KR20020084996A

KR20020084996A - 수성메탈릭칼라잉크조성물

Info

Publication number: KR20020084996A
Application number: KR1020010024168A
Authority: KR
Inventors: 김영훈
Original assignee: 주식회사 선영케미칼
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 필기구의 수성잉크의 조성물에 관한 것으로, 기존의 알루미늄분안료를 사용한 볼펜용 수성메탈릭잉크의 큰 단점인 pH변화에 따른 알루미늄분안료의 산화작용문제와 수성계내에서의 알루미늄분안료의 비중(밀도)의 차이에 따른 침강 및 응집의 문제를 극력방지하고, 알루미늄분안료의 메탈릭효과를 극대화하기 위해서 사용되는 알루미늄분안료의 알맞은 입자의 크기(일반적으로 5-30㎛)를 필기시 유출불량이 일어나지 않게 볼펜용금속제팁(소위, 스텐레스제 및 황동 및 니켈제의 재질을 포함하는 전체의 팁중)의 볼과 볼수좌의 유동거리를 60±20㎛의 일정한 크기로 유지해서, 보다 금속광택의 필적을 얻을수 있는 볼펜용 수성메탈릭칼랑이크 및 그 팁의 구조에 관한것이다.

Description

수성메탈릭칼라잉크조성물{aqueous metallic color ink composite}

일반적인 수성타입의 볼펜용메탈릭칼라잉크조성물에 사용되어지는 알루미늄분안료는 그 크기가 5-30㎛의 크기를 사용하는 것이 일반적으로 알려져있으나, 알루미늄분안료의 제조과정상 알루미늄을 지방산 및 기타의 표면처리제를 사용해서 피복한 형태를 취한 것으로, 그 표면이 공기중에 노출되면 공기중의 산소에 의해 산화작용이 일어나 외관의 색상이 검게 변하든지, 수소가스의 발생등, 보관 및 공기중 노출시의 많은 문제점을 갖고 있는 것이 사실이며, 이에 따른 볼펜제조시 그 보존기간이 매우 짧다는 단점이 나타났을분아니라, 수성베이스상에서 분산된 상태로 알루미늄분안료가 존재하는 것이 그 일반적 특징인, 밀도 및 비중의 차에 의해 결국에는 분산된 상태에서 침강 및 응집이라는 커다른 결점을 갖게 되며, 펜자체내에서도 문구점에서의 보관위치에 따른 중력이 작용하는 쪽으로, 침강되어버리고 만다는 문제점이 있고, 또한 입자의 크기가 5-30㎛의 크기를 갖어야만 금속광택의 효과가 있는것으르로 이런 입자를 일반 볼펜용팁에 사용할 경우 초기필기는 가능하나 알루미늄분안료의 입자의 팁내에서의 중첩에 의한 필기불능이라는 치명적인 문제를 안고있는 것이 지금까지 수성메탈릭칼라잉크의 단점이였다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하고, 유출이 원활한 수성메탈릭조칼라잉크조성물을 얻고자하는데 있다.

이에 본발명자는 알루미늄분안료의 산화작용의 방지를 위해 알맞은 pH범위인 pH=7±2를 설정해서 pH조절을 통해 알루미늄분안료의 산화를 장기간 방지하는 것이 가능하다는 것을 알게 되었고, 수성베이스에서의 분산상태에서도 알루미늄분안료의 밀도와 비중의 크기를, 천연고분자 및 합성고분자다당류를 사용해서 알맞은 점도 즉, 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서1,500~7,000m.Pas(cps)로 조정하는것으로써, 물과 알루미늄분안료의 밀도차에 의한 침강 및 응집을 극력방지할수 있는 방법을 고안하게 되었고, 마지막으로 뛰어난 금속광택을 표현하기 위해서 사용되는 알루미늄분안료의 입자의 크기를 원활히 필기가능하도록 일반적 팁의 볼과 볼수좌와의 유동거리를 60±20㎛의 일정범위로 설정하여, 그 수성잉크의 메탈릭조칼라의 효과를 극대화하는 것이 가능하다는 것을 알게되었다.

이하 본발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 금속메탈릭효과의 수성잉크조성물은 그 필수성분으로 알루미늄분안료인 알루미늄분안료는 표면이 포화고급지방산으로 처리되어진 알루미늄분으로부터 처리된 리핑타입과 불포화 지방산에서 처리된 알루미늄으로된 논-리핑타입의 2가지의 종류로 크게 분류할수 있으며, 이들 알루미늄분안료는 탄화수소용제 또는프로필렌글라이콜모노에틸에테르(propyleneglycolmonoethylether)등의 글라이콜에테르계용제에서 습윤된 페이스트(액상과 고상의 중간형태)상태로 제공되어지는 것이 일반적이며, 표면처리된 알루미늄분안료의 수용액상에서의 pH=5(1% 수용액상태기준)의 범위를 차지하는것이 일반적 화학적특성으로써, 이러한 pH범위에서 장기간방치하거나, 잉크제조시의 pH가 5이하이거나, 9이상이면 공기와의 접촉시 산화작용을 촉진시키는 역할을 할뿐만 아니라 산화과정에서 발생되는 CO₂가스는 알루미늄분안료의 화학적 변화작용이라는 커다란 문제를 갖고 있는 pH범위이며, 이를 pH=7±2로 잉크배합시 조절해줌으로써 현저한 알루미늄분안료의 산화를 방지하는 효과를 얻을수 있었다.

이에 사용되는 pH조절체로써는 일반적으로 알려진 수산화나트륨(NaOH)이나 트리에탄올아민(Triethanolamine), 그리고 모노에탄올아민(Monoethanolamine)등 수용액상에서 pH조절제로 사용되는 것이라면 어느것을 사용해도 좋다.

수성메탈릭칼라잉크배합시 잉크dml pH범위가 5이하로 제조되면, 잉크내의 경기안정의 약화와 알루미늄분안료인 알루미늄분안료의 공기와의 산화작용에 의한 잉크외관의 검은색으로의 변색화 및 CO₂가스의 발생이 현저히 나타나 제조된 잉크에 치명적 손상을 입히는 것은 물론이며, pH범위가 9이상으로 제조되면 메탈릭수성잉크의 화학적 경시불안 및 점도증진제의 응집, 그리고 함께 사용된 색상발현의 착색제의 응집현상을 일으키는등의 문제가 발생되어 안정한 잉크를 제조하는 것이 곤란하다.

또한 수성베이스내에서 알루미늄분안료의 비중의 무거움에 따른 잉크내에서의 침강은 천연 및 합성고분자 다당류의 점도조절제를 사용하여 잉크의 점도를 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서1,500~7,000m.Pas(cps)로 조정해줌으로써 장기간 잉크보관시에도 메탈릭효과를 주는 알루미늄분안료의 침강 및 응집 그리고 잉크의 고화(딱딱해지는 현상)를 극력억제해주는 효과를 보여주며, 여기에 사용되는 점도조절제로써는 이미 알려져 있는 각종의 공지의 것의 사용이 가능하며, 구체적인 예를 들면 미생물계다당류 및 그의 유도체 수용성식물계 및 다당류및 그의 유도체, 수용성동물계다당류 및 그의 유도체가 사용가능하다..

더욱자세하게는 잔탄검(Xanthan-Gum) , 구아검(Gua-Gum), 카라키난검, 란잠검, 등의 천연계 다당류의 사용과 셀롤로즈(Cellose), 텍스트린(Dextrine), 가교형(架橋型)아크릴산중합체, N-vinyl-acet-amide계의 폴리마와 같은 유기합성 점도조절제의 사용으로 그점도의 범위 조절이 가능하다.(단독 혹은 병용해서 사용해도 좋다)

점도가 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서 1,500m.Pas(cps)이하의 잉크로 제조되면 알루미늄분안료의 침강이라는 문제를 해결하기 곤란하며 점도가 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서 7,000m.Pas(cps)이상이면 고점도의 잉크로 필기가 원활치 않다는 것을 알수 있다.

또한 수용성잉크내에서 알루미늄효과인 광택성을 증진시키기 위해서 가장 알맞는 알루미늄분안료의 크기로써는 5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료를 사용하는 것이 가장 효과적이나 지금까지 사용된 일반볼펜용 팁의 볼과 볼수좌의 유동거리인20±10㎛의 범위에서는 알루미늄분안료의 크기를 효과적으로 통과시키지 못하고 초필시에는 필기가 가능하나 초필이후 필기가 급격히 나빠지며 결국에는 필기불능이라는 문제를 일으킨다는 문제점을 착안하여 보다 강한 메탈릭효과를 낼수 있는 충분한 유출과 알루미늄분안료의 크기를 충분히 통과시킬수 있는 볼과 볼수좌의 유동거리를 연구한 결과 60±20㎛의 범위로 조절해주면 문제없이 메탈릭효과의 극대화 및 필기불능의 문제점을 극력방지한다고하는 것을 알게되었다.

볼과 볼수좌의 유동거리가 40㎛이하에서는 초필은 가능하나 연속되는 필기에 볼과 볼수좌내의 알루미늄분안료의 중첩이라는 문제바생시 팁내에서 볼의 회전이 불가능해져서 필기불능이라는 치명적 문제를 나태녀며, 60㎛이상의 볼과 볼수좌의 유동거리를 갖으면 너무 많은 필기유출량의 발생은 물론 이에따른 유출량의 과다소비에따른 볼펜의 교환을 자주해주지 않으면 안된다는 치명적 단점을 갖게된다.

본 발명의 잉크내에서의 건조억제 및 보습제로서 사용되는 에칠렌글라이콜(Ethylene-Glycole), 디에칠렌글라이콜(Diethylene-Glycole), 트리에칠렌그라이콜(Triethylene-Glycole), 프로필렌글라이콜(Propylene-Glycole), 그리세린(Grycerine),2-피롤리돈(Pyrolidone), 디메칠설폭사이트(Dimethylsulfoxide) 등의 난휘발성의 수용성유기용제의 사용이 가능하며,

보다 다양한 색상의 발현을 내기 위해 사용된 착색제의 종류로써는 안료 및 염료의 사용이 가능하며 그 구체적인 예로써, 먼저 착색안료로써는 C.I PIGMENT YELLOW-1, C.I PIGMENT YELLOW-3, C.I PIGMENT YELLOW-12, C.I PIGMENT YELLOW-65, C.I PIGMENT YELLOW-74, C.I PIGMENT YELLOW-83,C.I PIGMENT RED-53:1, C.I PIGMENTRED-144, C.I PIGMENT ORANGE-17, C.I PIGMENT ORANGE-40, C.I PIGMENT BLUE-15, C.I PIGMENT GREEN-7 등의 유기안료, 카본블랙, 산화치단, 황색산화철, 티탄옐로우, 군청, 감청의 무기안료, 아크릴계수지 입자를 형광으로 발산하는 염료로 착색되어진 형광안료 등의 안료착색제군과 C.I ACID YELLOW-23, C.I FOOD YELLOW-3, C.I ACID RED-18, C.I ACID RED-87, C.I ACID BLUE-9, C.I ACID BLUE-90 등의 산성염료와 C.I DIRECT YELLOW-27, C.I DIRECT YELLOW-50, C.I DIRECT ORANGE-58, C.I DIRECT RED-23, C.I DIRECT BLUE-86 등의 직접염료의 병용사용이 가능하다.

그 이외에 필요에 따라 방부제, 방청제, 계면활성제 및 pH조절제 등의 소량첨가도 가능하다.

이하, 실시예에서 보다 상세하게 설명한다.

(실시예1)

프로필렌글라이콜 : 30중량%

구아검 : 1.0중량%

물 : 50중량%

방청제 : 1.0중량%

방부제 : 1.0중량%

5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료 : 10중량%

C.I FOOD YELLOW : 6중량%

트리에탄올아민 : 1.0중량%

상기 잉크의 배합조성물을 2시간 교반해준후 pH=8, 점도는 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서4,500m.Pas(cps)의 금색메탈릭 수성잉크조성물을 얻었다.

(실시예2)

(이하, 숫자는 중량%를 의미한다.)

그리세린 : 10

에틸렌글라이콜 : 20

카라키난검 : 0.8

물 : 50

방청제 : 1.5

방부제 : 1.5

5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료 : 8

C.I ACID BLUE-90 : 7

수산화나트륨 : 0.5

상기 잉크의 배합조성물을 2시간 30분 교반해준후 pH=8.5 점도는 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서3,800m.Pas(cps)의 청색메탈릭 수성잉크조성물을 얻었다.

(실시예3)

(이하, 숫자는 중량%를 의미한다)

그리세린 : 10

에틸렌글라이콜 : 20

카라키난검 : 0.3

로카스트빈검 : 0.4

물 : 50.5

방청제 : 1.5

방부제 : 1.5

5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료 : 8

C.I ACID BLUE-90 : 7

모노에탄올아민 : 0.8

상기 잉크의 배합조성물을 2시간 30분 교반해준후 pH=7.5 점도는 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서 1,800m.Pas(cps)의 청색메탈릭 수성잉크조성물을 얻었다.

(비교예1)

(이하, 숫자는 중량%를 의미한다.)

프로필렌글라이콜 : 30

구아검 : 1.0

물 : 50.5

방청제 : 1.0

방부제 : 1.0

5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료 : 10

C.I FOOD YELLOW-3 : 6

트리에탄올아민 : 0.5

상기 잉크의 배합조성물을 2시간 교반해준후 pH=6 점도는 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서 4,500m.Pas(cps)의 금색메탈릭 수성잉크조성물을 얻었다.

(비교예2)

(이하, 숫자는 중량%를 의미한다)

그리세린 : 10

에틸렌글라이콜 : 20

카라키난검 : 0.4

물 : 50

방청제 : 1.5

방부제 : 1.5

5~30㎛의 범위의 알루미늄분안료 : 8

C.I ACID BLUE-90 : 7

수산화나트륨 : 1.2

상기 잉크의 배합조성물을 2시간 30분 교반해준후 pH=8.5 점도는 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서 1,200m.Pas(cps)의 청색메탈릭 수성잉크조성물을 얻었다.

(실험결과)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 잉크를 아래와 같은 실험을 하였다.

(실험1)

50℃항온조에서 잉크를 유리제바이알병에 각각 제조된 잉크를 약 50g씩 담아서 보관하여 잉크의 침전분리를 육악으로 확인하였고, 산화작용의 발생을 가스의 생성 및 외관이 검은색으로의 변화하는 변색상채로 역시, 육안으로 관찰하였고, 그 결과를 표1에 나타내었다.

(보기)

1)침전 : O(침전없음)

△(잉크의 윗층에 분리원인의 물층과 잉크층 분리보임)

X(완전분리로 물층과 잉크층분리확연함)

2)산화 : O(외간색상변화없음)

△(산화시작으로 잉크의 외관이 검은색으로 변색시작)

X(완전산화발생으로 잉크외관 검은색으로 변색 및 잉크보관뚜겅개봉시 "가스"발생)

(실험2)

상기 실시예1의 잉크를 볼과 볼수좌의 유동거리가 60㎛의 스텐레스볼펜용 팁으로(볼사이즈는 0.7m/m이상이면 무관) 필기하였고, 볼과 볼수좌와의 유동거리가 30㎛인 일반수성용 볼펜용 스텐레스용팁으로 필기한바, 유동거리가 60㎛인 팁의 경우는 초필에서 종필까지 필기상태가 일정하게 잘 나왔으나, 유동거리가 30㎛인 팁의 경우는 첫글자이후 필선이 급격히 감소하여 한줄을 채쓰기전에 필기불능이라는 문제를 보였다.

이와같이 본 발명은 수성메탈릭칼라잉크조성물에 관한 것으로 일반적인 메탈릭효과를 내기 위해 사용되는 알루미늄분안료의 크기 및 비중을 고려함은 물론이며, 알루미늄분안료의 산화방지를 해결하기 위한 것으로, 산화방지를 극력억제할수 있는 pH범위와 침강방지를 위한 점도, 그리고 알루미늄분안료의 크기에 구애받지 않고 필기가 원활하게 이루어질수 있도록 일반스텐레스제팁의 크리어런스인 볼과 볼수좌의 유동거를 일정한 크기로 유지해서 필기시 보다 원활한 메탈릭수성잉크의 필기가 가능하게 한 발명에 관한 것이다.

Claims

알루미늄분안료의 산화방지를 위해 pH=7±2로 조절하는 수성메탈릭칼라잉크조성물
알루미늄분안료의 침강 및 응집을 방지하기 위해 천연다당류 및 합성고분자다당류를 사용하여 그 점도를 25℃의 온도에서 BL형 점도계 Rotor NO.3의 조건에서1,500~7,000m.Pas(cps)로 조정하는 수성메탈릭칼라잉크조성물
알루미늄분안료의 사용에 따른 입자크기 5~30㎛의 범위에 구애받지 않고 필기가 뭉침없이 윤활하게 필기가능하도록 팁의 볼과 볼수좌와의 유동거리를 60±20㎛ 로 조절한 수성메탈릭칼라잉크조성물