KR20070001066A - 저광택을 나타내는 잉크젯 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재를 표시하기 위한 비가시적인 잉크젯 인쇄 잉크 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물은 약 400 nm 내지 700 nm의 가시 파장 외부 광을 흡수하는 하나 이상의 표시 화합물을 포함하고, 비입자성 소광제로서 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 2개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 화합물을 포함하며, 잉크젯으로 인쇄 표시부의 광택은 기재의 광택으로 맞춘다.

Description

저광택을 나타내는 잉크젯 잉크 조성물{INKJET INK COMPOSITION EXHIBITING LOW GLOSS}

본 발명은 표시부를 보유하는 기재와 동일한 광택을 나타내는 보안 표시부(security marking)용 잉크젯 인쇄 잉크 조성물, 바람직하게는 잉크 조성물에서 비입자성 소광 화합물(non-particulate matting compound)의 용도에 관한 것이다.

제품 전매 및 사기를 방지하기 위해 거래 물품에 대한 보안 표시의 필요성이 증가하고 있다. 또한 브랜드 제품 또는 세관 제품뿐 아니라 봉투, 수표, 우표, 여권, 인지를 비롯한 다양한 물품에 확인 목적으로 보안 표시를 한다.

위조 및 제품 전매를 줄이기 위해, 표시된 물품을 확인하기 위한 다양한 방법 및 기법이 사용되어 왔다. 위조 방지/전매 방지 조치의 제1 형태로는, 자외선-활성(UV-활성) 잉크 조성물을 사용하여 제품에 식별 표시를 하는 것이다. UV-활성 잉크를 사용하면, 가시 스펙트럼(400 nm 내지 700 nm)의 광으로 비출 경우에는 통상적으로 표시부를 볼 수 없지만, UV 스펙트럼(200 nm 내지 400 nm)의 광으로 비출 경우에는 표시부를 볼 수 있다는 이점이 있다. 따라서 가시광선 하에서 제품을 보는 것만으로는 제품이 보안 표시부를 보유하고 있는지, 또 제품 어느 부분에 보안 표시부가 있는지를 위조자가 알 수 없게 된다.

보안 잉크젯 표시부의 다른 형태는 가시 스펙트럼 범위인 약 400 nm 내지 700 nm에서는 잘 흡수되지 않지만, 적외선(NIR) 범위(750 nm 이상) 부근에서는 흡수되어 상기 NIR 범위에서의 방사선 흡수에 대해 형광을 나타낼 수 있는 적외선 레이저 염료를 사용하는 것을 포함한다.

상기한 2가지 형태(UV 및 NIR)의 잉크의 가시 착색도는 낮지만, 바코드와 같은 잉크젯 인쇄부는 잉크젯 인쇄와 기재 간의 광택차로 인해 비정상적인 시야각에서 보일 수 있다. 이는 대개 케톤계의 속건성 연속 잉크젯 잉크 조성물로 사용되는 통상의 결합제의 높은 광택도로 인한 것으로서; 사실상 상기 조성물은 대부분의 종이 또는 마분지계의 상업적 기재보다 더 광택성이 있다. 이는 인쇄되어 있는 정보를 시각적으로 쉽게 집중시킬 수 있고, 위조 및 전매와 관련된 범죄자들이 이들이 찾아야 하는 것을 알 수 있기 때문에, 주 결점이 된다.

인쇄 광택을 감소시키기 위한 기존의 잉크 제조 기법은 무기 백색 안료 또는 광물 충전제와 같은 소광제를 첨가하는 것을 포함한다. 그러나 연속 잉크젯 인쇄 잉크에서는 이들 형태의 소광제가 적절하지 않은데, 이는 상기 형태의 소광제가 점성이 낮은 매질에 가라앉는 성향이 크기 때문이다. 또한 종종 이들 소광제는 인쇄기에서의 잉크 사용을 크게 교란시킨다.

상품이 불법 무역으로 입수되는 것을 방지하고자 은밀하면서도 비가시적인 잉크젯 보안 표시부를 얻기 위해, 잉크젯 잉크의 광택을 감소시키고 이를 기재 자체의 광택으로 맞추는 것이 필수적이다. 또한 상기 보안 표시부는 코드 형태(바코드 또는 2차원 데이터 매트릭스)로 가하여, 표시된 제품 각각에 독특한 특 성(identity)을 부여할 수 있다. 또한 상기 독특한 코드는 데이터 관리 시스템에 저장하여, 비가시적인 코드에 대해 적절한 전용 스캐너를 사용함으로써 물류 공급망을 통해 표시된 제품의 전체적인 이력 추적 관리 및 인증이 가능하다.

상술한 단점으로 인해, "비가시적"으로 표시되는 잉크젯 잉크의 제형을 개선시켜 잉크젯 인쇄의 광택을 기재 자체의 광택으로 맞춰서 인쇄부를 가능한 한 비밀스럽게 만들 필요가 있다. 또한 개선된 제형은 입자성 물질을 함유하지 않아, 잉크젯 인쇄기의 노즐 막힘 현상을 방지하고 인쇄 기기의 비사용 시간을 감축시키는 것을 목표로 한다.

본 발명의 목적은 하기 청구의 범위에 기재된 독립항의 특징에 따라 비입자성 소광 화합물을 포함하는 잉크 제형에 의해 해결된다.

비입자성 소광 화합물로서 잉크젯 인쇄 잉크 조성물에서 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자의 탄소쇄(직쇄 또는 분지쇄)를 갖고, 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 하나 이상의 탄화수소 화합물을 사용하여 인쇄 잉크 조성물의 광택을 조정하여, 인쇄 표시부 또는 식별 표시부의 광택을 인장 자국이 없는 기재의 광택과 동일하게 할 수 있다. 이와 같이 얻은 표시부는 육안으로는 기재로부터 식별할 수 없다. 비입자성 소광 화합물은 단쇄 알킬 화합물의 2가 또는 3가 알코올(디올 또는 트리올) 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 단쇄 알킬 화합물은 2개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 쇄 길이의 화합물을 포함한다. 소광 화합물로서 적합한 2가 또는 3가 알코올은 펜탄디올, 부탄디올, 에틸렌디올, 프로판디올 또는 글리세롤, 및 이들의 상응하는 이성질체를 포함하는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 소광 화합물은 잉크젯 인쇄 잉크 조성물에서 소광(mattifying) 효과를 보이는 화합물이다.

통상적으로, 소광 화합물은 전체 잉크 조성물의 0.5 중량% 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 1 중량% 내지 8 중량% 농도 수준으로 잉크 조성물에 혼입되어 있다. 구체적인 제형에서, 소광 화합물의 양은 전체 잉크 조성물의 0.3 중량% 내지 20 중량% 범위일 수 있다. 인쇄 시, 주 용매는 증발하기 시작하고, 주 용매보다 비점이 더 높은 결합제 및 소광 화합물이 기재 상에 남게 된다. 결합제와 같이 소광 화합물은 불용성이고, 결합제는 침전하여, 외관상 매트한 완벽하지 않은 필름이 형성된다.

표시부는 가시 영역의 전자기 스펙트럼(400 nm 내지 700 nm)에서 광을 흡수하지 않는 표시 화합물(marking compound)을 포함한다. 이들 화합물은 400 nm(UV-방사선)보다 더 짧은 파장, 또는 700 nm(IR-방사선)보다 더 긴 파장을 흡수할 수 있다. 이들 화합물은 또한 상향 변환형(up-converting type) 또는 하향 변환형(down-converting type)의 발광성 화합물일 수 있는데, 즉, 상기 화합물은 흡광 파장보다 더 짧은 파장 또는 더 긴 파장에서 방사선을 방사할 수 있다.

잉크젯 인쇄 잉크 조성물은 하나 이상의 용매, 하나 이상의 결합제, 가시 범위 외부 광을 흡수하는 하나 이상의 표시 화합물, 및 경우에 따라 추가의 첨가제를 더 포함한다.

본 발명에서, 상기 하나 이상의 용매는 속건성 용매, 예컨대, 케톤, 특히 아세톤 및 메틸 에틸 케톤으로부터 선택되며; 아세테이트계 용매 또는 알코올계 용매, 예컨대, 에틸 아세테이트 또는 메틸 아세테이트 또는 메탄올을 사용할 수도 있다. 용매는 상기한 용매 중 둘 이상의 혼합물일 수도 있다. 용매는 불순물로서 잉크의 기타 성분 또는 용매에 포함된 물 외에는 물을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 잉크에는 물이 없는 것이 바람직하다. 용매는 전체 잉크 조성물의 40 중량% 내지 95 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 내지 90 중량% 범위의 양으로 존재한다.

상기 용매보다 증발성이 더 낮은 용매, 예컨대, 이소프로판올, 이소프로필 아세테이트, 에탄올 또는 프로판올도 용매 조성물에 포함될 수 있다. 그러나 상기 용매는 소량만 혼입시켜, 전체 잉크 특성을 미세하게 조정한다.

결합제는 비닐 수지, 셀룰로스 유도체, 폴리아세탈 수지, 아크릴 수지 또는 스티렌-말레산 공중합체 수지의 군으로부터 선택된다. 결합제는 염화비닐 및 비닐 아세테이트 공중합체, 니트로셀룰로스 또는 폴리비닐 부티릴로부터 선택되는 것이 바람직하다. 잉크 조성물에 혼입되어 있는 결합제의 양은 전체 잉크 조성물의 3 중량% 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 4 중량% 내지 20 중량% 범위이다.

표시 화합물은 가시 범위의 전자기 스펙트럼, 즉, 400 nm 내지 700 nm의 파장에서는 흡광을 나타내지 않지만, 자외선(200 nm 내지 400 nm) 또는 적외선(700 nm 내지 2,500 nm) 광에서, 또는 이에 노출된 후에 가시성을 띠는 염료의 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 적절한 염료는 UV 마커(예, 광학 광택제(optical brightener), 희토류 킬레이트)뿐 아니라 NIR 염료(예, 레이저 NIR 염료)를 포함한다. 통상적인 혼입 수준은 전체 잉크 조성물의 0.0001 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.001 중량% 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 2 중량% 범위이다.

잉크 조성물에 혼입될 수 있는 추가 첨가제로는 전도성 염 및 습윤제(humectant)가 포함된다. 잉크에 전도성을 부여하기에 적절한 염은 무기염(예, LiNO₃), 유기염(예, 알킬 암모늄 아세테이트), 및 혼합염(예, 아세트산칼륨) 중에서 선택될 수 있다. 상기 염의 전도성은 1 중량% 혼입 수준에서 약 1 mS에 도달할 만큼 충분히 높아야 한다. 상기 염은 전체 잉크 조성물의 0.3 중량% 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량% 범위의 양으로 혼입되는 것이 바람직하다.

휘발성이 높은 용매가 증발되는 경우에는 잉크 조성물에 습윤제를 첨가하여 노즐의 막힘 현상을 방지한다. 적절한 습윤제는, 예를 들어, 글리콜 및 글리콜 에스테르, N-메틸-피롤리돈(NMP), 글리세롤 에스테르, 장쇄 알킬 아미드 등이고; 통상적으로, 습윤제로서 사용되는 이들 화합물의 비점은 대개 잉크젯 인쇄 잉크 조성물에서 사용되는 상기 휘발성이 높은 용매의 비점보다 더 높다. 습윤제는 전체 잉크 조성물의 0.2 중량% 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량% 범위의 수준으로 혼입되는 것이 통상적이다.

추가 측면에서, 본 발명은 비가시적인 보안 표시부를 기재에 도포하는 방법을 개시한다. 이 방법은,

- 비입자성 소광 화합물로서, 2개 또는 3개의 히드록실기를 가지고, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 직쇄 또는 분지쇄를 갖는 하나 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 잉크젯 인쇄 잉크를 제공하는 단계; 및

- 보안 표시부를 기재에 인쇄하는 단계

를 포함하며, 상기 방법은 인쇄된 보안 표시부가 기재의 광택과 동일한 수준의 광택을 나타내도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 잉크젯 잉크로 인쇄되며, 기재와 동일한 수준의 광택을 나타내는 인쇄 표시부를 보유하는 기재이다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 더 상세하게 설명된다.

실시예 1 : UCAR VMCH (비닐 수지, DOW);

실시예 2 : Scripset 520 (스티렌-말레산 무수물 공중합체, Hercules Inc.);

실시예 3 : Pioloform BL 18 (폴리비닐부티랄, Wacker Chemie);

실시예 4 : 니트로셀룰로스 DHX 3/5 (Noble Enterprises);

실시예 5 : Joncryl 671 (아크릴 수지, SC Johnson & Son);

실시예 6 : Paraloid A-12 (아크릴 수지, Rohm & Haas).

하기 표 1에 열거되어 있는 바와 같이 소광 화합물과 결합제의 결합물을 포함하는 잉크는 전도성 염으로서 테트라부틸 암모늄 테트라플루오로보레이트(Fluka) 1 중량%, 습윤제로서 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(DPM) (DOW) 2 중량%, 및 UV 형광성 표시 화합물로서 UVITEX OB (Ciba SC) 0.002 중량%를 더 함유하며, 조성 물의 나머지 부분은 아세톤이다. 또한 첨가된 결합제의 양은 하기 표 1에 기재되어 있다.

광택을 시험하기 위해, 주석박 기재 상에 잉크 1 ㎖를 남겨 증발시키고, 건조 필름의 백화(whitening)로서 소광 효과를 관찰하였다.

소광 화합물과 결합제의 결합물

실시예	1	2	3	4	5	6
결합제의 양	10%	7%	11%	15%	21%	13%
글리세롤		> 2%	> 5%	> 5%	> 2%
1,2-부탄디올	> 2%	> 2%
1,5-펜탄디올	> 2%	> 1%				> 2%
모노프로필렌 글리콜	> 1%	> 2%		> 5%		> 2%
디프로필렌 글리콜	> 2%

소광 화합물과 결합제의 다양한 결합물에 대한 소광 효과 강도를 측정하기 위해, 상기 잉크의 Kbar 필름을 대표적인 다양한 기재, 즉, Fiduciary(FID) 및 크라프트지 상에 인쇄하였다. 그 뒤 60°에서의 광택은 LANGE REFO 60 광택계를 사용하여 잉크 조성물에서 소광 화합물 디올 또는 트리올의 양(중량%)의 함수로서 측정하였다.

도 1은 실시예 1 내지 3의 결합제를 사용하여 크라프트지 상에 인쇄했을 때 잉크의 광택을 측정한 결과를 보여주는 것이다. 실시예 1에서의 소광 화합물은 1,5-펜탄디올(▲) 및 1,2-부탄디올(◆)이었다. 실시예 2에서의 소광 화합물은 1,5-펜탄디올(▲) 및 모노프로필렌글리콜(◆)이었다. 실시예 3에서의 소광 화합물은 모노프로필렌글리콜(▲) 및 글리세롤(◆)이었다. ■는 기재의 광택을 나타낸다. 비닐 결합제에 대해서는, 광택을 유의적으로 감소시키기 위해 소광 화합물 7 중량% 이상이 필요하다. 스티렌-말레산 무수물 공중합체(Hercules Scripset)에 대해서는 비닐 결합제보다 더 적은 양의 소광 화합물을 첨가해야 한다. 사용된 상기 두 소광 화합물 모두 첨가되는 소광 화합물의 양이 증가하면 광택이 유사하게 감소하였다. 폴리비닐부티랄(Pioloform) 결합제에 대해 약 6 중량%의 글리세롤을 첨가했을 때 광택 감소가 가장 컸다. 이와 대조적으로, 폴리비닐부티랄 결합제를 첨가하고 크라프트지에 인쇄할 경우, 광택을 감소시키기에 모노프로필렌글리콜은 적합하지 않다.

도 2는 FID지에 인쇄된 잉크의 광택을 측정했을 때의 다소 상이한 결과를 나타내는 것이다. 결합제로서 비닐 수지를 함유하는 잉크(실시예 1)는 광택의 분명한 감소를 나타내기 위해 약 9 중량%의 많은 양의 1,5-펜탄디올을 필요로 한다. 결합제로서 스티렌-말레산 무수물을 함유하는 잉크(실시예 2)는 특히 1,5-펜탄디올을 사용하는 경우 소광 화합물을 더 적게 필요로 한다. 결합제로서 폴리비닐부티랄(실시예 3)을 사용하는 경우에도 더 적은 양의 소광 화합물이 필요하다. 약 4 중량%의 모노프로필렌글리콜은 인쇄된 잉크의 광택을 기재 수준으로 감소시킬 수 있다. 유사한 양의 모노프로필렌글리콜 또는 글리세롤이 니트로셀룰로스 결합제를 함유하는 잉크의 광택을 기재 수준으로 감소시키는 데 필요하다.

추가 실험으로, 소정량의 소광 화합물을 잉크젯 잉크에 혼입시키고, UV 판독성 2차원 코드를 상이한 기재, 즉, 크라프트지, 마분지 및 FID지에 인쇄하였다. 상기 저광택 기재 상에서 광택을 측정하기에 인쇄된 잉크의 양이 너무 적을 경우, 잉크젯 인쇄의 비가시도(invisibility level)는 다음 기준에 따라 평가하였다:

++ = 잉크젯 인쇄는 훨씬 더 광택있는 것처럼 보임;

+ = 잉크젯 인쇄는 더 광택있는 것처럼 약간 보임;

0 = 잉크젯 인쇄는 기재와 동일한 수준의 광택을 갖는 것처럼 완전하게 보이지 않음;

- = 잉크젯 인쇄는 더 매트한 것처럼 약간 보임;

-- = 잉크젯 인쇄는 기재보다 훨씬 더 매트한 것처럼 보임.

결과는 하기 표 2에 나타나 있다.

인쇄된 2D 코드 광택 효과의 비교

	소광 화합물 없음	펜탄디올 5%	프로필렌 글리콜 3%	글리세롤 5%
비닐 수지
크라프트지	++	0/-	--
마분지	+	0	0/-
FID지	+	+/0	-
니트로셀룰로스
크라프트지	++	0
마분지	+	0
FID지	+/0	0
Pioloform BL 18
크라프트지	+			0/-
마분지	0			0
FID지	+			0

Claims (16)

1. 인쇄 표시부의 광택을 상기 표시부를 보유하는 기재의 광택으로 맞추어 상기 표시부를 육안으로 식별할 수 없게 하기 위한 비입자성 소광 화합물(non-particulate matting compound)로서 잉크젯 인쇄 잉크 조성물에서 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 2개 내지 6개의 탄소 원자의 탄소쇄를 갖는 하나 이상의 탄화수소 화합물의 용도.
2. 제1항에 있어서, 소광 화합물은 전체 조성물의 0.5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 1.0 중량% 내지 8.0 중량% 범위의 양으로 조성물에 혼입되어 있는 것인 용도.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소광 화합물은 1,5-펜탄디올, 에틸렌디올, 부탄디올, 프로판디올, 글리세롤 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 용도.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크젯 인쇄 잉크 조성물은 하나 이상의 용매, 하나 이상의 결합제, 가시 파장 범위 외부 광을 흡수하는 하나 이상의 표시 화합물(marking compound), 및 경우에 따라 첨가제를 포함하는 것인 용도.
5. 제4항에 있어서, 용매는 케톤, 아세테이트 에스테르, 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 용도.
6. 제5항에 있어서, 용매는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 메탄올, 이소프로판올, 이소프로필 아세테이트, 에탄올, 프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 용도.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 용매의 양은 전체 잉크 조성물의 40 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 90 중량% 범위인 것인 용도.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제는 비닐계 수지, 셀룰로스계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아세탈계 수지, 스티렌-말레산 공중합체 수지 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 수지를 포함하는 것인 용도.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제는 전체 잉크 조성물의 3 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 4 중량% 내지 20 중량% 범위의 양으로 조성물에 혼입되어 있는 것인 용도.
10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제는 하나 이상의 전도성 염, 습윤제(humectant) 및/또는 안정화제를 포함하는 것인 용도.
11. 제10항에 있어서, 전도성 염은 질산리튬, 알킬 암모늄 아세테이트, 아세트산칼륨 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 용도.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 전도성 염은 전체 잉크 조성물의 0.3 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 3 중량% 범위의 양으로 조성물에 포함되는 것인 용도.
13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 표시 화합물은 전체 잉크 조성물의 0.0001 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 2 중량% 범위의 양으로 조성물에 혼입되어 있는 것인 용도.
14. 인쇄된 보안 표시부(security marking), 바람직하게는 비입자성 소광 화합물을 포함하는 잉크젯 인쇄 잉크 조성물로 인쇄되어 있는, 바람직하게는 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 2개 내지 6개의 탄소 원자의 탄소 직쇄 또는 분지쇄를 갖는 하나 이상의 탄화수소 화합물로 인쇄되어 있는 상기 인쇄된 보안 표시부를 보유하는 기재로서, 상기 보안 표시부의 광택은 기재의 광택으로 맞추어진 것인 기재.
15. 기재에 비가시적인 보안 표시부를 도포하는 방법으로서,

    - 하나 이상의 비입자성 소광 화합물을 포함하는 잉크젯 인쇄 잉크를 제공하는 단계; 및

    - 상기 잉크로 기재 상에 보안 표시부를 인쇄하는 단계로서, 인쇄된 보안 표시부의 광택은 기재의 광택으로 맞추는 것인 단계

    를 포함하고, 상기 하나 이상의 비입자성 소광 화합물은 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 2개 내지 6개의 탄소 원자의 탄소 직쇄 또는 분지쇄를 갖는 탄화수소 화합물인 방법.
16. 하나 이상의 용매, 하나 이상의 결합제 및 비가시부 파장의 광을 흡수하는 하나 이상의 표시 화합물, 및 경우에 따라 첨가제를 포함하는 잉크젯 인쇄 잉크로서, 2개 또는 3개의 히드록실기를 보유하고 있는 2개 내지 6개의 탄소 원자의 탄소 직쇄 또는 분지쇄를 갖는 탄화수소 화합물의 군으로부터 선택된 비입자성 소광 화합물을 더 포함하는 잉크젯 인쇄 잉크.

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