KR20020061417A

KR20020061417A - 비전도성 흑색 수성잉크 조성물

Info

Publication number: KR20020061417A
Application number: KR1020010002483A
Authority: KR
Inventors: 이광모
Original assignee: (주)경진
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-07-24

Abstract

종래 수성흑색잉크는 착색제로서 안료나 염료를 사용하여 제조하였던 바, 흑색계의 안료로서는 카본 블랙을 주 원료로 하였고 염료로서는 산성염료, 직접염료, 염기성의 흑색염료를 사용하였다.

그러나 카본블랙으로 제조된 잉크는 인쇄후 고주파조사시 카본 자체의 도전성으로 인하여 인쇄부위에 스파크가 발생되는 등 작업안전상 위험성이 크고 제품을 손상케하는 부적합성 때문에 고주파용 잉크로서는 그 사용이 제한되어 왔다. 또한 염료형 잉크는 내광성,내수성등이 약하여 적합하지 못하였다. 이에 대하여 착색제로서 화학식 Fe2O3주체의 산화철과 수용성 또는 수분산성 수지,수용성 분산제 물,수가용성 유기용제를 사용하여 흑색수성잉크를 발명하였다.

본 발명의 잉크는 종래품과 비교하여 흑색도, 내광성, 내수성이 우수하며 본 발명 잉크사용의 인쇄물은 고주파 라미네이팅시 스파크가 전연 발생되지 않는 작업성이 극히 우수한 수성흑색잉크이다.

Description

비전도성 흑색 수성잉크 조성물{The product of nonconducting black water ink}

후렉소 또는 그라비아 인쇄용 수성잉크에 있어서 착색도 및 내광성,수성이 우수하고 고주파 라미네이팅 접착시 스파크가 발생되지 않는 수성흑색잉크 조성물을 제공한다.

[발명에 속하는 기술분야]

후렉소 또는 그라비아 방식으로 종이 또는 합성수지 필림에 인쇄되는 비전도성 흑색수성잉크로서 각종 포장용기 가공시 인쇄부위에 고주파를조사,라미네미팅 접착시킬 때 스파크가 발생되지 않는 것을 특징으로 한다.

[발명이 속하는 기술분야의 종래기술]

종래 수성흑색잉크는 착색제로서 안료나 염료를 사용하여 제조하였던바, 흑색계의 안료로서는 카본블랙을 주원료로 하였다.

그러나 카본블랙으로 제조된 잉크는 고주파 조사시 카본 자체의 도전성으로 인하여 인쇄부위에 스파크가 발생되는 등 작업 안전상 위험성이 크고 제품을 손상케하는 부적합성 때문에 고주파용 잉크로서는 그 사용이제한되어 왔다.

이에 대한 종래 기술로서 유기안료를 주체로한 하기의 일례에 기술된 안료를 3종이상 혼합하여 흑색수성잉크를 제조하였다.

사용된 유기 안료로서,

C.I.Pigment Yellow 1,2,3,5,12,13,14,17,83등

C.I.Pigment Orange 1,5,13,16,17,24등

C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,7,9,12,22,23,37,38,48,49,50,51,53,57,88,112,214등

C.I.Pigment Blue 1,2,15,16,17등

C.I.Pigment Green 7등을 들 수 있다.

또한 종래 기술에서 사용 염료의 일례를 든다면,

C.I. Acid Black 1,2,24,26,31,52,107,109,110,119,154등

C.I. Direct Black 17,19,22,32,38,51,56,74,75,77,154,168등

C.I. Basic Black 2 등의 염기성 염료를 단독, 또는 혼합하여 사용하였다.

상기의 염료나 안료를 2～30중량% 범위에서 사용되었고 수가용성수지,수용성 유기용제, 분산제, 소포제, 방부제, 유동성조절제 등을 적량 혼합하여 흑색 잉크화 하였다.

유색의 안료조합으로 흑색 잉크화 한 것은 착색도 및 농도감, 내광성등이 떨어졌다.

염료로서 제조된 잉크의 경우 내수성,내광성등이 부족하고 인쇄용지에 침투성 및 확산성이 크므로 인하여 인쇄적성이 떨어졌다.

본 발명은 유기안료 조합형과 염료형 잉크의 종래 제조기술에서 대두된 제반 문제점을 해결하고 착색력이 우수하고 내수성,내광성 및 고주파 라미네이팅 접착 가공시 스파크 발생등의 문제가 없는 수성흑색잉크 조성물에 관한 것이다.

종래의 기술현상에 대한 보완 연구를 거듭한 결과 특정의 안료와 수지를 사용한 경우에 착색도 및 내수성,내광성등이 우수한 흑색 비전도성의 수성잉크 조성물을 발견하였다.

즉, 본 발명은 하기의 수성잉크 조성물을 제공하는 것이다.

a)수용성 또는 수분산성 수지 성분 5～70중량%

b)화학식 Fe₂O₃주체의 흑색 산화철 10～70중량%

c)수용성 분산제 0.3～20중량%

d)물 또는 수가용성 유기용제와 혼합물로 이루어진 용제분이 2～20중량%,로서 구성된 것을 특징으로 하는 수성잉크 조성물 이하"%"라고 표기한 것은 모두 중량%를 의미한다.

본 발명에 있어서 수지 성분으로서는 수용성 또는 수분산성의 유기합성 고분자체로서 잉크의 도막 형성을 용이하게 하며 물에 침적등 물과의 가혹한 조건하에서도 인쇄부분의 잉크 번짐을 방지하기 위한 필수요소이다.

이러한 수지 성분으로서 폴리비닐알코올, 스티렌-마레인산수지, 초산비닐수지, 폴리우레탄수지, 아크릴수지, 스티렌-아크릴공중합수지, 알키드수지, 폴리비닐피로리돈, 셀룰로즈계 등의 수용성 및 수분산성수지의 단독 또는 혼합사용이 가능하다. 유효량은 5～70%의 범위가 바람직하다.

수지분이 이보다 과소량일때에는 접착력, 내마모성, 내수성이 떨어지며 과다량일때에는 고점도가 되어 인쇄적성이 떨어지게 된다.

착색제로서는 화학식 Fe₂O₃주체의 흑색 산화철을 필수요소로 한다.

Fe₂O₃함량 90%이상의 것이 본 발명의 효과를 득하기 위하여 바람직하고 시판의 흑색 산화철은 소량의 Fe₃O₄와 Fe(OH)₂를 포함하고 있다.

이들은 전기적으로도 비 전도체이며 물이나 유기용제등에 용해되지 않으며 내광성, 내후성 등이 우수하다.

사용량이 과소량일때는 착색도가 낮아지므로 바람직하지 못하며, 과다량 사용시에는 분산성이 충분치 못하며 잉크의 유동성 불량 및 상대적으로 수지분 함량저하로 인한 내수성 및 인쇄적성이 떨어진다.

수용성 분산제는 안료와 수지간의 분산안정성과 침전 및 안료의 재응집 현상을 방지하고 잉크의 저장 안정성, 인쇄시 잉크도막의 평활성 등을 향상시키기 위한 목적으로서 사용된다.

그 예로서 폴리옥시에틸렌글리콜지방산에스테르(폴리옥시에틸렌모노스테아레이트,폴리옥시에틸렌글리콜디이소스테아레이트 등) 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에텔렌옥틸페닐에테르 등) 플리옥시에텔렌솔비탄지방산에스테르(폴리옥시에텔렌솔비탄모노스테아레이트,폴리옥시에틸렌솔비탄모노올레이트)등이 적합하다.

또한 이 외의 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제를 사용할 수 있다. 이 경우 단독 또는 2종류이상 혼합사용할 수 있다. 이들의 사용량은 0.3～20%범위에서 사용함이 바람직하다.

제시의 사용량보다 과소량일시 안료의 분산성이 불량하게 되며 평활성 저하, 경시 안정성 불량 현상이 나타난다.

또한 과다량사용시에는 내수성, 건조성. 내후성불량 및 잉크의 심한 번짐성등으로 인하여 적합하지 못하다.

용제 성분으로서는 물 또는 수 친화성의 유기 용매로서 하기와 같은 것을 예로서 든다.

메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜,글리세린, 프로필렌글리콜, 에텔렌글리콜모노메틸에테르, 디에텔렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌 또는 디프로필렌글리콜등의 알킬기(메틸, 에틸, 이소프로필, 부틸,이소부틸)치환 에스테르가 적합하다.

물과 수가용성 유기용제와의 혼합물을 사용하는 경우에는 후자의 비율을 혼합물 중량의 60%까지 바람직하게는 30%정도까지로 한다.

유기용제의 비율이 60%이상이 되는 경우에는 잉크 바인다로서 사용하는 수용성 또는 수 분산성 수지나 분산제의 석출이 발생되며 이로 인한 수지 및 안료 침전이 가속화되는 경우가 있다.

잉크 조성물중 유기용제의 역할은 잉크의 건조속도조절, 침투성, 보습성, 도막의 평활성 증가 등에 영향을 주어 그의 선택 및 사용비율은 수지의 종류 분산제의 종류에 따라서 달라질 수 있으나 통상 2～20% 정도이다.

유기용제 성분이 과소량일때는 그 효과를 제대로 발휘할 수 없고, 과다량일때에는 점도가 저하되고 잉크의 건조속도가 부적합하게 되며 잉크의 착색도를 제대로 발휘할 수 없다.

본 발명에 있어 필요에 따라서는 통용되는 수성잉크용 첨가제를 적당량 사용할 수 있다.

이러한 첨가제로서는 방부제, 방청제, 소포제, 증점제, 미끄럼성 부여제 등이 사용된다.

[실시예 1]

Iron Oxide Black 318 50.0%

(흑색산화철, 독일바이엘사 제조)

Monopol NP-1019 4.0%

(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 동남합성화학(주) 제조)

Joncryl 67 용액 10.0%

(스티렌아크릴 공중합수지의 30% 알카리 수용액, 미국죤슨폴리머사 제조)

물 7.0%

에틸렌글리콜 6.0%

상기 성분을 다이노밀에 3회 분산하여 입도 10마이크론 이하화 한 후 이하 성분을 혼합, 후렉소 잉크화 하였다.

Joncryl 74 23.0%

(스티렌아크릴 공중합수지 고형분 48%, 미국죤슨폴리머사 제조)

[실시예 2]

Iron Oxide Black 318 50.0%

(흑색산화철, 독일바이엘사 제조)

Monopol NP-1019 4.0%

(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 동남합성화학(주) 제조)

Joncryl 67 용액 10.0%

이소프로필알코올 13.0%

상기 성분을 다이노밀에 3회 분산하여 입도 10마이크론 이하화 한 후 이하 성분을 혼합, 그라비아 잉크화 하였다.

Joncryl 74 23.0%

[비교예 1]

C.I Acid Black 2 10.0%

Monopol NP-1019 2.5%

(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 동남합성화학(주) 제조)

에틸렌글리콜 15.0%

프로필렌글리콜 10.0%

물 62.5%

상기 성분을 혼합하고 2시간동안 교반을 행하여 후렉소 잉크화하였다

[비교예 2]

C.I Acid Black 2 10.0%

Monopol NP-1019 2.5%

(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 동남합성화학(주) 제조)

에틸렌글리콜 10.0%

프로필렌글리콜 10.0%

메탄올 67.5%

상기 성분을 혼합하고 2시간동안 교반을 행하여 그라비아 잉크화하였다.

[비교예 3]

Yellow D525 3.0%

(C.I Pigment Yellow 12, 대한스위스화학(주) 제조)

Red 4BL 5.0%

(C.I Pigment Red 57:1, 대한스위스화학(주) 제조)

Blue 8500 5.0%

(C.I Pigment Blue 15:3, 대한스위스화학(주) 제조)

Monopol NP-1019 3.0%

(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 동남합성화학(주) 제조)

Joncryl 67 용액 10.0%

(스티렌아크릴 공중합수지의 30% 수용액, 미국죤슨폴리머사 제조)

에틸렌 글리콜 6.0%

물 12.0%

상기 성분을 다이노밀에 3회 분산하여 입도 10마이크론 이하화 한 후 이하 성분을 혼합 후렉소 잉크화하였다.

Joncryl 74 56.0%

(스티렌 아크릴 공중합수지, 고형분48%, 미국죤슨폴리머사 제조)

[비교예 4]

Yellow D525 3.0%

(C.I Pigment Yellow 12, 대한스위스화학(주) 제조)

Red 4BL 5.0%

(C.I Pigment Red 57:1, 대한스위스화학(주) 제조)

Blue 8500 5.0%

(C.I Pigment Blue 15:3, 대한스위스화학(주) 제조)

Joncryl 67 용액 10.0%

(스티렌이크릴 공중합수지의 30% 수용액, 미국죤슨폴리 머사 제조)

이소프로필 알코올 20.0%

상기 성분을 다이노밀에 3회 분산하여 입도 10마이크론 이하화 한 후 이하성분을 혼합, 그라비아 잉크화하였다.

Joncryl 74 54.0%

(스티렌 아크릴 공중합수지 고형분48%, 미국죤슨폴리머사 제조)

실시예 1, 비교예 1,3에 의하여 제조된 후렉소 수성흑색잉크를 평량80g/㎡의 백색 크라프트지에 아니록스롤 150선/인치, 고무롤 경도50도의 인쇄기 조건하에서 후렉소 인쇄를 행한 후 온도20±1℃, 습도 65% RH 분위기에서 24시간 자연조건시킨 것을 시험편으로 취하였다.

참고로 비교예 1,3은 종래의 범용 기술에 의한 제조 잉크이다.

실시예 2, 비교예 2,4에 의하여 제조된 그라비아 수성흑색잉크를 평량 80g/㎡의 백색 크라프트지에 실린더 175선/인치의 인쇄기 조건하에서 그라비아 인쇄를 행한 후 온도 20±1℃, 습도 65%RH 분위기에서 24시간 자연건조시킨 것을 시험편으로 취하였다.

참고로 비교예 2,4 는 종래의 범용 기술에 의한 제조 잉크이다.

내수성 시험: 투명유리 비이커에 PH7.0±0.2의 물을 채운 후 가로5cm, 세로10cm로 재단한 시험편을 수온 20±1℃의 조건하에 24시간 침적시킨 후 잉크의 브리드(Bleed)현상을 비교하였다.

내광성: 시험편을 Weather--meter를 사용하여 Xenon램프에 96시간 노출시킨 후 변색 정도를 비교하였다.

흑색도: 시험편을 육안 관찰하여 흑색도를 비교하였다.

전도성: 시판의 전기 테스타로서 통전성을 검사하였다.

이상과 같이 본 발명의 잉크는 흑색도, 내수성, 내광성이 우수하고 전기적 전도성이 없는 종래품에 비교하여 개량된 물성의 후렉소, 그라비아 인쇄용 잉크로서 사용가능한 것이다.

또한 실시예 1,2의 잉크로서 평량 80g/㎡의 백색 그라프트지에 인쇄한인쇄물을 필름두께 25마이크론의 투명 폴리에틸렌 필림과 고주파 라미네이팅 접착을 실시한 결과 스파크 발생이 없는 양질의 제품을 얻을 수 있었다.

Claims

안료와 수용성 유기용제, 수용성수지, 분산제, 물 등을 포함하는 수성흑색 잉크 조성물에 있어서 화학식 Fe₂O₃함량 90%이상의 안료를 주체로 제조된 고주파 라미네이팅 접착시 스파크가 발생되지 않는 수성 흑색잉크 조성물.
본 발명의 흑색 수성잉크는 후렉소, 그라비아인쇄용 잉크를 포함한다.