KR20070095901A - 인쇄 매체에 사용하는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 분산제 - Google Patents

인쇄 매체에 사용하는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 분산제 Download PDF

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Abstract

하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량을 포함하는 수용성 분산제들은 전자사진 또는 오프셋 프린트 공정에 사용되는 기판들을 제공하는데 이용된다.
수용성 분산제, 에틸렌-아크릴릭 산, 디알킬알칸올아민, 전자사진, 오프셋

Description

인쇄 매체에 사용하는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 분산제{Ethylene-Acrylic Acid Polymer Dispersion for Printing Media}
본 발명은 중화된 에틸렌-아크릴릭 산 중합체(ethylene-acrylic acid) 분산제 및 전자사진(electrophotographic) 프린트 방식 및 디지탈 오프셋(digital offset) 프린트 방식에서 받은 이미지를 기판에 형성하기 위해서 상기 분산제를 사용하는 방법에 관한 것이다.
인디고 리퀴드 토너 오프셋(indigo liquid toner offset) 프린트 방식은 전자사진 프린트 방식 및 오프셋(offset) 프린트 방식을 혼용하는 방식이다. 전자사진 프린트 방식은 일반적으로 감광성 수용체 드럼(photosensitive receptor drum)을 대전시키는 단계, 감광성 수용체 표면의 이미지 영역 또는 텍스트 영역을 레이저(laser)가 스캔하는 단계, 잠재적인 이미지(latent image)를 발현하기 위해서 감광성 수용체 드럼의 이미지 영역에 대전된 토너 입자들을 증착하는 단계, 감광성 수용체 드럼으로부터 페이퍼와 같은 대전된 기판(substrate)에 전송하는 단계 및 열 및 압력에 의해서 페이퍼 표면에 토너 입자들을 결합하는 단계를 포함한다. 오프셋 프린트 방식은 간단하게 플레이트 실린더(plate cylinder) 상에 있는 원본으로부터 예를 들어, 페이퍼인 최종 기판에 잉크 또는 토너 이미지를 전송하는 중간 블랭킷 실린더(intermediate blanket cylinder)가 있다는 것을 의미한다.
대부분의 전자사진 프린터에 있어서, 컬러 안료, 전하 디렉터(charge director) 및 중합체 바인더(polymer binder)로 구성된 건식 파우더 토너 입자(dry powder particle)들이 사용된다. 토너 입자의 크기들이 약 7 ㎛ 내지 9 ㎛ 보다 작으면 인쇄시, 토너 입자들이 공중에 부유할 수 있기 때문에, 토너 입자의 크기들은 약 7 ㎛ 내지 약 9 ㎛ 의 하한 한계가 있다. 이것들은 프린트 방식의 문제점을 초래하고, 인쇄 오퍼레이터(operator)들의 건강에 문제를 일으킬지도 모른다. 수용가능한 컬러들 및 미세한 디테일을 재생산하는 능력의 부재 때문에, 보다 큰 토너 입자는 인쇄 질에 손상을 입힌다. 따라서, 높은 질의 이미지는 건식 토너 전자사진 프린터들에 의해서는 인쇄될 수 없다.
액체 토너 포뮬레이션(formulation)에서 용매는 토너 입자들이 공중으로 부유하는 것을 막기 때문에, 액체 토너 포뮬레이션들은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛ 보다 작은 토너 입자들을 포함한다. 이러한 토너들에 의해서 형성된 이미지는 감광성 수용체 표면으로 정확하게 전달되는 토너들의 능력에 의해서 높은 질을 가질 수 있다. 액체 토너 포뮬레이션에서 용매는 페이퍼의 표면에 토너가 전달되기 전에 증발에 의해서 또는 페이퍼에 토너가 전달된 후에 건조에 의해서 제거되어야 한다. 디지털 오프셋 프린트 방식에서, 가열 방식의 오프셋 블랭킷 실린더(blanket cylinder)는 감광성 이미지 드럼 및 임프레션 드럼(impression drum)에 의해서 배면이 지지되는 페이퍼 표면에 위치한다. 액체 토너에 있는 안료 수송 입자가 녹아서, 균일한 혼합물로 용매화되고, 다음에 오프셋 블랭킷 실린더가 페이퍼 표면에 액체 토너를 전달할 때, 용매가 증발되도록, 액체 토너는 오프셋 블랭킷 실린더에 의해서 가열된다. 액체 토너가 차가운 페이퍼 표면에 접촉할 때, 액체 토너는 페이퍼에 접착될 정도로 충분히 점성이 있고, 빠른 인쇄를 위해서 즉시 고체화된다. 인디고 프린터(indigo printer)에서 가열 오프셋(thermal offset) 방식은 건식 파우더 전자사진 방식에 대하여 다음과 같은 두가지 장점을 제공한다. 페이퍼는 토너를 받기 위해서 도전성일 필요가 없고, 페이퍼 표면에 건식 토너 입자를 녹이기 위한 융합 단계가 필요없다.
토너 접착 불량은 전자사진 프린트 방식 및 디지털 오프셋 프린트 방식에 대한 문제점이 있다. 토너 접착 불량은 페이퍼 표면에 토너 입자를 고정하는 융합 단계의 결함으로 인하여 디지털 오프셋 프린트 방식에서 더욱 심각하게 된다. 토너 접착 불량은 페이퍼 표면으로 토너의 불완전한 전달, 오프셋 블랭킷 실린더 상에 잔유물을 남기는 것 및 연속적인 변환 단계에서 이탈되는 것에 대한 인쇄된 이미지의 저항력의 저하를 초래한다. 사파이어 트리트먼트(sapphire treatment)라고 지칭되는 공정은 액체 토너의 접착력을 향상시키기 위해서, 폴리에틸렌이민층으로 페이퍼의 표면을 코팅하는데 사용된다. 그러나, 사파이어 트리트먼트는 6개월 내지 8 개월의 제한된 페이퍼수명, 노란색으로 변색, 페이퍼를 제조한 후에 부가적인 단계에서 코팅할 필요 및 마무리와 핸들링하는 동안 이미지가 쉽게 손상되는 경향을 포함하는 단점을 가지고 있다.
디지털 오프셋 프린팅 방식에 적합한 기판을 제공하는 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체(ethylene-acylic acid copolymer)의 사용방법은 예를 들어, EP 1273975 및 EP 0789281 에서 공개되었다. 중합체(polymer)들은 전형적으로 기판에 적용되기 전에 물에 분산된다. 그러나, 중합체들은 산 형태로 분산되지 않고, 낮은 점성(viscosity)과 적합한 입자 크기와 함께 안정적인 수용성 분산제를 형성하기 위해서, 최소한 부분적으로 중화되어야 한다.
에틸렌-아크릴릭 산 중합체들의 분산제는 암모니아(ammonia) 및 모노에탄올아민(monoethanolamine)과 같은 아민(amine)들, 수산화 알칼리 금속(alkali metal hydroxide), 수산화 알칼리 토족 금속(alkali earth metal hydroxide) 및 아민들과 강한 염기(base)들의 혼합물을 사용하여 형성된다. US Patent NO. 3389109, 3872039, 3899389, 4181566, 5206279 및 5387635 를 보라. 수산화 나트륨 및 에탄올아민(ethanolamine)의 수용액에 폴리에틸렌-코-아크릴릭(polyethylene-co-arylic) 산 중합체(아크릴산은 중량 퍼센트로 20%이다)의 수용성 분산제의 제조방법은 US Patent NO. 5387635 의 예 19에 기술되어 있다. 그러나, 에탄올아민에 형성된 동일한 중합체의 분산제는 분산제의 점성이 밤사이에 드라마틱하게 증가되는 관찰을 통하여 증명되었듯이, 안정적이지 않다.
따라서, 액체 토너 포뮬레이션을 사용하는 디지털 오프셋 프린트 장치에서, 향상된 페이퍼 표면의 처리의 필요성이 계속 존재한다. 이러한 처리는 안정적이어야하며, 토너 접착력을 향상시켜야하고, 페이퍼의 생산 동안 적용될 수 있는 능력을 가져야 하며, 좋은 내구성을 가져야 하고, 노란색으로의 변색에 강해야한다.
일 실시예에서는 본 발명은 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민(N,N-dialkylalkanolamine)들의 유효 분산량(effective dispersing amount)을 포함하는 수용성 분산제이다.
일 실시예에서는 본 발명은 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량에 수용성 중간체(aqueous medium)에서 혼합하는 단계를 포함하는 수용성 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 분산제를 제공하는 방법이다.
일 실시예에서는 본 발명은 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량을 포함하는 수용성 분산제를 기판에 적용하는 단계를 포함하며, 전자사진 또는 디지털 오프셋 프린트 공정에서 사용되는 기판을 제공하는 방법이다.
일 실시예에서는 본 발명은 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하며, 전자사진 프린트 공정에서 사용되는 기판이다.
암모늄(ammonium)으로 중화되는 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체들에서, 수용액 상태로부터 상기 중합체가 분리되기 때문에, 공정 중에 암모니아가 공기 중으로 방출되는데, 이와는 다르게, N,N-디알킬알칸올아민들의 높은 끓는점(N,N-디메틸에탄올아민은 끓는점이 136℃이다.)으로 인하여, 본 발명에 따른 N,N-디알킬알칸올아민들에 의해서 중화된 분산제는 어떠한 분리도 발생하지 않는다. 게다가, 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화리튬(LiOH) 등의 수산화 알칼리 금속에 있는 에틸렌-아크릴릭 산 분산제와 비교하여, N,N-디알킬알칸올아민들의 수산화기(hydroxyl group)는 상기 수산화기가 도너(donor) 및 수용체(acceptor)로서 수소결합을 형성할 수 있기 때문에, 기판에 중합체의 향상된 결합을 제공한다. 더욱이, 수산화 작용기는 더 나은 접착을 제공하는 공유결합을 형성하기 위해서, 본 발명의 생성물이 안하이드라이드(anhydride), 에폭시(epoxy), 이소시아나이트(isocyanate)와 같은 다른 작용기들과 함께 반응하도록 한다.
본 발명의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 에틸렌, 아크릴릭 산 및 부가적으로 하나 또는 둘 이상의 추가적인 에틸렌 불포화 단량체(ethylenically unsaturated monomer)들의 자유 라디칼 중합반응(free radical polymerization)에 의해서 제공된다. 예를 들어, US Patent No. 6482886, 5387635 및 그 가운데 인용된 참조문헌을 보라. 대표적인 추가 단량체들은 메타아크릴릭 산(methacrylic acid), 말레익 산(maleic acid), 말레익 안하이드라이드(maleic anhydride), 이타코닉 산(itaconic acid), 퓨마릭 산(fumaric acid), 크로토닉 산(crotonic acid), 시트라코닉 산(citraconic acid), 시트라코닉 안하이드라이드(cirtaconic anhydride), 메틸 하이드로겐 말레이트(methyl hydrogen maleate), 에틸 하이드로겐 말레이트(ethyl hydrogen maleate), 프로필렌(propylene), 부텐(butene), 이소부텐(isobutene), 부타디엔(butadiene), 이로프렌(isoprene), 스티렌(styrene), α-메틸스티렌(α-methylstyrene), ｔ-부틸스티렌(ｔ-butylstyrene), 에틸 아크릴레이트(ethyl arcrylate), 메틸 메타아크릴레이트(methyl metharcrylate), 에틸 메타아크릴레이트(ethyl methacrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(isobutyl acrylate), 메틸 퓨마레이트(methyl fumarate), 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 비닐 프로피오네이트(vinyl propionate), 비닐 벤조에이트(vinyl benzoate), 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 비닐리딘 클로라이드(vinyl chloride), 아크릴아마이드(acrylamide), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타아크릴로니트릴(methacrylonitrile) 및 퓨마로니트릴(fumaronitrile) 등을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 몰 비율로 약 5 % 내지 약 30 %의 아크릴산 단량체(acrylic acid monormer)들을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 몰 비율로 약 5 % 내지 약 20 %의 아크릴산 단량체들을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 몰 비율로 약 14 % 내지 약 20 %의 아크릴산 단량체들을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 몰 비율로 약 5 % 내지 약 25 %의 아크릴산 단량체들을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 몰 비율로 약 14 % 내지 약 25 %의 아크릴산 단량체들을 포함한다.
본 발명의 수용성 분산제에 사용되는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체의 분자량은 멜트 인덱스(melt index;MI)에 의해서 측정된다. 멜트 인덱스는 다르게 기재되지 않는다면, ASTM D 1238 콘디션 E(190℃/2.16kg) 에 따라 측정된다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 약 3000g/10분의 멜트 인덱스를 가진다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 약 2500g/10분의 멜트 인덱스를 가진다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 약 200g/10분의 멜트 인덱스를 가진다.
적합한 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 예들 들어, The Dow Chemical Company, Midland, MI로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
본 발명의 수용성 분산제는 유효 분산량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들에 에틸렌-아크릴 중합체(ethylene-acrylic polymer)를 반응시켜서 제조된다. 유효 분산량은 바람직한 점성 및 입자 크기(particle size)를 가지는 안정된 수용성 분산제를 결과로서 도출하며, 적어도 부분적으로 에틸렌-아크릴릭 산 중합체를 중화시키는데 필요한 N,N-디알킬알칸올아민들의 양을 의미한다.
중화반응은 전형적으로 약 100㎚ 보다 작은 평균 입자 크기를 가지며 분산되는 고체를 포함하는 수용성 분산제를 도출하기에 적합한 N,N-디알킬알칸올아민들의 양의 현존에서 약 130℃ 이상의 온도에서, 가끔은 약 120℃ 내지 약 130℃의 온도에서 행해진다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 에틸렌 아크릴릭 중합체를 수용성 중간체(aqueous medium)에서 약 0.2 내지 약 1.4 의 몰 당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들에 반응시켜서 제공한다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 에틸렌 아크릴릭 중합체를 수용성 중간체에서 약 0.5 내지 약 1.4 의 몰당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들에 반응시켜서 제공한다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 에틸렌 아크릴릭 중합체를 수용성 중간체에서 약 0.8 내지 약 1.2 의 몰당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들에 반응시켜서 제공한다.
적합한 N,N-디알킬알칸올아민들은 화학식 R1R2NR3OH를 가지며, R1 및 R2 는 직선의 또는 가지가 있으며, 1 개 내지 약 4 개의 탄소 원자를 가지는 알킬기이고, R3는 직선의 또는 가지가 있으며, 1 개 내지 약 4 개의 탄소 원자를 가지는 알킬렌(alkylene)이다.
일 실시예에서는 N,N-디알킬알칸올아민들은 N,N-디메틸-2-(2-아미노에톡시)에탄올(N,N-dimethyl-2-(2-aminoethoxy)ethanol), N,N-디에틸에탄올아민(N,N-diethylethanolamine), N,N-디메틸이소프로판올아민(N,N-dimethylisopropanolamine), N,N-디메틸에탄올아민(N,N-dimethylethanolamine), N,N-디부틸에탄올아민(N,N-dibutylethanolamine) 및 N,N-디이소프로필에탄올아민(N,N-diisopropylethanolamine)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
일 실시예에서는 N,N-디알킬알칸올아민은 N,N-디메틸에탄올아민(N,N-dimethylethanolamine)이다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 질량 비율로 약 5% 내지 40%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함한다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 질량 비율로 약 10% 내지 30%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함한다.
일 실시예에서는 수용성 분산제는 질량 비율로 약 14% 내지 20%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함한다.
일 실시예에서는 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체들로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
일 실시예에서는 본 발명은 질량 비율로 약 5% 내지 약 40%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 및 아크릴 산 단량체에 근거하여, 약 0.2 내지 약 1.4 몰 당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하는 수용성 분산액을 기판에 적용하는 단계를 포함하는 전자 사진 또는 디지털 오프셋 프린트 공정에서 사용되는 기판을 제공하는 방법이다.
적합한 기판은 인쇄가능하며, 기판의 표면에 새겨진 에틸렌 아크릴 산 수지에 의해서 지지될 수 있으며, 예를 들어, 페이퍼, 필름 및 부직포 섬유천(nonwoven fabric cloth)을 포함하는 기판 시트(substrate sheet)이고, 여기서 페이퍼는 아트 페이퍼(art paper), 코팅된 페이퍼(coated paper) 및 페이퍼 보드(paper board) 등을 포함한다.
여기에 사용되는 것으로서, 필름은 비스코스(viscose), 아세테이트(acetate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리(비닐 클로라이드)(poly(vinyl chloride)), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(nylon), 폴리카보네이트(polycarbnate), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(poly(ethylene terephthalate)) 또는 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(poly(butylene terephthalate))와 같은 유기 수지로 만들어진 기판 시트를 의미한다.
부직포 섬유천은 나무 셀룰로오스(wood cellulose), 면(cotton), 레이온(rayon), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 폴리아크릴로니트릴(polyacylonitrile) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 섬유재료로, 스펀 본드 공정(spun bond process) 또는 페이퍼 공정(paper process)과 같은 일반에 알려진 공정을 적용하여 만들어지는 기판 시트를 의미한다.
일 실시예에서는 기판(substrate)은 페이퍼(paper)이다.
수용성 분산제는 기술분야에서 알려진 많은 수의 방법들에 의해서 기판에 적용될 수 있는데, 상기 방법은 기판의 균일한 적용범위를 이끌어 낸다. 예를 들어, 수용성 분산제는 이머전(immersion), 스프레이(spray), 로드(rod) 또는 롤러(roller)에 의해서 기판에 적용될 수 있고, 또는 크기 프레스(size press), 블레이드 코터(blade coater), 캐스트 코터(cast coater), 로드 코터(rod coater), 에어나이프 코터(air knife coater) 및 커튼 코터(curtain coater) 등과 같은 장비를 사용하여 기판에 적용될 수 있다.
수용성 분산제만이 기판에 적용되거나, 수용성 분산제는 시트의 특성을 향상시키기 위해서 사용되는 많은 수의 첨가제와 조합되어 기판에 적용될 수 있다. 상기 첨가제는 녹말(starch), 폴리비닐알콜(polyvinyl alchol), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose), 구아르(guar), 필러(filler)들 및 안료(pigment)들을 포함하는데, 상기 안료는 점토 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 바인더(binder)들, 염료(dye)들, 옵티컬 브라이트너(optical brightner)들, 크로스링커(crosslinker)들, 디포머(defoamer)들, 안티스텟(anti-stats)들, 디스퍼선트(dispersant)들 및 시커너(thickener)들 등이다. 첨가제는 수용성 에틸렌 아크릴산 분산제의 적용 전, 적용 중 또는 적용 후에 기판에 적용될 수 있다.
일 실시예에서는 첨가제는 녹말(starch)이다.
일 실시예에서는 녹말은 에틸화(ethylated), 산화 및 캐티오닉(cationic) 녹말들로부터 선택된다. 적합한 에틸화, 산화 및 캐티오닉 녹말들의 예는 에틸화 옥수수 녹말(ethylated corn starch)들, 엔자임으로 전환된 산화 녹말(enzyme converted oxidized starch)들, 4차 암모늄 캐티오닉 녹말 유도체(quaternary ammonium cationic starch derivtives)들, 1, 2 및 3 차 아민 캐티오닉 녹말 유도체들 및 캐티오닉 황산 및 인산 녹말 유도체들과 같은 질소가 대체된 다른 캐티오닉 녹말 유도체들을 포함하는데, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서는 상기 첨가제들은 본 발명의 수용성 에틸렌 아크릴릭산 분산제에 의하여 형성된다. 상기 혼합물은 크기 프레스 조성(size press formulations)을 만들때, 분산제를 녹말 용액 또는 다른 첨가제에 혼합하여 제공된다. 중화된 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함하는 안료화된 혼합물들은 페이퍼 코팅 제조 공정들에 따라서 제공될 수 있다.
앞서 말한것은 다음의 예들에 따른 언급에 의해서 이해될 수 있는데, 다음의 예들은 예로서 제공되어지며, 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
제 1 예
수용성 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체의 제조-디멜틸에탄올아민 이오노머(dimethylethaolamine ionomer) 분산제의 제공.
300 ml Parr 봄베 리액터(bomb reactor)는 구동모터에 연결하는 스티어링 축(stirring shaft)을 채용하는 리액터 헤드(reactor head)가 구비된다. 게다가, 리액터 헤드는 써모커플(thermocouple), 압력게이지, 릴리스 밸브(release valve) 및 샘플 포트(sample port)들이 구비된다. 두 개의 임펠러(impeller)들이 스티어링 축에 장착되는데, 최대한의 교반을 제공하기 위해서, 하나는 반응 혼합물 표면에 가까이에, 그리고, 나머지 하나는 축의 끝단에 구비된다. 20.0g의 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체(멜트 인덱스 65, THE DOW Chemical Company, Midlans, MI로부터 XUS60751.18로 입수될 수 있는 15% 아크릴릭 산 단량체) 및 탈 이온수(deionized water) (176.57g), 디메틸에탄올아민(DEMA, Alfa Aesar, Ward Hill 또는 Ma 로부터의 또는 Performance Chemicals, The Woodlands 또는 TX로부터의 4.46g), 스팬(Span) 60(0.77g) 및 트윈(Tween) 60(1.25g)의 혼합물이 Parr 리액터로 더해지는데, 상기 스팬 60 및 트윈 60은 Uniqema, New Castle 및 DE로부터 입수된다. 리액터는 볼트로 닫혀지고, Parr 어셈블리는 히팅 맨틀(heat mantle) 안에 위치한다. 스티어링 스피드는 800rpm으로 점차적으로 증가한다. 반응 혼합물의 온도는 점차적으로 120℃ 까지 증가하고, 3 시간 동안 120 ℃ 내지 130 ℃ 사이로 유지된다. 반응 후에 리액터는 주변온도 까지 냉각되고, 생산품은 플라스틱 용기에 담겨진다. 오프화이트(off white) 색을 가지며, 약간 탁한 생산품은 10.22의 pH를 가진다.
제 2 예
비교예
중성화된 에틸렌-아크릴릭 산 분산제는 디메틸에탄올아민을 암모늄 하이드로옥사이드(ammonium hydroxide)로 대체하는 것을 제외하고 제 1 예에서 기술한 바대로 제조된다. 결과로 반응 생성물은 오프 화이트 색을 가지며, 불균일 하고, 많은 플록(floc)들을 포함한다. 생성물은 10.44의 pH를 가진다.
제 3 예
수용성 에틸렌-아크릴릭 산 코 중합체의 제조-디메틸렌에탄올아민 이오노머 분산제.
리액터는 제 1 예에서 기술된 것과 같다. 리액터 안으로 30.0g의 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체(멜트 인덱스 65, 제 1 예에서 입수할 수 있는 15% 아크릴릭 산 단량체) 및 탈 이온수(163.31g) 및 DMEA(6.69g)의 혼합물이 더해진다. 리액터는 볼트에 의해서 닫히고, Parr 어셈블리는 히팅 맨틀에 위치한다. 스티어링 스피드는 점차적으로 800rpm 까지 증가한다.반응 혼합물의 온도는 점차적으로 120℃ 까지 증가하여 120 ℃ 내지 130℃ 사이의 온도를 3 시간동안 유지된다. 반응기는 주변의 온도로 냉각되고, 생성물은 플라스틱 용기에 담겨진다. 반응 생성물은 오프 화이트 색을 가지며, 약간 혼탁하고, 10 의 pH를 가진다. 반응 생성물의 평균 입자 크기는 약 23.2 ㎚이고, 상기 크기는 라이트 스캐터링(light scattering)을 사용하여 측정된다.
제 4 예
수용성 에틸렌-아크릴릭 산 코 중합체의 제조-디메틸에탄올아민 이오노머 분산제.
리액터는 제 1 예에서 기술되었다. 리액터 안으로 30.0g의 에틸렌 아크릴릭산 공중합체(멜트 인덱스 18, The Dow Chemical Company, Midland, MI로부터 XUS60568.05로 입수할 수 있는 14.8% 아크릴릭 산 단량체) 및 탈 이온수(163.31g) 및 DMEA(6.69g)의 혼합물이 더해진다. 리액터는 볼트에 의해서 닫히고, Parr 어셈블리는 히팅 맨틀에 위치한다. 스티어링 스피드는 점차적으로 800rpm 까지 증가한다. 반응 혼합물의 온도는 점차적으로 120℃ 까지 증가하여 120 ℃ 내지 130℃ 사이의 온도를 3 시간동안 유지된다. 반응기는 주변의 온도로 냉각되고, 생성물은 플라스틱 용기에 담겨진다. 반투명이며, 혼탁한 반응 생성물은 10 의 pH를 가진다. 반응 생성물의 평균 입자 크기는 약 75.8 ㎚이고, 상기 크기는 라이트 스캐터링을 사용하여 측정된다
제 5 예
코팅 포뮬레이션(coating formulation)의 제조 및 염기 시트(base sheet)의 취급.
염기 페이퍼는 본 예에서는 기본 무게가 약 85 g/m2 이며, 코팅되지 않은 우드 프리 시트(wood free sheet)이다. 5번 드로다운 로드(drawdown rod)는 8.5 인치 × 12 인치 크기를 가지는 염기 페이퍼(base paper)에 상기 포뮬레이션을 적용하는데 사용된다. 이후, 젖은 시트는 드럼 드라이어(drum dryer)를 통하여 건조되는데, 상기 드럼 드라이어는 Andirondack Machine Companu, Queensbury 및 NY에 의해서 생산된다. 염기 페이퍼의 양 측면들은 페이퍼 컬링(paper curling)을 최소화하고, 프린트 런어빌리티(runnability)를 보장하기 위해서 처리된다. 코팅 픽업(pick-up)은 페이퍼의 약 20 lb/ton 이다. 대표적인 포뮬레이션들은 테이블 1에서 보여진다.
테이블 1
대표적인 코팅 포뮬레이션들
코팅 포뮬레이션 넘버 분산제1 (액티브)파트 PG2802 파트 D.I. 워터 파트
1 0 8 92
2 8 0 92
3 6.4 1.6 92
4 7.2 0.8 92
1예 4의 방법에 따라 제조된 수용성 에틸렌-아크릴릭 산 분산제.
2Penford Product, Cedar Rapods 및 IA에 의해서 생산되고, 판매되는 에틸화되는 녹말.
제 6 예
인디고 디지털 오프셋 프린트 질의 향상.
본 예에서는 제 5 예에서 제조된 코팅 페이퍼가 사용된다. 인쇄에 사용되는 프린터는 HP 3000 인디고 시트-페드 프레스(Indigo Sheet-fed press)이다. 프린트에 4개의 컬러 프린트 대상이 사용되는데, 4가지 컬러 프린트 대상은 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow) 및 블랙(black)을 포함한다. 1" 스카치 드래프팅 테이프 230(Scotch Drafting Tape 230)은 프린트된 컬러 대상에 프린트 후 15분 동안 위치하고, 접착된 테이프를 가지는 시트는 두 개의 고무 패드 사이에 샌드위치된다. 2-lb.롤러는 패드 후면에서 앞, 뒤로 롤(roll)되고, 테이프는 약 45도 각도로 떼어내진다. 프린트 대상의 테이프가 떼어진 영역은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 스캔되고, 분석된다. 토너 접착력은 떼어진 토너 영역의 면적 퍼센트로서 표현된다. 상기 퍼센트 토너 접착력은 테이블 2 에서 보여진다.
테이블 2
프린트된 시트에 대한 토너 접착력 데이터
코팅 포뮬레이션 넘버 코팅 픽업 (lb/ton) 블랙 시안 마젠타 옐로우
1 24.8 71.7 89.5 72.4 63.5
2 21.7 100 98.7 99.7 100
3 20.0 100 99.2 99.7 99.9
4 22.6 100 98.5 100 100
테이블 2 에서 보여지는 데이터는 거의 완전한 토너 접착력은 본 발명에 따른 대표적인 포뮬레이션들에 의해서 처리된 페이퍼를 사용할 때, 어떠한 색깔의 잉크로도 거의 완전한 토너 접착력이 얻어진다는 것을 보여준다.
청구항에 정의된 발명의 개념 및 범위에서 출발함이 없이, 여기에 기술된 발명의 조성, 오퍼레이션(operation) 및 방법의 정렬이 변형될 수 있다.

Claims (26)

  1. 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량을 포함하는 수용성 분산제.
  2. 제 1 항에 있어서, 평균 입자 크기가 100㎚ 보다 작은 분산된 고체들을 포함하는 수용성 분산제.
  3. 제 1 항에 있어서, 약 5 내지 40 질량%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함하는 수용성 분산제.
  4. 제 1 항에 있어서, 아크릴릭 산 단량체에 근거하여, 약 0.2 내지 1.4의 몰 당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하는 수용성 분산제.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 약 5 내지 30 몰%의 아크릴릭 산 단량체들을 포함하는 수용성 분산제.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 약 5 내지 20 몰%의 아크릴릭 산 단량체들을 포함하는 수용성 분산제.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 약 14 내지 20 몰%의 아크릴릭 산 단량체들을 포함하는 수용성 분산제.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 약 5 내지 25 몰%의 아크릴릭 산 단량체들을 포함하는 수용성 분산제.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체는 약 14 내지 25 몰%의 아크릴릭 산 단량체들을 포함하는 수용성 분산제.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 3000g/10분의 멜트 인덱스를 가지는 수용성 분산제.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 2500g/10분의 멜트 인덱스를 가지는 수용성 분산제.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 약 10g/10분 내지 200g/10분의 멜트 인덱스를 가지는 수용성 분산제.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 N,N-디알킬알칸올아민들은 N,N-디메틸-2-(2-아미노에톡시)에탄올, N,N-디에틸에탄올아민, N,N-디메틸이소프로판올아민, N,N-디메틸에 탄올아민, N,N-디부틸에탄올아민 및 N,N-디이소프로필에탄올아민으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 수용성 분산제.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 N,N-디알킬알칸올아민은 N,N-디메틸에탄올아민인 수용성 분산제.
  15. 제 1 항에 있어서, 아크릴릭 산 단량체에 근거하여, 약 0.5 내지 1.4의 몰 당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하는 수용성 분산제.
  16. 제 1 항에 있어서, 아크릴릭 산 단량체에 근거하여, 약 0.8 내지 1.2의 몰 당량의 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하는 수용성 분산제.
  17. 제 1 항에 있어서, 약 10 내지 30 중량%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함하는 수용성 분산제.
  18. 제 1 항에 있어서, 약 14 내지 20 중량%의 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 포함하는 수용성 분산제.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들은 에틸렌-아크릴릭 산 공중합체들로 구성되는 그룹으로부터 선택되어지는 수용성 분산제.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 N,N-디알킬알칸올아민은 N,N-디메틸에탄올아민인 수용성 분산제.
  21. 제 1 항에 있어서, 녹말, 폴리비닐 알콜, 카르복시메틸 셀룰로오스, 구아르, 안료들, 바인더들, 염료들, 옵티컬 브라이트너들, 크로스링커들, 디포머들, 안티-스텟들, 디스퍼선트들 및 씨크너들로 구성되는 그룹으로부터 선택되어 지는 하나 또는 둘 이상의 첨가제들을 더 포함하는 수용성 조성물.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 첨가제는 녹말 인 수용성 조성물.
  23. 수용성 중간체에서 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량에 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들을 혼합하는 단계를 포함하는 수용성 분산제인 에틸렌-아크릴릭 산 중합체 분산제를 제조하는 방법.
  24. 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들의 유효 분산량을 포함하는 수용성 분산제를 기판에 적용하는 단계를 포함하는 전자 사진 또는 디지털 오프셋 프린트 공정에 사용되는 기판을 제조하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 기판은 페이퍼인 기판을 제조하는 방법.
  26. 전자 사진 프린트 공정들에 사용되며, 하나 또는 둘 이상의 에틸렌-아크릴릭 산 중합체들 및 하나 또는 둘 이상의 N,N-디알킬알칸올아민들을 포함하는 기판.
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