KR20040081593A - 잉크젯 프린터용 잉크조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용제로서 무독성의 저급 알코올계 용제 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크조성물에 관한 것으로서, 유기 및 무기계의 안료 2 내지 5중량부, 탄소수 1 내지 4의 저급알코올 30 내지 85중량부, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 등의 비닐계 수지; 폴리아크릴산 에테르, 에틸셀로솔브 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되며, 상기 저급알코올에 용해되는 점도조절용 수지 2 내지 15중량부 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 5중량부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

잉크젯 프린터용 잉크조성물 {Ink composition for ink jet printer}

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 용제로서 무독성의 저급 알코올계 용제 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크조성물에 관한 것이다.

최근 잉크젯 프린터 방식으로 현수막, 인화지, 팝(pop)등 다양한 소지에 자유로운 이미지 연출을 할 수 있어 일상 생활에 널리 응용되고 있으며, 이에 따라 많은 종류의 소재가 개발되고 있어 왔다.

잉크젯 프린터는 이미지를 생성하기 위해 잉크 방울들이 작은 구멍으로부터 기재에 분사되어 충격이 없는 프린팅 기술을 이용한 것이며, 인쇄하고자 하는 이미지가 전자적으로 기호화되는 디지털 프린터로서, 인쇄된 이미지에서 색이 표현되는 방식에 의해 구별되는 두 가지 기본적인 형태의 디지털프린트 방법이 현재 사용되고 있다.

첫 번째 방법은, 완전한 색 범위를 얻기 위해서 일반적으로 4 내지 8개인 고정된 수의 기본색이 사용되는 프린트로서, 서로 다르게 채색된 도트의 가시 상태를 최소화하기 위한 디터링 공정을 사용해서 여러한 다양한 양의 색 세트가 기재에서 결합된다.

두 번째 방법은, 색 또는 스폿색을 사용하는 것으로서 원하는 색조를 만들고, 다음으로 원하는 이미지를 만드는데 사용되는 잉크나 착색제의 선 혼합이 필요하다.

이와 같이 잉크젯 기술을 사용하여 프린트하는 것이 속도와 다목적 용도와 관련이 있으며, 잉크젯 잉크는 색을 장식하기 위해서 뿐만 아니라, 분사하기 위한 엄격한 요구사항 모두를 만족시켜야 한다.

낮은 점성도, 원하는 표면장력, 낮은 독성, 원하는 색상, 원하는 건조시간을 갖추어야 하며, 잉크젯 잉크는 선택된 기재에 대한 결합과 고착이 또한 필요하다.

또한, 각종 용도에 열잉크젯프린터(thermal ink jet printer)의 사용이 급격히 늘고 있다. 이러한 프린터는, 수용체, 대개는 종이 또는 필름 시트 상에 액상 잉크를 분사하여 상을 형성시킨다.

4개의 기본 잉크 색상(검정, 황색, 시안 및 마젠타)을 다양한 조합 및 농도로 사용하면, 인쇄 된 상의 일부로서 실제로 어떠한 색상도 낼 수 있다.

또한, 잉크 PT 기술은 고해상도의 그래픽 상, 특히 전자 인쇄 시스템을 사용하여 형성된 상에 매우 적합하다.

그러한 시스템은 통상적으로 컴퓨터 기술을 이용하여 상, 텍스트(text), 그래픽 등을 형성시키고, 과거에 잉크젯 및 다른 프린터에 사용되어 왔던 많은 잉크는, 유기용매계 또는 수계 캐리어 액체 내에 함유된 염료를 주성분으로 한다. 그러한 잉크는 특정 용도에서는 만족스러운 성능을 제공할 수 있기는 하나, 상기 시스템은 실외 및 이와 유사한 조건의 용도에 필요한 광안정성 및 내구성이 부족한 상을 형성시키는 경향이 있기 때문에 현재는 그러한 시스템을 기피하는 추세이다.

따라서, 인쇄업계에서는 유기용매계와 관련된 문제점이 감소되거나 또는 배제된 수계 잉크를 모색하고 있다.

잉크젯 용도를 위한 수계 안료 잉크를 제조하고자 하는 첫 번째 시도는 그다지 성공적이지 못했다.

시도된 한 잉크는, 수계 담체 중의 안료 입자 현탁액으로 구성된 것이었다. 그러나, 이 현탁 안료는 응집되는 경향을 보였다. 잉크젯 프린터는 고 해상도의 상을 형성시키기 위해 매우 작은 젯노즐(약 80㎛미만)을 사용하기 때문에, 생성된 안료 응집물이 프린터 헤드의 노즐을 차단하거나 또는 이것을 막는 경향이 있다.

이러한 작용을 본 명세서에서는 '막힘'이라고 칭한다. 또한 열잉크젯 시스템의 경우, 그러한 잉크는 또한 열효율이 감소하며, 결과적으로는 잉크 방울이 보다 작게 형성되어 상의 질이 저하된다. 이러한 작용은 '코게이션(kogation)'이라 칭한다.

이러한 문제점을 해소하는 방안으로 유기용매계 안료 잉크 형태를 광고업계에서는 선호하게 되었으며, 이의 개발이 급격히 이루어지고 있는 실정이다.

잉크젯 결상 기술은 상업적 용도 및 소비재 용도에 매우 많이 사용되고 있다. 퍼스널 컴퓨터 및 데스크탑 프린터를 사용하여, 종이 또는 다른 수용 기재 위에 컬러상을 인쇄하는 능력은 염료계 잉크에서 안료계 잉크로 그 범위가 넓어졌다. 안료계 잉크는, 안료 입자가 염료에 비해 수용 기재 상에서의 내구성이 크기 때문에, 화려한 색상 및 보다 내구성 있는 상을 제공한다.

휴렛 패커드 코포레이션, 인캐드 인코포레이티드, 미마키 코포레이션 등에서 시판하는 잉크젯 프린터내의 열잉크젯 인쇄 헤드는 휴렛 패커드 코포레이션 또는 렉스마크 코포레이션에서 시판하고 있다.

피에조 잉크젯 인쇄 헤드는 토파즈 테크놀로지스(미국 캘리포니아주 서니베일 소재), 엡손 코포레이션(미국 캘리포니아주 토랜스 소재), 데이타 프로덕츠(미국 캘리포니아주 우드랜드 힐즈 소재), 모둘라 잉크 테크놀로지스(미국 텍사수주 달라스 소재) 등에서 시판하고 있다. 이들 인쇄 헤드는 진동수 및 액적 크기 등의 물리적 특성이 다르고, 이들에 사용되는 잉크는 점도 등의 물리적 특성이 각각 다르게 요구되는 경우가 많다. 그러한 인쇄 헤드는 이다닛 테크놀로지스 리미티드(이스라엘 리숀 르 지온 소재), 래스터 그래픽스(미국 캘리포니아주 산 호세 소재), 부텍 인코포레이티드(미국 뉴햄프셔주 미어디스 소재), 올림푸스 옵티컬 컴패니 리미티드(일본 도쿄 소재) 등에서 시판하는 피에조 잉크젯 프린터에 사용된다.

잉크젯 프린터는 통상적으로 공학용 도면 및 건축 도면 등의 용도를 위한 와이드 포맷의 전자 인쇄에 사용되어 왔다. 작업의 간단성, 잉크젯 프린터의 경제성, 그리고 잉크 기술의 향상으로 인해, 잉크젯 결상 방법은 인쇄 산업 분야에 있어 와이드 포맷, 주문형 상, 상연 등급의 내구성 그래픽을 형성시킬 수 있는 가능성이 상당히 높아지고 있다.

상 그래픽을 제조하는 데 사용되는 잉크젯 시스템의 성분들은 이하 3개의 주요 부류로 분류할 수 있다.

1. 컴퓨터, 소프트웨어, 인쇄 헤드 및 배관 부재를 갖춘 프린터.

2. 잉크.

3. 수용 기재.

컴퓨터, 소프트웨어 및 프린터는 잉크 액적의 크기, 개수 및 위치를 제어하고, 수용 기재에 전송한다. 잉크는 상을 형성하는 색소 또는 안료를 함유하고, 수용 기재는 잉크를 수용하고 보유하는 매체를 제공한다. 잉크젯 상 그래픽의 품질은 전체 시스템과 함수 관계에 있다. 그러나, 잉크와 수용 기재 사이의 반응은, 잉크가 프린터의 배관을 통과하고, 인쇄 헤드 또는 잉크가 손상되는 일 없이, 인쇄 헤드를 통해 분사된 후에야 잉크계에 있어 중요하다.

관측하는 대중 및 소비자는 상의 품질을 확인하기를 원한다. 인쇄 상점에서는, 잉크젯 매체/잉크계에 있어 다른 많은 요구, 예를 들어, 급속한 건조, 습기 비민감성, 저장 수명의 연장, 내수성 및 전체적인 취급 용이성도 요구하고 있다. 또한, 환경에 노출되면 (그래픽의 용도에 따라) 매체 및 잉크에 또 다른 사항이 요구될 수도 있다. 통상적으로, 옥외 내구성으로는, 극한 온도 및 이슬에서 폭우에 이르는 수분에 대한 노출을 견뎌내는 성질, 그리고 일광 자외선으로부터의 염색 견뢰도 안정성이 있다.

안료계 잉크젯 잉크의 화학 제제는, 잉크의 분사 과정 중에는 잉크 공급 용기 내에서 안료 입자의 연속적인 분산, 그리고 잉크가 수용 기재 상에 분사된 후에는 급속한 건조가 요구되기 때문에 상당히 복잡하다.

피에조 잉크젯 잉크는 열잉크젯 잉크에 비해 독특한 이점을 가지고 있다. 열잉크젯 잉크는 수계 시스템에 제한된다. 열인쇄헤드분사법에는 고온이 이용되는데, 결합제는 인쇄 헤드의 가열 부재 상에 잔류물을 형성하여 당업계에서 '코게이션'이라고 칭하여지는 문제점을 야기 시키기 때문에, 열인쇄헤드분사법에는 결합제의 사용이 제한된다. 잔류물이 존재하면, 인쇄 헤드가 양질의 상 그래픽을 제공하지 못하거나, 심지어는 상 그래픽을 규칙적으로 배치할 수 없게 된다.

또한, 이들 수계열 잉크젯 시스템이 인쇄 헤드 노즐에서 너무 조기에 건조되는 것을 방지하기 위해, 이들 잉크는 고농도의 글리콜 또는 다른 유형의 흡습성 물질을 함유한다. 이러한 고농도의 글리콜은, 열잉크젯 잉크를 분사하여 수용 기재 상에 상을 형성시킨 후에 잉크가 완전히 건조되는 것을 방지한다. 전술한 이유로 인해, 이들 잉크는 이들 제제 중에 결합제를 실질적으로 함유하고 있지 않은데, 그렇지 않으면, 수분의 증발 후, 수용 기재 상에 잉크 액적으로 구성된 필름이 형성될 수 있다.

열잉크젯 잉크를 위한 조합된 분사 및 건조 조건 하에서는, 특수화된 잉크 수용층을 가진 수용 기재 상에 열잉크젯 잉크가 강제로 분사된다. 특수화된 잉크젯 매체의 몇가지 예로는 미국 특허 제5,747,148호, 제5,389,723호 및 제5,472,789호가 있다. 이들 잉크젯 매체는 모두 안료계 잉크젯 잉크의 분사가 이루어진 후 액체의 배치 문제와 배관이 있다,

또한, 열잉크젯 잉크는 그 제제 중에 결합제를 함유하기 때문에, 생성된 상 그래픽에 대한 환경 영향에 노출되었을 때의 내구성은 통상적으로 생성된 상에 접착적으로 적층하는 필름 또는 급속 건조 용액의 투명 코팅에 의해 제공되는 오버라미네이트를 사용함으로써 얻어진다.

피에조 잉크 인쇄 헤드는 가열과는 상반되는 기계적 작용에 의해 잉크를 분사한다. 피에조 잉크는 수성 또는 비수성일 수 있고, 필름 형성 결합제를 포함할 수 있다. 이들 잉크의 점도는 열잉크젯 잉크보다 높다. 열잉크젯 잉크는 통상적으로 점도가 3 내지 5 센티포와즈(mPa·초)인 한편, 안료계 피에조 잉크의 점도는 통상적으로 피에조 젯인쇄 헤드의 유형과 그 내역 및 성능의 세부 사항에 따라 25℃ 하에 10 내지 20 mPa·초이다.

그러나, 피에조 잉크의 점도는 인쇄 산업에 사용되는 스크린 인쇄용 잉크보다 낮은 수준이다. 사용 시점에서 스크린 인쇄용 잉크의 점도는 통상적으로 약 1000 mPa·초 이상이다. 3엠에서 시판하는 스크린 인쇄용 잉크는 안료, 결합제, 가소화제, 안정화제, 실리콘유 및 용매를 함유한다. 그러한 잉크의 고형물 함량은 통상적으로 약 30 내지 40%이다. 그러한 잉크 중 하나에는, 상 그래픽을 투명 코팅으로 완전히 덮기 위해 플루오로케미칼 유동화제를 첨가한다. 다른 잉크에는, 다공성을 확보하고 통기성을 도모하기 위해, 실리카 입자를 소량 분산시킨다. 그러나, 이들 특성 중 하나는 나머지 특성을 방해하기 때문에, 플루오로케미칼 유동화제와 분산된 실리카 입자를 모두 함유하는 잉크는 없다.

피에조 잉크젯 잉크는 의도한 용도에 허용적인 내구성을 가진 양질의 상을 제공하기 위해 해소해야 하는 자체 문제점을 가지고 있다. 피에조 잉크젯 잉크를 개발하고 시판하고자 한 다른 여러 시도가 있었다. 이들 중에서, 잉크를 인쇄 헤드를 통해 수용 기재로 전달하기 위해 휘발성 유기 용매계를 사용한 것은 사인테크(미국 텍사스주 샌 안토니오 소재)에서 시판하는 살사 브랜드 프린터와 함께 시판되는 살사 브랜드 잉크, 프리시젼 컬러(영국 버크셔 뉴베리 소재)에서 시판하는 크리스퍼 브랜드 잉크, 및 잉크웨어 코포레이션(미국 네바다주 라스 베가스 소재)에서 시판하는 피에조 잉크이다.

그러나, 이들 다른 피에조 잉크가 진보된 것이긴 하나, 유기 용매계 피에조 잉크젯은 전술한 프린터 제조업체에서 시판하는 와이드 포맷의 피에조 잉크젯 프린터에 사용되는 인쇄 헤드에 통상적인 30 내지 70피코리터(pL)인 경우가 가장 많은 액적 크기를 가진 피에조 잉크젯 인쇄 헤드를 통해 성공적으로 분사할 수 있기 위해 수반되는 문제점이 있다. 가장 구체적으로, 형성되는 상 그래픽의 품질 및 내구성은 분사 공정을 조종하고 의도한 용도에 적합한 수용 기재 상에 상 그래픽을 형성하는 잉크 제제에 의해 직접 좌우된다.

대한민국 공개특허 제2001-0079996호 및 미합중국 특허 제6113679호들의 경우, 용제 안료 잉크의 유독성 등의 문제가 있었다.

따라서, 안료 입자의 응집, 또는 분리 현상을 감소시키며 기재의 종류에 관계 없이 인쇄되는 무독성의 용제를 함유한 잉크 개발 요구가 시급한 실정이다.

또한, 잉크 업계에서는, 공칭 20 내지 70pL의 잉크 액적을 전달하는 피에조 잉크젯 인쇄 헤드에 의해 내구성 있는 상 그래픽을 형성할 수 있도록, 점도, 인화점, 비중, 안료:결합제 비율, 고형물 함량, 소포성 및 유동성의 특성이 우수한 유기 용매계 잉크가 요구되고 있다. 당 업계에서는, 프린터 배관에 손상을 주는 일이 없이 인쇄 헤드에 잉크를 전달하고, 인쇄 헤드 또는 잉크에 손상을 주는 일이 없이 인쇄 헤드를 통해 잉크를 분사하며, 수용 기재 상에서 급속히 건조되는 용매와 첨가제의조합물을 포함한다.

피에조 잉크는 피에조 잉크 인쇄 헤드를 통해 보다 높은 점도의 잉크를 사용할 수 있기 때문에, 보다 낮은 점도의 열잉크젯 잉크에서는 사용할 수 없었던 결합제 및 안료를 사용할 수 있고, 또한 수용 기재 상에 안정한 잉크 필름을 형성할 수 있기 때문에, 형성된 상 그래픽의 보호로서 투명 코트 또는 오버라미네이트를 사용하는 일이 없이 내구성을 부여할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 형태의 피에조 잉크는 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸에틸케톤(MEK),이소부탄올(Isobutanol), 이소부틸아세테이트(Isobutylacetate) 등의 독성이 강한 용제를 사용하고 있어, 출력기 내부의 잉크 이송 배관자재의 손상등을 야기시킬 뿐만 아니라 유해한 작업 환경을 조성해 그 대체 잉크 개발이 시급한 실정이다.

참고로 소재로 사용하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리염화비닐(PVC) 등의 단면 잉크 적성 코팅층을 설명하면 최상층에 표면코팅층이 있고, 그 밑으로 라커코팅층이 있고, 그 밑으로 앵커코팅층이 있고, 그 밑으로 기재가 되는 서브스트레이트가 존재하며, 상기한 순서로 적층되어 이루어진다. 상기에서, 라커 코팅에 사용되는 수지는 대체적으로 아크릴릭 코폴리머(파랄로이드 B44)나 하이드록시아크릴릭과 우레아포름알데하이드를 혼합하여(파랄로이드 AT51) 사용하며, 표면코팅층의 수지로는 폴리에스터수지와 스타이렌-말레산무수물 코폴리머를 바인더로 대전 방지제를 섞어 사용한다(전도도 10³내지 10⁶Ω/cm).

기존의 솔벤트 안료 잉크의 용제를 고비점의 강한 용제를 사용하는 것은 기재에 잉크 적성 코팅층(표면코팅층 + 라커코팅층)을 녹여 안료를 고착화하려는 것으로 보이고 있으나, 충분치 못한 것으로 여겨지며, 기재의 표면 코팅의 전도도 물성은 프린트 헤드에서 발생하는 정전기를 줄이기 위해 불가피한 것으로 보인다.

본 발명의 목적은 잉크젯용 안료 잉크의 조성물에 관한 것으로, 기존의 수계용 안료 잉크가 가지는 소재에 따라 적용이 어려운 문제점, 내구성의 문제점 및 용제 안료 잉크의 유독성, 용제 사용으로 인한 문제점을 동시에 해결 가능케 하는 내구성, 내광성, 선명성을 가지는 특히 피에조 형태의 잉크젯 출력기에 맞는 잉크젯 프린터용 잉크조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크조성물은, 유기 및 무기계의 안료 2 내지 5중량부, 탄소수 1 내지 4의 저급알코올 30 내지 85중량부, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 등의 비닐계 수지; 폴리아크릴산 에테르, 에틸셀로솔브 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되며, 상기 저급알코올에 용해되는 점도조절용 수지 2 내지 15중량부 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 5중량부를 포함하여 이루어진다.

상기 분산안정제는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌디스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 것이 될 수 있다.

상기 잉크조성물에는 건조지연제로서 탄소수 10 내지 22의 고급알코올의 폴리옥시에틸렌을 인산에스테르화 시킨 폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트(산가 : 90 내지 110)를 더 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크조성물은, 유기 및 무기계의 안료 2 내지 5중량부, 탄소수 1 내지 4의 저급알코올 30 내지 85중량부, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 등의 비닐계 수지; 폴리아크릴산 에테르, 에틸셀로솔브 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되며, 상기 저급알코올에 용해되는 점도조절용 수지 2 내지 15중량부 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 5중량부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 유기 및 무기계의 안료는 국내외 유수의 제조업자들에 상용적으로 공급되는 것들로서 당업자에게는 이를 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다. 상기 유기 및 무기계의 안료는 아조계, 축합폴리아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈(Quinacridone)계, 디아릴라이드계, 치오인디고계등의 유기 안료와 카본 블랙, 감청, 산화 티탄 등의 무기 안료 중에서 미립화하여 분산 안정화가 가능한 안료를 선택 사용하며, 특히 안료 표면은 사용되는 비닐계 수지등으로 코팅 가공하여 사용하는 것이 좋으며 종류에 따라 2 내지 5중량부의 범위에서 사용된다. 상기 안료가 전체 잉크조성물에 대하여 2중량부 미만으로 포함되는 경우, 안료의 함량이 너무 적어 충분한 발색이 이루어지지 않아 인쇄품질이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 5중량부를 초과하는 경우, 안료의 함량이 너무 높아 응집의 문제 및 경제적으로 바람직하지 못하다는 문제점이 있을 수 있다.

상기 탄소수 1 내지 4의 저급알코올은 본 발명에 따른 잉크조성물의 매질로 기능하며, 본 발명에 사용되는 용제로는 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 이소부틸알코올 등의 탄소수 4이하의 저급 알코올 중에서 1가지 또는 2종 이상을 혼합하여 사용 가능하다. 사용량은 다른 첨가제와 혼합했을 때 상용성등을 고려하여 결정할 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 85중량부의 범위로 사용된다. 상기 저급알코올이 30중량부 미만으로 사용되는 경우, 매질로서 충분히 안료 등을 수용치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 85중량부를 초과하는 경우, 점도 등이 너무 묽어지게 되며, 용매에 대한 안료의 상대적 부족 등으로 고품위의 인쇄품질을 제공하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 점도조절용 수지는 탄소수 1 내지 4의 저급알코올 30 내지 85중량부, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 등의 비닐계 수지; 폴리아크릴산 에테르, 에틸셀로솔브 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되며, 상기 저급알코올에 용해되어 잉크조성물의 점도를 조절하는 기능을 한다. 수지는 기재에 안료를 고착화시키기 위해 사용되며 잉크의 점도 , 안료의 안정성을 부여하는 목적으로도 사용된다. 피에조 잉크젯 프린터에 적용되는 솔벤트 잉크에 필요한 저점도를 얻기 위해서는 비교적 저중합도의 수지가 요구되며, 예를 들어 폴리비닐부티랄의 경우 중합도 1,000이하의 것이 사용될 수 있다. 상기 점도조절용 수지가 2중량부 미만으로 포함되는 경우, 점도가 너무 낮아지는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 15중량부를 초과하는 경우, 점도가 너무 높아지게 되어 양자 모두는 바람직하지 못하다.

상기 분산안정제로서는 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 5중량부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기 분산안정제는 저급 알코올에 용해되는 물질로서, 안료 입자들 간에 안정화를 꾀하는 역할을 하며, 잉크의 장기 보존에 따른 입자의 침강을 방지하고, 프린트 헤드에 안료 및 수지가 고착되어 발생하는 코게이션 현상을 방지하고자 사용한다. 개략적으로는 폴리 옥시에틸렌 알킬에테르의 알킬기가 탄소수 10 내지 22의 포화 알킬기 또는 불포화 알킬기로 되어 있는 모노 , 디 또는 지방족 화합물과의 에스테르화 반응으로 형성된 물질을 사용하며, 구체적으로는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌디스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 것이될 수 있다. 참고로, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르는 탄소수 12 내지 22의 지방족 알코올, 고급알코올, 제2급 고급알코올, 알킬페놀, 알킬나프톨 등에 산화 에틸렌을 부가 중합시켜 만들면 쉽게 얻어질 수 있으며, 또한 당업자에게는 이를 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다. 상기의 재질을 1종 내지 2종 이상의 혼합물을 사용해도 가능하다. 상기 분산안정제가 2중량부 미만으로 사용되는 경우, 염료 등의 안정화기능이 불충분하여 장기간의 보관안정성의 저하 등의 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 5중량부를 초과하는 경우, 수득되는 잉크조성물의 점도 등에 영향을 주게 되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 잉크조성물에는 건조지연제로서 탄소수 10 내지 22의 고급알코올의 폴리옥시에틸렌을 인산에스테르화 시킨 폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트(산가 : 90 내지 110)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 건조지연제는 용제 표면에 계면을 형성하여, 용제의 증발을 억제시키는 기능을 부여하며, 고급알코올의 폴리옥시에틸렌을 인산 에스테르화 시켜 만든 것으로, 구체적으로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트(산가 : 90 내지 110)을 사용하며, 하기 화학식 1 및 화학식 2의 구조를 가지며, 그 사용량은 상기한 바의 잉크조성물 전체 중량의 0.1 내지 5중량%의 범위로 사용되며, 잉크젯 프린터 헤드 기능에 맞게 사용량을 결정할 수 있는 것으로서, 당업자로서는 잉크젯 프린터 헤드 기능에 따라 반복실험 등에 의해서 적절히 조절할 수 있다. 상기 건조지연제가 0.1중량% 미만으로 사용되는 경우, 건조지연기능이 불충분하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우, 인쇄 후, 건조시간이 많이 소요되고, 건조 전 마찰이나 타 물체와의 접촉에 의한 번짐 등이 일어나는 문제점이 있을 수 있다.

상기 식에서, n은 5 내지 11의 정수이다.

상기 식에서, n은 5 내지 11의 정수이다.

상기에 서술한 성분 이외에 통상의 잉크조성물에서 사용되는 분산제, 방부제, 방청제, 습윤제, 점도조절제, 가소화제, 광안정제, 동결방지제, 소포제 또는 각종 활성제 등의 첨가제를 적절히 선택하여 사용 가능하며, 이들은 당업자에게는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 솔벤트용 안료 잉크를 제조하기 위해서는 분산 공정이 필요하며, 우선 1차적으로 안료와 용매, 수지 및 분산제를 미리 혼합한 다음, 0.3㎜ 지르코니아 비드를 사용하여 상용화된 아이거밀(Eiger mill)에서 약 1시간 정도 분산시킴으로서 분산 농축액을 만든다. 이 농축액을 48시간 자연 침강시킴으로서 입자가 큰 것(조립질)을 제거하여 0.2㎛이하의 분산액을 만든다.

이 분산액에 분산안정제, 건조지연제와 기타 첨가제가 포함된 액을 서서히 첨가하여 분산 안정된 용제형 안료 잉크를 만든다.

상기한 바의 본 발명의 피에조 잉크는 결합제와 급속 건조 유기 용매를 모두 함유할 수 있기 때문에, 이들 잉크는 보다 느리게 건조하는 흡습성 물질 함유의 수계 열 잉크젯 잉크의 문제점을 해소하기 위해 사용되는 전술한 특수화된 다공성 수용 기재를 사용할 필요없이 필름 상에 이들 잉크를 직접 분사할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 저급 알코올을 사용하여 피에조 잉크젯 프린터 방식에 맞는 용제 형태의 안료 잉크 조성물에 관한 것이며 본 발명에 사용되는 비닐계 수지는 잉크 수용기재의 종류에 관계 없이 안료의 고착을 가져오며 내구성 및 내후성이 우수한 성질을 가지게 된다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

2ℓ 비이커에 이소프로필알코올 837중량부, 카본블랙(대구사 FW40) 80중량부, 폴리비닐부티랄(일본 적수화학 BL-1) 80중량부, 폴리디메칠실록산(와커(warker) ADD130) 3중량부를 넣고 미리 교반시켰다. 이 액을 0.3㎜ 지르코니아 비드가 들어 있는 아이거 밀(Eiger mill)에 넣고 60분간 분산하여 분산 베이스를 만들었다. 이 분산액 50g에 폴리옥시에틸렌세틸에테르(polyoxyethylene cetylether) 5g, 폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트(polyoxyethlene alkylether phosphate) 0.8g, 티누빈 292(tinuvin 292) 0.3g, 에틸알코올 41.9g을 서서히 가하여 혼합하고, 30분간 저속으로 혼합한 후, 1.0㎛의 멤브레인필터(membrane filter)를 사용하여 과립입자를 제거하여 평균입도 0.15㎛ 용매형의 본 발명에 따른 흑색 잉크조성물을 제조하였다.

실시예 2

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분들을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명에 따른 잉크조성물들을 제조하였다.

구 분	실시예2	실시예3	실시예4	제조사
안료(블루1513)	7			클라리안트
안료(옐로우180)			6	클라리안트
안료(레드122)		7		클라리안트
폴리비닐부티랄	7	7	6	(일)적수화학
티누빈 770	0.2	0.2	0.2	시바-가이기
제이-678(J-678)	2	2	1.8	존슨폴리머
폴리옥시에틸렌디라우레이트	4.5			(한)동남화성
1-헥사데칸 + 1-옥타데칸		4.5		(일)삼맥화학
폴리옥시에틸렌세틸에테르			3.0	(일)서페이턴트
폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트	0.8	0.8	0.8	(일)동방화학
솔스퍼스 20000	3	3	3	아이씨아이
저급알코올 등(실시예 1)	잔량	잔량	잔량

실험예

상기 실시예들에서 수득된 잉크조성물들에 대하여 점도, 평균입도, 해상도, 벤딩현상, 노즐막힘현상, 일광견뢰도 및 내수성 시험을 다음과 같이 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

1. 점도

상용화된 브룩필드 점도계(Brookfield viscometer)로 25℃에서 1번 스핀들(#1spindle)을 사용하여 30rpm으로 측정하였다.

2. 평균입도

상용화된 마스터사이저(Mastersizer) 입도 분석기(용매로는 메탄올 사용)로 측정하였다.

3. 해상도, 벤딩현상, 노즐막힘현상

상용화된 프린터로서 제이비 솔벤트젯(JV solventjet), 비스타젯vistajet 및 라미네스 솔벤트젯 3기종을 사용하여 360dpi 인쇄방식 조건으로 상용화된 PVC CAL 필름에 약 12sqm/hr * 6hr 출력하고 각각의 결과를 육안으로 확인한다.

4 . 일광견뢰도 및 자외선 시험

HJ-9010기종으로 온도 60℃, 습도 70%, 광원 400w/㎡의 조건으로 300hr 폭로 실험 후 육안으로 확인한다.

5 . 내수성 시험

실험조건 3번에서 시험한 필름을 지름 10㎝로 재단하여 시편을 만들어 25℃ 물에서 10분간 교반시켜 시편의 화상을 육안으로 확인한다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	test 조건
점도(cp, 25℃)	9.6	9.0	9.0	8.8	브룩필드 점도계
평균입도(㎚)	150	172	155	155	마스터사이저
벤딩현상	무	무	무	무	제이비 솔벤트젯, 비스코젯,라미네스 3기종, 360dpi, 12㎡/hr * 6hr 출력식
노즐막힘현상	무	무	무	무
해상도	good	good	good	good	제이비 솔벤트젯, 비스코젯,라미네스 3기종
일광견뢰도	우수	우수	양호	우수	HJ-9010 일광견뢰도
내수성	우수	우수	우수	우수	25℃ 물에 10분간 관찰

상기한 실시예들을 종합한 결과, 벤딩현상, 노즐막힘현상 등이 없고, 해상도, 일광견뢰도 및 내수성 등이 우수한 균질한 품질의 잉크조성물을 수득할 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 잉크조성물은 용제로서 탄소수 4 이하의 저급알코올을 사용하여 유독성 냄새를 제거한 무독성의 잉크조성물을 제공하며, 그 인쇄품질이나 노즐막힘 등의 부작용이 없는 잉크조성물을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의하면 피에조 타입의 잉크젯 프린트 헤드에 적합한 잉크로서, 무독성의 저급알코올(탄소수 4 이하)을 사용하여 기존의 강 솔벤트 타입에서 발생하는 유독성 냄새를 제거하였고, 고가장비인 대형 잉크젯 프린터 내부의 솔벤트에 의한 배관의 손상요인을 제거하였으며, 인쇄되는 기재의 소재에 구분 없이 잉크 고착이 용이하고, 분산안정성이 높으며, 솔벤트의 건조지연제를 사용하여 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 막힘 현상을 제거하여 작업성이 좋은 옥외광고시장에서 적용되는 발색 및 일광견뢰도가 우수한 안료잉크로서의 효과를 갖는 솔벤트계 안료잉크 조성물을 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 유기 및 무기계의 안료 2 내지 5중량부, 탄소수 1 내지 4의 저급알코올 30 내지 85중량부, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트 등의 비닐계 수지; 폴리아크릴산 에테르, 에틸셀로솔브 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되며, 상기 저급알코올에 용해되는 점도조절용 수지 2 내지 15중량부 및 분산안정제로서 탄소수 10 내지 22의 포화 또는 불포화알킬기를 포함하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르 2 내지 5중량부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분산안정제가 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌디스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 상기 잉크젯 프린터용 잉크조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 잉크조성물이 건조지연제로서 탄소수 10 내지 22의 고급알코올의 폴리옥시에틸렌을 인산에스테르화 시킨 폴리옥시에틸렌알킬에테르포스페이트(산가 : 90 내지 110)를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 잉크젯 프린터용 잉크조성물.