KR20090015004A - 상 변화 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 착색제; 착색제 분산제; 및 하나 이상의 경화성 단량체, 하나 이상의 겔화제, 임의로 하나 이상의 광개시제, 임의로 하나 이상의 안정제 및 임의로 하나 이상의 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하는 방사선 경화성 상 변화 잉크에 관한 것이다.
상 변화 잉크, 착색제, 분산제, 잉크 비히클, 잉크 젯 인쇄.

Description

상 변화 잉크 조성물{Phase change ink compositions}
본 발명은 경화성 잉크, 특히 경화성 상 변화 백색 잉크, 및 이미지 형성방법에서의 이의 용도, 특히 잉크 젯 인쇄에서의 이의 용도에 관한 것이다.
잉크 젯 인쇄 시스템에는 일반적으로, 연속 스트림과 드롭-온-디맨드(drop-on-depand)의 두 가지 유형이 있다. 연속 스트림 잉크 젯 시스템에서는, 잉크가 가압하에 하나 이상의 오리피스 또는 노즐을 통하여 연속 스트림으로 방출된다. 스트림은 교란되어 오리피스로부터 고정된 거리에서 액적으로 파괴된다. 파괴 지점에서, 액적은 디지털 데이터 신호에 따라 하전되고, 각각의 액적의 탄도를 조절하여 이를 재순환용 거터(gutter) 또는 기록 매체상 특정 위치로 향하게 하는 정전기장으로 통과된다. 드롭-온-디맨드 시스템에서는, 액적은 디지털 데이터 신호에 따라 오리피스로부터 기록 매체상 위치로 직접 방출된다. 액적은 기록 매체상에 위치되어야 하지 않으면, 형성되거나 방출되지 않는다.
드롭-온-디맨드 잉크 젯 시스템에는 세 가지 이상의 유형이 있다. 한 가지 유형의 드롭-온-디맨드 시스템은 이의 주요 부품으로서 한 말단에 노즐을 갖고 다른 말단 부근에 압력 펄스를 생성시키는 압전 변환기를 갖는 잉크 충전된 채널 또는 통로를 갖는 압전 장치이다. 또 다른 드롭-온-디맨드 시스템 유형은 음향 잉크 인쇄라고 공지되어 있다. 공지되어 있는 바와 같이, 음향 빔은 충돌하는 물체에 대하여 방사압을 발휘한다. 따라서, 음향 빔이 아래쪽으로부터 액체의 풀의 유리 표면(즉, 액체/공기 계면)에 충돌하는 경우, 풀의 표면에 대하여 발휘하는 방사압은 표면 장력의 보유력에도 불구하고 풀로부터의 액체의 개별적인 액체를 방출하기에 충분히 높은 수준에 이를 수 있다. 빔을 풀의 표면 위 또는 표면 부근에 집중시키면 주어진 입력 량에 대하여 빔이 발휘하는 방사압을 강화시킨다. 또 다른 드롭-온-디맨드 시스템 유형은 열 잉크 젯, 또는 버블 젯으로 공지되어 있으며, 고속 액적을 생성한다. 이러한 드롭-온-디맨드 시스템 유형의 주요 부품은 한 말단에 노즐을 갖고 노즐 부근에 열 발생 레지스터를 갖는 잉크 충전된 채널이다. 디지털 정보를 나타내는 인쇄 신호는 오리피스 또는 노즐 부근의 각각의 잉크 통로 내의 저항 층에서 전류 펄스를 생성하여 바로 근처의 잉크 비히클(통상적으로 물)이 거의 순간적으로 증발되어 기포를 생성하도록 한다. 오리피스의 잉크는 기포가 팽창됨에 따라 추진된 액적으로서 방출된다.
기판 또는 중간 전사 구성원 위에 직접 인쇄하는 상 변화 잉크를 이용하는 압전 잉크 젯 장치의 통상적인 설계에서, 이미지는 잉크 분사(jetting) 헤드에 대하여 기판(이미지 수용 구성원 또는 중간 전사 구성원)의 4 내지 18회 회전 동안(증분 이동) 착색 잉크를 적합하게 분사하여 적용되며, 즉, 각각의 회전 사이에 기 판에 대하여 프린트헤드의 작은 전환이 존재한다. 이러한 접근은 프린트헤드 디자인을 단순화시키고, 작은 이동은 우수한 액적 정렬을 보장한다. 분사 작동 온도에서, 액체 잉크의 액적은 인쇄 장치로부터 분출되고, 잉크 액적은 기록 기판의 표면과 접촉시, 직접 또는 가열된 중간 전사 벨트 또는 드럼을 통하여, 재빨리 고화되어 고화 잉크 액적의 소정 패턴을 형성한다.
통상적으로 잉크 젯 프린터와 사용되는 핫 멜트 잉크는 왁스계 잉크 비히클, 예를 들면, 결정성 왁스를 포함한다. 이러한 고체 잉크 젯 잉크는 선명한 색상 이미지를 제공한다. 통상적인 시스템에서, 결정성 왁스 잉크는 부분적으로 중간 전사 구성원 위에서 냉각시킨 다음, 종이 등의 이미지 수용 매체로 가압시킨다. 트랜스퓨즈(transfuse)는 이미지 액적을 확산시켜 풍부한 색상 및 낮은 파일(pile) 높이를 제공하는 것이다. 고체 잉크의 저유량은 또한 종이의 비침 현상(showthrough)을 방지한다.
당해 시스템에서, 결정성 왁스 잉크는 약 130 내지 약 140℃의 온도에서 전사 구성원, 예를 들면, 알루미늄 드럼으로 분사된다. 왁스계 잉크는 전사 구성원 위로 효율적이고 적합하게 분사되기 위하여 이러한 높은 온도로 가열되어 이의 점도를 감소시킨다. 전사 구성원은 약 60℃여서 왁스는 고화 또는 결정화되기에 충분히 냉각된다. 전사 구성원이 기록 매체로 롤 오버됨에 따라, 왁스계 잉크로 구성된 이미지는 종이로 가압된다.
방사선 경화성 잉크는 일반적으로 경화성 단량체, 경화성 왁스, 착색제 및 방사선 활성화 개시제, 구체적으로는 잉크의 경화성 성분, 구체적으로는 경화성 단 량체와 경화성 왁스의 중합을 개시하는 광개시제를 포함한다. 백색 방사선 경화성 잉크는 프린터용 고부가가치 물질인 것으로 간주된다. 백색 잉크는 특정한 그래픽 및 레이블링 적용에 필요하다. 이는 가장 통상적으로는 투명하고 어두운 기판 위에 사용하여 텍스트 또는 그래픽에 대한 배경을 부여하거나 제공한다. 스모크 색상의 플라스틱 위의 백색 텍스트가 특히 두드러진다. 백색 착색제는 다양한 물질, 가장 통상적으로는 이산화티탄을 포함할 수 있는 안료이다. 백색은 광 산란에 의해 생성되기 때문에, 우수한 백색을 제공하기 위하여 용적 평균 입자 크기가 약 200 내지 약 300nm인 안료가 일반적으로 선택된다. 분산액 속의 입자 크기가 이러한 범위 미만으로 감소함에 따라, 분산액은 청색 광을 선택적으로 산란시켜 푸르스름한 백색으로 나타난다. 입자 크기가 추가로 감소함에 따라, 이는 가시광을 산란시키지 않아서 투명하게 된다. 예를 들면, 보다 작은 나노미터 크기의 이산화티탄 안료가 공지되어 있지만, 이는 무색이다. 하나의 양태에서는, 유효한 백색 광 산란이 최적 크기의 이산화티탄 입자 및 경화된 잉크 층의 총 용적을 기준으로 하여 약 5 내지 약 30용적%의 증가된 안료 하중을 선택하여 달성된다. 추가로, 유효한 백색 광 산란은 최적 크기의 이산화티탄 입자 및 경화된 잉크 층의 총 용적을 기준으로 하여 약 10용적%의 증가된 안료 하중을 선택하여 달성된다. 10용적% 하중의 중량%는 경화성 비히클에 비하여 이산화티탄 입자의 고밀도로 인하여 유효하게는 약 40%이다. 고밀도 분산액의 조합, 예를 들면, 안료와 분산액 1㎖당 안료 약 2 내지 약 4g의, 상대적으로 큰 크기 및 고하중의 안료는 저장 안정성 및 분사성 백색 경화성 잉크를 고안하는 것을 특히 힘들게 한다. 경화는 개시에 요구되는 높은 안료 하중 및 높은 산란광으로 인하여 종종 달성하기 곤란하다.
잉크 젯 인쇄 공정, 예를 들면, 압전 잉크 젯 공정에 적합한 상 변화 잉크에 대한 요구가 존재한다. 음향 잉크 젯 인쇄 공정에 적합한 상 변화 잉크에 대한 요구도 존재한다. 추가로, 개선된 경화성 상 변화 잉크, 예를 들면, 개선된 저장 안정성, 낮은 뉴튼 점도를 갖고 잘 경화하는 방사선 경화성 상 변화 백색 잉크에 대한 요구가 존재한다.
백색 착색제; 착색제 분산제; 및 하나 이상의 경화성 단량체, 하나 이상의 겔화제, 임의로 하나 이상의 광개시제, 임의로 하나 이상의 안정제 및 임의로 하나 이상의 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하는 방사선 경화성 상 변화 잉크.
(I) 잉크 젯 인쇄 장치로 백색 착색제; 착색제 분산제; 및 하나 이상의 경화성 단량체, 하나 이상의 겔화제, 임의로 하나 이상의 광개시제, 임의로 하나 이상의 안정제 및 임의로 하나 이상의 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하는 방사선 경화성 상 변화 잉크를 혼입시키고, (II) 잉크를 용융시키고, (III) 용융된 잉크의 액적을 기판 위에 이미지식 패턴으로 분출시키고, (IV) 이미지식 패턴을 자외선에 노출시킴을 포함하는 방법.
본 발명의 잉크는 잉크 젯 인쇄 공정에 적합하고, 개선된 저장 안정성, 낮은 뉴튼 점도 및 우수한 경화성을 갖는다.
착색제가 잉크 비히클에 용해되거나 분산될 수 있다면, 어떠한 목적하는 또는 유효한 백색 착색제라도 본원에서 염료, 안료, 이의 혼합물을 포함하는 상 변화 백색 잉크 조성물에 사용될 수 있다.
하나의 양태에서, 백색 착색제는 이산화티탄, 산화아연, 황화아연, 탄산칼슘, 점토, 리도폰(황산바륨과 황화아연의 혼합물), 또는 이들의 혼합물 또는 배합물로부터 선택된 백색 안료이다. 하나의 양태에서, 백색 착색제는 이산화티탄 안료이다. 시판중인 등급의 TiO2는 추가의 가공품으로 고안하여 틴트 강도 및 언더톤 등의 광학 특성을 강화시키고 분산 안정성을 촉진시킨 것이다. 안료 특성은 크기, 실리카 및/또는 알루미나를 사용한 피복도, 및 임의의 유기 물질을 포함한다. 적합한 산화티탄 안료의 예는, Ti-Pure® R-108, Ti-Pure® R-104, Ti-Pure® R-103, Ti-Pure® R-102, Ti-Pure® R-700, Ti-Pure® R-706, Ti-Pure® R-760, Ti-Pure® R-900, Ti-Pure® R-960, DE, 2020®, 2063®, 2090®, 2310®, 2450® 및 Tiona® 595, Tiona® 568, Tiona® RCL-6, Tiona® RCL-9, 및 Tiona® 696으로부터 선택된 안료를 포함한다.
본원에서 선택된 안료는 용적 평균 입자 크기(직경)가 약 150 내지 약 450nm, 또는 약 200 내지 약 300nm일 수 있다. 하나의 양태에서, 백색 착색제는 입자 크기가 약 200 내지 약 300nm인 이산화티탄 안료이다.
백색 착색제는 어떠한 목적하는 또는 유효한 양, 하나의 양태에서는, 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 약 1 내지 약 60중량%, 또는 약 20 내지 약 40중량%로 잉크에 존재한다. 하나의 양태에서, 백색 착색제는 잉크의 총 중량을 기준으로 하여, 약 1 내지 약 60중량%, 또는 약 20 내지 약 40중량%, 또는 약 10중량%의 양으로 잉크에 존재한다.
백색 착색제는 어떠한 바람직한 또는 유효한 분산제라도 포함하는 분산제에 분산될 수 있다. 적합한 분산제는 공중합체 및 블록 공중합체, 안료 친화성 그룹, 예를 들면, 아민, 에스테르, 알콜 및 카복실산을 함유하는 공중합체 및 블록 공중합체를 포함한다. 하나의 양태에서, 분산제는 개질된 아크릴레이트 블록 공중합체를 포함하는 산업용 공중합체의 상표인 디스퍼바이크(Disperbyk)®를 포함한다. 예를 들면, 양태에서, 디스퍼바이크® 2001에 대한 통상적인 특성은 아민가 약 29mg KOH/g, 산가 약 19mg KOH/g, 20℃에서의 밀도 약 1.03g/㎖, 비휘발성 물질 약 46.0%, 섬광점 약 35℃ 및 메톡시프로필아크릴레이트/부틸글리콜/메톡시프로판올을 2/2/1의 비로 포함하는 용매 시스템을 포함한다.
분산제와 관련하여 상승제가 사용될 수 있다. 적합한 상승제의 예는 이들로 한정하려는 것은 아니지만, 솔스퍼스(Solsperse)® 22000 및 솔스퍼스® 5000을 포함한다.
분산제는 어떠한 유효한 양으로도 제공된다. 하나의 양태에서, 분산제는 안 료의 중량에 대하여 약 0.5 내지 약 50중량%, 약 0.5 내지 약 12중량%, 또는 약 0.8 내지 약 8중량%의 양으로 제공된다.
본원에 기재된 잉크 비히클은 어떠한 적합한 경화성 단량체라도 포함할 수 있다. 예로는 상 변화 잉크 캐리어로서 사용하기에 적합한, 라디칼 경화성 단량체 화합물, 예를 들면, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체 화합물이 포함된다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체의 예로는 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소옥틸메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 알콕시화 라우릴 아크릴레이트, 에톡시화 노닐 페놀 아크릴레이트, 에톡시화 노닐 페놀 메타크릴레이트, 에톡시화 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물 또는 배합물이 포함된다. 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체 및 올리고머는 반응성 희석제 및 경화 이미지의 가교결합 밀도를 증가시킬 수 있는 물질로서 상 변화 잉크 캐리어에 포함시켜 경화 이미지의 인성을 강화시킬 수 있다. 적합한 다관능성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체 및 올리고머의 예로는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 1,2-에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,2-에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 1,12-도데칸올 디아크릴레이트, 1,12-도데칸올 디메타크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 알콕시화 헥산디올 디아크릴레이트, 알콕시화 사이ㅡㄹ로헥산 디메탄올 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리스 (2-하이드록시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 사르토머 캄파니 인코포레이티드(Sartomer Co. Inc)로부터 입수 가능한 삼관능성 아크릴레이트 에스테르의 상표명인 SR9012®, 아민 개질된 폴리에테르 아크릴레이트(PO 83 F®, LR 8869®, 및/또는 LR 8889®로서 입수 가능함)(모두 BASF Corporation 제품), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 프로폭실레이트 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(SR 494®로서 사르토머 캄파니 인코포레이티드로부터 입수 가능함), 및 이들의 혼합물 및 배합물이 포함된다. 반응성 희석제가 잉크 캐리어 물질에 첨가되는 경우, 반응성 희석제는 어떠한 목적하는 또는 유효한 양으로도 첨가되며, 하나의 양태에서는 캐리어 약 1중량% 이상, 약 35중량% 이상 약 98중량% 이하, 약 75중량% 이하의 양으로 첨가되지만, 희석제의 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
잉크 비히클은 자외선 광 등의 방사선에 노출시 경화성 단량체로서 거동하는 화합물과 같은 액체에 용해되는 경우 상대적으로 협소한 온도 범위에 걸쳐 점도가 상대적으로 급격하게 증가된다는 점에서 겔과 유사한 거동을 나타낼 수 있는 하나 이상의 화합물을 함유한다. 이러한 경화성 액체 단량체의 한 가지 예는 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트이다. 본원에 기재된 몇 가지 비히클은 약 30℃ 이상, 약 10℃ 이상, 또는 약 5℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 약 103센티푸아즈 이상, 약 105센티푸아즈 이상, 또는 약 106센티푸아즈 이상의 점도 변화를 거치지만, 점도 변화 및 온도 범위는 이러한 범위를 벗어날 수 있고, 이러한 범위 내에서 변화를 거치지 않는 비히클 또한 본원에 포함시킨다.
어떠한 적합한 겔화제라도 본원에 기재된 잉크 비히클에 사용할 수 있다. 양태에서, 겔화제는 유리 라디칼 경화성 겔화제이다.
겔화제는 "상 변화 특성 및 겔화제 친화도를 갖는 광개시제"라는 발명의 명칭의, 2005년 11월 30일자로 출원된 동시 계류중인 미국 특허원 제11/290,207호(발명자: Peter G. Odell, Eniko Toma 및 Jennifer L. Belelie)에 기재된 물질, 예를 들면, 화학식 1의 화합물로부터 선택될 수 있다.
Figure 112008056799806-PAT00001
위의 화학식 1에서,
R1은 (i) 탄소수 1 이상 약 12 이하, 약 4 이하, 또는 약 2 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)의 알킬렌 그룹(여기서, 알킬렌 그룹은 선 형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌 그룹을 포함하는 2가 지방족 그룹 또는 알킬 그룹으로 정의되고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 알킬렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (ii) 탄소수 약 5 이상, 약 6 이상 약 14 이하, 약 10 이하, 또는 약 6 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)의 아릴렌 그룹(여기서, 아릴렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 아릴렌 그룹을 포함하는 2가 방향족 그룹 또는 아릴 그룹으로서 정의되고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (iii) 탄소수 약 6 이상, 약 7 이상 약 32 이하, 약 22 이하, 또는 약 7 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)의 아릴알킬렌 그룹(여기서, 아릴알킬렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬렌 그룹을 포함하는 2가 아릴알킬 그룹으로서 정의되고, 아릴알킬렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴알킬렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); 또는 (iv) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 32 이하, 약 22 이하, 또는 약 7 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인 알킬아릴렌 그룹(여기서, 알킬아릴렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴렌 그룹을 포함하는 2가 알킬아릴 그룹으로서 정의되고, 알킬아릴렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 알킬아릴렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재 하지 않을 수 있다)이며; 여기서, 치환된 알킬렌, 아릴렌, 아릴알킬렌 및 알킬아릴렌 그룹의 치환체는 할로겐 원자, 시아노 그룹, 피리딘 그룹, 피리디늄 그룹, 에테르 그룹, 알데히드 그룹, 케톤 그룹, 에스테르 그룹, 아미드 그룹, 카보닐 그룹, 티오카보닐 그룹, 설파이드 그룹, 우레아 그룹, 이들의 혼합물 등이고, 2개 이상의 치환체가 함께 접합하여 환을 형성할 수 있고,
R2 및 R2'은 각각 독립적으로 (i) 탄소수 1 이상 약 54 이하, 또는 약 36 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)의 알킬렌 그룹(여기서, 알킬렌 그룹은 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌 그룹을 포함하는 2가 지방족 그룹 또는 알킬 그룹으로 정의되고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 알킬렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (ii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 5 이상, 약 6 이상 약 14 이하, 약 10 이하, 또는 약 7 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인 아릴렌 그룹(여기서, 아릴렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 아릴렌 그룹을 포함하는 2가 방향족 그룹 또는 아릴 그룹으로서 정의되고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (iii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 32 이하, 약 22 이하, 또는 약 8 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인 아릴알킬렌 그룹(여기서, 아릴알킬렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬렌 그룹을 포함하는 2가 아릴알킬 그룹으로서 정의되고, 아릴알킬렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴알킬렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); 또는 (iv) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 32 이하, 약 22 이하, 또는 약 7 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인 알킬아릴렌 그룹(여기서, 알킬아릴렌 그룹은 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴렌 그룹을 포함하는 2가 알킬아릴 그룹으로서 정의되고, 알킬아릴렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 알킬아릴렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이며; 여기서, 치환된 알킬렌, 아릴렌, 아릴알킬렌 및 알킬아릴렌 그룹의 치환체는 할로겐 원자, 시아노 그룹, 에테르 그룹, 알데히드 그룹, 케톤 그룹, 에스테르 그룹, 아미드 그룹, 카보닐 그룹, 티오카보닐 그룹, 포스핀 그룹, 포스포늄 그룹, 포스페이트 그룹, 니트릴 그룹, 머캅토 그룹, 니트로 그룹, 니트로소 그룹, 아실 그룹, 산 알데히드 그룹, 아지드 그룹, 아조 그룹, 시아네이토 그룹, 우레탄 그룹, 우레아 그룹, 이들의 혼합물 등이고, 2개 이상의 치환체가 함께 접합하여 환을 형성할 수 있고,
R3 및 R3'은 각각 서로 독립적으로 (a) 화학식
Figure 112008056799806-PAT00002
의 1-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온으로부터 유도된 그 룹, 화학식
Figure 112008056799806-PAT00003
의 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤으로부터 유도된 그룹, 화학식
Figure 112008056799806-PAT00004
의 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온으로부터 유도된 그룹, N,N-디메틸에탄올아민 또는 화학식
Figure 112008056799806-PAT00005
의 N,N-디메틸에틸렌디아민으로부터 유도된 그룹 등의 광개시제 그룹; 또는 (b) (i) 하나의 양태에서 탄소수가 약 2 이상, 약 3 이상, 약 4 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹을 포함하는 알킬 그룹(여기서, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 알킬 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (ii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 5 이상, 약 6 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 아릴 그룹을 포함하는 아릴 그룹(여기서, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)(예: 페닐), (iii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬 그룹을 포함하는 아릴알킬 그룹(여기서, 아릴알킬 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형이고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)(예: 벤질); 또는 (iv) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴 그룹을 포함하는 알킬아릴 그룹(여기서, 알킬아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형이고, 산소, 질소, 황, 규소, 인, 붕소 등의 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)(예: 톨릴)인 그룹(여기서, 치환된 알킬, 아릴알킬 및 알킬아릴 그룹의 치환체는 할로겐 원자, 에테르 그룹, 알데히드 그룹, 케톤 그룹, 에스테르 그룹, 아미드 그룹, 카보닐 그룹, 티오카보닐 그룹, 설페이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설폰산 그룹, 설파이드 그룹, 설폭사이드 그룹, 포스핀 그룹, 포스포늄 그룹, 포스페이트 그룹, 니트릴 그룹, 머캅토 그룹, 니트로 그룹, 니트로소 그룹, 설폰 그룹, 아실 그룹, 산 무수물 그룹, 아지드 그룹, 아조 그룹, 시아네이토 그룹, 이소시아네이토 그룹, 티오시아네이토 그룹, 이소티오시아네이토 그룹, 카복실레이트 그룹, 카복실산 그룹, 우레탄 그룹, 우레아 그룹, 이들의 혼합물일 수 있고, 2개 이상의 치환체는 함께 접합하여 환을 형성할 수 있다)이며, 단 R3 및 R3' 중의 하나 이상은 광개시 그룹이고,
X 및 X'은 각각 서로 독립적으로 산소원자 또는 화학식 -NR4-의 그룹[여기 서, R4는 (i) 수소원자; (ii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 1 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹을 포함하는 알킬 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (iii) 하나의 양태에서 탄소수가 약 5 이상, 약 6 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 아릴 그룹을 포함하는 아릴 그룹(여기서, 헤테로원자가 아릴 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); (iv) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬 그룹을 포함하는 아릴알킬 그룹(여기서, 아릴알킬 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다); 또는 (v) 하나의 양태에서 탄소수가 약 6 이상, 약 7 이상 약 100 이하, 약 60 이하, 또는 약 30 이하(그러나 탄소수는 이러한 범위를 벗어날 수도 있다)인, 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴 그룹을 포함하는 알킬아릴 그룹(여기서, 알킬아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형이고, 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이며; 여기서, 치환된 알킬, 아릴알킬 및 알킬아릴 그룹의 치환체는 할로겐 원 자, 에테르 그룹, 알데히드 그룹, 케톤 그룹, 에스테르 그룹, 아미드 그룹, 카보닐 그룹, 티오카보닐 그룹, 설페이트 그룹, 설포네이트 그룹, 설폰산 그룹, 설파이드 그룹, 설폭사이드 그룹, 포스핀 그룹, 포스포늄 그룹, 포스페이트 그룹, 니트릴 그룹, 머캅토 그룹, 니트로 그룹, 니트로소 그룹, 설폰 그룹, 아실 그룹, 산 무수물 그룹, 아지드 그룹, 아조 그룹, 시아네이토 그룹, 이소시아네이토 그룹, 티오시아네이토 그룹, 이소티오시아네이토 그룹, 카복실레이트 그룹, 카복실산 그룹, 우레탄 그룹, 우레아 그룹, 이들의 혼합물일 수 있고, 2개 이상의 치환체는 함께 접합하여 환을 형성할 수 있다]이다.
본원에서 방사선 경화성 상 변화 잉크는 위에서 기재한 겔화제와 방사선 경화성 왁스를 포함한다.
본원에서 사용된 광개시제의 예는 벤조페논 유도체, 벤질 케톤, 단량체성 하이드록실 케톤, 중합체성 하이드록실 케톤, α-아미노 케톤, 아실 포스핀 옥사이드, 메탈로센, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, α-하이드록시알킬페논, α-아미노알킬페논, 상표명 IRGACURE® 및 DAROCUR®로 판매중인 아실포스핀 광개시제, 이소프로필 티옥산테논, 아릴설포늄 염 및 아릴 요오도늄 염, 및 이들의 혼합물 및 배합물을 포함한다. 특정 예로는 1-하이드록시-사이클로헥실페닐케톤, 벤조페논, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-(4-(4-모르폴리닐)페닐)-1-부탄온, 2-메틸-1-(4-메틸티오)페닐-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온, 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 벤질-디메틸케탈, 이소프로필티옥산톤, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일 에톡시페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐-포스핀 옥사이드 및 기타 아실 포스핀, 2-메틸-1-(4-메틸티오)페닐-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온 및 1-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-벤질 2-디메틸아미노 1-(4-모르폴리노페닐) 부탄온-1, 2-하이드록시-1-(4-(4-(2-하이드록시-2-메틸프로피오닐)-벤질)-페닐)-2-메틸프로판-1-온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일페닐)-부탄온, 티타노센, 이소프로필티옥산톤, 1-하이드록시-사이클로헥실페닐케톤, 벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 4-메틸벤조페논, 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일페닐 포스폰산 에틸 에스테르, 올리고(2-하이드록시-2-메틸-1-(4-(1-메틸비닐)페닐) 프로판온), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 벤질-디메틸케탈, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
상 변화 잉크는 또한 수소원자를 광개시제에 공여하여 중합을 개시하는 라디칼 화학종을 형성하고 또한 유리 라디칼 중합을 억제하는 용해된 산소를 소모시켜 중합 속도를 증가시키는 공개시제인, 아민 상승제를 함유할 수도 있다. 적합한 아민 상승제의 예는 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 2-에틸헥실-4-디메틸아미노벤조에이트, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
본원에 기재된 잉크용 개시제는 어떠한 목적하는 또는 유효한 파장에서도, 하나의 양태에서는 약 200nm 이상 약 560nm 이하, 약 420nm 이하의 파장에서 방사선을 흡수할 수 있지만, 파장은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
개시제는 어떠한 목적하는 또는 유효한 양으로, 하나의 양태에서는 잉크의 중량을 기준으로 하여, 약 0.5% 이상, 약 1% 이상 약 15% 이하, 약 10% 이하로 잉크에 존재할 수 있지만, 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
본원에서 방사선 경화성 상 변화 백색 잉크는 산화방지제 또는 안정제를 임의로 함유할 수 있다. 산화방지제는 산화로부터 이미지를 보호할 수 있고, 또한 잉크 제조 공정의 가열 부분 동안 산화로부터 잉크 성분들을 보호할 수 있다. 적합한 산화방지제 안정제의 특정 예로는 NAUGARD® 524, NAUGARD® 635, NAUGARD® A, NAUGARD® I-403 및 NAUGARD® 959, IRGANOX® 1010 및 IRGASTAB® UV 10, GENORAD 16 및 GENORAD 40, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 산화방지제는 존재하는 경우, 어떠한 목적하는 또는 유효한 양으로도, 하나의 양태에서는 잉크 캐리어의 중량을 기준으로 하여, 약 0.01% 이상, 약 0.1% 이상, 약 1% 이상 약 20% 이하, 약 5% 이하, 약 3% 이하로 잉크에 존재하지만, 양은 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
방사선 경화성 상 변화 잉크는 또한 이러한 첨가제와 관련된 공지된 관능기를 이용하는 첨가제를 함유할 수도 있다. 이러한 첨가제는 소포제, 표면 평활제(slip and levelling agent), 안료 분산제, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 잉크는 또한 필요한 추가의 단량체성 또는 중합체성 물질을 포함할 수도 있다.
본원에서 방사선 경화성 상 변화 백색 잉크는 왁스, 유리 라디칼 중합에 의해 경화 가능한 왁스, 자외선 개시된 중합에 의해 경화 가능한 왁스, 유리 라디칼 경화성 왁스, 하나 이상의 아크릴레이트 그룹을 함유하는 방사선 경화성 왁스를 포함할 수 있다. 본원에서 방사선 경화성 상 변화 백색 왁스는 방사선 경화성 왁스 및 하나 이상의 겔화제, 예를 들면, 본원에 기재된 화학식의 화합물을 포함하는 겔 화제를 포함할 수 있다.
잉크의 경화는 어떠한 목적하는 또는 유효한 파장, 하나의 양태에서는 약 200nm 이상, 또는 약 480nm 이하의 화학선에 잉크 이미지를 노출시켜 수행할 수 있지만, 파장은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 화학선에 대한 노출은 어떠한 목적하는 또는 유효한 기간 동안이라도, 하나의 양태에서는 약 0.2초 이상, 약 1초 이상, 약 5초 이상 약 30초 이하, 약 15초 이하 동안 수행할 수 있지만, 노출은 이러한 범위를 벗어날 수 있다. "경화"란, 잉크 속의 경화성 화합물이 화학선에 노출시 분자량 증가, 예를 들면, 가교결합, 쇄 연장함을 의미한다. 잉크의 경화는 또한 전자 빔 방사선에 의해 광개시제의 부재하에 달성될 수도 있다.
잉크 조성물은 일반적으로 분사 온도에서(하나의 양태에서는 약 50℃ 이상, 약 60℃ 이상, 약 70℃ 이상 약 120℃ 이하, 약 110℃ 이하이지만, 분사 온도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다) 용융 점도를 가지며, 하나의 양태에서는 약 40℃미만의 온도에서 약 30센티푸아즈 이하, 약 20센티푸아즈 이하, 약 15센티푸아즈 이하 약 2센티푸아즈 이상, 약 5센티푸아즈 이상, 약 7센티푸아즈 이상, 또는 약 105센티푸아즈 이상, 또 다른 양태에서 약 70℃ 미만의 온도에서 약 15센티푸아즈 미만이지만, 용융 점도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
하나의 양태에서, 잉크는 저온에서, 특히 약 110℃ 미만, 약 40 내지 약 110℃, 약 50 내지 약 110℃, 약 60 내지 약 90℃의 온도에서 분사되지만, 분사 온도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 이러한 저분사 온도에서는, 분사된 잉크와 잉 크가 분사되는 기판 사이의 온도차를 통상적으로 사용하여 잉크의 신속한 상 변화(즉, 액체에서 고체)를 수행하는 것이 효과적이지 않을 수 있다. 따라서, 겔화제를 사용하여 기판 위에 분사된 잉크의 신속한 점도 증가를 수행할 수 있다. 특히, 잉크가 액체 상태에서 겔 상태(또는 반고체 상태)로 상당한 점도 변화를 거치는 상 변화 전이 작용을 통하여 잉크의 잉크 분사 온도보다 낮은 온도에서 유지되는, 분사된 잉크 액적은 종이 또는 투명 재료 등의 최종 기록 기판과 같은 수용 기판, 또는 트랜스퓨즈 드럼 또는 벨트와 같은 중간 전사 구성원 위의 위치로 피닝(pinning)할 수 있다.
몇 가지 양태에서는, 잉크가 겔 상태를 형성하는 온도는 잉크의 분사 온도 미만의 어떠한 온도라도, 하나의 양태에서는 잉크의 분사 온도보다 약 5℃ 이상 낮은 어떠한 온도라도 된다. 하나의 양태에서, 겔 상태는 약 25℃ 이상, 약 30℃ 이상 약 100℃ 이하, 약 70℃ 이하, 약 50℃ 이하의 온도에서 형성될 수 있지만, 온도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 점도의 신속하고 큰 증가는 잉크가 액체 상태인 분사 온도로부터 잉크가 겔 상태인 겔 온도로 냉각시 발생한다. 점도 증가는 하나의 특정 양태에서 102.5배 이상이다.
중간 전사 표면으로부터 최종 기록지로의 최적 전사 효율 및 최적 인쇄 품질은 더럽혀지지 않은 안정하고 전사 가능한 이미지를 수득하도록, 중간 전사 구성원 위에 부착된 잉크 이미지의 점도가 잉크를 분사시킨 후 크게 증가하는 경우 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 적합한 잉크용 겔화제는 잉크 비히클 속의 단량체/올리고머 를 신속하고 가역적으로 겔화시키고, 예를 들면, 약 30 내지 약 100℃, 또는 약 30 내지 약 70℃의 온도 범위 내에서 협소한 상 변화 전이를 나타내지만, 전이 범위는 이러한 온도 범위를 벗어날 수 있다. 하나의 양태에서 잉크의 겔 상태는 분사 온도에서의 점도와 비교하여 전사 온도에서, 예를 들면, 특정 양태에서는 약 30 내지 약 70℃에서 최소 102. 5센티푸아즈, 또는 103센티푸아즈의 점도 증가를 나타낸다. 하나의 양태는 분사 온도보다 약 5 내지 약 10℃ 낮은 온도 범위 내에서 신속하게 점도가 증가하고 최종적으로 분사 점도의 104배를 초과하는 점도, 또 다른 양태에서는 분사 점도의 약 105배에 이르는 겔화제 함유 잉크에 관한 것이며, 점도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다.
잉크가 겔 상태인 경우, 잉크의 점도는 하나의 양태에서 약 1,000센티푸아즈 이상, 약 10,000센티푸아즈 이상, 약 100,000센티푸아즈 이상이지만, 점도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 겔 상태의 점도 값은 하나의 양태에서 약 103센티푸아즈 이상, 약 104. 5센티푸아즈 이상 약 109센티푸아즈이하, 약 106. 5센티푸아즈이하이지만, 겔 상태 점도는 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 바람직한 겔 상 점도는 인쇄 공정에 따라 변화할 수 있다. 예를 들면, 중간 전사를 사용하는 경우, 또는 잉크 흘림 및 번짐 작용을 최소화하기 위하여 다공성 종이에 직접 분사하는 경우, 최고 점도가 바람직하다. 다른 한편으로, 플라스틱과 같은 덜 다공성인 기판이 개별적인 잉크 화소의 도트 게인(dot gain) 및 응집을 조절하는 보다 낮은 잉크 점도의 사용을 유도할 수 있다. 겔 점도는 잉크 형성 및 기판 온도에 의해 조절될 수 있다. 방사선 경화성 잉크에 대한 겔 상태의 추가의 이점은 약 103 내지 약 104센티푸아즈의 보다 높은 점도가 잉크내 산소 확산을 감소시킬 수 있고, 이는 차례로 유리 라디칼 개시에서 보다 신속한 경화 속도를 유도할 수 있다는 것이다.
잉크가 중간 전사 구성원 위로 인쇄되고, 이후 최종 기판에 전사되는 인쇄 적용의 경우, 특정 양태에서의 잉크의 점도는 하나의 중간 전사 구성원 온도에서 약 106센티푸아즈 이상으로 증가하여 중간 전사 구성원에 대한 접착을 용이하게 하고, 잉크가 최종 기판 위로 직접 인쇄되는 인쇄 적용의 경우, 하나의 특정 양태에서의 잉크의 점도는 최종 기판 온도에서 106센티푸아즈 이상으로 증가하여 잉크가 최종 기판으로 침지되고/되거나 방사선에 노출시켜 경화될 때까지 최종 기판에 대한 접착을 용이하게 한다. 하나의 양태에서, 잉크 점도가 약 106센티푸아즈 이상으로 증가되는, 중간 전사 구성원 또는 잉크가 인쇄되는 최종 기판의 온도는 약 70℃ 이하이다.
하나의 양태에서, 잉크의 점도는 약 15 내지 약 50℃의 온도 범위에서 약 104 내지 약 107센티푸아즈, 또는, 약 40℃ 미만의 온도에서 약 105센티푸아즈 초과, 또는 약 40℃ 미만의 온도에서 약 106센티푸아즈 초과, 또는 약 70 내지 약 95℃의 온도 범위에서 약 2 내지 약 22센티푸아즈 초과, 또는 약 70℃ 초과의 온도에 서 약 15센티푸아즈 미만이다.
잉크 조성물은 어떠한 목적하는 또는 적합한 방법으로 제조할 수 있다. 잉크 성분은 함께 혼합한 다음, 하나의 양태에서 약 80℃ 이상, 또는 약 120℃ 이하의 온도로 가열하고(그러나 온도는 당해 범위를 벗어날 수 있다), 균질한 잉크 조성물이 수득될 때까지 교반한 다음, 잉크를 주위 온도(통상적으로 약 20 내지 약 25℃)로 냉각시켜 제조할 수 있다. 잉크는 주위 온도에서 고체이다.
잉크는 직접 인쇄 잉크 젯 공정 및 간접(오프셋) 인쇄 잉크 젯 적용용 장치에서 사용할 수 있다. 또 다른 양태는 본원에 기재된 잉크를 잉크 젯 인쇄 장치로 도입하고, 잉크를 용융시키고, 용융된 잉크의 액적을 기록 기판 위로 이미지식 패턴으로 분출시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다. 기재된 또 다른 양태는 본원에 기재된 잉크를 잉크 젯 인쇄 장치로 도입하고, 잉크를 용융시키고, 용융된 잉크의 액적을 중간 전사 구성원으로 이미지식 패턴으로 분출시키고, 중간 전사 구성원으로부터 최종 기록 기판으로 잉크를 이미지식 패턴으로 전사시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다. 특정 양태에서, 중간 전사 구성원은 최종 기록 시트의 온도를 초과하고 인쇄 장치의 용융된 잉크의 온도보다 작은 온도로 가열한다. 하나의 양태에서, 인쇄 장치는 압전 진동(vibrating) 소자의 진동(oscillation)에 의해 이미지식 패턴으로 분출시킨다. 본원에 기재된 잉크는 또한 기타 핫 멜트 인쇄 공정, 예를 들면, 핫 멜트 음향 잉크 젯 인쇄, 핫 멜트 열 잉크 젯 인쇄, 핫 멜트 연속 스트림 또는 편향 잉크 젯 인쇄에 사용할 수도 있다. 본원에 기재된 상 변화 잉크는 또한 핫 멜트 잉크 젯 인쇄 공정 이외의 인쇄 공정에 사용할 수도 있다.
일반 종이, 줄쳐진 노트북 종이, 본드지, 실리카 피복지, 주조지(JuJo paper), 햄머밀 레이저프린트지(HAMMERMILL LASERPRINT® paper) 등, 광택 피복지, 투명재, 직물, 텍스타일 제품, 플라스틱, 중합체성 필름, 세라믹, 무기 기판, 예를 들면, 금속 및 목재를 포함하는, 어떠한 적합한 기판 또는 기록 시트라도 사용할 수 있다.
실시예 1
표 1에 나타낸 조성을 갖는 2종의 잉크를 제조하였다. Disperbyk® 2001(BYK-Chemie로부터 입수 가능한 개질된 아크릴레이트 블록 공중합체) 약 0.2g을 SR-9003®(프로폭시화 (2) 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 단량체, 제조원: Sartomer Company) 약 15.8g 및 Dupont® R-103 이산화티탄 안료 약 4.0g과 합하여 초기 분산액을 제조하였다. 수득한 현탁액을 밤새 정치시켜 안료가 습윤되도록 하였다. 이어서, 안료 현탁액을 로터 스테이터 믹서로 약 30초 동안 약 300rpm에서 혼합한 다음, 안료 현탁액을 8일 동안 숙성시켰다. 8일 후, 분산액은 지각 가능한 분리를 약간 나타내지만 약 300초 동안 최대 전력에서 초음파 탐침을 사용하여 재분산시켰다. 다시 분산액의 안정성을 1주 동안 검정하였다. 1주 후, 안료 분산액은 잘 분산된 상태로 존재하고 Irgastab® UV10(라디칼 봉쇄제, 제조원: Ciba® Specialty Chemicals, Inc.) 약 0.2g과 합하고, 약 90℃에서 약 3시간 동안 유해한 작용 없이 가열하였다. 이어서, 당해 분산액을 표 1에 기재한 조성을 갖는 완전한 겔 잉크 및 왁스 겔 잉크로 만들었다.
잉크예 번호, 중량%
성분 1 2 3 4
SR-9003® 24.8 29.8 29.9 35.9
아미드 겔화제 7.5 7.5 7.5 7.5
Unilin® 350-아크릴레이트 5 0 0 0
Irgacure® 184 5 5 5 5
Irgacure® 819 1.5 1.5 1.5 1.5
Darocur® ITX 2 2 2 0
Darocur® EDB
(에틸-4-디메틸아미노벤조에이트) 5 5 5 0
TiO2 안료 분산액, 20중량%* 49 49 0 0
TiO2 안료 분산액, 40중량%** 0 0 49 50
Disperbyk® 2001 0.1 0.1
Irgastab® UV10 0.2 0.2 0 0
100 100 100 100
* 안료 분산액 = SR9003(79%), Disperbyk 2001(1%), R103 TiO2(20%)
** 안료 분산액 = SR9003(59%), Disperbyk 2001(1%), R103 TiO2(40%)
잉크 예 1 내지 4에 대한 레올로지 프로파일을 아래 표 2 내지 9에 제공한다. 레올로지 프로파일에 따르면, 이들 잉크 모두는 90℃ 이하에서 분사 가능(즉, 점도가 약 10cps)하다. 잉크의 레올로지 특성은 레오메트릭스® 유체 분광계(Rheometrics® Fluid Spectrometer) RFS3으로 시험하여 수득하였다. 온도 단계는 온도 범위에 걸친 개별 온도에서의 레올로지 측정치이다. 스위프율(ratesweep)은 전단 속도를 변화시킨 단일 온도에서의 레올로지 측정치이다. G'은 저장 탄성률이고 G"은 손실 탄성률이다. 탄젠트 델타(Tan delta)는 G"을 G'으로 나눈 값이다. 1Hz 스위프율에서의 90 내지 30℃의 온도 스위프는 5 또는 10°마다의 측정치로 수행하였다. 왁스-겔화제 잉크는 레올로지를 유효하게 안정화시키는 데 보다 많은 에너지를 필요로 하고, 이는 초음파 탐침으로 달성되었다(최대 전력, 15초, 10g 스케일).
잉크예 1 온도 = 90℃
전단율(s-1) 전단 점도(cps)
1 5.8117
1.5849 5.0086
2.5119 4.6296
3.9811 5.0871
6.3096 4.3749
10 4.4255
15.849 4.2014
25.119 4.2078
39.811 4.1917
63.096 4.2281
100 4.1975
158.49 4.2083
251.19 4.1819
398.11 4.1691
630.96 4.2597
630.96 4.2901
398.11 4.2119
251.19 4.2136
158.49 4.232
100 4.2347
63.096 4.2242
39.811 4.2571
25.119 4.2998
15.849 4.2908
10 4.5612
6.3096 4.1723
3.9811 4.3967
2.5119 4.1241
1.5849 4.5286
1 4.3694
잉크예 1
온도 단계
온도 (℃) 복합 점도 (cps) G'(Pa) G"(Pa) 탄젠트 델타
90.002 5.5649 0.018767 0.029502 1.572
85.004 5.9067 0.014059 0.034347 2.4431
80 6.6806 0.01637 0.038652 2.3611
74.995 8.6649 0.031024 0.044739 1.4421
69.999 8.6782 0.019898 0.050766 2.5513
64.999 975.51 3.7332 4.8612 1.3021
60.002 29944 170.09 80.425 0.47284
55.002 1.55E+05 922.49 313.09 0.3394
50.002 4.23E+05 2571.7 660.69 0.2569
44.997 8.34E+05 5144.1 1011.7 0.19667
39.997 1.42E+06 8833.4 1362 0.15418
35.006 2.17E+06 13543 1702.6 0.12572
29.998 3.04E+06 18988 2093.8 0.11027
잉크예 2
스위프율 온도 = 90℃
전단율(s-1) 전단 점도(cps)
1 3.8909
1.5849 3.9643
2.5119 3.622
3.9811 4.15
6.3096 4.2611
10 4.2898
15.849 4.258
25.119 4.373
39.811 4.408
63.096 4.4289
100 4.4362
158.49 4.4234
251.19 4.418
398.11 4.4183
630.96 4.4236
630.96 4.4384
398.11 4.4207
251.19 4.4286
158.49 4.4418
100 4.4647
63.096 4.4803
39.811 4.4964
25.119 4.4893
15.849 4.48
10 4.4834
6.3096 4.4511
3.9811 4.4247
2.5119 4.4847
1.5849 4.3692
1 4.4847
잉크예 2
온도 단계
온도(℃) 복합 점도 (cps) G'(Pa) G"(Pa) 탄젠트 델타
89.998 4.6319 0.004491 0.028755 6.4028
84.999 4.9961 0.003639 0.03118 8.5687
80.002 5.7468 0.003606 0.035928 9.9633
74.995 6.6157 0.004312 0.041344 9.5891
69.998 15.869 0.053366 0.084225 1.5782
65 2626 8.8327 13.936 1.5778
60 62001 335.68 197.69 0.58892
55.001 2.39E+05 1386.5 579.32 0.41783
50.002 4.29E+05 2508.2 993.46 0.39609
44.996 6.76E+05 4012.5 1388.7 0.3461
39.967 1.00E+06 6005 1859 0.30957
35.033 1.35E+06 8168 2314.9 0.28342
30.046 1.74E+06 10518 2912.9 0.27694
잉크예 3
스위프율 온도 =90℃
전단율(s-1) 전단 점도(cps)
1 4.7626
1.5849 5.273
2.5119 5.308
3.9811 4.962
6.3096 5.212
10 5.2914
15.849 5.18
25.119 5.2278
39.811 5.1995
63.096 5.2048
100 5.1866
158.49 5.177
251.19 5.1535
398.11 5.1389
630.96 5.1999
630.96 5.2269
398.11 5.1728
251.19 5.1906
158.49 5.2098
100 5.2446
63.096 5.2569
39.811 5.2949
25.119 5.299
15.849 5.3024
10 5.2971
6.3096 5.2676
3.9811 5.3248
2.5119 5.1637
1.5849 5.0736
1 5.0508
잉크예 3
온도 단계
온도(℃) 복합 점도 (cps) G'(Pa) G"(Pa) 탄젠트 델타
90.003 5.7494 0.005022 0.035774 7.1238
84.996 5.99 0.003317 0.03749 11.304
80 6.9684 0.006527 0.043295 6.6335
74.999 8.0146 0.005483 0.050058 9.1298
70 9.0392 0.004357 0.056627 12.996
65.003 10.327 0.00944 0.064197 6.8002
60 9461.3 58.858 8.3449 0.14178
54.999 1.90E+05 1187.5 118.44 0.099733
50.001 4.68E+05 2932.7 210.17 0.071665
45.009 9.44E+05 5924.3 301.76 0.050937
40.015 1.61E+06 10131 357.16 0.035253
34.999 2.51E+06 15768 413.38 0.026217
29.985 3.58E+06 22504 846.7 0.037625
잉크예 4
스위프율 온도 =90℃
전단율(s-1) 전단 점도(cps)
1 5.1938
1.5849 5.105
2.5119 5.5986
3.9811 5.4217
6.3096 5.3029
10 5.2365
15.849 5.2211
25.119 5.2427
39.811 5.2478
63.096 5.2503
100 5.2491
158.49 5.2287
251.19 5.2137
398.11 5.1682
630.96 5.2193
630.96 5.2313
398.11 5.1804
251.19 5.1881
158.49 5.2139
100 5.271
63.096 5.2932
39.811 5.3096
25.119 5.2913
15.849 5.195
10 5.3258
6.3096 5.0266
3.9811 5.3723
2.5119 5.4845
1.5849 5.4407
1 5.4687
잉크예 4
온도 단계
온도(℃) 복합 점도 (cps) G'(Pa) G"(Pa) 탄젠트 델타
89.998 5.6242 0.005312 0.034936 6.5773
84.998 6.1119 0.004739 0.038109 8.0411
80.001 7.1087 0.005934 0.04427 7.4599
74.997 8.102 0.007818 0.050302 6.4343
70 9.4199 0.00573 0.058909 10.282
65 586.82 0.55648 3.6449 6.5499
60.001 11578 63.334 35.788 0.56507
55.001 7.05E+04 382.4 222.99 0.58313
49.998 2.11E+05 1094.8 750.98 0.68595
45.007 4.06E+05 2139.7 1386.6 0.64804
40.011 6.41E+05 3474.1 2037.9 0.58661
34.997 9.18E+05 5111.2 2674.4 0.52325
29.997 1.24E+06 7007.2 3334.9 0.47593

Claims (4)

  1. 백색 착색제,
    착색제 분산제 및
    하나 이상의 경화성 단량체, 하나 이상의 겔화제, 임의로 하나 이상의 광개시제, 임의로 하나 이상의 안정제 및 임의로 하나 이상의 왁스를 포함하는 잉크 비히클을 포함하는 방사선 경화성 상 변화 잉크.
  2. 제1항에 있어서, 백색 착색제가, 입자 크기가 약 200 내지 300nm인 이산화티탄 안료인, 방사선 경화성 상 변화 잉크.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 왁스가 방사선 경화성 왁스인, 방사선 경화성 상 변화 잉크.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 왁스가 방사선 경화성 왁스이고, 하나 이상의 겔화제가 화학식 1의 화합물인, 방사선 경화성 상 변화 잉크.
    화학식 1
    Figure 112008056799806-PAT00006
    위의 화학식 1에서,
    R1은 (i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌 그룹을 포함하는 알킬렌 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (ii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴렌 그룹을 포함하는 아릴렌 그룹(여기서, 헤테로원자가 아릴렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (iii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬렌 그룹을 포함하는 아릴알킬렌 그룹(여기서, 아릴알킬렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 아릴알킬렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), 또는 (iv) 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴렌 그룹을 포함하는 알킬아릴렌 그룹(여기서, 알킬아릴렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 알킬아릴렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이고,
    R2 및 R2'은 각각 서로 독립적으로 (i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌 그룹을 포함하는 알킬렌 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (ii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴렌 그룹을 포함하는 아릴렌 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬렌 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (iii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬렌 그룹을 포함하는 아릴알킬렌 그룹(여기서, 아릴알킬렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있 고, 헤테로원자가 아릴알킬렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), 또는 (iv) 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴렌 그룹을 포함하는 알킬아릴렌 그룹(여기서, 알킬아릴렌 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 알킬아릴렌 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이고,
    R3 및 R3'은 각각 서로 독립적으로 (a) 광개시 그룹, 또는 (b)(i) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹을 포함하는 알킬 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (ii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴 그룹을 포함하는 아릴 그룹(여기서, 헤테로원자가 아릴 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (iii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬 그룹을 포함하는 아릴알킬 그룹(여기서, 아릴아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), 또는 (iv) 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴 그룹을 포함하는 알킬아릴 그룹(여기서, 알킬아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 알킬아릴 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이며, 단 R3 및 R3' 중의 하나 이상은 광개시 그룹이고,
    X 및 X'은 각각 서로 독립적으로, 산소원자 또는 화학식 -NR4-의 그룹[여기 서, R4는 (i) 수소원자, (ii) 선형 및 분지형, 포화 및 불포화, 환형 및 비환형, 및 치환되거나 치환되지 않은 알킬 그룹을 포함하는 알킬 그룹(여기서, 헤테로원자가 알킬 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (iii) 치환되거나 치환되지 않은 아릴 그룹을 포함하는 아릴 그룹(여기서, 헤테로원자가 아릴 그룹에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), (iv) 치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬 그룹을 포함하는 아릴알킬 그룹(여기서, 아릴아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 아릴알킬 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다), 또는 (v) 치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴 그룹을 포함하는 알킬아릴 그룹(여기서, 알킬아릴 그룹의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 및 환형 또는 비환형일 수 있고, 헤테로원자가 알킬아릴 그룹의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다)이다]이다.
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