 따른 잉크 조성물의 추가적인 장점은, 잉크 조성물의 정적 표면 장력이 21 mN/m 초과, 바람직하게는 22 mN/m 초과, 더욱 바람직하게는 23 mN/m 초과, 더욱더 바람직하게는 24 mN/m 초과한다는 사실로 인해, 상기 문제점이 해결되거나 또는 적어도 완화된다는 점이다.

한 구현예에서, 잉크 조성물의 정적 표면 장력은 0.1 Hz 에서 측정시 30 mN/m 미만, 바람직하게는 29 mN/m 미만, 더욱 바람직하게는 27 mN/m 미만이다.

잉크 조성물의 정적 (즉, 0.1 Hz 에서 측정) 및 동적 (즉, 10 Hz 에서 측정) 표면 장력은 하기 수록한 바와 같이 하나 이상의 보조용매를 하나 이상의 계면활성제와 병용하도록 선택함으로써 조정될 수 있다.

도면의 간단한 설명

오직 설명의 수단으로서 제공되며, 본 발명을 제한하지는 않는 하기 제공된 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 통해 본 발명이 더욱 완전하게 이해될 수 있을 것이며, 도면은 다음과 같이 설명할 수 있다:

도 1 은 10 Hz 에서 측정된 동적 표면 장력 및 잉크 조성물의 도트게인의 상관관계를 도식적으로 보여준다.

도 2 는 올리고머 및/또는 중합체성 보조용매를 유효량으로 함유하는 잉크 조성물의 건조 곡선 (시간이 경과함에 따른 점도 증가를 나타냄) 을 도식적으로 보여준다.

도 3 은 잉크젯 인쇄 시스템의 도식적으로 보여준다.

도 4 는 잉크젯 마킹 기기의 도식적으로 보여준다: A) 및 B) 어셈블리는 잉크젯 헤드이고; C) 는 잉크젯 헤드의 어셈블리의 일부분의 상세한 도면이다.

발명의 상세한 설명

인쇄 아티팩트

이론에 구애됨이 없이, 하기 기재된 메커니즘은 각각 인쇄 아티팩트 줄무늬짐, 응집, 퍼들링 및 디?팅에 대한 설명을 제공한다. 기존 인쇄 아티팩트는 하기의 설명에 의해 제한되지 않는다.

줄무늬짐

인쇄된 이미지에서 수용 매체 상에 안착되어 있는 이출된 잉크 액적이 불충분하게 스프레딩되되는 경우, 백색 점들 또는 백색 지역/영역이 잉크젯 인쇄에서 나타날 수 있다. 수용 매체 상의 잉크 액적의 스프레딩은 잉크와 인쇄 매체 표면 사이의 표면 장력 차이 중에서도 특히 수많은 잉크 및 매체 특징의 미묘한 균형에 의해 결정된다. 일반적으로, 인쇄 매체의 표면보다도 더 낮은 표면 장력을 지닌 잉크의 잉크 액적이 스프레딩 거동을 나타낸다. 스캐닝 잉크젯 인쇄 프로세스에서, 백색 점들은 멀티-패스 인쇄 원리를 적용하여 차폐될 수 있는데, 그렇게 하면 인쇄 영역을 통틀어 인쇄 스테이션의 두번째 또는 추가 패스에서 잉크 액적이 백색 점들에 인쇄될 수 있다. 페이지 폭의 인쇄 어레이를 이용하는 생산성 높은 단일 패스 인쇄 프로세스에서, 백색 영역들은 그런 방식으로는 벌충될 수 없다. 그러한 인쇄 프로세스에서, 백색 점들은 규칙적으로 배열될 수 있는데, 특히 매체 수송 방향으로 배치되어, 인쇄된 이미지에서 줄무늬진 것으로 관찰될 수 있다. 특히, 흑백의 전면 포함 인쇄 영역에서는, 어두운 색 및 밝은 색 (또는 심지어 백색) 의 교대로 나타나는 병렬형 선들이 인쇄된 이미지에 나타날 수 있다.

응집 (Coalescence)

응짐은 인쇄 매체의 표면 상에 나타날 수 있는 프로세스로, 둘 이상의 잉크 액적이 단일한 액적으로 단일화된다. 그러한 프로세스가 액적 이동 없이 일어난다면, 표면에서는 액적이 서로 연결되어 막을 만들게 될 것이다. 그러나, 응집 프로세스가 액적 이동을 동반한다면, 인접한 인쇄된 액적들의 응집은 퍼들링 (Puddling) 으로 지칭되는 프로세스인 퍼들의 형성을 유도하게 될 것이다. 그러한 경우, 인쇄된 잉크 액적은 매체 표면 상의 의도하는 위치에 더이상 존재하지 않으며, 매체 표면을 따라 인접 잉크 액적이 있는 곳과 같은 위치에 이동하게 된다.

퍼들링 (Puddling)

퍼들링은 2 개 (이상) 의 잉크 액적이 서로 접촉하게 될 정도로 서로 충분히 가까이 인쇄될 때 일어날 수 있다. 그 결과, 액적은 응집하면서 서로를 향해 이동할 수 있게 된다. 액적의 이동은 일반적으로 대칭적이지 않다. 최종 젯팅된 액적은 가장 멀리 이동하는 경향이 있다. 그러한 이동 메커니즘은 약 100 μs 의 시간 범위에서 일어나게 된다.

또다른 매우 신속한 메커니즘은, 인쇄된 잉크 액적 주변의 잉크막으로, 잉크 액적의 인쇄 매체에 대한 충격의 결과인 소위 막 전구체 (precursor film) 를 통해 일어난다. 막은 두 (또는 그 이상) 인접 액적 사이의 연결 가교를 제공하게 되어, 잉크 이동을 동반할 수 있는 잉크 액적의 응집이 시작될 수 있다. 상기 메커니즘과 유사하게, 그러한 이동 메커니즘은 약 100 μs 의 시간 범위에서 일어나게 된다.

퍼들링을 유도하는 또다른 메커니즘은 더욱 복잡한 메커니즘이며, 잉크의 잉크 매체로의 측면 흡수를 포함하게 된다. 잉크의 잉크 매체로의 측면 흡수는, 잉크 액적이 애초에 서로 접촉하지 않도록 서로 충분히 멀리 떨어져 인쇄되는 인접 잉크 액적들 사이에서 인쇄 매체를 통해 연결 가교를 형성할 수 있다. 그러한 메커니즘은 응집 및 궁극적으로 퍼들링을 유도할 수 있다. 그러한 메커니즘의 시간 범위는 보통 약 1 ms 이다.

디?팅

퍼들은 또한 디?팅 메커니즘에 의해서도 형성될 수 있다. 그러한 메커니즘에서, 최초에는 잉크막이 잉크 액적의 응집으로 인해 형성될 수 있다. 잉크막의 건조 동안, 잉크 구성성분의 비균질 증발이 일어날 수 있으며, 이는 잉크막의 국지적 표면 에너지의 변동을 유도할 수 있다. 결과적으로, 막은 (고르지 않게) 파괴될 수 있으며, 이동과 같은 Marangoni 유동이 일어날 수 있어, 결국 인쇄 매체의 표면 상에 퍼들링 구조를 유도하게 된다. 그런 메커니즘은 일반적으로 약 1 초의 시간 범위에서 일어난다.

잉크 조성

본 발명에 따른 잉크 조성물은 수분산성 수지, 수분산성 착색제, 물, 보조용매, 계면활성제 및 임의로는 기타 첨가제를 함유한다. 잉크의 구성성분들은 후속 섹션에서 상세히 기재될 것이다.

수분산성 수지 (라텍스 수지)

본 발명에 따른 잉크젯 잉크는 기록 매체에 대한 안료 유연성의 관점에서 수분산성 수지를 함유한다. 수분산성 수지로서, 막 형성능 (이미지 형성능) 이 탁월하며, 높은 방수성, 높은 내수성 및 높은 내후성을 지닌 수분산성 수지가 높은 내수성 및 높은 이미지 밀도 (높은 색상 발색 능력) 을 지닌 기록 이미지에 유용하다.

수분산성 수지의 예시는 합성 수지 및 천연 중합체 화합물을 포함한다.

합성 수지의 예시는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리(메트)아크릴 수지, 아크릴-실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리부타디엔계 수지, 폴리비닐 아세테이트계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 폴리비닐 에스테르계 수지, 폴리비닐 클로라이드계 수지, 폴리아크릴산계 수지, 불포화카르복실산계 수지 및 공중합체, 예컨대 스티렌 - 아크릴레이트 공중합체 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체 수지를 포함한다.

천연 화합물의 예시는 셀룰로오스, 로진 및 천연 고무를 포함한다.

한 구현예에서, 본 발명에 사용되는 수분산성 수지는 수용성 관능기, 예컨대 카르복실기 또는 술폰기를 지닌 수지로 제조될 수 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물은 수분산성 수지의 고속 응집형성 유효성을 제공하는 관점에서 작은 해리도를 가진 카르복실산이 있는 수지를 함유한다. 카르복실산기는 pH 변화에 영향을 받는 경향이 있기 때문에, 분산 상태는 쉽게 변화하며, 그의 응집형성 특성이 크다. 본 발명에 따른 잉크 조성물에 사용하기에 적합한 수지의 예시는 다음과 같다: 아크릴 수지, 비닐 아세테이트 수지, 스티렌 부타디엔 수지, 비닐 클로라이드 수지, 아크릴 스티렌 수지, 부타디엔 수지 및 스티렌 수지. 수분산성 수지의 수지 구성성분으로서, 분자 내에 친수성 부분 및 소수성 부분을 모두 지닌 중합체가 바람직하다. 소수성 부분을 지님으로써, 소수성 부분이 수분산성 수지의 내부에 배열될 것이며, 친수성 부분은 수분산성 수지의 외부에 유효하게 배열될 것이다. 그 결과, 액체의 pH 변화로 인한 분산 상태의 변화는 더 커지며, 잉크의 응집형성은 더욱 효율적으로 일어나게 될 것이다.

시판하여 이용가능한 수분산성 수지 에멀전의 예시는 하기의 것을 포함한다: Joncryl 537 및 7640 (스티렌-아크릴 수지 에멀전, Johnson Polymer Co., Ltd. 사 제조), Microgel E-1002 및 E-5002 (스티렌-아크릴 수지 에멀전, Nippon Paint Co., Ltd. 사 제조), Voncoat 4001 (아크릴 수지 에멀전, Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd. 사 제조), Voncoat 5454 (스티렌-아크릴 수지 에멀전, Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd. 사 제조), SAE-1014 (스티렌-아크릴 수지 에멀전, Zeon Japan Co., Ltd. 사 제조), Jurymer ET-410 (아크릴 수지 에멀전, Nihon Junyaku Co., Ltd. 사 제조), Aron HD-5 및 A-104 (아크릴 수지 에멀전, Toa Gosei Co., Ltd. 사 제조), Saibinol SK-200 (아크릴 수지 에멀전, Saiden Chemical Industry Co., Ltd. 사 제조), 및 Zaikthene L (아크릴 수지 에멀전, Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. 사 제조), DSM Neoresin 사의 아크릴 공중합체 에멀전, 예를 들어 NeoCryl 제품 라인, 특히 아크릴 스티렌 공중합체 에멀전 NeoCryl A-662, NeoCryl A-1 131, NeoCryl A-2091, NeoCryl A-550, NeoCryl BT-101, NeoCryl SR-270, NeoCryl XK-52, NeoCryl XK-39, NeoCryl A-1044, NeoCryl A-1049, NeoCryl A-1110, NeoCryl A-1120, NeoCryl A-1127, NeoCryl A-2092, NeoCryl A-2099, NeoCryl A-308, NeoCryl A-45, NeoCryl A-615, NeoCryl BT-24, NeoCryl BT-26, NeoCryl BT-36, NeoCryl XK-15, NeoCryl X-151, NeoCryl XK-232, NeoCryl XK-234, NeoCryl XK-237, NeoCryl XK-238-NeoCryl XK-86, NeoCryl XK-90 및 NeoCryl XK-95. 그러나, 수분산성 수지 에멀전가 이들 예시로 제한되지는 않는다.

불소계 수지로서, 플루오로올레핀 단위체를 가진 불소계 수지 미세 입자들이 바람직하다. 이들 중, 플루오로올레핀 단위체 및 비닐에테르 단위체를 포함하는 함불소 수지 미세 입자들이 특히 바람직하다. 플루오로올레핀 단위체라면 특별히 제한되지 않고, 의도하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그의 예시는 -CF₂CF₂-, -CF₂CF(CF₃)-, 및 -CF₂CFCl- 을 포함한다.

비닐에테르 단위체는 특별히 제한되지 않고, 의도하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그의 예시는 -C(R_a)HC(OR_b)- 를 포함하는데; 식 중, R_a 는 수소 원자 또는 메틸기이고; 식 중, R_b 는 -CH₂R_c, -C₂H₄R_c, -C₃H₆R_c, -C₄H₈R_c 및 -C₅H₁₀R_c, 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 식 중 R_c 는 수소 원자 (-H), 히드록시기 (-OH) 또는 카르복실산 기 (-COOH) 로 이루어진 군으로부터 선택된다

플루오로올레핀 단위체 및 비닐에테르 단위체를 포함하는 함불로 비닐에테르계 수지 미세 입자들로서, 플루오로올레핀 단위체 및 비닐에테르 단위체가 교대로 공중합되어 있는 교대배치 공중합체가 바람직하다. 그러한 불소계 수지 미세 입자로서, 적합하게 합성된 화합물이 사용될 수 있고, 시판하여 입수가능한 제품도 사용할 수 있다. 시판하여 입수가능한 제품의 예시는, Dainippon Ink Chemical Industries Co., Ltd. 사의 제품인 FLUONATE FEM-500 및 FEM-600, DICGUARD F-52S, F-90, F-90M, F-90N 및 AQUAFURFURAN TE-5A; Asahi Glass Co., Ltd.사의 제품인 LUMIFLON FE4300, FE4500, FE4400, ASAHI GUARD AG-7105, AG-950, AG-7600, AG-7000 및 AG-1100 를 포함한다.

수분산성 수지는 단독중합체, 공중합체 또는 복합 수지의 형태로 사용될 수 있으며, 단일상 구조 또는 코어-쉘 구조를 가진 모든 수분산성 수지 및 파워-피드 에멀전 중합 (power-feed emulsion polymerization) 으로 제조된 것이 사용될 수 있다.

수분산성 수지로서, 자체로 친수성 기를 지니고 있어서 특정 정도의 자체-분산성을 갖고 있는 수지 및 분산성은 없지만 계면활성제 및/또는 친수성기를 가진 또다른 수지의 사용으로 인해 분산성이 생겨난 수지를 사용할 수 있다. 그러한 수지 중에서도, 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지의 이오노머의 에멀전 중합 또는 현탁액 중합에 의해 수득된 수지의 에멀전이 가장 적합하게 사용된다. 불포화단량체의 에멀전 중합의 경우, 수지 분산액은 수 에멀전 중의 단량체 중에 분산된 단량체 상에서의 중합 반응 개시에 의해 수득된다. 중합 개시제, 계면활성제, 사슬 이동제, 킬레이트제 및 pH 조정제가 수 에멀전 중의 단량체에 첨가될 수 있다. 따라서, 수분산성 수지가 쉽게 수득될 수 있으며, 수지 구성성분들을 변경할 수 있기 때문에 원하는 특성이 쉽게 수득된다.

불포화단량체, 불포화카르복실산으로서, 단일관능성 또는 다관능성 (메트)아크릴산 에스테르 단량체, (메트)아크릴산 아미드 단량체, 방향족 비닐 단량체, 비닐 시아노 화합물 단량체, 비닐 단량체, 알릴 화합물 단량체, 올레핀 단량체, 디엔 단량체, 및 불포화 탄소들을 지닌 올리고머가 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 그러한 단량체를 조합함으로써, 결과로서 제공되는 수지의 특성이 유동적으로 변경될 수 있다. 결과로서 수득되는 수지의 특성은 또한 중합 반응 또는 그라프트 반응을 통해 올리고머 타입 중합 개시제를 이용해 변경될 수 있다.

불포화카르복실산의 예시는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산을 포함한다.

단일관능성 (메트)아크릴산 에스테르 단량체의 예시는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, 이소아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 옥타데실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 메타크릴옥시에틸트리메틸 암모늄 염, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 및 아크릴옥시에틸트리메톡시 암모늄 염을 포함한다.

다관능성 (메트)아크릴산 단량체의 예시는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-메타크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸롤에탄 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-아크릴옥시프로필옥시페닐)프로판, 2,2'-비스(4-아크릴옥시디에톡시페닐)프로판, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸롤에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸롤메탄 트리아크릴레이트, 디트리메틸롤 테트라아크릴레이트, 테트라메틸롤메탄 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트를 포함한다.

(메트)아크릴산 아미드 단량체의 예시는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, 메틸렌-비스아크릴아미드, 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판 술폰산을 포함한다. 방향족 비닐 단량체의 예시는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 4-t-부틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐아니솔, 비닐나프탈렌, 및 디비닐벤젠을 포함한다.

비닐 시아노 화합물 단량체의 예시는 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 포함한다.

비닐 단량체의 예시는 비닐 아세테이트, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 에테르, 비닐 케톤, 비닐피롤리돈, 비닐 술폰산 또는 그의 염, 비닐트리메톡시실란, 및 비닐트리에톡시실란을 포함한다.

알릴 화합물 단량체의 예시는 알릴술폰산 또는 그의 염, 알리아민, 알릴 클로라이드, 디알릴아민 및 디알릴디메틸암모늄 염을 포함한다.

올레핀 단량체의 예시는 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다. 디엔 단량체의 예시는 부타디엔 및 클로로프로펜을 포함한다.

불포화탄소 원자들을 가진 올리고머의 예시는 메타크릴로일기를 가진 스티렌 올리고머, 메타크릴로일기를 가진 스티렌-아크릴로니트릴 올리고머, 메타크릴로일기를 가진 메틸 메타크릴레이트 올리고머, 메타크릴로일기를 가진 디메틸 실록산 올리고머 및 아크릴로일기를 가진 폴리에스테르 올리고머를 포함한다.

강알칼리 또는 강산의 존재 하에, 수분산성 수지에 분자 사슬의 미숙하거나 또는 제어되지 않는 불안정 및/또는 팽윤 및/또는 절단, 예컨대 분산 파손 및 가수분해가 일어날 수 있으며, 이에 따라 수분산성 수지의 pH 는, 특히 수분산성 착색제와의 혼화성의 관점에서 바람직하게는 4 내지 12, 더욱 바람직하게는 6 내지 11, 더욱더 바람직하게는 7 내지 9 가 될 것이다.

수분산성 수지는 바람직하게는 정상 온도에서 코팅을 형성하고 책색 물질의 유연성을 개선하기 위해 종이 표면 상에 수분산성 착색제를 고정하는 기능을 갖고 있다. 따라서, 수분산성 수지의 최소 막형성 온도 (MFFT) 는 바람직하게는 60℃ 이하, 더욱 바람직하게는 45℃ 이하, 더욱더 바람직하게는 30℃ 이하이다. 대안적으로, 더 높은, 일반적으로 100℃ 이하의 MFFT 를 가진 수분산성 수지가 라텍스 조성물의 MFFT 를 더 낮추기 위해 가소성 보조용매와 병용하여 사용될 수 있다. 나아가, 수분산성 수지의 유리 전이 온도가 -40℃ 이하인 경우, 수지 코팅의 점도 증가때문에 인쇄물에 주름이 나타날 수 있다. 따라서, 수분산성 수지의 유리 전이 온도는 바람직하게는 -30℃ 이상이다.

본 발명의 잉크에 첨가되는 수분산성 수지의 양은 바람직하게는 잉크의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 30 중량%, 더욱더 바람직하게는 2 내지 25 중량% 이다. 더욱더 바람직하게는, 잉크젯 잉크에 포함되는 수분산성 수지의 양은 전체 잉크 조성물에 대해 고체 함량으로 2.5 중량% 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 3 중량% 내지 7 중량% 이다.

수분산성 수지의 평균 입자 직경 (D50) 은 바람직하게는 10 nm 내지 1 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 500 nm, 더욱더 바람직하게는 20 내지 200 nm, 특히 바람직하게는 50 내지 200 nm 이다.

평균 입자 직경 (D50) 이 10 nm 이하인 경우, 이미지 품질 개선 또는 이미지의 전송 특징 강화에서의 유의한 효과는, 응집형성이 일어나더라도, 완전하게 기대할 수 없다.

수분산성 수지의 평균 입자 직경 (D50) 은 분산액의 점도에 비례한다. 동일한 조성을 가진 수분산성 수지의 경우, 입자 직경이 더 작을수록, 동일한 고체 함량에서 점도가 더 높다. 수분산성 수지의 평균 입자 직경 (D50) 은 과도하게 높은 점도를 가진 잉크가 되는 것을 방지하기 위해서는 바람직하게는 50 nm 이상이다.

평균 입자 직경 (D50) 이 1 ㎛ 이상인 경우, 잉크젯 헤드로부터의 잉크의 이출 특징 또는 잉크의 저장 안정성이 악화될 우려가 있다. 잉크 이출 안정성을 악화시키지 않으려면, 수분산성 수지의 평균 입자 직경 (D50) 이 바람직하게는 200 nm 이하, 더욱 바람직하게는 150 nm 이하이다.

추가로, 중합체 입자들의 입자 크기 분포에는 특정한 제한사항이 없으며, 중합체 입자들은 광범위한 입자 크기 분포를 가질 수 있거나 또는 중합체 입자가 단일분산 타입의 입자 크기 분포를 가질 수 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물은 상기 언급된 합성 수지, 합성 공중합체 수지 및 천연 중합체 화합물을 서로간 혼합물에서 선택되는 둘 이상의 수분산성 수지를 함유한다.

수분산성 착색제

수분산성 착색제는, 착색제가 수분산성인 한 안료 또는 안료의 혼합물, 염료 또는 염료의 혼합물 또는 안료 및 염료를 함유하는 혼합물일 수 있다.

본 발명에 따른 잉크젯 잉크에서, 안료는 본래 내후성의 측면에서 수분산성 착색제로서 사용될 수 있으며, 색상 톤 조절의 목적으로는 내후성을 악화시키지 않는 범위에서 염료가 포함될 수 있다. 안료는 특별히 제한되지 않으며, 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택될 수 있다.

본 발명에 사용가능한 안료의 예시는 임의의 제한없이 통상 공자된 것들을 포함하며, 수분산성 안료 또는 오일분산성 안료가 이용가능하다. 예를 들어, 유기 안료, 예컨대 불용성 안료 또는 레이크 안료 뿐만 아니라 무기 안료, 예컨대 카본 블랙이 바람직하게 사용될 수 있다.

불용성 안료의 예시는 특별히 제한되지 않으나, 바람직한 것은 아조, 아조메틴, 메틴, 디페닐메탄, 트리페닐메탄, 퀴나크리돈, 안트라퀴논, 페릴렌, 인디고, 퀴노프탈론, 이소인돌리논, 이소인돌린, 아진, 옥사진, 티아진, 디옥사진, 티아졸, 프탈로시아닌 또는 디케토피롤로피롤 염료이다.

예를 들어, 흑색 및 컬러 잉크를 위한 무기 안료 및 유기 안료가 예시된다. 이들 안료들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 무기 안료로서, 접촉 방법, 퍼내스 방법 (furnace method) 및 가열 방법과 같은 공지된 방법에 의해 제조된 카본 블랙을, 티탄 옥시드, 철 옥시드, 칼슘 카르보네이트, 바륨 설페이트, 알루미늄 히드록시드, 바륨 옐로우, 카드뮴 레드 및 크롬 옐로우에 추가하여 사용할 수 있다.

유기 안료로서, 아조 안료 (아조 레이크, 불용성 아조 안료, 축합된 안료, 킬레이트 아조 안료 등), 폴리시클릭 안료 (예를 들어, 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 인디고 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료, 및 퀴노프탈론 안료), 염료 킬레이트 (예를 들어, 염기성 염료 타입 킬레이트, 및 산성 염료 타입 킬레이트), 니트로 안료, 니트로소 안료, 아닐린 블랙을 사용하는 것도 가능하다. 이들 중, 특히 물과 높은 친화성이 있는 안료를 바람직하게 사용하게 된다.

바람직하게 사용가능한 구체적 안료를 하기에 수록한다.

마젠타 또는 적색 안료의 예시는 다음을 포함한다: C.I. Pigment Red 1, C.I. Pigment Red 2, C.I. Pigment Red 3, C.I. Pigment Red 5, C.I. Pigment Red 6, C.I. Pigment Red 7, C.I. Pigment Red 15, C.I. Pigment Red 16, C.I. Pigment Red 17, C.I. Pigment Red 22, C.I. Pigment Red 23, C.I. Pigment Red 31, C.I. Pigment Red 38, C.I. Pigment Red 48:1, C.I. Pigment Red 48:2 (퍼머넌트 레드 2B(Ca)), C.I. Pigment Red 48:3, C.I. Pigment Red 48:4, C.I. Pigment Red 49:1, C.I. Pigment Red 52:2; C.I. Pigment Red 53:1, C.I. Pigment Red 57:1 (Brilliant Carmine 6B), C.I. Pigment Red 60:1, C.I. Pigment Red 63:1, C.I. Pigment Red 64:1, C.I. Pigment Red 81, C.I. Pigment Red 83, C.I. Pigment Red 88, C.I. Pigment Red 101 (철단), C.I. Pigment Red 104, C.I. Pigment Red 106, C.I. Pigment Red 108 (카드뮴 레드), C.I. Pigment Red 1 12, C.I. Pigment Red 1 14, C.I. Pigment Red 122 (퀴나크리돈 마젠타), C.I. Pigment Red 123, C.I. Pigment Red 139, C.I. Pigment Red 44, C.I. Pigment Red 146, C.I. Pigment Red 149, C.I. Pigment Red 166, C.I. Pigment Red 168, C.I. Pigment Red 170, C.I. Pigment Red 172, C.I. Pigment Red 177, C.I. Pigment Red 178, C.I. Pigment Red 179, C.I. Pigment Red 185, C.I. Pigment Red 190, C.I. Pigment Red 193, C.I. Pigment Red 209, C.I. Pigment Red 219 and C.I. Pigment Red 222, C.I. Pigment Violet 1 (로다민 레이크), C.I. Pigment Violet 3, C.I. Pigment Violet 5:1, C.I. Pigment Violet 16, C.I. Pigment Violet 19, C.I. Pigment Violet 23 및 C.I. Pigment Violet 38.

오렌지색 또는 황색 안료의 예시는 다음을 포함한다: C.I. Pigment Yellow 1, C.I. Pigment Yellow 3, C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, C.I. Pigment Yellow 15, C.I. Pigment Yellow 15:3, C.I. Pigment Yellow 17, C.I. Pigment Yellow 24, C.I. Pigment Yellow 34, C.I. Pigment Yellow 35, C.I. Pigment Yellow 37, C.I. Pigment Yellow 42 (황색 철 산화물), C.I. Pigment Yellow 53, C.I. Pigment Yellow 55, C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 81, C.I. Pigment Yellow 83, C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 94, C.I. Pigment Yellow 95, C.I. Pigment Yellow 97, C.I. Pigment Yellow 98, C.I. Pigment Yellow 100, C.I. Pigment Yellow 101, C.I. Pigment Yellow 104, C.I. Pigment Yellow 408, C.I. Pigment Yellow 109, C.I. Pigment Yellow 1 10, C.I. Pigment Yellow 1 17, C.I. Pigment Yellow 120, C.I. Pigment Yellow 128, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Yellow 151, C.I. Pigment Yellow 153 및 C.I. Pigment Yellow 183; C.I. Pigment Orange 5, C.I. Pigment Orange 13, C.I. Pigment Orange 16, C.I. Pigment Orange 17, C.I. Pigment Orange 31, C.I. Pigment Orange 34, C.I. Pigment Orange 36, C.I. Pigment Orange 43, 및 C.I. Pigment Orange 51.

녹색 또는 시안 안료의 예시는 다음을 포함한다: C.I. Pigment Blue 1, C.I. Pigment Blue 2, C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 15:1, C.I. Pigment Blue 15:2, C.I. Pigment Blue 15:3 (프탈로시아닌 블루), C.I. Pigment Blue 16, C.I. Pigment Blue 17:1, C.I. Pigment Blue 56, C.I. Pigment Blue 60, C.I. Pigment Blue 63, C.I. Pigment Green 1, C.I. Pigment Green 4, C.I. Pigment Green 7, C.I. Pigment Green 8, C.I. Pigment Green 10, C.I. Pigment Green 17, C.I. Pigment Green 18 및 C.I. Pigment Green 36.

상기 안료에 추가하여, 적색, 녹색, 청색 또는 중간색이 필요한 경우, 하기 안료를 개별적으로 또는 조합하여 채용하는 것이 바람직하다. 채용가능한 안료의 예시는 하기를 포함한다: C.I. Pigment Red 209, 224, 177 및 194, C.I. Pigment Orange 43, C.I. Vat Violet 3, C.I. Pigment Violet 19, 23 및 37, C.I. Pigment Green 36 및 7, C.I. Pigment Blue 15:6.

나아가, 흑색에 대한 안료의 예시는 하기를 포함한다: C.I. Pigment Black 1, C.I. Pigment Black 6, C.I. Pigment Black 7 및 C.I. Pigment Black 11. 본 발명에 이용가능한 흑색 색상 잉크의 구체적 예시는 카본 블랙 (예를 들어, 퍼내스 블랙 (furnace black), 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙); (C.I. Pigment Black 7) 또는 금속계 안료 (예를 들어, 구리, 철 (C.I. Pigment Black 11), 및 티탄 옥시드; 및 유기 안료 (예를 들어, 아닐린 블랙 (C.I. Pigment Black 1) 을 포함한다.

한 구현예에서, 착색제는 수용성 또는 수불용성 착색 재료가 음이온계 중합체 수지로 코팅되어 있는 중합체 에멀전을 포함한다.

본 구현예에 따른 수분산성 안료로서, 바람직하게는 안료를 음이온성 중합체 수지로 코팅하여 수득되는 중합체 에멀전이 이용된다. 안료를 음이온성 중합체 수지로 코팅하여 수득되는 중합체 에멀전은 안료를 음이온성 중합체 수지 코팅층으로 캡슐화한, 코어-앤-쉘 분산성 안료로도 지칭되는 에멀전이다. 대안적으로, 안료는 중합체 수지 분산 입자의 표면에 흡수될 수 있다. 그러한 구현예에 사용하기에 적합한 음이온성 중합체 수지의 예시는 비닐 중합체, 폴리에스테르 중합체 및 폴리우레탄 중합체를 포함한다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개번호 (JP-A) 2000-53897 및 2001-139849 에 개시된 음이온성 중합체가 사용될 수 있다.

한 구현예에서, 착색제는 그의 표면 상에 하나 이상의 친수성기를 갖고 있으며, 분산제의 부재 하에 수분산성을 나타내는 안료 (이후, "자체-분산성 안료" 로도 언급함) 를 포함한다.

상기 구현예에 따른 자체-분산성 안료는 하나 이상의 친수성 기가 직접 또는 또다른 원자 기를 통해 안료의 표면에 조합되어 있도록 그의 표면이 개질되어 있는 안료이다. 그러한 표면 개질을 달성하기 위해서는, 예를 들어 하기 방법이 채용된다:

- 특정 관능기 (술폰기 및 카르복실기와 같은 관능기) 가 안료의 표면에 화학적으로 조합되도록 하는 방법; 또는

- 안료의 표면을 하나 이상의 하이포할로겐산 (예를 들어, HOCI, HOF, HOI, HOBr) 또는 그의 염을 이용해 습식 산화 처리 (wet oxidization treatment) 에 적용하는 방법.

이들 방법 중, 카르복실기를 안료의 표면과 조합하여 안료가 물에 분산되도록 하는 것이 특히 바람직하다.

안료의 표면이 개질되고, 카르복실기가 안료의 표면에 조합되어 있기 때문에, 분산 안전성 뿐만 아니라 더 좋은 인쇄 품질이 수득될 수 있고, 인쇄 후 기록 매체의 내수성이 더욱 개선된다.

자체-분산성 안료로서, 이온성을 지닌 자체-분산성 안료 (예를 들어, 카본 블랙) 이 바람직하며, 음이온성 친수성기를 지닌 음이온성 (즉, 음으로 하전된) 자체-분산성 카본 블랙이 특히 바람직하다.

음이온성 친수성기의 예시는 -COOM, -S0₃M, -P0₃HM, -P0₃M₂, -S0₂NH₂, 및 -S0₂NHCOR_d (식 중, M 은 알칼리 금속, 암모늄 또는 유기 암모늄을 나타내고; R_d 가 1 내지 12 개의 탄소 원자를 가진 알킬기, 치환기를 가질 수 있는 페닐기 또는 치환기를 가질 수 있는 나프틸기를 나타냄) 을 포함한다. 이들 중에서도, -COOM 및 -SO₃M 가 착색 안료의 표면과의 조합에 바람직하게 이용된다. 여기서, 친수성기 중의 "M" 으로서는, 알칼리 금속 또는 유기 암모늄이 사용된다. 알칼리 금속의 예시는 리튬, 나트륨 및 칼륨을 포함한다. 유기 암모늄의 예시는 모노메틸 암모늄 내지 트리메틸 암모늄, 모노에틸 암모늄 내지 트리에틸 암모늄, 및 모노메탄올 암모늄 내지 트리메탄올 암모늄을 포함한다.

음이온성 착색 안료를 수득하는 방법으로서, 예컨대 -COONa 를 착색 안료의 표면에 도입하는 방법으로서 착색 안료를 하이포인산나트륨을 이용해 산화-처리하는 방법; 착색 안료의 표면을 술폰화하는 방법; 착색 안료를 착색 안료의 표면과 반응시키는 방법을 예시할 수 있다.

친수성기는 또다른 원자기를 통해 카본 블랙의 표면에 조합시킬 수 있다.

또다른 원자기의 예시는 1 내지 12 탄소 원자를 가진 알킬기, 치환기를 가질 수 있는 페닐기 또는 치환기를 가질 수 있는 나프틸기를 포함한다. 치환기의 구체적인 예시는 -C₂H₄COOM (식 중, M 은 알칼리 금속 또는 4 차 암모늄을 나타냄) 및 -PhS0₃M (식 중, Ph 는 페닐기를 나타내고, M 은 알칼리 금속 또는 4 차 암모늄을 나타냄) 을 포함한다.

수분산성 안료의 평균 입자 직경 (D50) 은 분산 안전성 및 이출 신뢰성의 관점에서 잉크젯 잉크 중에 바람직하게는 0.01 ㎛ (10 nm) 내지 0.25 ㎛ (250 nm), 더욱 바람직하게는 20 nm 내지 200 nm, 더욱더 바람직하게는 40 nm 내지 150 nm 이다.

잉크젯 잉크 중에 포함되는 수분산성 안료의 양은 고체 함량으로서 바람직하게는 0.5 중량% 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.8 중량% 내지 10 중량%, 더욱더 바람직하게는 1 중량% 내지 6 중량% 이다. 수분산성 안료의 양이 0.5 중량% 미만인 경우, 잉크의 색상 발색 능력 및 이미지 밀도는 강등될 수 있다. 그것이 바람직하지 않게도 15 중량% 를 초과하는 경우, 잉크의 점도는 증가하여 잉크 이출 안정성에서의 강등을 초래한다.

용매

물은 친환경적인 것으로 언급되므로, 바람직한 용매이다. 본 발명에서, 전체 잉크에 대한 물의 함량은 바람직하게는 20 중량% 내지 80 중량% 이다. 더욱 바람직하게는, 물의 함량은 30 중량% 내지 75 중량%, 더욱더 바람직하게는 40 중량% 내지 70 중량% 이다.

보조용매

잉크의 용매로서, 잉크의 이출 특성 개선 또는 잉크의 물리적 특성의 조정을 목적으로, 잉크는 바람직하게는 수용성 유기 용매를 물에 추가하여 포함한다. 본 발명의 유효성에 해가 되지 않는 한, 수용성 유기 용매의 유형에 대한 특별한 제한은 없다.

수용성 유기 용매의 예시는 다가 알코올, 다가 알코올 알킬 에테르, 다가 알코올 아릴 에테르, 함질소 복소환 화합물, 아미드, 아민, 암모늄 화합물, 함황 화합물, 프로필렌 카르보네이트 및 에틸렌 카르보네이트를 포함한다.

용매의 예시는 하기를 포함한다: 글리세린 (글리세롤로도 언급됨), 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 바람직하게는 분자량이 200 gram/mol 내지 1000 gram/mol 인 폴리에틸렌 글리콜 (예를 들어, PEG 200, PEG 400, PEG 600, PEG 800, PEG 1000), 글리세롤 에톡실레이트, 펜타에리트리톨 에톡실레이트, 바람직하게는 분자량이 200 gram/mol 내지 1000 gram/mol 인 폴리에틸렌 글리콜 (디)메틸에테르, 트리-메틸롤-프로판, 디글리세롤 (디글리세린), 트리메틸글리신 (베테인), N-메틸모르폴린 N-옥시드, 데카글리세롤, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 2-피롤로리디논, 디메틸이미다졸리디논, 에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노-프로필 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 디부틸 에테르, 3-메틸 2,4-펜탄디올, 디에틸렌-글리콜-모노에틸 에테르 아세테이트, 1,2-헥산디올, 1,2-펜탄디올 및 1,2-부탄디올.

수용성 유기 용매는 개방된 공기 중에 움직이지 않게 정치된 경우라도 대량의 물을 보유함으로써, 잉크 조성물에 유동성을 제공한다. 그러한 경우, 수용성 유기 용매로서 높은 평형 함수율을 가진 수용성 유기 용매를 사용함으로써, 잉크 조성물 중의 물이 증발하고 평형 상태에 도달할 때조차 잉크 점도의 과도한 증가를 방지할 수 있다.

높은 평형 함수율을 가진 수용성 유기 용매의 예시는 23℃ 및 80% 상대 습도, RH 의 환경 하에 30 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 40 질량% 이상의 평형 함수율을 가진 것 (이후, "수용성 유기 용매 A" 로 지칭함) 이다. 용어 "평형 함수율 (equilibrium water content)" 은 수용성 유기 용매 및 물의 혼합물이 특정 온도 및 특정 습도에서 공기로 방출되고, 용매 중 물의 증발 및 공기 중 물의 수용성 유기 용매로의 흡수가 평형 상태가 될 때의 물 함량을 의미한다. 더 구체적으로는, 평형 함수율은 칼륨 클로라이드-포화 수용액 및 데시케이터를 이용해 측정될 수 있다. 데시케이터의 내부 온도는 23℃±1℃ 로 유지되며, 그의 내부 습도는 80%±3% 로 유지된다. 이어서, 수성 유기 용매의 각 시료를 1 g 씩 칭량해, 페트리 디쉬에 붓고, 그 페트리 디쉬를 데시케이터에 넣고, 시료 질량에 변화가 없을 때까지 저장하고, 시료의 평형 함수율을 유기 용매에 흡수된 측정된 물의 양을 기준으로 하기 등식으로 결정할 수 있다:

평형 함수율 (%) = 유기 용매에 흡수된 물의 양 / (유기 용매의 양 + 유기 용매에 흡수된 물의 양) x 100

본 구현예에 바람직하게 사용되는 수용성 유기 용매 A 로서, 23℃ 및 80% RH 의 환경 하에 30 질량% 이상의 평형 함수율을 가진 다가 알코올이 예시된다.

그러한 수용성 유기 용매 A 의 구체적인 예시는 하기를 포함한다:

1,2,3-부탄트리올 (33 hPa 의 압력에서 비등점 (bp) 175℃, 평형 함수율 (ewe) 38 질량%); 1,2,4-부탄트리올 (24 hPa 에서 bp 190℃ 내지 191℃, ewe 41 질량%), 글리세린 (글리세롤로도 지칭함) bp 290℃, ewe 49 질량%), 디글리세린 (20 hPa 에서 bp 270℃, ewe 38 질량%), 트리에틸렌 글리콜 (bp 285℃, ewe 39 질량%), 테트라에틸렌 글리콜 (bp 324℃ 내지 330℃, ewe 37 질량%), 디에틸렌 글리콜 (bp 245℃, ewe 43 질량%) 및 1,3-부탄디올 (bp 203℃ 내지 204℃, ewe 35 질량%).

이들 중, 글리세린 및 1,3-부탄디올은 그들 재료가 물을 함유하는 경우 그들 물질의 점도가 내려가고, 안료 분산액이 응집형성없이 안정하게 유지될 수 있기 때문에 특히 바람직하게 사용된다. 수용성 유기 용매 A 를 수용성 유기 용매의 전체량에 대해 30 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 50 중량% 이상의 양으로 사용하는 것이 바람직한데, 이는 이출 안정성이 보장될 수 있고, 결과물로 제공되는 잉크가 잉크 이출 기기 유지에 사용되는 장치에 대한 폐 잉크의 부착을 방지하는데 있어서 탁월하기 때문이다.

잉크 조성물은 수용성 유기 용매 A 부분 대신 또는 그에 추가하여 23℃ 및 80% RH 에서 평형 함수율이 30 질량% 미만인 수용성 유기 용매 (이후, "수용성 유기 용매 B" 로도 지칭함) 를 함유한다.

수용성 유기 용매 B 의 예시는 다가 알코올, 다가 알코올 알킬 에테르, 다가 알코올 아릴 에테르, 함질소 복소환 화합물, 아미드, 아민, 함황 화합물, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트 및 여타 수용성 유기 용매를 포함한다.

다가 알코올의 구체적인 예시는 디프로필렌 글리콜 (bp 232℃), 1,5-펜탄디올 (bp 242℃), 3-메틸-1,3-부탄디올 (bp 203℃), 프로필렌 글리콜 (bp 187℃), 2-메틸-2,4-펜탄디올 (bp 197℃), 에틸렌 글리콜 (bp 196℃-198℃), 트리프로필렌 글리콜 (bp 267℃), 헥실렌 글리콜 (bp 197℃), 폴리에틸렌 글리콜 (점도-제어되는 액체 내지 고체), 폴리프로필렌 글리콜 (bp 187℃), 1,6-헥산디올 (bp 253℃-260℃), 1,2,6-헥산트리올 (bp 178℃), 트리메틸롤에탄 (고체, 융점 (mp) 199℃-201 ℃), 및 트리메틸롤프로판 (고체, mp 61 ℃) 을 포함한다.

다가 알코올 알킬 에테르의 예시는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 (bp 135℃), 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 (bp 171 ℃), 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (bp 194℃), 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 (bp 197℃), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 (bp 231 ℃), 에틸렌 글리콜 모노-2-에틸헥실에테르 (bp 229℃), 및 프로필렌 글리콜 모노에틸에테르 (bp 132℃) 를 포함한다.

다가 알코올 아릴 에테르의 예시는 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르 (bp 237℃) 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르를 포함한다.

함질소 복소환 화합물의 예시는 2-피롤리돈 (bp 250℃, mp 25.5℃, ewe 47 질량% 내지 48 질량%), N-메틸-2-피롤리돈 (bp 202℃), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디오논 (bp 226℃), ε-카프로락탐 (bp 270℃), 및 γ-부티로락톤 (bp 204℃-205℃) 을 포함한다.

아미드의 예시는 포름아미드 (bp 210℃), N-메틸포름아미드 (bp 199℃-201 ℃), N,N-디메틸포름아미드 (bp 153℃) 및 N,N-디에틸포름아미드 (bp 176℃-177℃) 를 포함한다.

아민의 예시는 모노에탄올아민 (bp 170℃), 디메탄올아민 (bp 268℃), 트리에탄올아민 (bp 360℃), N,N-디메틸모노에탄올아민 (bp 139℃), N-메틸디에탄올아민 (bp 243℃), N-메틸에탄올아민 (bp 159℃), N-페닐에탄올아민 (bp 282℃-287℃), 3-아미노프로필 디에틸아민 (bp 169℃), N-에틸디에탄올아민, N,N-디에틸모노에탄올아민, 트리프로판올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, N-에틸-모노에탄올아민, N,N-디-n-부틸모노에탄올아민, 디이소프로판올아민, N-n-부틸모노에탄올아민, N-n-부틸디에탄올아민 및 디글리콜아민을 포함한다.

함황 화합물의 예시는 디메틸술폭시드 (bp 139℃), 술폴란 (bp 285℃), 및 티오디글리콜 (bp 282℃) 을 포함한다.

여타 고체 수용성 유기 용매로서, 당류가 바람직하다. 당류의 예시는 단당류, 이당류, 올리고당류 (삼당류 및 사당류 포함) 및 다당류를 포함한다.

그의 구체적인 예시는 글루코오스, 만노오스, 프룩토오스, 리보오스, 자일로오스, 아라비노오스, 갈락토오스, 말토오스, 셀로비오스, 락토오스, 수크로오스, 트레할로오스 및 말토트리오오스를 포함한다. 본원에서, 상기 언급된 다당류는 광범위한 다당류를 의미하는데, 이는 자연에 널리 존재하는 물질들, 예컨대 오르시클로덱스트린 및 셀룰로오스를 포함한다. 그러한 당류의 유도체는 당류의 환원당 (예를 들어, 화학식 HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH (식 중, n 은 2 내지 5 의 정수임) 로 표현되는 당 알코올, 산화된 당류 (예를 들어, 알돈산 및 우론산), 아미노산 및 티오산을 포함한다. 이들 중, 당 알코올이 바람직하다. 당 알코올의 구체적인 예시는 말티톨 및 소르비톨을 포함한다.

한 구현예에서, 수용성 유기 용매들의 혼합물이 본 발명에 따른 잉크 조성물에 함유될 수 있다. 개별 유기 용매들은 전체 잉크 조성물에 대해 바람직하게는 1 중량% 내지 50 중량% 의 양으로, 더욱 바람직하게는 1 중량% 내지 40 중량% 의 양으로, 더욱더 바람직하게는 1 중량% 내지 25 중량% 의 양으로 존재한다.

한 구현예에서, 잉크 조성물에 함유되는 수용성 유기 용매들의 혼합물은, 그러한 수용성 유기 용매의 혼합물을 함유하는 잉크 조성물의 안정성 (신뢰성) 을 최적화하고, 인쇄 품질 개선, 예를 들어 특히, 매체에 대한 잉크의 스프레딩 동안 또는 잉크의 건조 동안 발생하는 표면 장력-관련 구동력과 결부된 무극성 매체 상에서의 줄무늬짐 및/또는 응집 및/또는 퍼들링 및/또는 디?팅과 같은 문제점을 해결하거나 또는 적어도 완화시키기 위해 이용될 수 있다.

그러한 혼합물은 제 1 비유전율을 가진 제 1 수용성 유기 용매 및 제 2 비유전율을 가진 제 2 수용성 유기 용매를 함유할 수 있는데, 여기서 제 1 비유전율 및 제 2 비유전율 상수의 차이는 5 초과, 바람직하게는 8 초과, 더욱 바람직하게는 10 내지 50, 더욱 바람직하게는 15 내지 40 이다.

본 발명의 맥락에서, 수용성 유기 용매의 비유전율 (즉, 진공에서의 비유전율에 대한 상대값, ε₀

8.85×10^-12 C/(V*m)) 이 그들의 극성에 대한 측정치이다. 따라서, 상기 언급된 기준에 따라 제 1 수용성 유기 용매 및 제 2 수용성 유기 용매를 선별함으로써, 제 1 및 제 2 수용성 유기 보조용매는 극성에 있어서 상이하게 된다. 제 1 수용성 유기 용매 및 제 2 수용성 유기 용매의 비유전율 사이의 차이가 상기 기재된 바와 같이 5 를 초과하기만 한다면, 제 1 및 제 2 수용성 유기 용매의 양측 모두는 상기 기재된 임의의 수용성 유기 용매로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 양측 수용성 유기 용매는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다: 글리세롤 (비유전율, ε_r = 42.5); 프로필렌 글리콜 (1,2-프로판디올, ε_r = 32.1 ); 디에틸렌 글리콜 (ε_r = 31 .82); 1,2-펜탄디올 (ε_r = 17.31 ); 1,4-펜탄디올 (ε_r = 26.74); 1,5-펜탄디올 (ε_r = 26.2); 2,3-펜탄디올 (ε_r = 17.37); 2,4-펜탄디올 (ε_r = 24.69); 에틸렌 글리콜 디아세테이트 (ε_r = 7.7); 헥실렌 글리콜 (ε_r = 23.4); 메틸렌 글리콜, PEG400 (ε_r = 12.4), PEG600 (ε_r = 12.7), (ε_r = 23.69), 메틸렌 글리콜 디메틸에테르 (ε_r = 7.62); 부틸 페닐에테르 (ε_r = 3.73); 비스(2-메톡시에틸)에테르 (ε_r = 7.23); 비스(2-히드록시프로필)에테르 (ε_r = 20.38); 디펜틸에테르 (ε_r = 2.80); 비스(3-메틸부틸)에테르 (ε_r = 2.82); 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르 (ε_r = 7.68); 펜타에틸렌 글리콜 (ε_r = 18.16); 벤질페닐에테르 (ε_r = 3.75); 디벤질에테르 (ε_r = 3.82); 테트라에틸렌 글리콜 디부틸에테르 (ε_r = 5.15); 디데실에테르 (ε_r = 2.64); 옥타데콕시에탄올 (ε_r = 3.56); 테트라에틸렌글리콜 (ε_r = 20.44); 2-부톡시에탄올 (ε_r = 9.43); 프로필렌 글리콜 메틸에테르 (예를 들어, DOWANOL™ PM 로서 시판하여 입수가능한 것; ε_r = 11.97); 디프로필렌 글리콜 메틸에테르 (예를 들어, DOWANOL DPM, ε_r = 10.44); 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 (예를 들어, DOWANOL PMA, ε_r = 8.04); 프로필렌 글리콜 n-프로필에테르 (예를 들어, DOWANOL PnP, ε_r = 8.82); 디프로필렌 글리콜 n-프로필에테르 (예를 들어, DOWANOL DPnP, ε_r= 8.48); 프로필렌 글리콜 n-부틸에테르 (예를 들어, DOWANOL PnB, ε_r = 7.97), 디프로필렌 글리콜 n-부틸에테르 (예를 들어, DOWANOL DPnB, ε_r = 7.76); 메틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (메톡시트리글리콜 (DOW), ε_r = 13.33); 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 (예를 들어, CARBITOL™ Solvent (LG) (DOW), ε_r = 13.01 ); 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (예를 들어, METHYL CARBITOL Solvent (DOW), ε_r = 14.81 ); 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 (예를 들어, BUTYL CARBITOL (DOW), ε_r = 10.15); 디에틸렌 글리콜 모노헥실에테르 (예를 들어, HEXYL CARBITOL (DOW), ε_r = 8.72); 디에틸렌 글리콜 n-부틸에테르아세테이트 (예를 들어, BUTYL CARBITOL ACETATE (DOW), ε_r = 6.95); 에틸렌 글리콜 모노프로필에테르 (예를 들어, PROPYL CELLOSOLVE™ Solvent (DOW), ε_r = 10.93); 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 (예를 들어, BUTYL CELLOSOLVE (DOW), ε_r = 9.36); 에틸렌 글리콜 모노헥실에테르 (예를 들어, HEXYL CELLOSOLVE (DOW), ε_r = 7.38); 에틸렌 글리콜 n-부틸에테르아세테이트 (예를 들어, BUTYL CELLOSOLVE ACETATE (DOW), ε_r = 6.57); 트리에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 (ETHOXYTRIGLYCOL (DOW), ε_r = 1 1.91 ); 트리에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 (BUTOXYGLYCOL (DOW), ε_r = 9.64); 에틸 3-에톡시프로피오네이트 (예를 들어, UCAR™ ESTER EEP (DOW), ε_r = 5.84).

비유전율이 25 미만, 바람직하게는 20 미만, 더욱 바람직하게는 15 미만인 수용성 유기 용매의 잉크 조성물에 대한 첨가는 무극성 기판, 특히 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상의 잉크의 액적 스프레팅을 개선하며, 스프레딩 상수 (즉, 도트게인) 을 증가시키며, 줄무늬짐을 감소시킨다. 잉크 액적의 스프레딩 후, 디?팅을 피하기 위해 잉크의 표면 장력은 바람직하게는 낮게 유지된다. 그러나, 낮은 비유전율을 가진 수용성 유기 용매 (무극성 용매) 의 사용은 수지 분산액 (라텍스) 및/또는 안료 분산액의 안정성을 위해서는 바람직하지 않다. 안료 및/또는 수지 분산액의 탈안정화는 이미징 장치 (예를 들어, (잉크젯) 프린트헤드) 에서 응집을 유도할 수 있으며, 그에 따라 노즐 막힘이 일어날 수 있고, 이는 노즐 고장 및 결국 이미징 장치를 신뢰할 수 없게 된다. 상기 기재된 바와 같은 수용성 유기 용매의 혼합물은 극성 (즉, 상대적으로 높은 비유전율을 지님) 및 무극성 (즉, 상대적으로 낮은 비유전율을 지님) 을 포함하며, 여기서 극성 보조용매는 안료 및/또는 수지 분산액의 안정성을 제공하게 되며, 따라서 이미징 장치의 신뢰성도 제공하게 된다. 무극성 보조용매는 기판, 특히 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상에 잉크 액적의 스프레딩 거동의 개선을 제공하며, 이에 따라 인쇄 품질의 개선을 제공한다.

한 구현예에서, 잉크 조성물은 하나 이상의 올리고머성 또는 중합체성 보조용매, 특히 상기 정의된 바와 같은 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜 (디)메틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 보조용매를 함유한다. 그러한 보조용매의 추가적인 장점은 그들이 (물 증발에 의한) 건조시 인쇄된 잉크에 점도 증가를 제공한다는 점이다. 그러한 점도 증가는 스프레딩 잉크가 이웃하는 잉크 액적과 응집하는 것을 방지하게 된다.

퍼들링 및 디?팅과 같은 인쇄 인공물은 잉크 조성물에 그러한 올리고머 및/또는 중합체성 보조용매를 사용함으로써 방지되거나 또는 적어도 완화된다. 그러한 구현예의 추가적인 장점은 매체 컬링이 유효하게 감소된다는 점이다.

올리고머성 및 중합체성 보조용매는 바람직하게는 0 중량% 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 2 중량% 내지 27 중량%, 더욱더 바람직하게는 5 중량% 내지 25 중량% 의 양으로 존재한다.

잉크 조성물에 포함되는 수용성 유기 용매의 총량은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 이는 전체 잉크 조성물에 대해 바람직하게는 0 중량% 내지 75 중량%, 더욱 바람직하게는 10 중량% 내지 70 중량%, 더욱더 바람직하게는 15 중량% 내지 60 중량% 이다. 수용성 유기 용매의 양이 80 중량% 를 초과하는 경우, 잉크 조성물의 건조 시간은 너무 길어진다. 그 양이 10 중량% 미만인 경우, 잉크 조성물 중의 물은 더욱 빨리 증발할 수 있어, 잉크 조성물의 안정성이 현저히 감소될 수 있다.

잉크젯 잉크 중의 수분산성 착색제 대 수용성 유기 용매의 질량비는 잉크젯 헤드로부터 이출되는 이출 안정성에 영향을 준다. 예를 들어, 수분산성 착색제의 높은 고체 함량과 무관하게 수용성 유기 용매의 첨가량이 적다면, 노즐의 잉크 메니스커스의 물 증발이 진행될 것이며, 이출 결함이 유발될 수 있다. 잉크젯 잉크에 포함되는 수용성 유기 용매의 총량은 바람직하게는 20 중량% 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 20 중량% 내지 45 중량% 이다. 수용성 유기 용매의 양이 20 중량% 미만인 경우, 이출 안정성은 강등될 수 있으며, 폐 잉크가 잉크젯 이출 기기 유지에 사용되는 장치에 들러붙을 수 있다. 대조적으로, 수용성 유기 용매의 양이 50 중량% 을 초과하는 경우, 종이에 인쇄된 잉크의 건조 정도는 강등될 수 있고, 나아가 보통 용지에 인쇄된 문자들의 품질이 강등될 수 있다.

한 구현예에서, 아미노 알코올, 특히 N-알킬-디알카놀아민이 전체 잉크 조성물에 대해 소량으로, 즉 3 중량% 미만, 바람직하게는 2 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 정도의 양으로 보조용매로 사용된다. 그러한 잉크 제형물에서, 안정화 보조용매의 총 분율이 (잉크젯 헤드 내) 잉크 안정성 및 수용 매체 상의 스프레딩 특징과 타협함없이 현저히 (예를 들어, 40 중량% 으로부터 20 중량% 내지 30 중량% 으로) 줄어들 수 있다. 본 구현예에 따른 잉크 조성물은 바람직하게는 0 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 35 중량%, 더욱 바람직하게는 20 중량% 내지 30 중량% 의 총량으로 보조용매를 함유한다.

적합한 아미노 알코올의 예시는 다음과 같다: 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-에틸디에탄올아민, N-n-부틸-모노에탄올아민 및 N-n-부틸-디에탄올아민.

계면활성제

본 발명의 잉크는 잉크 이출 특성 및/또는 기록 매체 표면의 습윤성 및 형성된 이미지의 색상 포화성 및 그곳의 백색 점들의 감소를 개선하기 위해 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 기록 매체 표면 상의 잉크 스프레딩을 개선하고 퍼들링을 줄이기 위해, 잉크 조성물의 동적 표면 장력 (10 Hz 에서 측정) 을 계면활성제에 의해 35 mN/m 이하, 바람직하게는 34 nN/m 이하, 더욱 바람직하게는 33 mN/m 이하, 더욱더 바람직하게는 32 mN/m 이하로 조정하는 것이 바람직하다. 잉크 조성물의 정적 표면 장력은 바람직하게는 30 mN/m (0.1 Hz 에서 측정) 미만이다.

계면활성제의 예시는 특별히 제한되지는 않는다. 하기를 참조할 수 있다.

계면활성제의 예시는 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 특히 베테인 계면활성제, 실리콘 계면활성제, 및 플루오로화학물 계면활성제를 포함한다. 특히 표면 장력을 30 mN/m 이하로 감소시킬 수 있는, 아세틸렌 계면활성제, 실리콘 계면활성제 및 플루오로화학물 계면활성제로부터 선택되는 한가지 이상이 바람직하게 사용된다.

양이온성 계면활성제의 예시는 하기를 포함한다: 지방족 아민 염, 지방족 4 차 암모늄 염, 벤즈알코늄 염, 벤즈에토늄 클로라이드, 피리디늄 염, 이미다졸륨 염.

음이온성 계면활성제의 예시는 하기를 포함한다: 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 아세트산 염, 도데실벤젠 술폰산 염, 라우르산 염 및 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 설페이트의 염, 지방산 비누, N-아실-N-메틸 글리신 염, N-아실-N-메틸-3-알라닌 염, N-아실글루타메이트, 아실화된 펩티드, 알킬술폰산 염, 알킬벤젠술폰산 염, 알킬나프탈렌술폰산 염, 디알킬술포 숙시네이트 (예를 들어, 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (DSS); 대안적인 명칭: 도큐세이트 나트륨, Aerosol OT 및 AOT), 알킬술포 아세테이트, α-올레핀 술포네이트, N-아실-메틸 타우린, 술포네이트화 오일, 고급 알코올 설페이트 염, 2 차 고급 알코올 설페이트 염, 알킬 에테르 설페이트, 2 차 고급 알코올 에톡시설페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르 설페이트, 모노글리설페이트, 지방산 알킬롤아미도 설페이트 염, 알킬 에테르 포스페이트 염 및 알킬 포스페이트 염. 양쪽성 계면활성제의 예시는 다음을 포함한다: 카르복시베테인 타입, 술포베테인 타입, 아미노카르복실레이트 염 및 이미다졸륨 베테인.

비이온성 계면활성제의 예시는 하기를 포함한다: 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 2 차 알코올 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테롤 에테르, 폴리옥시에틸렌라놀린 유도체, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르,

폴리옥시에틸렌 알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 수소첨가된 피마자유, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 지방산 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 지방산 모노글리세라이드, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방족 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 사탕수수 당 지방산 에스테르, 지방산 알카놀 아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬아미드, 폴리옥시에틸렌 지방산 아미드, 폴리옥시에틸렌 알킬아민, 알킬아민 옥시드, 아세틸렌글리콜, 에톡실화된 아세틸렌 글리콜, 아세틸렌 알코올.

그러한 계면활성제의 부분은 표면 장력을 줄이는 측면에서 불소 원자 또는 규소 원자로 추가로 치환하는 것이 바람직하다.

플루오로화학물 계면활성제로서, 2 내지 16 개의 불소-치환된 탄소 원자를 지닌 계면활성제가 바람직하고, 4 내지 16 개의 불소-치환된 탄소 원자를 지닌 계면활성제가 더욱 바람직하다. 불소-치환된 탄소 원자의 갯수가 2 개 미만인 경우, 플루오로화학물 계면활성제에 특화된 유효성은 수득되지 않을 수 있다. 16 개를 초과하는 경우, 저장 안정성 등에서의 분해가 일어날 수 있다.

플루오로화학물 계면활성제의 예시는 비이온성 플루오로화학물 계면활성제, 비이온성 플루오로화학물 계면활성제 및 양쪽성 플루오로화학물 계면활성제를 포함한다. 비이온성 플루오로화학물 계면활성제의 예시는 퍼플루로오로알킬 인산 에스테르 화합물, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물 및 측쇄로서 퍼플루오로알킬 에테르기를 가진 폴리옥시알킬렌 에테르 중합체 화합물을 포함한다. 이들 중에서도, 측쇄로서 퍼플루오로알킬 에테르기를 가진 폴리옥시알킬렌 에테르가 발포 특성이 적기 때문에 바람직하다.

플루오로화학물 계면활성제로서, 시판하여 입수가능한 제품을 사용할 수 있다.

시판하여 입수가능한 제품의 예시는 SURFLON S-HI, S-112, S-113. S-121, S-131, S-132, S-141 및 S-145 (전부 Asahi Glass Co., Ltd. 사 제품), FLUORAD FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430 및 FC-431 (전부 Sumitomo 3M Limited 사 제품), MEGAFAC F-470, F-1405 및 F-474 (전부 Dainippon Ink Chemical Industries Co., Ltd. 사 제품), ZONYL TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300 및 UR (전부 E. I. du Pont de Nemours and Company 사 제품), FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150 및 FT-400SW (전부 Neos Company Limited 사 제품), 및 POLYFOX PF-136A, PF-156A, PF-151 N, PF-154, 및 PF-159 (전부 OMNOVA Solutions Inc. 사 제품) 을 포함한다. 이들 중, ZONYL FS-300 (E. I. du Pont de Nemours and Company 사 제품), FT-110, FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, FT-400SW (Neos Company Limited 사 제품), 및 POLYFOX PF-151 N (OMNOVA Solutions Inc. 사 제품) 이 인쇄 품질, 특히 색상 발색 능력 및 염료-레벨링 특성이 탁월하기 때문에, 바람직하다.

실리콘 계면활성제는 특별히 제한되지 않으며, 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택할 수 있다.

실리콘 계면활성제의 예시는 측쇄 개질 폴리디메틸실록산, 양측 말단 개질 폴리디메틸실록산, 한쪽 말단 개질 폴리디메틸실록산, 및 측쇄/양측 말단 개질 폴리디메틸실록산을 포함한다. 개질된 기로서 폴리옥시에틸렌기 또는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌기를 가진 폴리에테르-개질 실리콘 계면활성제는 수계 계면활성제로서 탁월한 물리적 특성을 나타내기 때문에 특히 바람직하다.

실리콘 계면활성제는 적합하게 합성될 수 있거나, 또는 시판하여 입수가능한 제품이 사용될 수 있다. 시판 제품은 BYK Chemie GmbH, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TORAY Dow Corning Silicone Co., Ltd., Nihon Emulsion Co., Ltd., Kyoeisha Chemical Co., Ltd., 등의 제조사로부터 쉽게 입수가능하다.

폴리에테르-개질 실리콘 계면활성제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택될 수 있다. 그의 예시는 화학식 1 로 나타내어지는 폴리알킬렌 옥시드 구조가 디메틸 폴리실록산의 Si 부분 측쇄에서 유도된 화합물을 포함한다.

[식 중, X = -R(C₂H₄0)_a(C₃H₆0)_bR']

화학식 1 에서, x, y, a 및 b 는 각각 정수이고; R 은 알킬기를 나타내고, R' 은 알킬렌기를 나타낸다.

폴리에테르-수식된 실리콘 계면활성제로서, 시판 제품을 이용할 수 있다.

시판 제품의 예시는 KF-618, KF-642 및 KF-643 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 사 제품); EMALEX-SS-5602 및 SS-1906EX (Nihon Emulsion Co., Ltd. 사 제품); FZ-2105, FZ-2118, FZ-2154, FZ-2161, FZ-2162, FZ-2163 및 FZ-2164 (TORAY Dow Corning Silicone Co., Ltd. 사 제품); 및 BYK-33, BYK 331, BYK 341, BYK 348, BYK 349, BYK 3455, BYK-387 (BYK Chemie GmbH 사 제품); Tegowet 240, Tegowet 245, Tegowet 250, Tegowet 260 (Evonik 사 제품); Silwet L-77 (Sabic 사 제품) 를 포함한다.

본 섹션에서 언급한 모든 계면활성제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 여러개를 조합하여 사용할 수 있다.

놀랍게도 10 Hz 의 진동수 (즉, 접촉 시간 0.1 초) 에서 측정된 동적 표면 장력이 도트게인 (즉, 매체 상에 인쇄된 도트의 직경/공기 중 잉크 액적의 직경) 과 상당히 상관관계가 있음을 발견했으며, 이는 도 1 을 참조해 알 수 있다.

한 구현예에서, 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트 염, 예컨대 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT), 에톡실화된 아세틸렌 글리콜, 예컨대 Dynol 607 (Air Products) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 그러한 계면활성제는 본 발명에 따른 잉크 조성물의 동적 표면 장력을 35 mN/m 미만으로 감소시킬 수 있다. 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT) 는 10 Hz 에서 매우 낮은 동적 표면 장력 (below 30 mN/m) 을 제공할 수 있다. 그러나, 더 많은 양으로 사용하는 경우, 인쇄 품질은 디?팅으로 인해 악화될 수도 있다. 대안은 Dynol 607 과 같은 에톡실화된 아세틸렌 글리콜이다.

에톡실화된 아세틸렌 글리콜은 화학식 2 에 제시된 구조식을 갖고 있다:

[식 중, R₁ 및 R₄ 는 상동이거나 또는 상이한 3 내지 10 개, 바람직하게는 3 내지 6 개의 탄소 원자를 가진 알킬 라디칼이고, 바람직하게는 R₁ 및 R₄ 는 상동이고, R₂ 및 R₃ 는 상동이거나 또는 상이하고, 메틸 및 에틸로부터 선택되고, 바람직하게는 R₂ 및 R₃ 의 두가지 모두 메틸이고, x 및 y 는 두가지 모두 정수이고, 1 내지 60 의 범위의 합을 갖게 됨].

에톡실화된 아세틸렌 글리콜의 구체적인 예시는 에톡실화된 3-메틸-1 -노닌-3-올, 에톡실화된 7,10-디메틸-8-헥사데신-7,10-디올, 에톡실화된 4,7-디메틸-5-데신-4,7-디올, 에톡실화된 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 및 에톡실화된 2,5,8,11-테트라메틸-6-도데신-5,8-디올이다. 이들은 서로 조합하여 사용될 수 있다.

한 구현예에서, 화학식 2 의 에톡실화된 아세틸렌 글리콜이 본 발명에 따른 잉크 조성물에 단독으로 또는 여타 계면활성제와 조합하여 계면활성제로서 사용되며, 여기서 x 및 y 는 서로 독립적이며, 각각 0 내지 25, 바람직하게는 0 내지 20, 더욱 바람직하게는 0 내지 15 의 범위이고, 단 x 및 y 중 하나 이상은 0 보다 더 크다.

일반적으로, 에톡실화된 아세틸렌 글리콜은 중합체이고, 폴리에톡시 측쇄가 길이 (x 및/또는 y 가 변동가능함) 에 있어서 변동가능함 및/또는 아세틸렌 글리콜의 오직 1 개의 알코올기가 폴리에톡시 측쇄로 치환되어 있음 (즉, x = 0 또는 y = 0) 때문에 질량 분포를 갖고 있게 된다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜의 수평균 분자량 (M_n) 은 300 g/mol 내지 800 gr/mol, 바람직하게는 350 gr/mol 내지 700 gr/mol, 더욱 바람직하게는 400 gr/mol 내지 600 gr/mol 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜의 수평균 분자량 (M_w) 은 350 g/mol 내지 850 gr/mol, 바람직하게는 400 gr/mol 내지 750 gr/mol, 더욱 바람직하게는 450 gr/mol 내지 650 gr/mol 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜의 다분산 지수 (D = M_w/M_n) 는 1 내지 2, 바람직하게는 1 내지 1.5, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.2 의 범위에 있다.

한 구현예에서, x 및 y 의 합의 수 평균은 2 내지 15, 바람직하게는 3 내지 12, 더욱 바람직하게는 6 내지 10 의 범위에 있다. x 및 y 의 합의 수 평균은 등식 1 에 따라 산출될 수 있다.

등식 1

[식 중,:

는 x 및 y 의 합의 수 평균이고;

M_n 은 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 계면활성제의 수평균 분자량이고;

M_{아세틸렌 글리콜} 은 아세틸렌 글리콜의 분자량이고 (예를 들어, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올에 대해서는 224 gr/mol, 2,5,8,11-테트라메틸-6-도데신-5,8-디올에 대해서는 254 gr/mol);

M_에톡시 는 에톡시 단위체의 분자량이고, 44 gr/mol 임].

한 구현예에서, 조합된 에톡시 측쇄의 수평균 분자량 M_n,에톡시 (화학식 2 에서 x 및 y 참조) 은 100 gr/mol 내지 500 gr/mol, 바람직하게는 150 gr/mol 내지 400 gr/mol, 더욱 바람직하게는 200 내지 350 gr/mol 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 조합된 에톡시 측쇄의 중량 평균 분자량 M_w,에톡시 는 150 gr/mol 내지 700 gr/mol, 바람직하게는 200 gr/mol 내지 600 gr/mol, 더욱 바람직하게는 250 내지 500 gr/mol 의 범위에 있다.

시판하여 입수가능한 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 계면활성제의 구조적 특성은 표 1 에 제시되어 있다. M_w 는 계면활성제의 중량 평균 분자량이고, D 는 계면활성제의 다분산 지수 (즉, M_wt/M_n) 이다.

한 구현예에서, 에톡실화된 도데신은 본 발명에 따른 잉크 조성물에 단독으로 또는 여타 계면활성제와 조합되어 계면활성제로서 사용된다. 본 발명의 발명자들은 본 발명의 목적에 있어서 그러한 계면활성제가 극히 적합하다는 것을 발견했다.

표 1 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 계면활성제의 구조적 특성

에톡실화된 도데신의 적합한 예시는 화학식 3 으로 나타내어지며, 상품명 Dynol^TM (Air Products) 로, 예를 들어 Dynol 604 및 Dynol 607 로 시판되어 입수가능 에톡실화된 2,5,8,1 1 -테트라메틸-6-도데신-5,8-디올이다.

[식 중, m 및 n 은 정수이고, 그의 합이 2 내지 50, 바람직하게는 4 내지 10 이다]. Dynol 604 및 Dynol 607 의 구조적 특성은 표 1 에 제시되어 있다. 화학식 2 및 화학식 3 과 관련하여, 표 1 에서의 x 및 y 는 각각 화학식 3 에서의 m 및 n 에 해당한다.

본 발명의 발명자들은 놀랍게도 본 발명에 따른 잉크 조성물에 계면활성제의 혼합물을 이용하면 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체를 포함한 광범위한 매체 상에서 도트게인 및 디?팅을 전부 최적화될 수 있다는 것을 발견했다. 따라서, 본 발명에 따른 잉크는 상기 본원에 개시된 계면활성제로부터 적합하게 선택되는 둘 이상의 계면활성제를 함유하는 혼합물인 계면활성제의 혼합물을 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 하기 군으로부터 선택되는 둘 이상의 계면활성제를 함유한다:

- 디알킬 술포숙시네이트 염, 예컨대 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT);

- 실리콘 계면활성제, 예컨대 에톡실화된 실록산, 예컨대 BYK 348, BYK 349 (BYK), Silwet L-77 (Sabic, Tegowet 240 (Evonik);

- 에톡실화된 아세틸렌 글리콜, 예컨대 Dynol 607 (Air Products)

본 발명의 잉크 조성물에 사용되는 것과 같은 계면활성제의 혼합물은 잉크 조성물에 35 mN/m 미만의 동적 표면 장력 및 21 mN/m 초과의 정적 표면 장력을 제공한다.

한 구현예에서, 잉크 조성물은 상기 기재된 바와 같은 극성 및 무극성 보조용매를 함유하는 보조용매의 혼합물 및 인쇄된 잉크 도트의 건조 동안 낮은 표면 장력을 유지하도록 적합하게 선택된 계면활성제의 혼합물을 함유하여, 퍼들링 및/또는 디?팅을 방지하거나 또는 적어도 경감시키게 된다.

이론에 구애됨이 없이, 퍼들링 및/또는 디?팅은 잉크의 표면 장력 및 매체의 표면 장력 사이의 차이 변화로 인해 일어날 수 있다. 한편, 보조용매 및 계면활성제의 농도는 물의 증발 때문에 인쇄된 잉크 도트의 건조 동안 증가하게 된다. 한편, 보조용매 및 계면활성제의 농도는 보조용매 및/또는 계면활성제 (물과 함께) 의 매체로의 흡수로 인해 감소할 수 있다. 따라서, 흡수는 부분적으로는 물의 증발로 인한 농도 증가를 부분적으로 상쇄할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 그리고 특별하게는 열악하게 (물) 흡수하는 매체 (예컨대 MC-코팅된 매체) 에서는, 물의 증발이 흡수보다 우위에 있다. 따라서, 보조용매 및/또는 계면활성제의 농도는 건조 동안 증가할 것이며, 존재하는 보조용매 및/또는 계면활성제에 의해 대체로 결정될 것이다. 계면활성제의 일부분은 또한 매체 및 잉크 두가지 모두의 표면 장력에 변화를 가져올 수 있는 매체의 표면에 결합하여, 잉크의 표면 장력 및 매체의 표면 장력 사이의 차이에 영향을 주게 될 것이다.

일반적으로, 무극성 보조용매는 낮은 표면 장력을 갖고 있고, 극성 보조용매는 상대적으로 높은 표면 장력을 갖고 있다. 본 발명에 따른 잉크 조성물의 표면 장력을 줄이기 위해 선택된 계면활성제는 일반적으로 수계의 표면 장력을 줄일 수 있다. 그러나, 인쇄된 잉크 도트의 건조시, 수성 잉크 시스템은 유기 용매 시스템으로 더 많이 변할 수 있다. 상기 선택된 계면활성제는 유기 용매 시스템의 표면 장력을 줄이는데는 덜 적합하다. 따라서, 건조시 인쇄된 잉크 도트의 표면 장력이 증가하면, 퍼들링 및 디?팅의 위험이 증가한다. 본 구현예에 따른 계면활성제의 혼합물은 전체 잉크 조성물의 표면 장력 (정적 및 동적) 을 줄일 수 있고, 물과 무리없이 작용하게 되는 계면활성제인 제 1 계면활성제를 함유한다. 본 발명의 맥락에서, 제 1 계면활성제는 제 1 타입 및/또는 제 3 타입의 계면활성제를 함유한다. 본 구현예에 따른 계면활성제의 혼합물은 건조 잉크 조성물의 표면 장력을 줄일 수 있고, 극성 보조용매와 무리없이 작용할 수 있는 계면활성제인 제 2 계면활성제를 함유한다. 본 발명의 맥락에서, 제 2 계면활성제는 제 2 타입의 계면활성제를 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제 혼합물의 제 1 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트 염 (제 3 타입의 계면활성제), 예컨대 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT) 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 (제 1 타입의 계면활성제), 예컨대 에톡실화된 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 및 에톡실화된 2,5,8,11-테트라메틸-6-도데신-5,8-디올 (Dynol^TM) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

한 구현예에서, 계면활성제 혼합물의 제 1 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트 염 (제 3 타입의 계면활성제) 및 에톡실화된 도데신 (제 2 타입의 계면활성제) 또는 이들 두가지의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

한 구현예에서, 제 1 계면활성제는 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT; 제 3 타입의 계면활성제) 및 Dynol 607 인 에톡실화된 2,5,8,11-테트라메틸-6-도데신-5,8-디올 (제 2 타입의 계면활성제) 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.

한 구현예에서, 제 2 계면활성제는 화학식 4 에 제시된 바와 같은 화학식을 가진 실리콘 계면활성제 (제 2 타입의 계면활성제), 특히 에톡실화된 실록산 계면활성제이다.

[식 중, m 은 1 내지 25, 바람직하게는 1 내지 20, 더욱 바람직하게는 2 내지 15 의 범위의 정수이고, 여기서 n 은 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 8, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 의 정수임].

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 실록산의 수평균 분자량 (M_n) 은 300 g/mol 내지 1000 gr/mol, 바람직하게는 350 gr/mol 내지 950 gr/mol, 더욱 바람직하게는 450 gr/mol 내지 850 gr/mol 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 실록산의 중량 평균 분자량 (M_w) 은 600 g/mol 내지 1600 gr/mol, 바람직하게는 700 gr/mol 내지 1500 gr/mol, 더욱 바람직하게는 800 gr/mol 내지 1400 gr/mol 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 본 발명에 따른 잉크 조성물에서 계면활성제로서 사용되는 에톡실화된 실록산의 다분산 지수 (D = M_w/M_n) 는 1 내지 2, 바람직하게는 1 내지 1.95, 더욱 바람직하게는 1.3 내지 1.9 의 범위에 있다.

한 구현예에서, 제 2 계면활성제는 BYK 348, BYK 349, Silwet L-77 및 Tegowet 240 로 이루어진 군으로부터 선택되는 에톡실화된 실록산 계면활성제이다. 계면활성제의 구조적 특성은 화학식 4 를 참조하여 표 2 에 제시되어 있다. 특히, BYK 349 는 본 구현예의 목적에 적합한 것으로 나타났다.

한 구현예에서, 제 1 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트 염 (제 3 타입의 계면활성제) 및 에톡실화된 도데신 (제 1 타입의 계면활성제) 또는 이들 두가지의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 제 2 계면활성제는 바람직하게는 BYK 348, BYK 349, Silwet L-77 및 Tegowet 240 로 이루어진 군으로부터 선택되는 에톡실화된 실록산 계면활성제 (제 2 타입의 계면활성제) 이다.

본 발명의 발명자들은 에톡실화된 도데신 (예를 들어, 화학식 3 에 따른 것) 및 에톡실화된 실록산를 함유하는 계면활성제 혼합물이 본 발명의 맥락에서 극히 잘 작용하는 것을 발견했다. 그러한 혼합물은 본 발명에 따른 잉크 조성물의 정적 및 동적 표면 장력을 현저히 줄일 수 있고, 잉크 조성물의 건조 동안 표면 장력은 낮게 남아있게 된다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 바람직하게는 BYK 348, BYK 349 (BYK), Silwet L-77 (Sabic), Tegowet 240 (Evonik) 로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제 2 계면활성제와는 상이한 실리콘 계면활성제 (제 2 타입의 계면활성제), 특히 제 2 계면활성제와는 상이한 에톡실화된 실록산 계면활성제인 제 3 계면활성제를 함유한다.

특히, BYK 348 및 Tegowet 240 의 혼합물은 본 구현예의 목적에 적합한 것으로 나타났다.

그러한 계면활성제의 혼합물을 함유하는 잉크는 인쇄 품질의 현저한 개선을 나타낸다. 특히, 그러한 잉크 조성물이 단일 패스 인쇄에 사용되는 경우, 그러한 잉크 조성물은 줄무늬짐 (즉, 인쇄물에서의 백색 영역) 을 개선한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 본 출원의 실시예 1 에 예시한 바와 같이 아세틸렌 글리콜 및 실리콘 계면활성제, 특히 에톡실화된 실록산을 함유한다.

표 2 화학식 4 를 만족시키는 실록산 계면활성제의 구조적 특성

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물이 본 출원의 실시예 1 에 예시된 바와 같이 아세틸렌 글리콜 및 실리콘 계면활성제, 특히 에톡실화된 실록산을 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물이 본 출원의 실시예 2, 3 및 9 에 예시한 바와 같이 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 및 실리콘 계면활성제, 특히 에톡실화된 실록산을 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 본 출원의 실시예 4 내지 8 에 예시된 바와 같이 에톡실화된 아세틸렌 글리콜, 실리콘 계면활성제, 특히 에톡실화된 실록산 및 디알킬 술포숙시네이트 염, 예컨대 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트 (AOT) 를 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 본 출원의 실시예 10 에 예시된 바와 같이 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 및 플루오로화학물 계면활성제를 함유한다.

한 구현예에서, 계면활성제의 혼합물은 본 출원의 실시예 11 에 예시된 바와 같이 아세틸렌 글리콜 및 에톡실화된 아세틸렌 글리콜을 함유한다.

한 구현예에서, 제 1 계면활성제, 제 2 계면활성제 및 제 3 계면활성제는 개별적으로 전체 잉크 조성물에 대해 0.01 중량% 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 내지 1 중량% 의 양으로 존재할 수 있다.

잉크젯 잉크에 포함된 계면활성제의 총량은 전체 잉크 조성물에 대해 바람직하게는 0.01 중량% 내지 3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2 중량% 으로 포함되어 있다. 계면활성제의 양이 0.01 중량% 미만인 경우, 계면활성제를 첨가하는 효과는 실질적으로 감소되거나 또는 심지어 유의하지 않을 수 있다. 그것이 3.0 중량% 을 초과하는 경우, 기록 매체에 대한 투과성이 필요한 것보다 더 높을 수 있어서, 이미지 밀도의 강하 및 취소선 발생을 야기할 수 있다.

침투제

본 발명에 따른 잉크 조성물은 임의로는 인쇄 매체에서의 잉크 조성물의 흡수를 촉진하는 화합물인 침투제를 추가로 함유할 수 있다. 본 발명에 사용되는 침투제는 수중 투과성 및 용해도를 만족시키기 위한 목적으로 바람직하게는 8 내지 11 개의 탄소 원자를 가진 하나 이상의 비-습윤성 폴리올 화합물 또는 글리콜 에테르 화합물을 함유한다. 본원에서, 용어 "비-습윤성" 은 25℃ 에서 수중 0.2 질량% 내지 5.0 질량% 의 범위의 용해도를 갖는 것을 의미한다. 상기 개시된 바와 같이 보조용매로 사용되는 화합물이 또한 침투제로서 작용할 수 있음에 유의한다.

상기 침투제 중, 바람직한 것은 화학식 5 로 나타내는 1,3-디올 화합물이다.

[식 중,:

R' 은 메틸기 또는 에틸기를 나타내고;

R" 는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고;

R'" 은 에틸기 또는 프로필기 (n-프로필 및 이소프로필 포함) 를 나타냄].

화학식 5 를 만족시키는 침투제의 특별한 예시는 하기이다: 2-에틸-1,3-헥산 디올 [용해도: 4.2% (25℃)] 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄 디올 [용해도: 2.0% (25℃)].

여타 비-습윤성 폴리올 화합물의 예시는 다음과 같은 지방족 디올을 포함한다: 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올; 3,3-디메틸-1,2-부탄디올; 2,2-디에틸-1,3-프로판디올; 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올; 2,4-디메틸-2,4-펜탄디올; 2,5-디메틸-2,5-헥산디올; 및 5-헥센-1,2-디올.

단독으로 또는 상기 기재된 것과 조합하여 사용가능한 여타 침투제들은 잉크 조성물에 녹을 수 있고, 원하는 물리적 특성을 갖도록 고안된 한 특별히 제한되지 않으며, 적합하게는 의도하는 용도에 따라 선택될 수 있다. 그의 예시는 다가 알코올의 알킬 및 아릴 에테르 (예를 들어, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 모노알릴 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르,및 테트라에틸렌 글리콜 클로로페닐 에테르); 및 저급 알코올 (예를 들어, 에탄올) 을 포함한다.

잉크젯 잉크에 포함되는 침투제의 양은 전체 잉크 조성물에 대해 0 중량% 내지 4.0 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2.0 중량% 이다.

침투제의 양이 0.1 중량% 미만인 경우, 빠른 건조가 수득되지 않을 수 있어, 이미지 번짐 (응집) 을 야기할 수 있다. 그 양이 4.0 중량% 을 초과하는 경우, 착색제 및 수분산성 수지의 분산 안정성이 악화될 수 있어, 노즐 막힘이 쉽게 야기되며, 기록 매체에 대한 투과성이 필요한 것보다 더 높을 수 있어서, 이미지 밀도의 강등 및 취소선 발생을 야기할 수 있다.

예비처리 액체

특히 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체에 대한 본 발명에 따른 잉크젯 프로세스의 인쇄 품질을 개선하기 위해, 예비처리 단계가 잉크젯 인쇄에 앞서 적용될 수 있다.

그러한 예비처리 단계에 사용되는 예비처리 액체는 수용 매체의 표면 장력을 증가시킬 수 있고, 수용 매체 상의 잉크의 스프레딩을 강화할 수 있다. 예비처리 액체는 또한 잉크젯 잉크 성분들을 응집시킬 수 있으며, 잉크에 녹는 고체 구성성분들의 용해도를 감소시켜 잉크젯 잉크를 증점 (점도 증가) 시킬 수 있다. 후에 언급한 국면과 관련하여, 예비처리 액체는 바람직하게는 하나 이상의 다가 금속 염, 산 및 양이온성 수지를 함유한다. 잉크와 다가 금속 염을 함유하는 예비처리 액체와 접촉시킴으로써, 예비처리 액체에 포함되어 있는 양이온은 잉크에 존재하는 안료, (분산된) 수지 중의 음이온 또는 여타 성분들과 상호작용하게 될 것이며, 그 결과 잉크 성분들의 응집 침강을 제공하게 될 것이다. 이는 잉크의 번짐 또는 반점생김을 방지할 수 있다.

예비처리 액체에 포함되어 있는 주된 용매는 바람직하게는 물 (수성 예비처리 액체) 이며, 필요에 따라 수용성 유기 용매 또는 계면활성제가 포함될 수 있다.

예비처리 액체에 적용될 수 있는 다가 금속 염으로서, 2 이상의 원자가를 가진 금속의 염이 사용될 수 있다. 바람직한 양이온의 예시는 하기를 포함한다: 2 가 금속 이온, 예컨대 Ca²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ 및 Ba²⁺; 3 가 금속 이온, 예컨대 Al³⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ 및 Y³⁺; 4 가 금속 이온, 예컨대 Zr⁴⁺.이들 중, Ca²⁺, Mg²⁺ 및 Al³⁺가 바람직하다.

염의 유형으로서, 널리 공지된 염이 사용될 수 있다. 염의 예시는 다음과 같다: 탄산, 황산, 질산, 염산, 유기산, 붕산 및 인산의 염. 다가 금속 염을 녹이기 위해 필요에 따라 pH 값을 조정하는 것이 바람직하다. 이들 중, 칼슘 니트레이트, 칼슘 클로라이드, 알루미늄 니트레이트 및 알루미늄 클로라이드가 바람직하다.

예비처리 액체에 적용될 수 있는 산의 종류로서, 특별한 제한사항은 없다. pKa 값이 4.5 미만인 산을 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 산의 예시는 하기를 포함한다: 무기산, 예컨대 염산, 질산, 황산, 인산 및 탄산; 유기산, 예컨대 카르복실산 및 술폰산. 더욱 바람직한 산은 pKa 값이 4.5 미만인 유기산이다. 하기의 산이 특히 더욱 바람직하다: 시트르산, 이소시트르산, 옥살산, 말레산, 푸마르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 시트르산, 2-피롤리돈-5-카르복실산, 벤조산, 벤조산 유도체, 살리실산, 아스코르브산, 말산, 벤젠술폰산, 벤젠술폰산 유도체, 피루부산 및 옥살아세트산.

특히 양전하를 갖고 있으며, 예비처리 액체에 적용가능한 양이노성 수지의 종류로서 특별한 제한은 없지만, 예비처리 액체에 소량 첨가로 높은 유효성을 제공하는 능력으로 인해 4 차 아민을 가진 수지가 바람직하다.

수지에 양이온성 특성을 제공하는 기로서, 금속 양이온 또는 질소 양이온을 수지에 혼입하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리알릴아민, 폴리아민, 양이온 개질 아크릴레이트 수지, 양이온 개질 메타크릴 수지, 양이온 개질 비닐 수지, 양이온성 폴리우레탄 수지, 이들의 공중합체가 언급될 수 있다.

예비처리 액체에 잉크의 고체 성분들을 응집시키거나 또는 잉크의 점도를 증가시키는 상기 언급된 화합물 이외에 액체 특성을 조정하는 첨가제, 예컨대 계면활성제 또는 보조용매를 혼입하는 것이 바람직하다.

예비처리 액체에 혼입될 수 있는 보조용매의 예시는 하기를 포함한다: 글리세린, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 데카글리세롤, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 2-피롤로리디논, 디메틸이미다졸리디논, 에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노-프로필 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 디부틸 에테르, 3-메틸 2,4-펜탄디올, 디에틸렌-글리콜-모노에틸 에테르 아세테이트, 1,2-헥산디올, 1,2- 펜탄디올 및 1,2-부탄디올. 유기 용매의 함량에는 특별한 제한은 없지만, 전체 예비처리 액체에 대해 20 중량% 내지 60 중량% 의 범위로 존재하는 것이 바람직하다.

코팅된 인쇄지 상에서 예비처리 액체의 적용 상태에 적합한 액체 특성을 조정하기 위해서는, 여러 용매를 함께 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 코팅 특징, 건조 특징, 이미지 품질 및 안전성의 관점에서 용매 일부로서 물을 포함하는 것이 바람직하다.

코팅된 인쇄지 상의 적용 조건에 적합한 액체 특정을 조정하기 위해서는 예비처리 액체가 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 적용될 수 있는 계면활성제로서 하기가 포함된다: 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제. 예를 들어, 본 발명의 잉크에 대해 제시한 것과 유사한 계면활성제가 예비처리 액체용으로 사용될 수 있다.

나아가, 예비처리 액체는 여러 목적을 위해 다양한 첨가제를 함유할 수 있다. 그러한 첨가제의 예시는 하기를 포함한다: 다당류, 점도 개질제, 특정 내성 조절제 (specific resistance controlling agent), 막 형성제, UV 흡수제, 산화방지제, 탈색방지제, 소독제 또는 부식방지제. 그의 구체적인 예시는 하기를 포함한다: 액체 파라핀, 디옥틸 프탈레이트, 트리크레실 포스페이트 또는 실리콘 오일의 미세 오일 액적; UV 흡수제; 탈색 방지제; 및 증백제.

수용 매체, 특히 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체에 적용되는 예비처리 액체의 바람직한 양은 0.05 ml/㎡ 내지 20 ml/㎡, 바람직하게는 0.1 ml/㎡ 내지 10 ml/㎡, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5 ml/㎡ 이다.

수용 매체

본 발명에 따른 잉크 또는 잉크 세트 (시안, 마젠타, 황색 및 흑색, CMYK) 를 이용하는 인쇄 프로세스에서 사용하기에 적합한 수용 매체는 임의의 유형으로 특별히 제한되지는 않는다. 수용 매체는 의도하는 적용에 따라 적절히 선택될 수 있다.

적합한 수용 매체는 강력한 물 흡수 매체, 예컨대 백지 (예를 들어, Oce Red Label) 내지 비수-흡수 매체 (백지; plain paper), 예컨대 플라스티 시트 (예를 들어, PE, PP, PVC 및 PET 필름) 의 범위가 될 수 있다. 인쇄 품질을 최적화하기 위해, 잉크젯 코팅된 매체가 공지되어 있는데, 그 매체는 물을 많이 흡수하는 코팅 (highly water absorbing coating) 을 포함한다.

본 발명의 맥락에서 특별히 관심대상이 되는 것은, 기계 코팅된 (Machine Coated (MC)) 매체 (옵셋 코팅된 매체로도 공지됨) 및 광택있는 (코팅된) 매체이다. MC 매체는 통상적 인쇄 프로세스, 예를 들어 옵셋 인쇄에 사용하기 위해 고안된 것이며, 그러한 인쇄 프로세스에 사용되는 잉크에 사용되는 용매, 일반적으로 유기 용매와 관련하여 우수한 흡수 특징을 나타낸다. MC 및 광택있는 매체는 물과 관련해서는 열악한 흡수 거동을 나타내는데 (백지보다 열악하고, 플라스틱 시트보다는 나음), 이에 따라 수성 잉크에 대해서도 그렇다.

기계로 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체는 베이스층 및 코팅층을 포함한다.

베이스층은 주로 목재 섬유 또는 합성 섬유와 병용된 목재 섬유를 함유하는 목재 섬유 또는 부직포 재료로 주로 제조되는 로 제조된 종이의 시트일 수 있다. 베이스층은 목재 펄프 또는 재생된 목재 펄프로 제조될 수 있으며, 탈색시킬 수 있다.

베이스용 내부 필러로서, 통상적인 백색 안료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 하기의 물질이 백색 안료로서 사용될 수 있다: 무기 안료, 예컨대 석출시킨 칼슘 카르보네이트, 중질 칼슘 카르보네이트, 카올린, 클레이, 탈크, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 티탄 디옥시드, 아연 옥시드, 아연 설파이드, 아연 카르보네이트, 새틴 화이트 (satin white), 알루미늄 실리케이트, 규조토, 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 합성 실리카, 알루미늄 히드록시드, 알루미나, 리토폰 (lithophone), 제올라이트, 마그네슘 카르보네이트, 또는 마그네슘 히드레이트; 및 유기 안료, 예컨대 스티렌 플라스틱 안료, 아크릴 플라스틱 안료, 폴리에틸렌, 마이크로캡슐, 우레아 수지, 또는 멜라민 수지. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

베이스 제조시 사용되는 내부 사이징제 (internal sizing agent) 로서, 중성지 제조를 위해 사용되는 뉴크럴 로진 사이즈 (neutral rosin size), 알케닐 숙신산 무수물 (ASA), 알킬 케텐 이량체 (AKD), 또는 석유 수지 사이즈가 사용될 수 있다. 특히, 뉴트럴 로진 사이즈 및 알케닐 숙신산 무수물이 바람직하다. 알킬 케텐 이량체는 높은 사이징 유효성을 갖고 있어, 소량으로도 충분한 사이징 효과를 제공한다. 그러나, 알킬 케텐 이량체는 기록지 (매체) 의 마찰 계수를 줄이기 때문에, 알킬 케텐 이량체를 이용해 제조된 기록지는 잉크젯 레코딩 기기에서 이동시킬 때 미끄러짐을 유발할 수 있다.

베이스의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 이다. 베이스의 기본적인 중량은 바람직하게는 45 g/㎡ 내지 290 g/㎡ 이다.

코팅층은 (백색) 안료, 결합제를 함유할 수 있고, 필요에 따라 계면활성제 및 여타 구성성분들을 추가로 함유할 수 있다.

무기 안료 또는 무기 안료 및 유기 안료의 조합물이 안료로 사용될 수 있다.

무기 안료의 예시는 카올린, 탈크, 칼슘 비카르보네이트, 경질 칼슘 카르보네이트, 칼슘 설파이트, 무정형 실리카, 티탄 화이트, 마그네슘 카르보네이트, 티탄 디옥시드, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 히드록시드, 마그네슘 히드록시드, 아연 히드록시드 및 클로라이트를 포함한다. 이들 중, 카올린은 그의 월등한 광택으로 인해 특히 바람직하다. 카올린의 첨가량은 질량 기준으로 코팅층 중 결합제 100 부에 대해 바람직하게는 50 부이다. 카올린의 양이 50 질량부 미만인 경우, 광택과 관련하여 적절한 유효성이 수득되지 않는다.

유기 안료의 예시는 예를 들어, 스티렌-아크릴 공중합체 입자들, 스티렌-부타디엔 공중합체 입자들, 폴리스티렌 입자들 또는 폴리에틸렌 입자들의 (수성) 분산액을 포함한다. 이러한 유기 안료는 조합하여 사용될 수 있다. 유기 안료의 첨가량은 바람직하게는 코팅층 중 안료 총량의 100 질량부에 대해 2 질량부 내지 20 질량부이다. 유기 안료는 그의 월등한 광택 및 무기 안료에 비해 작은 그의 비중으로 인해, 대용량 (high bulk), 고광택 및 만족스런 표면 코팅능을 가진 코팅층을 수득하게 해 준다.

수성 수지는 바람직하게는 결합제에 사용된다. 바람직하게는 수용성 수지 및 수분산성 수지 중 적어도 하나가 수성 수지에 사용된다. 수용성 수지에 대해 특별한 제한은 없으며, 수용성 수지는 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택될 수 있다.

그의 예시는 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 알코올 개질 제품, 예컨대 음이온-개질 폴리비닐 알코올, 양이온-개질 폴리비닐 알코올 또는 아세탈-개질 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리비닐 피롤리돈 및 폴리비닐 피롤리돈 개질 제품, 예컨대 폴리비닐 피롤리돈 및 비닐 아세테이트의 공중합체, 비닐 피롤리돈 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 공중합체, 4 차화된 비닐 피롤리돈 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 공중합체 또는 비닐 피롤리돈 및 메타크릴아미드 프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드의 공중합체; 셀룰로오스, 예컨대 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스 또는 히드록시프로필 셀룰로오스; 셀룰로오스 개질 제품, 예컨대 양이온화된 히드록시에틸 셀룰로오스; 합성 수지, 예컨대 폴리에스테르, 폴리아크릴산 (에스테르), 멜라민 수지 또는 그의 개질 제품 또는 폴리에스테르 및 폴리우레탄의 공중합체; 및 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴아미드, 산화 전분, 인산-에스테르화 전분, 자체-개질 전분, 양이온화된 전분, 다양한 유형의 개질 전분, 폴리에틸렌 옥시드, 나트륨 폴리아크릴레이트 및 나트륨 아르기네이트를 포함한다. 이들 수용성 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

수분산성 수지에 대한 특별한 제한은 없으며, 수분산성 수지는 의도하는 용도에 따라 적합하게 선택될 수 있고, 그의 예시는 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-(메트)아크릴산 에스테르 공중합체, (메트)아크릴산 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트-(메트)아크릴산 (에스테르) 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리비닐 에테르 및 실리콘-아크릴 공중합체를 포함한다. 추가로, 가교제, 예컨대 메틸롤화된 멜라민, 메틸롤화된 우레아, 메틸롤화된 히드록시프로필렌 우레아 또는 이소시아네이트가 또한 포함될 수 있고, 수분산성 수지가 N-메틸롤아크릴아미드와 같은 단위체를 포함하는 공중합체를 이용해 자체-가교할 수 있다. 그러한 수성 수지 중 여러가지가 또한 동시에 사용될 수 있다.

수성 수지의 첨가량은 안료 100 질량부에 대해 바람직하게는 2 질량부 내지 100 질량부, 더욱 바람직하게는 3 질량부 내지 50 질량부이다. 수성 수지의 양은 기록 매체의 액체 흡수 특성이 원하는 범위에 있도록 하는 양으로 결정된다.

인쇄 프로세스

본 발명에 따른 잉크가 적합하게 사용될 수 있는 인쇄 프로세스는 도 3 및 도 4 에 제시된 첨부 도면을 참조해 기재된다.

도 3 및 4 는 각각 잉크젯 인쇄 시스템 및 잉크젯 마킹 기기를 도식적으로 제시한다.

도 3 은 수용 매체, 특별하게는 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 P 의 시트가 화살표 50 및 51 이 가리키는 바와 같이 수송 메커니즘 12 의 보조로 운송 방향으로 수송되는 것을 보여준다. 수송 메커니즘 12 는 1 개 (도 3 에 제시된 바와 같음) 이상의 벨트를 포함하는 구동 벨트 시스템일 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 그러한 벨트는 하나 이상의 드럼으로 교체될 수 있다. 수송 메커니즘은 인쇄 프로세스의 각 단계에서 시트 수송의 필요 (예를 들어, 시트 처리 정확성) 에 따라 적합하게 배치될 수 있으며, 그에 따라 하나 이상의 구동 벨트 및/또는 하나 이상의 드럼을 포함할 수 있다. 수용 매체 시트의 적절한 운송을 위해, 시트는 수송 매커니즘으로 고정될 필요가 있다. 고정 방식은 특별히 제한되는 것이 아니며, 정전기적 고정, 기계적 고정 (예를 들어, 클램핑) 및 진공 고정으로부터 선택될 수 있다. 이들 중, 진공 고정이 바람직하다.

하기 기재된 바와 같은 인쇄 프로세스는 하기 단계들을 포함하여 이루어진다: 매체 예비처리, 이미지 형성, 건조 및 고정, 및 임의로는 후처리.

매체 예비처리

수용 매체, 특히 느린 흡수 매체, 예컨대 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상에 잉크의 스프레딩 및 피닝 (즉, 안료 및 수분산성 중합체 입자들의 고정) 을 개선하기 위해, 수용 매체가 예비처리, 즉 매체 상의 이미지 인쇄 전 처리될 수 있다. 예비처리 단계는 하기 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 수용 매체 상에 사용된 잉크의 스프레딩 강화 및/또는 수용 매체에 사용된 잉크의 흡수 강화를 위한 수용 매체의 예비처리;

- 사용된 잉크에 의한 수용 매체의 습윤성 개선 및 잉크 조성물의 분산된 고체 (즉, 안료 및 분산된 중합체 입자들) 마찰 안정성을 제어하기 위한 수용 매체의 표면 장력 증가를 위한 예비처리. 프라이머 예비처리는 기상에서, 예를 들어 기상 산, 예컨대 염산, 황산, 아세트산, 인산 및 락트산에서 또는 예비처리 액체를 이용한 수용 매체의 코팅에 의해 액상에서 실시될 수 있다. 예비처리 액체는 용매로서의 물, 하나 이상의 보조용매, 첨가제, 예컨대 계면활성제 및 다가 금속 염, 산성 및 양이온성 수지로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 (상기 상세히 논의된 바 있음) 을 함유할 수 있다;

- 코로나 또는 플라즈마 처리.

프라이머 예비처리

예비처리 액체의 적용 방식으로서, 임의의 통상적으로 공지된 방법이 사용될 수 있다. 적용의 구체적인 예시는 하기를 포함한다: 롤러 코팅, 잉크-젯 적용, 커튼 코팅 및 스프레이 코팅. 예비처리 액체가 적용되는 횟수에는 특별한 제한이 없다. 1 회 적용될 수도 있거나, 또는 2 회 이상 적용될 수 있다. 코팅된 인쇄지의 주름이 방지될 수 있고, 표면 예비처리 액체에 의해 형성된 막이 2 단계 이상의 적용에 의해 주름없이 균일한 건조한 표면을 제공할 것이기에, 2 회 이상의 적용이 바람직할 수 있다.

특히, 롤러 코팅 (도 3 에서 14 참조) 방법은 이출 특성을 고려할 필요가 없고, 기록 매체에 수성 예비처리 액체를 균일하게 적용할 수 있기 때문에 바람직하다. 추가로, 롤러 또는 여타 수단을 이용해 적용된 예비처리 액체의 양은 하기한 것을 제어하여 적합하게 조정될 수 있다: 예비처리 액체의 물리적 특성; 및 롤러 코터에서 기록 매체에 대한 롤러의 접촉 압력 및, 예비처리 액체의 코터에 이용되는 롤러 코터에서 롤러의 회전 속도. 예비처리 액체의 적용 영역으로서, 인쇄된 부분에만 적용하는 것도 가능하며, 인쇄된 부분 및 인쇄되지 않은 부분 모두 전체 표면에 적용하는 것도 가능하다. 그러나, 예비처리 액체가 인쇄된 부분에만 적용되는 경우, 적용한 영역과 적용하지 않은 영역 사이에 예비처리 수중 액체 로 코팅된 인쇄지에 포함되어 있는 셀룰로오스의 팽창에 의해 야기되는 요철이 생길 수 있다. 이어서, 균일하게 건조하는 관점에서, 예비처리 액체를 코팅된 인쇄지의 전체 표면에 적용하는 것이 바람직하고, 롤러 코팅이 바람직하게는 전체 표면에 대한 코팅 방법으로서 이용될 수 있다.

코로나 또는 플라즈마 처리

수용 매채의 시트를 코로나 방출 또는 플라즈마 처리에 노출시킴으로써 코로나 또는 플라즈마 처리가 예비처리 단계로서 이용될 수 있다. 특히 폴리에틸렌 (PE) 막, 폴리프로필렌 (PP) 막, 폴리에틸렌테트라프탈레이트 (PET) 막 및 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체와 같은 매체에 사용되는 경우, 잉크의 접착 및 분리가 매체의 표면 에너지 증가에 의해 개선될 수 있다. 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체에서, 수용 매체 상에 이미지의 더 빠른 고정 및 덜한 퍼들링을 유도할 수 있는 물의 흡수가 촉진될 수 있다. 수용 매체의 표면 특성은 코로나 또는 플라즈마 처리에서 매체로서 상이한 기체들 또는 기체 혼합물을 이용해 미세조정될 수 있다. 예시는 공기, 산소, 질소, 이산화탄소, 메탄, 불소 기체, 아르곤, 네온 및 이들의 혼합물이다. 공기 중에서의 코로나 처리가 가장 바람직하다.

도 3 은 수용 매체 P 의 시트가, 프리히터 (preheater), 예를 들어 복사형 히터 (radiation heater), 코로나/플라즈마 처리 단위체, 기상 산 처리 단위체 또는 상기 임의의 것의 조합을 포함할 수 있는 제 1 예비처리 모듈 13 으로 그리고 그것을 통해 수송될 수 있다. 임의로 및 후속하여, 수성 예비처리 액체의 예비처리된 분량이 수성 예비처리 액체 적용 부속 14 에서 수용 매체 P 의 표면에 적용된다. 구체적으로, 수성 예비처리 액체는 수성 예비처리 액체의 저장 탱크 15 로부터, 이중 롤 16 및 17 로 이루어진 수성 예비처리 액체 적용 부속 14 로 제공된다. 이중 롤의 각 표면은 스폰지와 같은 다공성 수지 재료로 덮여질 수 있다. 수성 예비처리 액체를 보조 롤 16 에 먼저 제공한 후, 수성 예비처리 액체는 주요 롤 17 로 수송되고, 예비처리된 분량이 수용 매체 P 의 표면에 적용된다. 후속하여, 수성 예비처리 액체가 공급된 코팅된 인쇄지 P 는 임의로는 가열되고, 수성 예비처리 액체 중의 수 함량의 분량을 예정 범위로 감소시키기 위해 예비처리 액체 적용 부속 14 의 하류 위치에 설치된 건조용 히터로 이루어진 건조 부속 18 에 의해 건조될 수 있다. 수용 매체 P 상에 제공되는 제공된 예비처리 액체 중의 수 함량을 1.0 중량% 내지 30 중량% 의 양으로 줄이는 것이 바람직하다.

수송 메커니즘 12 이 예비처리 액체로 오염되는 것을 방지하기 위해, 세정 단위체 (도시되지 않음) 을 설치하고/하거나 수송 메커니즘을 상기 기재된 다중 벨트 또는 드럼에 포함시킬 수 있다. 후자의 경우 수송 메커니즘, 특히 인쇄 영역 내 수송 메커니즘의 상류부분의 오염을 방지하게 된다.

이미지 형성

이미지 형성은 잉크젯 잉크가 로오딩되는 잉크젯 프린터를 채용하여 잉크 액적이 인쇄 매체 위 디지털 신호를 기반으로 잉크젯 헤드로부터 이출되도록 하는 방식으로 실시된다.

단일 패스 잉크젯 인쇄 및 다중 패스 (즉, 스캐닝) 잉크젯 인쇄의 두가지 모두가 이미지 형성에 이용될 수 있지만, 바람직하게는 고속 인쇄 실행에 유효한 단일 패스 잉크젯 인쇄가 이용된다. 단일 패스 잉크젯 인쇄는 잉크 액적이 수용 매체 상에 침적되어 잉크젯 마킹 모듈 아래 수용 매체의 단일 패시지에 의해 이미지의 픽셀 전부가 형성되는 잉크젯 기록 방법이다.

도 3 에서, 11 은 각각 상이한 색상 (예를 들어, 시안, 마젠타, 황색 및 흑색) 의 잉크가 이출되도록 배치되어 있는 111, 112, 113 및 114 으로 표시되어 있는 네가지 잉크젯 마킹 기기를 포함하고 있는 잉크젯 마킹 모듈을 나타낸다. 각 헤드의 노즐 팻치는 예를 들어 약 360 dpi 이다. 본 발명에서, "dpi" 는 2.54 cm 당 도트의 갯수를 나타낸다.

단일 패스 잉크젯 인쇄에 사용되는 잉크젯 마킹 기기, 111, 112, 113, 114 는 이중 화살표 52 로 표시되는, 원하는 인쇄 범위 저비 이상의 길이 L 을 갖고 있는데, 인쇄 범위는 화살표 50 및 51 로 표시되는 매체 수송 방향에 수직이다. 잉크젯 마킹 기기는 상기 원하는 인쇄 범위 너비 이상의 길이를 가진 단일 프린트헤드를 포함할 수 있다. 잉크젯 마킹 기기는 또한 둘 이상의 잉크젯 헤드를, 개별 잉크젯 헤드의 조합된 길이가 인쇄 범위 전체 너비를 덮을 수 있도록 조합하여 구축될 수 있다. 그렇게 구축된 잉크젯 마킹 기기는 또한 프린트헤드의 페이지 폭 어레이 (page wide array (PWA)) 로 지칭된다. 도 4A 는 제 1 열의 잉크젯 헤드에 대해 어긋나게 배치되어 있고, 제 1 열이 4 개의 잉크젯 헤드 (201 내지 204) 를, 제 2 열이 3 개의 잉크젯 헤드 (205 내지 207) 를 포함하고 있는 2 개의 병렬적 열로 배치되어 있는 7 개의 개별 잉크젯 헤드 (201, 202, 203, 204, 205, 206, 207) 를 포함하는 잉크젯 마킹 기기 111 (112, 113, 114 는 상동일 수 있음) 를 제시하고 있다. 어긋난 배치는 잉크젯 마킹 기기의 길이 방향으로 실질적으로 거리가 같은 노즐의 페이지 폭 어레이를 제공하게 된다. 어긋난 배치는 또한 제 1 열 및 제 2 열의 잉크젯 헤드가 겹쳐지는 영역에 잉여 노즐을 제공하는데, 이에 대해서는 도 4B 에서 70 참조. 어긋나게 하는 배치는 추가로, 예를 들어 제 2 열의 잉크젯 헤드의 노즐의 위치가 노즐 핏치의 절반만큼 잉크젯 마킹 기기의 길이 방향으로 변동되도록 잉크젯 헤드의 제 2 열을 배열함으로써 잉크젯 마킹 기기의 길이 방향으로 노즐 핏치를 감소시키기 위해 이용되는데 (그 결과, 인쇄 해상도가 증가됨), 노즐 핏치는 잉크젯 헤드 내 인접 노즐들 사이의 거리이다 (도 4C 참조, 이는 도 4B 에서의 80 의 상세한 도면을 나타냄). 해상도는 더 많은 잉크젯 헤드의 열을 이용해 추가로 증가될 수 있으며, 열 각각은 각 열의 노즐 위치가 모든 여타 열의 노즐 위치에 대해 길이 방향으로 변동되도록 배열된다.

잉크 이출에 의한 이미지 형성에서, 채용된 잉크젯 헤드 (즉, 프린트헤드) 는 주문형 타입 또는 연속형 타입 잉크젯 헤드일 수 있다. 잉크 이출 시스템으로서, 전기-기계식 변환 시스템 (예를 들어, 단일-공동 타입, 이중-공동 타입, 벤더 타입, 피스톤 타입, 전단 모드 타입 또는 공유되는 벽 타입) 또는 전기-가열 변환 시스템 (예를 들어, 가열 잉크젯 타입 또는 버블젯 타입 (Bubble Jet (등록 상표) 타입) 을 이용할 수 있다. 이들 중, 현재 이미지 형성 방법에서 30 ㎛ 이하의 직경의 노즐이 있는 피에조 타입 (piezo type) 잉크젯 기록 헤드를 이용하는 것이 바람직하다.

도 3 은 예비처리 후 수용 매체 P 가 잉크젯 마킹 모듈 11 의 상류 부분으로 이동되는 것을 보여준다. 이어서, 이미지 형성은 수용 매체 P 의 전체 너비가 덮여지도록 배치되어 있는 각 잉크젯 마킹 기기 111, 112, 113 및 114 로부터 각 색상 잉크 이출에 의해 실시된다.

임의로는, 수용 매체 온도를 제어하면서 이미지 형성이 실시될 수 있다. 그러한 목적으로, 온도 제어 장치 19 가 잉크젯 마킹 모듈 11 아래 수송 메커니즘 (예를 들어, 벨트 또는 드럼) 의 표면 온도 제어를 위해 배치될 수 있다. 온도 제어 장치 19 는 수용 매체 P 의 표면 온도를 에를 들어 30℃ 내지 60℃ 의 범위로 제어하기 위해 이용될 수 있다. 온도 제어 장치 19 는 수용 매체의 표면 온도를 상기 범위로 제어하기 위해 상기 복사 히터와 같은 히터, 냉각 수단, 예를 들어 콜드 블라스트 (cold blast) 를 포함할 수 있다.

후속하여 그리고 인쇄하면서, 수용 매체 P 는 잉크젯 마킹 모듈 11 의 하류 부분으로 이동된다.

건조 및 고정

이미지가 수용 매체 상에 형성된 후, 인쇄물은 건조되고, 이미지는 수용 매체 상에 고정되어야 한다. 건조는 용매, 특히 선택된 수용 매체에 대해 열악한 흡수 특징을 가진 용매의 증발을 포함한다.

도 3 은 히터, 예를 들어 복사형 히터를 포함할 수 있는, 건조 및 고정 단위체 20 를 도식적으로 보여준다. 이미지가 형성된 후, 인쇄물은 건조 및 고정 단위체 20 을 통해 통과하여 건조된다. 인쇄물은, 대부분이 물인 인쇄된 이미지 내 용매가 증발될 수 있도록 가열된다. 증발 속도 및 그에 따른 건조 속도는 건조 및 고정 단위체 20 내 공기 리프레쉬 속도를 증가시킴으로써 강화될 수 있다. 동시에, 인쇄물이 최소 막 형성 온도 (MFFT) 를 상회하는 온도로 가열되기 때문에 잉크막 형성이 일어난다. 건조 및 고정 단위체 20 내 인쇄물의 체류 시간 및 건조 및 고정 단위체 20 이 작동하는 온도는, 인쇄물이 건조 및 고정 단위체 20 을 떠날 때 건조하며 강건한 인쇄물이 수득될 수 있도록 최적화된다. 상기 기재된 바와 같이, 고정 및 건조 단위체 20 중의 수송 메커니즘 12 는 예비처리의 수송 메커니즘 및 인쇄 기기의 인쇄 섹션으로부터 분리될 수 있으며, 벨트 또는 드럼을 포함할 수 있다.

후처리

인쇄 강건성 또는 인쇄의 여타 특성, 예컨대 광택 수준을 증가시키기 위해, 인쇄물은 후처리될 수 있으며, 이는 인쇄 프로세스에서 선택적인 단계이다.

한 구현예에서, 인쇄물은 인쇄물을 적층하여 후처리될 수 있다.

한 구현예에서, 후처리 단계는 (예를 들어, 젯팅에 의해) 후처리 액체를 코팅층의 표면에 적용하고, 그 위에서 잉크젯 잉크가 적용되어 인쇄된 기록 매체 상에 투명층을 형성되도록 하는 단계를 포함한다. 후처리 단계에서, 후처리 액체는 기록 매체 상의 이미지의 전체 표면에 걸쳐 적용될 수 있거나, 또는 이미지의 표면의 특정 부분에만 적용될 수 있다. 후처리 액체의 적용 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 후처리 액체의 유형에 따라 다양한 방법으로부터 선택된다. 그러나, 바람직하게는 예비처리 액체의 코팅 방법 또는 잉크젯 인쇄 방법에 사용된 것과 동일한 방법이 사용된다. 그러한 방법들 중에서도, 인쇄된 이미지와 사용된 후처리 액체 사이의 접촉을 피하고, 잉크젯 기록 기기의 구축을 이용하고, 후처리 액체의 저장 안정성 관점에서 잉크젯 인쇄 방법이 특히 바람직하다. 후처리 단계에서, 투명 수지를 함유하는 후처리 액체는, 후처리 액체의 건조 접착량이 0.5 g/㎡ 내지 10 g/㎡, 바람직하게는 2 g/㎡ 내지 8 g/㎡ 가 되도록 형성된 이미지의 표면에 적용됨으로써, 기록 매체 상에 보호층을 형성하게 된다. 건조 접착량이 0.5 g/㎡ 미만인 경우, 이미지 품질 (이미지 밀도, 색상 포화도, 광택 및 유연성) 에서 개선이 거의 수득되지 않는다. 건조 접착량이 10 g/㎡ 를 초과하는 경우, 보호층의 건조 정도가 강하되며, 이미지 품질 개선 효과가 포화되기 때문에 비용 효율에서 불리하다.

후처리 액체로서, 바람직하게는 기록 매체 상에 투명 보호층을 형성할 수 있는 구성성분들 (예를 들어, 수분산성 수지, 계면활성제, 물 및 필요에 따라 첨가제) 을 함유하는 수용액가 사용된다. 후처리 액체에 함유되는 수분산성 수지는 바람직하게는 -30℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -20℃ 내지 100℃ 범위의 유리 전이 온도 (Tg) 를 갖고 있다. 수분산성 수지이 최소 막형성 온도 (MFFT) 는 바람직하게는 50℃ 이하, 더욱 바람직하게는 35℃ 이하이다. 수분산성 수지는 이미지의 광택 및 유연성 개선을 제공가능한 방사선 경화성일 수 있다. 수분산성 수지로서, 바람직하게는 예를 들어 아크릴 수지, 스티렌-아크릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴-실리콘 수지, 불소 수지 등이 사용된다. 수분산성 수지는 잉크젯 잉크용으로 사용된 것과 동일한 재료로부터 적합하게 선택될 수 있다. 보호층에 함유되는 수분산성 수지의 양은 고체 함량으로 바람직하게는 1 질량% 내지 50 질량% 이다. 후처리 액체에 함유되는 계면활성제는 특별히 제한되지 않으며, 잉크젯 잉크에 사용되는 것으로부터 적합하게 선택될 수 있다. 후처리 액체의 여타 구성성분들의 예시는 항진균제, 소포제 및 pH 조정제를 포함한다.

이후, 인쇄 프로세스는 이미지 형성 단계가 예비처리 단계 (예를 들어, (수성) 예비처리 액체의 적용) 및 건조 및 고정 단계와 긴밀히 연결되어 실시되는 것으로 기재되는데, 모두 동일한 기기에 의해 실시된다 (도 3 참조). 그러나, 인쇄 프로세스는 상기 언급된 구현예로만 제한되는 것이 아니다. 둘 이상의 기기아 벨트 컨베이어, 드럼 컨베이어 또는 롤러를 통해 연결되어 있고, 수성 예비처리 액체 적용 단계, 코팅 용액의 (선택적) 건조 단계, 이미지 형성을 위한 잉크젯 잉크의 이출 단계 및 인쇄된 이미지의 건조 및 고정 단계가 있는 방법이 실시되기도 한다. 그러나, 바람직하게는 상기 정의했던 긴밀히 연결되어 있는 이미지 형성 방법을 이용해 이미지 형성이 실시된다.

실시예

재료

실시예에 사용된 모든 재료들은 달리 언급되지 않으면 공급사로부터 제공받은 그대로 사용했다. 사용된 재료의 공급사는 구체적 예시에 대해 표기했다.

실시예에 사용한 수용 매체는 기계 코팅된 매체 Hello gloss (Sappi 사에서 제조한 Magno Star); DFG (Digifinesse gloss, UPM 사에서 입수), TC+ (Oce 사에서 입수한 Top Coated Plus Gloss), TCP Gloss (Oce 사에서 입수한 Top Coated Pro Gloss), Hello Matt (Sappi 사에서 제조한 Magno Matt), TCproS (Oce 사에서 입수한 Top Coated Pro Silk) 및 MD (Mitsubishi 사에서 입수한 MD1084) 이다.

측정 기법

입자 직경

안료 분산액의 입자 직경 측정은 시판하여 입수가능한 입자 직경 분석기인, 광산란 방법, 전기영동 방법 또는 레이저 도플러 방법을 채용하는 Malvern Zetasizer Nano series Nano-S) 를 이용해 실시했다. 투과형 전자 현미경을 이용해 100 개 이상의 입자들의 포토그래픽 입자 이미지를 통해 측정을 실시한 후, 그러한 이미지를 Image-Pro (Media Cybernetics, Inc.사에서 제조) 와 같은 이미지 분석 소프트웨어를 이용해 통계적으로 가공하는 것도 가능하다.

표면 장력

표면 장력은 (최대) 기포 압력법 (bubble pressure method) 에 따라 Sita bubble pressure tensiometer, model SITA online t60 를 이용해 측정했다. 시험할 액체 (예를 들어, 본 발명에 따른 잉크) 의 표면 장력은 달리 언급하지 않으면 30℃ 에서 측정했다. 정적 표면 장력은 0.1 Hz 의 진동수에서 측정했다. 동적 표면 장력은 10 Hz 에서 측정했다.

점도

점도는 달리 언급하지 않으면 32℃ 의 온도에서 평판 기하배치를 가진 Haake Rheometer, 타입 Haake Rheostress RS 600 를 이용해 측정했다. 점도는 달리 언급하지 않으면 10 s^-1 내지 1000 s^-1 범위의 전단 속도

에서 측정했다.

도트게인

표준 도트게인은 달리 언급되지 않으면 도트 거리 (중심 대 중심) 가 ㎛ 인, 달리 언급하지 않으면 UPM digifinesse gloss media (기계 코팅된 매체) 상에서의 인쇄에 의한 예정한 실험 설정에서 결정했다. 잉크 조성물의 액적을 3 내지 5 kHz 의 진동수 및 15 내지 22 V 의 젯팅 볼트로 Dimatix Jet Module model DMC-11610 를 이용해 젯팅했다.

젯팅 노즐은 확산 LED 광원을 이용해 스트로보스코프로 방출작동시켰다. 젯팅 노즐의 디지털 이미지는 Lumenera 고속 CCD 카메라, 타입 LM165C 로 포착했다. 액적 크기 (직경) 은 두 (인접한) 젯팅 노즐 사이의 알고 있는 거리를 참조하여 디지털로 결정했다. 도트 크기는 전체 확대 배율이 66 인 Zeiss Stemi SV11 현미경을 이용해 결정했다. 도트게인은 인쇄 매체 상의 평균 도트 크기 및 공기중 잉크의 평균 액적 크기의 비율로 결정했다.

실제 도트게인은 실제 잉크젯 프린터를 이용해 결정했다. 상기의 경우, 프린트헤드 공급사 (예를 들어, Kyocera) 에서 정한 사양의 액적 직경을 이용했다. 인쇄 매체 상의 도트 크기는 상기 기재된 것과 동일한 방식으로 측정했다.

실제 도트게인은 (예를 들어, 시스템 에러로 인해) 표준 도트게인과 상이할 수 있다. 본 출원에서, 용어 도트게인은 달리 언급하지 않으면 실제 도트게인이다.

코팅-품질 (로드-코팅 실험; rod-coat experiments)

젖은 잉크-조성물의 층을 8 ㎛ 의 두께를 가진 코팅층을 제공한 원기둥 막대를 이용해 RK Print Coat Instruments U.K. 의 로드-코오터로 적용했다. TCP Gloss (Oce 사에서 입수한 Top Coated Pro Gloss) 를 수용 기판으로 이용했다. 코팅 품질은 시각적으로 관찰해 하기 평가 등급에 따라 분류했다:

A: 매끈한 (균질) 코팅, 잉크 조성물의 건조 동안 매끈한 채 남아 있음;

B: 보통의 매끈한 코팅, 잉크 조성물의 건조 동안 (시각적) 변화가 없음;

C: 잉크 조성물의 건조 동안 약간의 디?팅이 일어남 (건조 동안 코팅층에 몇 개의 구멍이 나타남);

D: 잉크 조성물의 건조 동안 디?팅이 일어남 (건조 동안 코팅층에서 구멍이 나타남)

E: 한결같이 디?팅이 나타남 (잉크 조성물의 적용 후 지속하여 코팅층에 구멍이 나타남).

구조 분석: 크기 배제 크로마토그래피 (SEC), 핵 자기공명 (NMR) 및 액체 크로마토그래피 - 질량 분광계 (LC-MS)

SEC 측정은 하기의 상세사양을 갖춘 HPLC 기기를 이용해 실시했다:

- 등용매 (isocratic) 펌프;

- 컬럼: 2x PL-gel Mixed C + 가아드 (d_p = 5 ㎛, 7.5 x 300mm);

- 삼중 검출 (Viscotek Model 302).

시료를 3 내지 4 mg/g 의 농도로 테트라히드로푸란 (THF) 에 녹였다.

용리액은 0.7 ml/min 의 유속으로 컬럼을 통해 펌핑된 1% 아세트산 (Hac) 및 테트라히드로푸란 (THF) 의 혼합물을 함유한다.

굴절율 신호는 보정 및 시료의 분자 분포 결정에 이용했다.

보정은 작은 폴리스티렌 표준을 기준으로 했으며, 따라서, Mn, Mw 및 Mz 는 상대값이다.

NMR

NMR 측정은 5 mm CPTCI ¹H-¹³C/¹⁵N/D Z-GRD Z 75810/0002 Cryoprobe 를 장착한 NMR DPX-400 를 이용해 실시했다. 시료 (예를 들어, 계면활성제) 를 중수소화 클로로포름에 녹였다. 시료의 화학 구조는 1 및 2 차원 프로그램을 이용해 조사했다. 화학 구조는 정량적 양성자 NMR 를 이용해 정량했다.

LC-MS

LC-MS 측정은 하기와 같은 상세사양을 가진 기기를 이용해 실시했다:

- HPLC: 저압 혼합물을 이용한 4 캐널 구배 펌프 (Waters);

- 컬럼: Acclaim 계면활성제 컬럼 (Dionex- Thermo Fisher);

- ELSD (광산란 검출기): Alltech 2000E, 40℃;

- MS: ESI-TOF-MS (Micromass LCT).

시료를 THF:ACN 의 비율이 70:30 v/v% 가 되도록 한 테트라히드로푸란 (THF) 및 아세토니트릴 (ACN) 의 혼합물에 녹인다. THF:ACN 혼합물 중의 시료 농도는 1.5 mg/g 이다. 하기의 구배 프로그램이 이용되었다 (A = UHQ (즉, 초고품질 물; Ultra High Quality Water) + 0.1 M NH₄Ac (암모늄아세테이트); B = ACN + 0.2 mL HAc/L (Hac 는 아세트산)) 0 min 75% A → 25 min 15% A → 30 min 15% A →30.5 min 75% A → 종결 시간 35 분, 전체 유속 1 ml/min.

실험부

실험 1: 라텍스 잉크 조성물의 제조

113.6 그램의 NeoCryl A-1127 라텍스 (DSM 사에서 입수, 44 중량% 라텍스, 라텍스 입자들의 평균 입자 직경 D50 ±60 nm.), 285.7 그램의 Pro-Jet Cyan APD 1000 안료 분산액 (14 중량% 안료 분산액, FujiFilm Imaging Colorants 사에서 입수), 190 그램의 글리세린 (Sigma Aldrich 사에서 입수), 190 그램의 1,2-프로판디올 (Sigma Aldrich 사에서 입수), 10 그램의 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트, AOT (Sigma Aldrich 사에서 입수) 및 210.7 그램의 탈염수를 용기에서 혼합하고, 약 60 분간 교반하고, 포어 크기가 1 ㎛ 인 Pall Profile Star 앱솔루트 유리 필터 상에서 여과했다.

수득한 잉크 조성물은 하기를 함유한다:

- 5 중량% NeoCryl A-1127 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 4 중량% Projet Cyan APD 1000 안료(전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19 중량% 글리세롤;

- 19 중량% 1,2 프로판디올 (프로필렌 글리콜);

- 1 중량% AOT; 및

- 52 중량% 의 물.

실험 2 내지 11: 라텍스 잉크 조성물의 제조

실험 1 을 상이한 계면활성제인, 각각 Surfynol 104 (2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, Air Products 사에서 입수), Surfynol 440 (에톡실화된 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, Air Products 사에서 입수), Dynol 604 (Air Products 사에서 입수), Dynol 607 (Air Products 사에서 입수), BYK 331, BYK 341, BYK 348, BYK 349 (BYK 사에서 입수), Tegowet 240 (Evonik 사에서 입수) 및 Silwet L-77 (Sabic 사에서 입수) 를 이용해 반복했다. 실험 2 내지 11 에서, 각 계면활성제를 전체 잉크 조성물에 대해 1 중량% 의 양으로 첨가했다.

실험 1 내지 11 에서 수득한 잉크 조성물에서, 30℃ 에서의 정적 (0.1 Hz), 동적 (10 Hz) 표면 장력 및 표준 도트게인을 측정했다. 결과를 표 3 에 제시한다. 동적 표면 장력 및 도트게인 사이의 상관관계를 또한 도 1 에 제시한다.

표 3 은 에톡실화된 아세틸렌 글리콜 계면활성제의 실험 1 내지 11 에 따른 잉크 조성물의 코팅 품질의 관점에서, Dynol 607 가 바람직하며, 실록산 계면활성제 BYK 348, BYK 349, Tegowet 240 및/또는 Silwet L-77 가 바람직하다는 점을 보여준다.

표 3 실험 1 내지 11 에 따른 잉크의 표면 장력, 표준 도트게인 (UPM Digifinesse 광택 프린트 매체 상에서) 및 코팅 품질

도 1 은 1 중량% 계면활성제를 포함하는 동적 표면 장력 (x-축) 및 도트게인 (y-축) 사이의 상관관계를 도식적으로 보여준다. 도 1 은 도트게인이 동적 표면 장력과 상당히 상관관계를 나타낸다는 점을 명확히 보여준다 (곡선 1 )

비교예 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

실험 1 을 AOT 및 BYK 349 (AOT 만을 사용하는 것을 대신함) 및 Pro-Jet Black APD 1000 (FujiFilm Imaging Colorants 사에서 입수) 로 이루어진 계면활성제의 혼합물을 이용해 반복했다. 구성성분들의 양은 결과물로 제공되는 잉크 조성물이 하기를 포함하도록 채택했다:

- 4 중량% Pro-Jet Black APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19.5 중량% 글리세롤;

- 19.5 중량% 프로필렌 글리콜;

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제)

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 51.35 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물 기준이다. 함유된 계면활성제의 총량은 0.65 중량% 이다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 26.5 mN/m, 10 Hz 에서 34.0 mN/m 였다. 2.16 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 1 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

Surfynol 104 및 BYK 349 (AOT 을 대신함) 로 이루어진 계면활성제의 혼합물을 이용해 실험 1 을 반복했다. 구성성분들의 양은 결과로서 제공되는 잉크 조성물이 하기를 함유하도록 채택되었다:

- 4 중량% Pro-Jet Cyan APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19.0 중량% 글리세롤;

- 19.0 중량% 프로필렌 글리콜;

- 1 .0 중량% surfynol 104 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.6 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 51.4 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 것이다. 함유된 계면활성제의 총량은 1.6 중량% 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 25.4 mN/m 였고, 10 Hz 에서 34.0 mN/m 였다. 2,21 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 2 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

Surfynol 440 및 BYK 349 로 이루어진 계면활성제 혼합물 (AOT 대신 이용) 을 이용해 실험 1 을 반복했다. 구성성분들의 양은 결과로서 제공되는 잉크 조성물이 하기를 함유하도록 채택되었다:

- 19.0 중량% 글리세롤;

- 19.0 중량% 프로필렌 글리콜;

- 1.0 중량% surfynol 440 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.6 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 51.4 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 것이다. 함유한 계면활성제의 총량은 1.6 중량% 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 24.5 mN/m, 10 Hz 에서 33.4 mN/m 였다. 2.31 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 3 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

Dynol 607 및 BYK 349 로 이루어진 계면활성제 혼합물 (AOT 대신 이용) 을 이용해 실험 1 을 반복했다. 구성성분들의 양은 결과로서 제공되는 잉크 조성물이 하기를 함유하도록 채택되었다:

- 19.0 중량% 글리세롤;

- 19.0 중량% 프로필렌 글리콜;

- 1.0 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.6 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 51.4 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 25.1 mN/m, 10 Hz 에서 34.2 mN/m 였다. 2,37 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 4 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

995 그램의 비교예 A 의 라텍스 잉크 조성물을 5 그램의 Dynol 607 과 혼합하고 교반했다. 본 실시예에 따른 잉크 조성물은 하기의 것을 함유했다:

- 4.98 중량% Neocryl A-1127 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 3.98 중량% Pro-Jet Black APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19.4 중량% 의 글리세린;

- 19.4 중량% 프로필렌 글리콜;

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제);

- 0.50 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 51.09 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 것이다. 함유된 계면활성제의 총량은 1.15 중량% 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 25.9 mN/m, 10 Hz 에서 31.5 mN/m 였다. 2.27 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 5 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

990 그램의 비교예 A 의 라텍스 잉크 조성물을 10 그램의 Dynol 607 과 혼합하고 교반했다. 본 실시예에 따른 잉크 조성물은 하기의 것을 함유했다:

- 4.95 중량% Neocryl A-1127 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 3.96 중량% Pro-Jet Black APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19.31 중량% 의 글리세린;

- 19.31 중량% 프로필렌 글리콜;

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제);

- 1.00 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 50.84 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 것이다. 함유된 계면활성제의 총량은 1.65 중량% 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 26.0 mN/m, 10 Hz 에서 31.1 mN/m 였다. 2.32 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 6 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

980 그램의 비교예 A 의 라텍스 잉크 조성물을 20 그램의 Dynol 607 과 혼합하고 교반했다. 본 실시예에 따른 잉크 조성물은 하기의 것을 함유했다:

- 4.90 중량% Neocryl A-1127 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 3.92 중량% Pro-Jet Black APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 19.11 중량% 의 글리세린;

- 19.11 중량% 프로필렌 글리콜;

- 0.39 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제);

- 2.00 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 50.32 중량% 의 물.

모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 것이다. 함유된 계면활성제의 총량은 2.64 중량% 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 26.1 mN/m, 10 Hz 에서 31.6 mN/m 였다. 2.40 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 7 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

Dynol 607 대신 Surfynol 440 를 사용하여 실시예 5 를 반복했다. 구성성분들의 양은 결과물로 제공되는 잉크 조성물이 하기를 포함하도록 채택했다:

- 19.31 중량% 의 글리세린;

- 19.31 중량% 프로필렌 글리콜;

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제);

- 1.00 중량% Surfynol 440 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 50.84 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 25.1 mN/m, 10 Hz 에서 31.8 mN/m 였다. 2.38 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

비교예 B 극성 및 무극성 보조용매 및 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

무극성 보조용매 (1,2 프로판 디올 대신 사용) 로서 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (DOW Chemical Company 사에서 입수) 를 사용하여 비교예 A 를 반복했다. 구성성분들의 양은 결과로서 제공되는 잉크 조성물이 하기를 함유하도록 채택했다:

- 19.5 중량% 의 글리세린 (극성 보조용매; ε_r = 42.5);

- 19.5 중량% 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (무극성 보조용매; ε_r = 10.44);

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 51.35 중량% 의 물.

보조용매의 비유전율 사이의 차이는 Δε_r = 32.06 였다.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 26.2 mN/m, 10 Hz 에서 35.6 mN/m 였다. 2.05 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 8 극성 및 무극성 보조용매 및 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조.

990 그램의 비교예 B 의 라텍스 잉크 조성물을 10 그램의 Dynol 607 와 혼합하고 교반했다. 본 실시예에 따른 잉크 조성물은 하기의 것을 함유했다:

수득한 잉크 조성물은 하기의 것을 함유했다:

- 19.31 중량% 의 글리세린 (극성 보조용매; ε_r = 42.5);

- 19.31 중량% 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (무극성 보조용매; ε_r = 10.44);

- 0.4 중량% AOT (제 3 타입의 계면활성제);

- 0.25 중량% BYK 349 (제 2 타입의 계면활성제);

- 1.00 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 50.84 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 26.5 mN/m 및 10 Hz 에서 34.4 mN/m 였다. 2.28 의 표준 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 9 중합체성 보조용매 및 세가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조

라텍스 잉크 조성물을 실험 1 과 유사한 방식으로 제조했다. 라텍스로서, Neocryl A-662 라텍스 (DSM 사에서 입수, 40 중량% 라텍스, 라텍스 입자의 평균 입자 직경 D50 ±100 nm 임, 라텍스의 MFFT > 90℃ 및 Tg 는 97℃) 를 Neocryl A-1127 대신 사용했다. 글리세롤 대신 PEG600 (Sigma Aldrich 사에서 입수) 를 중합체성 보조용매로 이용했다. BYK 348, Tegowet 240 및 Dynol 607 를 함유하는 계면활성제 혼합물을 이용했다. 구성성분들의 양은 결과물로 제공되는 잉크 조성물이 하기의 것을 함유하도록 채택했다:

- 6.8 중량% Neocryl A-662 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 21.5 중량% PEG600 (중합체성 보조용매);

- 5 중량% 1,2-프로판디올;

- 0.87 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.35 중량% BYK 348 (제 2 타입의 계면활성제);

- 0.35 중량% Tegowet 240 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 61.13 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 23.5 mN/m, 10 Hz 에서 30.0 mN/m 였다. 2.68 의 실제 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 10 두가지 라텍스의 혼합물 및 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조

라텍스 잉크 조성물을 실험 1 에서와 유사한 방식으로 제조했다. 라텍스 Neocryl A-662 라텍스 (DSM 사에서 입수, 40 중량% 라텍스, 라텍스 입자의 평균 입자 직경 D50 ±100 nm, 라텍스의 MFFT > 90℃ 및 Tg 가 97℃) 및 Neocryl XK237 (DSM 사로부터 입수한 아크릴 라텍스) 의 혼합물을 Neocryl A-1127 대신 사용했다. 보조용매로서, 글리세롤 (Sigma Aldrich 사에서 입수) 및 베테인 (즉, Sigma Aldrich 사에서 입수한 트리메틸글리신을 사용했다. Dynol 607 (Air Products 사에서 입수) 및 Zonyl FS-300 (플루오로화학물 계면활성제, Sigma Aldrich 사에서 입수) 를 함유하는 계면활성제의 혼합물을 이용했다. 구성성분들의 양은 결과로서 수득되는 잉크 조성물이 다음을 함유하도록 맞췄다:

- 9.5 중량% Neocryl A-662 latex (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 2.5 중량% Neocryl XK237 latex (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 1.9 중량% Pro-Jet Cyan APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 15,3 중량% 글리세롤;

- 15.3 중량% 베테인;

- 0.95 중량% 이소프로필 알코올 (Sigma Aldrich);

- 0.96 중량% 디프로필렌글리콜 메틸 에테르 (Sigma Aldrich)

- 0.96 중량% 1,2-헥산디올 (Sigma Aldrich)

- 0.29 중량% Vantex-T (Taminco 사에서 입수한 N,N-디에탄올-n-부틸아민)

- 0.94 중량% Dynol 607 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.41 중량% Zonyl FS-300 (제 2 타입의 계면활성제); 및

- 50.99 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 24.5 mN/m, 10 Hz 에서 32.9mN/m 였다. 2.7 의 실제 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 11 두가지 라텍스 및 두가지 계면활성제의 혼합물을 함유하는 라텍스 잉크 조성물의 제조

라텍스 잉크 조성물을 실험 1 와 유사한 방식으로 제조했다. 라텍스 Neocryl A-662 라텍스 (DSM 사에서 입수, 40 중량% 라텍스, 라텍스 입자의 평균 입자 직경 D50 ±100 nm, 라텍스의 MFFT > 90℃ 및 Tg 가 97℃) 및 Lubrijet N-240 (Lubrizol Ltd GB 사로부터 입수한 아크릴 라텍스, 40 중량% 라텍스, 라텍스 입자의 평균 입자 직경 D50 ±60 nm, 라텍스의 MFFT < 10℃ 및 Tg 가 28℃) 을 Neocryl A-1127 대신 사용했다. 보조용매로서, 글리세롤 (Sigma Aldrich 사에서 입수) 및 베테인 (즉, Sigma Aldrich 사에서 입수한 트리메틸글리신) 을 사용했다. Surfynol 104 (Air Products 사로부터 입수한 아세틸렌 글리콜) 및 Dynol 604 (Air Products 사로부터 입수한 에톡실화된 아세틸렌 글리콜) 을 함유하는 계면활성제의 혼합물을 사용했다. 구성성분들의 양은 결과로서 수득하는 잉크 조성물이 하기를 함유하도록 채택되었다:

- 4.0 중량% Neocryl A-662 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 4.0 중량% Lubrijet N-240 라텍스 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 2.2 중량% Pro-Jet Cyan APD 1000 안료 (전체 잉크 조성물에 대한 고체의 양);

- 13.0 중량% 글리세롤;

- 13.0 중량% 베테인;

- 0.3 중량% Vantex-T (N,N-디에탄올-n-부틸아민, Taminco 사에서 입수)

- 0.5 중량% 에틸렌 글리콜 (Sigma Aldrich 사에서 입수);

- 0.5 중량% Surfynol 104 (제 1 타입의 계면활성제)

- 0.3 중량% Dynol 604 (제 1 타입의 계면활성제); 및

- 62.2 중량% 의 물.

잉크 조성물의 표면 장력은 0.1 Hz 에서 27.3 mN/m, 10 Hz 에서 34.0 mN/m 였다. 2.5 의 실제 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 이 수득되었다.

실시예 1 내지 11 및 비교예 A 및 B 에 따른 라텍스 잉크의 잉크 특성을 표 4 에 요약해 두었다.

표 4 는 비교예 A, 실시예 5 및 6 에 따른 라텍스 잉크 조성물이 2.8 이상의 실제 도트게인 (UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서) 을 제공한다는 점을 보여준다. 상기 실시예에 따른 잉크의 표준 도트게인은 Dynol 607 농도가 증가함에 따라 증가되었다. 그러나, 실제 도트게인은 1 중량% 의 Dynol 607 농도에서 최적인 것으로 나타났다.

표 4 잉크 특성

¹⁾ 실제 도트게인은, 비교예 A 에 따른 잉크에 대해서는 26.7 ㎛ (10 pl); 실시예 5 에 따른 잉크에 대해서는 26.3 ㎛ (9.5 pl); 실시예 6 에 따른 잉크에 대해서는 26 ㎛ (9.2 pl) 인, 액적 크기 3 으로 하여 Kyocera 타입 KJ4B 프린트헤드 (실제 프린터 내에 있음) 를 이용해 결정되었다. 표 4 에 제시된 실제 도트게인 값들은 UPM digifinesse 광택 인쇄 매체 상에서 결정되었다.

²⁾ 결정되지 않음

실시예 12 비교예 A 및 실시예 5, 6, 9, 10 및 11 에 따른 라텍스 잉크의 상이한 매체 상에서의 도트게인 결정.

비교예 A, 실시예 5, 6, 9, 10 및 11 에 따른 잉크를 여러 상이한 수용 매체 상에 인쇄시켰다. 상기 매체 상의 실제 도트게인을 결정했다. 결과를 표 5 에 제시한다.

표 5 일정 범위 수용 매체에 대한 비교예 (CE) A, 실시예 (Ex.) 5, 6, 9, 10 및 11 에 따른 잉크의 실제 도트게인

표 5 는 5, 6, 9, 10 및 11 에 따른 라텍스 잉크 조성물이 넓은 범위의 매체에 대해 2.5 이상의 실제 도트게인을 나타낸다는 점을 보여준다.

실시예 5 : 시험한 7 가지 매체 중 6 가지;

실시예 6 : 시험한 7 가지 매체 중 5 가지;

실시예 9 : 4 가지 시험한 매체 중 4 가지. TCP Gloss, Hello Matt 및 Mitsubishi MD1084 상에서의 실시예 9 에 따른 잉크의 도트게인은 결정되지 않았다.

따라서, 총 7 개 매체 중 적어도 4 개가 2.5 를 초과하는 도트게인을 나타냈다;

실시예 10: 시험한 4 가지 매체 중 4 개 (즉, 적어도 4 가지 또는 7 가지 매체);

실시예 11: 시험한 6 가지 매체 중 3 개 (즉, 7 가지 매체 중 적어도 3 가지, 그러나 7 가지 매체 중 많아도 4 가지).

비교예 A 에 따른 잉크를 사용하면, 시험한 7 가지 매체 중 3 가지 코팅된 매체가 2.5 이상의 실제 도트게인을 나타냈다. 따라서, 본 발명에 따른 잉크 (예를 들어, 실시예 5, 6, 9, 10 및 11) 가 인쇄된 매체 범위에서는, 선행기술에 따른 잉크 (예를 들어, 비교예 A) 와 비교해 그 이상이 되는 2.5 이상의 도트게인을 유도한다.

표 5 는, 1 중량% Dynol 607 을 함유하는 실시예 5 에 따른 라텍스 잉크 조성물이 시험한 7 가지 매체 중 4 가지에 대해 2.8 이상의 도트게인을 나타내는 반편, 비교예 A 에 따른 잉크 (Dynol 607 없음) 및 실시예 6 에 따른 잉크 (2 중량% Dynol 607) 는 오직 7 가지 시험한 매체 중 1 가지 및 2 가지에서 각각 2.8 이상의 도트게인을 나타냈다.

실시예 9 에 따른 잉크 조성물 (0.87 중량% Dynol 607) 은 시험한 4 가지 매체 중 1 가지에서 2.8 를 초과하는 실제 도트게인을 나타냈다. 그 실시예에 따른 잉크는 건조 동안 잉크를 진하게 만드는 중합체성 보조용매 (PEG 600) 를 함유한다.

도 2 는 비교예 A (도 2 에서 잉크 X, 곡선 2) 및 실시예 9 (도 2 에서 잉크 Y, 곡선 3) 의 잉크의 건조 거동을 보여준다. 도 2 는 건조 시간 (x-축) 의 함수로서의 점도 (y-축) 을 보여준다. 도 2 는 중합체성 보조용매를 함유하는 잉크 (잉크 Y) 가 단량체성 보조용매를 함유하는 잉크 (잉크 X) 에 비해 시간 경과에 따라 더 빠른 점도 증가를 나타낸다는 점을 명확하게 보여준다. 실시예 6 에 따른 잉크는 "점도 증점 잉크" 로 간주될 수 있다. 증점 거동은 건조시 인쇄된 잉크 액적의 스프레딩을 제한하는데, 이에 따라 응집 및 이미지 번짐을 방지하거나 또는 적어도 완화시킨다. 응집 수준의 감소는 화살표 4 로 표시되어 있다.

본 발명에 따른 실시예 1 내지 11 의 잉크는 기계 코팅되거나 또는 옵셋 코팅된 매체 상에 탁월한 신뢰성 및 우수한 인쇄 품질을 제시한다.

본 발명의 구체적인 구현예들이 본원에 개시되었다; 그러나, 개시된 구현예들은 단지 본 발명의 예시일 뿐이며, 다양한 형태로 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정한 구조 및 기능은 제한의 의미로 해석되어선 안되며, 당업자에 의해 가상적으로 적절히 서술된 구조에서 본 발명을 다양하게 채용할 수 있는, 특허청구범위에 대한 기본내용 및 대표적인 기본내용일 뿐이다. 특히, 별도의 종속항들에 제시되어 기재되어 있는 특징들이 조합되어 적용될 수 있고, 그러한 특허청구범위의 임의의 조합은 본원에 개시되어 있는 것이다.

Claims

하기를 함유하는, 15℃ 내지 50℃ 의 조작 온도에서 잉크젯 마킹 기기로부터 이출하기에 적합한 잉크 조성물:
- 1 내지 40 중량% 의 수분산성 수지;
- 0.5 내지 15 중량% 의 수분산성 착색제;
- 20 내지 80 중량% 의 물;
- 0 내지 75 중량% 의 보조용매;
- 0.01 내지 3 중량% 의, 에톡실화된 아세틸렌 글리콜인 하나 이상의 제 1 타입의 계면활성제, 및 실리콘 계면활성제인 하나 이상의 제 2 타입의 계면활성제를 함유하는 계면활성제의 혼합물;
모든 양들은 전체 잉크 조성물에 대한 상대값이며, 잉크 조성물의 동적 표면 장력은 10Hz 에서 측정해 35 mN/m 미만이고, 정적 표면 장력은 0.1 Hz 에서 측정해 21 mN/m 초과이고, 이들 두 값은 모두 기포 압력법 (bubble pressure method) 을 이용해 조작 온도에서 결정된 것이고, 계면활성제 혼합물의 양은 상기 동적 및 정적 표면 장력을 수득하기에 충분하고,
여기서, 상기 제 1 타입의 계면활성제는 에톡실화된 3-메틸-1-노닌-3-올, 에톡실화된 7,10-디메틸-8-헥사데신-7,10-디올, 에톡실화된 4,7-디메틸-5-데신-4,7-디올, 에톡실화된 2,5,8,11-테트라메틸-6-도데신-5,8-디올 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 에톡실화된 아세틸렌 글리콜임.
제 1 항에 있어서, 잉크 조성물의 정적 표면 장력이 30 mN/m 미만인 잉크 조성물.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 제 1 타입의 계면활성제가 300 g/mol 내지 800 g/mol 범위의 수평균 분자량 (M_n) 을 가진 에톡실화된 아세틸렌 글리콜인 잉크 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 2 타입의 계면활성제가 하기 제시된 화학식을 가진 에톡실화된 실록산 계면활성제인 잉크 조성물:

[식 중, m 은 1 내지 25 범위의 정수이고, n 은 1 내지 10 범위의 정수임].
제 1 항에 있어서, 계면활성제의 혼합물이 디알킬 술포숙시네이트 염인 제 3 타입의 계면활성제를 함유하는 잉크 조성물.
제 1 항에 있어서, 계면활성제의 혼합물이 전체 잉크 조성물에 대해 1 내지 2 중량% 의 총량으로 존재하는 잉크 조성물.
제 1 항에 있어서, 제 1 타입의 계면활성제 및 제 2 타입의 계면활성제의 중량비가 1 내지 10 인 잉크 조성물.
제 1 항에 있어서, 수분산성 수지가 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 잉크 조성물: 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리(메트)아크릴 수지, 아크릴-실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리부타디엔계 수지, 폴리비닐 아세테이트계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 폴리비닐 에스테르계 수지, 폴리비닐 클로라이드계 수지, 폴리아크릴산계 수지, 불포화카르복실산계 수지 및 공중합체.
제 1 항에 있어서, 보조용매가 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 수용성 유기 용매를 함유하는 잉크 조성물: 다가 알코올, 다가 알코올 알킬 에테르, 다가 알코올 아릴 에테르, 함질소 복소환 화합물, 아미드, 아민, 암모늄 화합물, 함황 화합물, 프로필렌 카르보네이트, 및 에틸렌 카르보네이트.
제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크 조성물이 수용성 유기 용매의 혼합물을 함유하고, 각 수용성 유기 용매가 전체 잉크 조성물에 대해 1 중량% 내지 50 중량% 의 양으로 존재하는 잉크 조성물.
제 13 항에 있어서, 수용성 유기 용매의 혼합물이 제 1 비유전율을 가진 제 1 수용성 유기 용매 및 제 2 비유전율을 가진 제 2 수용성 유기 용매를 함유하고, 여기서 제 1 비유전율 및 제 2 비유전율의 차이는 5 초과인 잉크 조성물.
제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 올리고머 또는 중합체성 보조용매를 함유하는 잉크 조성물.