KR20050095645A

KR20050095645A - 다색 필기용 잉크

Info

Publication number: KR20050095645A
Application number: KR1020057014341A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 콴; 필립 더블유. 앰블러
Original assignee: 샌포드, 엘.피.
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-09-29
Also published as: CN1333022C; CA2514753A1; TW200427794A; CN1748008A; EP1590412A2; WO2004069944A3; JP4699352B2; US7094278B2; WO2004069944B1; WO2004069944A2; AU2004209658A1; MXPA05008272A; US20040182278A1; JP2006518000A

Abstract

본 발명은 다색 필기용 잉크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서로 혼화되지 않는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물의 혼합물을 포함하는 다색 필기구에 관한 것이다.

Description

다색 필기용 잉크 {MULTI-COLOR WRITING INKS}

관련된 출원에 대한 교차 참조

본 발명은 2003년 2월 4일에 출원한 미국 가출원 일련 번호 60/444,724호의 U.S.C. 35조 §119(e)에 따른 우선권을 주장하며, 전술한 문헌의 전문은 참조 문헌으로서 본 명세서에 병합되어 있다.

기술 분야

본 발명은 다색 필기용 잉크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물의 혼합물을 포함하는 다색 필기구에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 대부분의 필기구, 예컨대, 종래의 볼 포인트 펜(ball-point pen)을 이용하면 한 가지 색상으로만 필기를 할 수 있다. 사람들, 특히 어린이들은 색상에 큰 관심을 갖고 있다. 이에 따라, 예를 들면, 아이들의 필기 의욕과 필기 능력 함양을 위해, 다양한 색상으로 필기할 수 있는 필기구가 고안된 바 있다. 그러나, 통상적으로 이러한 펜에는 복수 개의 통에 충전된 여러 색상의 잉크 리필이 조합되어 있다. 따라서, 전술한 펜의 통은 한 가지 색상의 잉크 리필을 갖는 펜에 비해 비교적 두껍다. 뿐만 아니라, 사용자가 색상을 바꿔 필기하려면, 사용 중인 잉크 리필을 집어 넣은 다음, 사용하고자 하는 잉크 리필을 빼 내어야 한다. 그러므로, 이러한 펜은 특히 어린이들이 사용하기에 간편하지 않다. 또한, 전술한 종래 기술에 따른 펜을 이용하여 필기한 각각의 필기 흔적이 하나의 잉크 조성물에 의해 형성된 것이기 때문에, 필기 흔적이 일정하게 정형화되어 있다.

다른 종래 기술에 따르면, 여러 가지 색상으로 필기를 할 수 있는 크레이용이 개발된 바 있다. 이러한 크레이용을 예시하면 샌포드 코포레이션 엘.피.(미국 일리노이주 벨우드에 소재함)에서 개발한 것으로서, 색종이 패턴의 다양한 색상으로 필기할 수 있는 Colorific^® Splitz™ 크레이용, 및 블록 패턴의 다양한 색상으로 필기할 수 있는 Colorific^® Swirl™ 크레이용을 들 수 있다. 전술한 크레이용을 이용하면 복수의 색상으로 필기를 할 수 있고, 사용자가 종이와 같은 기재에 필기하면서 필기 색상을 바꿀 수 있다는 점에서, 어린이들(및 교사)이 잘 이용한다.

아울러, 종래 기술에 따르면, 다색으로 필기할 수 있는 마커(marker)가 알려져 있다. 그러나, 팁(tip)으로부터 둘 이상의 색상이 동시에 나오는 종래의 마커 시스템에서는 제조자가 두 개의 각각의 잉크 저장조를 수동적으로 분리되어 있는 닙(nib)에 수동적인 수단을 이용하여 연결시켜야만 할 수 있다. 따라서, 전술한 마커 시스템에서는 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 상승한다.

도 1은 닙에 커플링된 잉크 저장조를 포함하는, 본 발명에 따른 마커의 일례를 부분 절취하여 도시한 도면.

본 발명에 따르면, 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물의 혼합물을 포함하는 다색 필기용 잉크로서, 상기 제1 잉크 조성물과 상기 제2 잉크 조성물이 서로 혼화되지 않는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크를 제공한다. 본 발명의 잉크는 예를 들면, 볼펜, 만년필, 및 마커를 비롯한 각종 필기구에 이용될 수 있다. 특히, 상기 잉크는 섬유질 잉크 저장조(fibrous ink reservoir), 및 전술한 바와 같이 마커를 비롯한 필기구로부터 전송되기에 적합하다. 상기 잉크 저장조의 화이버는 상기 잉크를 바람직하게 안정화함으로써, 서로 혼화되지 않는 각각의 잉크 조성물이 서로 분리되지 않도록 한다.

또한, 본 발명은 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물의 혼합물을 포함하는 잉크 저장조; 상기 잉크 저장조와 유체 소통된 닙을 포함하는 다색 마커로서, 상기 제1 잉크 조성물과 상기 제2 잉크 조성물이 서로 혼화되지 않는 것을 특징으로 하는 다색 마커를 제공한다.

아울러, 본 발명은 3종 이상의 잉크 조성물을 포함하는 다색 마커로서, 상기 각각의 잉크 조성물이 서로 혼화되지 않는 것을 특징으로 하는 다색 마커를 제공한다.

본 발명에 따른 컬러 마커의 제조 시에는 한 개의 잉크 저장조 내에 서로 혼화되지 않는 2종 이상의 잉크 조성물의 혼합물을 제공하는 단계가 포함된다. 상기 서로 혼화되지 않는 2종 이상의 잉크 조성물을 포함하는 잉크 저장조와 유체 소통된 닙은 상기 잉크 조성물을 혼합물로서 전송할 수 있기 때문에, 본 발명의 마커를 이용하여, 종이와 같은 기재 상에 복수의 색상으로 필기할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 복수의 색상으로 필기하기 위해 종래의 볼 포인트와 같은 기타 필기구의 포인트를 이용할 수도 있다.

도 1은 도면 부호 10으로 표시된 본 발명에 따른 마커의 부분 절취도이다. 마커(10)는 하우징(housing) 또는 통(barrel)(14) 내에 배치된 잉크 저장조(12)를 포함한다. 상기 잉크 저장조(12)는 다공질의 닙(16)과 유체 소통된다. 그리고, 통(14)은 상기 닙(16)의 맞은 편에 위치한, 통(14)의 단부에 구비된 마개(20)로 밀봉되어 있어, 잉크 저장조(12)가 그 위치를 유지할 수 있도록 한다.

일반적으로 잉크 저장조(12)와 닙(16)은, 상기 잉크 저장조(12)에 수용된 상기 잉크 조성물이 이동함으로써, 상기 조성물이 상기 잉크 저장조(12)로부터 닙(16)으로 전송될 수 있도록 배치된다. 예를 들면, 도면을 참조하여 볼 때, 잉크 저장조(12)와 닙(16)은 실질적으로 커플링 영역(coupling zone)(22)에서 서로 접촉한다. 상기 커플링 영역(22)에서(잉크 저장조(12) 내에서 또는 닙(16)에서)의 압력 변화에 의해, 상기 잉크 저장조(12)에 저장된 잉크 조성물이 상기 커플링 영역(22)을 통해 닙(16)으로 당겨질 수 있다. 통상적으로 상기 잉크 조성물은 저장조(16) 내에서의 모세관 작용에 의해 이동하며, 다시 말하면, 상기 잉크 조성물은 모세관 작용에 의해 상기 저장조(16)의 말단부에서 닙(12)에 근접해 있는 저장조의 단부로 이동한다. 이와 마찬가지로, 상기 잉크 조성물은 통상적으로 모세관 작용에 의해 닙(12) 내부에서 이동하며, 다시 말하면, 상기 잉크 조성물은 모세관 작용에 의해, 상기 저장조(16)에 근접한 닙(12) 부분에서 필기할 표면에 적용되는 닙 부분으로 이동한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 잉크 저장조(12)는 심 형태(wick-type)의 저장조이고, 섬유질 닙(16)은 상기 저장조와 지속적으로(즉, 영속적으로) 접촉되어 있다. 또한, 상기 잉크 조성물의 저장조(12)에서 닙(16)으로의 이동을 위해서 커플링 영역(22)의 표면적이 비교적 큰 것이 바람직하다.

본 명세서에서 범위는 “약” 또는 “대략” 제1 특정값 내지 “약” 또는 “대략” 제2 특정값으로 표시된다. 전술한 바와 같이 범위가 표시된 경우, 본 발명에 따른 구현예는 제1 특정값 내지 제2 특정값을 포함한다. 마찬가지로, 수치를 근사값으로 표현하는 경우, “약”, “약 ∼이상의”, 또는 “약 ∼미만의”와 같은 용어를 사용함으로써 또 다른 구현예에 따른 다른 특정값을 나타낼 수 있는 것으로 간주될 수 있다.

서로 혼화 가능하지 않은 잉크 조성물

본 발명에서 각각의 잉크 조성물은 1종 이상의 용매 및 1종 이상의 색소(colorant)를 포함한다. 바람직하게는 상기 각각의 잉크 조성물은 상기 잉크 저장조 내에 또는 그 단독으로(즉, 그 자체의 혼합물로서) 존재하는 경우, 서로 혼화되지 않은 채로 존재해야 한다. 또한, 각각의 잉크 조성물의 비혼화성(immiscibility)은 실질적으로 시간 또는 온도의 변화에 대해서 독립적이어야 한다. 일 구현예에서, 각각의 잉크 조성물은 상기 잉크 저장조 내에서 약 48 시간 이상, 더욱 바람직하게는 약 240 시간 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 960 시간 이상, 혼화되지 않은 채로 존재한다.

잉크 저장조에 서로 혼화되지 않는 각각의 잉크 조성물이 수용되었을 때, 상기 각각의 조성물은 실질적으로 서로 유사한 속도로 상기 잉크 저장조 하방으로, 상기 닙을 향해 이동한다. 상기 서로 혼화되지 않는 각각의 잉크 조성물을, 실질적으로 서로 유사한 속도로 상기 잉크 저장조의 길이 방향을 따라서 이동하도록 적용해야 하는 경우에는, 서로 유사한 밀도를 가지며 서로 혼화되지 않는 용매(예를 들면, 용매 간의 밀도차가 약 0.35 g/㎤ 미만, 약 0.25 g/㎤ 미만, 또는 약 0.20 g/㎤ 미만인 용매)를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 용매와 제2 용매의 밀도차가 대단히 큰 경우, 특히 상기 잉크 저장조가 오랜 시간 동안 수직 방향으로 위치하는 경우에는 이들 용매의 밀도차로 인해, 시간 경과에 따라서 상기 잉크 저장조의 길이 방향으로 두 유체가 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 복수의 잉크 조성물이 충분한 비혼화성을 갖도록 하기 위해서는 각각의 잉크 조성물 중에 포함된 각각의 용매가 서로에 대해 최소의 용해도를 가져야 한다. 예를 들면, 비혼화성을 갖는 제1 잉크 조성물 중에 포함된 제1 용매는 비혼화성을 갖는 제2 잉크 조성물 중에 포함된 제2 용매 100부 당 약 10부 미만의 용해도, 또는 상기 제2 용매 100부 당 약 5 미만의 용해도, 또는 상기 제2 용매 100부 당 약 1부 미만의 용해도를 가져야 한다.

일 구현예를 들면, 서로 혼화되지 않는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물 각각에 포함된 제1 용매와 제2 용매로서, 각각 수성 용매 시스템과 유기 용매 시스템(이들 시스템은 서로 혼화되지 않음)이 이용된다. 다른 구현예를 들면, 서로 혼화되지 않는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물 각각에 포함된 제1 용매와 제2 용매로서, 각각 수용성 용매 시스템과 유기 용매 시스템을 이용할 수 있다. 또한, 다른 구현예를 들면, 서로 혼화되지 않는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물 각각에 포함된 제1 용매와 제2 용매로서, 각각 극성 유기 용매 시스템과 비극성 유기 용매 시스템이 이용된다. 아울러, 또 다른 구현예를 들면, 서로 혼화되지 않는 제1 잉크 조성물과 제2 잉크 조성물 각각에 포함된 제1 용매와 제2 용매로서, 각각 극성 비양성자성 용매 시스템(polar aprotic solvent system)과 비극성 유기 용매 시스템이 이용된다. 본 발명의 마커 및 필기용 잉크에 이용되는 용매로서는 안전한 용매(예: 물)가 바람직하지만, 이는 본 발명을 수행하는 데 있어서 필요 조건이 아니다.

본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 제조하는 데 바람직한 수성/유기 용매 혼합물을 예시하면, 물과 이염기성 에스테르 용매(dibasic ester solvent)의 혼합물을 들 수 있다. 그리고, 본 발명에 적절한 이염기성 에스테르 용매를 예시하면, Dupont Nylon(미국 델라웨어주 윌밍턴에 소재함)에서 입수할 수 있는 것을 들 수 있다. 이염기성 에스테르는 아디프산, 글루타르산, 및 숙신산의 정제된 디메틸 에스테르이다. 상기 이염기성 에스테르 용매는 통상적으로 이들의 혼합물이다. 이 이염기성 에스테르 용매는 알코올, 케톤, 에테르, 및 각종 탄화수소 중에서는 쉽게 용해되지만, 물 및 고급 파라핀 중에서는 용해되는 양이 매우 적다. 따라서, 물과 이염기성 에스테르 용매는 서로 혼화되지 않는다. 뿐만 아니라, 물과 이염기성 에스테르 용매는 밀도가 서로 비슷하다. 전술한 것 외에도, 본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 제조하기에 적절한 수성/유기 용매 혼합물에는 물과 벤젠의 혼합물, 및 물과 자일렌의 혼합물이 포함된다.

또한, 본 발명에서 상기 수용성 용매/유기 용매의 혼합물로서 적절한 것을 예시하면, 메탄올과 헵탄의 혼합물, 및 메탄올과 사이클로헥산의 혼합물을 들 수 있다. 아울러, 상기 극성 유기 용매/비극성 유기 용매의 혼합물로서 적절한 것을 예시하면, 아세토니트릴과 헥산의 혼합물, 디메틸설폭사이드와 사이클로헥산의 혼합물, 디메틸포름아미드와 사이클로헥산의 혼합물, 및 트리클로로에틸렌과 자일렌의 혼합물을 들 수 있다. 그리고, 상기 극성 비양성자성 용매/비극성 유기 용매의 혼합물을 예시하면, 아세토니트릴과 헥산의 혼합물, 디메틸설폭사이드와 사이클로헥산의 혼합물, 디메틸포름아미드와 사이클로헥산의 혼합물, 및 트리클로로에틸렌과 자일렌의 혼합물을 들 수 있다.

또한, 일 구현예로서, 본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 제조하는 데, 실질적으로 서로 혼화되지 않는 2종 이상의 극성 유기 용매를 이용할 수 있다. 이러한 서로 혼화되지 않는 극성 유기 용매/극성 유기 용매의 혼합물을 구체적으로 예시하면, 디메틸포름아미드와 디이소프로필에테르의 혼합물을 들 수 있다.

그리고, 본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물 중에 포함되는 색소로서는, 특정 용매 중에서 보다 큰 선택도/용해도를 나타낸다는 점을 감안할 때, 안료보다는 염료를 이용하는 것이 바람직하다. 염료와 비교해 볼 때, 안료는 통상적으로 현탁만 되기 때문에, 용매화된 형태로는 이용되지 않는다. 따라서, 한 용매에 대한 특정 안료의 선택도가 낮다. 그러나, 몇몇 안료의 경우에는 이들을 표면 처리하거나 또는 표면 개질시킴으로써, 특정 용매에 대한 선택도를 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 상기 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물 중에 전술한 바와 같은 표면 개질된 안료를 이용할 수 있다.

본 발명에 적절한 염료는 전술한 용매 혼합물 중의 한 용매 중에 선택적으로 용해될 수 있어야 한다. 예를 들면, 제1 잉크 조성물 중의 용매(예: 물)에 용해되는 염료는 실질적으로 제2 잉크 조성물 중의 용매(예: 이염기성 에스테르 용매)에는 용해되지 않아야 한다. 한편, 상기 제2 잉크 조성물 중의 용매에 용해되는 염료는 실질적으로 상기 제1 잉크 조성물 중의 용매에는 용해되지 않아야 한다. 이를테면, 제1 용매에 용해되는 염료는 제2 용매 100부 당 약 25부 미만, 또는 약 15부 미만, 또는 약 10부 미만의 용해도를 가져야 한다. 그리고, 상기 염료는 비독성인 것이 바람직하다. 본 발명에 적절한 것으로서 위에서 예시한 염료 중 일부는 본 발명의 잉크 조성물 중에 포함된 용매 중 둘 이상의 용매에 용해될 수 있지만, 상기 염료가 본 발명의 잉크 조성물에 포함된 용매 중 둘 이상의 용매에 용해되는지의 여부는 공지된 기술에 따라 쉽게 판별할 수 있다. 아울러, 본 발명에서는 원하는 색상을 얻기 위해, 하나의 용매(선택된 용매 시스템에 있어서)에 대해서만 용해되는 염료 이외에도 2종의 용매에 용해되는 염료를 사용할 수도 있다.

수성 용매 시스템 및/또는 수용성 용매에 용해되며, 실질적으로 유기 용매에 대해서는 불용성을 나타내는 염료를 예시하면, 염기성 염료, 산성 염료, 직접 염료(direct dye), 및 반응성 염료(reactive dye)와 같은, 음이온성 염료 및 양이온성 염료를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 적절한 염료를 구체적으로 예시하면, 푸드 블랙(Food Black) No. 1, 푸드 블랙 No. 2, 푸드 레드 No. 40, 푸드 블루 No. 1, 푸드 옐로우 No. 7 등; FD & C 염료; 산성 블랙 염료(Acid Black Nos. 1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194 등을 포함함); 산성 레드 염료(Acid Red Nos. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256 등을 포함함), 산성 블루 염료(Acid Blue Nos. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193, 209 등을 포함함); 산성 옐로우 염료(Acid Yellow Nos. 3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151 등을 포함함); 직접 블랙 염료(Direct Black Nos. 4, 14, 17, 22, 27, 38, 51, 112, 117, 154, 168 등을 포함함); 직접 블루 염료(Direct Blue Nos. 1, 6, 8, 14, 15, 25, 71, 76, 78, 80, 86, 90, 106, 108, 123, 163, 165, 199, 226 등을 포함함); 직접 염료 레드(Direct Red Nos. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 227, 236 등을 포함함); 직접 옐로우 염료(Direct Yellow Nos. 4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157 등을 포함함); 안트라퀴논 염료, 모노아조 염료, 디스아조 염료, 프탈로시아닌 설포네이트를 포함하는 프탈로시아닌 유도체, 아자 아눌렌(aza annulene), 포르마잔 구리 착물, 트리페노디옥사진, Bernacid Red 2BMN; Bayer Chemicals Corporation(미국 펜실베이니아주 피츠버그에 소재함)로부터 입수 가능한 Pontamine^® Brilliant Bond Blue A 및 그 밖의 Pontamine 염료; Aldrich Chemical(미국 위스콘신주 밀워키에서 소재함)로부터 입수 가능한 Cibacron Brilliant Red 3B-A(Reactive Red 4); Pylam Products, Inc.(미국 애리조나주 템피에 소재함)로부터 입수 가능한 Drimarene Brilliant Red X-2B (Reactive Red 56); Dystar L.P.(미국 노쓰 캐롤라이나주 샬롯에 소재함)로부터 입수 가능한 Levafix Brilliant Red E-4B, Levafix Brilliant Red F-6BA, 및 이와 유사한 Levafix^® 염료; JCI America로부터 입수 가능한 Procion Red H8B(Reactive Red 31); Crompton & Knowles로부터 입수 가능한 Direct Brilliant Pink B Ground Crude; Sandoz, Inc.로부터 입수 가능한 Cartasol Yellow GTF Presscake; Sandoz, Inc.로부터 입수 가능한 Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110; Tricon으로부터 입수 가능한 Yellow Shade 16948; BASF로부터 입수 가능한 Basacid Black X34 (BASF-X34); Sandoz, Inc.로부터 입수 가능한 Carta Black 2GT; Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Ciba-Geigy); Direct Brilliant Pink B (Crompton & Knowles); Aizen Spilon Red C-BH (Hodogaya Chemical Company); Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku Company); Levanol Brilliant Red 3BW (Mobay Chemical Company); Levaderm Lemon Yellow (Mobay Chemical Company); Spirit Fast Yellow 3G; Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemcial Company); Sirius Supra Yellow GD 167; Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Sandoz); Pergasol Yellow CGP (Ciba-Geigy); Orasol Black RL (Ciba-Geigy); Orasol Black RLP (Ciba-Geigy); Savinyl Black RLS (Sandoz); Dermacarbon 2GT (Sandoz); 피라졸 블랙 BG (JCI); Morfast Black Concentrate A (Morton-Thiokol); 디아졸 블랙 RN Quad (JCJ); Orasol Blue GN (Ciba-Geigy); Savinyl Blue GLS (Sandoz); Luxol Blue MBSN (Morton-Thiokol); Sevron Blue 5GMF (JCJ); Basacid Blue 750 (BASE); Bemcolors(미국 뉴욕주 퍼킵시에 소재함)로부터 입수 가능한 Bernacid Red; Pontamine Brilliant Bond Blue; Berncolor A.Y. 34; Telon Fast Yellow 4GL-175; BASF Basacid Black SE 0228; 반응성 블랙 염료, 반응성 블루 염료, 반응성 레드 염료(Reactive red 180 등을 포함함), 반응성 옐로우 염료(Reactive yellow 37을 포함함)를 포함하는 각종 반응성 염료, 및 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

유기 용매 및/또는 비극성 유기 용매에는 용해되나, 수성 용매 시스템 및 수용성 용매에는 실질적으로 용해되지 않는 염료에는, 유기 용매에 용해될 수 있으며, 상기 용매 혼합물 중의 제2 용매와 관련하여 전술한 용해도 특성을 나타내는 임의의 염료가 포함된다. 이러한 염료를 구체적으로 예시하면, 분산 염료(disperse dye), 매염 염료(modant dye), 산화 염료, 반응성 염료, 용매 염료(solvent dye), 황화 염료(sulfur dye), 및 배트 염료(vat dye)를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 유기 용매에 용해되는 염료로서, 유기 상(organic phase)으로 용해되어 있을 수는 있으나, 실질적으로 수상(aqueous phase)으로 용매화될 수 없는 것(즉, 실질적으로 수상으로 용해되지 않음)을 구체적으로 예시하면, Fisher, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 수단 블랙(Sudan Black)과 같은 아조 염료; Aldrich Chemical로부터 상업적으로 입수 가능한 수단 I 및 니그로신(nigrosine); Aldrich Chemical로부터 상업적으로 입수 가능한 수단 II; 및 Pylam Products, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 옐로우 염료와 같은 그 밖의 염료; BASF Chemical Company로부터 입수 가능한 Neozapan Red GE; E.I. duPont으로부터 입수 가능한 Oil Blue A 염료; Aldrich Chemical로부터 입수 가능한 메틸 바이올렛 1 B; BASF Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능한 수단 레드 BB; Ciba-Geigy로부터 입수 가능한 것으로서, 수단 레드 7B, 수단 블랙 B, 수단 옐로우 146, Neozapon Blue, Oracet Yellow GN; BASF 수단 옐로우 150, BASF 수단 레드 7B, 오일 옐로우, Bayer Ceres Red 3R, Orient Chemical Ltd.; 오일 핑크 312, Pylam Pylakrome Pink LX 1900, Bayer Ceres Blue R, BASF Neozapon 807, BASF 수단 딥 블랙, Bayer Ceres Black BN; 등을 들 수 있다. 아울러, 솔벤트 옐로우 14, 28, 56; 솔벤트 레드 1, 24, 49; 솔벤트 블루 4, 35, 36; 솔벤트 블랙 5, 7 등과 같은 용매 염료를 이용할 수도 있다.

또한, 극성 유기 용매 및/또는 비양성자성 극성 유기 용매에는 용해되나, 비극성 유기 용매에는 실질적으로 용해되지 않는 염료를 예시하면, 수단 옐로우 146; 수단 오렌지 220; 플루오롤 그린 골드 084, 및 플루오롤 옐로우 084 (모두 독일의 BASF로부터 입수 가능함)를 들 수 있다.

아울러, 극성 유기 용매(예: 디메틸포름아미드)에는 용해되나, 제2 극성 유기 용매(예: 디이소프로필에테르)에는 용해되지 않는 염료를 예시하면, CI Natural Red 26(홍화 레드 또는 카르탐산(carthamic acid)), 및 페릴렌테트라카르복시산 디이미드 기재의 염료를 들 수 있다. 한편, 위에서 예시한 제2 극성 유기 용매에는 용해되지만 위에서 예시한 제1 극성 유기 용매에는 용해되지 않는 염료를 예시하면, 수단 블랙을 들 수 있다.

본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물 중에 포함되는 색소의 농도는, 복수 색의 필기가 가능할 수 있도록 각각의 색상을 충분히 나타내는 한도 내에서 변경할 수 있다. 통상적으로 상기 색소는 상기 용매와 상기 색소의 합계량에 대해서 약 0.0005 중량% (wt.%) 이상의 농도로 이용된다. 더욱 바람직하게는, 상기 염료가 약 0.1 중량% 이상의 농도로 이용된다. 다른 구현예로서, 상기 염료는 약 0.5 중량% 이상의 농도로 이용된다.

본 발명에서는 상기 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 구비한 필기구를 이용하여 복수의 색상으로 필기할 수 있도록 하는 범위 내에서, 상기 조성물을 임의의 비율로 혼합할 수 있다. 예를 들면, 상기 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 약 0.1부 대 약 99.9부의 비율로 혼합할 수 있다. 경우에 따라서는 임의의 잉크 조성물과 그 보다 과량의 그 외의 잉크 조성물(들)을 이용하기도 하지만, 약 1부:약 1부의 비율로 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 적절한 용매 비율로서 상기 제2 용매 대 상기 제1 용매의 비율을 예시하면, 약 1부 이상 대 약 25부, 약 1부 이상 대 약 20부, 약 1부 이상 대 약 10부, 약 1부 이상 대 약 5부, 및 약 1부 이상 대 약 2부를 들 수 있다. 일반적으로, 상기 용매 혼합물 중에서 더 큰 극성을 갖는 용매가 주된 용매이다. 그러나, 경우에 따라서, 예를 들어, 상기 잉크 저장조가 비극성 화이버를 갖는 것으로 개질된 경우에는 상기 용매 혼합물 중에서 극성이 더 작은 용매를 과량으로 제공할 수 있다.

본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물의 25℃에서의 점도는 통상적으로 약 20 cP(센티푸와즈) 미만이고, 바람직하게는 약 1 cP 내지 약 10 cP이며, 더욱 바람직하게는 약 1 cP 내지 약 5 cP이다. 그러나, 이러한 잉크 조성물의 점도 범위는 마커 시스템에 사용된 닙과 잉크 저장조의 특성 및 공극률에 따라 크게 변할 수 있다.

그리고, 본 발명의 잉크 조성물은 살생물제(biocide), 표면 장력 개질제, 바인더 수지, 계면활성제, 습윤제(humectant)와 같은 기타 첨가제, 또는 상기 용매 혼합물 중에 포함된 첨가 성분(들)이 상기 잉크 조성물이 갖는 비혼화성에 불리한 영향을 끼치지 않는 것이라면 그 밖의 적절한 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 이러한 첨가제들의 존재 하에서도, 복수의 색상들이 실질적으로 서로 다른 색상을 유지해야 한다.

잉크 저장조

본 발명의 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 지속적으로 분리시킴과 동시에 상기 잉크 조성물을 전달하기 위해서, 상기 잉크 저장조는 상기 잉크 조성물에 대해 활성을 나타내지 않는 것이어야 하며, 상기 잉크 저장조의 길이 방향을 따라 각각의 잉크 조성물을 서로 유사한 속도로 이동시키는 것이어야 한다. 전술한 바와 같은 잉크 저장조를 예시하면, Filtrona Company(미국 버지니아주 콜로니얼 하이트에 소재함)로부터 입수 가능한, 멜트 블로운된(melt-blown) 섬유질 저장조를 들 수 있다. 상기 잉크 저장조의 치수는 본 발명의 다색 마커용으로서 선택된 외부의 통 크기에 맞춰서 적절하게 변경할 수 있다.

본 발명의 마커에 이용하기에 적절한 잉크 저장조에서, 상기 저장조 화이버의 밀도는 약 0.10 g/㎤ (g/㏄) 내지 약 0.50 (g/㏄)의 범위인 것이 바람직하다.

상기 저장조 화이버는 열가소성 폴리머, 예를 들면, 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌, 및 이들의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 상기 저장조 내부의 화이버는 선형 배향되어 있거나, 또는 얽혀있을 수 있다. 운동성이 있는 용매에 대해서도 상기 잉크 저장조가 그 형태를 유지할 수 있도록, 상기 저장조를 폴리프로필렌 시트 또는 나일론 시트로 랩핑(wrapping)할 수 있다. 상기 저장조의 치수는 정해진 양의 잉크를 저장하기에 적당한 수준, 그리고 원하는 마커의 바디(body) 또는 그 밖의 필기구 하우징에 적당한 수준이면 된다.

닙

상기 닙은 상기 잉크 저장조 중에 수용된 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물을 지속적으로 분리시킴과 동시에 전달하도록 해야 한다. 상기 닙의 화이버는 상기 잉크 조성물의 다양한 용매 시스템과 혼화될 수 있는 것이어야 하며, 잉크 조성물의 상태를 유지시킬 수 있어야 한다. 상기 닙의 화이버는 “중성”이어야 하고, 다시 말하면, 상기 닙은 상기 서로 혼화되지 않는 잉크 조성물에 대해서 선택성을 갖지 않아야 한다. 본 발명에 적절한 닙을 예시하면, Teibow(GW402)에서 제조한 폴리에스테르/우레탄 닙을 들 수 있다.

본 발명에 적절한 닙 화이버는 열가소성 폴리머, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 및 이들의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 상기 닙 화이버는 통상적으로 제2 수지에 의해 결합되어 있으며, 상기 제2 수지는 상기 잉크 조성물 용매 시스템에 용해되지 않아야 한다. 이러한 수지를 예시하면, 폴리아세탈 및 멜라민을 들 수 있다.

하기 실시예를 들어 본 발명에 따른 다색 필기용 잉크 및 마커에 대해 보다 상세하게 설명하되, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않는다.

실시예 1

탈이온수 99.5 g에 0.5 g의 FD & C 블루 #1(미국 미저리주 세인트 루이스에 소재한 Warner-Jenkinson에서 제조)을 첨가하여, 용액 A를 형성하였다. 그리고, 이염기성 에스테르 DBE(Dupont, 오렌지, 텍사스주) 99.5 g 중에 0.5 g의 솔벤트 레드 68(미국 뉴저지주 키미에 소재한 Spectra Colors)을 용해시켜, 용액 B를 형성하였다. 그런 다음, 상기 용액 A 10 ㎖와 동량의 용액 B를 강하게 교반하여 혼합한 후, 얻어진 혼합물을 주사기를 이용하여 잉크 저장조에 주입하였다. 상기 잉크 저장조를 마커의 통에 삽입한 다음, 다른 쪽 단부에 적절한 닙을 삽입하였다. 상기 마커를 약 30분간 수평으로 방치시켰다. 상기 마커를 종이에 적용하여, 무작위로 2가지 색상으로 필기하였다.

아울러, 잉크를 포함하지 않는 마커(free-ink marker)에도 전술한 바와 같은 잉크 시스템을 이용할 수 있다. 실시예 2는 이러한 경우의 용도를 나타낸 것이다.

실시예 2

실시예 1에서의 용액 A와 용액 B의 혼합물 2 ㎖를 액센트 인사이트 마커(Accent Insight marker)의 바디(미국 일리노이주 벨우드에 소재한 샌포드 코포레이션에서 제조)의 캐비티 중 하나에 삽입하였다. 그런 다음, 원래의 닙과 잉크 버퍼(즉, 잉크 수집기)를 상기 마커에 다시 설치하였다. 상기 마커를 약 5분간 수평으로 방치한 다음, 무작위로 2가지 색상으로 필기하였다.

2종의 용액을 각각 제조하는 것 대신, 하나의 반응 용기 중에서 상기 잉크 조성물 혼합물을 제조할 수 있다. 실시예 3은 이러한 경우를 나타낸 것이다.

실시예 3

탈이온수 20 g을 DBE 20 g에 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 강하게 교반하였다. 그런 다음, 상기 용매 혼합물에 0.1 g의 FD & C 블루 #1과 0.1 g의 솔벤트 레드 68를 첨가하였다. 이렇게 하여 얻어진 혼합물을 20분간 교반하였다. 이 같은 혼합 시에는 상기 혼합물의 일부를 취하여, 저장조에 주입하였다. 상기 혼합물을 이용하여, 실시예 1에서의 과정과 동일하게 수행함으로써 마커를 제조하였다. 상기 마커를 종이에 적용하면서, 무작위로 선택한 레드와 블루의 흔적을 관찰하였다.

결과 및 토의

전술한 실시예에서 제조된 마커에 대해서는 속성의 숙성 실험 이외에도 실온에서의 숙성 실험을 수행하였다. 또한, 상기 마커를 50℃의 오븐에서 4주간 방치한 후에 필기한 경우에도, 복수 색상의 필기 흔적이 관찰되었다.

또한, 본 발명의 마커는 캡을 제거한 상태에서의 이용 수명이 길다. 이에 따라, 상기 마커의 캡을 (주위 조건에서) 2주보다 오랜 시간 동안 제거한 후에 사용해도, 두 가지 색상의 필기 흔적이 곧바로 나타난다. 이처럼, 캡을 제거한 상태에서의 이용 수명이 길기 때문에, 예를 들면, 아이들이 마커를 이용하다가 마커의 캡을 덮는 것을 소홀히 하는 경우에도 유용하다.

전술한 실시예는 다색 마커의 서로 다른 실시예에 대해 설명한 것으로서, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경 및 변형할 수 있다.

Claims

제1 용매 및 제1 색소를 포함하는 제1 잉크 조성물과, 제2 용매 및 제2 색소를 포함하는 제2 잉크 조성물의 혼합물을 필수적으로 포함하는 다색 필기용 잉크(multi-color writing ink)로서,

상기 제1 잉크 조성물과 상기 제2 잉크 조성물이 서로 혼화되지 않고,

상기 제1 용매는 실질적으로 상기 제2 용매에 용해되지 않고,

상기 제1 색소는 실질적으로 상기 제2 용매에 용해되지 않으며,

상기 제2 색소는 실질적으로 상기 제1 용매에 용해되지 않는

것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 색소 및 상기 제2 색소가 염료, 및 표면 개질된 안료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매와 상기 제2 용매의 밀도차가 약 0.35 g/㎤ 미만인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제2 용매 대 상기 제1 용매의 비율이 약 1부 이상 대 약 25부인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매가 수성 용매이고, 상기 제2 용매가 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제5항에 있어서,

상기 제1 용매가 물이고, 상기 제2 용매가 이염기성 에스테르 용매(dibasic ester solvent)인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제5항에 있어서,

상기 제1 용매가 물이고, 상기 제2 용매가 벤젠 및 자일렌으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제5항에 있어서,

상기 제1 색소가 음이온성 염료 및 양이온성 염료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제5항에 있어서,

상기 제1 색소가 염기성 염료, 산성 염료, 직접 염료(direct dye), 및 반응성 염료(reactive dye)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제5항에 있어서,

상기 제2 색소가 분산 염료, 매염 염료, 산화 염료, 반응성 염료, 용매 염료(solvent dye), 황화 염료(sulfur dye), 및 배트 염료(vat dye)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매가 수용성 용매이고, 상기 제2 용매가 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제11항에 있어서,

상기 제1 용매가 메탄올이고, 상기 제2 용매가 헵탄, 헥산, 및 사이클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제11항에 있어서,

상기 제1 색소가 음이온성 염료 및 양이온성 염료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제11항에 있어서,

상기 제2 색소가 분산 염료, 매염 염료, 산화 염료, 반응성 염료, 용매 염료, 황화 염료, 및 배트 염료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 유기 용매이고, 상기 제2 용매가 비극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제15항에 있어서,

상기 제1 용매가 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 및 트리클로로에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 제2 용매가 헵탄, 사이클로헥산, 헥산, 및 자일렌으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 비양성자성 용매(polar aprotic solvent)이고, 상기 제2 용매가 비극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 유기 용매이고, 상기 제2 용매가 극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제18항에 있어서,

상기 제1 용매가 디메틸포름아미드이고, 상기 제2 용매가 디이소프로필에테르인 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제1 용매 및 제1 색소를 포함하는 제1 잉크 조성물과, 제2 용매 및 제2 색소를 포함하는 제2 잉크 조성물의 혼합물을 포함하는 섬유질 잉크 저장조(fibrous ink reservoir); 및 상기 섬유질 잉크 저장조와 유체 소통된 섬유질 닙(nib)을 포함하는 다색 마커(multi-color marker)로서,

상기 제1 잉크 조성물과 상기 제2 잉크 조성물이 서로 혼화되지 않고,

상기 제1 용매가 실질적으로 상기 제2 용매에 용해되지 않는 것임을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 색소 및 상기 제2 색소가 염료 및 표면 개질된 안료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 색소가 실질적으로 상기 제2 용매에 용해되지 않는 것임을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제2 색소가 실질적으로 상기 제1 용매에 용해되지 않는 것임을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매와 상기 제2 용매의 밀도차가 약 0.35 g/㎤ 미만인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제2 용매 대 상기 제1 용매의 비율이 약 1부 이상 대 약 25부인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매가 수성 용매이고, 상기 제2 용매가 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제26항에 있어서,

상기 제1 색소가 음이온성 염료 및 양이온성 염료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제26항에 있어서,

상기 제2 색소가 분산 염료, 매염 염료, 산화 염료, 반응성 염료, 용매 염료, 황화 염료, 및 배트 염료로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매가 수용성 용매이고, 상기 제2 용매가 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 유기 용매이고, 상기 제2 용매가 비극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 비양성자성 용매이고, 상기 제2 용매가 비극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제20항에 있어서,

상기 제1 용매가 극성 유기 용매이고, 상기 제2 용매가 극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 다색 마커.
제1항에 있어서,

살생물제(biocide), 표면 장력 개질제, 바인더 수지, 계면활성제, 및 습윤제(humectant)로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다색 필기용 잉크.
제20항에 있어서,

상기 혼합물이 살생물제, 표면 장력 개질제, 바인더 수지, 계면활성제, 및 습윤제로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다색 마커.