KR102483684B1 - 폴리이소프렌을 포함하는 수성 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함하는 수성 잉크 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 디지털 오프셋 인쇄 방법에 관한 것으로서, 방법은 잉크 조성물을 잉크 테이크 업 온도에서 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계로서, 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 가지는, 단계; 잉크 이미지를 형성하는 단계; 잉크 이미지를 잉크 전사 온도에서 이미지화 부재의 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계를 포함하며, 잉크 조성물은: 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함한다. 본 발명은 설폰화된 폴리에스테르 수지, 물, 선택적 공용매, 선택적 착색제, 설폰화된 폴리에스테르, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

폴리이소프렌을 포함하는 수성 잉크 조성물{AQUEOUS INK OCMPOSITION COMPRISING POLYISOPRENE}
본원에 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함하는 수성 잉크 조성물이 개시된다.
디지털 오프셋 인쇄 방법이 더 개시되며, 방법은 잉크 조성물을 잉크 테이크 업(take up) 온도에서 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계로서, 상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 가지는 단계; 잉크 이미지를 형성하는 단계; 잉크 이미지를 잉크 전사 온도에서 이미지화 부재의 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계를 포함하며; 잉크 조성물은 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함한다.
설폰화된 폴리에스테르 수지, 물, 선택적 공용매, 선택적 착색제, 설폰화된 폴리에스테르, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 더 개시된다.
전형적인 리소그래픽 및 오프셋 인쇄 기술은 영구적으로 패턴화된 플레이트를 이용하며, 따라서, 잡지, 신문 등과 같은 동일한 이미지의 다수의 사본을 인쇄할 때에만 유용하다. 가변성 데이터 디지털 리소그래피 또는 디지털 오프셋 리소그래픽 인쇄는 초기에 축임 유체 층으로 균일하게 코팅되는, 비-패턴화된 재이미지화 가능한 표면을 사용하는 시스템으로서 개발되었다. 축임 유체의 영역들은 집중된 방사선 소스(예를 들어, 레이저 광원)에 대한 노출에 의해 제거되어 포켓을 형성한다. 그에 따라 축임 유체 내의 일시적 패턴이 비패턴화된 재이미지화 가능한 표면에 걸쳐 형성된다. 그에 걸쳐 도포되는 잉크는 축임 유체의 제거에 의해 형성되는 포켓들에 보유된다. 그 다음, 잉크화된 표면은 기재, 예컨대 종이, 플라스틱 또는 금속과 접촉되고, 잉크는 축임 유체층의 포켓으로부터 기재로 전사된다. 그 다음, 축임 유체는 제거될 수 있으며, 새로운 축임 유체 균일 층이 재이미지화 가능한 표면에 도포되고, 공정이 반복된다.
디지털 오프셋 인쇄 시스템은 고속으로 고품질 디지털 인쇄를 가능하게 하기 위해 인쇄 공정 동안에 사용되는 다양한 서브시스템뿐만 아니라 재이미지화 가능한 표면 및 축임 용액을 포함하는, 잉크가 접촉하는 물질과 상용되도록 특별히 설계되고 최적화되는 오프셋 유형 잉크를 사용한다.
예를 들어, 잉커(inker) 서브시스템은 축임 유체 층 위에 균일한 잉크 층을 도포하기 위해 사용될 수 있다. 잉커 서브시스템은 재이미지화 가능한 표면과 접촉하는 하나 이상의 잉크 형성 롤러 상으로 잉크를 계량하기 위해 아닐록스 롤러를 사용할 수 있다. 이러한 서브시스템과 함께 사용되는 잉크는 재이미지화 가능한 표면에 대한 아닐록스-테이크 업 및 전달이 어려운, 그렇게 높지 않은 점도를 가져야 한다. 그러나, 점도가 너무 낮으면, 점착 및/또는 불량한 합착이 잉크의 원치 않는 유출, 손실 및 프린터의 잠재적인 오염을 야기하는, 잉크 로더 밖으로의 잉크 크롤링(crawling)을 야기할 수 있다. 따라서, 디지털 오프셋 잉크는 다양한 서브시스템에서, 그리고 그 사이에서 양호한 전사 특성을 가능하게 하기 위해 충분하고 예측가능한 잉크 합착을 제공하도록 특정 범위의 점도, 점착 및 점착 안정성을 가져야 한다.
이로써 전체적으로 본원에 참조로 통합되는, 현재 포기된, 미국 특허 출원 일련 번호 제15/262,809호는 그 요약에서 착색제 및 고점도 증점제를 포함하는 디지털 오프셋 인쇄 적용에 유용한 잉크 조성물을 설명한다. 잉크는 잉크 전사 공정의 2개의 상이한 스테이지에서 2개의 상이한 점도 또는 온도 쌍을 충족시키는 것을 돕기 위해 겔화제(gellant)를 잉크 세트로 통합하도록 제형화된다. 리소그래피 이미징에서, 벌크 잉크는 아닐록스 롤 상으로 제1 전사되고 그 다음, 이미징 실린더 블랭킷 상으로 전사된다. 벌크 잉크로부터 아닐록스 롤로의 제1 전사는 잉크가 저점도를 갖는 것을 요구하는 반면, 롤로부터 이미징 블랭킷으로의 전사는 고점도를 요구한다. 겔화제의 첨가는 허용가능한 온도 범위 내에서 점도 차이를 증가시킬 것이고, 따라서 공정 범위 및 견고성(robustness)을 증가시킨다.
이로써 전체적으로 본원에 참조로 통합되는, 미국 특허 번호 제9,822,267호는 그 요약에서 착색제 및 고점도 증점제를 포함하는 디지털 오프셋 인쇄 적용에 유용한 잉크 조성물을 설명한다. 잉크는 공정의 2개의 상이한 스테이지에서 2개의 상이한 점도 또는 온도 쌍을 충족시키는 것을 돕기 위해 폴리에스테르 점도 개질제를 통합하도록 제형화된다. 디지털 오프셋 인쇄에서, 벌크 잉크는 아닐록스 롤 상으로 제1 전사되고, 그 다음 아닐록스 롤로부터 이미징 실린더 블랭킷 상으로 전사된다. 벌크 잉크가 아닐록스 롤로 전사되는 동안에 개시된 잉크는 저점도를 갖는 반면에 롤로부터 이미징 블랭킷으로의 전사 동안에 잉크는 더 높은 점도를 갖는다. 폴리에스테르 점도 개질제의 첨가는 허용가능한 온도 범위 내에서 점도 차이를 증가시키며, 따라서, 공정 범위 및 견고성을 증가시킨다.
디지털 오프셋 인쇄 아키텍처는 잔류물 없이 고속으로 고품질 인쇄를 가능하게 하는, 잉크 전달 시스템 및 이미징 시스템을 포함하는 상이한 서브시스템과 상용가능하게 특별히 설계되고 최적화되는 오프셋 유형 잉크를 필요로 한다.
디지털 오프셋 인쇄 잉크는 그들이 시스템 성분 물질과 호환가능하고 습윤 및 전사를 포함하는 서브시스템 성분의 기능적 요건을 충족시키면서 리소그래픽 인쇄 공정에 의해 부여되는 요구되는 레올로지성 요건을 충족시켜야 하기 때문에 종래의 잉크와 상이하다. 인쇄 공정 연구는 더 높은 점도가 잉크가 롤을 통해 잉커로부터 디지털 리소그래피 이미징 블랭킷으로 전사하는데 바람직하고, 심지어 더 높은 점도가 프린트 기재에 대한 전사를 개선시키기 위해 필요하다는 것을 입증하였다. 따라서, 약 60℃에서 잉크 로더 시스템으로부터의 탁월한 잉크 전사 및 약 20℃만큼 낮은 온도에서 아닐록스 롤러로부터 플루오로실리콘 블랭킷으로의 탁월한 잉크 전사 둘 다를 가능하게 하기 위해 증가된 점도 범위를 갖는 디지털 진전된 리소그래피 이미징 잉크에 대한 요구가 남아 있다.
디지털 오프셋 잉크용 이전 잉크 조성물은 경화성 단량체를 요구하였거나, 저점도였거나, 상당한 물 증발을 요구하였다.
이로써 전체적으로 본원에 참조로 통합되는 미국 특허 제9,644,105호는 그 요약서에서 나노입자 폴리머 또는 나노입자 폴리머의 블렌드를 포함하는 가변성 데이터 리소그래픽 인쇄 또는 잉크젯 인쇄를 위한 잉크 조성물 또는 잉크 농축물(concentrate)을 설명하며, 블렌드의 폴리머 또는 폴리머들은 섭씨 100도 아래의 온도에서 수분산성이고; 고형물 함량은 총 중량에 대해 25%보다 더 큰 양으로 존재한다.
현재 이용가능한 잉크 조성물은 그것의 의도된 목적에 적합하지만, 개선된 디지털 오프셋 인쇄 잉크, 특히, 경화성 단량체, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 단량체가 없는 디지털 오프셋 인쇄 잉크에 대한 필요성이 남아 있으며, 여기서, UV 잉크 성분의 이동의 위험은 식품 포장과 같은 용도를 위한 그러한 UV 잉크의 사용을 제한한다. 추가적으로, 아닐록스 전달 시스템으로부터의 바람직한 잉킹(inking), 블랭킷 기재에 대한 습윤, 및 인쇄 기재(예를 들어 종이 또는 필름)에 대한 블랭킷 전사를 나타내는 디지털 오프셋 인쇄 잉크에 대한 필요성이 남아 있다.
물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함하는 수성 잉크 조성물이 설명된다.
또한, 디지털 오프셋 인쇄 방법이 설명되며, 방법은 잉크 조성물을 잉크 테이크 업 온도에서 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계로서 상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 가지는 단계; 잉크 이미지를 형성하는 단계; 잉크 이미지를 잉크 전사 온도에서 이미지화 부재의 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계를 포함하며; 잉크 조성물은 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함한다.
또한, 설폰화된 폴리에스테르 수지, 물, 선택적 공용매, 선택적 착색제, 설폰화된 폴리에스테르, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 설명된다.
도 1은 본 개시에 따른 잉크 조성물이 사용될 수 있는 종래 기술의 잉크 기반 가변 이미지 디지털 인쇄 시스템의 개략도를 예시한다.
도 2는 설폰화된 폴리에스테르 라텍스 물질을 제조하기 위한 방법의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 구현예에 따른 잉크에 대한 복합 점도(y-축, mPas) 대 주파수(x-축, rad/sec)를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 구현예에 따른 잉크로 제조된 3개의 롤링된 시트들(rolled sheets)의 이미지이다.
도 5는 본 구현예에 따른 잉크에 대한 복합 점도(y-축, mPas) 대 주파수(x-축, rad/sec)를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 구현예에 다른 잉크로 제조된 3개의 롤링된 시트의 이미지이다.
도 7은 본 구현예에 따른 잉크에 대한 오프셋 인쇄 결과의 이미지이다.
디지털 오프셋 인쇄에서 사용하기 위한 잉크 조성물이 설명되며, 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함한다. 구현예들에서, 잉크 조성물은 전사 기재로부터 100% 전사를 달성한다. 구현예들에서, 잉크 조성물은 잉크를 부분적으로 건조시키기 위한 요건 없이, 직접적으로 수인성 잉크용 디지털 오프셋 인쇄 고정구(fixture) 상에서 100% 전사를 달성한다.
잉크 조성물은 임의의 적합한 또는 원하는 목적을 위해 사용될 수 있다. 구현예들에서, 본원의 잉크 조성물은 구현예들에서, 인쇄용 라벨, 포장, 및 특히 식품 등급 및 의료 등급 인쇄를 위한 디지털 오프셋 인쇄에 대해 특히 적합하다. 구현예들에서, 본원의 잉크는 인쇄 공정에서 언더코트(undercoat)로서 사용하기에 적합하다. 특별한 성분의 조합, 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 및 고무의 조합을 함유하는 본원의 디지털 오프셋 잉크는 종래 디지털 오프셋 잉크 조성물에 비해 개선된 전사 성능을 제공한다.
수인성 디지털 오프셋 잉크 조성물은, 구현예들에서, 수성 호환가능한 안료, 자기-분산형 설폰화된 폴리에스테르 입자, 및 폴리이소프렌 고무 라텍스 에멀젼을 포함하며, 이는 원하는 잉킹 및 방출 특성, 비-수성 습수액과의 혼용성, 및 잉크 전달 시스템(아닐록스 롤) 내의 기능을 제공한다. 잉크 조성물은 아닐록스 전달 시스템으로부터의 양호한 잉킹, 블랭킷 기재에 대한 습윤, 및 인쇄 기재에 대한 블랭커 전사를 입증한다. 잉크 조성물은 디지털 오프셋 인쇄 고정구 상에서 실질적으로 100% 전사를 입증한다. 본 잉크 조성물은 잉크를 부분적으로 건조시키는 요건 없이 직접적으로 수인성 잉크용 디지털 오프셋 인쇄 고정구 상에서 100% 전사를 처음으로 입증하는 것으로 믿어진다.
도 1에 설명되는 바와 같이, 잉크 로더 시스템(또는 잉커 유닛)으로부터 잉크의 잉킹 균일성 및 전사를 보장하고, 잉크가 구현예들에서, 약 50 내지 약 200 rad/sec, 예컨대 약 100 rad/sec의 등가 각 주파수에 대응하는 전단율(shear rates)에서, 약 45℃ 내지 약 80℃, 예컨대 약 50℃ 내지 약 70℃, 예컨대 약 55℃ 내지 약 65℃, 예컨대 약 60℃의 온도 범위 내에서 상대적으로 저점도를 갖는 것을 보장하는 것이 매우 유리하다. 또한, 잉크가 구현예들에서, 약 0.5 rad/sec 내지 약 2 rad/sec, 예컨대 약 1 rad/sec의 등가 각 주파수에 대응하는 전단율에서, 약 18℃ 내지 약 35℃, 예컨대 약 18℃ 내지 약 30℃, 예컨대 약 25℃의 온도 범위 내에서 상대적으로 높은 점도를 갖도록 아닐록스 롤러로부터 블랭킷으로의 고도의 잉크 전사를 보장하는 것이 매우 유리하다.
구현예들에서, 잉크 조성물은 약 45℃ 내지 약 80℃의 잉크 테이크 업 온도에서 약 3,000 내지 약 90,000 센티푸아즈(centipoise)의 제1 점도를 갖고; 잉크 조성물은 약 18℃ 내지 약 30℃의 잉크 전사 온도에서 100,000 내지 약 2,000,000 센티푸아즈의 제2 점도를 갖는다.
구현예들에서, 잉크 조성물은 약 45℃ 내지 약 80℃의 잉크 테이크 업 온도 및 약 50 rad/sec 내지 약 200 rad/sec의 상대적으로 더 높은 전단율에서 약 3,000 내지 약 90,000 센티푸아즈의 제1 점도를 갖고; 잉크 조성물은 약 18℃ 내지 약 30℃의 잉크 전사 온도 및 약 0.5 rad/sec 내지 약 2 rad/sec의 상대적으로 더 낮은 각 주파수에서 약 100,000 내지 약 2,000,000 센티푸아즈의 제2 점도를 갖는다.
예시적인 디지털 오프셋 인쇄 아키텍처가 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템(100)은 이미지화 부재(110)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구현예의 이미지화 부재(110)는 드럼이지만, 이 예시적인 묘사는 이미지화 부재(110)가 플레이트 또는 벨트, 또는 현재 알려진 또는 나중에 개발되는 다른 구성을 포함하는 구현예를 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 재이미지화 가능한 표면(110(a))은 예를 들어, 특히 플루오로실리콘을 포함하는, 통상적으로 실리콘으로 지칭되는 재료의 부류를 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 재이미지화 가능한 표면은 마운팅 층(mounting layer)에 걸쳐 비교적 얇은 층으로 형성될 수 있으며, 상대적으로 얇은 층의 두께는 인쇄 또는 마킹 성능, 내구성 및 제조성을 균형잡도록 선택된다.
공동 양도되고, 그 개시가 이로써 전체적으로 본원에 참조로 통합되는, Timothy Stowe 등에 의해 2011년 4월 27일자로 출원된 발명의 명칭이 "Variable Data Lithography System"인, 현재 포기된, 미국 특허 출원 번호 제13/095,714호("714 출원")는 예를 들어, 원통형 코어, 또는 원통형 코어 위의 1개 이상의 구조적 층들일 수 있는 구조적 마운팅 층 위에 형성되는 재이미지화 가능한 표면 층(110(a))으로 구성되는 이미지화 부재(110)를 포함하는 이미지화 부재(110)의 상세들을 도시한다.
이미지화 부재(110)는 전사 닙(transfer nip)(112)에서 잉크 이미지를 이미지 수용 매체 기재(114)에 도포하기 위해 사용된다. 전사 닙(112)은 이미지 전사 메커니즘(160)의 일부로서, 이미지화 부재(110)의 방향으로 압력을 가하는 인상 롤러(118)에 의해 형성된다. 이미지 수용 매체 기재(114)는 예를 들어, 종이, 플라스틱, 접은 판지, 크래프트 종이, 투명 기재, 금속 기재 또는 라벨과 같은 임의의 특정 조성물 또는 형태를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 예시적인 시스템(100)은 매우 다양한 이미지 수용 매체 기재 상에 이미지를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 714 출원은 또한 사용될 수 있는 마킹(인쇄) 물질의 광범위한 범위를 설명한다.
예시적인 시스템(100)은 축임 유체로 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면을 균일하게 습윤시키기 위한, 축임 롤러들 또는 축임 유닛으로서 고려될 수 있는, 일련의 롤러들을 일반적으로 포함하는 축임 유체 시스템(120)을 포함한다. 축임 유체 시스템(120)의 목적은 일반적으로 균일하고 제어된(controlled) 두께를 갖는 축임 유체의 층을 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면에 전달하는 것이다. 습수액(fountain solution)과 같은 축임 유체는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 주로 물과, 표면 장력을 줄일뿐만 아니라 후속 레이저 패터닝을 지지하기 위해 필요한 증발 에너지를 낮추기 위해 첨가되는 선택적인 소량의 이소프로필 알코올 또는 에탄올을 함께 포함할 수 있다는 것이 알려져 있다. 소량의 특정 계면활성제가 또한 습수액에 첨가될 수 있다. 대안적으로, 다른 적합한 축임 유체가 잉크 기반 디지털 리소그래피 시스템의 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 축임 유체는 물, Novec 7600(1,1,1,2,3,3-헥사플루오로-4-(1,1,2,3,3,3-헥사플루오로프로폭시)펜탄.), 및 D4(옥타메틸사이클로테트라실록산)를 포함한다. 다른 적합한 축임 유체는 예로서, 계류중인 미국 특허 제9,592,699호에 개시되며, 그 개시는 전체적으로 본원에 참조로 통합된다.
축임 유체가 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면 상으로 계량되면, 축임 유체의 두께는 축임 유체 시스템(120)에 의해서 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면 상으로의 축임 유체의 계량을 제어하기 위해 피드백을 제공할 수 있는 센서(미도시)를 사용하여 측정될 수 있다.
축임 유체의 정확하고 균일한 양이 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면 상에 축임 유체 시스템(120)에 의해 제공된 후에, 광학 패터닝 서브시스템(130)이 예를 들어, 레이저 에너지를 사용하여 축임 유체층을 이미지-방식으로 패터닝함으로써 균일한 축임 유체층에 잠상(latent image)을 선택적으로 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 축임 유체는 광 에너지(IR 또는 가시 광선)를 효율적으로 흡수하지 않을 것이다. 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면은 이상적으로는 표면에 가까운 광학 패터닝 서브시스템(130)으로부터 방출되는 대부분의 레이저 에너지(가시적 또는 비가시적, 예컨대 IR)를 흡수하여 축임 유체를 가열할 때 낭비되는 에너지를 최소화하고 높은 공간 분해능을 유지하기 위해 열의 측면 확산을 최소화한다. 대안적으로, 적절한 방사선 감응성 성분이 입사 복사 레이저 에너지의 흡수를 돕기 위해 축임 유체에 첨가될 수 있다. 광학 패터닝 서브시스템(130)이 레이저 이미터인 것으로 상술되었지만, 다양한 상이한 시스템이 축임 유체를 패턴화하기 위해 광 에너지를 전달하도록 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
예시적인 시스템(100)의 광학 패턴화 서브시스템(130)에 의해 수행되는 패턴화 공정에서 작동하는 메카닉은 714 출원의 도 5를 참조하여 상세히 설명된다. 간략하게, 광학 패터닝 서브시스템(130)으로부터 광학 패터닝 에너지의 적용은 축임 유체 층의 일부에 대한 선택적 제거를 야기한다.
광학 패터닝 서브시스템(130)에 의한 축임 유체층의 패터닝 후에, 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면에 걸친 패터닝된 층이 잉커 서브시스템(140)에 제공된다. 잉커 서브시스템(140)은 축임 유체의 층 및 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면 상부에 걸쳐 균일한 잉크 층을 도포하기 위해 사용된다. 잉커 서브시스템(140)은 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면 층과 접촉하는 하나 이상의 잉크 형성 롤러 상으로, 본 개시의 잉크 조성물과 같은 오프셋 리소그래피 잉크를 계량하기 위해 아닐록스 롤러를 사용할 수 있다. 별개로, 잉커 서브시스템(140)은 재이미지화 가능한 표면에 정확한 잉크의 공급 속도를 제공하기 위해, 일련의 계량 롤러(metering roller)와 같은 다른 종래의 요소를 포함할 수 있다. 잉커 서브시스템(140)은 재이미지화 가능한 표면의 이미지화된 부분을 나타내는 포켓에 잉크를 증착시킬 수 있지만, 축임 유체의 포맷되지 않은 부분 상의 잉크는 이들 부분에 부착되지 않을 것이다.
이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 층에 존재하는 잉크의 합착(cohesiveness) 및 점도는 다수의 메커니즘에 의해 변형될 수 있다. 하나의 그러한 메커니즘은 레올로지(복합 점탄성 계수) 제어 서브시스템(150)의 사용을 수반할 수 있다. 레올로지 제어 시스템(150)은 예를 들어, 재이미지화 가능한 표면 층에 대한 잉크 응집 강도를 증가시키기 위해 재이미지화 가능한 표면 상에 잉크의 부분 가교층(crosslinking layer)을 형성할 수 있다. 경화 메커니즘은 광학 또는 포토 경화, 열 경화, 건조, 또는 다양한 형태의 화학 경화를 포함할 수 있다. 냉각은 화학 냉각을 통해서뿐만 아니라, 다수의 여러 물리적 냉각 메커니즘을 통해 레올로지를 개질시키기 위해 사용될 수 있다.
그 다음, 잉크는 전사 서브시스템(160)을 사용하여 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면으로부터 이미지 수용 매체(114)의 기재로 전사된다. 전사는 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면의 공극 내의 잉크가 기재(114)와 물리적으로 접촉되도록 기재(114)가 이미지화 부재(110)와 인상 롤러(118) 사이의 닙(112)을 통해 통과됨에 따라 발생한다. 레올로지 제어 시스템(150)에 의해 개질된, 본 개시의 잉크와 같은 잉크의 접착을 통해, 잉크의 개질된 접착력은 잉크가 기재(114)에 부착되게 하고 잉크가 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면으로부터 분리되게 한다. 전사 닙(112)에서의 온도 및 압력 조건의 주의 깊은 제어는 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면으로부터 기재(114)로의 잉크, 예컨대 본 개시의 잉크에 대한 전사 효율이 95%를 초과하는 것을 허용할 수 있다. 일부 축임 유체가 또한 기재(114)를 습윤시킬 수 있는 것이 가능할 수 있지만, 그러한 축임 유체의 양은 최소일 수 있고, 기재(114)에 의해 신속하게 증발하거나 흡수될 수 있다.
특정 오프셋 리소그래피 시스템에서, 도 1에 도시되지 않은 오프셋 롤러가 먼저 잉크 이미지 패턴을 수용하고 그 다음, 잉크 이미지 패턴을 공지된 간접 전사 방법에 따라 기재에 전사할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
대부분의 잉크를 기재(114)에 전사한 후에, 임의의 잔류 잉크 및/또는 잔류 축임 유체는 전형적으로 그 표면의 스크래핑 또는 마모없이, 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면으로부터 제거될 수 있다. 에어 나이프가 잔류 축임 유체를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 어느 정도의 잉크 잔량이 남아있을 수 있다는 것이 예상된다. 그러한 잔여 잉크 잔류물의 제거는 일부 형태의 세정 서브시스템(170)의 사용을 통해 달성될 수 있다. 714 출원은 적어도 제1 세정 부재, 예컨대 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면과 물리적으로 접촉하는 점착성(sticky) 또는 접착성(tacky) 부재를 포함하는 그러한 세정 서브시스템(170)의 상세를 설명하며, 점착성 또는 접착성 부재는 잔류 잉크 및 임의의 잔존 소량의 계면활성제 화합물을 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면의 축임 유체로부터 제거한다. 그 다음, 점착성 또는 접착성 부재는 잔류 잉크가 점착성 또는 접착성 부재로부터 전사될 수 있는 활면 롤러와 접촉될 수 있으며, 잉크는 예를 들어, 닥터 블레이드(doctor blade)에 의해 활면 롤러로부터 후속적으로 스트립된다.
714 출원은 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면의 세정이 촉진될 수 있는 다른 메커니즘을 상세히 설명한다. 그러나, 세정 메커니즘과 관계없이, 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면으로부터의 잔류 잉크 및 축임 유체의 세정은 시스템에서 고스팅(ghosting)을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 일단 세정되면, 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면은 다시 축임 유체 시스템(120)에 제공되며, 이에 의해서 축임 유체의 새로운 층이 이미지화 부재(110)의 재이미지화 가능한 표면에 공급되고, 공정이 반복된다.
디지털 오프셋 인쇄 요건을 충족시키기 위해, 잉크는 바람직하게는 많은 물리적 및 화학적 특성을 보유한다. 잉크는 또한 바람직하게는 인쇄 플레이트, 습수액 및 다른 경화 또는 비경화 잉크를 포함하는, 그것이 접촉하는 재료와 상용성이 있다. 그것은 또한 바람직하게는 습윤 및 전사 특성을 포함하는, 서브시스템의 기능적 요건을 충족시킨다. 이미지화된 잉크의 전사는 잉크가 바람직하게는 습윤 및 전사 특성의 조합을 소유함에 따라, 즉, 잉크가 바람직하게는 블랭킷 재료를 균일하게 즉시 습윤시키고 블랭킷으로부터 기재로 전사함에 따라 어렵다. 이미지 층의 전사는 세정 서브스테이션이 소량의 잔류 잉크만을 제거할 수 있음에 따라, 바람직하게는 효율적이고, 바람직하게는 적어도 90%만큼 높다. 세정 후 블랭킷 상에 잔류하는 임의의 잉크는 후속 인쇄물에 출현하는 허용되지 않는 고스트 이미지를 야기한다.
구현예들에서, 본원의 잉크 조성물은 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면으로부터 인쇄가능 기재로의 실질적 100% 전사를 제공하는 특성을 갖는다.
잉크 조성물은 설폰화된 폴리에스테르를 포함한다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 높은 설폰화도를 가지며, 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 약 3.5 몰%, 적어도 약 4 몰%, 적어도 약 7 몰%, 또는 적어도 약 7.5 몰%의 설폰화도를 갖는다.
구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 약 3.5 몰% 내지 약 3.75 몰%, 또는 적어도 약 4 몰% 내지 약 5.5 몰%, 또는 적어도 약 7.0 몰% 내지 약 7.5 몰%의 설폰화도를 갖는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 몰%는 예를 들어, 최종 수지에 존재하는 설폰화된 단량체의 몰의 백분율을 지칭하고, 예를 들어, (충전된 DMSIP(디메틸-5-설포이소프탈레이트 나트륨 염) 몰/(과잉의 글리콜 몰 이하로 충전된 총 몰) X 100%)로서 계산될 수 있다.
설폰화된 폴리에스테르는 자가-분산형으로, 이는 추가적인 계면활성제에 대한 필요없이 물에서 분산될 수 있는 것을 의미한다.
설폰화된 폴리에스테르는 도 2에 표시된 바와 같이 물에서 폴리머의 자가-조립 또는 분산 동안에 동시에 합성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 설폰화된 폴리에스테르는 예를 들어 약 90℃의 온도에서 물에서 분산되어, 소수성 수지 코어 및 친수성 표면 설포네이트 기를 제공한다.
본원에 개시되는 설폰화된 폴리에스테르 수지는 사슬을 따라 부착되는 친수성 설포네이트 기를 제공하는 동안 소수성 백본을 갖도록 선택되었다. 이론에 의한 구속됨 없이, 물에 배치되고 가열될 때, 소수성 부분은 콜로이드성 분산물을 안정화시키기 위해 전형적으로 요구되는 계면활성제 또는 분산제와 같은 추가적인 시약 요구 없이 고차의, 구형의 나노입자로의 설폰화된 폴리에스테르 자가-조립을 야기하는 주위 물과 대면하는 친수성 설포네이트 기를 갖는 소수성 코어를 형성하기 위해 서로 상호 작용할 수 있다. 따라서, 양친매성(amphiphilic) 폴리에스테르를 수반하는 고차가 있으며, 여기서 물에서 불용성인 소수성 백본 및 수용성 친수성 설포네이트 기는 거대계면활성제로서 동작한다. 이것은 수성 매질에서 자기-회합, 자가-조립, 자기-분산성 나노입자를 야기하여 교질입자형(micelle-like) 응집물을 산출한다.
구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 분지형 폴리머이다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 선형 폴리머이다. 분지형 또는 선형 폴리머의 선택은 특히, 복합체 생성물의 다운스트림 적용에 의존할 수 있다. 선형 폴리머는 섬유 가닥을 생성하거나 강한 메쉬-유사 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 분지형 폴리머는 수득한 복합 재료 상에 열가소성 특성을 부여하는데 유용할 수 있다.
선형 비정질 및 분지형 비정질 설폰화된 폴리에스테르 수지 둘 다는 알칼리 설폰화된 폴리에스테르 수지이다. 각각의 설폰화된 폴리에스테르 수지 내의 알칼리 금속은 독립적으로 리튬, 나트륨, 또는 칼륨일 수 있다. 특정 구현예들에서, 각각의 설폰화된 폴리에스테르 수지 내의 알칼리 금속은 나트륨이다.
구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 폴리(1,2-프로필렌- 5-설포이소프탈레이트), 폴리(네오펜틸렌- 5-설포이소프탈레이트), 폴리(디에틸렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리-(1,2-프로필렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(1,2-프로필렌-테레프탈레이트), 코폴리-(1,2-프로필렌디에틸렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(1,2-프로필렌-디에틸렌-테레프탈레이트프탈레이트), 코폴리(에틸렌-네오펜틸렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(에틸렌-네오펜틸렌-테레프탈레이트프탈레이트), 및 코폴리(프로폭실화된 비스페놀 A)-코폴리-(프로폭실화된 비스페놀 A-5-설포이소프탈레이트)로 구성되는 군으로부터 선택된다. 따라서, 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 폴리(1,2-프로필렌-5-설포이소프탈레이트), 폴리(네오펜틸렌-5-설포이소프탈레이트), 폴리(디에틸렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리-(1,2-프로필렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(1,2-프로필렌-테레프탈레이트), 코폴리-(1,2-프로필렌디에틸렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(1,2-프로필렌-디에틸렌-테레프탈레이트프탈레이트), 코폴리(에틸렌-네오펜틸렌-5-설포이소프탈레이트)-코폴리-(에틸렌-네오펜틸렌-테레프탈레이트프탈레이트), 및 코폴리(프로폭실화된 비스페놀 A)-코폴리-(프로폭실화된 비스페놀 A-5-설포이소프탈레이트)로 구성되는 군으로부터 선택되는 폴리머의 리튬, 칼륨, 또는 나트륨 염, 특정 구현예들에서, 나트륨 염이다.
일반적으로, 설폰화된 폴리에스테르는 하기 일반적인 구조, 또는 n 및 p 분절이 분리되는 이의 랜덤 공중합체를 가질 수 있다.
Figure 112019048432656-pat00001
여기서, R은 예를 들어, 2 내지 약 25개의 탄소 원자의 알킬렌, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 옥시알킬렌 디에틸렌옥사이드 등이고; R′은 예를 들어, 약 6 내지 약 36개의 탄소 원자의 아릴렌, 예컨대 벤질렌, 비스페닐렌, 비스(알킬옥시) 비스페놀렌 등이고; X는 할로겐, 구현예들에서, 리튬, 나트륨, 또는 칼륨, 구현예들에서, 나트륨이고; p 및 n은 무작위 반복 분절의 수, 예컨대 예를 들어 약 10 내지 약 100,000을 나타낸다.
구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 하기 구조를 갖는 나트륨 설폰화된 폴리에스테르이며,
Figure 112019048432656-pat00002
여기서, R은 예를 들어, 2 내지 약 25개의 탄소 원자의 알킬렌, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 옥시알킬렌 디에틸렌옥사이드 등이고; R1은 예를 들어, 2 내지 약 25개의 탄소 원자의 알킬렌, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 옥시알킬렌 디에틸렌옥사이드 등; 또는 예를 들어, 약 6 내지 약 36개의 탄소 원자의 아릴렌, 예컨대 벤질렌, 비스페닐렌, 비스(알킬옥시) 비스페놀렌 등이거나; 구현예들에서, R 및 R1 각각은 예를 들어, 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자의 알킨(alkyene)이고; x, y 및 z는 무작위 반복 분절의 수, 예컨대 예를 들어 약 10 내지 약 100,000을 나타내고, 구현예들에서, y는 수지의 약 3.5 몰%로부터, 또는 약 3.5 몰%보다 더 크거나, 적어도 약 3.5 몰% 내지 약 20 몰%, 또는 적어도 약 3.5 몰% 내지 약 15 몰%, 또는 적어도 약 3.5 몰% 내지 약 10 몰%이거나;
여기서, R은 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족이고 R1은 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족이며; y는 약 3% 내지 약 7.5%이다. 7.5%보다 더 높은 것은 일반적으로 수용성이다.
예들은 미국 특허 번호 제7,312,011호에 개시되는 것들을 더 포함하며, 이는 이로써 전체적으로 본원에 참조로 통합된다. 비정질 알칼리 설폰화된 폴리에스테르계 수지의 특정 예는 코폴리(에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리-(에틸렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리(디에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(디에틸렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-디에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-디에틸렌-5-설포-이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-부틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-부틸렌-5-설포이소프탈레이트), 코폴리(프로폭실화된 비스페놀-A-푸마레이트)-코폴리(프로폭실화된 비스페놀 A-5-설포이소프탈레이트), 코폴리(에톡실화된 비스페놀-A-푸마레이트)-코폴리(에톡실화된 비스페놀-A-5-설포이소프탈레이트), 및 코폴리(에톡실화된 비스페놀-A-말레에이트)-코폴리(에톡실화된 비스페놀-A-5-설포이소프탈레이트)를 포함하지만, 이에 제한되지 않고, 여기서 알칼리 금속은 예를 들어, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 이온이다. 결정성 알칼리 설폰화된 폴리에스테르계 수지의 예들은 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코-폴리(에틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(프로필렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(부틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(펜틸렌-아디페이트), 및 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(옥틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(에틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리 (프로필렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코-폴리(부틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(펜틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(헥실렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(옥틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(에틸렌-숙시네이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일-코폴리(부틸렌-숙시네이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(헥실렌-숙시네이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(옥틸렌-숙시네이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(에틸렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(프로필렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(부틸렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(펜틸렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(헥실렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(옥틸렌-세바케이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(에틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(프로필렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(부틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)-코폴리(펜틸렌-아디페이트), 알칼리 코폴리(5-설포이소프탈로일)코폴리(헥실렌-아디페이트), 폴리(옥틸렌-아디페이트)를 포함하지만, 이에 제한되지 않고, 여기서 알칼리는 금속, 예컨대 나트륨, 리튬 또는 칼륨이다. 특정 구현예들에서, 알칼리 금속은 나트륨이다.
선형 비정질 폴리에스테르 수지는 일반적으로 유기 디올 및 이산 또는 디에스테르의 중축합에 의해 제조되며, 그 중 적어도 하나는 반응에 포함되는 설폰화된 또는 설폰화된 이작용성 단량체, 및 중축합 촉매이다. 분지형 비정질 설폰화된 폴리에스테르 수지의 경우, 동일한 물질은 분기제, 예컨대 다가 다중산 또는 폴리올의 추가 봉입(inclusion)과 함께 사용될 수 있다.
비정질 폴리에스테르의 제조를 위해 선택되는 이산 또는 디에스테르의 예들은 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 설폰화된 이소프탈산, 푸마르산, 말레산, 이타콘산, 숙신산, 숙신산 무수물, 도데실숙신산, 도데실숙신산 무수물, 글루타르산, 글루타르산 무수물, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤릭산(azelic acid), 도데칸디산(dodecanediacid), 디메틸 테레프탈레이트, 디에틸 테레프탈레이트, 디메틸이소프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 프탈산 무수물, 디에틸프탈레이트, 디메틸숙시네이트, 디메틸푸마레이트, 디메틸말레에이트, 디메틸글루타레이트, 디메틸아디페이트, 디메틸 도데실숙시네이트, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 디카복실산 또는 디에스테르를 포함한다. 유기 이산 또는 디에스테르는 예를 들어, 수지의 약 45 몰% 내지 약 52 몰%로부터 선택된다. 비정질 폴리에스테르 생성 시 이용되는 디올의 예들은 트리메틸올프로판, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 2,2-디메틸프로판디올, 2,2,3-트리메틸헥산디올, 헵탄디올, 도데칸디올, 비스(하이드록시에틸)-비스페놀 A, 비스(2-하이드록시프로필)-비스페놀 A, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 자일렌디메탄올, 사이클로헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 비스(2-하이드록시에틸) 옥사이드, 디프로필렌 글리콜, 디부틸렌, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 선택되는 유기 디올의 양은 변할 수 있고, 더 구체적으로, 예를 들어, 수지의 약 45 몰% 내지 약 52 몰%이다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 트리메틸올프로판, 1,2-프로판디올, 디에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 폴리올 단량체 단위를 포함한다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 매트릭스는 트리메틸올프로판, 1,2-프로판디올, 디에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 폴리올 단량체 단위를 포함한다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 트리메틸올프로판, 1,2-프로판디올, 디에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 폴리올 단량체 단위를 포함하고; 설폰화된 폴리에스테르는 테레프탈산, 설폰화된 이소프탈산, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 이산 단량체 단위를 포함한다.
알칼리가 리튬, 나트륨, 또는 칼륨이고, 특정 구현예들에서 알칼리가 나트륨인 알칼리 설폰화된 이작용성 단량체 예들은 디메틸-5-설포이소프탈레이트, 디알킬-5-설포이소프탈레이트-4-설포-1,8-나프탈산 무수물, 4-설포프탈산, 4-설포페닐-3,5-디카보메톡시벤젠, 6-설포-2-나프틸-3,5-디카보메톡시벤젠, 설포테레프탈산, 디메틸-설포테레프탈레이트, 디알킬-설포테레프탈레이트, 설포-에탄디올, 2-설포-프로판디올, 2-설포-부탄디올, 3-설포-펜탄디올, 2-설포-헥산디올, 3-설포-2-메틸펜탄디올, N,N-비스(2-하이드록시에틸)-2-아미노에탄 설포네이트, 2-설포-3,3-디메틸펜탄디올, 설포-p-하이드록시벤조산, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 예를 들어, 수지의 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 효과적인 이작용성 단량체가 선택될 수 있다.
분지형 비정질 설폰화된 폴리에스테르 형성 시 사용하기 위한 분기제는 예를 들어, 다가 다중산, 예컨대 1,2,4-벤젠-트리카복실산, 1,2,4-사이클로헥산트리카복실산, 2,5,7-나프탈렌트리카복실산, 1,2,4-나프탈렌트리카복실산, 1,2,5-헥산트리카복실산, 1,3-디카복실-2-메틸-2-메틸렌-카복실프로판, 테트라(메틸렌-카복실)메탄, 및 1,2,7,8-옥탄테트라카복실산, 이들의 산 무수물, 및 이들의 저급 알킬 에스테르, 1 내지 약 6개의 탄소 원자; 다가 폴리올, 예컨대 소르비톨, 1,2,3,6-헥산테트롤, 1,4-소르비탄, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 수크로스, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,5-펜타트리올, 글리세롤, 2-메틸프로판트리올, 2-메틸-1,2,4-부탄트리올, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 1,3,5-트리하이드록시메틸벤젠, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 선택되는 분기제 양은 예를 들어, 수지의 약 0.1 몰% 내지 약 5 몰%이다.
비정질 폴리에스테르에 대한 중축합 촉매의 예들은 테트라알킬 티타네이트, 디알킬산화주석, 예컨대 디부틸산화주석, 테트라알킬주석, 예컨대 디부틸주석 디라우레이트, 디알킬산화주석 하이드록사이드, 예컨대 부틸산화주석 하이드록사이드, 알루미늄 알콕시드, 알킬 아연, 디알킬 아연, 산화아연, 제일주석 옥사이드, 또는 이들의 혼합물을 포함하고; 이 촉매는 예를 들어, 폴리에스테르 수지를 생성하기 위해 사용되는 개시 이산 또는 디에스테르를 기준으로 약 0.01 몰% 내지 약 5 몰%의 양으로 선택된다.
본원에서 사용된 바와 같이, "입자 크기"에 대한 언급은 일반적으로 D50 질량-중앙-직경(mass-median-diameter(MMD)) 또는 대수 정규 분포 질량 중앙 직경을 지칭한다. MMD는 평균 입자 직경을 질량으로 나눈 것으로 간주된다.
구현예들에서, 폴리에스테르는 약 5 나노미터(nm) 내지 약 500 nm 또는 약 10 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 100 nm 범위의 입자 크기를 갖는다. 100 nm 미만의 입자 크기는 코팅물의 투명도 및 다른 특성을 방해하는 것 없이 폴리머 매트릭스의 보강에 유용할 수 있다.
구현예들에서, 폴리에스테르는 약 5 나노미터 내지 약 55 나노미터의 입자 크기를 갖는다. 추가 구현예들에서, 폴리에스테르는 약 10 나노미터 내지 약 15 나노미터의 입자 크기를 갖는다.
구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르 수지를 물에서 가열하여 그것에 의해 설폰화된 폴리에스테르를 포함하는 복합 입자의 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
구현예들에서, 가열 단계는 약 65℃ 내지 약 90℃의 온도에서 수행된다.
특정 구현예들에서, 본원의 방법은 물에서 설폰화된 폴리에스테르 수지, 구현예들에서 설폰화된 폴리에스테르 수지를 가열하는 단계로서, 상기 나트륨 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 약 3.5 몰%, 또는 적어도 약 7.5 몰%의 설폰화도를 가지는, 단계; 및 설폰화된 폴리에스테르를 포함하는 입자의 에멀젼을 형성하는 단계를 포함한다. 구현예들에서, 방법은 폴리에스테르 입자와 물, 선택적 착색제, 선택적 공용매, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 더 포함한다.
설폰화된 폴리에스테르는 임의의 적합한 또는 원하는 양으로 잉크 조성물에 존재할 수 있다. 구현예들에서, 설폰화된 폴리에스테르는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 30 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 35 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 잉크 조성물에 존재한다.
구현예들에서, 잉크 조성물은 이소프렌 고무를 포함한다. 임의의 적합한 또는 원하는 이소프렌 고무가 선택될 수 있다. 이소프렌 고무는 고무 라텍스 에멀젼의 형태로 제공될 수 있다.
구현예들에서, 이소프렌 고무는 시스-폴리이소프렌을 포함한다. 폴리이소프렌의 시스-배치형태는 증가된 합착(cohesion)을 잉크에 부여하는 탄성 특성을 잉크 조성물에 제공하는 것으로 믿어진다. 구현예들에서, 이소프렌 고무는 하기 식의 시스-폴리이소프렌을 포함하며,
Figure 112019048432656-pat00003
n은 약 1,400 내지 약 15,000이다.
구현예들에서, Mw는 100,000 내지 1,000,000이고, 유닛 Mw는 68.12이고, n은 1,467 내지 14,669이다.
구현예들에서, 이소프렌 고무는 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 이소프렌, 및 이들의 조합으로 구성되는 군의 구성원을 포함하는 공중합체를 포함한다.
이소프렌 고무는 임의의 적합한 또는 원하는 양으로 잉크 조성물에 존재할 수 있다. 구현예들에서, 이소프렌 고무는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1.5 중량% 내지 약 6.5 중량%, 또는 약 1.5 중량% 내지 약 6.6 중량%의 양으로 잉크 조성물에 존재한다. 구현예들에서, 라텍스가 물에서 30 중량% 라텍스 분산물로서 제공되는 경우, 5% x 0.30 = 1.5%이고 20% x 0.3=6%이다.
다른 구현예들에서, 이소프렌 고무는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1.5 중량% 내지 약 3 중량%의 양으로 잉크 조성물에 존재한다.
잉크는 임의의 적합한 또는 요망되는 인쇄 응용에 사용될 수 있다. 본원의 잉크는 잉크가 중간 수용 부재 상에 일시적 이미지의 형성을 가능하게 하는 중간 수용 부재를 습윤시킨 다음에 전사 인쇄 단계에서 중간 수용 부재로부터 방출하는 것이 이어지는 간접 인쇄 응용에 특히 유용하다. 구현예들에서, 잉크는 중간 전사 부재 상에 있는 동안 부분 또는 완전 건조를 받는다.
간접 인쇄 시스템에 특별히 적합한 본원의 잉크 조성물은 또한 분사 및 전사 서브시스템을 포함하는 상이한 인쇄 서브시스템과 상용가능하고, 고속으로 고품질 인쇄를 가능하게 한다. 구현예들에서, 본원의 잉크 조성물은 습윤 및 전사 서브시스템 둘 다에서 가능하고 양호하게 수행되어, 허용가능한 방출 및 전사 특성과 함께 허용가능한 습윤성 특성 둘 다를 표시한다.
본원의 잉크 조성물은 물로만 구성될 수 있거나, 물 및 공용매, 휴멕턴트 등(이하에서 공용매)으로 칭하여지는 수용성 또는 수혼화성 성분, 예컨대 지방족 알코올, 방향족 알코올, 디올, 글리콜 에테르, 폴리글리콜 에테르, 장쇄 알코올, 일차 지방족 알코올, 이차 지방족 알코올, 1,2-알코올, 1,3-알코올, 1,5-알코올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 메톡실화된 글리세롤, 에톡실화된 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르의 고급 동족체(higher homologues) 등을 포함하는 알코올 및 알코올 유도체의 혼합물을 포함할 수 있으며, 특정 예들은 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-하이드록시메틸-1,3-프로판디올, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,4-헵탄디올 등을 포함하며; 또한 아미드, 에테르, 우레아, 치환된 우레아, 예컨대 티오우레아, 에틸렌 우레아, 알킬우레아, 알킬티오우레아, 디알킬우레아, 및 디알킬티오우레아, 카복실산 및 이의 염, 예컨대 2-메틸펜탄산, 2-에틸-3-프로필아크릴산, 2-에틸-헥산산, 3-에톡시프로포닉산 등, 에스테르, 오르가노설파이드, 오르가노설폭사이드, 설폰(예컨대 설폴란), 카르비톨, 부틸 카르비톨, 셀루솔브(cellusolve), 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에테르 유도체, 하이드록시에테르, 아미노 알코올, 케톤, N-메틸피롤리디논, 2-피롤리디논, 사이클로헥실피롤리돈, 아미드, 설폭사이드, 락톤, 고분자전해질, 메틸 설포닐에탄올, 이미다졸, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 베타인, 당, 예컨대 1-데옥시-D-갈락티톨, 만니톨, 이노시톨 등, 치환된 및 비치환된 포름아미드, 치환된 및 비치환된 아세트아미드, 및 다른 수용성 또는 수혼화성 물질, 뿐만 아니라 이들의 혼합물이 적합하다. 구현예들에서, 공용매는 에틸렌 글리콜, N-메틸피롤리돈, 메톡실화된 글리세롤, 에톡실화된 글리세롤, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.
물 및 수용성 또는 혼화성 유기 용매 액체의 혼합물이 액체 비히클로서 선택될 때, 물 대 유기 공용매 비의 범위는 임의의 적합한 또는 원하는 비, 구현예에서 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 비히클의 비-물 성분은 일반적으로 물의 비점(100℃)보다 더 높은 비점을 갖는 휴멕턴트 또는 공용매로서의 역할을 한다. 선택되는 공용매는 상 분리 없이 물과 혼합될 공용매이며; 따라서, 물과 상용성의 극성을 갖는 공용매가 선택된다. 잉크 전색제의 유기 성분은 또한 잉크 표면 장력을 개질하고/하거나, 잉크 점도를 개질하고/하거나, 착색제를 용해 또는 분산시키고/시키거나, 잉크의 건조 특성에 영향을 미치는 역할을 한다. 구현예들에서, 잉크는 용제-기반 잉크에서와 같이 플라스틱 매체보다 종이 기재에 더욱 유인된다.
잉크 제형에 사용되는 수용성 또는 수혼화성 유기물은 표면 장력, 건조, 평활(leveling) 등에 도움이 될 수 있다. 구현예들에서, 물은 제형의 50% 이상을 구성하며, 구현예들에서 물은 잉크 조성물의 약 60% 내지 약 70%를 포함한다. 따라서, 본원의 잉크 조성물은 주로 수성이다.
특정 구현예들에서, 공용매는 설폴란, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 2-피롤리디논, 폴리에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된다.
액체 비히클의 총 양은 임의의 적합한 또는 원하는 양으로 제공될 수 있다. 구현예들에서, 액체 비히클은 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 75 중량% 내지 약 97 중량%, 또는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%, 또는 약 85 중량% 내지 약 95 중량%의 양으로 잉크 조성물에 존재한다.
본원의 잉크 조성물은 또한 착색제를 함유할 수 있다. 안료, 염료, 염료 분산액, 안료 분산액, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함하는 임의의 적합한 또는 원하는 착색제가 본원의 구현예들에서 사용될 수 있다.
착색제는 착색제 분산액의 형태로 제공될 수 있다. 구현예들에서, 착색제 분산액은 약 20 내지 약 500 나노미터(nm), 또는 약 20 nm 내지 약 400 nm, 또는 약 30 nm 내지 약 300 nm의 평균 입자 크기를 갖는다. 구현예들에서, 착색제는 염료, 안료 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 선택적으로, 착색제는 착색제, 선택적 계면활성제 및 선택적 분산제를 포함하는 분산액이다. 구현예들에서, 착색제는 존재하고 안료, 안료 분산물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
언급된 바와 같이, 임의의 적합한 또는 원하는 착색제는 본원의 구현예들에서 선택될 수 있다. 착색제는 염료, 안료 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 염료의 예는 음이온성 염료, 양이온성 염료, 비이온성 염료, 쯔비터이온성(zwitterionic) 염료 등을 포함한다. 적합한 염료의 구체적인 예는 식품 염료 예컨대 푸드 블랙 1호, 푸드 블랙 2호, 푸드 레드 40호, 푸드 블루 1호, 푸드 옐로우 7호 등, FD & C 염료, 에시드 블랙 염료(No.1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194 등), 에시드 레드 염료(No. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256 등), 에시드 블루 염료(No. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193, 209 등), 에시드 옐로우 염료(No.3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151 등), 다이렉트 블랙 염료(No. 4, 14, 17, 22, 27, 38, 51, 112, 117, 154, 168 등), 다이렉트 블루 염료(No. 1, 6, 8, 14, 15, 25, 71, 76, 78, 80, 86, 90, 106, 108, 123, 163, 165, 199,226 등), 다이렉트 레드 염료(No. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236 등), 다이렉트 옐로우 염료(No.4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157 등), 반응성 염료, 예컨대, 반응성 레드 염료(No. 4, 31, 56, 180 등), 반응성 블랙 염료(No. 31 등), 반응성 옐로우 염료(No. 37 등); 안트라퀴논 염료, 모노아조 염료, 디아조 염료, 프탈로시아닌 유도체, 예컨대, 다양한 프탈로시아닌 설포네이트 염, 아자(18)아눌렌, 포르마잔 구리 착물, 트리페노디옥사진 등; 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 안료의 예는 흑색 안료, 백색 안료, 청록색 안료, 자홍색 안료, 황색 안료 등을 포함한다. 또한, 안료는 유기 또는 무기 입자일 수 있다. 적합한 무기 안료는 카본 블랙을 포함한다. 그러나, 다른 무기 안료, 예컨대, 산화 티탄, 코발트 블루(CoO-Al203), 크롬 옐로우(PbCr04), 및 산화철이 적합할 수 있다. 적합한 유기 안료는 예를 들어, 디아조 안료 및 모노아조 안료를 포함하는 아조 안료, 폴리시클릭 안료(예를 들어, 프탈로시아닌 안료, 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린), 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌린 안료, 피란트론 안료 및 퀴노프탈론 안료), 불용성 염료 킬레이트(예를 들어, 염기성 염료형 킬레이트 및 산성 염료형 킬레이트), 니트로 안료, 니트로소 안료, 안탄트론 안료, 예컨대 PR168 등을 포함한다. 프탈로시아닌 블루 및 그린의 대표적인 예는 구리 프탈로시아닌 블루, 구리 프탈로시아닌 그린 및 이의 유도체(피그먼트 블루 15, 피그먼트 그린 7 및 피그먼트 그린 36)를 포함한다. 퀴나크리돈의 대표적인 예는 피그먼트 오렌지 48, 피그먼트 레드 49, 피그먼트 레드 122, 피그먼트 레드 192, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 레드 206, 피그먼트 레드 207, 피그먼트 레드 209, 피그먼트 바이올렛 19 및 피그먼트 바이올렛 42를 포함한다. 안트라퀴논의 대표적인 예는 피그먼트 레드 43, 피그먼트 레드 194, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 216 및 피그먼트 레드 226을 포함한다. 페릴렌의 대표적인 예는 피그먼트 레드 123, 피그먼트 레드 149, 피그먼트 레드 179, 피그먼트 레드 190, 피그먼트 레드 189 및 피그먼트 레드 224를 포함한다. 티오인디고이드의 대표적인 예는 피그먼트 레드 86, 피그먼트 레드 87, 피그먼트 레드 88, 피그먼트 레드 181, 피그먼트 레드 198, 피그먼트 바이올렛 36 및 피그먼트 바이올렛 38을 포함한다. 헤테로시클릭 옐로우의 대표적인 예는 피그먼트 옐로우 1, 피그먼트 옐로우 3, 피그먼트 옐로우 12, 피그먼트 옐로우 13, 피그먼트 옐로우 14, 피그먼트 옐로우 17, 피그먼트 옐로우 65, 피그먼트 옐로 73, 피그먼트 옐로우 74, 피그먼트 옐로우 90, 피그먼트 옐로우 110, 피그먼트 옐로우 117, 피그먼트 옐로우 120, 피그먼트 옐로우 128, 피그먼트 옐로우 138, 피그먼트 옐로우 150, 피그먼트 옐로우 151, 피그먼트 옐로우 155 및 피그먼트 옐로 213을 포함한다. 이러한 안료는 BASF Corporation, Engelhard Corporation 및 Sun Chemical Corporation을 비롯한 다수의 공급원으로부터 분말 또는 프레스 케이크 형태로 상업적으로 이용가능하다. 사용될 수 있는 흑색 안료의 예는 탄소 안료를 포함한다. 탄소 안료는 허용가능한 광학 밀도 및 인쇄 특징을 제공하는 상업적으로 이용가능한 대부분의 임의의 탄소 안료일 수 있다. 본 시스템 및 방법에 사용하기에 적합한 탄소 안료는 제한 없이, 카본 블랙, 흑연, 유리질 탄소, 목탄 및 이들의 조합물을 포함한다. 이러한 탄소 안료는 다양한 공지된 방법, 예컨대, 채널 방법, 접촉 방법, 노(furnace) 방법, 아세틸렌 방법 또는 열 방법으로 제조될 수 있으며, Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik 및 E.I. DuPont de Nemours and Company와 같은 그러한 벤더들(vendors)로부터 상업적으로 이용가능하다. 적합한 카본 블랙 안료는 제한 없이, Cabot 안료, 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® 안료; Columbian 안료, 예컨대 RAVEN® 5000, 및 RAVEN® 3500; Evonik 안료, 예컨대 컬러 블랙 FW 200, FW 2, FW 2V, FW 1, FW18, FW S160, FW S170, 스페셜 블랙 6, 스페셜 블랙 5, 스페셜 블랙 4A, 스페셜 블랙 4, PRINTEX® U, PRINTEX® 140U, PRINTEX® V, 및 PRINTEX® 140V를 포함한다. 상기 안료 목록은 미개질 안료 미립자, 작은 분자 부착 안료 미립자, 및 중합체 분산 안료 미립자를 포함한다. 다른 안료뿐만 아니라 이들의 혼합물이 또한 선택될 수 있다. 안료 입자 크기는 액상 비히클에서 입자의 안정한 콜로이드 현탁을 가능하게 하고, 잉크가 열 잉크젯 프린터 또는 압전 잉크젯 프린터에 사용될 때 잉크 채널의 막힘(clogging)을 방지하기 위해 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
착색제는 임의의 바람직한 또는 유효한 양으로 잉크 조성물에 존재할 수 있고, 구현예에서, 착색제는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.05 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
구현예에서, 본원의 잉크 조성물은, 실온에서 원하는 점도 및 잉크 전사를 위한 가열 온도에서 원하는 점도의 원하는 특성을 유지하면서, 고 착색제 농도, 구현예에서 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 50 중량% 초과, 구현예에서 60 중량% 초과의 착색제 또는 안료 농도의 사용을 추가로 가능하게 한다.
개시된 잉크는 또한 계면활성제를 함유한다. 적합한 계면활성제의 예는 이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 쯔비터이온성 계면활성제 등, 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 계면활성제의 예는 알킬 폴리에틸렌 옥사이드, 알킬 페닐 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드 블록 공중합체, 아세틸렌성 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 옥사이드 (디)에스테르, 폴리에틸렌 옥사이드 아민, 양성자화된 폴리에틸렌 옥사이드 아민, 양성자화된 폴리에틸렌 옥사이드 아미드, 디메티콘 코폴리올, 치환된 아민 옥사이드 등을 포함하며, 특정 예는 일차, 이차, 및 삼차 아민 염 화합물, 예컨대 염산 염, 라우릴아민의 아세트산 염, 코코넛 아민, 스테아릴아민, 로진 아민; 사차 암모늄 염 유형 화합물, 예컨대 라우릴트리메틸암모늄 염화물, 세틸트리메틸암모늄 염화물, 벤질트리부틸암모늄 염화물, 벤즈알코늄 염화물 등; 피리디늄 염 유형 화합물, 예컨대 세틸피리디늄 염화물, 세틸피리디늄 브로마이드 등; 비이온성 계면활성제, 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 아세틸렌 알코올, 아세틸렌 글리콜; 및 다른 계면활성제, 예컨대 2- 헵타데세닐-하이드록시에틸이미다졸린, 디하이드록시에틸스테아릴아민, 스테아릴디메틸베타인, 및 라우릴디하이드록시에틸베타인; 불소계면활성제; 등 뿐만 아니라, 이들의 혼합물을 포함한다. 비이온성 계면활성제의 추가적인 예는 IGEPAL CA-210™ IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL CO-890™, IGEPAL C0-720™, IGEPAL C0-290™, IGEPAL CA-21OTM, ANTAROX 890™, 및 ANTAROX 897™로서 Rhone-Poulenc으로부터 이용가능한, 폴리아크릴산, 메살로스(methalose), 메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 셀룰로스, 하이드록시 에틸 셀룰로스, 카복시 메틸 셀룰로스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 디알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시) 에탄올을 포함한다. 적합한 비이온성 계면활성제의 다른 예는 SYNPERONIC™ PE/F, 예컨대 SYNPERONIC™ PE/F 108로서 상업적으로 이용가능한, 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체를 포함한다. 적합한 음이온성 계면활성제의 다른 예는 설페이트 및 설포네이트, 나트륨 도데실설페이트(SDS), 나트륨 도데실벤젠 설포네이트, 나트륨 도데실나프탈렌 설페이트, 디알킬 벤젠알킬 설페이트 및 설포네이트, 산, 예컨대 Sigma-Aldrich로부터 이용가능한 아비틱산(abitic acid), Daiichi Kogyo Seiyaku로부터 이용가능한 NEOGEN R™, NEOGEN SC™, 이들의 조합 등을 포함한다. 적합한 음이온성 계면활성제의 다른 예는 Dow Chemical Company로부터의 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트인 DOWFAX™ 2A1 및/또는 Tayca Corporation(일본)으로부터의 TAYCA POWER BN2060을 포함하며, 이는 분지형 나트륨 도데실 벤젠 설포네이트이다. 일반적으로 양으로 하전된 적합한 양이온성 계면활성제의 다른 예는 알킬벤질 디메틸 암모늄 염화물, 디알킬 벤젠알킬 암모늄 염화물, 라우릴 트리메틸 암모늄 염화물, 알킬벤질 메틸 암모늄 염화물, 알킬 벤질 디메틸 암모늄 브로마이드, 벤즈알코늄 염화물, 세틸 피리디늄 브로마이드, C12, C15, C17 트리메틸 암모늄 브로마이드, 사원화된(quaternized) 폴리옥시에틸알킬아민의 할라이드 염, 도데실벤질 트리에틸 암모늄 염화물, Alkaril Chemical Company로부터 이용가능한 MIRAPOL™ 및 ALKAQUAT™, Kao Chemicals로부터 이용가능한 SANIZOL™(벤즈알코늄 염화물) 등, 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. 임의의 2개 이상의 계면활성제의 혼합물이 사용될 수 있다.
선택적 계면활성제는 임의의 원하는 양 또는 유효량으로 존재할 수 있으며, 구현예들에서, 계면활성제는 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다. 계면활성제는 일부 경우에서 분산제로서 명명된다는 점이 주목되어야 한다.
잉크 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 잉크 조성물에 포함될 수 있는 선택적 첨가제는 살생물제, 살진균제, pH 조절 제제, 예컨대 산 또는 염기, 포스페이트 염, 카복실레이트 염, 설파이트 염, 아민 염, 완충 용액 등, 격리제, 예컨대 EDTA(에틸렌디아민 테트라 아세트산), 점도 개질제, 평활제 등뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다.
구현예들에서, 본원의 방법은 설폰화된 폴리에스테르 수지, 물, 선택적 공용매, 선택적 착색제, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함한다. 특정 구현예들에서, 잉크는 다음과 같이 제조된다: 1) 설폰화된 폴리에스테르의 제조; 2) 계면활성제로 선택적으로 안정화되는 착색제의 분산물의 제조; 3) 설폰화된 폴리에스테르와 착색제 분산물 및 이소프렌 고무의 혼합; 및 4) 다른 성분, 예컨대 물, 공용매, 및 선택적 첨가제의 첨가.
구현예들에서, 본원의 디지털 오프셋 인쇄의 방법은 본 개시의 잉크 조성물을 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계로서, 상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 가지는, 단계; 잉크 이미지를 형성하는 단계; 및 잉크 이미지를 이미지화 부재의 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계를 포함한다.
본 개시에 따른 잉크 조성물은 디지털 오프셋 인쇄에서의 사용에 제한되지 않는다. 본원에 개시되는 잉크 조성물은 또한 종래의 오프셋 인쇄 또는 하이브리드의 종래의 오프셋 및 디지털 오프셋 인쇄 시스템에 유용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 개시의 잉크 조성물은 디지털 오프셋 인쇄 시스템에 고유한 시스템 요건을 충족시킨다.
구현예들에서, 본원의 디지털 오프셋 인쇄의 방법은 잉크 조성물을 잉크 테이크 업 온도에서 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계로서, 상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 가지는 단계; 잉크 이미지를 형성하는 단계; 잉크 이미지를 잉크 전사 온도에서 이미지화 부재의 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계를 포함하며; 잉크 조성물은: 물; 선택적 공용매; 선택적 착색제; 설폰화된 폴리에스테르; 및 이소프렌 고무를 포함한다. 구현예들에서, 잉크 조성물을 도포하는 단계는 아닐록스 전달 시스템을 사용하여 잉크 조성물을 도포하는 단계를 포함한다.
보통지, 예컨대 XEROX® 4024 종이, XEROX® Image Series 종이, Courtland 4024 DP 종이, 줄이 쳐진 노트북 종이, 본드지, 실리카 코팅 종이, 예컨대 Sharp Company 실리카 코팅 종이, JuJo 종이, HAMMERMILL LASERPRINT® 종이 등, 광택 코팅 종이, 예컨대 XEROX® Digital Color Gloss, Sappi Warren Papers LUSTROGLOSS® 등, 투명 재료, 직물, 텍스타일 제품, 플라스틱, 중합체 필름, 유리, 유리판, 무기 기재, 예컨대 금속 및 목재, 뿐만 아니라 독립형 객체를 위한 제거가능한 지지체의 경우, 왁스 또는 염과 같은, 용융 또는 용해 가능한 기재 등을 포함하는 임의의 적합한 기재, 기록 시트 또는 제거가능한 지지체, 스테이지, 플랫폼 등은 본원의 잉크 조성물을 침착시키기 위해 사용될 수 있다. 기재는 종이, 플라스틱, 접은 판지, 크래프트 종이 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 구현예들에서, 기재는 라벨이다. 라벨은 상기 언급된 유형의 기재 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있다. 구현예들에서, 기재는 식품 포장, 의약 포장 등을 포함한다. 특정 구현예들에서, 본원의 잉크 조성물은 언더코트(undercoat)를 형성한다. 구현예들에서, 기재는 3차원 기재를 포함한다. 구현예들에서, 기재는 의료 기기, 예컨대 카테터, 온도계, 심장 스텐트, 프로그래밍가능 심박 조율기, 다른 의료 기기, 메뉴, 식품 포장 물질, 화장품 도구 및 생성물, 및 임의의 다른 원하는 3차원 기재를 포함한다. 추가 구현예들에서, 기재는 주문형 디지털 인쇄 ID 코드, 단기(short-run) 인쇄가능 물질 3차원 의료 및 임의의 다른 원하는 3차원 기재를 포함한다.
실시예 1
고도로 설폰화된 폴리에스테르 합성(7.5 중량% 설폰화 ).
기계적 교반기, 증류 장치 및 하단 배수구 밸브를 구비하는 갖는 5 갤런 Parr 반응기는 디메틸 테레프탈레이트(3.492 킬로그램), 디메틸-5-설포-이소프탈레이트 나트륨 염(940 그램), 1,2-프로판디올(2.9 킬로그램), 디에틸렌 글리콜(449 그램) 및 FASCAT® 4100(7.2 그램)으로 충전되었다. 혼합물은 질소 흐름(3 SCFH) 하에서 120℃로 가열되었고, 그 후 50 rpm에서의 교반이 개시되었다. 그 다음, 혼합물은 180℃의 온도가 획득될 때까지 다음 2시간 동안 0.5℃/분으로 가열되었으며, 그 동안, 메탄올 부산물이 증류 리시버에 수집되었다. 그 다음, 혼합물은 210℃의 온도가 획득될 때까지, 0.25℃의 속도로 가열되었으며, 그 동안, 메탄올 및 과잉의 1, 2-프로판디올 모두가 증류 리시버에 수집되었다. 그 다음, 진공은 4.4 mm-Hg가 1 시간의 기간에 걸쳐 210℃에서 획득될 때까지 점진적으로 인가되었다. 그 다음, 혼합물은 질소와 함께 대기압으로 재가압되었고, 내용물은 하단 배수구를 통해 컨테이너로 배출되었다. 그 다음, 생성물은 하룻밤 동안 실온으로 냉각되도록 허용된 후, FitzMill®을 사용하여 과립화(granulation)가 이어졌다. 수득한 생성물은 55.4℃의 개시 유리전이 온도, 1,326 g/몰의 수평균 분자량, 2,350 g/몰의 중량 평균 분자량, 및 135.9℃의 연화점을 나타내었다.
실시예 2, 3, 및 4
디지털 오프셋 잉크로의 제형
표 1에 표시된 바와 같은 성분을 갖는 실시예 2, 3, 및 4는 아래와 같이 잉크로 제형화되었다.
30 밀리리터 호박색 유리 병에 안료 분산물, 설포폴리에스테르, 및 설폴란이 첨가되었다. 혼합물은 교반하면서 95℃로 가열되었다. 잉크 실시예 2는 점도, 롤아웃(블레이어 롤러(brayer roller) 시험) 및 리소그래픽 오프셋 인쇄 시험을 통해 특징지어졌다. 잉크의 점도는 도 3에 표시된다.
Figure 112019048432656-pat00004
코팅된 종이 기재 상으로의 롤아웃 시험.
실시예 2, 3, 및 4의 잉크는 유리판 상에서 롤링되었다. 다음으로, 실시예 2, 3, 및 4의 잉크 각각으로 로드된 블레이어 롤러는 한 피스의 코팅된 종이 상으로 롤 아웃되었다. 양호한 광학 밀도 및 영역 커버리지(area coverage)가 관측되었다. 도 4는 좌측으로부터 우측으로, 실시예 2, 3, 및 4의 잉크로 제조된 롤링된 시트 각각의 이미지이다. 잉크는 또한 Xerox® Digital Color Elite Gloss® 상으로 롤 아웃되어 유사한 결과(미도시)를 가졌다.
실시예 5, 6, 및 7
디지털 오프셋 잉크로의 제형
표 2에 표시된 바와 같은 성분을 갖는 실시예 5, 6, 및 7은 아래와 같이 잉크로 제형화되었다.
30 밀리리터 호박색 유리 병에 안료 분산물, 설포폴리에스테르, 및 설폴란이 첨가되었다. 혼합물은 교반하면서 95℃로 가열되었다. 잉크 실시예 5는 점도, 롤 아웃(블레이어 롤러 테스트), 및 리소그래픽 오프셋 인쇄 시험을 통해 특징화되었다. 실시예 5의 잉크의 전단 점도(shear viscosity)는 도 5에 도시된다.
Figure 112019048432656-pat00005
코팅된 종이 기재 상으로의 롤아웃 시험.
실시예 5, 6, 및 7의 잉크는 유리판 상에서 롤링되었다. 다음으로, 실시예 5, 6, 및 7의 잉크 각각으로 로드된 블레이어 롤러는 한 피스의 코팅된 종이 상으로 롤 아웃되었다. 양호한 광학 밀도 및 영역 커버리지(area coverage)가 관측되었다. 도 6는 좌측으로부터 우측으로, 실시예 7, 6, 및 5의 잉크로 제조된 롤링된 시트 각각의 이미지이다. 잉크는 또한 Xerox® Digital Color Elite Gloss® 상으로 롤 아웃되어 유사한 결과(미도시)를 가졌다.
리소그래픽 인쇄 고정구 상에서의 폴리이소프렌을 함유하는 잉크의 시험.
잉크 실시예 5 및 6은 전형적인 리소그래픽 인쇄 조건 하에서 블랭킷으로부터의 잉크 전사의 효율을 평가하기 위해 디지털 오프셋 인쇄 고정구 상에서 시험되었다. 아닐록스 롤은 잉크로 충전되었고, 블랭킷으로 전사되었으며, 그 다음 Sterling® Gloss #80 종이 상으로 오프셋 가압된 다음에, 새로운 종이와 이전 잉크가 묻은 블랭킷 사이의 제2 및 제3 오프셋 이벤트가 이어져서 블랭킷('체이스 시트') 상에 잔류할 수 있는 잔류 잉크를 모니터링하였다.
도 7은 실시예 5에 대한 오프셋 인쇄 결과를 도시한다. 우측 상에서, 전사 시트는 제2 및 제3 체이스 시트 상의 잔류 잉크의 임의의 흔적 없이, 블랭킷으로부터 종이로의 100% 전사를 갖는 0.5 m/s에서 직접적으로 사용되는 잉크를 도시한다. 광학 밀도(OD)가 1.5 OD 사양과 비교하여 약간 낮았다는 것이 이러한 제형 인쇄에 대해 주목되었다. 잉크 재-제형을 수행하기보다, 잉크는 ½ 시간 동안 아닐록스 상에서 회전됨으로써, 잉크는 농축되었다. 좌측 상에서, 보다 농축된 잉크는 사양 내에서 더 높은 OD 인쇄를 도시하며 주요 전사 영역에서 100% 전사를 갖는다. 잉크가 이러한 제어되지 않은 건조 시험에서 과-건조된 에지 상에만 잔류하고, 무시될 수 있다. 실시예 6에 대한 인쇄 결과는 실시예 5와 동일하였으며, 단지 차이는 Cariflex™ 함량이 더 높을수록, 실시예 6이 더 빨리 건조되는 경향이 있고 고속 인쇄에 유리하게 될 수 있다는 점이다. 이러한 완전한, 100%에서의 전사는 베어(bare) 블랭킷을 갖는 이러한 고정구를 사용하는 자외선 잉크에 대해 관측되지 않았으며; 본 수성 제형은 우리의 스크리닝 공정에 의해 아직 관측되지 않은 최고의 전사 성능을 표시한다는 점이 주목되어야 한다.
코팅된 종이 상의 건조된 인쇄물은 예비 견고성(robustness) 시험을 받았다. 결과는 아래와 같이 요약된다.
인쇄물은 Scotch™ 테이프가 압력을 가하여 인쇄 표면에 적용되었고 깨끗하게 제거된, 테이프 시험에 견고하였다.
인쇄물은 임의의 잉크의 제거 없이, 면봉이 물에 침지되었고 10회 인쇄 표면에 걸쳐 압력을 가하여 마찰된 물 면봉 시험에 견고하였다.
인쇄물은 MEK(메틸 에틸 케톤) 마찰 시험에 대한 일부 견고성을 도시하였으며; MEK 이중 마찰의 3 이중 마찰은 인쇄된 잉크를 제거하였으며, 이는 UV 경화성 잉크(>10 이중 마찰을 도시함)보다 미만이지만 표적화된 시장을 위한 전형적인 수성 잉크이다.
따라서, 수인성 디지털 오프셋 잉크 조성물이 제공되며, 구현예에서 고도로 설폰화된(예컨대 3.5% 설폰화보다 더 크거나 또는 7.5% 초과의 설폰화) 폴리에스테르 및 폴리이소프렌 첨가제를 함유한다. 구현예들에서, 잉크 조성물은 설폰화된 폴리에스테르 나노입자 수성 제형에서 수인성 고무 에멀젼을 포함한다. 구현예들에서, 잉크 조성물은 리소그래픽 잉크의 통상적인 스플리팅(splitting)보다는 완전한 전사를 산출한다. 잉크는 디지털 오프셋 블랭킷으로부터의 완전한 전사를 입증하는 제1 수인성 잉크 제형인 것으로 믿어진다. 구현예들에서, 디지털 오프셋 인쇄 잉크는 경화성 단량체, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 단량체가 없다(즉, 이를 함유하지 않는다). 잉크 조성물은 많은 용도에 적합하고, 특히 음식 및 의료 라벨 및 패키징과 같은 용도에 적합하다.
상기-개시된 및 다른 특징 및 기능의 변형, 또는 그 대안은 바람직하게는 많은 다른 상이한 시스템 또는 응용으로 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 하기 청구항에 의해 망라되도록 또한 의도되는 그 내의 다양한 현재 예측하지 못한 또는 예상하지 못한 대안, 수정, 변형 또는 개선은 당업자에 의해 그 후에 이루어질 수 있다. 청구항에서 구체적으로 인용되지 않는 한, 청구항의 단계 또는 구성요소는 임의의 특정 순서, 수, 위치, 크기, 형상, 각도, 색상, 또는 물질에 관련하여 명세서 또는 임의의 다른 청구항으로부터 암시되거나 함축되지 않아야 한다.

Claims (22)

  1. 물;
    선택적 공용매;
    선택적 착색제;
    나트륨 설폰화된 폴리에스테르; 및
    이소프렌 고무;를 포함하는 수성 잉크 조성물로서,
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 7.5 몰%의 설폰화도를 갖고,
    상기 나트륨 설폰화된 폴리에스테르는 하기 식을 가지며,
    Figure 112022048869373-pat00013

    여기서,
    R은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    R1은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    x는 10 내지 100,000이고;
    y는 7.5 몰%이고;
    z는 10 내지 100,000이고; 및
    상기 수성 잉크 조성물은 45℃ 내지 80℃의 잉크 테이크 업 온도에서 3,000 내지 90,000 센티푸아즈의 제1 점도를 갖고 18℃ 내지 30℃의 잉크 전사 온도에서 100,000 내지 2,000,000 센티푸아즈의 제2 점도를 갖는 디지털 오프셋 잉크 조성물인 수성 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 분지형 폴리머를 포함하는 수성 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 선형 폴리머를 포함하는 수성 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 트리메틸올프로판, 1,2-프로판디올, 디에틸렌 글리콜, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 폴리올 단량체 단위를 포함하고; 및
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 테레프탈산, 설폰화된 이소프탈산, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 이산 단량체 단위를 포함하는 수성 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 시스-폴리이소프렌을 포함하는 수성 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 이소프렌, 및 이들의 조합으로 구성되는 군의 구성원을 포함하는 공중합체를 포함하는 수성 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 상기 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 6.5 중량%의 양으로 상기 수성 잉크 조성물에 존재하는 수성 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 상기 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 3 중량%의 양으로 상기 수성 잉크 조성물에 존재하는 수성 잉크 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공용매는 존재하고, 설폴란, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 2-피롤리디논, 폴리에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 수성 잉크 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색제는 존재하고, 안료, 안료 분산물, 또는 이들의 조합을 포함하는 수성 잉크 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물은 오프셋 인쇄 공정에서 블랭킷으로부터 기재로 100% 전사를 제공하는 특징을 갖는 수성 잉크 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물은 경화성 단량체가 없는 수성 잉크 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 수인성 고무 에멀젼을 포함하는 수성 잉크 조성물.
  14. 수성 잉크 조성물을 잉크 테이크 업 온도에서 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면 상으로 도포하는 단계;
    잉크 이미지를 형성하는 단계;
    상기 잉크 이미지를 잉크 전사 온도에서 상기 이미지화 부재의 상기 재이미지화 가능한 표면으로부터 인쇄가능 기재로 전사시키는 단계;를 포함하는 디지털 오프셋 인쇄 방법으로서,
    상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재는 그 상에 배치되는 축임 유체를 갖고,
    상기 수성 잉크 조성물은:
    물;
    선택적 공용매;
    선택적 착색제;
    나트륨 설폰화된 폴리에스테르; 및
    이소프렌 고무;를 포함하고,
    여기서 상기 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 7.5 몰%의 설폰화도를 갖고,
    상기 나트륨 설폰화된 폴리에스테르는 하기 식을 가지며,
    Figure 112022048869373-pat00014

    여기서,
    R은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    R1은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    x는 10 내지 100,000이고;
    y는 7.5 몰%이고;
    z는 10 내지 100,000이고; 및
    상기 수성 잉크 조성물은 45℃ 내지 80℃의 잉크 테이크 업 온도에서 3,000 내지 90,000 센티푸아즈의 제1 점도를 갖고 18℃ 내지 30℃의 잉크 전사 온도에서 100,000 내지 2,000,000 센티푸아즈의 제2 점도를 갖는 디지털 오프셋 잉크 조성물인 디지털 오프셋 인쇄 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물을 도포하는 단계는 아닐록스 전달 시스템을 사용하여 상기 수성 잉크 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 시스-폴리이소프렌을 포함하거나;
    상기 이소프렌 고무는 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 이소프렌, 및 이들의 조합으로 구성되는 군의 구성원을 포함하는 공중합체를 포함하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물은 상기 재이미지화 가능한 이미지화 부재 표면으로부터 상기 인쇄가능 기재로 100% 전사를 제공하는 특징을 갖는 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물은 경화성 단량체가 없는 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 수인성 고무 에멀젼을 포함하는 방법.
  20. 나트륨 설폰화된 폴리에스테르 수지, 물, 선택적 공용매, 선택적 착색제, 및 이소프렌 고무를 배합하여 수성 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    상기 설폰화된 폴리에스테르는 적어도 7.5 몰%의 설폰화도를 갖고,
    상기 나트륨 설폰화된 폴리에스테르는 하기 식을 갖는 방법:
    Figure 112022048869373-pat00015

    여기서,
    R은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    R1은 2 내지 25개의 탄소 원자의 알킬렌이고;
    x는 10 내지 100,000이고;
    y는 7.5 몰%이고;
    z는 10 내지 100,000이다.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 수성 잉크 조성물은 경화성 단량체가 없는 방법.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 이소프렌 고무는 수인성 고무 에멀젼을 포함하는 방법.
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