KR20130121036A - 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크 - Google Patents

빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크 Download PDF

Info

Publication number
KR20130121036A
KR20130121036A KR1020130045809A KR20130045809A KR20130121036A KR 20130121036 A KR20130121036 A KR 20130121036A KR 1020130045809 A KR1020130045809 A KR 1020130045809A KR 20130045809 A KR20130045809 A KR 20130045809A KR 20130121036 A KR20130121036 A KR 20130121036A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
ink
alkyl
Prior art date
Application number
KR1020130045809A
Other languages
English (en)
Inventor
가브리엘 이프타임
제니퍼 엘. 벨엘리
대릴 더블유. 반베시엔
피터 지. 오델
겐타로 모리미츠
나빈 초프라
Original Assignee
제록스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제록스 코포레이션 filed Critical 제록스 코포레이션
Publication of KR20130121036A publication Critical patent/KR20130121036A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/34—Hot-melt inks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Abstract

비결정질 화합물과 결정질 화합물을 포함하며 총 결정화 시간이 15초 미만인 상 변화 잉크 조성물 및 이의 제조 방법이 개시된다.

Description

빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크 {RAPID SOLIDIFYING CRYSTALLINE-AMORPHOUS INKS}
본 발명은 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 상변화 잉크 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 상 변화 잉크(종종 "핫 멜트 잉크"로 일컬어짐)는 대기 온도에서 고체 상태로 있지만, 잉크젯 인쇄 장치가 작동하는 고온에서는 액체 상태로 존재한다. 분사 온도에서 액체 잉크 방울은 인쇄 장치로부터 토출되며, 잉크 방울이 직접적으로 또는 가열된 중간 이송 벨트 또는 드럼을 통해 기록 매체의 표면과 접촉하는 경우에는 빠르게 고체화되어 소정 패턴의 고체화된 잉크 방울을 형성한다.
컬러 인쇄용 상 변화 잉크는 전형적으로 상 변화 잉크와 상용성이 있는 착색제와 조합되는 상 변화 잉크 담체 조성물을 포함한다. 구체적인 구현예에서, 일련의 컬러 상 변화 잉크는 상용성 있는 감산 기본 착색제(subtractive primary colorant)를 갖는 잉크 담체 조성물을 조합함으로써 형성될 수 있다. 상기 감산 기본 색상의 상 변화 잉크는 4가지 성분의 염료 또는 안료, 즉 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙을 포함할 수 있는데, 상기 잉크가 이들 4가지 색상으로 한정되는 것은 아니다. 이들 감산 기본 색상의 잉크는 하나의 염료 또는 안료, 또는 염료 또는 안료의 혼합물을 사용함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 마젠타는 솔벤트 레드 염료의 혼합물을 사용함으로써 얻을 수 있고, 또는 합성 블랙(composite black)은 몇 가지 염료를 혼합함으로써 얻을 수 있다. 착색제는 안료도 포함할 수 있다.
상 변화 잉크는 장기간 저장 등의 수송시에 실온에서 계속 고체 상태로 있기 때문에 잉크젯 프린터용으로 바람직하다. 아울러, 액체 잉크젯 잉크로의 잉크 증발의 결과로서 노즐 폐색과 관련된 문제점들이 대부분 없어짐으로써, 잉크젯 인쇄의 신뢰도가 향상되었다. 나아가, 잉크 방울이 최종 기록 매체(예컨대, 종이, 투명 재료 등) 상으로 직접 적용되는 상 변화 잉크젯 프린터에서는 방울이 기록 매체와 접촉하여 즉시 고체화되고, 그 결과 잉크가 인쇄 매체를 따라서 이동하는 것이 방지되어서 점(dot) 품질이 향상된다.
본 발명의 목적은 결정화 속도가 빨라서, 빠른 인쇄 환경에 적합한 상 변화 잉크를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 구현예에 따라, 비결정질 및 결정질 물질을 포함하며, 코팅된 종이 기재 상에 인쇄하는 것을 포함한 고속 잉크젯 인쇄에 적합한, 신규한 상 변화 잉크 조성물이 제공된다. 특히, 이들 상 변화 잉크는 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능하다.
특히, 본 구현예는 비결정질 화합물 및 결정질 화합물을 포함하는 상 변화 잉크로서, 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능한 상 변화 잉크를 제공한다.
구현예에서, 비결정질 화합물, 결정질 화합물 및 결정화 가속 첨가제를 포함하는 상 변화 잉크로서, 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능한 상 변화 잉크가 제공된다.
추가적인 구현예에서, 비결정질 화합물 및 결정질 화합물을 포함하는 상 변화 잉크로서, 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능하고, 상기 비결정질 화합물은, 적어도 하나의 작용기를 갖고 적어도 하나의 비결정질 말단기에 부착되는 비결정질 핵심 모이어티를 포함하며, 상기 결정질 화합물은, 적어도 하나의 작용기를 갖고 적어도 하나의 결정질 말단기에 부착되는 결정질 핵심 모이어티를 포함하며, 비결정질 핵심 모이어티 내의 어떠한 작용기도 결정질 핵심 모이어티의 어떠한 작용기와 동일하지 않고, 상기 비결정질 말단기는 알킬기를 포함하고, 상기 알킬기는 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것일 수 있고, 상기 결정질 말단기는 방향족기를 포함한다.
다른 구현예에서, 화학식 I의 타르타르산의 에스테르 또는 화학식 II의 시트르산의 에스테르를 포함하는 비결정질 화합물, 결정질 화합물 및 색료를 포함하며, 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능하고, 상기 결정질/비결정질 비율은 약 60:40 내지 약 95:5인 상 변화 잉크가 제공된다.
화학식 I
Figure pat00001
화학식 II
Figure pat00002
R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 알킬기이고, 상기 알킬기는 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것일 수 있다.
본 발명은 비결정질 및 결정질 물질을 포함하며, 코팅된 종이 기재 상에 인쇄하는 것을 포함한 고속 잉크젯 인쇄에 적합한, 상 변화 잉크 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 상 변화 잉크는 15초 미만의 총 결정화 시간으로 결정화가 가능하여, 빠른 인쇄 환경에서 사용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 결정화 개시부터 결정화 완료까지의 결정 형성 과정을 나타내는 TROM 과정을 설명하는 사진이다.
본 발명의 발명자들은, 선택적인 착색제와 함께 결정질 및 비결정질 물질로 이루어진 다수의 상 변화 잉크들이, 용융 상태로 기재 상에 인쇄될 때 느리게 고형화되는 현상을 발견하였다. 이렇게 느리게 고형화되는 잉크는, 예를 들어 분당 100 피트(feet) 이상의 속도로 인쇄되는 대량 인쇄와 같은, 고속 인쇄 환경에서 사용하기에는 적합하지 않다. 잉크의 고형화는, 냉각 시 잉크의 결정 성분의 결정화에 기인한다.
본 발명의 발명자들은, 결정질 및 비결정질 성분으로 이루어진 조성물의 빠른 결정화는 조성물의 고유 속성이 아니라는 것을 밝혀냈다.
일부 경우에 있어서, 결정질-비결정질 잉크의 결정화 과정은 결정질 및 비결정질 성분의 조합을 신중하게 선택함으로써 가속된다. 예를 들어, 소정의 결정질 성분이 임의의 한 비결정질 성분과 혼합되어 빠른 결정화 성질을 갖는 조성물을 제공할 수 있지만, 동일한 결정질 성분이 다른 비결정질 성분과 혼합될 때 조성물의 결정화가 느려지는 결과를 가져올 수도 있다.
다른 경우에 있어서, 소정의 결정질-비결정질 잉크 조성물은 적절한 결정화 가속제를 첨가함으로써 더욱 빠르게 결정화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 빠르게 결정화되는 결정질-비결정질 잉크 조성물은 통상의 기술자들에게 자명한 것이 아니며, 이를 제조하는 방법도 선행 기술들에 의해 개시되지 않았다.
빠른 인쇄를 위한 테스트 잉크의 적합성을 평가하기 위하여, 결정질 성분을 포함하는 상 변화 잉크의 결정화 속도를 측정하는 정량적인 방법이 개발되었다.
TROM (Time-Resolved Optical Microscopy)은 다양한 테스트 샘플들 간의 비교를 가능하게 해주며, 그 결과, 빠르게 결정화되는 잉크의 설계와 관련된 과정을 관찰하는 데에 유용한 도구가 된다.
TROM은 극성광학현미경법(Polarized Optical Microscopy; POM)을 사용하여 결정의 출현 및 성장을 관찰한다. 샘플은 현미경의 교차하는 편광자 사이에 위치한다. 결정질 물질들은 복굴절성을 갖고 있기 때문에 가시적(visible)이다. 비결정질 물질들 또는 액체, 이와 유사한 것들, 예를 들어, 빛을 투과시키지 않는 용융 상태의 잉크는 POM으로 관찰할 때 까맣게 나타난다. 따라서, POM은 결정질 성분을 볼 때 영상 대조(image contrast)를 가능하게 하며, 용융 상태에서 일정 온도까지 냉각될 때 결정질-비결정질 잉크의 결정화 반응동역학을 추구하는 것을 가능하게 한다.
상이하고 다양한 샘플들 간의 비교를 가능하게 하는 데이터를 얻기 위하여, 실제 인쇄 과정에 대한 많은 파라미터들을 포함하는 것을 목표로 하여, 표준화된 TROM 실험 조건들이 수립되었다.
필수적인 파라미터들로는 (a) 16-25 mm 의 직경 및 0.2 mm 내지 0.5 mm의 두께를 갖는 유리 슬라이드, (b) 5 내지 25 미크론 범위의 잉크 샘플 두께 및 (c) 40 ℃의 냉각 온도 등을 포함한다.
결정화 속도의 측정을 위해, 샘플은 오프라인 전열기를 통해 예상되는 제팅(jetting) 온도(점도 = 10-12 cps)로 가열되고, 그 후 광학현미경과 결합된 냉각 스테이지로 이송된다. 상기 냉각 스테이지는 열 및 액화 질소의 공급 조절을 통해 미리 정해진 온도에서 온도가 유지된다. 이러한 실험 모델은, 실제의 인쇄 과정에서 잉크 방울이 제팅(jetting)되는 드럼/종이의 예상되는 온도(여기에 개시된 실험용 온도는 40 ℃)로 설정되며, 결정 형성 및 성장은 카메라로 기록된다.
TROM에서의 주요 단계가 도 1에 도시되고 있다. 도 1은 단지 비결정질 및 결정질 성분만을 포함하는(염료나 안료를 포함하지 않는) 주선(mainline) 잉크 베이스의 측정 과정의 주요 단계를 강조하여 나타내고 있다. POM을 사용하여 관찰할 때, 용융상태인 0초 경과 시에는, 결정질-비결정질 잉크는 빛이 통과하지 않아 까맣게 보인다. 샘플이 결정화되면서, 결정질 영역이 더 밝게 나타나기 시작한다. TROM에서의 숫자들은 최초 결정(결정화가 시작)으로부터 마지막 결정(결정화가 완료) 까지의 시간을 의미한다.
TROM 과정에서 측정된 주요 파라미터들의 정의는 아래와 같다.
Time zero(T=0s) = 용융된 샘플이 현미경 아래의 냉각 스테이지에 위치함
T onset = 최초 결정이 나타난 시간
T growth = 최초 결정(T onset)으로부터 결정화의 완료시(T total)까지의 결 정 성장 기간
T total = T onset + T growth
선택된 잉크에 대하여 TROM 방법으로 얻은 결정화 시간은 실제 인쇄 장치에서의 잉크 방울의 결정화 시간과 동일하지 않다는 것을 이해할 필요가 있다. 프린터와 같은 실제 인쇄 장치에서는, 잉크는 훨씬 더 빠르게 고형화된다. 우리는 TROM 방법에 의해 측정된 총 결정화 시간과 프린터 내 잉크의 고형화 시간 간에 연관성이 있는 것으로 결론내렸다. 상술한 표준화된 조건에서, TROM 방법에 의해 측정한 결과 우리는 잉크가 10-15초 혹은 그보다 빠른 시간 내에 고형화되며, 빠른 인쇄, 일반적으로 100 피트/분 또는 그 이상의 인쇄 속도를 갖는 빠른 인쇄에 적합한 것으로 결론내렸다. 따라서, 본 개시의 목적을 위해, 15초보다 적은 고형화 시간을 갖는 고형화를 빠른 고형화로 간주한다.
특정의 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크는 결정질 성분과 비결정질 성분이 제한된 양립성을 갖는 조성물을 이용하여 제공될 수 있다. 제한된 양립성에 의해, 두 성분은 용융 상태에서 냉각될 때 빠르게 상 분리되는 경향을 갖는다. 제한된 양립성은, 빠른 결정화가 가능하도록 하기 위하여, 선택된 한 쌍의 결정질 및 비결정질 성분 각각의 화학 구조 내에 존재하는 작용기들 간의 관계에 대한 설계 규칙을 만족시키는 결정질 성분과 비결정질 성분을 선택함으로써 얻어진다.
상기 설계 규칙은 하기와 같다.
(1) 상 변화 잉크 조성물은 비결정질 화합물과 결정질 화합물을 포함한다.
(2) 상기 비결정질 화합물은, 적어도 하나의 작용기를 갖고 적어도 하나의 비결정질 말단기에 부착되는 비결정질 핵심 모이어티를 포함하며, 상기 비결정질 말단기는 알킬기를 포함하고, 상기 알킬기는 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 비결정질 화합물의 구조를 나타내는 도식을 하기에 나타낸다.
Figure pat00003
(3) 상기 결정질 화합물은, 적어도 하나의 작용기를 갖고 적어도 하나의 결정질 말단기에 부착되는 결정질 핵심 모이어티를 포함하며, 상기 결정질 말단기는 방향족기를 포함한다. 결정질 화합물의 구조를 나타내는 도식을 하기에 나타낸다.
Figure pat00004
(4) 비결정질 핵심 모이어티의 어떠한 작용기도 결정질 핵심 모이어티의 작용기와 동일하지 않다.
구현예에서, 상기 비결정질 화합물은 화학식 I로 나타내어지는 타르타르산(tartaric acid)의 에스테르 또는 화학식 II로 나타내어지는 시트르산(citric acid)의 에스테르를 포함할 수 있다.
화학식 I
Figure pat00005
화학식 II
Figure pat00006
R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 알킬기이고, 상기 알킬기는 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 특정 구현예에서는, R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로, 선택적으로 한 개 혹은 그 이상의 알킬기로 치환된 시클로헥실기이다. 이런 특정 구현예에서는, 상기 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 t-부틸로부터 선택된다. 특정 구현예에서, R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로, 선택적으로 한 개 혹은 그 이상의 알킬기로 치환된 시클로헥실기이며, 상기 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 t-부틸로부터 선택된다.
화학식 I을 참조하면, 특정 구현예에서, R1 및 R2 중 하나는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고, 나머지 하나는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실, 4-t-부틸시클로헥실 또는 시클로헥실이거나, 혹은 R1 및 R2 중 하나는 4-t-부틸시클로헥실이고, 나머지 하나는 시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R1 및 R2는 각각 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R1은 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고 R2는 4-t-부틸시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R1은 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고 R2는 시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R1은 4-t-부틸시클로헥실이고 R2는 시클로헥실이다.
화학식 II를 참조하면, 특정 구현예에서, R3, R4 및 R5 중 하나는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고, R3, R4 및 R5 중 다른 하나는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실, 4-t-부틸시클로헥실 또는 시클로헥실이거나, 혹은 R3, R4 및 R5는 4-t-부틸시클로헥실이고, R3, R4 및 R5 중 다른 하나는 시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R3, R4 및 R5는 각각 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R3는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고 R4 및 R5는 각각 4-t-부틸시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R3는 2-이소프로필-5-메틸시클로헥실이고 R4 및 R5는 각각 시클로헥실이다. 특정 구현예에서, R1은 4-t-부틸시클로헥실이고 R4 및 R5는 각각 시클로헥실이다.
상기 비결정질 물질은 하기 화학식을 갖는 타르타르산의 에스테르를 포함할 수 있다.
Figure pat00007
R1 및 R2는 각각 독립적으로 또는 서로 동일하거나 상이하게, 알킬기로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 알킬기 부분은 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 특정 구현예에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 t-부틸로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 알킬기로 선택적으로 치환된 시클로헥실기이다.
타르타르산의 주요 골격은 L-(+)-타르타르산, D-(-)-타르타르산, DL-타르타르산 또는 메조타르타르산 및 그들의 혼합물 중에서 선택된다. 타르타르산의 R기 및 입체구조에 따라서, 에스테르는 결정을 형성하거나 안정한 비결정질 화합물을 형성할 수 있다. 구체적인 구현예에서, 상기 비결정질 화합물은 di-L-멘틸 L-타르타르산 염, di-DL-멘틸 L-타르타르산 염(DMT), di-L-멘틸 DL-타르타르산 염, di-DL-멘틸 DL-타르타르산 염 및 임의의 입체이성질체 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
에스테르화에 지방족 알콜 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에스테르화에 두개의 지방족 알콜 혼합물이 사용될 수 있다. 이러한 혼합 반응에 사용될 수 있는 지방족 알콜의 적절한 예로는 시클로헥산올 및 치환된 시클로헥산올(예를 들어, 2-, 3- 또는 4- -t-부틸시클로헥산올)을 들 수 있다. 상기 지방족 알콜의 몰비는 25:75 ~ 75:25, 40:60 ~ 60:40 또는 약 50:50일 수 있다.
상기 비결정질 화합물은 시트르산의 에스테르를 포함할 수 있다. 이들 비결정질 물질들은 시트르산의 에스테르화 반응에 의해 합성된다. 특히, 시트르산은 다양한 알콜과 함께 반응하여 tri-에스테르를 형성한다. 상기 비결정질 화합물은 타르타르산의 에스테르화 반응에 의해 합성된다.
이러한 물질들은 제팅 온도(≤140℃, 또는 약 100 내지 약 140℃, 또는 약 105 내지 약 140℃) 부근에서 비교적 낮은 점도(<102 센티푸아즈(cps), 또는 약 1 내지 약 100 cps, 또는 약 5 내지 약 95 cps)를 보여주지만, 실온에서는 매우 높은 점도(>105)를 보여준다. 이러한 특징들로 인해 상기 물질은 비결정질 성분으로서 좋은 선택대상이 될 수 있다.
특히, di-DL-멘틸 L-타르타르산 염(DMT)은 본 잉크 구현예에서 비결정질 화합물로서 사용하기에 특별히 적합한 것으로 밝혀졌다.
상기 비결정질 성분을 합성하기 위하여, 타르타르산은 다양한 알콜과 반응하여 di-에스테르를 형성한다. 에스테르화에는 다양한 알콜이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 멘톨, 이소멘톨, 네오멘톨, 이소네오멘톨 및 임의의 입체이성질체 및 그들의 혼합물이 사용될 수 있다. 에스테르화에는 지방족 알콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에스테르화에 두개의 지방족 알콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 지방족 알콜의 몰비는 25:75 ~ 75:25, 40:60 ~ 60:40 또는 약 50:50일 수 있다. 타르타르산과 반응할 때 비결정질 화합물을 형성하는 혼합물로 사용될 수 있는 적절한 지방족 알콜의 예로는, 시클로헥산올 및 치환된 시클로헥산올(예를 들어, 2-, 3-, 또는 4-tert-부틸-시클로헥산올)을 들 수 있다. 구현예에서는, 2 혹은 그 이상의 몰당량의 알콜이, 타르타르산의 di-에스테르를 생산하기 위한 반응에 사용될 수 있다. 1 몰당량의 알콜이 사용되는 경우, 결과물은 대부분 모노-에스테르이다.
상기 비결정질 물질은 하기 구조를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00008
R3, R4 및 R5는 독립적으로 알킬기이고, 상기 알킬기는 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 포화 또는 불포화일 수 있으며, 치환 또는 비치환된 것, 및 그들의 혼합물 일 수 있다. 특히, tri-DL-멘틸 시트르산 염(TMC)은 인쇄 이미지에 강고성을 부여하기에 적합한 열적 및 유동학적 속성을 만족시키는 바람직한 비결정질 선택대상이다.
이러한 비결정질 물질들은 시트르산의 에스테르화 반응에 의해 합성된다. 특히, 시트르산은 개시된 합성 계획에 따라 다양한 알콜과 반응하여 tri-에스테르를 만든다. 구현예에서, 상 변화 잉크 조성물은 에스테르화 반응에서, 시트르산으로부터 합성된 비결정질 화합물과 적어도 하나의 알콜을 사용하여 얻어진다.
구현예에서, 상기 비결정질 화합물은 결정질 화합물과 함께 배합되어 고체 잉크 조성물을 형성한다. 상기 잉크 조성물은 양호한 유동학적 특성을 보여준다. K-proof에 의해 코팅된 종이에 상기 고체 잉크 조성물로 인쇄한 인쇄 샘플은 우수한 강고성을 보인다.
구현예에서, 상기 고체 잉크 조성물은 에스테르화 반응에서 타르타르산과 적어도 하나의 알콜로부터 합성된 비결정질 화합물을 이용하여 얻어질 수 있다. 상기 고체 잉크 조성물은 결정질 화합물 및 색료와 결합한 비결정질 화합물을 포함한다. 본 구현예는 요구되는 수준의 점도를 유지하면서, 액체로부터 고체로의 예리한 상 전이를 인식할 수 있고, 단단하고 강고한 인쇄된 이미지를 얻을 수 있는, 비결정질 화합물 및 결정질 화합물 간의 균형을 포함한다. 이 잉크로 만들어진 인쇄물은 상업적으로 이용할 수 있는 잉크를 능가하는 장점, 예를 들어 긁힘에 대한 더 우수한 강고성이 있음을 입증하였다. 따라서, 고체 잉크용 비결정질 화합물을 제공하는, 타르타르산의 본 에스테르는, 바람직한 유동학적 특성을 가지며 잉크젯 인쇄를 위해 요구되는 많은 요구 사항을 만족시키는 강고한 잉크를 생산해내는 것으로 밝혀졌다.
구현예에서, 상기 비결정질 물질은 상기 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 약 5~40 중량%, 또는 약 5~35 중량%, 또는 약 10~30 중량%의 양으로 존재한다.
상기 결정질 물질은 약 140℃의 온도에서 예리한 결정화 및 비교적 낮은 점도(≤12 센티푸아즈(cps), 또는 약 0.5 내지 약 20 cps, 또는 약 1 내지 약 15 cps)를 보이지만, 실온에서는 매우 높은 점도(> 106 cps)를 보인다. 이러한 물질들은 150℃ 미만, 또는 약 65℃ 내지 약 150℃, 또는 약 66℃ 내지 약 145℃의 용융 온도(T용융)를 갖고, 60℃를 초과, 또는 약 60℃ 내지 약 140℃, 또는 약 65℃ 내지 약 120℃의 결정화 온도(T결정화)를 갖는다. 상기 T용융와 T결정화 간의 ΔT는 약 55℃ 미만이다.
상기 결정질 성분은 아미드, 방향족 에스테르, 지방족 선형 이산의 에스테르, 우레탄, 술폰, 또는 그들의 혼합물을 포함할 수 있다. 결정질 물질들은 하기 구조를 포함한다.
화학식 IV
Figure pat00009
R8 및 R9는 동일하거나 상이할 수 있고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기일 수 있고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 방향족기로 이루어진 군에서 선택된다.
결정질 물질은 하기 구조를 포함한다.
화학식 V
Figure pat00010
R10 및 R11은 동일하거나 상이할 수 있고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기일 수 있고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는(상기 범위 밖의 탄소 원자 개수를 가질 수도 있다) 방향족기 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, R10 및 R11 중 적어도 하나는 방향족기이고 p는 0 또는 1이다.
결정질 방향족 에테르의 비제한적 예로는,
Figure pat00011
및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
결정질 물질들은 하기 구조를 갖는 지방족 선형 이산의 에스테르를 포함할 수 있다.
화학식 VI
Figure pat00012
R12는 치환 또는 비치환된 알킬 사슬일 수 있고 -(CH2)1- 내지 -(CH2)12-로 이루어진 군에서 선택되며, R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬기를 포함하는 치환기로 치환 또는 비치환된 방향족기 또는 헤테로방향족기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 알킬부는 선형, 분지형 또는 환형일 수 있다.
결정질 물질들은 하기 구조를 갖는 다이우레테인(diurethanes)을 포함할 수 있다.
화학식 VII
Figure pat00013
Q는 알칸디일(alkanediyl)이고; R15 및 R16은 각각 독립적으로, 하나 혹은 그 이상의 알킬로 선택적으로 치환된 페닐 또는 시클로헥실이고; i는 0 또는 1; j는 0 또는 1; p는 1 내지 4; q는 1 내지 4이다. 이러한 특정 구현예에서, R15 및 R16은 페닐이다. 특정 구현예에서, Q는 -(CH2)n-이고 n은 4 내지 8이다. 이러한 특정 구현예에서, n은 6이다. 특정 구현예에서, R15 및 R16은 독립적으로 벤질, 2-페닐에틸, 2-페녹시에틸, C6H5(CH2)4-, 시클로헥실, 2-메틸시클로헥실, 3-페닐프로파닐, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 시클로헥실메틸, 2-메틸시클로헥실메틸, 3-메틸시클로헥실메틸, 4-메틸시클로헥실메틸, 및 4-에틸시클로헥사닐로부터 선택된다.
결정질 성분들은 하기 구조를 갖는 술폰 화합물일 수 있다.
화학식 VIII
Figure pat00014
R17 및 R18은 동일하거나 상이할 수 있고, R17 및 R18은 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 7 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기일 수 있고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 20개의 탄소 원자, 또는 약 6 내지 약 10개의 탄소 원자를 갖는(상기 범위 밖의 탄소 원자 개수를 가질 수도 있다) 방향족기 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
특정 구현예에서, R17 및 R18은 각각 독립적으로, 하나 혹은 그 이상의 할로기, 아미노기, 하이드록시기 또는 시아노기 및 그들의 조합으로 선택적으로 치환된 알킬 또는 아릴이거나, 또는 R17 및 R18은 S 원자로 서로 합쳐져 헤테로 환형 고리를 형성한 것일 수 있다. 이러한 특정 구현예에서, R17 및 R18은 각각 독립적으로, 선택적으로 치환된 알킬, 예를 들어, 메틸, 에틸, 이소프로필, n-부틸 또는 t-부틸이다.이러한 특정 구현예에서, R17 및 R18은 각각 독립적으로 하나 혹은 그 이상의 아미노, 클로로, 플루오로, 하이드록시, 시아노 또는 그들의 조합으로 치환된다. 아릴기에 대한 치환은 페닐기 및 그들의 조합의 오르소(ortho), 메타(meta) 또는 파라(para) 위치에서 이루어질 수 있다. 특정 구현예에서, R17 및 R18은 각각 독립적으로 2-하이드록시에틸 또는 시아노메틸이다.
특정 구현예에서, 결정질 성분은 디페닐 술폰, 디메틸 술폰, 비스(4-하이드록시페닐)술폰, 비스(4-아미노페닐)술폰, 비스(3-아미노페닐)술폰, 비스(4-클로로페닐)술폰, 비스(4-플루오로페닐)술폰, 2-하이드록시페닐-4-하이드록시페닐 술폰, 페닐-4-클로로페닐 술폰, 페닐-2-아미노페닐 술폰, 비스(3-아미노-4-하이드록시페닐)술폰, 디벤질 술폰, 메틸에틸 술폰, 디에틸 술폰, 메틸이소프로필 술폰, 에틸이소프로필 술폰, 디-n-부틸 술폰, 디비닐 술폰, 메틸-2-하이드록시메틸 술폰, 메틸클로로메틸 술폰, 술포란(sulfolane), 3-술포렌(3-sulfolene), 및 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 상 변화 잉크는 유기 색소, 무기 핵제 또는 지방산 같은 결정화 가속 첨가제를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 적절한 결정화 가속제는 유기 색소를 포함한다. 적절한 유기 색소는 'the Society of Dyers and Colourists and the American Association of Textile Chemists and Colorists'에서 발행한 색상 색인에 열거된 것들을 포함하며, 이에 제한되지 않는다.
구체적인 구현예에서, 상기 색소는 상기 잉크 조성물 내에, 상기 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 약 0.1 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 적어도 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 적어도 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 적어도 약 1 중량% 내지 약 5 중량%로 존재한다.
전형적으로 본 개시에 따른 사용에 적합한 상기 유기 색소 입자는 10 nm 내지 400 nm, 더 구체적으로는 50 nm 내지 300 nm, 또는 80 nm 내지 250 nm의 평균입자크기를 갖는다.
일부 구현예에서, 적합한 결정화 가속제는 무기 핵 나노입자 물질을 포함한다. 무기 핵제는 실리카, 실리카 다이옥사이드, 알루미나, 산화아연, 무기 산화물, 활석, 바륨, 칼슘, 나트륨, 리튬, 알루미늄 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
특정 구현예에서, 무기 핵제는 나노 입자이다. 무기 핵제 입자 사이즈는 전형적으로 2 nm 내지 약 300 nm의 범위를 갖는다. 임의의 한 구현예에서, 상기 잉크 조성물은 약 10 nm 내지 약 100 nm의 입자 사이즈를 갖는 무기 핵제 입자를 포함한다.
전형적으로, 상기 무기 핵제는 상기 잉크 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 3 중량%로 존재한다.
일부 구현예에서, 상기 결정화 가속제는 지방산이다.
적합한 지방산의 구체적이고 비제한적인 예는, 팔미트산(헥사데칸산), 팔미톨레산(9-헥사디센산), 스테아르산(옥타데칸산), 올레산(9-옥타디센산), 리시놀산(12-하이드록시-9-옥타디센산), 바크센산(11-옥타디센산), 리놀레산(9,12-옥타데카디엔산), 알파-리놀레산(9,12,15-옥타데카트리엔산), 감마-리놀레산(6,9,12-옥타데카트리엔산), 아라킨산(에이코산산), 가돌레산(9-에이코산산), 아라키돈산(5,8,11,14-에이코사테트라에노산), 에루크산(13-도코세논산) 및 그들의 혼합물을 포함하며, 이에 제한되지 않는다. 특정 구현예에서, 상기 지방산은 스테아르산이다. 특정 구현예에서, 상기 지방산은 베헨산이다.
상기 지방산의 본 발명의 잉크 조성물의 총 중량에 대한 중량비는 약 0.1 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 10 중량%이다.
특정 구현예에서, 상 변화 잉크 조성물은 결정질 성분 및 비결정질 성분의 혼합물을 포함하며, 일반적인 중량비는 약 60:40 내지 약 95:5이다. 보다 구체적인 구현예에서, 결정질 성분의 비결정질 성분에 대한 중량비는 약 65:35 내지 약 95:5, 또는 약 70:30 내지 약 90:10, 또는 약 70:30 내지 약 80:20이다. 다른 구현예에서, 상기 결정질 성분 및 상기 비결정질 성분은 약 1.5 내지 약 20 또는 약 2.0 내지 약 10의 중량비로 혼합된다. 각 성분은 상 변화 잉크에 구체적인 속성을 부여하며, 상기 성분들의 혼합은 잉크가 비코팅 및 코팅된 기재 상에서 우수한 강고성을 보일 수 있게 해준다. 잉크 내의 상기 결정질 성분은 냉각 시에 빠른 결정화를 통하여 상 변화를 유도한다. 또한, 상기 결정질 성분은 최종 잉크막의 구조를 정립하는데에도 기여하며, 비결정질 성분의 끈적끈적한 성질을 감소시켜 강고한 잉크를 만든다. 상기 비결정질 성분은 인쇄된 잉크에 끈적끈적한 성질을 제공하고 강고성을 제공하는데 기여한다.
본 구현예의 상기 결정질 물질 및 비결정질 물질은 서로 혼합될 수 있음이 밝혀졌고, 상기 결정질 물질과 비결정질 물질이 혼합된 잉크 조성물은 우수한 유동학적 속성을 보여준다. K-proof에 의해 코팅된 종이 상에 상기 상 변화 잉크 조성물로 제작한 이미지 샘플은 우수한 강고성을 보여준다. K-proofer는 인쇄점에서 일반적으로 사용되는 테스트 장치이다. 본 구현예는 요구되는 수준의 점도를 유지하면서, 액체로부터 고체로의 예리한 상 전이를 인식할 수 있고, 단단하고 강고한 인쇄된 이미지를 얻을 수 있는, 비결정질 화합물 및 결정질 화합물 간의 균형을 포함한다. 이 잉크로 만들어진 인쇄물은 상업적으로 이용할 수 있는 잉크를 능가하는 장점, 예를 들어 긁힘에 대한 더 우수한 강고성이 있음을 입증하였다.
구현예에서, 용융 상태에서, 상기 결과적인 고체 잉크는 제팅 온도에서 약 1 내지 약 22 cps의 점도, 또는 약 4 내지 약 15 cps, 또는 약 6 내지 약 12 cps의 점도를 갖는다. 상기 제팅 온도는 전형적으로 약 100℃ 내지 약 140℃의 범위를 포함한다. 구현예에서, 상기 고체 잉크는 실온에서 약 106 cps를 초과하는 점도를 갖는다. 구현예에서, 상기 고체 잉크는, 10℃/분의 속도로 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 결정되는 바와 같이, 약 65 내지 약 150℃, 또는 약 70 내지 약 140℃, 또는 약 80 내지 약 135℃의 T용융를 갖고, 약 40 내지 약 140℃, 또는 약 45 내지 약 130℃, 또는 약 50 내지 약 120℃의 T결정화를 갖는다.
상기 잉크는, 산화로부터 이미지를 보호하고 잉크 저장 용기에 가열된 용융상태로 존재하는 동안 잉크 조성물이 산화되는 것을 방지하기 위해, 선택적으로 항산화제를 포함할 수 있다. 상기 항산화제는, 상기 잉크의 총 중량에 대하여 약 0.25 내지 약 10 중량% 또는 약 1 내지 약 5 중량%와 같이, 임의의 요구되는 혹은 효과적인 양으로 잉크 내에 존재할 수 있다.
구현예에서, 여기에 기재된 상기 상 변화 잉크 조성물은 또한 색료를 포함할 수 있다. 임의의 요구되는 혹은 효과적인 색료가 상기 상변화 잉크 조성물에 포함될 수 있으며, 상기 색료는 염료, 착색제 또는 그들의 혼합물 등을 포함할 수 있고, 상기 잉크 담체에 용해 또는 분산될 수 있다. 상기 잉크 조성물 내에 분산 혹은 용해될 수 있고 다른 잉크 조성물들과 함께 사용할 수 있는 것이라면 어떤 염료나 착색제도 선택할 수 있다. 상 변화 담체 조성물은 일반적인 상 변화 잉크 색료 물질들과 함께 사용될 수 있다.
구현예에서, 용제 염료가 사용된다. 여기서 적합하게 사용될 수 있는 용제 염료의 예는, 여기에 개시된 상기 잉크 담체와 함께 사용할 수 있는 성질 덕분에 주정용 염료(spirit soluble dye)를 포함할 수 있다. 적합한 주정용 염료의 예들은, Neozapon Red 492 (BASF); Orasol Red G (Pylam Products); Direct Brilliant Pink B (Global Colors); Aizen Spilon Red C-BH (Hodogaya Chemical); Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku); Spirit Fast Yellow 3G; Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical); Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Clariant); Pergasol Yellow 5RA EX (Classic Dyestuffs); Orasol Black RLI (BASF); Savinyl Black RLS (Clariant); Morfast Black 101 (Rohm and Haas); Orasol Blue GN (Pylam Products); Thermoplast Blue 670 (BASF); Savinyl Blue GLS (Sandoz); Luxol Fast Blue MBSN (Pylam); Sevron Blue 5GMF (Classic Dyestuffs); Basacid Blue 750 (BASF); Keyplast Blue E (Keystone Aniline Corporation); Neozapon Black X51 (C.I. Solvent Black, C.I. 12195) (BASF); Sudan Blue 670 (C.I. 61554) (BASF); Sudan Yellow 146 (C.I. 12700) (BASF); Sudan Red 462 (C.I. 260501) (BASF) 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
착색제는 원하는 색상 또는 색조를 얻기 위해 상 변화 잉크 내에 임의의 원하는 또는 유효한 양으로 존재할 수 있으며, 예를 들어 잉크 중량의 적어도 약 0.1% 내지 잉크 중량의 약 50%, 잉크 중량의 적어도 약 0.2% 내지 잉크 중량의 약 20%, 및 잉크 중량의 적어도 약 0.5% 내지 잉크 중량의 약 10%의 양으로 존재할 수 있다.
구현예에서, 용융 상태에서, 상기 상 변화 잉크에 사용되는 잉크 담체는 제팅 온도에서 약 1 내지 약 22 cps의 점도, 또는 약 4 내지 약 15 cps, 또는 약 6 내지 약 12 cps의 점도를 갖는다. 상기 제팅 온도는 전형적으로 약 100℃ 내지 약 140℃의 범위를 포함한다. 구현예에서, 상기 고체 잉크는 실온에서 약 106 cps를 초과하는 점도를 갖는다. 구현예에서, 상기 고체 잉크는, 10℃/분의 속도로 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 결정되는 바와 같이, 약 65 내지 약 140℃, 또는 약 70 내지 약 140℃, 또는 약 80 내지 약 135℃의 T용융를 갖고, 약 40 내지 약 140℃, 또는 약 45 내지 약 130℃, 또는 약 50 내지 약 120℃의 T결정화를 갖는다.
상기 잉크 담체의 각 성분들은 서로 혼합될 수 있고, 그 후 상기 혼합물은 적어도 용융점, 예를 들어, 약 60℃ 내지 약 150℃, 80℃ 내지 약 145℃, 및 85℃ 내지 약 140℃까지 가열된다. 상기 색료는 잉크 성분들이 가열되기 전에 첨가되거나 잉크 성분들이 가열된 후에 첨가될 수 있다. 착색제가 색료로서 선택되는 경우, 용융된 혼합물을 마쇄기(attritor) 또는 볼 밀 장치(ball mill apparatus) 또는 다른 고에너지 혼합 장치에서 분쇄하여 잉크 담체 내에서의 착색제의 분산을 달성할 수 있다. 그런 다음, 가열된 혼합물을 약 5초 내지 약 30분 혹은 그 이상 동안 교반하여 실질적으로 균질이고 균일한 용융물을 얻은 다음, 상기 잉크를 주위 온도(전형적으로 약 20℃ 내지 약 25℃)로 냉각시킨다. 구체적인 구현예에서, 형성 과정 동안, 용융 상태의 상기 잉크는 몰드 내로 부어진 후 냉각되고 고형화되어 잉크 스틱(ink stick)을 형성한다.
상기 잉크는 직접 인쇄 잉크젯 장치 및 간접(오프셋) 인쇄 잉크젯 장치에 사용될 수 있다. 여기에 개시된 다른 구현예는 여기에 개시된 잉크젯 인쇄 장치에 잉크를 결합하고, 상기 잉크를 용융시키고, 상기 용융된 잉크 방울을 기록 기재 상의 이미지 패턴으로 분사하는 것을 포함하는 과정에 대한 것이다.
여기에 개시된 상 변화 잉크는 코팅된 보통 용지와 같은 임의의 적합한 기재 또는 기록 시트와 함께 사용될 수 있다. 코팅된 종이는 실리카 코팅지, 예컨대 Sharp Company사의 실리카 코팅지, JuJo 용지, HAMMERMILL LASERPRINT 용지 등, 광택 코팅지, 예컨대 XEROX Digital Color Elite Gloss, Sappi Warren Papers LUSTROGLOSS, 특별지, 예컨대 Xerox DURAPAPER 등을 포함한다. 보통 용지는, 예컨대 XEROX 4200 페이퍼, XEROX 이미지 시리즈 용지, Courtland 4024 DP 페이퍼, 공책 괘지(ruled notebook paper), 본드지(bond paper)를 포함한다. 투명 물질, 직물, 섬유 제품, 플라스틱, 폴리머성 필름, 무기 기록 매개체, 예컨대 금속 및 목재 등도 또한 사용될 수 있다.
실시예 1
표 1 및 표 2에 나타낸 결정질 및 비결정질 물질의 혼합물 10 g을, 두 성분을 하기 표에 나타낸 비율(중량%)로 배합하고 140℃에서 30분 내지 1시간동안 교반시켰다. 결정질 물질의 결정화 속도를 측정하여 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
표 1. 빠른 결정화 잉크 베이스 배합물의 TROM
Figure pat00015
표 2. 느린 결정화 잉크 베이스 배합물의 TROM
Figure pat00016
표 1에 개시된 모든 샘플들(1~4번)은 TROM 테스트 조건 하에서 총 시간이 15초 미만으로 빠른 결정화 시간을 보였다. 결정질 성분은 아릴 또는 아릴알킬기를 포함하고 비결정질 성분은 오직 지방족기만을 포함하며, 결정질 성분 및 비결정질 성분의 핵심 구조는 상이하다.
표 2에 나타낸 모든 샘플들은 TROM 테스트 조건 하에서 총 시간이 20초를 초과하는 느리거나 혹은 매우 느린 결정화 시간을 보였다.
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 빠른 결정화는 결정질-비결정질 잉크 조성물의 고유의 성질이 아니다. 어떤 결정질-비결정질 제형은 빠른 결정화 성질을 갖는 반면에, 다른 일부 결정질-비결정질 제형은 느린 결정화 성질을 갖는 것이 입증되었다.
실시예 2
잉크 제형 내의 비결정질 화합물로서 DMT가 사용되었고, 결정질 화합물로서 DPT가 사용되었다. DMT와 DPT의 상기 혼합물을 염료 없이 140℃의 용융 상태에서 교반하고, 그 후 냉각시켜 잉크 샘플을 얻었다. 상기 잉크 샘플의 결정질:비결정질 비율은 대략 중량비로 80:20의 비율이었다. 결정질 및 비결정질 물질은 이러한 비율에서 잘 혼합되었다.
잉크 제형의 상세한 사항은 표 3에 나타낸다.
잉크 샘플 6은 어떠한 색료 없이 DPT 및 DMT를 포함한다. 색을 띄는 잉크는 상기 잉크 샘플 6에 염료나 착색제를 첨가함으로써 마련하였다.
잉크 샘플 8은 염료 SB101을 포함하고, 2.475 g의 잉크 샘플 6과 0.025 g의 SB101 염료를 140℃에서 혼합하여 마련하였다.
샘플 9는 표 3에 구체적으로 나타낸 유기 착색제 패키지(착색제 및 분산제)를 포함한다.
샘플 10은 잉크 샘플 6에 지방산 결정화 가속제로서 베헨산을 첨가한 것이다. 샘플 10은 잉크 샘플 6(2.375 g, 95 중량%)과 베헨산(0.125 g, 5 중량%)을 혼합하고 140℃에서 1시간 동안 교반하여 마련하였다. 상기 샘플은 알루미늄 팬 내부로 배출하여 냉각되었다.
샘플 11은, 비결정질 및 결정질을 위한 선택 기준, 예컨대 빠른 고형화 잉크를 제공하는 것과 같은 기준을 만족하는 잉크를 포함하는 잉크이다. 상기 비결정질 및 결정질 성분들은 표 1의 샘플 2와 동일하지만, 결정질 성분의 비율이 더 높다. 생기 샘플은 Solvent Blue 10 염료를 2 중량% 포함한다. 샘플 12 및 13에서 첨가제들의 가속 효과를 시험하기 위한, 기준선 잉크 2로서 사용된다.
샘플 12는 표 3에 개시된 비율로 무기 핵제(실리카 나노 입자)가 첨가된 기준선 잉크(샘플 11)를 포함한다.
샘플 13은 표 3에 개시된 비율로 무기 착색제가 첨가된 기준선 잉크(샘플 11)를 포함한다. 상기 샘플은 결정화 속도를 가속함에 있어서 시너지 효과를 설명해준다.
표 3. 잉크 제형
Figure pat00017
표 4는 실시예 2의 결정화 가속제를 포함하는 잉크의 결정화 시간을 나타낸다.
표 4. TROM에 의한 결정화 시간
Figure pat00018
T용융는 섭씨로 측정된 온도로서, TROM 측정법에서 잉크가 용융되는, 즉 TROM 냉각 과정이 시작되는 시점의 온도이다. 이 온도는 10 내지 12 cps의 점도를 갖는, 이상적인 제팅 온도와 동일하게 전형적으로 선택된다.
모든 경우에 있어서, 결정화 가속제가 첨가될 때 결정화 속도의 가속이 관찰되었다.
샘플 8: 느린 결정화 잉크(샘플 6, 24초)에 염료를 첨가하여 결정화가 감속되었다(107초). 이는 발명자들이 직면하는 다소 일반적인 문제이다.
샘플 9: 샘플 9는 샘플 6(24초)에 유기 착색제 패키지를 첨가함으로써 잉크의 결정화의 가속(12초)을 나타내었다.
샘플 10: 샘플 10은 샘플 6(24초)에 지방산 결정화 가속제를 첨가함으로써 잉크의 결정화의 가속(7초)을 나타내었다.
샘플 11: 샘플 11은 예컨대 양립성을 감소시키는 것과 같은, 선택 기준을 만족시키는 결정질 및 비결정질 성분을 선택함으로써 만들어진 빠른 결정화 잉크의 예이다. 총 결정화 시간은 107초(샘플 8)에서 7초로 감소하였다.
샘플 12: 샘플 12는 무기 결정 핵제(실리카)를 첨가함으로써 기준선 잉크 2(7초)의 결정화의 가속(4초)을 나타내었다.
샘플 13: 샘플 13은 빠른 결정화를 위한 두 개의 상이한 방법((a) 선택 기준(샘플 11; 7초)에 따라 만들어진 빠른 잉크(기준선 잉크 2), (b) 유기 착색제 패키지)을 결합함으로써, 두 개의 각각의 잉크 중 어떤 것보다도 더 빠른(5초) 결정화 시간을 제공하는, 시너지 효과를 나타내었다.
실시예 3
그 후 표 3에 개시된 잉크 8~13을 K-printing proofer(RK Print Coat Instrument Ltd., Litlington, Royston, Heris, SG8 0OZ, U.K.에 의해 제조)를 사용하여 XEROX Digital Color Elite Gloss, 120gsm(DCEG)에 코팅하여, 기재로부터 쉽게 제거되지 않는 강고한 이미지를 형성하였다.
직각으로부터 약 15°의 각도로, 528 g의 무게로, 굴곡이 있는 뾰족한 끝으로 긁고 찌르며 대략 13 mm/초의 속도로 이미지를 가로질렀을 때, 어떠한 잉크도 눈에 띄게 이미지로부터 제거되지 않았다. 긁고/찌르는 뾰족한 끝은 대략 12 mm의 곡률 반경으로 잘라내는 선반의 둥근 노오즈(nose)와 유사하다.

Claims (10)

  1. 비결정질 화합물; 및
    결정질 화합물을 포함하며,
    총 결정화 시간이 15초 미만인 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 상기 상 변화 잉크의 총 중량의 약 60 중량% 내지 약 95 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비결정질 화합물은 상기 상 변화 잉크의 총 중량의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 약 140℃의 온도에서 12 cps 미만의 점도를 갖고, 실온에서 1×106 cps 보다 큰 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 비결정질 화합물은 화학식 I의 타르타르산의 에스테르 또는 화학식 II의 시트르산의 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    화학식 I
    Figure pat00019

    화학식 II
    Figure pat00020

    상기 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 알킬기이고, 상기 알킬기는 약 1 내지 약 16개의 탄소 원자를 갖는, 선형, 분지형 또는 환형이고, 포화 또는 불포화이며, 치환 또는 비치환된 것이다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 화학식 III의 술폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    화학식 III
    Figure pat00021

    R17 및 R18은 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것일 수 있고, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있으며, 구현예에 있어서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기일 수 있고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 방향족기 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 화학식 IV의 아마이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    화학식 IV
    Figure pat00022

    R8 및 R9는 동일하거나 상이할 수 있고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있고, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있고, 구현예에서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기이고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 방향족기로 이루어진 군에서 선택된다.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 화학식 V의 방향족 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    화학식 V
    Figure pat00023

    R10 및 R11은 동일하거나 상이할 수 있고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 (i)선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 1 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 알킬기; (ii)치환 또는 비치환된 아릴알킬기로서, 상기 아릴알킬기의 알킬부는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 치환 또는 비치환, 포화 또는 불포화된 것으로서, 헤테로원자가 선택적으로 아릴부 또는 알킬부에 존재할 수 있으며, 구현예에서, 약 4 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 아릴알킬기;및 (iii)치환 또는 비치환된 방향족기로서, 치환기가 선형, 분지형, 환형 또는 비환형 알킬기일 수 있고 헤테로원자가 선택적으로 존재할 수 있으며, 약 3 내지 약 40개의 탄소 원자를 갖는 방향족기 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, R10 및 R11 중 적어도 하나는 방향족기이고 p는 0 또는 1이다.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 화합물은 화학식 VII의 다이우레테인을 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    화학식 VII
    Figure pat00024

    Q는 알칸디일(alkanediyl)이고; R15 및 R16은 각각 독립적으로, 하나 혹은 그 이상의 알킬로 선택적으로 치환된 페닐 또는 시클로헥실이고; i는 0 또는 1; j는 0 또는 1; p는 1 내지 4; q는 1 내지 4이다.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정질 성분은 하기 화학식을 갖는 지방족 선형 이산의 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 변화 잉크.
    Figure pat00025

    R12는 치환 또는 비치환된 알킬 사슬일 수 있고 -(CH2)1- 내지 -(CH2)12-로 이루어진 군에서 선택되며, R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬기를 포함하는 치환기로 치환 또는 비치환된 방향족기 또는 헤테로방향족기로 이루어진 군에서 선택되며, 알킬부는 선형, 분지형 또는 환형일 수 있다.
KR1020130045809A 2012-04-26 2013-04-25 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크 KR20130121036A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/457,271 2012-04-26
US13/457,271 US20130284054A1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 Rapid solidifying crystalline-amorphous inks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130121036A true KR20130121036A (ko) 2013-11-05

Family

ID=49476210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130045809A KR20130121036A (ko) 2012-04-26 2013-04-25 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130284054A1 (ko)
JP (1) JP2013227572A (ko)
KR (1) KR20130121036A (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8563573B2 (en) 2007-11-02 2013-10-22 Vertex Pharmaceuticals Incorporated Azaindole derivatives as CFTR modulators
US8802868B2 (en) 2010-03-25 2014-08-12 Vertex Pharmaceuticals Incorporated Solid forms of (R)-1(2,2-difluorobenzo[D][1,3]dioxo1-5-yl)-N-(1-(2,3-dihydroxypropyl-6-fluoro-2-(1-hydroxy-2-methylpropan2-yl)-1H-Indol-5-yl)-Cyclopropanecarboxamide
CA2797118C (en) 2010-04-22 2021-03-30 Vertex Pharmaceuticals Incorporated Process of producing cycloalkylcarboxamido-indole compounds
US8814999B2 (en) * 2012-04-26 2014-08-26 Xerox Corporation Phase change ink compositions comprising crystalline sulfone compounds and derivatives thereof
WO2013176494A1 (ko) * 2012-05-23 2013-11-28 주식회사 엘지화학 상변이 잉크 조성물 및 이를 이용한 전도성 패턴
US9447297B2 (en) * 2013-10-14 2016-09-20 Xerox Corporation Phase change ink containing amorphous amides
EP3131582B1 (en) 2014-04-15 2018-05-23 Vertex Pharmaceuticals Incorporated Pharmaceutical compositions for the treatment of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator mediated diseases
EP3677651B1 (en) * 2019-01-04 2021-10-27 Canon Production Printing Holding B.V. Radiation-curable inkjet ink composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013227572A (ja) 2013-11-07
US20130284054A1 (en) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130121036A (ko) 빠르게 고형화되는 결정질-비결정질 잉크
CA2813480C (en) Phase change ink compositions comprising crystalline sulfone compounds and derivatives thereof
CA2813478C (en) Phase change inks comprising crystalline amides
CA2813481C (en) Phase change ink compositions comprising crystalline diurethanes and derivatives thereof
CA2813484C (en) Phase change ink compositions comprising aromatic ethers
KR101931388B1 (ko) 빠르게 결정화되는 결정질-비결정질 잉크 조성물 및 이의 제조 방법
JP6039488B2 (ja) 迅速に結晶化する相転移インクおよびその作成方法
CA2813360C (en) Phase change inks comprising organic pigments
JP6086792B2 (ja) 芳香族ジエステル結晶性化合物を含む相変化インク
CA2813472A1 (en) Rapid solidifying crystalline-amorphous inks
US8647423B2 (en) Phase change inks comprising fatty acids
CA2813474C (en) Phase change inks comprising inorganic nucleating agents
JP2014133891A (ja) 結晶性−アモルファス混合物を含む相変化インク

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid