KR20100015293A - 표면 개질된 나노입자를 함유하는 잉크 캐리어, 이를 포함하는 상변화 잉크 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

소수성기로 표면 개질된 실리카 나노입자 또는 소수성기로 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자 중 적어도 하나의 분산물을 포함하는 잉크 캐리어로서, 그 내부에 분산되어 분포된 상기 나노입자는 실질적으로 균일하게 분포되어 있고, 상기 잉크 캐리어는 그 내부에 분포된 상기 나노입자의 실질적인 응집에 대해 저항성이 있는 잉크 캐리어가 개시된다.

Description

표면 개질된 나노입자를 함유하는 잉크 캐리어, 이를 포함하는 상변화 잉크 및 이의 제조 방법{INK CARRIERS CONTAINING SURFACE MODIFIED NANOPARTICLES, PHASE CHANGE INKS INCLUDING SAME, AND METHODS FOR MAKING SAME}
본 발명은 잉크 캐리어, 상변화 잉크 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 상변화 잉크(때로는 "핫멜트(hot melt) 잉크"라고도 불림)는 주위 온도에서는 고체 상(phase)으로 있지만, 잉크젯 인쇄 장치의 상승된 작동 온도에서는 액체 상으로 존재한다. 분사 작동 온도에서, 액체 잉크의 액적은 인쇄 장치로부터 토출되며, 잉크 액적이 직접적으로 또는 중간 가열 이송 벨트 또는 드럼을 통해 기록 기재의 표면에 접촉하면, 신속하게 고체화하여 고체화된 잉크 방울의 소정의 패턴을 형성한다. 상변화 잉크는 또한 그라비어 인쇄와 같은 다른 인쇄 기술에서도 사용된다.
컬러 인쇄용 상변화 잉크는 전형적으로 상변화 잉크 상용성 색소(colorant)와 결합된 상변화 잉크 캐리어 조성물을 포함한다. 특정한 구현예에서, 잉크 캐리 어 조성물과 상용성 감색 원색 색소(subtractive primary colorant)를 결합시킴으로써 일련의 컬러 상변화 잉크가 형성될 수 있다. 상기 감색 원색 컬러 상변화 잉크는 소위 청록색, 마젠타색, 황색 및 흑색의 4가지 성분의 염료를 포함할 수 있지만, 상기 4가지 색에 한정되는 것은 아니다. 이들 감색 원색 컬러 잉크는 단일 염료(dye) 또는 염료들의 혼합에 의해 형성될 수 있다.
상기 색소는 또한 안료(pigment)를 포함할 수도 있다.
잉크젯 인쇄 공정은 실온에서 고체이고 상승 온도에서 액체인 잉크를 도입할 수 있다. 이러한 잉크는 핫멜트 잉크 또는 상변화 잉크로 불릴 수 있다. 핫멜트 잉크를 도입하는 열성(thermal) 잉크젯 인쇄 공정에서, 상기 고체 잉크는 인쇄 장치 내의 히터에 의해 용융되어, 종래 열성 잉크젯 인쇄의 경우와 유사한 방식으로 액체로서 이용(즉, 분사)된다. 인쇄 기재에 접촉하면, 상기 용융된 잉크는 즉시 고체화되어, 색소가 모세관 작용에 의해 기재(예를 들면, 종이) 내로 운반되는 대신에 실질적으로 기재의 표면에 남아있도록 함으로써, 일반적으로 액체 잉크를 이용해 얻는 것보다 더 높은 인쇄 밀도를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 잉크젯 인쇄에서의 상변화 잉크의 이점은 취급 과정에서 잠재적으로 잉크가 흐르는(spillage) 것을 제거하고, 넓은 범위의 인쇄 밀도 및 품질을 가지며, 종이 구김(cockle) 또는 일그러짐을 최소화하고, 심지어 노즐에 마개를 씌우지 않더라도 정해지지 않은 기간 동안 인쇄를 하지 않아도 노즐이 막히게 될 위험이 없다는 것이다.
본 명세서에서의 상변화 잉크의 예로는 23℃ 내지 27℃의 온도, 예를 들면 실온에서 고체이고, 구체적으로는 60℃ 이하의 온도에서 고체인 잉크 비히 클(vehicle)을 포함하는 잉크가 있다. 그러나, 상기 잉크는 가열시 상이 변화하며, 분사 온도에서는 용융 상태가 된다. 따라서, 상기 잉크는 잉크젯 인쇄에 적합한 상승 온도, 예를 들면 60℃ 내지 150℃에서 1 내지 20 센티포이즈(cp), 예를 들면 5 내지 15 cp 또는 8 내지 12 cp의 점도를 갖는다.
이러한 관점에서, 본 명세서에서의 잉크는 저에너지 잉크이거나 또는 고에너지 잉크일 수 있다. 저에너지 잉크는 40℃ 이하의 온도에서 고체이며, 60℃ 내지 100℃, 80℃ 내지 100 또는 90℃ 내지 100℃의 분사 온도에서 5 내지 15 cp 또는 8 내지 12 cp와 같은 1 내지 20 cp의 점도를 갖는다. 고에너지 잉크는 40℃ 이하의 온도에서 고체이며, 100℃ 내지 180℃, 120℃ 내지 160℃ 또는 125℃ 내지 150℃의 분사 온도에서 5 내지 15 cp의 점도를 갖는다.
Nolte 등, "Additives Containing Nano Metal Oxides for Enhanced Scratch Resistance in Coating Formulation", NSTI-Nanotech 2007, Vol. 4, pp.199-201 참조. 또한, Etienne 등, "Effects of Incorporation of Modified Silica Nanoparticles on the Mechanical and Thermal Properties of PMMA", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2007, 87, pp.101-104 참조. 또한, J. Hajas 등, "Surface Modified Silica Nanoparticles to Improve Scratch Resistance of Solvent Borne Coatings", European Coatings, 2006, 82(46), pp.19-23 참조. 또한, R.P. Bagwe 등, "Surface Modification of Silica Nanoparticles to Reduce Aggregation and Nonspecific Bonding", Langmuir, Vol.22, No.9, 2006, pp.4357-4362 참조.
공지의 조성물 및 공정이 그 원하는 목적용으로 적합하지만, 개선된 상변화 잉크, 보다 구체적으로는 개선된 이미지 품질 및 견고함(robustness)을 나타내고, 실질적으로 얼룩(smear)이 없이 긁힘, 접힘(crease) 및 마멸에 대한 저항성이 있으며, 이미지의 내구성(permanence)이 좋은 상변화 잉크에 대한 요구가 존재한다. 또한, 종이 및 투명판(stock) 위에 성공적으로 인쇄되는 상변화 잉크에 대한 요구도 있다. 아울러, 자동화 문서 공급기에서 양호한 성능으로 인쇄되는 상변화 잉크에 대한 요구도 있다.
상변화 잉크 조성물을 형성하는데 사용되는 잉크 캐리어가 개시되며, 상기 잉크 캐리어는 소수성기로 표면 개질된 실리카 나노입자 또는 소수성기로 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자 중 적어도 하나의 분산물을 포함하고, 그 내부에 분산되어(discretely) 분포된 상기 나노입자는 실질적으로 균일하게 분포되어 있으며, 상기 잉크 캐리어는 그 내부에 분포된 상기 나노입자의 실질적인 응집에 대해 저항성이 있다.
추가로, 전술한 잉크 캐리어를 포함하는 저에너지 고체 잉크가 개시된다. 상기 잉크는 실질적으로 높은 정도의 나노입자 균일성 및 실질적으로 감소된 정도의 나노입자 응집을 나타낸다.
또한, 소수성기로 표면 개질된 실리카 나노입자 또는 소수성기로 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자 중 적어도 하나의 분산물을 형성하는 단계; 및 그 내부에 분산되어 분포된 나노입자가 실질적으로 균일하게 분포되어 있고, 그 내부에 분포된 나노입자의 응집에 대해 실질적으로 증가된 저항성을 갖는, 상기 나노입자 분산물을 포함하는 잉크 캐리어를 형성하는 단계를 포함하는 잉크 캐리어의 제조 방법이 개시된다.
상기 방법은 잉크 성분들을 용융 혼합하는 단계 및 격렬하게 교반하면서 실리카를 상기 용융 용액에 천천히 첨가하여 나노입자가 분산되도록 하는 단계를 추가로 포함한다. 유익하게는, 상기 표면 개질된 나노입자는 잉크 비히클에 분산되 어서, 견고함을 제공하고, 프린트헤드의 응집과 응고 문제를 함께 감소 또는 제거한다.
표면 개질된 실리카 나노입자 및 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자 중 적어도 하나의 분산물을 포함하는 잉크 캐리어가 제공된다. 본 명세서에서 상변화 잉크는 전술한 잉크 캐리어 및 색소를 포함할 수 있다. 색소는 안료화된 색소 및 염료계 색소를 포함하는 임의의 적합한 색소를 포함할 수 있다.
전형적으로는 나노입자 분산물 형태의 나노미터 크기의 입자가 잉크의 견고함을 개선하기 위해 제공될 수 있다. 상기 나노입자의 분산물은 잉크 캐리어와 결합되어서 잉크 매트릭스 내에 나노입자가 실질적으로 균일하게 분산되도록 한다. 상기 잉크는 나노입자의 응집이 실질적으로 감소되도록 형성되어서, 나노입자가 분산되어 분포된다.
표면 개질된 실리카 나노입자가 잉크 캐리어 내에 제공되어 고체 잉크 인쇄의 내긁힘성을 개선한다. 내긁힘성은 상기 표면 개질된 실리카 나노입자가 기재의 표면에 나오게 하여 그 하부의 왁스 이미지를 보호할 수 있도록 하는 방식으로 상기 고체 잉크의 표면 에너지를 개질함으로써 향상된다. 더 큰 표면적과 소수성 표면을 갖도록 개질된 표면을 갖는 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자를 혼합함으로써, 상기 나노입자는 다양한 화학 종(chemical species) 및 기재와 결합 및/또는 상호작용하고, 잉크 비히클과의 상용성이 증가될 수 있도록 한다. 상기 잉크 비히 클과 더욱 상용성 상호작용을 하도록 함으로써, 작은 입자 로딩 레벨을 이용해도 내긁힘성이 크게 개선된다. 왁스계 잉크의 기계적 특성은 퓸드(fumed) 실리카의 물리적 특성 또는 성질을 이용함으로써 개선된다. 왁스가 기재 위에 증착되어 냉각될 때, 실리카의 소수성기는 그 표면을 향해 스스로 배열되어 더 견고하고 내긁힘성을 갖게 된다. 낮은 레벨의 금속 옥사이드 또는 실리카 나노입자를 사용하면 점성과 같은 잉크 특성에 대한 부작용 없이 내긁힘성을 개선하도록 한다. 잉크 비히클과의 상용성을 개선하기 위해 표면 개질된 나노입자를 사용하면 응집이 실질적으로 감소된 잘 분산된 나노입자가 제공된다.
무기 나노입자를 적절하게 표면 개질하면 필러(filler) 입자와 유기 매트릭스 사이의 상용성 및 부착성이 개선된다. 예를 들면, S. Etienne 등, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2007, 87, pp.101-104 참조. 개질되지 않은(친수성) 나노-실리카 입자는 매우 투명하지만, 깨끗한 코팅의 내긁힘성 개선을 부여한다는 관점에서 불리한 것으로 나타났다. 나노 금속 옥사이드 입자 표면의 화학적으로 개질하면 추가 분산 단계에 대한 필요 없이도 나노입자가 분산되도록 할 수 있다.
개질된 나노입자는 하기 일반식으로 표시될 수 있다.
Figure 112009047500559-PAT00001
(1)
상기에서, R 기의 수는 선택되는 실리카 나노입자의 유형에 따라 선택된다. 상기 R 기는 원하는 표면 개질, 예를 들면 소수성을 부여하기에 충분한 양으로 제공된다. 구현예에서, 적어도 약 4개의 R 기가 제공된다. 상기 예시된 구조(1)에서, R 기는 나노입자에 공유결합되고, 상기 공유결합은 물결선으로 표시되어 있다.
R은 (ⅰ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 1개의 탄소원자, 적어도 4개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하의 탄소원자를 갖는 알킬기(선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않은 알킬기를 포함하고, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음), (ⅱ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 6개의 탄소원자, 적어도 7개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하의 탄소원자를 갖는 아릴알킬기(치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬기를 포함하고, 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않으며, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 상기 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음), 또는 (ⅲ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지 만, 적어도 6개의 탄소원자, 적어도 7개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하의 탄소원자를 갖는 알킬아릴기(치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴기를 포함하고, 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않으며, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 상기 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음)이며, 만일 치환된다면, 치환된 알킬, 아릴알킬 및 알킬아릴기 위의 치환체는 할로겐원자, 에테르기, 알데히드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설페이트기, 설포네이트기, 설폰산기, 설파이드기, 설폭사이드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 설폰기, 아실기, 산 무수물기, 아자이드기, 아조기, 시아네이토기, 이소시아네이토기, 티오시아네이토기, 이소티오시아네이토기, 카르복실레이트기, 카르복시산기, 우레탄기, 우레아기 및 이들의 혼합물일 수 있고, 이들 중 2 이상의 치환체는 함께 결합되어 고리를 형성할 수 있다.
R은 (ⅰ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 2개의 탄소원자, 적어도 4개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하의 탄소원자를 갖고 그 내부에 적어도 하나의 에틸렌성 불포화를 갖는 알킬기(선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않은 알킬기를 포함하고, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 알킬기에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음), (ⅱ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 8개의 탄소원자, 적어도 9개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하 의 탄소원자를 갖고 그 내부에 적어도 하나의 에틸렌성 불포화를 갖는 아릴알킬기(치환되거나 치환되지 않은 아릴알킬기를 포함하고, 아릴알킬기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않으며, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 상기 아릴알킬기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음), 또는 (ⅲ) 비록 탄소원자의 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 8개의 탄소원자, 적어도 9개의 탄소원자, 50개 이하의 탄소원자 또는 20개 이하의 탄소원자를 갖고 그 내부에 적어도 하나의 에틸렌성 불포화를 갖는 알킬아릴기(치환되거나 치환되지 않은 알킬아릴기를 포함하고, 알킬아릴기의 알킬 부분은 선형 또는 분지형, 고리형 또는 비고리형, 치환되거나 치환되지 않으며, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소 등과 같은 헤테로원자가 상기 알킬아릴기의 아릴 또는 알킬 부분에 존재하거나 존재하지 않을 수 있음)이며, 만일 치환된다면, 치환된 알킬, 아릴알킬 및 알킬아릴기 위의 치환체는 할로겐원자, 에테르기, 알데히드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설페이트기, 설포네이트기, 설폰산기, 설파이드기, 설폭사이드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 설폰기, 아실기, 산 무수물기, 아자이드기, 아조기, 시아네이토기, 이소시아네이토기, 티오시아네이토기, 이소티오시아네이토기, 카르복실레이트기, 카르복시산기, 우레탄기, 우레아기 및 이들의 혼합물일 수 있고, 이들 중 2 이상의 치환체는 함께 결합되어 고리를 형성할 수 있다.
상기 소수성기는 알킬기, 아릴알킬기 또는 알킬아릴기이다. 상기 알킬기, 아릴알킬기 또는 알킬아릴기는 적어도 하나의 헤테로원자를 포함할 수 있다. 특정 R 기의 예로는 유기 매체에서 분산될 때 응집(agglomeration) 및 응결(flocculation)을 방지하는 디메틸 폴리실록산(공유결합)을 포함한다. 다른 적합한 기로는 헥사디메틸 실란 및 폴리디메틸 실록산을 포함한다.
표면 개질은 도입된 유기 매트릭스와의 상용성 상호작용을 제공하고, 특성에 대해 원하는 영향을 주도록 선택된다. 나노입자의 표면 개질은 주위와의 상호작용을 결정한다. 나노입자 코어(core)는 원하는 기계적, 화학적 및/또는 전기적 특성을 부여하기 위해 디자인된다. 쉘(shell)은 원하는 용해도, 반응성 및 상용성 특성을 부여하기 위해 디자인된다. 예를 들면, 실리콘, 티타늄 또는 알루미늄과 같은 나노입자 코어는 단단한 금속이며, 기계적 특성에 대해 큰 영향을 미친다. 이들 물질을 사용할 때, 표면 처리는 상용성, 용해도 및 반응성이 사용되는 매질과 부합될 수 있도록 선택된다. 상기 공정은, 예를 들면 잉크의 분사 특성을 간섭하지 않을 낮은 로딩을 사용하는 능력의 이점을 제공한다. 선택된 구현예에서, 나노입자는 잉크 내에 균일하게 분산된다.
정전기적 반발 또는 입체 장애(steric hindrance)에 기초한 안정화 메카니즘이 실리카 나노입자 응집을 방지하기 위해 사용된다. 어떤 나노입자 표면의 디자인은 최소 나노입자 응집을 달성하고 나노입자의 비특이적 결합을 감소시키기 위하여 불활성 및 활성 표면 작용기 사이를 최적으로 균형 맞추는 것을 포함한다. 예를 들면, 보다 정전기적이고 입체적인 환경으로 인하여 나노입자 상의 옥타데실기의 전단 또는 미끄러짐 면을 증가시키는 것을 돕기 위해 카르복실레이트기가 사용 된다.
비극성 고체 잉크 시스템과 상용성을 갖는 임의의 적합한 또는 원하는 표면 개질된 실리카 나노입자가 본 명세서에서 잉크 캐리어로 선택될 수 있다. 그 예로는 NANOBYK®-3650을 포함한다. 상기 표면 개질된 실리카 나노입자인 NANOBYK®-3650은 광택, 헤이즈 또는 다른 코팅 특성에 영향을 미치지 않으면서 용매-매개성(solvent-borne) 코팅의 내긁힘성을 증가시킨다. 상기 입자는 폴리디메틸 실록산(PDMS)과 공유결합된다. 다른 예로는 8 내지 50 ㎚ 범위의 입자 크기를 갖는 PDMS 개질된 실리카 입자; HO5TD, H13TD, H20TD, H30TD, 헥사디메틸 실란(HMS) 개질된 실리카 입자, HO5TM, H13TM, H20TM, H30TM 및 HDMS/PDMS 개질된 입자, HO5TX, H13TX, H20TX, H30TX를 포함하지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
표면 개질된 입자는 잉크 성분의 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 용융된 잉크 용액에 분말화된 입자를 천천히 첨가함으로써 분산될 수 있다. 상기 입자는 상기 용액에 에너지를 부여함으로써 분산될 수 있다.
표면 개질된 나노입자는 저비점 용매와 같은 용매 내에 분산될 수 있고, 이후 용매 상으로부터 잉크 비히클로 전달되어 잉크 캐리어 및 저에너지 상변화 잉크 내에서 균일하게 퍼질 수 있다. 용매 내에 부유된 입자는 잉크에 첨가되고, 이후 용매는 증발된다. 상기 용매는 유기용매 또는 저비점 유기용매일 수 있다. 이들 용매는, 비록 비점이 하기 범위 밖일 수도 있지만, 140℃ 이하, 130℃ 이하 또는 120℃ 이하의 비점을 갖는다. 이들 용매는 저비점 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 아세테이트, 케톤, 아세트아미드 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들 용매는 메탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 모노-n-프로필 에테르, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, N,N-디메틸 아세트아미드 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
용매 내에서의 실리카의 로딩은, 비록 로딩이 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 35 중량% 이하이다. 구현예에서, 표면 개질된 나노입자는 잉크 캐리어 총 중량 기준으로 40 중량% 이하의 양으로 잉크 캐리어에 존재한다.
표면 개질된 나노입자는 임의의 원하는 또는 효과적인 입자 크기이며, 비록 입자 크기가 이들 범위 밖일 수도 있지만, 300 ㎚ 이하, 100 ㎚ 이하 또는 50 ㎚ 이하의 입자 크기를 갖는다.
표면 개질된 나노입자(건조중량)는 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 잉크 캐리어 내에 존재하며, 비록 그 양이 이들 범위 밖일 수도 있지만, 한 구현예에서 잉크 중량의 적어도 0.5%, 적어도 5%, 적어도 10%, 40% 이하, 35% 이하 또는 25% 이하로 존재한다.
적합한 비히클로는 파라핀, 미세결정 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 에스테르 왁스, 아미드, 지방산 및 다른 왁스성 물질, 지방 아미드 함유 물질, 설폰아미드 물질, 상이한 천연 원료로부터 제조된 수지성 물질(예를 들면, 톨유(tall oil) 로진 및 로진 에스테르) 및 아래에 추가로 논의되는 것과 같은 많은 합성 수지, 올리고머, 폴리머 및 코폴리머를 포함할 수 있다.
상기 잉크 캐리어는 저융점 왁스를 추가로 포함할 수 있다. 상기 저융점 왁 스는 폴리알킬렌 왁스, 기능성 왁스, 또는 이들의 조합이다. "기능성 왁스"란 용어는 기술분야의 당업자에게 공지되어 있으며, 본 명세서에서는 예를 들면 알코올, 아미드, 에스테르, 우레탄 등의 극성기를 갖는 왁스를 포함하는 임의의 적합한 기능성 왁스를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "저융점 왁스"란 용어는 120℃ 이하의 융점을 갖는 왁스를 포함하는 임의의 적합한 저융점 왁스를 포함한다.
적합한 아미드로는 디아미드, 트리아미드, 테트라아미드, 고리형 아미드 등을 포함한다. 적합한 다른 아미드로는 모노아미드, 테트라아미드 및 이들의 혼합물을 포함하는 지방 아미드와 같은 것이 있다.
구현예에서, 상기 저융점 왁스는 잉크 캐리어 총 중량 기준으로 25 중량% 내지 65 중량% 이하의 양으로 잉크 캐리어에 존재한다.
고체 잉크 조성물 내에서 사용될 수 있는 다른 적합한 캐리어 물질로는 우레탄 이소시아네이트-유래 물질, 우레아 이소시아네이트-유래 물질, 우레탄/우레아 이소시아네이트-유래 물질 및 이들의 혼합물과 같은 이소시아네이트-유래 수지 및 왁스를 포함한다.
적합한 잉크 비히클의 예로는 에틸렌/프로필렌 코폴리머를 포함한다.
다른 유형의 잉크 비히클은 n-파라핀성, 분지된 파라핀성 및/또는 나프텐성 탄화수소일 수 있다.
전형적으로 올레핀 중합에 의해 제조되는 매우 분지된 탄화수소가 또한 사용될 수 있다. 아울러, 잉크 비히클은 하기 일반식의 에톡시화 알코올일 수 있다.
Figure 112009047500559-PAT00002
상기에서, x는 1 내지 50, 5 내지 40 또는 11 내지 24의 정수이고, y는 1 내지 70, 1 내지 50 또는 1 내지 40의 정수이다. 상기 물질은 60℃ 내지 150℃, 70℃ 내지 120℃ 또는 80℃ 내지 110℃의 융점과, 100 내지 5,000, 500 내지 3,000 또는 500 내지 2,500 범위의 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
잉크 비히클은 모노아미드, 테트라아미드, 이들의 혼합물과 같은 지방 아미드로 제조될 수 있다. 적합한 모노아미드는, 비록 융점이 이들 범위 밖일 수도 있지만, 적어도 50℃, 또는 50℃ 내지 150℃의 융점을 가질 수 있다. 적합한 모노아미드의 특정한 예로는 1차 모노아미드 및 2차 모노아미드를 포함한다. 스테아르아미드, 베헨아미드/아라키드아미드, 올레아미드, 기술적 등급의 올레아미드 및 에룩아미드는 적합한 1차 아미드의 일부 예이다. 베헤닐 베헨아미드, 스테아릴 스테아르아미드, 스테아릴 에룩아미드, 에루실 에룩아미드, 올레일 팔미트아미드 및 에루실 스테아르아미드는 적합한 2차 아미드의 일부 예이다. 추가로 적합한 아미드 물질로는 N,N'-에틸렌비스스테아르아미드, 올레일 팔미트아미드, N,N'-메틸렌비스스테아르아미드 및 N,N'-에틸렌비스올레아미드를 포함한다.
하기 일반식의 고분자 선형 알코올 또한 잉크 비히클로 사용될 수 있다.
Figure 112009047500559-PAT00003
상기에서, x는 1 내지 50, 5 내지 35, 또는 11 내지 23의 정수이다. 이들 물질은 50℃ 내지 150℃, 70℃ 내지 120℃ 또는 75℃ 내지 110℃의 융점과 100 내지 5,000, 200 내지 2,500 또는 300 내지 1,500 범위의 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
또 다른 예로는 하기 일반식의 폴리에틸렌의 호모폴리머와 같은 탄화수소계 왁스를 포함한다.
Figure 112009047500559-PAT00004
상기에서, x는 1 내지 200, 5 내지 150, 또는 12 내지 105의 정수이다. 이들 물질은 60℃ 내지 150℃, 70℃ 내지 140℃ 또는 80℃ 내지 130℃의 융점과 100 내지 5,000, 200 내지 4,000 또는 400 내지 3,000의 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
다른 예로는 하기 일반식의 그래프트 공중합에 의해 제조되는 폴리올레핀의 변형 말레산 무수물 탄화수소 부가물,
Figure 112009047500559-PAT00005
상기에서, R은 1 내지 50, 5 내지 35, 또는 6 내지 28개 탄소원자를 갖는 알킬기이고, R'은 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기 또는 5 내지 500, 10 내지 300, 또는 20 내지 200개 탄소원자를 갖는 알킬기이며, x는 9 내지 13의 정수이고, y는 1 내지 50, 5 내지 25, 또는 9 내지 약 13의 정수이며, 50℃ 내지 150℃, 60℃ 내지 120℃ 또는 70℃ 내지 100℃의 융점을 갖는다; 및
하기 일반식의 화합물을 포함한다.
Figure 112009047500559-PAT00006
상기에서 R1 및 R3은 탄화수소기이고, R2는 하기 일반식 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이다.
Figure 112009047500559-PAT00007
상기에서, R'은 이소프로필기이고, 상기 물질은 70℃ 내지 150℃, 80℃ 내지 130℃ 또는 90℃ 내지 125℃의 융점을 가질 수 있다.
적합한 잉크 비히클의 추가 예로는 로진 에스테르; 폴리아미드; 다이머산 아미드; ARAMID C를 포함하는 지방산 아미드; EPOTUF 37001과 같은 에폭시 수지; 유체 파라핀 왁스; 유체 미세결정 왁스; 피셔-트롭쉬 왁스; 폴리비닐 알코올 수지; 폴리올; 셀룰로오스 에스테르; 셀룰로오스 에테르; 폴리비닐 피리딘 수지; 지방산; 지방산 에스테르; 폴리설폰아미드; 벤조에이트 에스테르; 프탈레이트 가소제; 시트 레이트 가소제; 말레에이트 가소제; 디페닐 설폰, n-데실 설폰, n-아르닐 설폰, 클로로페닐 메틸 설폰과 같은 설폰; 폴리비닐 피롤리돈 코폴리머; 폴리비닐 피롤리돈/폴리비닐 아세테이트 코폴리머; 노볼락 수지; 및 밀랍, 몬톤 왁스, 칸데릴라 왁스, GILSONITE와 같은 천연 산물 왁스; 프로필렌글리콜 모노히드록시스테아레이트, 글리세롤 모노히드록시스테아레이트, 에틸렌글리콜 모노히드록시스테아레이트, N-(2-히드록시에틸)-12-히드록시스테아르아미드, N,N'-에틸렌-비스-12-히드록시스테아르아미드, N,N'-에틸렌-비스-리시놀레아미드를 포함하는 6 내지 24개 탄소원자를 갖는 것과 같은 선형의 긴 사슬 아미드 또는 지방산 아미드를 갖는 선형 1차 알코올의 혼합물을 포함한다. 또한, n-프로필 설폰, n-펜틸 설폰, n-헥실 설폰, n-헵틸 설폰, n-옥틸 설폰, n-노닐 설폰, n-데실 설폰, n-운데실 설폰, n-도데실 설폰, n-트리데실 설폰, n-테트라데실 설폰, n-펜타데실 설폰, n-헥사데실 설폰과 같은 4 내지 16개 탄소원자를 갖는 선형의 긴 사슬 설폰도 적합한 잉크 비히클 물질이다.
미국 특허 제6,906,118호에 개시되어 있는 잉크 비히클 또한 사용될 수 있다. 상기 잉크 비히클은 미국 특허 제6,860,930호에 개시되어 있는 것과 같은 분지된 트리아미드를 포함할 수 있다.
Figure 112009047500559-PAT00008
상기에서, n은 34 내지 40의 평균값을 갖고, x, y 및 z는 각각 0 또는 정수일 수 있으며, x, y 및 z의 합은 5 내지 6이다.
벤질 프탈레이트, 트리아릴 포스페이트 에스테르, 펜타에리트리톨 테트라벤조에이트, 디알킬 아디페이트, 디알킬 프탈레이트, 디알킬 세바케이트, 알킬 벤질 프탈레이트, 에틸렌글리콜 모노스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 프로필렌글리콜 모노스테아레이트, 디시클로헥실 프탈레이트, 디페닐 이소프탈레이트, 트리페닐 포스페이트, 디메틸 이소프탈레이트 및 이들의 혼합물과 같은 고체 또는 액체 가소제 일 수 있는 가소제 또한 잉크 캐리어 내에 포함될 수 있다. 상기 가소제는 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 잉크 캐리어 내에 존재하며, 한 구현예에서는 잉크 캐리어 중량의 적어도 0.05%, 적어도 1%, 적어도 2%로 존재하고, 다른 구현예에서는 잉크 캐리어 중량의 15% 이하, 10% 이하 또는 5% 이하로 존재한다.
힌더드(hindered) 아민 항산화제가 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 잉크 내에 존재하며, 비록 그 양이 이들 범위 밖일 수도 있지만, 한 구현예에서는 잉크 캐리어 중량의 적어도 0.001%, 적어도 0.05% 또는 적어도 0.10%로 존재하고, 다 른 구현에에서는 잉크 캐리어 중량의 0.50% 이하, 0.25% 이하 또는 0.15% 이하로 존재한다.
적합한 힌더드 아민 항산화제의 예로는 하기 일반식의 것들을 포함한다.
Figure 112009047500559-PAT00009
상기에서, R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 수소원자 또는 선형, 분지형, 포화, 불포화, 고리형, 치환된 및 치환되지 않은 알킬기를 포함하는 알킬기일 수 있고, 산소, 질소, 황, 실리콘, 인, 붕소와 같은 헤테로원자가 상기 알킬기 내에 존재하거나 존재하지 않을 수 있으며, 적어도 1개 탄소원자를 갖는 한 구현예에서는, 치환된다면, 치환은 알킬 또는 페닐일 수 있다.
힌더드 페놀 항산화제 또한 제공될 수 있다. 한 구현예에서, 상기 힌더드 페놀은 상대적으로 고농도로 존재한다. 고농도의 힌더드 페놀 항산화제는 그 자체의 산화가 일어나는 것을 지연시킴으로써 장기간의 열안정성을 최대화한다. 상기 힌더드 페놀 항산화제는 잉크 캐리어 중량의 적어도 0.01%, 적어도 0.5%, 적어도 1.5%, 잉크 캐리어 중량의 4.0% 이하, 3.0% 이하, 2.5% 이하의 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 잉크 내에 존재한다. 2 이상의 이들 힌더드 페놀 항산화제의 혼합물 또한 도입될 수 있다.
잉크 비히클 내에 존재하는 안료, 실리카 또는 대체 나노입자를 분산 및 안정화시킬 목적으로 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 분산제가 잉크 내에 존재 할 수 있다. 상기 분산제는 잉크 캐리어 중량의 적어도 0.1% 또는 적어도 1%, 잉크 캐리어 중량의 30% 이하 또는 20% 이하로 존재한다. 적합한 분산제의 구체예는 미국 특허 제6,702,884호, 미국 특허 제6,841,590호에 개시되어 있는 것과 같은 폴리에스테르 분산제이다. 적합한 폴리에스테르 분산제의 예는 미국 특허 제3,996,059호에 개시되어 있다. 이때 상기 분산제는 하기 식의 폴리에스테르이다.
Figure 112009047500559-PAT00010
상기에서, R1은, 비록 그 수는 이들 범위 밖일 수도 있지만, 각각 8 내지 40 또는 8 내지 30 또는 8 내지 20개 탄소원자와 같이 적어도 8개 탄소원자를 함유하는 선형, 분지형, 포화, 불포화, 고리형, 치환된 및 치환되지 않은 알킬기를 포함하는 알킬렌기이고, 치환된다면, 치환은 (이들에 한정되는 것은 아니지만) 할로겐원자, 에테르기, 알데히드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 설페이트기, 설포네이트기, 설폰산기, 설파이드기, 설폭사이드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 설폰기, 아실기, 산 무수물기, 아자이드기, 아조기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 티오시아네이트기, 이소티오시아네이트기, 카르복실레이트기, 카르복시산기, 우레탄기, 우레아기 및 이들의 혼합물일 수 있으며, 2 이상의 치환체는 함께 결합하여 고리를 형성할 수 있고;
X는 (ⅰ) 산소원자, (ⅱ) 적어도 2개 탄소원자를 갖는 산소 또는 질소원자를 통해 카르보닐기에 부착된 알킬렌기이고; R2는 (ⅰ) 수소원자, (ⅱ) 1차, 2차 또는 3차 아민기 또는 산과의 그의 염, 또는 4차 암모늄염기; 및 n은 예를 들면 2 내지 20 또는 2 내지 10의 반복기 수를 나타내는 정수이다.
하기 일반식의 산화된 합성 또는 석유 왁스의 우레탄 유도체를 포함하는 다른 클래스(class)의 적합한 분산제 또한 잉크 비히클로 사용될 수 있다.
Figure 112009047500559-PAT00011
상기에서, R1은 식 CH3(CH2)n의 알킬기이고, n은 예를 들면 10 내지 150 또는 10 내지 100의 5 내지 200의 정수이며, R2는 아릴렌기이다. 이들 물질은 60℃ 내지 120℃, 70℃ 내지 100℃ 또는 70℃ 내지 90℃의 융점을 가질 수 있다. 시판되는 이들 물질의 예로는, 예를 들면 Baker Petrolite CA-11 (Mn=790, Mw/Mn=2.2), Petrolite WB-5 (Mn=650, Mw/Mn=1.7), Petrolite WB-17 (Mn=730, Mw/Mn=1.8)을 포함한다.
적합한 분산제의 다른 예는 미국 특허 제6,858,070호에 개시되어 있는 것과 같은 폴리알킬렌 숙신이미드 분산제이다.
로진 에스테르 수지, 이들의 혼합물 등도 또한 잉크 캐리어 내에 포함될 수 있다. 상기 로진 에스테르 수지는 잉크 캐리어 중량의 적어도 0.5%, 적어도 2% 또는 적어도 3%, 잉크 캐리어 중량의 20% 이하, 15% 이하 또는 10 % 이하의 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 잉크 캐리어 내에 존재한다.
본 명세서에 개시되어 있는 잉크는 균일한 분산을 최대화하고 실질적으로 응 집되지 않는 것과 같은 방식으로 상기 표면 개질된 실리카 분산물을 잉크 조성물 내에 분산시킴으로써 얻을 수 있다. 이는 에너지를 인가하면서 상기 용융된 잉크 내에 나노입자를 천천히 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 다른 방법은 용매-실리카 나노입자로부터 상당한 부분의 용매를 제거하는 단계 및 상기 잉크 캐리어 성분 내에 실리카 분산물을 퍼뜨리는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 저에너지 상변화 잉크 조성물의 제조 방법은 용매 및 왁스 내에 나노입자를 포함하는 나노입자 분산물을 포함하는 잉크 캐리어와 함께 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 잉크 캐리어는 그 내부에 분산되어 분포된 상기 나노입자의 실질적으로 균일한 분산을 나타내고, 그 내부에 분산된 나노입자 응집에 대한 실질적으로 증가된 저항성을 나타낸다.
상기 잉크 캐리어는 잉크 중량의 적어도 50%, 적어도 70% 또는 적어도 90%, 잉크 중량의 99% 이하, 98% 이하 또는 95% 이하의 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로, 제조된 상변화 잉크 내에 존재할 수 있다.
한 특정한 구현예에서, 잉크 캐리어는 110℃ 이하 또는 100℃ 이하의 융점을 갖는다.
상기 상변화 잉크 조성물은 또한 색소를 포함한다. 색소가 잉크 비히클 내에 용해 또는 분산될 수 있는 한, 염료, 안료, 이들의 혼합물 등을 포함하는 임의의 원하는 또는 효과적인 색소가 도입될 수 있다. 상기 상변화 캐리어 조성물은 Color Index (C.I.) Solvent Dyes, Disperse Dyes, 변형된 Acid 및 Direct Dyes, Basic Dyes, Sulphur Dyes, Vat Dyes 등과 같은 종래의 상변화 잉크 색소 물질과 조합되어 사용될 수 있다. 미국 특허 제5,621,022호 및 미국 특허 제5,231,135호에 개시되어 있는 것과 같은 폴리머성 염료 또한 사용될 수 있다.
안료 또한 상변화 잉크용으로 적합한 색소이다.
미국 특허 제6,472,523호, 미국 특허 제6,726,755호, 미국 특허 제6,476,219호, 미국 특허 제6,576,747호, 미국 특허 제6,713,614호, 미국 특허 제6,663,703호, 미국 특허 제6,755,902호, 미국 특허 제6,590,082호, 미국 특허 제6,696,552호, 미국 특허 제6,576,748호, 미국 특허 제6,646,111호, 미국 특허 제6,673,139호, 미국 특허 제6,958,406호 및 미국 특허 제7,053,227에 개시되어 있는 색소 또한 적합하다.
상기 색소는 원하는 색상 또는 색조를 얻기 위하여 잉크 조성물 중량의 적어도 0.1% 또는 적어도 0.2%, 또는 잉크 조성물 중량의 15% 이하 또는 8% 이하의 임의의 원하는 또는 효과적인 양으로 상변화 잉크 내에 존재한다.
한 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 잉크 조성물은 130℃ 이하, 120℃ 이하, 110℃ 이하, 100℃ 이하의 융점을 갖는다.
본 명세서에 개시된 방법에 의해 제조된 잉크 조성물은, 비록 분사 온도가 이들 범위 밖일 수도 있지만, 일반적으로 145℃ 이하, 130℃ 이하, 120℃ 이하, 110℃ 이하 또는 80℃ 이하의 분사 온도에서 용융 점도를 가지며, 한 구현예에서 용융 점도는 30 cp 이하, 25 cp 이하, 20 cp 이하, 2 cp 이상, 3 cp 이상 또는 약 4 cp 이상이다.
쇼우스루(showthrough)는 본 명세서에서 종이 반대면 위에 존재하는 고체 면 적 이미지의 결과인 종이 광학 밀도(OD)(백그라운드 차감)의 증가로서 정의된다.
대상 잉크와 관련하여, 쇼우스루는 인쇄된 상이 0.07 이하, 0.06 이하, 0.05 이하 또는 0.04 이하의 광학 밀도 단위가 되도록 실질적으로 감소될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 잉크는 직접 인쇄 잉크젯 공정 및 간접(오프셋) 인쇄 잉크젯 애플리케이션(application)용 장치 내에 도입될 수 있다. 다른 구현예는 본 명세서에 개시된 잉크를 잉크젯 인쇄 장치 내에 포함시키는 단계; 상기 잉크를 용융시키는 단계; 및 용융된 잉크의 액적이 기록 기재 위에 이미지화(imagewise) 패턴으로 토출되도록 하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 직접 인쇄 공정은 또한 미국 특허 제5,195,430호에 개시되어 있다. 본 명세서에 개시된 대로 제조된 잉크는 간접 인쇄 잉크젯 애플리케이션용 장치에 도입될 수 있다. 다른 구현예는 본 명세서에 개시된 대로 제조된 잉크를 잉크젯 인쇄 장치 내에 포함시키는 단계; 상기 잉크를 용융시키는 단계; 용융된 잉크의 액적이 중간 전달 부재(intermediate transfer member) 위에 이미지화 패턴으로 토출되도록 하는 단계; 및 이미지화 패턴 내의 잉크를 중간 전달 부재로부터 최종 기록 기재로 전달하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 특정 구현예에서, 상기 중간 전달 부재는 인쇄 장치 내의 최종 기록 시트 이상의 온도 및 용융된 잉크 이하의 온도로 가열된다. 오프셋 또는 간접 인쇄 방법은 미국 특허 제5,389,958호에 개시되어 있다. 한 특정한 구현예에서, 인쇄 장치는 압전 진동 요소의 진동(oscillation)에 의해 잉크의 액적이 이미지화 패턴으로 토출되도록 하는 압전기 인쇄 방법을 도입한다.
XEROX® 4024 지(紙), XEROX® Image Series 지, Courtland 4024 DP 지, 괘 선이 쳐진(ruled) 노트북 종이, 본드지, Sharp Company 실리카 코팅지와 같은 실리카 코팅지, JuJo 지, Hammermill Laserprint Paper와 같은 보통 용지, 투명 재료, 패브릭, 직물 산물, 플라스틱, 폴리머성 필름, 금속 및 목재와 같은 무기 기재를 포함하는 임의의 적합한 기재 또는 기록 시트가 도입될 수 있다.
실시예 1
먼저 잉크 베이스(base)는 하기 성분들을 혼합하고, 오버헤드(overhead) 교반기를 이용하여 600 ㎖ 비이커에서 120℃로 이들을 함께 용융 및 균일하게 블렌딩함으로써 제조된다: 118.5 g의 증류된 폴리에틸렌 왁스(PE 500, Baker Petrolite®, 털사, 오클라호마로부터 구입함. C-36의 평균 사슬 길이를 갖는 폴리에틸렌 호모폴리머), 29.7 g의 트리아미드 왁스(미국 특허 제6,860,930호의 실시예 Ⅱ에 개시되어 있는 대로 제조), Crompton 사로부터 구입가능한 0.3 g의 Naugard® 445(항산화제), 및 Noveon 사로부터 구입가능한 2.23 g의 Solsperse® 17000 폴리머성 분산제. 상기 용액을 미리 120℃로 가열된 1,800 g 1/8" 440 C Grade 25 스테인리스 스틸 볼을 갖는 01 Szegvari 어트리터(attritor)로 전달한다. Clariant 사로부터 구입한 7.82 g의 Permanent Rubin L5B 01 (PR57:1) 안료를 용융된 잉크 베이스에 천천히 첨가한다. 상기 분산물을 150 RPM에서 4시간 혼합하도록 하여 입자가 젖도록 하였다.
실시예 2
하기 성분들을 250 ㎖ 비이커에서 함께 용융 및 혼합한다: Baker Petrolite로부터 구입한 32.13 g의 증류된 폴리에틸렌 왁스, 3.07 g의 트리아미드 왁스(미국 특허 제6,860,930호에 개시되어 있는 대로 제조), Crompton 사로부터 구입가능한 40.89 g의 S-180(스테아릴 스테아르아미드), 23.51 g의 KE-100 수지, 아라카와 사로부터 상업적으로 구입가능한 수소화 아비에트(로진)산의 글리세롤 에스테르 및 Crompton 사로부터 구입가능한 0.24 g의 Naugard-445(항산화제). 상기 잉크를 Cowles-형 블레이드로 4,000 RPM에서 60분간 교반하면서 3.68 g의 H30TD (Wacker-Chemie GmbH로부터 상업적으로 구입가능한 PDMS 표면 개질된 실리카 나노입자)를 상기 용융된 용액에 천천히 첨가하여 나노입자가 분산되도록 한다.
실시예 1의 결과물인 127.8 g의 안료화 잉크 농축물을 가열된 600 ㎖ 비이커에 전달하고, 상기 용융된 잉크 성분을 수동으로 첨가 및 교반한다. 이후, 상기 잉크를 Cowles-형 블레이드로 4,000 RPM에서 4시간 교반하여 혼합되도록 하여 고품질의 PR57:1 입자 및 실리카 나노입자 분산물을 얻는다. 안료화 잉크의 제형은 표 1에 나타나 있다. 상기 잉크를 Pall 사로부터 구입가능한 1 미크론 필터를 이용하여 여과한다. 상기 잉크는 원추-평판 형상(50 ㎜)에서 Rheometrics Fluid Spectrometer RFS3으로 레올로지(rheology)를 측정함으로써 특정된다. 결과물인 실리카 나노입자의 분산물 및 PR57:1 입자는 인쇄 결과물의 분사성 및 인쇄 품질을 평가하기에 충분히 안정하다.
성분 양
증류된 폴리에틸렌 왁스, 500, Baker Petrolite 55.64
트리아미드 왁스* 11.78
S-180 스테아릴 스테아르아미드, Crompton Corporation 17.78
KE-100 수소화 로진 에스테르 수지, Arakawa Corporation 10.22
Nauguard® 445 항산화제 0.21
H30TD, PDMS 표면 개질된 실리카 나노입자, Wacker-Chemie GmnH 0.80
PR57:1, Permanent Rubine Pigment, Clariant Corporation 2.50
Solsperse® 1700, 폴리머성 분산제, Noveon Inc. 1.07
합계 100.00
* 미국 특허 제6,860,930의 실시예 Ⅱ에 개시된 대로 제조함.
실시예 3
H30TD 대신에 H30TX (HMDS/PDMS 표면 개질된 실리카 나노입자)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2에서와 같이 실리카 나노입자를 갖는 안료화 잉크를 제조한다.
실시예 4
H30TD 대신에 NANOBYK-3650 (각각 메톡시 프로필 아세테이트 및 메톡시 프로판올의 6/1 혼합물의 31% 분산물)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2에서와 같이 실리카 나노입자를 갖는 안료화 잉크를 제조한다. 이후, 혼합 장치에 교반기를 장착한 후, 상기 잉크를 120℃에서 2시간 교반하여 용매를 증발시킨다.
실시예 5
Xerox Phaser™ 8860 청록색 잉크(148.5 g)를 600 ㎖ 비이커에서 오븐에서 2시간 120℃에서 용융시킨다. Cowles-형 블레이드로 4,000 RPM에서 60분간 잉크를 교반하면서 NANOBYK-3650 (3 g, 각각 메톡시 프로필 아세테이트 및 메톡시 프로판올의 6/1 혼합물의 31% 분산물, BYK Chemie로부터 구입)을 한방울씩 첨가하여 나노입자를 분산시킨다. 이후, 혼합 장치에 교반기를 장착한 후, 상기 잉크를 120℃에서 2시간 교반하여 용매를 증발시킨다. 상기 잉크는 원추-평판 형상(50 ㎜)에서 Rheometrics Fluid Spectrometer RFS3으로 레올로지를 측정함으로써 특정된다. 결과물인 실리카 나노입자의 분산물은 인쇄 결과물의 분사성 및 인쇄 품질을 평가하기에 충분히 안정하다.
실시예 6
NONOBYK-3650 대신에 H30TX (1.5 g, HMDS/PDMS 표면 개질된 실리카 나노입자)를 사용하고, H30TX는 분말이기 때문에 용매 증발 공정이 없는 것을 제외하고는 실시예 5에서와 같이 실리카 나노입자를 갖는 잉크에 기초한 염료를 제조한다.
실시예 7
NONOBYK-3650 대신에 H30TD (1.5 g, PDMS 표면 개질된 실리카 나노입자)를 사용하고, H30TD는 분말이기 때문에 용매 증발 공정이 없는 것을 제외하고는 실시예 5에서와 같이 실리카 나노입자를 갖는 잉크에 기초한 염료를 제조한다.

Claims (4)

  1. 소수성기로 표면 개질된 실리카 나노입자 또는 소수성기로 표면 개질된 금속 옥사이드 나노입자 중 적어도 하나의 분산물을 포함하는 잉크 캐리어로서, 그 내부에 분산되어 분포된 상기 나노입자는 실질적으로 균일하게 분포되어 있고, 상기 잉크 캐리어는 그 내부에 분포된 상기 나노입자의 실질적인 응집에 대해 저항성이 있는 잉크 캐리어.
  2. 색소 및 청구항 1의 잉크 캐리어를 포함하는 상변화 잉크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성기는 알킬기, 아릴알킬기 또는 알킬아릴기; 또는
    상기 소수성기는 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 알킬기, 아릴알킬기 또는 알킬아릴기인 잉크 캐리어.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 소수성기는 폴리디메틸 실록산 또는 헥사디메틸 실란인 잉크 캐리어.
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