KR20080000342A - 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록장치 - Google Patents

잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록장치 Download PDF

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KR20080000342A
KR20080000342A KR1020060058073A KR20060058073A KR20080000342A KR 20080000342 A KR20080000342 A KR 20080000342A KR 1020060058073 A KR1020060058073 A KR 1020060058073A KR 20060058073 A KR20060058073 A KR 20060058073A KR 20080000342 A KR20080000342 A KR 20080000342A
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 잉크 조성물은, 친수성기와 소수성기를 교대로 연속적으로 갖고 있는 트리에스테르 구조를 갖는 화합물, 착색제 및 용매를 함유한다. 상기 트리에스테르 구조를 갖는 화합물은 착색제의 유동성(mobility)을 줄이고 용지(media)와의 부착성(adhesion)을 높여 인쇄된 화상의 색상간의 번짐성(bleeding)을 최소화하고, 인쇄된 화상의 내수성과 건조 및 젖음 상태에서의 문지름에 대한 내성(dry & wet rubfastness)을 향상시켜 용지위에서 우수한 염색견뢰도(colorfastness)를 나타낸다. 또한 인쇄된 화상의 화질(image quality)이 개선될 뿐만 아니라 장기 저장안정성도 우수하므로 잉크젯 잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품 제조, 요업 등에 다양하게 사용가능하다.
폴리카프로락톤, 잉크, 잉크젯, 번짐성(bleeding), 내문지름성(rubfastness)

Description

잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치{Ink composition, ink cartridge and ink jet recording apparatus including the same}
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지의 측면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록장치의 사시도이다.
<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>
7…홀(hole) 8…프린터 커버
9…고정 래치(latch) 10…이동성 래치
11…잉크 카트리지 14…리세스(recsss)
100…카트리지 112…잉크통
123…수직 장벽 124…제1챔버
126…제2챔버 126a…벤트홀
128…잉크통로 130… 프린트 헤드 노즐
140…필터
본 발명은 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 인쇄된 화상의 색상간의 번짐성을 줄이고 인쇄된 화상의 내수성과 건조 및 젖음 상태에서의 문지름에 대한 내성이 개선된 잉크 조성물, 이를 포함한 잉크 카트리지 및 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가시광선을 선택적으로 흡수 또는 반사함으로써 고유한 색을 나타내는 물질을 착색제라 하는데, 착색제는 염료와 안료로 구분가능하다.
염료는 일정한 방법으로 섬유, 피혁, 모피, 지류 등과 같은 피염물에 염착되어 상당한 일광세탁, 마찰 등에 견뢰도를 갖는 착색제이며, 안료는 유색 미립자로서 피염물의 표면에 직접적으로 염착되지 않고 물리적 방법(접착 등)에 의해 피염물 표면에 부착되어 고유의 색을 내는 것을 말한다.
염료는 물 등의 용매에 혼합, 용해되지만 안료는 일반적으로 물 등의 용매에 불용이기 때문에 안료 미립자를 용매에 균일하게 잘 분산시켜 재응집되지 않는 분산 상태를 영구히 안정적으로 유지시키는 것이 가장 중요하다.
염료형 잉크는 장기 저장안정성이 매우 우수하고, 균일성이 유지되며, 색상과 휘도가 선명한 반면에 내수성, 내광성 등에 있어서 취약한 단점이 있다.
안료형 잉크는 광학농도(Optical Density: OD)가 높으며, 내수성과 내광성이 우수하며, 색상간의 번짐이 적은 반면에 색상의 선명도가 좋지 않으며, 장기 저장 안정성이 염료형 잉크에 비해 떨어지는 단점이 있다. 또한, 안료형 잉크가 인쇄된 화상은 건조 및 젖은 상태에서의 문지름에 대하여 취약하다.
또한 염료 또는 안료로 칼라 인쇄(다색인쇄)시 각 색상 경계면에서 번짐현상(Bleeding)이 발생하여 화상의 선명성이 저하되므로 개선의 여지가 있다.
용지와 같은 수용체 위에서의 착색제의 유동성을 낮추어 내문지름성(rubfastness), 염색견뢰도(colorfastness)를 향상시키기 위하여, 안료, 수용성 수지 및 특정한 알코올을 함유하는 잉크젯용 잉크 조성물이 개시되었다.( 미국특허 제5,172,133호 및 미국특허 제5,529,616호)
그러나, 잉크젯용 잉크는 프린팅 방식이 노즐을 통한 분사형이므로 낮은 점도의 유지가 필수적인 선결사항이어서 사용되는 고분자 결합제(binder)의 함량에 제약이 있다. 이렇게 최소로 사용된 결합제는 안료 입자를 충분히 수용체 상부에 결합시키지 못하므로 내문지름성(rubfastness), 염색견뢰도(colorfastness)가 만족할 만한 수준에 이르지 못하였다.
수용체 상에서의 착색제의 유동성을 낮추어 내문지름성 및 염색견뢰도를 개선하기 위한 또 다른 방법으로서, 금속 이온의 킬레이팅에 의한 방법(미국 특허 제4,694,302호), 양이온과 음이온의 반응에 의한 방법(미국특허 제5,623,294호) 및 고분자 반응에 의한 방법(미국 특허 제5,629,359호)이 개시되었다. 그런데, 상술한 금속 이온의 킬레이팅 방법의 적용 시 잉크 내에 함유된 금속이온과 각 잉크성분의 반응으로 인하여 장기 저장안정성의 확보에 어려움이 있으며, 음이온과 양이온의 반응을 이용하는 경우에 있어서도 잉크 성분들의 반응뿐만 아니라 기판과 이온 성 분간의 반응 등으로 인하여 성능발현이 저하되는 문제가 있다. 또한 고분자 반응을 이용하는 방법에 따르면, 장기 저장안정성의 확보의 어려움 이외에 고분자 경화를 위한 경화장치 또는 경화시간의 필요와 미반응 모노머의 존재로 인한 환경위해성 등의 문제 해결이 동반되어야 한다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 내번짐성(bleeding resistance), 내마모성(rubfastness), 내수성 등의 염색견뢰도(colorfastness)를 향상시켜 인쇄 화상의 품질을 개선시킬 뿐만 아니라 장기 저장 안정성을 개선시킨 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 기술적 과제는 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 기술적 과제는 상기 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 인쇄용 기록장치를 제공하는 것이다.
상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 트리에스테르 구조를 갖는 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.
Figure 112006045803561-PAT00001
상기식 중,
R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기이고;
R4는 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 2 내지 4의 화합물일 수 있다:
C2H5C{CH2O[CO(CH2)5O]nH}3
상기 식에서 n은 1 내지 8의 정수이다.
Figure 112006045803561-PAT00002
Figure 112006045803561-PAT00003
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 화학식 2의 화합물은 수평균 분자량이 200 내지 3000일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 화학식 1의 화합물은 착색제 1 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
상기 두번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 제공한다.
상기 세번째 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 인쇄용 기록장치를 제공한다.
본 발명에 따른 잉크 조성물은 염색 견뢰도가 우수하고 색상간 번짐이 최소 화된 화상을 제공할 수 있으며, 저장안정성 또한 우수하다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 트리에스테르 구조를 갖는 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112006045803561-PAT00004
상기식 중,
R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기이고;
R4는 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기일 수 있다.
용지에 인쇄를 행할 때 본 발명에 따른 잉크조성물에 포함된 화학식 1의 트리에스테르 구조를 갖는 화합물이 선형적이지 않고 방사형이고, 트리에스테르 구조 의 중간과 말단에 존재하는 친수성 기로 인하여 용지의 구성 성분인 셀룰로오스와 강한 결합을 함으로써 잉크가 용지 안으로 깊이 침투하지 못하게 된다. 이를 통하여 잉크 조성물에 포함된 착색제가 용지내로 깊이 침투하지 못하도록 막음으로써 높은 색농도(OD)를 유지할 수 있게 되는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 방사형 구조의 화학식 1의 화합물의 중간에는 -O-C(=O)-기, -O-기, 말단에는 -OH, -SH기와 같은 친수성기가 위치해 있으므로 착색제와 수소결합을 통한 상호작용이 커져 착색제를 용지 표면에 고착화시킬 수 있어 착색제의 용지 표면에서의 이동도(mobility)를 줄여줌으로써 내구성 및 내번짐성 향상에 기여할 수 있게 된다.
상기 화학식 1의 화합물의 구체적인 예로는 하기 화학식 2 내지 4의 화합물을 들 수 있다:
[화학식 2]
C2H5C{CH2O[CO(CH2)5O]nH}3
상기 식에서 n은 1 내지 8의 정수이다.
[화학식 3]
Figure 112006045803561-PAT00005
[화학식 4]
Figure 112006045803561-PAT00006
상기 화학식 2의 화합물은 수평균 분자량이 200 내지 3000, 바람직하게는 300 내지 900일 수 있다. 만일 수평균 분자량이 200 미만이면 상기 효과발현이 어려우며 3000을 초과하면 점도가 급격히 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 잉크 조성물에서 착색제로는 자가분산 안료 또는 분산제와 함께 사용되는 통상적인 안료 또는 직접 염료(direct dye), 산 염료(acid dye), 분산 염료(disperse dye), 반응성 염료(reactive dye) 등의 염료가 사용될 수 있다.
본 발명의 잉크 조성물은 20oC에서의 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 특히 25 내지 55 dyne/cm이고, 점도는 1.0 내지 20 cps, 특히 1.5 내지 5.0 cps cps인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 잉크 조성물은 잉크젯 잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품 제조, 요업 등에 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 화학식 1의 화합물의 총 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부이다. 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 0.1 중 량부 미만이면 내구성 향상 등의 효과가 발현되기 어렵고, 10 중량부를 초과하면 잉크의 점도가 높아져 바람직하지 못하다.
본 발명에 사용되는 용매는 물 및 유기 용매일 수 있다.
유기 용매로는 공용매(cosolvent), 아마이드계 화합물, 또는 그 혼합물을 사용할 수 있고, 유기 용매의 총 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 20 중량부일 수 있다. 만약 유기용매의 함량이 0.5 중량부 미만이면 젖음성 효과와 저장안정성이 발현되기 어렵고, 20 중량부를 초과하면 점도가 급상승하여 바람직하지 못하다.
상기 공용매(co-solvent)로는, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 이소부틸알콜의 알코올계 화합물; 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol), 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,2,6-헥산트리올, 트리메탄올프로판, 헥실렌글리콜, 글리세롤(glycerol), 폴리(에틸렌글리콜)(poly(ethylene glycol)) 등의 다가 알코올계 화합물; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알콜 등의 케톤계 화합물; 에틸아세테이트, 에틸 락테이트 등의 에스테르계 화합물; 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르(diethylene glycol diethyl ether), 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에 틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등의 저급알킬 에테르계 화합물; 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 티오글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 함황계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 국한되지는 않는다.
본 발명에서 상기 아미드계 화합물로서 2-피롤리돈, 2-피페리돈(2-piperidone), N-메틸-피롤리돈, 카프로락탐(caprolactam), 테트라하이드로-2-피리미돈, 3-메틸-테트라하이드로-2-피리미돈, 2-이미다졸리디논, 디메틸이미다졸리디논, 디에틸이미다졸리디논, 부틸 우레아, 1,3-디메틸 우레아, 에틸 우레아, 프로필 우레아, 이소프로필 우레아, 및 1,3-디에틸 우레아로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 유기 용매로 상술한 공용매와 아미드계 화합물을 함께 사용하는 경우, 아미드계 화합물의 함량은 공용매 총함량 1 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부이다.
본 발명의 잉크 조성물에서 물의 함량은 착색제 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 만약 물의 함량이 1 중량부 미만이면 잉크 수용액 중 착색제의 밀도가 너무 커서 점도가 높아지고, 30 중량부를 초과하면 착색제의 함량이 너무 적어 색상 발현이 어려워지므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 잉크 조성물은 이밖에 습윤제, 점도조절제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 잉크 조성물은 산 또는 염기를 더 포함할 수 있다. 이 때 산 또는 염기는 용매에 대한 습윤제의 용해도를 증가시키고, 안료를 안정화 시키는 역 할을 한다.
상술한 바와 같은 조성을 갖는 잉크조성물은 먼저, 용매에 착색제 및 상기 화학식 1의 화합물을 부가하여 혼합한 다음 교반기로 충분히 교반하여 균일한 상태로 만들어 준다. 그 후, 상기 결과물을 필터에 통과시켜 여과함으로써 잉크를 얻게 된다.
한편, 본 발명의 잉크 조성물은 그 용도가 특별하게 제한되지는 않으며, 인쇄용 카트리지 외에도 토너 조성물, 각종 도료, 코팅액 등에 사용 가능하다. 바람직하게는 본 발명의 잉크 조성물은 어레이 헤드(arry head)를 채용한 잉크젯 프린터 카트리지에 유용하게 사용될 수 있다. 어레이 헤드를 채용한 잉크젯 프린터는 1개의 칩을 이송하여 인쇄하는 셔틀형 잉크젯 프린터와는 달리 다수의 칩을 이용하여 고속으로 인쇄하므로 기록장치의 처리량을 증가시킬 수 있으며 본 발명에 따른 잉크 조성물을 사용할 경우 효과적으로 인쇄할 수 있다. 본 발명의 잉크 조성물은 특히 노즐수가 10,000 이상인 어레이 헤드를 구비한 잉크젯 프렌터에 특히 유용하다.
본 발명은 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 제공한다. 이하, 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 첨부된 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지의 측면 단면도를 나타낸다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지(100)는 잉크통(112)을 형성하는 잉크 카트리지 본체(110), 잉크통(112)의 상부를 덮는 내부 커버(114), 잉크통(112)과 상기 내부 커버(114)를 밀폐하기 위해서 내부 커버(114)로부터 소정의 간격으로 이격된 외부 커버(116)를 구비한다.
상기 잉크통(112)은 수직 장벽(123)에 의하여 제1챔버(124) 및 제2챔버(126)로 구획된다. 제1챔버(124) 및 제2챔버(126) 사이의 잉크 통로(128)는 상기 수직 장벽(123)의 최하부에 형성되어 있다. 제1챔버(124)는 잉크로 채워져 있고, 제2챔버(126)는 스폰지 및 잉크로 채워져 있다. 상기 제2챔버(126)에 대응하는 벤트 홀 (vent hole)(126a)은 내부 커버(114) 상에 형성되어 있다. 또한, 필터(140)가 제2챔버(126) 하부에 장치되어 잉크의 불순물과 미세한 거품들을 여과하여, 프린트 헤드의 노즐(130)이 막히는 것을 막아준다. 훅(142)은 상기 필터(140)의 에지(테두리 부분)에 형성되어 스탠드파이프(standpipe)(132)의 최상부 상에 배치되어 있다. 본 발명의 잉크 조성물은 제1챔버(124) 및 제2챔버(126)에 저장되어 있다가 기록장치가 작동할 때 필터(140)를 통과하고 프린트 헤드의 노즐(130)을 통과하여 상기 잉크통(112)으로부터 잉크가 액적 형태로 인쇄 매체 상으로 토출된다.
또한, 본 발명은 상기 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 인쇄용 기록장치를 제공한다. 이하, 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄용 기록장치는 첨부된 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 기록장치의 사시도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 잉크젯 인쇄용 기록장치(5)는 아조계 금속 착물 염료, 보조 염료, 용매, 그리고 계면활성제를 함유하는 블랙 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지(11)를 구비하고 있다. 기록장치 커버(8)는 기록장치(5)의 본체(13)에 힌지로 연결되어 있다. 이동성 래치(10)의 서로 맞물리는 영역이 홀(7)을 관통하여 돌출되어 있다. 상기 이동성 래치(10)는 고정 래치(9)와 맞물리는데, 상기 고정 래치(9)는 기록장치 커버(8)가 닫히면, 기록장치 커버(8) 안에서 결착한다. 상기 기록장치 커버(8)는 홀(7)을 통하여 연장된 이동성 래치(10)의 맞물림 부분에 대응하는 리세스(14)를 갖는다. 잉크 카트리지(11)는 상기 잉크 카트리지(11)의 하부를 통과하는 종이(3) 상에 잉크를 도포할 수 있도록 장치된다.
이상, 본 발명에 따른 잉크 조성물, 상기 잉크 조성물을 포함하는 잉크젯 인쇄용 잉크 카트리지, 상기 잉크 카트리지를 구비한 잉크젯 인쇄용 기록매체에 관하여 설명하였다. 본 발명에 따른 잉크 조성물은 인쇄 화상의 색상간 번짐을 최소화하고 문지름에 대한 내성이 뛰어나며 우수한 염색 견뢰도를 나타내며 저장 안정성이 뛰어나다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 실시예에서 사용된 착색제는 다음과 같다.
<착색제>
Black 1 : Raven 5250, Columbian Co.제조,
Black 2 : Regal 330, Cabot Co.제조,
Cyan : Direct Turquoise Blue, Clariant사 제조,
Magenta : Basacid Rot 495, BASF 제조
Yellow : Yellow GGN, Spectra 제조,
<유기용매>
EG : 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)
DEG : 디에틸렌 글리콜(Diethylene Glycol)
Gly : 글리세린(Glycerine)
1,2,6-hex : 1,2,6-hexanetriol
DEGMBE : 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Diethyleneglycol Monobutyl Ether)
<아미드 화합물>
2-P : 2-피롤리돈(2-pyrroidone)
NMP : N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrroidone)
Cyclo-P : 사이클로헥실 피롤리돈(Cyclohexyl pyrroidone)
< 화학식 1의 화합물>
TS-1 : 폴리카프로락톤 트리올, 수평균분자량 약 300
TS-2: 폴리카프로락톤 트리올, 수평균 분자량 약 500
TS-3: 폴리카프로락톤 트리올, 수평균 분자량 약 900
TS-4: 트리메틸올프로판 트리스(2-머캡토아세테이트) (Trimethylolpropane tris(2-mercaptoacetate))
TS-5: 트리메틸올프로판 트리스(3-머캡토프로피오네이트)(Trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate))
상기 착색제, 화학식 1의 화합물 및 유기용매를 적용하여 다음과 같은 방법으로 잉크 샘플을 만들었다.
잉크는 250mL 비이커에 각각의 성분들을 하기 표 1과 같은 조성으로 잉크 특성에 맞게 첨가한 후 물을 첨가하여 최종 100g을 맞춘다. 그런 다음 700rpm의 교반기에서 30분 이상 교반하여 균일한 상태로 만들고, 마지막으로 0.45um의 필터 페이퍼를 통해 여과하여 최종 잉크 조성물을 얻었다.
샘플명 착색제 (g) 유기용매 (g) + 화학식 1의 화합물(g)
실시예1 잉크예1 Black 1, (4) EG (8), DEG (6), TS-1 (20)
실시예2 잉크예2 Black 2, (4) Gly (7), DEG (5), TS -2 (12)
실시예3 잉크예3 Cyan, (4) EG (10), DEGMBE (4), TS -3 (4), 2-P (0.4)
실시예4 잉크예4 Magenta , (4) 1,2,6-Hex(10), DEG (6),NMP (4), TS -4 (8)
실시예5 잉크예5 Yellow , (4) 1,2,6-Hex(9), Gly (5), Cyclo-P (6),TS -5 (4)
비교예1 잉크예6 Black 1, (4) EG (8), DEG (6)
비교예2 잉크예7 Black 2, (4) Gly (7), DEG (5)
비교예3 잉크예8 Cyan, (4) EG (10), DEGMBE (4), 2-P (6)
비교예4 잉크예9 Magenta , (4) 1,2,6-Hex(10), DEG (6),NMP (4)
비교예5 잉크예10 Yellow , (4) 1,2,6-Hex(9), Gly (5),Cyclo-P (6)
실험예 1 : 카트리지 저장 안정성 테스트
실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 삼성 잉크 카트리지에 상온(25℃), 저온(-5℃)에서 2주씩 두었다가 프린팅을 하였을때 노즐이 막혀 잉크를 배출하지 못하는 정도를 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
◎ : 기존 노즐 수의 5% 이하의 노즐 막힘이 관찰됨
O : 기존 노즐 수의 6~10% 의 노즐 막힘이 관찰됨
X : 기존 노즐 수의 11~20% 의 노즐 막힘이 관찰됨
XX : 기존 노즐 수의 21% 이상의 노즐 막힘이 관찰됨
실험예 2 : 내마모성 테스트
실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄한 후 이를 24시간 동안 말린 후 테스트기를 이용하여 5회 문질러 주었을때 막대그림에서 전이된 화상의 OD를 문지르기 전의 막대 그림의 화상 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
A = (전이된 화상의 OD/原 막대 그림의 OD)ㅧ100(%)
◎ : A ＜ 15
O : 15 ≤ A < 30
X : : 30 ≤ A ≤ 45
XX : A ＞ 45
실험예 3 : 내번짐성 ( Bleeding resistance ) 테스트
실시예 1-5 및 비교예 1-5 에 따라 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 C-60(삼성사 제조) 칼라 잉크와 함께 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 테스트 패턴을 인쇄하고, 30분 후, 인접한 두 칼라간의 경계선을 기준으로 할 때 칼라 믹싱(color mixing)이 일어나는 도트 라인 위치를 현미경으로 측정한다. (평가 기준 : US 제5,854,307호 참조)
다음을 기준으로 하여 번짐성 정도를 평가한다.
5 : 경계선 전체에서 칼라 믹싱이 나타나지 않음.
4 : 1 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.
3 : 2 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.
2 : 3 dot 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.
1 : 4 dot 또는 그 이상의 직경에 해당되는 만큼의 너비에서 칼라 믹싱이 나타남.(단, 600dpi 기준시 1 dot 직경 = 100 ㎛)
실험예 4 : 내수성( Waterfastness )테스트
실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 얻어진 잉크 조성물을 잉크 카트리지 M-50(삼성사 제조)에 리필후 프린터(MJC-2400C, 삼성사 제조)에서 막대 그림(2*10cm)을 인쇄하고 5분후에 5방울의 물을 떨어뜨리고 이를 24시간 동안 말린후 물이 흘러내려가며 감소한 OD를 원 막대그림의 OD와 비교하여 백분율로 나타내어 다음과 같이 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
A = (물이 흘러내린후 화상 OD/원 막대 그림의 OD)ㅧ100(%)
◎ : A > 95
O : 90 ≤ A < 95
△ : 75 ≤ A < 90
X : A < 75
카트리지 저장안정성 내마모성 내번짐성 내수성
실시예1 ◎ ◎ 5 O
실시예2 ◎ O 5 ◎
실시예3 O ◎ 5 O
실시예4 ◎ ◎ 5 ◎
실시예5 ◎ ◎ 4 ◎
비교예1 X X 2 XX
비교예2 X X 2 X
비교예3 O XX 3 X
비교예4 X X 2 XX
비교예5 X X 2 XX
본 발명의 잉크 조성물에 함유된 화학식 1의 트리에스테르 구조를 갖는 화합물은 착색제의 유동성(mobility)을 줄이고 용지(media)와의 부착성(adhesion)을 높여 인쇄된 화상의 색상간의 번짐성(bleeding)을 최소화하고, 인쇄된 화상의 내수성과 건조 및 젖음 상태에서의 문지름에 대한 내성(dry & wet rubfastness)을 향상시켜 용지위에서 우수한 염색견뢰도(colorfastness)를 나타낸다. 또한 인쇄된 화상의 화질(Image Quality)이 개선될 뿐만 아니라 장기 저장안정성도 우수하므로 잉크젯 잉크, 인쇄 잉크, 도료, 날염, 제지, 화장품 제조, 요업 등에 다양하게 사용가능하다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 트리에스테르 구조를 갖는 화합물, 착색제 및 용매를 포함하는 잉크 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112006045803561-PAT00007
    상기식 중,
    R1, R2, 및 R3은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기이고;
    R4는 치환 또는 비치환된 C1-C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 하이드록시알킬옥시알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20의 C1-C20의 메르캅토알킬기이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 4의 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물:
    [화학식 2]
    C2H5C{CH2O[CO(CH2)5O]nH}3
    상기 식에서 n은 1 내지 8의 정수이다.
    [화학식 3]
    Figure 112006045803561-PAT00008
    [화학식 4]
    Figure 112006045803561-PAT00009
  3. 제2항에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 수평균 분자량이 200 내지 3000 인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 트리에스테르 구조를 갖는 화합물은 착색제 1중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 착색제는 자가분산 염료, 자가분산 안료, 또는 분산제와 함께 사용되는 염료 또는 안료인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용매는 물 및 유기 용매인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 물의 함량은 착색제 1 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 20℃에서 표면장력이 15 내지 70 dyne/cm이고, 점도가 1 내지 20cP인 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 잉크 조성물을 포함하는 잉크 카트리지.
  10. 제 9항에 따른 잉크 카트리지를 구비하는 잉크젯 기록 장치.
  11. 제10항에 있어서, 노즐수가 10,000개 이상을 사용하는 어레이 헤드를 구비한 잉크젯 프린터에 이용되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록장치.
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