KR20020053332A - Pigment ink composition for inkjet printing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 잉크젯 프린터용 안료형 잉크 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐막힘 현상과 출력물의 표면 탈리현상을 해결한 내수성이 우수한 안료형 잉크 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a pigment type ink composition for an inkjet printer, and more particularly, to a pigment type ink composition having excellent water resistance which solves the nozzle clogging phenomenon and the surface detachment phenomenon of the printed matter.
일반적으로 잉크젯 프린터용 잉크라고 하면 수용성 매체와 염료로 구성된 염료형 잉크를 일컫는다. 그러나 이 염료형 잉크는 수용성 염료가 본래 가지고 있는 성질 즉 물과 열에 대한 내구성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 염료 대신에 안료를 사용한 잉크를 제조하였다.In general, the ink for an inkjet printer refers to a dye-type ink composed of a water-soluble medium and a dye. However, this dye type ink has a disadvantage inherent in water-soluble dyes, that is, its durability against water and heat. In order to solve this problem, an ink using a pigment instead of a dye was prepared.
일반적으로 잉크젯 프린터용 잉크는 다음과 같은 물성이 요구된다. 우선 장기간 보관할 때 물리적인 성질이 변하지 않아야 하고, 노즐의 막힘 현상이 없어야 한다. 또한 고해상도의 이미지 출력이 가능하여야 하며, 내수성, 내광성 등의 기본적인 물성을 갖추어야 한다. 특히 안료형 잉크는 높은 저장 안정성이 요구되어진다. 즉 장기보관에도 안료의 분산상태가 유지되어야 하고 프린팅하는 동안 장기간 사용하지 않다가 새롭게 출력할 때에도 노즐 막힘현상이 발생하지 않아야 한다.Generally, ink for inkjet printers requires the following properties. First of all, long-term storage should not change the physical properties and there should be no clogging of the nozzle. In addition, high-resolution image output should be possible, and basic physical properties such as water resistance and light resistance should be provided. In particular, pigmented inks require high storage stability. That is, the pigment dispersion should be maintained even in long-term storage, and nozzle clogging should not occur even when a new output is not used for a long time during printing.
이와 관련하여 일본 특허공개 1987-1462호에는 수지에멀션과 안료분산을 통하여 잉크를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 경우 물에 녹지 않는 합성수지의 에멀션을 통하여 안료형 잉크의 장기 안정성을 꾀하고 있으나, 수지가 노즐 부분에서 고체화되는 현상으로 인하여 노3즐 막힘 현상이 발생한다. 이를 개선하기 위해 일본 특허공개 제1989-217088호에서는 특정 온도에서 필름을 형성시키는 수지를 사용함으로써 잉크의 유동성과 안정성을 향상시켰으나 낮은 온도나 높은 온도에서는 노즐이 막히는 현상이 발생하는 결과를 낳았다.In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 1987-1462 discloses a method for producing an ink through resin emulsion and pigment dispersion. In this case, the long-term stability of the pigment-type ink is achieved through an emulsion of a synthetic resin that is insoluble in water, but clogging of the nozzle is caused due to the solidification of the resin at the nozzle portion. In order to improve this, Japanese Patent Laid-Open No. 1989-217088 improves the fluidity and stability of the ink by using a resin that forms a film at a specific temperature, but results in the clogging of the nozzle at low or high temperatures.
한편 노즐막힘 현상을 개선하기 위해 일본 특허공개 1990-18427호에서는 이노시톨을 첨가하고 있는데, 이 경우는 노즐의 막힘현상은 개선되었으나 이노시톨이 매우 수분에 민감한 성질을 보유하고 있어 내수성에 큰 문제점을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 즉 출력한 이미지의 표면을 손 또는 손가락으로 문지르면 출력물이 벗겨지는 현상이 나타나는 문제점이 있었다.On the other hand, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1990-18427 adds inositol to improve nozzle clogging. In this case, the clogging of the nozzle is improved, but inositol has a very water-sensitive property, which has a big problem in water resistance. It turned out. That is, when the surface of the output image is rubbed with a hand or a finger, there is a problem that the output is peeled off.
또한 염료형을 사용한 경우와 달리 안료형 잉크의 경우 출력이 불균일하게 나타나는 문제점이 발생하였다. 이러한 불균일성은 특히 도표(diagram) 또는 막대그래프(bar graph) 등의 출력에서 뚜렷히 나타난다.In addition, unlike the case of using the dye type, the pigment type ink has a problem that the output appears uneven. This nonuniformity is particularly evident in the output, such as diagrams or bar graphs.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 저장 안정성이 좋고 노즐막힘 현상이 발생하지 않으며, 출력물의 표면 탈리현상이 발생하지 않는 안료형 잉크 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to overcome the problems of the prior art described above, to provide a pigment-type ink composition that has good storage stability, no nozzle clogging occurs, and does not cause surface detachment of the printout.
즉, 본 발명은That is, the present invention
안료 0.5∼5 중량%.Pigment 0.5-5% by weight.
알코올류, 아미드류, 에테르류 또는 이들의 혼합물 5∼30 중량%,5-30 wt% of alcohols, amides, ethers or mixtures thereof,
수용성고분자 0.1∼5 중량%, 및Water soluble polymer 0.1 to 5% by weight, and
초순수 60∼94.4 중량%Ultra pure water 60 to 99.4 weight%
를 포함하는 잉크젯 프린터용 안료형 잉크 조성물에 관한 것이다.It relates to a pigment ink composition for an inkjet printer comprising a.
이하에서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에서는 안료로서 물에 친화성을 가지면서 내광성이 우수한 안료를 선정하여 안료분산액을 제조하여 사용함으로서 내수성과 표면 탈리현상을 개선하였다. 안료의 입자크기는 바람직하게는 0.4㎛ 이하이며, 이 중 0.1㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 일반적으로 상품화되어 있는 제품의 입자크기는 약 0.12∼0.15㎛이며, 특히 이 제품들은 최대입자크기는 0.4㎛를 상회하는 입자들이 포함되어 있어 노즐 막힘에 원인이 되고 있다. 따라서 본 발명에서는 안료분산액에 포함된 입자크기를 조절함으로써 노즐 막힘 현상을 개선시키고 있다.In the present invention, a pigment having affinity for water and excellent light resistance was selected as a pigment to prepare a pigment dispersion, thereby improving water resistance and surface detachment. The particle size of the pigment is preferably 0.4 µm or less, of which 0.1 µm or less is more preferable. In general, the particle size of commercialized products is about 0.12 ~ 0.15㎛, especially these products contain particles with a maximum particle size of more than 0.4㎛ cause the nozzle clogging. Therefore, the present invention improves the nozzle clogging phenomenon by controlling the particle size contained in the pigment dispersion.
본 발명의 안료분산액은 안료를 분산제를 사용하여 초순수에 분산시켜 제조될 수 있다. 상기 안료 분산제로서는 지방산염, 고급알킬설페이트, 고급알코올설페이트에스테르염, 4급 암모늄염, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 솔비탄알킬에스테르 등의 계면활성제; 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴릭산, 아크릴산-아크로니트릴 공중합체, 아크릴산-아크릴릭에스테르 공중합체, 스티렌-아크릴릭공중합체, 스티렌-무수말레인산 공중합체 등의 고분자형 합성수지 분산제 등을 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 스티렌-무수말레인산 공중합체를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 그 사용양은 안료 100 중량부 대비 0.1∼5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼3%이다. 안료 분산액은 색깔별로 다르기는 하지만 대개 15∼20% 농도로 제조하여 사용한다. 상기 안료 분산제의 사용량은 전체 조성물 중 포함되는 안료의 양이 2∼5 중량%가 되는 범위내에서 사용하는 것이 좋다.The pigment dispersion of the present invention can be prepared by dispersing the pigment in ultrapure water using a dispersant. As said pigment dispersant, Surfactant, such as a fatty acid salt, a higher alkyl sulfate, a higher alcohol sulfate ester salt, a quaternary ammonium salt, a polyoxyethylene alkyl ester, a sorbitan alkyl ester; Polymeric synthetic resin dispersants such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid, acrylic acid-acrylonitrile copolymers, acrylic acid-acrylic ester copolymers, styrene-acrylic copolymers and styrene-maleic anhydride copolymers can be used. have. In particular, in the present invention, it is preferable to use a styrene-maleic anhydride copolymer, but is not limited thereto. The use amount is 0.1 to 5 weight% with respect to 100 weight part of pigments, More preferably, it is 0.1 to 3%. Pigment dispersions, although different in color, are usually prepared at a concentration of 15 to 20%. The amount of the pigment dispersant to be used is preferably used within the range of 2 to 5% by weight of the pigment contained in the total composition.
본 발명에서는 보습제로서는 알코올류, 아미드류, 에테르류 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 이들의 구체적인 예로서 알코올류는 프로필렌글리콜, 글리세린, 1,4-, 1,2-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 폴리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 이소프로판올, 디에틸렌그리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜 등이 있고, 아미드류는 2-피롤리돈, N-methyl-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등이 있으며, 에테르류는 에틸렌글리콜모노메틸 또는 모노에틸에테르 프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸 또는 모노에틸에테르 등이 있다.In the present invention, as the moisturizing agent, alcohols, amides, ethers or mixtures thereof are used. Specific examples of the alcohols include propylene glycol, glycerin, 1,4-, 1,2-butanediol, 1,5-pentanediol, polyethylene glycol, ethylene glycol, isopropanol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene Glycols and the like, and amides include 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide and dimethylacetamide, and ethers include ethylene glycol monomethyl or monoethyl ether propylene glycol methyl ether. And dipropylene glycol methyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl or monoethyl ether.
상기 보습제의 함량은 5∼30 중량% 정도가 적당하다. 그 함량이 5 중량% 미만인 경우 저장안정성과 노즐을 개선시킬 수 없고, 30 중량%를 초과하는 경우 물에 쉽게 녹지않는 현상이 발생한다.The content of the moisturizing agent is suitably about 5 to 30% by weight. If the content is less than 5% by weight can not improve the storage stability and the nozzle, if it exceeds 30% by weight does not easily dissolve in water occurs.
본 발명에 사용되는 수용성 고분자로는 아크릴 수지, 비닐아세테이트 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리염화 수지, 아크릴-스티렌 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 스티렌-무수말레인산 공중합체 등을 들 수 있다. 이러한 수용성 고분자는 수지에멀션 형태의 것을 사용하는데, 이 수지에멀션은 수용성고분자는 물에 5∼10%의 농도로 투입한 후 50∼60℃에서 6시간 정도 교반하여 얻을 수 있다. 이때 필요에 따라 물에 대한 용해력을 높이기 위하여 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 강염기성 물질을 사용해서 수성 고분자의 말단에 카르복실기의 염을 생성시키거나 계면활성제를 첨가할 수 있다.Examples of the water-soluble polymer used in the present invention include acrylic resins, vinyl acetate resins, styrene-butadiene copolymers, polychlorinated resins, acrylic-styrene copolymers, polybutadiene resins, styrene-maleic anhydride copolymers, and the like. Such a water-soluble polymer is used in the form of a resin emulsion, which can be obtained by adding water-soluble polymer to water at a concentration of 5 to 10% and stirring at 50 to 60 ° C. for about 6 hours. In this case, in order to increase the dissolving power in water, a salt of the carboxyl group may be formed at the terminal of the aqueous polymer using a strong base material such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, or a surfactant may be added.
본 발명에서는 상업적으로 손쉽게 구매할 수 있고 가격이 저렴하며 상기 사용하는 안료분산액과 가장 친화력이 가능한 수용성고분자, 예를 들면 AquahydeTM, SurcolTM, ElvacitTM, ZinpolTM, NeocrylTM, CarbosetTM, Joncryl ResinTM, SMA ResinTM등을 사용하였으며 이 중에서도 상대적으로 높은 융점과 열적으로 안정한 SMA resinTM을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 수용성 고분자의 분자량은 1,500∼20,000인 것이 좋다.In the present invention, water-soluble polymers that can be easily purchased commercially and are inexpensive and most compatible with the pigment dispersions used, such as Aquahyde TM , Surcol TM , Elvacit TM , Zinpol TM , Neocryl TM , Carboset TM , Joncryl Resin TM , SMA Resin TM and the like, and among these, it is preferable to use SMA resin TM which is relatively high in melting point and thermally stable. The molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 1,500 to 20,000.
상기 수용성 고분자 수지의 함량은 0.1∼5 중량%가 가장 적당하다. 사용되는 안료의 색깔에 따라 사용되는 수용성 고분자의 주입량을 달리하여 최적의 조건을 결정할 수 있다. 그렇게 함으로써 특히 노즐 막힘 현상과 출력물의 벗겨짐 현상을 개선할 수 있었다.The content of the water-soluble polymer resin is most suitable 0.1 to 5% by weight. The optimum conditions can be determined by varying the injection amount of the water-soluble polymer used according to the color of the pigment used. By doing so, in particular, the nozzle clogging and the peeling of the printout were improved.
본 발명의 잉크 조성물은 안료분산액을 제외한 성분을 초순수에 혼합하고 여기에 안료분산액을 혼합하여 상온에서 100∼150rpm으로 약 2시간 정도 교반하여 제조할 수 있다. 일단 제조된 잉크 조성물은 이물질 또는 입자가 큰 물질을 제거하기 위하여 1.25㎛, 0.45㎛크기의 사이즈를 갖는 필터를 직렬연결하여 여과시킨다.The ink composition of the present invention may be prepared by mixing components other than the pigment dispersion in ultrapure water and mixing the pigment dispersion therein at about 100 to 150 rpm at room temperature for about 2 hours. Once prepared, the ink composition is filtered by serially connecting filters having sizes of 1.25 μm and 0.45 μm in order to remove foreign substances or large particles.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이러한 실시 예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.
제조예 1Preparation Example 1
검은색 안료 분산액(15 중량%) 20g에 하기 조성의 용액을 부가하여 교반과 필터공정을 거쳐 잉크 조성물을 제조하였다.A solution of the following composition was added to 20 g of a black pigment dispersion (15% by weight) to prepare an ink composition through stirring and filtering.
카본블랙(Cabo-O-Jet 300, 15%) 20g20 g of carbon black (Cabo-O-Jet 300, 15%)
SMA 1000H (분자량 1,500) 3gSMA 1000H (Molecular Weight 1500) 3g
N-메틸-2-피롤리돈 4g4 g of N-methyl-2-pyrrolidone
부틸카르비톨 4gButylcarbitol 4g
1,5-펜탄디올 10g10 g of 1,5-pentanediol
OT-75 1gOT-75 1g
초순수 58gUltra Pure Water 58g
제조예 2Preparation Example 2
붉은색 안료 분산액(20중량%) 10g에 하기 조성의 용액을 부가하여 교반과 필터공정을 거쳐 잉크 조성물을 제조하였다.A solution of the following composition was added to 10 g of a red pigment dispersion (20 wt%) to prepare an ink composition through stirring and filtering.
C.I.Pigment Red(P.R-122, 20%) 10gC.I.Pigment Red (P.R-122, 20%) 10g
SMA 2000H(분자량 2,000) 1gSMA 2000H (Molecular Weight 2,000) 1g
2-피롤리돈 4g2-pyrrolidone 4g
부틸카르비톨 4gButylcarbitol 4g
글리세린 20g20 g of glycerin
초순수 61gUltra Pure Water 61g
제조예 3Preparation Example 3
푸른색 안료 분산액(20중량%) 10g에 하기 조성의 용액을 부가하여 교반과 필터공정을 거쳐 잉크 조성물을 제조하였다.A solution of the following composition was added to 10 g of a blue pigment dispersion (20 wt%) to prepare an ink composition through stirring and filtering.
C.I.Pigment Red(P.B-15:3, 20%) 10gC.I.Pigment Red (P.B-15: 3, 20%) 10g
SMA 3000H(분자량 3,000) 2gSMA 3000H (Molecular Weight 3,000) 2g
부틸카르비톨 4gButylcarbitol 4g
글리세린 10gGlycerin 10g
디에틸렌 글리콜 10g10 g of diethylene glycol
초순수 64gUltra Pure Water 64g
제조예 4Preparation Example 4
노란색 안료 분산액(15중량%) 20g에 하기 조성의 용액을 부가하여 교반과 필터공정을 거쳐 잉크 조성물을 제조하였다.A solution of the following composition was added to 20 g of a yellow pigment dispersion (15 wt%) to prepare an ink composition through stirring and filtering.
C.I.Pigment Red(P.Y-155, 15%) 20gC.I.Pigment Red (P.Y-155, 15%) 20g
SMA 17352(분자량 3,000) 1gSMA 17352 (Molecular Weight 3,000) 1 g
2-피롤리돈 4g2-pyrrolidone 4g
부틸카르비톨 4gButylcarbitol 4g
글리세린 20g20 g of glycerin
이소프로필 알콜 2g2 g of isopropyl alcohol
초순수 49gUltra Pure Water 49g
비교예 1Comparative Example 1
검은색 안료 분산액(15중량%)용액 20g에 하기 조성의 용액을 부가하여 교반과 필터공정을 거쳐 잉크 조성물을 제조하였다.A solution of the following composition was added to 20 g of a black pigment dispersion (15% by weight) solution to prepare an ink composition through stirring and filtering.
카본블랙(Cabo-O-Jet 300, 15%) 20g20 g of carbon black (Cabo-O-Jet 300, 15%)
N-메틸-2-피롤리돈 4g4 g of N-methyl-2-pyrrolidone
부틸카르비톨 4gButylcarbitol 4g
1,5-펜탄디올 10g10 g of 1,5-pentanediol
OT-75 1gOT-75 1g
초순수 61gUltra Pure Water 61g
비교예 2, 3 및 4Comparative Examples 2, 3 and 4
수용성 고분자를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 2, 3, 4와 동일하게 실시하여 잉크 조성물을 제조하였다.An ink composition was prepared in the same manner as in Examples 2, 3 and 4 except that no water-soluble polymer was added.
상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 잉크 조성물을 220ml들이 카트리지에 주입시킨 후 Roland社의 Hi-Fi Jet(Piezo방식) 프린터를 장착하여 Yupo紙에 1440dpi 해상도로 약 1시간 동안 연속 출력한 후 1주일 동안 출력하지 않고 방치시킨 다음, 재차 프린팅을 실시하는 방법으로 노즐막힘 현상 및 출력물 표면 탈리현상에 관한 평가를 수행하였다.After injecting the ink composition prepared by the above examples and comparative examples into a cartridge of 220ml and equipped with a Roland Hi-Fi Jet (Piezo type) printer and output continuously for about 1 hour at 1440dpi resolution to Yupo 紙 1 After leaving for one week without printing, the printing was again performed to evaluate the nozzle clogging phenomenon and the surface surface detachment phenomenon.
실시예에서 제조된 잉크는 토출에 아무런 문제가 없었으나 비교예의 경우 프린터의 클리닝 모드(cleanning mode)에서 10번 정도 크리닝한 후 겨우 토출이 되었다.The ink prepared in Example had no problem in ejection, but in the comparative example, it was ejected only after cleaning about 10 times in the cleaning mode of the printer.
또한 출력물을 24시간 동안 방치하여 건조시킨 후, 손가락으로 문지를 경우 실시예의 잉크를 사용한 경우는 전혀 벗겨짐 현상이 일어나지 않으나, 비교예의 잉크를 사용한 경우 화상이 모두 지워질 정도로 표면탈리현상이 심하게 발생하였다.In addition, when the printed matter was left to dry for 24 hours and then rubbed with a finger, the peeling phenomenon did not occur at all when the ink of the example was used. However, when the ink of the comparative example was used, the surface detachment phenomenon was severe enough to erase all the images.
또한 실시예 2와 비교예 2의 적색 잉크 조성물을 가지고 Encad社의 Novajet(Thermal방식) 프린터를 이용하여 폭 1m20, 길이 100m 이미지를 현수막을 미디어로 프린팅한 결과 실시예 2의 잉크는 노즐의 끊김이 전혀없이 출력이 가능하였으나 비교예 2의 잉크는 1∼2m마다 헤드청소가 필요할 정도로 프린팅시 노즐 막힘이 심함을 알 수 있었다.In addition, using the red ink composition of Example 2 and Comparative Example 2, using a Novajet (Thermal type) printer from Encad, a 1m20 width 100m image was printed on the banner media. It was possible to print without any at all, but the ink of Comparative Example 2 was found to have severe nozzle clogging during printing to the extent that head cleaning is required every 1 to 2 m.
상기 실시예 및 비교예를 통하여 확인되는 바와 같이 본 발명의 잉크 조성물은 수용성 고분자 수지를 사용함으로써 노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 출력물의 표면 탈리 현상을 방지할 수 있다.As confirmed through the above Examples and Comparative Examples, the ink composition of the present invention can not only prevent the clogging of the nozzle but also prevent the surface detachment from the output by using the water-soluble polymer resin.
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