KR20060070162A

KR20060070162A - 잉크 조성물

Info

Publication number: KR20060070162A
Application number: KR1020040108812A
Authority: KR
Inventors: 정수아; 유승민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-23
Also published as: KR100657299B1

Abstract

본 발명은 착색제, 용매, 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

상기식중, A 및 B는 서로 독립적으로 NH, O, S, P중에서 선택된 헤테로 원자 또는 -CH₂-이고, X는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, 수소, C1-C12의 알킬기, C2-C12의 알케닐기, C2-C12의 알키닐기, C6-C20의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 에스테르기, 아미노기, 또는 카르복실기이고, n은 1 내지 8의 정수이다. 본 발명의 잉크 조성물은 화학식 1로 표시되는 소포제를 함유하여 잉크젯용 프린터의 동작시 발생하는 카트리지내 잉크의 거품 형성을 억제하고 생성된 거품을 빠르게 소멸시켜 거품 형성으로 인한 화상 품질 저하를 효과적으로 막을 수 있다.

Description

잉크 조성물{Ink composition}

본 발명은 잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소포성이 개선된 잉크 조성물에 관한 것이다.

대용량의 잉크 젯트 프린터를 이용하는 경우, 매우 많은 양의 잉크가 사용되므로 기존의 사무용 프린터와 같은 스폰지가 사용하지 않은 스폰지없는 잉크 탱크를 사용한다. 잉크 저장조안에 스폰지가 없고 잉크만 채워져 있기 때문에 출력물을 인쇄시 잉크가 저장조안에서 요동을 치면 거품 발생이 많이 일어나고 이러한 거품 발생으로 인하여 화상의 품질이 저하되는 단점이 있다.

일본 특개평 10-53729호에는 색재，수용성 수지，계면활성제，수용성 용제 및 물을 주성분으로 하는 잉크젯 기록용 잉크를 제공하며, 상기 잉크는，로스마일스 법에 따르고 측정한 5분 후의 거품의 안정성이 5mm 이상 50mm 이하인 것을 특징으로 한다.

한편, 거품을 제거하기 위하여 실리콘계 소포제를 사용하는 방법이 제안되었다. 그런데, 이 방법을 이용하면 실리콘계 소포제가 잉크의 다른 성분들과의 혼화성이 좋지 않아 장시간 사용하지 않을 때 실리콘 고분자와 잉크의 건조가 빨라지 며, 이로 인한 점도가 급상승하여 노즐 표면에서 잉크가 굳어 노즐 막힘 현상이 발생하여 저장 안전성이 저하되는 단점이 있었다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 감안하여 잉크젯용 프린터의 동작시 발생하는 카트리지내 잉크의 거품 형성을 억제하고 생성된 거품을 빠르게 소멸시켜 거품 형성으로 인한 화상 품질 저하를 방지한 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 착색제, 용매, 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

상기식중, A 및 B는 서로 독립적으로 NH, O, S, P중에서 선택된 헤테로 원자 또는 -CH₂-이고,

X는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, 수소, C1-C12의 알킬기, C2-C12의 알케닐기, C2-C12의 알키닐기, C6-C20의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 에스테르기, 아미노기, 또는 카르복실기이고,

n은 1 내지 8의 정수이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 잉크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 소포제를 포함한다.

[화학식 1]

n은 1 내지 8의 정수이다.

상기 화학식 1에서 X는 다치환된 치환기를 나타내며, n에 따라 그 치환기의 개수가 가변적이고, 1 내지 16개중에서 선택될 수 있다.

상기 화학식 1에서, C1-C12의 알킬기의 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 부틸기 등이 있고, C2-C12의 알케닐기의 예로서 비닐기 등이 있고, C2-C12의 알키닐기의 예로서 아세틸렌기 등이 있고, C6-C20의 아릴기의 예로서 페닐기, 나프틸기 등이 있고, 할로겐 원자의 예로서, 염소, 브롬, 요오드 등이 있고, 에스테르기의 예로서 카르보닐메톡시(-C(=O)OCH₃)기 등이 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 소포제의 구체적인 예로서 하기 화학식 2 내지 5로 표시되는 화합물들이 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

본 발명의 잉크 조성물은 상술한 화학식 1로 표시되는 소포제 이외에 착색제 및 용매로 이루어진다.

본 발명의 잉크 조성물에서 상기 화학식 1로 표시되는 소포제의 함량은 착색제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 200 중량부이다. 만약 화학식 1의 표면 소포제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 거품 제거 능력이 충분치 않고, 상기 200 중량부를 초과하면 점도가 상승하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 잉크 조성물을 구성하는 착색제는 염료 또는 안료를 사용하며, 상기 안료로는 분산제가 별도로 사용하지 않아도 되는 자가분산형 안료를 사용할 수도 있다.

상기 용매로는 수성 액체 매질 또는 수성 액체 매질과 유기용매의 혼합물을 사용한다.

본 발명의 잉크 조성물에서는 용매로서 수성 액체 매질을 사용하는데, 상기 수성 액체 매질은 물만을 사용하거나, 또 다른 1 이상의 유기 용매를 혼합하여 사용할 수 있다. 여기에서 잉크 조성물을 구성하는 용매의 총함량은 착색제 100 중량부에 대하여 10 내지 2000 중량부인 것이 바람직하다.

상술한 유기용매의 총함량은 용매 총함량(즉, 물과 유기용매의 총함량) 100 중량부에 대하여 2 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 이와 같이 유기 용매를 함께 사용하면 잉크 조성물의 점도 및 표면 장력을 적정 범위로 조절할 수 있다.

상기 유기용매로는 특별히 제한되지는 않으나, 메틸알콜, 에틸 알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜, 이소부틸알콜 등의 알콜류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜 등의 케톤류; 에틸아세테이트, 에 틸 락테이트 등의 에스테르; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실렌글리콜, 글리세롤, 글리세롤 에톡실레이트, 트리메틸롤프로판 에톡실레이트 등의 다가알콜류; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등의 저급알킬 에테르; 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 함질소 화합물; 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 티오글리콜 등의 함황 화합물을 예로 들 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물에는 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 100 중량부의 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 계면활성제는 조성물의 표면장력을 조절하여 노즐에서의 제팅 성능을 안정화 시키는 역할을 수행하는 기능을 하며, 그 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 200 중량부이다. 만약 유화제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 부가 효과가 미미하고 200 중량부를 초과하면 노즐 표면에서 잉크가 건조가 빨라지며, 이와 함께 잉크의 점도가 급상승하여 노즐을 막으므로 더 이상 잉크 방울이 토출이 어렵게 되어 바람직하지 못하다.

상기 계면활성제의 구체적인 예로서, surfynol-465 (Air Product社), Tween40(ICI社), BYK-333(BYK社) 등이 있으나 이에 국한되지 않는다.

본 발명의 잉크 조성물은 경우에 따라서는 분산제, 점도 조절제, 금속산화물 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

점도조절제는 원활한 제팅이 유지될 수 있도록 점도를 조절하는 물질로서, 폴리비닐알콜, 카세인, 폴리비닐퍼롤리돈, 폴리에틸렌 그릴콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오즈중에서 선택된 하나를 사용할 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 한다. 여기서 점도조절제의 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 100 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물에는 산 또는 염기가 더 포함되기도 한다. 여기에서 산 또는 염기는 용매에 대한 습윤제의 용해도를 증가시키고, 착색제를 안정화 시키는 역할을 하며, 그 함량은 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 200 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물 제조시 사용되는 분산제의 구체적인 예로서, 스티렌 메틸아크릴레이트-아크릴릭 산 공중합체, 부틸메타클리레이트-메타크릴산 공중합체(Butyl methacrylate-metahcrylic acid 공중합체), 아크릴계 (Johncryl 61, 62), 나프탈렌 술폰산-포르말린 축합 생성물의 소듐염 (Demol N, sodium salt of naphthalene sulfonic acid-formalin condensation product, Kao Co. 제조) 등을 사용하며, 그 함량은 용매 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물은 25℃에서의 표면장력이 20 내지 70 dyne/cm이고, 점도는 1 내지 20 cps이다. 만약 잉크 조성물의 25℃에서의 표면장력이 상기 범위 미만이면, 용지에 인쇄된 잉크의 용지로의 침투가 너무 빨라 색 농도가 감소하여 색상구현이 어려우며, 상기 범위를 초과하면 용지에 침투가 너무 늦어 인쇄 화상이 손에 묻어 나오는 스미어(Smear) 문제가 발생하게 되어 바람직하지 못하다. 그리고 잉크 조성물의 점도가 상기 범위 미만이면, 잉크가 너무 묽어서 버블 형성에 의한 잉크 방울이 젯팅되지 못하거나 젯팅되어도 도트 사이즈(dot size)가 너무 작고 용지에서의 침투(penetration)도 너무 심해 원하는 화상 농도를 얻을 수가 없으며, 상기 범위를 초과하면 유동성이 나빠져 바람직하지 못하다.

상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크 조성물을 제조하는 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 용매에 착색제, 화학식 1의 소포제를 부가하여 혼합한 다음, 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다.

그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 본 발명에 따른 잉크 조성물을 얻게 된다.

본 발명의 잉크 조성물은 로스마일스법으로 거품을 측정한 경우, 5분후의 거품의 생성높이가 50 mm 이하, 특히 0.0001 내지 30mm 이하가 된다.

여기에서 로스마일스법은 잉크의 거품 생성 정도를 파악하는 방법으로서, 잉크를 하단에 50ml 채우고 1m 떨어진 상단에서 한방울씩 부가하였을 때 5분의 거품의 생성 높이를 측정하는 것을 말한다.

이상의 잉크 조성물은 잉크젯 잉크, 인쇄잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품 제조, 요업 등에 다양하게 사용이 될 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

카본블랙 (FW18, Degussa Co.제조) 5.0 g, 화학식 2의 화합물 5.0 g, 물 67.0 g, 1, 4-부탄디올 10.0 g, 부틸렌글리콜 8.0 g, 글리세롤 에톡실레이트 5.0 g을 혼합하고 교반기에서 30분 이상 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 주었다. 그 후 결과물을 0.45㎛의 필터에 통과시켜 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 2

실시예 1의 카본블랙 (FW18, Degussa Co.제조) 대신 카본 블랙(Raven 5250, Columbian Co.제조)을 화학식 2의 화합물 대신 화학식 3의 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 3

실시예 1의 카본블랙 (FW18, Degussa Co.제조) 대신 카본 블랙 (Regal 330, Cabot Co.제조)을 화학식 2의 화합물 대신 화학식 4의 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 잉크 조성물을 제조하였다.

실시예 4

실시예 1의 카본블랙 (FW18, Degussa Co.제조) 대신 카본 블랙 (Black Pearl L, Cabot Carbon Black(No. 25B, Mitsubishi Co.제조)을 화학식 2의 화합물 대신 화학식 5의 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 잉크 조성물을 제조하였다.

비교예 1-4

실시예 1-4에서 소포제로 사용된 화학식 2-5의 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1-4의 조성과 동일하게 잉크 조성물을 제조하여 이를 비교예 1-4라 명명하고 하기 방법에 따라 평가하였다.

실험예 1 :소포성 실험

상기 실시예 1-4와 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물을 메스실린더에 50ml, 뷰렛에 200ml을 넣은후 뷰렛에서 떨어진 잉크방울이 메스실린더에 낙하하여 생기는 거품의 부피를 다음과 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.

○ : 0 mm ≤거품부피 ≤50mm

△ : 50 mm ＜거품부피 ≤100mm

X : 100 mm ＜거품부피

구분	실시예				비교예
구분	1	2	3	4	1	2	3	4
평가	O	O	O	O	△	X	△	X

상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 1 내지 4의 잉크의 경우 비교예 1-4의 경우와 달리 소포성이 매우 우수함을 알 수 있었다.

실험예 2 : 노즐 막힘 테스트

실시예 1-4 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지에 상온(25℃), 저온(-18℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을때 노즐이 막히어 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내 었다.

O : 모든 노즐의 막힘이 관찰되지 않음

△ : 1~2개의 노즐 막힘이 관찰됨

X : 3개이상의 노즐 막힘이 관찰됨

구분	실시예				비교예
구분	1	2	3	4	1	2	3	4
평가 (상온)	O	O	O	O	O	O	O	O
평가 (저온)	O	O	O	O	O	O	O	O

상기 표 2을 참조하면, 본 발명의 소포제를 포함한 잉크의 경우 노즐막힘이 발생하지 않아 저장 안정성에서도 문제가 없음을 알 수 있다.

실험예 3 : 화상 성능 테스트

실시예 1-4 및 비교예 1-4에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성전자사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성전자사 제조)에서 막대 그림(10*10cm)을 인쇄한 후 막대 그림 내부에 생성된 흰선(white line)의 발생정도에 따라 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

O : 흰선의 발생이 거의 없음

△ : 흰선이 소량 발생함

X : 흰선이 많이 발생함

구분	실시예				비교예
구분	1	2	3	4	1	2	3	4
평가	O	O	O	O	△	X	△	X

상기 표 3으로부터 실시예 1-4의 잉크를 사용한 경우, 비교예 1-4의 경우와 비교하여 화상 성능이 개선된다는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 잉크 조성물은 화학식 1로 표시되는 소포제를 함유하여 잉크젯용 프린터의 동작시 발생하는 카트리지내 잉크의 거품 형성을 억제하고 생성된 거품을 빠르게 소멸시켜 거품 형성으로 인한 화상 품질 저하를 효과적으로 막을 수 있다.

Claims

착색제, 용매, 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크 조성물.

[화학식 1]

상기식중, A 및 B는 서로 독립적으로 NH, O, S, P중에서 선택된 헤테로 원자 또는 -CH₂-이고,

X는 일치환 또는 다치환된 치환기로서, 수소, C1-C12의 알킬기, C2-C12의 알케닐기, C2-C12의 알키닐기, C6-C20의 아릴기, 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 에스테르기, 아미노기, 또는 카르복실기이고,

n은 1 내지 8의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 소포제가 하기 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]
제1항에 있어서, 상기 소포제가 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 200 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 착색제 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 200 중량부의 계면 활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 로스마일스법에 의하여 생성된 거품의 높이가 5분후 50mm 이하이고, 25℃에서 표면장력이 20 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1 내지 20 Cp인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.