KR19980086980A - 잉크에 이용되는 색소 분산액을 만들기 위한 과정 - Google Patents

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KR19980086980A
KR19980086980A KR1019980017051A KR19980017051A KR19980086980A KR 19980086980 A KR19980086980 A KR 19980086980A KR 1019980017051 A KR1019980017051 A KR 1019980017051A KR 19980017051 A KR19980017051 A KR 19980017051A KR 19980086980 A KR19980086980 A KR 19980086980A
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로빈 간트 그느리히
안나 마리 피어슨
아소쿠 비시누 간갈
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맥아들 존 제이
렉스마크 인터네셔널 인코포레이티드
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Abstract

잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법과 이 방법으로부터 얻어지는 잉크. 상기 방법은 착색제 덩어리를 포함하고 플라스틱 매체를 이용하여 덩어리의 크기를 감소시킨 분산액을 조합하는 것을 포함한다. 상기 분산액은 선택적으로 증류수나 이온 소실된 물 같은 액체 운반체의 존재하에서 착색제 덩어리를 분산제에 분산시켜서 형성된다. 상기 분산액에서 착색제는 카본블랙, 노랑, 시안 또는 마젠타 색소나 이들의 조합이 될 수 있다. 상기 플라스틱 매체는 폴리스티렌 같은 그라인딩 매체인 것이 바람직하다.

Description

잉크에 이용되는 색소 분산액을 만들기 위한 과정
이 발명은 잉크를 만들기 위한 진보된 방법에 관한 것이다. 특히 이 발명은 잉크조성물에 사용될 수 있는 착색제(colorant) 분산액을 만들기 위한 진보된 방법에 관한 것이다.
관용적으로 잉크는 색소나 염료 화합물 같은 착색제를 포함한다. 예를 들어 색소를 기제로 한 잉크는 전형적으로 한 개의 입자들이 모여서 클러스터를 형성한 색소덩어리(pigment agglomerates)를 분산제(dispersant)에 분산시켜서 만들어진다. 색소덩어리의 크기는 유리, 스테인레스 스틸 또는 산화 지르코늄 같은 종래의 그라인딩 매체(grinding media)를 이용하여 색소 분산액을 그라인딩 하는 것에 의해 감소될 수 있다.
잉크젯 잉크에서 이용하기 위한 색소 분산액을 만들 때, 예를 들면 종래의 그라인딩 매체는 분산액의 pH를 과도한 수준으로 변화시키거나 분산액의 오염을 가져오기 때문에 환영받지 못하는 것으로 알려져 있다. 과도하게 높은 pH는 잉크 프라세싱(ink processing)과 프린팅 장치의 부조화를 가진 잉크가 되는 결과를 발생시킬 수 있다. 예를 들어 오염은 상술된 색소 분산액으로부터 조합되는 잉크의 변색을 일으키는 결과가 될 수 있다.
이 발명은 착색제 분산액을 그라인딩하기 위한 플라스틱 매체(plastic media)가 색소 분산액에서 착색제 덩어리 크기를 만족스러울 정도로 감소시키는 반면 pH를 과도하게 변화시키거나 분산액을 부당하게 오염시키지 않는다는 발견에 기초하고 있다. 더구나 여기서 기술하는 플라스틱 매체를 이용하면 예기치 못하게 우수한 전 범위(gamut)의 색을 가진 잉크조성물이 되는 결과로 된다.
일반적으로 잉크는 기저판(substrate)에 프린트되고 건조될 수 있는 유체(fluid)나 페이스트(paste)를 형성하기 위해 매개물(vehicle)이나 운반체(carrier)에 분산되거나 용해되는 착색제의 혼합물이다. 이용되는 착색제는 일반적으로 색소(pigments), 안료(lakes), 염료나 이들 물질의 조합물이다. 매개물은 프린팅 공정동안에 착색제를 위한 운반체로서 작용하고, 다수의 경우에 있어서, 기저판에 착색제를 바인드 하는 역할을 한다. 잉크는 종이, 종이판, 금속 쉬트, 금속 박, 플라스틱 필름, 모울드된 플라스틱 제품, 텍스타일과 유리같은 많은 기저판 위의 얇은 필름에 도포될 수 있다.
미국 특허 번호 제5,158,606과 4,038,241에는 색소 유화제 같은 구성요소로서 폴리스티렌(polystyrene)을 포함할 수 있는 것을 개시하고 있다. 그러나, 이런 참고자료는 그라인딩 매체로서 폴리스티렌을 이용하는 것보다 잉크에 구성요소로서 폴리스티렌을 융합하고 있다.
미국 특허 번호 제5,158,606에서는 마찰 방지 저항성 프린팅 잉크가 그 안에 중합체 라텍스를 유화시키고 매개물에 색소를 분산시켜서 형성될 수 있다고 개시하고 있다.
여기서 넓게 기술되고 구체화된 이 발명의 목적과 일치되는 이러한 여러 이점을 달성하기 위하여, 이 발명은 분산제, 최초 크기의 덩어리를 가진 착색제와 플라스틱 매체를 이용해서 최초 착색제 덩어리 크기를 감소시킨 착색제를 혼합시킴에 의해 잉크에 사용될 수 있는 분산액을 만들기 위한 방법에 관한 것이다. 분산액은 선택적으로 증류수나 이온 소실된 물(deionized water)같은 액체 운반체의 존재하에 분산제에 착색제 덩어리를 분산시켜서 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 착색제는 노랑, 시안, 카본블랙이나 마젠타 색소 또는 이들의 조합으로부터 발생되는 색을 포함하는 분산액에서 어떤 색이라도 될 수 있다. 플라스틱 매체는 바람직하게 약 1.45㎏/l미만, 바람직하게는 1.00㎏/l과 가장 바람직하게는 0.75㎏/l이며 그 안의 모든 범위를 포함하는 큰 밀도를 가진 그라인딩 매체이다. 그런 플라스틱 매체는 예를 들면 스티렌(styrene), 카보네이트(carbonate), 아마이드(amide), 에스테르나 백본(backbone)으로부터 유래된 우레탄 공중합체와 그들로부터 조합된 혼합물을 포함하는 매체를 포함한다. 플라스틱 매체는 바람직하게 착색제의 덩어리 크기를 감소시킨 형상과 크기이다.
이 발명은 또한 그런 분산액을 포함하는 잉크뿐만 아니라 개시된 방법에 의해서 얻어진 분산액에 관련된 것이다.
상술한 일반 기술과 후술하는 자세한 기술 모두는 예시이고 설명일 뿐, 청구된 발명을 제한하는 것은 아니다.
예를 들면 잉크를 형성하는 것은 색소 같은 착색제 분산액을 형성하고 잉크를 형성하기 위해 액체에 착색제 분산액을 융합시키는 두 단계로 일어난다. 더 나아가 예를 들어 착색제 분산액은 습윤(wetting), 그라인딩과 분산의 세 단계로 일어나며, 이들 단계들은 겹쳐질 수 있고, 일반적으로 순서에 제한 받지 않는다.
습윤 단계는 일반적으로 착색제 덩어리의 표면에 흡수된 기체나 다른 오염물질을 후술하는 착색제 표면에 습윤 매개물을 부착시켜서 제거한다. 습윤 과정을 강화하기 위해 신선한 착색제 표면은 집합체(aggregate)(크기가 감소된 덩어리)와 그라인딩 하기 전에 덩어리를 구성하는 착색제 입자가 기계적으로 분리됨에 의해 습윤 매개물에 노출되는 것이 바람직하다.
다른 단계인 그라인딩 과정은 착색제 덩어리의 크기를 감소시키는 것이다. 착색제 덩어리와 입자들은 자주 부드럽고 채워진 클러스터로 각각 뭉쳐진다. 그라인딩은 착색제 덩어리의 크기를 감소시키고, 덩어리를 적어도 분리된 집합체와 입자들로 구성되는 그룹에서 선택된 한 요소로 분리시킴으로써, 착색제 표면적을 더 노출시킨다. 습윤에 이용할 수 있는 착색제 표면적을 증가시킴에 따라 착색제 집합체와 입자들은 습윤 매개물로 더 잘 분사되고 결과적으로 더 나은 착색제 분산액이 된다.
그라인딩 과정은 분산액의 요구되는 이용, 분산액이 융합되는 잉크의 유형, 이용되는 분쇄 장치와 매체의 유형과 분쇄 장치에서 요구되는 원료처리량과 보존 시간 같은 몇 가지 파라미터(parameters)에 의존해서 원하는 덩어리(집합체 또는 입자)크기가 얻어질 때까지 계속된다. 이 발명에서 평균 덩어리 크기는 그라인딩 후에 최종적인 집합체와/나 입자들이 약 500nm미만, 바람직하게는 300nm미만, 가장 바람직하게는 200nm미만이며, 상술한 모든 범위를 포함할 수 있도록 감소되는 것이 바람직하다.
분산 과정에서 습윤된 집합체와 입자들은 각각의 입자들로 분리되거나 집합체로 남아있도록 영향을 미치기 위해 완전히 액체 매개물에 분산된다. 각 입자 또는 집합체는 입자들과/이나 집합체 사이의 접촉이 극소화되도록 하기 위해 충분한 분산제로 둘러싸여 진다. 액체 매개물에서 입자들이나 집합체가 다시(덩어리를 형성하기 위해) 클러스터가 된다면, 그 결과는 프라세싱이나 프린팅 장치의 문제가 생기는 원인인 솜 모양의 덩어리로 되기나 덩어리화 라고 부르는 것이다.
이 발명에서, 색소인 것이 바람직한 착색제는 업계에서 널리 공지된 유기색소나 무기색소일 수 있다. 이 발명에서 사용될 수 있는 색소는 잉크로 될 수 있는 한 다른 제한은 없다. 보통 사용되는 유기나 무기 색소는 어느 것이나 이용될 수 있다. 이 발명에서 사용될 수 있는 색소의 실례가 되는 목록은 압축된 킬레이트 질소를 함유하는 색소같이 질소함유 색소, 프탈로시아닌(phthalocyanines)같은 폴리사이클릭 색소, 안트라퀴논(anthraquinones),퀸아크리돈(quinacridones), 티오인디고이드(thioindigoids), 이소인돌리논(isoindolinones)을 포함한다. 사용될 수 있는 다른 색소로는 예를 들어 니트로 색소, 데이라잇 방향성 색소(daylight fluorescent pigment), 카보네이트(carbonates), 크로마트(chromates), 산화티탄, 산화아연, 산화철과 카본블랙이 포함될 수 있다. 이러한 색소는 종래 기술을 통해 만들어질 수 있고, 다수가 상업적으로 이용된다. 바람직하게는 상기 착색제는 색소이고, 카본블랙, 노랑, 시안, 마젠타,빨강, 녹색, 주황 색소나 이들의 조합물 어느 것이나 될 수 있다. 색소는 색소 노랑 74, 색소 파랑 15:4, 또는 빨강 122가 더욱 바람직하다.
관용적으로 분산제는 습윤 매개물과 입자와/나 집합체를 안정화시키는 매개물로도 작용할 수 있다. 이 발명에서 사용될 수 있는 분산제에 관해 어떤 제한도 없다. 사실 색소를 기제로 한 잉크 조성물을 만들기 위해서 사용될 수 있는 어떤 중합체나 비중합체로 된 분산제도 이 발명에 사용될 수 있다. 종종 바람직한 분산제는 중합체로 된 분산제이다. 중합체로 된 분산제의 실례가 되는 목록은 랜덤, 블록과 가지가 있는 중합체를 포함하고 상기 중합체는 자연계에서 음이온제(anionic), 양이온제(cationic) 또는 이온화하지 않는 것(nonionic)이다. 중합체로 된 분산제는 전형적으로 수용해성을 위한 친수성 부분과 색소와 상호작용하기 위한 소수성 부분을 가진다. 더구나 여기서 이용되는 중합체로 된 분산제는 단일중합체, 공중합체( 터폴리머(terpolymer)를 포함하는), 섞이지 않는 혼합물과 섞이는 혼합물을 포함하는 것을 의미한다.
이 발명에서 중합체로 된 분산제는 일반적으로 잉크조성물에서 착색제가 분산될 수 있는 정도까지만 제한되고 그런 중합체로 된 분산제를 만드는데 이용될 수 있는 선구체(precursor) 단위는 제한되지 않는다. 여기서 사용되는 선구체는 모노메릭 유닛(monomeric unit)과 마크로메릭 유닛(macromeric unit)을 포함하는 것을 의미한다.
그런 중합체로 된 분산제를 만들기 위해 사용될 수 있는 모노메릭 유닛의 일반적인 목록에는 예를 들어 아크릴릭 모노머(acrylic monomers), 스티렌 모노머(styrene monomers)와 아마인 그룹(amine groups)을 가진 모노머를 포함한다. 사용될 수 있는 모노머의 실례가 되는 목록에는 아크릴산(acrylic acid)과 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴아마이드(acrylamide)와 메타크릴아마이드(methacrylamide)를 포함한다.
간혹 사용되는 중합체로 된 분산제는 상업적으로 이용되는 것들과 예를 들어 양이온이나 음이온 그룹을 전이하거나 모노메릭 유닛의 자유 레디칼 중합과 같은 압축과 부가중합을 포함하여 종래 기술을 통해 만들어질 수 있는 중합체로 된 분산제 중 어느 것으로 되는 경향이 있다.
이 발명에서 사용될 수 있는 바람직한 중합체로 된 분산제는 자주 세 개의 선구체로부터 조합되는 랜덤 터폴리머이다. 가장 바람직한 선구체는 자주 스티어릴 아크릴레이트(stearyl acrylate), 스티어릴 메타크릴레이트(stearyl methacrylate), 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate),와 라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate)로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 요소와 폴리디알킬실록산(polydialkylsiloxane)으로 끝나는 아크릴로일- 과 메타크릴로일-로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 요소와 아크릴레이트와 메타크릴레이트로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 요소를 포함하는 모노메릭 선구체와 마크로메릭 선구체를 포함한다. 특히 바람직한 중합체로 된 분산제는 여기서 LexmarkTM의 아크릴릭 터폴리머(acrylic terpolymer)로 언급되고, 아크릴릭 터폴리머는 메타크릴산, 스티어릴 메타크릴레이트와 디메틸실록산이 중합되어 만들어지는 것이다.
이들 특히 바람직한 선구체로부터 조합되는 중합체로 된 분산제는 자유 레디칼 중합을 포함한 업계에서 공지된 기술을 통해 모노메릭과 마크로메릭 선구체를 중합시킴에 의해 만들어 질 수 있다. 이 발명에서 사용될 수 있는 가장 이상적인 중합체로 된 분산제에 대한 더 자세한 설명이 여기서 참고자료로 개시한 미국 특허계속출원 번호 08/578,138과 08/667,269에서 알려질 수 있다.
분산 과정을 돕기 위해서 선택적인 액체 운반체(liquid carrier)를 착색제와 분산제에 부가할 수 있다. 상기 선택적인 액체 운반체는 색소 분산액의 점도를 변경시키고 묽게 한다. 액체 운반체는 선택된 착색제와 선택된 분산제와 조화되어야 한다. 적합한 액체 운반체는 물, 톨루엔, 이소프로필 알코올, 콩기름, 평지씨기름(rapeseed oil), 동유(tung oil), 미네랄 오일과 이들의 혼합물 같은 이들 파라미터 안에서 작용하는 것들을 포함한다. 액체 운반체는 증류수나 이온 소실된 물이 바람직하다.
착색제 덩어리 크기를 감소시키기 위해 스미어러 유형의 분쇄기(smearer-typed mill)나 쉬어 분쇄기(shear mill),스매셔 유형의 분쇄기(smasher-typed mill)나 임팩트 분쇄기(impact mill) 또는 전단력과 충돌력을 모두 제공하는 혼성 분쇄기를 포함하여 종래의 분쇄 장치가 이용될 수 있다. 특정된 분쇄기는 볼 분쇄기(ball mill), 고속도 디스크 임펠러 분쇄기(high-speed disk impeller mills), 고속도 임핀지먼트 분쇄기(high-speed impingement mill), 세 개의 롤 분쇄기(three-roll mill), 고속도 돌, 구슬 분쇄기(high-speed stone, bead mill)과 고속도 디스크 분산기(high-speed disk dispersers)를 포함한다. 이 발명의 방법에서 이용될 수 것은 고운 매체 분쇄기(fine media mill)가 바람직하다.
분쇄 과정 동안에, 감소된 덩어리 크기는 분쇄기안에서 착색제 덩어리가 이웃한 그라인딩 매체사이로 흐를 수 있게 하는 결과를 가져온다. 그런 과정동안에 스테인레스 스틸과 산화 지르코늄 같은 관용적인 그라인딩 매체는 물리적으로 저하될 수 있고(예를 들어 깍이고, 마찰되고, 침식 등에 의해서), 결과적으로 오염과 변색을 거져온다는 이론을 확립했다. 또한 그런 과정동안에 유리같은 관용적인 그라인딩 매체는 화학적으로 착색제 분산액과 반응하므로 결과적으로 그로부터 조합된 최종 잉크 또는 분산액의 과도한 pH 변화를 가져오게 된다는 이론도 세워졌다. 과도한 pH는 프리믹스(premix;그라인딩하기 전의 분산제와 착색제 혼합물)의 pH와 비교했을 때 전형적으로 분산액의 pH 증가가 약 8.0%이상이고 더 전형적으로는 pH 증가가 약 13.0%이상이다.
예상치 못하게 그라인딩 매체로서 다른 물질은 이런 화학적 상호 작용이나 물리적인 저하를 극소화하거나 피하게 되는 것을 발견하였다. 따라서 이 발명의 방법에서 그라인딩 매체로서 이용될 수 있는 물질은 예를 들면 분산액의 오염을 감소시키거나 제거시키고, 잉크의 변색을 감소시키거나 제거시키고, 잉크의 더 넓은 전 범위의 색을 얻을 수 있고, 분산액이나 그로부터 생산되는 잉크의 pH를 과도하게 변화시키지 않거나 분산액의 안정성에 역으로 충격을 주지 않는 물질이다. 하지만, 그라인딩 매체는 요구되는 수치의 덩어리 크기로 감소시킬 수 있어야 한다.
특별히 그라인딩 매체로서 플라스틱 물질은 종래의 화학적 상호작용이나 물리적 저하를 감소시키거나 피하게 한다는 것을 발견했다. 상업적으로 이용되는 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 이들로부터 조합된 폴리아크릴릭과 혼합물과 공중합체 같은 플라스틱 매체가 그라인딩 매체가 될 수 있다. 그라인딩 매체로서 폴리스티렌을 이용하는 것이 바람직하다.
그라인딩 매체는 착색제 덩어리 크기를 감소시키기에 충분한 크기나 모양일 수 있다. 그라인딩 매체의 크기는 선택된 분쇄기의 유형과 그라인딩 매체의 형상같은 몇 가지 요소들에 달려있다. 그라인딩 매체의 형상은 실질적으로 구형, 실린더형이나 입방체형 같은 어떤 형상도 될 수 있다. 이 발명의 그라인딩 매체는 Norstone, Inc.에서 상업적으로 이용된 것들 같은 폴리스티렌 구들(spheres)이 바람직하다. 더구나 구들이 사용될 때 구들는 자주 직경이 약 0.3에서 1.5㎜이고 바람직하게는 약 0.6에서 0.9㎜이며 상술한 모든 범위를 포함하는 직경을 가진다.
여기서 이용되는 그라인딩 매체는 매제가 물리적으로 저하되거나 화학적으로 분쇄과정에서 상호작용하지 않도록 충분한 물리적이고 화학적인 특성들을 가진다. 예를 들면 그라인딩 매체는 분쇄 과정의 스트레스와 긴장에 실질적으로 저항하기 위해 충분한 물리적 힘(예를 들면 장력과 충돌력)과 충분한 유연성(예를 들면 갈라진 틈에서와 큰 밀도에서 신장%)을 가진다. 다른 예를 들면, 그라인딩 매체는 착색제 분산액과 어떤 잴 수 있는 방식으로 실질적인 화학적 반응이 일어나지 않는 화합물이나 물질로 구성된다.
실질적으로 화학적인 분쇄과정에서 상호작용이 일어나지 않기 때문에, 그라인딩 매체는 예상치 못하게 최초 프리믹스의 pH를 약 ±7.0%이상으로 변화시키지 않고 바람직하게는 약 0.5%미만이다. 그러므로 그라인딩 매체는 예를 들어 잉크젯 프린팅 장치와 부조화되는 것들로부터 조합된 잉크가 될 수 있는 수준보다 높게 분산액의 pH를 낮추거나 높이지 않는다.
이 발명의 그라인딩 매체는 분쇄 과정 동안에 물리적으로 저하되지 않기 때문에, 그라인딩 매체는 종래 매체로 조합된 잉크와 이 발명으로부터 조합된 잉크의 시각적인 검사와 비교에 의해 결정된 분산액의 오염을 감소시키거나 제거한다. 종래의 그라인딩 매체에 의한 오염은 잉크를 변색시키고 짧은 시간동안에 시각적으로 관찰할 수 있는 침전을 일으키게 된다. 따라서, 이 발명의 그라인딩 매체는 이런 변색과 조급한 침전을 감소시키거나 제거한다. 더구나 이 발명은 예상치 않게 분산액과 그로부터 조합되는 잉크에서 침전을 감소시키는 동시에 최초 프리믹스의 pH 변화를 극소화한다.
착색제(비용해성 염료 색소) 분산액은 잉크를 형성하기 위해 부가적인 요소들과 결합해야 한다. 색소 분산액과 결합할 때, 부가적인 요소들은 적절한 적용과 실행 특성을 가진 잉크조성물을 얻게 할 수 있다. 따라서 어떤 잉크 구성 성분들이나 구성성분들의 결합물도 요구되는 적절한 적용과 실행 특성을 가지는가에 따라 부가될 수 있다. 예를 들어 다음의 구성성분들; 1,3- 프로판디올, PEG400, LexmarkTM의 아크릴릭 터폴리머(메타크릴산, 스티어릴 메타크릴레이트와 폴리디메틸실록산의 모노머로부터 조합된)와 이온 소실된 물은 잉크를 형성하기 위해 착색제 분산액에 부가될 수 있다.
다른 부가물들도 잉크에 부가될 수 있다. 이런 부가물들에는 예를 들어 건조제, 왁스, 산화방지제(antioxidants)와 윤활류(lubricants), 표면 에너지 변경 물질(surface-energy modifying agents), 두껍게 하는 것(thickeners), 겔런트(gellent), 거품방지제(defoamers), 습윤제(wetting agents), 바이오사이드(biocides),킬레이터, 쇼트너(shorteners)와 주름방지제(anti-curling agents)같은 잡다한 부가물을 포함한다.
잉크의 중요한 특성 중의 하나가 색이다. 색은 예를 들어 L*,a* 와 b*로 언급되는 특성에 의해 해석될 수 있다. 전 범위의 색이나 잉크에 의해 얻어질 수 있는 색의 범위는 이들의 수치로부터 얻어진 그래프의 면적에 좌우된다. 이 발명의 잉크 제조에서 이용된 그라인딩 매체는 또한 종래의 그라인딩 매체를 통해 만들어진 잉크와 비교해 보면 최소 약 10%, 바람직하게는 최소 약15%, 가장 바람직하게는 최소 20%까지, 예상치 못하게, 잉크의 전 범위의 색을 향상시킨다.
이 발명의 방법은 후술하는 실시예에 의해 묘사된다. 다만, 어떤 방식으로든 이 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어 서는 안 된다.
후술하는 실시예에서, 분산액(dispersion)은 분산제에 의해 착색제를 적당하게 습윤시키도록 전형적으로 30분 동안 믹서에서 착색제(colorant), 분산제와 증류수를 혼합시킴에 의해서 형성된다. 이 혼합물은 선택된 매체가 담겨있는 고운 매체 분쇄기(fine media mill)(Eiger Machinery, Inc.의 고운 매체 분쇄기 같은)로 옮겨진다. 분쇄기는 평균 입자의 크기가 200nm미만(Leeds + Northrup Microtrac UPA 150에 의해 측정될 때)이 될 때까지 작동된다. 최종 분산액은 분쇄기로부터 비워진다. 각 실시예의 작동 파라미터는 아래에서 기술된다.
분산액은 잉크를 만들기 위해 3%의 색소, 10%의 1,3-프로판디올, 10%의 PEG 400과 나머지인 Lexmark의 아크릴릭 터폴리머와 이온 소실된 물의 포뮬레이션(formulation)에 부가적인 구성요소들이 결합된다. 상기 잉크 일부의 L*,a* 와 b* 값은 미놀타 스펙트로포토미터(Minolta Spectrophotometer) CM2002를 이용하여 잉크젯 종이에 입혀서 측정된다. 표 1의 데이터는 전 범위(gamut) 향상에 관하여 예상치 못한 결과를 나타내고 있다.
실시예1
색소(PIGMENT) 74호 노랑 색소(PIGMENT YELLOW 74)
매체(MEDIA) 보로실리케이트 유리(BOROSILICATE GLASS)
색소:분산액의 비 3.25:1.0
고체성분(SOLIDS) 30%
분쇄속도(MILL SPEED) 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
최초pH 7.53
최종pH 9.66
겉보기(APPEARANCE) 흐린 노랑
실시예2
색소(PIGMENT) 74호 노랑 색소(PIGMENT YELLOW 74)
매체(MEDIA) YTZ(산화 지르코늄으로 처리된 이트륨)
색소:분산액의 비 2.0:1.0 - 4.0:1.0
고체성분(SOLIDS) 20 - 30%
분쇄속도(MILL SPEED) 2000 - 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
최종pH 7.2 - 7.6
겉보기(APPEARANCE) 침전이 있는 녹색을 띤 노랑
실시예3
색소(PIGMENT) 74호 노랑 색소(PIGMENT YELLOW 74)
매체(MEDIA) 폴리스티렌(POLYSTYRENE)
색소:분산액의 비 1.0:1.0 - 4.0:1.0
고체성분(SOLIDS) 20 - 30%
분쇄속도(MILL SPEED) 3500 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
겉보기(APPEARANCE) 침전이 없는 밝은 노랑
실시예4
색소(PIGMENT) 15:4호 파랑 색소(PIGMENT BLUE 15:4)
매체(MEDIA) 보로실리케이트 유리(BOROSILICATE GLASS)
색소:분산액의 비 2.5:1.0
%고체성분(SOLIDS) 25%
분쇄속도(MILL SPEED) 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
최초pH 7.62
최종pH 9.84
실시예5
색소(PIGMENT) 15:4호 파랑 색소(PIGMENT BLUE 15:4)
매체(MEDIA) YTZ
색소:분산액의 비 4.0:1.0 - 1.0:1.0
분쇄속도(MILL SPEED) 2000 - 5000 RPM
고체성분(SOLIDS) 20 - 30%
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
실시예6
색소(PIGMENT) 15:4호 파랑 색소(PIGMENT BLUE 15:4)
매체(MEDIA) 폴리스티렌(POLYSTYRENE)
색소:분산액의 비 2.5:1.0
고체성분(SOLIDS) 25%
분쇄속도(MILL SPEED) 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
평균 최초pH 7.85
평균 최종pH 8.37
실시예7
색소(PIGMENT) 122호 빨강 색소(PIGMENT RED 122)
매체(MEDIA) YTZ
색소:분산액의 비 4.0:1.0
고체성분(SOLIDS) 30%
분쇄속도(MILL SPEED) 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
최초pH 8.03
최종pH 8.28
실시예8
색소(PIGMENT) 122호 빨강 색소(PIGMENT RED 122)
매체(MEDIA) 폴리스티렌(POLYSTYRENE)
색소:분산액의 비 4.0:1.0
고체성분(SOLIDS) 30%
분쇄속도(MILL SPEED) 5000 RPM
분쇄시간(MILL TIME) 4시간
최초pH 7.25
최종pH 7.22
샘플 잉크 L* a* b*
1 실시예2 91.83 -11.86 81.46
2 실시예5 47.74 -3.76 -51.26
3 실시예7 61.14 48.95 -10.61
4 i* 실시예27 57.88 38.69 42.54
5 i** 실시예25 42.50 -42.82 13.80
6 i*** 실시예57 33.73 16.30 40.73
7 실시예3 91.36 -11.75 91.67
8 실시예6 48.68 -5.54 -51.76
9 실시예8 57.57 59.64 -10.84
10 i* 실시예38 54.81 50.30 47.02
11 i** 실시예36 42.30 -47.27 20.33
12 i*** 실시예68 29.11 21.37 -42.99
I= 실시예들에 해당하는 잉크의 50:50혼합물은 다른 것 위에 한 색을 프린팅해서 작용을 받는 색을 혼합해서 만들어진다.
I*= 빨강, I**= 녹색, I***=파랑
하나의 챔버(chamber)를 가진 잉크젯 프린트 카트리지에 실시예 2,5,7,(컨트롤)3,6과 8(폴리스티렌 매체에 의해 조합된 잉크)에서 조합된 잉크가 로우딩 된다. 상업적으로 이용하는 넓은 판 잉크젯 프린터는 색의 사각형(9㎠의 면적)을 프린트하기 위해 사용된다. 각 사각형의 L*,a* 와 b* 값은 미놀타 스펙트로포토미터( CM-2002)를 이용하여 측정된다. a* 와 b* 조합들이 구획된다. 최종 그래프 영역들(컨트롤 Vs. 폴리스티렌)이 비교된다. 그라인딩 매체로 폴리스티렌을 사용해서 조합된 잉크의 그래프 영역은 그라인딩 매체로 YTZ를 사용해서 조합된 잉크의 그래프 영역보다 약 30.0%더 넓다. 이것은 예상치 못하게 약30.0%의 향상된 전 범위를 보여준다
이 발명의 제1목적은 상당히 물리적으로 감소시키거나 화학적으로 분산액과 상호작용하지 않고 결과적으로 진보된 잉크의 전 범위의 색이 되는 그라인딩 매체를 이용함에 의해서 덩어리 크기를 줄이고 착색제 덩어리를 포함하는 분산액을 조합시켜서 만들어지는 잉크를 위한 분산액을 만들기 위한 방법이다.
이 발명의 제2목적은 예를 들어 실질적으로 오염, 과도한 변색과 잉크에서 착색제의 조급한 침전을 제거하면서, 그라인딩 매체가 분산액에서 착색제의 덩어리크기를 감소시키는 잉크를 위한 분산액을 만들기 위한 방법이다.
이 발명의 제3목적은 분산액 또는 분산액으로 만들어지는 잉크의 pH를 과도하게 변화시키지 않으면서 그라인딩 매체가 분산액에서 착색제의 덩어리크기를 감소시키는 잉크를 위한 분산액을 만들기 위한 방법이다.
여기서 착색제는 액체 매개물(liquid vehicle)에 놓여질 때 잉크를 생산하기 위해 분산제에 분산시키도록 요구되는 모든 그룹을 의미하는 것으로 정의되는 것이 알려져야 한다. 그러므로 그런 착색제는 비용해성 염료와 바람직하게는 색소를 포함할 수 있다.

Claims (16)

  1. 잉크에 사용될 분산액(dispersion)을 만드는 방법에 있어서, (a)프리믹스(premix)를 형성하기 위해서 최초 크기를 가진 분산제(dispersant)와 착색제(colorant)를 혼합시키는 과정과 (b)착색제 집합체(aggregates)와 착색제 입자들로 구성된 그룹에서 선택된 한 요소를 적어도 생산하기 위해 플라스틱 매체를 이용하여 착색제의 최초 크기를 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분산액은 착색제를 분산제에 분산시켜서 만들어 지는 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 액체 운반체(ilquid carrier)를 상기 분산액에 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 액체 운반체는 증류수나 이온 소실된 물(deionized water), 톨루엔, 이소프로필 알코올, 콩기름, 평지씨기름(rapeseed oil), 동유(tung oil), 미네랄 오일 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 착색제는 색소(pigment)이고, 상기 색소는 카본블랙이나 노랑, 시안, 마젠타, 빨강, 녹색이나 오렌지 색소인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 매체가 그라인딩 매체인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 그라인딩 매체는 약 1.45㎏/l미만의 큰 밀도를 가진 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 그라인딩 매체는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아마이드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴릭(polyacrylic) 이나 공중합체 또는 이들로부터 조합된 혼합물(blend)인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 그라인딩 매체는 폴리스티렌인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱은 구형(spherical), 실린더형(cylindrical) 또는 입방체형(cubical)인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 착색제는 색소 덩어리(pigment agglomerate)인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 착색제의 최초 크기가 고운 매체 분쇄기(fine media mill)에서 감소시키는 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 분산제는 메타크릴산(methacrylic acid), 스티어릴 메타크릴레이트(stearyl methacrylate), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 조합된 아크릴릭 터폴리머(acrylic terpolymer)인 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 분산액은 프리믹스의 pH와 비교할 때 약 ±7.0%보다 더 크게 변하지 않는 pH를 가진 것을 특징으로 하는 잉크에 사용될 분산액을 만드는 방법.
  15. 분산액에 있어서, (a)프리믹스를 형성하기 위해서 최초 크기를 가진 분산제와 착색제를 혼합시키는 과정과 (b)착색제 집합체(aggregates)와 착색제 입자들로 구성된 그룹에서 선택된 한 요소를 적어도 생산하기 위해 플라스틱 매체를 이용하여 착색제의 최초 크기를 감소시키는 과정을 포함하는 방법에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 분산액.
  16. 분산액을 포함하는 잉크젯 잉크조성물에 있어서, (a)프리믹스를 형성하기 위해서 최초 크기를 가진 분산제와 착색제를 혼합시키는 과정과 (b)착색제 집합체(aggregates)와 착색제 입자들로 구성된 그룹에서 선택된 한 요소를 적어도 생산하기 위해 플라스틱 매체를 이용하여 착색제의 최초 크기를 감소시키는 과정을 포함하는 방법에 의해 만들어 지는 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 잉크조성물.
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