KR102112371B1

KR102112371B1 - 반응성 알콕시실란을 포함한 간접 인쇄용 유화 수성 잉크

Info

Publication number: KR102112371B1
Application number: KR1020140139175A
Authority: KR
Inventors: 초프라 나빈; 엘. 벨레리에 제니퍼; 케오시케리안 바르케브; 크레티엔 미쉘
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2020-05-18
Also published as: US9120939B2; JP2015086395A; US20150116417A1; CA2867709A1; CA2867709C; DE102014221981A1; JP6457236B2; KR20150050367A

Abstract

간접 인쇄 방법에 사용하기에 적합한 반응성 알콕시실란, 습윤제 및 착색제로 구성되는, 유화 수성 잉크 및 유화 수성잉크를 이용한 인쇄방법.

Description

반응성 알콕시실란을 포함한 간접 인쇄용 유화 수성 잉크{EMULSIFIED AQUEOUS INK COMPRISING REACTIVE ALKOXYSILANE FOR INDIRECT PRINTING}

본 개시 실시태양들은 일반적으로 간접 인쇄방법을 위한 반응성 알콕시실란 성분을 포함한 유화 수성 잉크 조성물에 관한 것이다.

간접 인쇄 프로세스는 2-단계 인쇄 과정으로 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 일차로 잉크가 이미지 방식으로 중간 수용 부재 (드럼, 벨트, 등)에 인가된다. 잉크는 중간 수용 부재에 습윤화되고 분산되어 일시적 이미지를 형성한다. 이후 일시적 이미지는 특성 변화를 거치고 (예를들면, 부분적 또는 완전 건조, 열적 또는 광-경화, 겔화, 등) 형성된 일시적 이미지는 이후 기재로 전달된다.

이러한 간접 인쇄 과정에 적합한 잉크들은 고속으로 고품질의 인쇄물이 가능하도록 상이한, 예컨대, 분사, 전달 부시스템들과 양립될 수 있도록 설계되고 최적화된다. 전형적으로, 양호한 습윤성을 보이는 잉크들은 최종 기재에 효과적으로 전달되지 않거나, 반대로 기재에 효과적으로 전달되는 잉크들은 중간 수용 부재를 습윤화시키지 않는다. 현재까지, 습윤 및 전달 기능 모두가 가능한 상업적 입수 가능한 잉크는 없다.

따라서, 간접 인쇄 프로세스에 적합한 잉크 개발 필요성, 특히, 중간 수용 부재에 양호한 습윤성을 보이고 최종 기재에 효과적으로 전달 가능한 잉크 개발의 필요성이 존재한다.

본원에 개시된 실시태양들에 의하면, 반응성 알콕시실란; 계면활성제; 및 선택적인 착색제로 구성되는 간접 인쇄 프로세스용 유화 수성 잉크의 새로운 상 변화 잉크 조성물이 제공된다.

특히, 본 실시태양들은 간접 인쇄 프로세스에서 사용될 수 있는 반응성 알콕시실란; 계면활성제; 및 착색제로 구성되는 유화 수성 잉크를 제공하고; 상기 잉크의 표면장력은 약 15 내지 약 50 mN/m이고, 상기 잉크의 점도는 30℃에서 약 2 센티포아즈 내지 약 20 센티포아즈이다.

실시태양들에서, 수성 잉크를 이용한 인쇄 방법이 제공되고 (a) 반응성 알콕시실란; 계면활성제; 및 착색제로 구성되는 유화 수성 잉크 제공단계; (b) 잉크를 중간 기재에 인가하는 단계; (c) 알콕시실란를 가수분해하여 실록산 결합들을 포함한 가교화 기질 (matrix)로 구성되는 잉크막 형성단계; 및 (d) 중간 기재로부터 잉크막을 최종 기재로 전달하는 단계로 구성된다.

도 1은 간접 인쇄 시스템에서 2-단계 전달 및 경화 프로세스가 적용되는 본 실시태양들에 의한 이미지화 부재 개략도이다.

본원에서 사용되는 용어 “점도”는 복소 점도이고, 이는 샘플에 정상 전단 변형 또는 작은 동적 변형을 가할 수 있는 역학적 유동계에 의해 측정되는 전형적인 측정치이다. 이러한 전형적인 장비에서, 전단 변형은 조작자에 의한 모터 작동으로 인가되고 샘플 변형 (토크)은 변환기로 측정된다. 이러한 장비들의 예시로는 Rheometrics Fluid Rheometer RFS3 또는 ARES 기계적 분광계이며, 이들 모두는 Rheometrics, TA Instruments 에서 제조된다. 유화 졸-겔 전구체를 포함한 수성 잉크가 본원에 개시되고 이는 간접 인쇄방법, 또는 간접 인쇄 잉크젯 분야에서 적합하다. 본 실시태양들의 수성 잉크는 잉크젯 (예를들면, 압전) 프린트헤드에서 사용 가능한 필수적인 표면장력 (15-50 mN/m), 점도 (3-20 cps), 및 입도 (<600 nm)를 가진다.

본원에 개시되는 평균 입도 (또는 입경)은 입도를 추론할 수 있는 광산란법으로 측정된다. 입도는 Malvern Mastersizer (Malvern Instruments Ltd.)를 이용하여 결정될 수 있다. 입경은 투과전자현미경에 의해 입자들 이미지로부터 유도되는 안료 입자 길이를 의미한다.

실시태양들에서, 유화 수성 잉크의 표면장력은 약 15 mN/m 내지 약 50 mN/m, 예를들면 약 20 mN/m 내지 약 40 mN/m, 또는 약 20 mN/m 내지 약 30 mN/m이다. 표면장력은 장력계 장비, 예컨대 Kruss에서 입수되는 것으로 측정된다.

실시태양들에서, 유화 수성 잉크의 점도는 분사 온도에서 약 2 cps 내지 약 20 cps, 예를들면 약 3 cps 내지 약 15 cps, 또는 약 4 cps 내지 약 12 cps이다. 특정 실시태양들에서, 잉크 조성물은 약 100℃ 미만, 예컨대 약 25℃ 내지 약 100℃, 또는 약 30℃ 내지 약 95℃, 예컨대 약 30℃ 내지 약 90℃에서 분사된다.

실시태양들에서, 유화 수성 잉크의 평균 유화 액적 크기는 약 600nm 미만, 예를들면 약 25nm 내지 약 500nm, 또는 약 50nm 내지 약 300nm이다. 액적 크기는 동적 광산란법으로 측정된다.

도 1은 본 실시태양들에 따라 2-단계 전달 및 가수분해 프로세스가 적용되어 본 발명의 잉크가 중간 전달 표면에 인쇄되고 연속하여 수용 기재에 전달되는 이미지화 시스템의 개략도이다. 간접 인쇄방법에서, 본 실시태양들의 잉크 (2)는 잉크젯 (1)을 통해 중간 수용 부재 (4)에 분사되고 분산된다. 잉크 (2)는 가수분해성 알킬 실란 (6)을 함유한다. 가수분해성 알킬 실란 (6)은 수상 (7) (예를들면, 연속 수성 상)에 유화된다. 중간 수용 부재 (4)는 도 1에 도시된 바와 같이 드럼 형태이지만, 웨브, 판, 벨트, 밴드 또는 임의의 기타 적합한 구조로 제공될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 중간 수용 부재 (4)는 가열장치 (3)로 가열되어 잉크 (2)의 잉크 전색제 중의 물을 제거하고 (부분적으로 또는 완전히), 알콕시실란은 불안정화되고 가수분해 반응되어 가교화 기질이 형성된다. 가교화 기질은 잉크 (2)의 잉크 전색제 중 물이 증발되는 동안 및/또는 후에 형성된다. 잉크 전색제 중 잔류수가 존재한다면, 계속하여 가열장치 (3)에 의해 가열되어 제어되므로 마지막에 고체 잉크막이 남는다. 이후 잉크 이미지 (8)는 중간 수용 부재 (4)에서 최종 수용 기재 (10)로 전달된다. 잉크 이미지 전달은 가압 접촉으로 수행된다. 이미지 견뢰성은 예컨대 접는 상자 포장 분야에서 특히 중요하다.

간접 인쇄방법에 적합한 잉크는 일시적 이미지 (2)가 형성되도록 중간 수용 부재 (4)를 습윤화시키고, 전달 단계에서 중간 수용 부재 (4)로부터 박리될 수 있는 이미지 (8)가 형성되도록 자극 유도 특성 변화를 거칠 수 있어야 한다는 것을 이해하는 것이 중요하다.

반응성 알콕시실란

본 실시태양들의 수성 잉크는 반응성 알콕시실란을 포함한 비-수상 또는 비-수성 전색제를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 ‘반응성 알콕시실란’은 용어 ‘알콕시실란’과 동의어이며 물과 반응하는 적어도 하나 반응성 실릴 에테르기를 가진다. 본원에서 사용되는 용어 "실릴 에테르"는 하나 이상의 탄소-함유기들과 산소 원자를 통해 (즉, 에테르 결합) 연결되는 규소원자를 의미한다.

용어 ‘졸-겔’은, Ciriminna et al. (Chem. Rev. (2013), 113 (8), pp 6592-6620의 최신 리뷰 문헌에 설명되는 바와 같이 이러한 분류의 물질들에 대한 포괄 기술어이다. 알콕시실란은 소량의 물 존재에서 가수분해되어 실라놀기 (SiOH)를 가지는 화합물들을 형성하는 반응성 실릴기들을 제공하고, 실라놀은 더욱 반응되어 -Si-O-Si- 결합들, 따라서 가교화 기질을 형성한다. 알콕시실란은 식 Si(OR)₄을 가지고, 식 중 R은 알킬기이다. 알콕시실란의 알콕시 부분 (즉, -OR)은 1 내지 약 12 탄소원자들, 1 내지 약 8 탄소원자들, 또는 1 내지 약 4 탄소원자들을 가진다. 알콕시기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 실시태양들에서, 가수분해성 알콕시실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 (TEOS), 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로폭시 실란, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 잉크 중 알콕시실란은 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량%, 약 5 내지 약 15 중량%, 또는 약 10 내지 약 12 중량% 존재한다.

알콕시실란은 수상 (예를들면, 연속 수성 상)에서, 통상 계면활성제의 조력으로 유화된다. 계면활성제의 비-제한적 예시들은 실리콘 (예를들면, BYK 347)을 포함한다. 알콕시실란의 수성 유화액에서 계면활성제는 존재하는 경우 잉크 총 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량%, 약 0.1 내지 약 3 중량%, 또는 약 0.1 내지 약 2 중량% 존재한다.

유화액의 비-수상 (또는 오일상)은 수-불용성 용매를 포함하고, 물과 거의 혼용되지 않고 알콕시실란을 용해할 수 있는 임의의 바람직한 수-불용성 용매가 사용될 수 있다. 수-불용성 용매의 예시로는, 제한되지는 않지만, 할로겐화 알칸 예컨대 클로로포름, 염화메틸렌, 사염화탄소, 이염화에탄, 사염화에틸렌 및 이들의 혼합물을 포함한다. 비-수성/오일상에 사용 가능한 기타 용매는 지방족 탄화수소, 예컨대, 헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄, 아소파르, 또는 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 메시틸렌을 포함한다. 수-불용성 용매는 잉크 총 중량 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%, 약 1 내지 약 7.5 중량%, 또는 약 1 내지 약 5 중량% 존재한다.

비-수상은 알콕시실란 유도체, 예컨대, 아미노프로필트리에톡시실란 (APS)을 포함한다. 잉크 중 알콕시실란 유도체는 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량%, 약 5 내지 약 15 중량%, 또는 약 10 내지 약 12 중량% 존재한다.

전형적으로, 수상 대 비-수상 (즉, 물 대 수-불용성 용매) 중량비는 약 99:1 내지 약 80:20, 또는 약 95:5 내지 약 85:15이다.

간접 인쇄 과정에서, 본 실시태양들의 잉크는 중간 전달 기재로 분사되고; 이어, 잉크 중 물이 열로 제거된다. 잉크 중 물이 제거되면 알콕시실란 유화액의 안정성이 불안정해지고 가수분해 및 축합 반응들이 유도되어 잉크 액적들이 합체되고, 분산제가 방출되고, 혼합물이 건조된다. 알콕시실란들은 실라놀로 가수분해되고 이는 실록산 결합들 (-Si-O-Si-)을 함유하는 가교화 기질/가교화 막으로 더욱 축합된다. 가교화 기질은 잉크 총 중량 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 5 중량%의 실리카 로딩을 포함한다. 형성된 가교화 막은 전형적으로 약 0.5 내지 약 10 μm, 약 0.5 내지 약 5 μm, 또는 약 0.5 내지 약 2 μm 정도이다.

하기 경로 1은 본 발명의 일 실시태양을 보이며, 여기에서 알콕시실란, 예컨대 테트라에톡시실란은, 중간체로서 규산으로 가수분해되고 이어 실록산 결합들 함유 가교화 기질로 축합된다.

경로 1

공-용매들

잉크 조성물은 물, 또는 물과 공-용매, 습윤제, 또는 기타 등 (이하 공-용매)으로 칭하는 수용성 또는 수혼화성 유기 성분의 혼합물을 포함하고, 성분들은 예컨대 알코올 및 알코올 유도체들, 예를들면 지방족 알코올, 방향족 알코올, 디알, 글리콜 에테르, 폴리글리콜 에테르, 장쇄 알코올, 1차 지방족 알코올, 2차 지방족 알코올, 1,2-알코올, 1,3-알코올, 1,5-알코올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르의 고급 동족체, 및 기타 등, 특정 실시예들에서 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세린, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-1,3,-프로판디올, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,4-헵탄디올, 및 기타 등; 또한 적합한 아미드, 에테르, 우레아, 치환 우레아 예컨대 티오우레아, 에틸렌 우레아, 알킬우레아, 알킬티오우레아, 디알킬우레아, 및 디알킬티오우레아, 카르복실산 및 이들의 염, 예컨대 2-메틸펜탄산, 2-에틸-3- 프로필아크릴산, 2- 에틸-헥산산, 3-에톡시프로폰산, 및 기타 등, 에스테르, 유기술피드, 유기술폭시드, 술폰 (예컨대 술포란), 카르비톨, 부틸 카르비톨, 셀루솔브, 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에테르 유도체들, 히드록시에테르, 아미노 알코올, 케톤, N-메틸피롤리디논, 2-피롤리디논, 시클로헥실피롤리돈, 아미드, 술폭시드, 락톤, 고분자 전해질, 메틸 술포닐에탄올, 이미다졸, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 베타인, 당, 예컨대 1-데옥시-D-갈락티톨, 만니톨, 이노시톨, 및 기타 등, 치환 및 미치환 형태의 아미드, 치환 및 미치환 아세트아미드, 및 기타 수용성 또는 수혼화성 물질들 및 이들의 혼합물을 포함한다. 실시태양들에서, 공-용매는 에틸렌 글리콜, N-메틸피롤리돈, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 물 및 수용성 또는 혼화성 유기 액체의 혼합물이 액체 전색제로 선택되면, 물 대 유기 비율은 임의의 적합한 또는 바람직한 비율, 실시태양들에서 약 100:0 내지 약 30:70, 또는 약 97:3 내지 약 40:60, 또는 약 95:5 내지 약 60:40일 수 있다. 액체 전색제의 비-수 성분은 일반적으로 습윤제 또는 공-용매로 기능하고 물 (100 ℃) 보다 더 높은 비점을 가진다. 또한 잉크 전색제의 유기 성분은 잉크 표면장력을 변경, 잉크 점도를 변경, 착색제를 용해 또는 분산, 및/또는 잉크의 건조 특성에 영향을 준다.

소정의 실시태양들에서, 공-용매는 술포란, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 2-피롤리디논, 폴리에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.

착색제

본원의 잉크 조성물은 착색제를 더욱 포함할 수 있다. 임의의 적합한 또는 바람직한 착색제가 본원의 실시태양들에서 사용되고 안료들, 염료들, 염료 분산액, 안료 분산액, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다.

착색제는 착색제 분산액 형태로 제공된다. 실시태양들에서, 착색제 분산액의 평균 입도는 약 20 내지 약 500 나노미터 (nm), 또는 약 20 내지 약 400 nm, 또는 약 30 내지 약 300 nm이다. 실시태양들에서, 착색제는 염료들, 안료들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 선택적으로, 착색제는 착색제, 선택적인 계면활성제, 및 선택적인 분산제를 포함하는 분산액이다.

상기된 바와 같이, 본원의 실시태양들에서 임의의 적합한 또는 바람직한 착색제가 선택될 수 있다. 착색제는 염료, 안료, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 염료의 예시로는 음이온성 염료, 양이온성 염료, 비이온성 염료, 양성이온성 염료, 및 기타 등을 포함한다. 적합한 염료의 특정 예시로는 식용 색소 예컨대 Food Black No.1, Food Black No.2, Food Red No. 40, Food Blue No.1, Food Yellow No.7, 및 기타 등, FD ＆ C dyes, Acid Black 염료들 (No.1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194, 및 기타 등), Acid Red염료들(No. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256, 및 기타 등), Acid Blue염료들(No. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193,209, 및 기타 등), Acid Yellow염료들(No.3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151, 및 기타 등), Direct Black염료들(No.4, 14, 17, 22, 27, 38, 51,112,117,154,168, 및 기타 등), Direct Blue염료들(No. 1, 6,8, 14, 15,25, 71, 76, 78, 80,86,90, 106,108,123,163,165, 199,226,및 기타 등), Direct Red염료들(No. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236, 및 기타 등), Direct Yellow염료들(No.4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157, 및 기타 등), Reactive Dyes, 예컨대 Reactive Red Dyes (No.4, 31, 56, 180, 및 기타 등), Reactive Black염료들(No. 31 및 기타 등), Reactive Yellow염료들(No. 37 및 기타 등); 안트라퀴논 염료들, 모노아조 염료들, 디스아조 염료들, 프탈로시아닌 유도체, 예를들면 다양한 프탈로시아닌 술폰산염, 아자(18)아눌렌, 포르마잔 구리착체, 트리페노디옥사진, 및 기타 등; 및 기타 등 및 이의 혼합물을 포함한다.

적합한 안료들의 예시로는 흑색 안료들, 백색 안료들, 시안 안료들, 마젠타 안료들, 황색 안료들, 또는 기타 등을 포함한다. 또한, 안료들은 유기 또는 무기 입자들일 수 있다. 적합한 무기 안료들은 카본블랙을 포함한다. 그러나, 기타 무기 안료들 예컨대 산화티탄, 코발트 블루 (CoO-Al₂0₃), 크롬 옐로우 (PbCr0₄), 및 산화철이 적합할 수 있다. 적합한 유기 안료들은, 아조 안료들 예컨대 디아조 안료들 및 모노아조 안료들, 다환형 안료들 (예를들면, 프탈로시아닌 안료들 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린), 페릴렌 안료들, 페리논 안료들, 안트라퀴논 안료들, 퀴나크리돈 안료들, 디옥사진 안료들, 티오인디고 안료들, 이소인돌리논 안료들, 피란트론 안료들, 및 퀴노프탈론 안료들), 불용성 염료 킬레이트 (예를들면, 염기성 염료 유형의 킬레이트 및 산성 염료 유형의 킬레이트), 니트로 안료들, 니트로소 안료들, 안탄트론 안료들 예컨대 PR168, 및 기타 등을 포함한다. 대표적인 프탈로시아닌 블루 및 그린은 카파 프탈로시아닌 블루, 카파 프탈로시아닌 그린, 및 이의 유도체 (Pigment Blue 15, Pigment Green 7, 및 Pigment Green 36)를 포함한다. 대표적인 퀴나크리돈은 Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19, 및 Pigment Violet 42를 포함한다. 대표적인 안트라퀴논은 Pigment Red 43, Pigment Red 194, Pigment Red 177, Pigment Red 216 및 Pigment Red 226을 포함한다. 대표적인 페릴렌은 Pigment Red 123, Pigment Red 149, Pigment Red 179, Pigment Red 190, Pigment Red 189 및 Pigment Red 224를 포함한다. 대표적인 티오인디고이드는 Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36, 및 Pigment Violet 38을 포함한다. 대표적인 헤테로환형 옐로우는 Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 90, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 117, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 150, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 155, 및 Pigment Yellow 213을 포함한다. 이러한 안료들은 여러 공급원, 예컨대 BASF Corporation, Engelhard Corporation, 및 Sun Chemical Corporation에서 분말 또는 가압 케이크 형태로 상업적 입수된다. 사용 가능한 예시적 흑색 안료들은 카본 안료들을 포함한다. 카본 안료들은 허용 가능한 광학 밀도 및 인쇄특성을 제공하는 상업적으로 입수 가능한 거의 모든 카본 안료들이다. 본 시스템 및 방법에서 사용에 적합한 카본 안료들은, 제한되지 않지만, 카본블랙, 흑연, 비정질 탄소, 목탄, 및 이들의 조합물을 포함한다. 이러한 카본 안료들은 다양한 공지방법들, 예컨대 채널 방법, 접촉방법, 로 (furnace) 방법, 아세틸렌법, 또는 열적 방법으로 제조될 수 있고, Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik, 및 E.I. DuPont de Nemours and Company와 같은 공급원에서 상업적으로 입수된다. 적합한 카본 블랙 안료들은 제한되지 않지만, Cabot 안료들 예컨대 MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, CAB-O-JET 200, CAB-O-JET 300, REGAL, BLACK PEARLS, ELFTEX, MOGUL, 및 VULCAN 안료들; Columbian 안료들 예컨대 RAVEN 5000, 및 RAVEN 3500; Evonik 안료들 예컨대 Color Black FW 200, FW 2, FW 2V, FW 1, FW18, FW S160, FW S170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V, 및 PRINTEX 140V를 포함한다. 상기 나열된 안료들은 미개질 안료 미립자, 소분자 부착 안료들 미립자, 및 중합체-분산된 안료 미립자를 포함한다. 기타 안료들 및 이의 혼합물도 선택될 수 있다. 액체 전색제에서 입자들의 안정한 콜로이드 현탁이 가능하고 잉크가 열적 잉크젯 프린터 또는 압전식 잉크젯 프린터에서 사용될 때 막힘을 방지하기 위하기 위하여 안료들 입도는 가능한 작은 것이 바람직하다.

실시태양들에서, 유화 수성잉크의 평균 안료 입도는 약 600 nm 미만, 예를들면 약 25 nm 내지 약 500 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 300 nm이다.

착색제는 임의의 바람직한 또는 효과적인 함량으로 존재하고, 실시태양들에서, 착색제는 잉크 조성물 총 중량 기준으로 약 0.05 내지 약 15 %, 또는 약 0.1 내지 약 10 %, 또는 약 1 내지 약 5 중량%로 존재한다.

잉크 조성물 제조 및 사용

실시태양들의 잉크는 임의의 적합한 방법 및 프로세스, 예컨대 단순히 성분들을 혼합하여 제조될 수 있다. 하나의 방법은모든 잉크 성분들을 함께 혼합하고 혼합물을 여과하여 잉크를 획득한다. 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고, 여과 후 임의의 바람직한 추가적인 첨가제들을 혼합물에 첨가하고 하나의 실시태양에서 약 5 내지 약 10 분 동안실온에서 온화하게 교반하여 균질 혼합물를 획득함으로써 잉크들을 제조한다. 대안으로, 임의의 바람직한 절차에 따라, 예컨대 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고 여과하는 잉크 제조 과정에서 선택적인 잉크 첨가제들을 기타 잉크 성분들과 혼합한다. 잉크 제조 방법의 실시예들이 하기 실시예들에 제시된다.

본원에 개시된 잉크 조성물은 약 100℃ 미만, 예컨대 약 25℃ 내지 약 100 ℃, 또는 약 30℃ 내지 약 90℃에서 분사된다. 따라서 잉크 조성물은 압전 잉크젯 장치들에 사용하기에 이상적이다.

잉크 조성물은 간접 (옵셋) 프린트 잉크-젯 어플리케이션에서 적용되고, 잉크 액적들이 이미지 방식의 패턴으로 기록 기재에 토출될 때, 기록 기재는 중간-전달 부재이고 이미지 방식의 패턴으로 잉크는 연속하여 중간-전달 부재에서 최종 기록 기재로 전달된다.

간접-인쇄방법이 적용될 때, 중간-전달 부재는 임의의 바람직한 또는 적합한 구성, 예컨대 드럼 또는 롤러, 벨트 또는 웨브, 블랭킷, 평탄면 또는 가압판, 또는 기타 등이다. 중간-전달 부재 온도는 임의의 바람직한 또는 적합한 방법, 예컨대 가열기를 중간-전달 부재에 또는 주위에 배치하고, 전달 부재, 또는 기타 등을 건조시키기 위한 공기 흐름을 이용하여 제어된다.

실시예 1

비-수성 전색제 중1차 TEOS 현탁액

Szczepanowicz et al. Physicochem. Probl. Miner. Process (2012), 48(2), 403-412에 따라 전구체를 물, 클로로포름 (오일상으로서), Tween 80 계면활성제, 및 NaOH 용액과 혼합하여 TEOS 유도체들, 예컨대 APS (아미노프로필트리에톡시실란) 및 DTSACl (디메틸옥타데실 [3-(트리메톡시실릴) 프로필] 염화암모늄) 유화액을 제조하였다.

실시예 2

최종 잉크 조합물 A 제조

100 mL 갈색유리병에서 술파론, 2-피롤리디논, PEO, 계면활성제 및 카본블랙 분산액을 투입하였다. 혼합물을 자석 막대로 200 RPM로 교반하면서, 물 (-20% TEOS 현탁액 비이커 세척용)을 서서히 첨가하였다. 이후 TEOS 현탁액을 서서히 병에 첨가하고 20% 물로 잔류물을 세척하였다. 이후 잉크를 5분 동안 2000 RPM으로 균질화하였다.

“잉크젯 잉크 간접 인쇄용 어플리케이션” 명칭의 공동-출원된 U.S. 특허출원번호 13/XXXX, 대리인 참조번호 20121666-US-NP 및, “간접 인쇄용으로 적합한 폴리스티렌 공중합체 라텍스 함유 잉크젯 잉크” 명칭의 U.S. 특허출원번호 13/XXXX, 대리인 참조번호 20121665-0420476에 개시된 실험 데이터에 기반하여, 예상 잉크 조합물 A는 분사에 적합한 점도 (5-20 cps) 및 표면장력 (20-22 mN/m)를 보인다고 예측된다.

조합물 A는 잉크젯을 통해 액체 잉크 표면장력 미만의 표면 에너지로 중간 수용 부재 (예를들면, 드럼)에 도포된다. 기재에 분사될 때, 물은 증발되기 시작하고, TEOS 유화액은 불안정한 상태로 반응되어 가교화 막을 형성한다. 전색제의 잔류수는 가열되어 제거되고 고체 잉크막을 남긴다. 가교화 막은 최종 기재로 전달되어, 극단적으로 견고한 이미지를 형성한다. 이미지 견뢰성은 예를들면 접는 상자의 포장 분야에서 특히 중요하다.

하기 표 1은 잉크 조합물 A의 성분들을 보인다. 각각의 필요량을 결정하기 위하여, 잉크 총 중량을 선택한다. 잉크 조합물 A의 경우, 총 50g의 잉크가 필요하다. 다음, 각 성분의 고체 Wt%를 선택한다. 잉크 조합물 A에 있어서, 잉크 중 10wt% TEOS이 선택된다. 다음, 각 성분의 고체 wt%를 Wt% 농도로 나누어 필요한 Wt% 재료 또는 분산액을 결정한다. 즉 (i)을 (ii) 나누어 (iii)을 얻는다. TEOS에 있어서, 10wt% 를 20wt%로 나누어 50wt%를 얻었다. 즉, 20wt% TEOS 용액의50wt%는 10wt%이다. 마지막으로 필요한 중량 % 재료 또는 분산액을 총 잉크 중량 (50g)과 곱하여 각 성분 분산액의 중량을 구한다. TEOS에 있어서, 즉 50wt% x 50g = 25g. 따라서, 20wt% TEOS 용액의25g 는 10wt% TEOS 잉크 50g 의 잉크 샘플을 제공한다. 100% 순수 형태로 존재하는 성분들에 있어서, 예컨대 BYK347에서, (i) 나누기(ii)는 필요하지 않고, (i) 및 (iii) 열은 동일하고, 계산은 필요한 %고체 곱하기 잉크 총 중량으로 단순화되어, 즉 0.16% x 50g 잉크=0.08g BYK 347이다.

		(i)	(ii)	(iii)	(iv)
잉크 A성분	기능	잉크 중 고체 Wt%	분산액 또는 물 중 재료의 농도 Wt%	필요한 Wt% 재료 또는 분산액	중량/g
클로로포름 (5wt%)/ Tween 80 (계면활성제, 5 wt%) / 물 (70 wt%) 중 APS (20wt%) 유화액	TEOS 소스	10	20	50	25
술파론 (5% 물)	습윤제	15.84	95	16.67	8.34
2-피롤리디논	습윤제	3.33	100	3.33	1.67
폴리에틸렌 산화물 (PEO) (Mw 20k)	점도 개질제	0.72	100	0.72	0.36
카본블랙 300	안료 분산액	3.3	14.87	22.19	11.1
BYK 347	수성계용 실리콘 계면활성제	0.16	100	0.16	0.08
물				밸런스	밸런스
총계				100	50

Claims

반응성 알콕시실란;
계면활성제;
물을 포함하는 용매 및 공-용매 혼합물; 및
선택적인 착색제;를 포함하는 간접 인쇄 프로세스에서 사용하기 위한 유화 수성 잉크로서,
상기 잉크는 상기 반응성 알콕시실란이 열로 가수분해 및 축합될 때 실록산 결합을 함유하는 가교화 막을 형성하는 유화 수성 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 반응성 알콕시실란은 상기 잉크의 총 중량 기준으로 3 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 반응성 알콕시실란의 알콕시 부분은 1 내지 12 개의 탄소원자를 함유하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 반응성 알콕시실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 잉크.
청구항 4에 있어서,
상기 반응성 알콕시실란은 테트라에톡시실란을 포함하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 착색제는 안료, 염료, 안료 및 염료의 혼합물, 안료의 혼합물, 및 염료의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 잉크는 상기 잉크의 총 중량 기준으로 1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 비-수성 전색제를 포함하는 잉크.
청구항 7에 있어서,
상기 비-수성 전색제는 알콕시실란 유도체를 포함하는 잉크.
청구항 8에 있어서,
상기 알콕시실란 유도체는 아미노프로필트리에톡시실란을 포함하는 잉크.
청구항 7에 있어서,
상기 비-수성 전색제는 수-불용성 용매를 추가로 포함하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 계면활성제는 술폰을 포함하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 계면활성제는 상기 잉크의 총 중량 기준으로 0.1 내지 5 중량%의 양으로 존재하는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 잉크는 15 내지 50 mN/m의 표면장력을 갖는 잉크.
청구항 1에 있어서,
상기 잉크는 30℃에서 2 센티포아즈 내지 20 센티포아즈의 점도를 갖는 잉크.
반응성 알콕시실란;
계면활성제;
물을 포함하는 용매 및 공-용매 혼합물; 및
착색제;를 포함하는 간접 인쇄 프로세스에서 사용하기 위한 유화 수성 잉크로서,
상기 잉크는 15 내지 50 mN/m의 표면장력을 갖고, 상기 잉크는 30℃에서 2 센티포아즈 내지 20 센티포아즈의 점도를 가지며, 추가로 상기 잉크는 상기 반응성 알콕시실란이 열로 가수분해 및 축합될 때 실록산 결합을 함유하고 0.5 중량% 내지 10 중량%의 실리카 로딩을 갖는 가교화 막을 형성하는 유화 수성 잉크.
청구항 15에 있어서,
상기 반응성 알콕시실란은 상기 잉크의 총 중량 기준으로 3 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 잉크.
a) 반응성 알콕시실란; 계면활성제; 물을 포함하는 용매 및 공-용매 혼합물; 및 착색제;를 포함하는 유화 수성 잉크를 제공하는 단계;
b) 상기 잉크를 중간 기재에 적용하는 단계;
c) 상기 알콕시실란을 가수분해하여 실록산 결합을 포함하는 가교화 기질을 포함하는 잉크막을 형성하는 단계; 및
d) 상기 잉크막을 상기 중간 기재에서 최종 기재로 전달하는 단계;를 포함하는 수성 잉크로 인쇄하는 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 잉크막은 상기 잉크의 총 중량 기준으로 0.5 중량% 내지 10 중량%의 실리카 로딩을 갖는 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 잉크는 15 내지 50 mN/m의 표면장력을 갖는 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 잉크는 30℃에서 2 센티포아즈 내지 20 센티포아즈의 점도를 갖는 방법.