KR20070037497A - 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터에 의해 인쇄할 때 노즐의 막힘이 발생하지 않고 인쇄 품질상 바람직한 인쇄물이 얻어지고, 인쇄의 적당한 건조 속도가 얻어지며, 또한 색의 발현이 우수한 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물을 제공한다. 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 안료, 바인더 수지, 안료 분산제 및 용매로 이루어지며, 이 용매가 (1) 글리콜 에테르 적어도 1 종과 락톤 화합물 및 2-피롤리돈 중 적어도 1 종으로 이루어지거나, (2) 글리콜 에테르 아세테이트 적어도 1 종과 시클로헥사논 및 이소포론 중 적어도 1 종으로 이루어진다.

Description

잉크젯 인쇄용 잉크 조성물{Ink composition for inkjet printing}
본 발명은 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이며, 더 상세하게는, 잉크젯 프린터에 의해 인쇄할 때 노즐의 막힘을 발생시키지 않고, 인쇄 품질상 바람직한 인쇄물이 얻어지며, 인쇄의 적당한 건조 속도가 얻어지고, 또한 색의 발현이 우수한 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
종래, 각종 용매를 사용한 잉크젯 인쇄용 안료 잉크 조성물이 다수 제안되고 있지만, 이와 같은 안료 잉크 조성물을 사용하여 잉크젯 프린터에 의해 인쇄물을 만들 때, 잉크젯 프린터의 노즐 막힘이 발생하여, 인쇄 품질상 바람직하지 못한 인쇄물이 얻어지며, 또한 이와 같은 안료 잉크 조성물을 사용하여 인쇄물을 만들어도 색의 발현이 항상 충분하지 못했다.
[발명의 개시]
본 발명은 상기와 같은 많은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 잉크젯 프린터에 의해 인쇄할 때 노즐의 막힘이 발생하지 않아 인쇄 품질상 바람직한 인쇄물이 얻어지며, 인쇄의 적당한 건조 속도가 얻어지고, 또한 색의 발현이 우수한 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 용매로서 특정 조성의 용매를 사용함으로써, 우수한 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물이 얻어진다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 안료, 바인더 수지, 안료 분산제 및 용매로 이루어지며, 이 용매가
(1) 글리콜 에테르 적어도 1 종과 락톤 화합물 및 2-피롤리돈 중 적어도 1 종으로 이루어지거나,
(2) 글리콜 에테르 아세테이트 적어도 1 종과 시클로헥사논 및 이소포론 중 적어도 1 종으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에서, (1) 글리콜 에테르 적어도 1 종과 락톤 화합물 및 2-피롤리돈 중 적어도 1 종으로 이루어진 용매, 또는 (2) 글리콜 에테르 아세테이트 적어도 1 종과 시클로헥사논 및 이소포론 중 적어도 1 종으로 이루어진 용매를 사용하는 것을 필요로 한다. 이 혼합 용매의 배합량은 잉크 조성물의 점도, 표면장력 등을 고려하여 결정되지만, 통상은 잉크 조성물의 60 내지 99 질량%이며, 바람직하게는 80 내지 97 질량%이다. 글리콜 에테르 적어도 1 종을 사용하는 경우에는 그의 배합량은 잉크 조성물 15 내지 95 질량%이고, 바람직하게는 55 내지 85 질량%이며, 락톤 화합물 및 2-피롤리돈 중 적어도 1 종의 배합량은 잉크 조성물의 1 내지 45 질량%이고, 바람직하게는 10 내지 25 질량%이다. 또한, 글리콜 에테르 아세테이트 1 종을 사용하는 경우에는 그의 배합량은 잉크 조성물의 15 내지 90 질량%이며, 바람직하게는 55 내지 85 질량%이고, 시클로헥사논 및 이소포론 중 적어도 1 종의 배합량은 잉크 조성물의 0.5 내지 30 질량%이고, 바람직하게는 1 내지 25 질량%이다.
본 발명에서 사용되는 글리콜 에테르로서, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸렌메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜 에테르류, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디프로필렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 디프로필렌글리콜 디에틸에테르 등의 프로필렌글리콜에테르류 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 락톤 화합물로서 γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, ε-발레로락톤 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 글리콜에테르 아세테이트로서, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트 등의 에틸렌글리콜 에테르 아세테이트류, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트 등의 프로필렌글리콜 에테르 아세테이트류 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 통상의 인쇄 잉크 조성물과 동일하게 바인더 수지를 함유한다. 이와 같은 바인더 수지는 통상의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 보통 사용될 수 있는 어떠한 바인더 수지도 좋으며, 특히 한정되지 않지만, 본 발명에서 이와 같은 바인더 수지로서 염화비닐 공중합 수지가 특히 바람직하며, 염화비닐 공중합 수지를 단독으로 사용할 수 있지만, 염화비닐 공중합 수지와 함께 다른 수지를 사용할 수 있다. 이 바인더 수지의 배합량은 잉크 부착성, 잉크 조성물의 점도, 표면장력 등을 고려하여 결정되지만, 통상은 잉크 조성물의 0.5 내지 15 질량%이며, 바람직하게는 1 내지 10 질량%이다.
염화비닐 공중합 수지로서, 각종 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어 염화비닐과 초산비닐, 염화비닐리덴, 아크릴, 말레인 산 등의 다른 모노머와의 공중합 수지를 들 수 있다. 바람직한 염화비닐 공중합 수지로서, 염화비닐과 초산비닐을 공중합시킨 염화비닐 초산비닐 공중합 수지, 특히 분자량 30,000 이하의 공중합 수지를 들 수 있다.
상기의 다른 수지로서는 특히 제한은 없으며, 통상의 잉크 조성물에 사용되는 수지는 어느 것도 사용될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 노볼락 수지, 아크릴 수지, 로진 변성 페놀 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민, 벤조구안아민 등의 아미노 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로스 디아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 니트로셀룰로스, 질산셀룰로스, 프로피온산셀룰로스, 셀룰로스아세테이트 부틸레이트 등의 셀룰로스에스테르 수지, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 벤질셀룰로스, 트리틸셀룰로스, 시안에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스, 카르복시에틸셀룰로스, 아미노에틸셀룰로스 등의 셀룰로스에테르 수지, 초산비닐 공중합 수지 등을 들 수 있다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 사용되는 안료로서, 피그먼트 엘로우 12, 13, 14, 17, 20, 24, 31, 55, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 125, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 155, 166, 168, 180, 181, 185, 피그먼트 오렌지 16, 36, 38, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, 피그먼트 레드 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 177, 180, 192, 202, 206, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240, 244, 254, 피그먼트 바이올렛 19, 23, 29, 30, 32, 37, 40, 50, 피그먼트 블루 15, 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 30, 64, 80, 피그먼트 그린 7, 36, 피그먼트 브라운 23, 25, 26, 피그먼트 블랙 7, 26, 27, 28, 산화티탄, 산화철, 군청, 황연, 황화아연, 코발트 블루, 황산바륨, 탄산칼슘 등을 들 수 있다. 안료의 배합량은 사용하는 안료의 종류 등에 따라 임의로 결정될 수 있지만, 통상은 잉크 조성물의 0.1 내지 15 질량%이며, 바람직하게는 0.5 내지 10 질량%이다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 사용되는 안료 분산제로서, 1 분자 중에 2 개 이상의 아미드기를 가지며 또한 수평균 분자량이 2,000 내지 15,000인 폴리에스테르폴리아미드 수지를 들 수 있다. 이 안료 분산제의 배합량은 사용하는 안료의 종류 등에 의해 결정되지만, 통상은 잉크 조성물의 0.1 내지 15 중량%이며, 바람직하게는 0.5 내지 10 질량%이다.
대표적인 안료 분산제는 산말단 폴리에스테르 수지와 1 분자 중에 2 개 이상의 아미노기를 가지는 폴리아민 화합물을 반응시킴으로써 제조된다. 예를 들어, 솔스퍼스(Solesperse) 32000, 솔스퍼스 32500, 솔스퍼스 32600, 솔스퍼스 33500, 솔스퍼스 34750, 솔스퍼스 35100, 솔스퍼스 37500, 데스퍼빅(Disperbyk) 9077 등을 들 수 있다.
또한, 아미드기가 1 분자 중 1 개 이하의 경우에는 안료 분산성이 나빠서 바람직하지 않다. 또한, 수평균 분자량이 2,000 미만의 경우에는 안료 분산 안정성이 저하되며, 수평균 분자량이 15,000을 초과하는 경우에는 잉크 중에 분산성이 저하하는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 전도도 조정제를 함유할 수 있고, 전도도 조정제의 배합량은 통상 잉크 조성물의 0.1 내지 10 질량%이며, 바람직하게는 0.5 내지 5 질량%이다.
또한, 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 통상 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물과 동일하게 잉크젯 인쇄법에 적응한 특성을 가질 필요가 있고, 이 때문에 잉크 조성물의 점도를 1 내지 100 cP(20℃), 표면장력을 2×10-2 내지 6×10-2 N/m, 비중을 0.8 내지 1.2의 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 각 성분을 교반 혼합한 후, 사용하는 잉크젯 프린터의 노즐 직경의 약 1/10 이하의 포아 사이즈를 가진 필터로 여과하여, 정제함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 각종 잉크젯 프린터에 사용할 수 있다. 이와 같은 잉크젯 프린터로서, 예를 들어 하전 제어 방식, 잉크온디맨드 방식에 의해 잉크 조성물을 분출하는 방식의 것을 들 수 있다. 본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물은 특히 라즈 포맷(large format)을 사용한 대형 잉크젯 프린터에 의한 인쇄, 예를 들어 사인 디스플레이(sign display) 등의 옥외용 물품에 인쇄하는 것을 목적으로 한 잉크젯 프린터에 의한 인쇄에 적절히 적용될 수 있다. 또한, 칼라 그래픽 인쇄 부분이나 비디오 녹화의 묘화에서도 콘트라스트가 명료하며, 화상의 재현성은 현저히 양호하게 된다.
잉크젯 인쇄한 후의 인쇄면(잉크 조성물)은 상온 내지 수백 ℃로 건조함으로써 건조 피막을 형성한다. 또한, 본 발명에서 인쇄의 대상으로 되는 기재에 대해, 인쇄면(잉크 조성물)을 건조하는 조건하에 변형 또는 변질시키지 않는 것이라면 특히 제한되는 것은 아니다. 이와 같은 기재로서, 예를 들어 금속, 유리 및 플라스틱 등의 기재 표면, 표면을 수지로 코팅한 종이, 오버헤드(overhead) 프로젝트용의 투명 시트, 사인 디스플레이 등의 옥외용 물품 등을 들 수 있다.
본 발명의 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물을 사용함으로써, 잉크젯 프린터에 의해 인쇄할 때 노즐의 막힘이 발생하지 않음으로써 인쇄 품질상 바람직한 인쇄물이 얻어지며, 인쇄의 적당한 건조 속도가 얻어지고, 또한 우수한 색의 발현이 얻어진다.
이하 실시예 및 비교예에 의해, 본 발명의 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3
표 1에 제시하는 성분을 표 1에 제시하는 양(질량부)으로 함유하는 혼합물을 각각 샌드밀(sand mill)로 3 시간 반죽하여 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 잉크를 제조하였다.
사용한 카본블랙은 모나크(Monach) 1000[카보트사(Cabot Corp.)제]이며, 염화비닐 공중합 수지는 VYHD[다우 케미칼사(Dow Chemical Co.)제]이고, 셀룰로스 에스테르 수지는 CAB-551-0.01[이스트만사(Eastman)제]이며, 폴리에스테르 폴리아미드 수지는 솔스퍼스 37500(고형분 농도 40%)[아비시아사(Avecia)제] 및 디스퍼빅 167(고형분 농도 52%)[빅케미사(Byk-Chemie)제]이었다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 잉크에 대해, 점도, 입경, 분산 안정성, 노즐 막힘, 내에탄올성을 각각 하기 방법으로 측정하여, 하기 기준으로 평가하였다.
<점도 측정>
B형 점도계를 사용하여 20℃에서 측정하였다.
<입경 측정>
레이저 회절식 입도 분포 측정기[시마즈사(Shimadzu Corporation)제 「SALD-7000」]를 사용하여 측정하였다.
<분산 안정성>
잉크를 60℃로 1 개월간 보존한 후의 점도 및 입경을 측정하여, 하기 기준으 로 평가하였다.
◎: 60℃에서 1 개월간 보존 후의 점도 및 입경 변화가 각각 ±5% 이내
○: 60℃에서 1 개월간 보존 후의 점도 및 입경 변화가 각각 5% 초과 10% 이하
×: 60℃에서 1 개월간 보존 후의 점도 및 입경 변화가 어느 것이나 10% 초과
<노즐 막힘>
라즈 포맷용 잉크젯 프린터로 화상을 인쇄하여, 인쇄 상태를 육안으로 하기 기준으로 평가하였다.
○: 소정의 위치에 인쇄될 수 있다.
×: 노즐 막힘이 발생하여 결손이 생기며, 소정의 위치에 인쇄될 수 없다.
<내에탄올성>
라즈 포맷용 잉크젯 프린터로 화상을 인쇄하여, 50 질량% 에탄올수를 함침시킨 천으로 화상을 쓸어, 육안으로 평가하였다.
◎: 전혀 변화가 없다.
○: 일부 잉크가 박리한다.
×: 잉크가 박리하고, 바탕이 보인다.
이들 측정 결과, 평가 결과는 표 1에 제시한 바와 같다.
잉크 조성 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
카본블랙 4 4 4 4 4 4 4
2-피롤리돈 20 20 20 82
γ-부티로락톤 20
메틸에틸케톤 20
디프로필렌글리콜모노메틸에테르 62 64 62 62 82
디에틸렌글리콜에틸메틸에테르 62
염화비닐 공중합 수지 6 6 6 6 6 6
셀룰로스 에스테르 수지 6
폴리에스테르 폴리아미드 수지 (솔스퍼스 37500) 8 8 8 8 8 8
폴리에스테르 폴리아미드 수지 (디스퍼빅 167) 6
점도(mPa·s) 4.1 4.4 3.8 4.2 4.0 23.6 16.2
입경(nm) 99 103 101 95 98 186 162
분산 안정성 ◎ ○ ◎ ◎ ○ × ×
노즐 막힘 ○ ○ ○ ○ × × ×
내에탄올성 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ○ ×
표 1에 제시한 데이터로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 잉크는 각 시험 항목에 대해 양호한 평가 결과가 얻어지며, 양호한 잉크가 얻어졌다.
한편, 본 발명의 범위 외의 혼합 용매를 사용하는 비교예 1의 잉크는 노즐 막힘이 생기며, 인쇄가 불량하였다. 또한, 본 발명에서 필수인 2 종류의 용매 중에서 1 종류만을 사용한 비교예 2의 잉크는 분산 안정성이 나쁘며, 노즐 막힘이 생기고, 인쇄가 불량하였다. 추가로, 본 발명에서 필수인 2 종류의 용매 중에서 다른 1 종류만을 사용한 비교예 3의 잉크는 분산 안정성이 나쁘며, 내에탄올성이 불량하고, 노즐 막힘이 생기고, 인쇄가 불량하였다.
실시예 5 내지 8 및 비교예 4 내지 6
표 2에 제시하는 성분을 표 2에 제시하는 양(질량부)으로 함유하는 혼합물을 각각 샌드밀로 3 시간 반죽하여 실시예 5 내지 8 및 비교예 4 내지 6의 잉크 조성물을 제조하였다.
사용한 카본블랙은 나이펙스(Nipex) 170IQ[데구사(Degussa)제]이며, 염화비닐 공중합 수지는 VYHD(다우 케미칼사제)이고, 셀룰로스 에스테르 수지는 CAB-551-0.01(이스트만사제)이며, 폴리에스테르 폴리아미드 수지는 솔스퍼스 32000(고형분 농도 100%)(아비시아사제) 및 디스퍼빅 9077(고형분 농도 99%)(빅케미사제)이었다.
실시예 5 내지 8 및 비교예 4 내지 6의 잉크 조성물에 대해, 점도, 입경, 분산 안정성, 노즐 막힘, 내에탄올성을 각각 상기 방법으로 측정하여, 상기 기준으로 평가하였다. 이들 측정 결과, 평가 결과는 표 2에 제시한 바와 같다.
잉크 조성 실시예 비교예
5 6 7 8 4 5 6
카본블랙 4 4 4 4 4 4 4
시클로헥사논 20 20 20 86
이소포론 20
메틸에틸케톤 20
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 66 66 66 66 86
에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 66
염화비닐 공중합 수지 6 6 6 6 6 6
셀룰로스 에스테르 수지 6
폴리에스테르 폴리아미드 수지 (솔스퍼스 32000) 4 4 4 4 4 4
폴리에스테르 폴리아미드 수지 (디스퍼빅 9077) 4
점도(mPa·s) 4.0 4.2 3.9 4.2 3.8 4.9 3.0
입경(nm) 96 105 98 99 102 167 159
분산 안정성 ◎ ○ ◎ ◎ ○ × ×
노즐 막힘 ○ ○ ○ ○ × × ×
내에탄올성 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ○ ×
표 2에 제시한 데이터로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 5 내지 8의 잉크는 각 시험 항목에 대해 양호한 평가 결과가 얻어지며, 양호한 잉크가 얻어졌다.
한편, 본 발명의 범위 외의 혼합 용매를 사용하는 비교예 4의 잉크는 노즐 막힘이 생기며, 인쇄가 불량하였다. 또한, 본 발명에서 필수인 2 종류의 용매 중에서 1 종류만을 사용한 비교예 5의 잉크는 분산 안정성이 나쁘며, 노즐 막힘이 생기고, 인쇄가 불량하였다. 추가로, 본 발명에서 필수인 2 종류의 용매 중에서 다른 1 종류만을 사용한 비교예 6의 잉크는 분산 안정성이 나쁘며, 내에탄올성이 불량하고, 노즐 막힘이 생기고, 인쇄가 불량하였다.

Claims (5)

  1. 안료, 바인더 수지, 안료 분산제 및 용매로 이루어지며, 용매가
    (1) 글리콜 에테르 적어도 1 종과 락톤 화합물 및 2-피롤리돈 중 적어도 1 종으로 이루어지거나,
    (2) 글리콜 에테르 아세테이트 적어도 1 종과 이소포론으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 바인더 수지가 염화비닐 공중합 수지인 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 안료 분산제가 1 분자 중에 2 개 이상의 아미드기를 가지며 수평균 분자량이 2,000 내지 15,000인 폴리에스테르 폴리아미드 수지인 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물.
  4. 제 1, 2 또는 3 항에 있어서, 글리콜 에테르가 (디)에틸렌글리콜 (디)알킬에테르, (디)프로필렌글리콜 (디)알킬에테르, 또는 트리에틸렌글리콜 모노알킬에테르인 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물.
  5. 제 1, 2 또는 3 항에 있어서, 글리콜 에테르 아세테이트가 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 또는 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트인 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물.
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