KR20150032369A

KR20150032369A - 적외선 흡수 요판잉크

Info

Publication number: KR20150032369A
Application number: KR20130111112A
Authority: KR
Inventors: 김수동; 최원균; 서범준; 조동제; 신화섭; 임지운
Original assignee: 한국조폐공사
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-26
Also published as: KR102125498B1

Abstract

본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 바니시 20 내지 40 중량%, 안료 30 내지 50 중량%, 개질 카본블랙 1 내지 3 중량%, 혼합왁스 5 내지 10 중량%, 지방족탄화수소 1 내지 3 중량%, 글리콜에테르계 용제 1 내지 3 중량%, 계면활성제 2 내지 10 중량%, 및 첨가제 1 내지 3 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 저렴한 적외선 흡수물질인 카본블랙의 표면에 이산화티탄 또는 이산화규소를 코팅하여 보관시간의 증가에 따른 건조시간 지연이 없어 인쇄물이 접착(blocking)되는 현상이 없으며, 제조비를 획기적으로 절감할 수 있다. 또한 수불식 요판인쇄 방식으로 고속인쇄기에서 인쇄적성이 우수하다. 또한 내알칼리성 조성물을 더 첨가하여 잉크의 황변현상에 따른 변색을 방지하여 제조되는 화폐 또는 유가증권의 사용연한을 증가시킬 수 있다.

Description

적외선 흡수 요판잉크{Infrared absorptive intaglio inks}

본 발명은 적외선 흡수 요판잉크에 관한 것으로 상세하게는, 온도 40 ℃, 전단속도 1,000 S^-1에서의 점도가 2 내지 20 PaS인 것을 특징으로 하는 적외선 흡수 요판잉크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

세계 각국의 화폐나 유가증권은 위변조 방지, 진위식별, 금융자동화기기 감응성에 대응하기 위하여 자성, 적외선흡수, 적외선반사, 형광 등의 특성을 갖는 여러 가지 물질을 비공개적으로 용지나 잉크에 첨가하여 생산하고 있으며, 이러한 화폐나 유가증권은 각각의 사용연한이 경과하기 전까지 이러한 기능들이 유지되어야 한다.

통상적인 화폐 제조는 여러 단계의 복잡한 공정을 거쳐 이루어지며, 상기와 같은 기능적 요소를 적용하기 위해 인쇄방법, 잉크도막의 두께, 인쇄면적, 디자인 도안 등이 고려되어야 한다. 대부분의 화폐를 살펴보면 요판잉크는 인쇄 도막이 두껍고 색상이 어둡기 때문에 기능적 요소를 부가하여도 측정기기나 특수한 도구를 사용하지 않고는 육안으로 식별하는 것이 곤란하고, 컬러복사기에 의한 복사물이나 잉크젯 프린터에 의한 출력물에서는 기능성이 나타나지 않는다. 따라서 대부분 요판잉크에 기능성을 부여하고 있으며, 요판인쇄기기는 엄격하게 보안관리를 유지하는 조폐국에만 보유하고 있기 때문에 민간이 운영하는 인쇄소에서는 요판인쇄물의 제조가 불가능하다.

한편 종래의 은행권이나 유가증권 등의 요판인쇄에 사용되는 요판잉크는 자성과 적외선 흡수 기능을 다른 색상에서 나타날 수 있도록 하여 인쇄도수의 제한을 받게 되어 있다.

이러한 적외선 흡수기능을 가지는 유기계 적외선 흡수물질을 사용하는 종래 기술로는 대한민국 등록특허 10-0649610과 같이 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계, 니트로소계 등과 같은 염료와 적외선 흡수제를 반응시킨 잉크에 대해 기재하고 있으나, 이러한 물질이 고가인 관계로 제조비 절감이 요원한 실정이다.

또한 일본국 특개 평5-279078호에는 무색에 가까운 미청색의 물질로서 CuCl₂, CuSO₄, CuOH, CuO의 구리화합물과 인화합물이 근적외선을 흡수하는 효과가 있는 것이 기재되어 있으나, 구리와 불화붕소와의 착화합물에 대해서는 언급된 바 없으며, 다양한 색상을 나타내기에는 한계가 있어왔다.

이외에도 카본블랙, 니켈디티올렌계 등을 이용하여 근적외선을 흡수하고 있으나 잉크 제조 시 분산에 문제가 있으며, 보관시간이 경과할수록 건조시간이 지연되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-0649610 (2006년 07월 26일) 일본 특개 평5-279078 (1993년 10월 26일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 가격이 저렴한 적외선 흡수물질인 카본블랙에 고착막 형성물질을 코팅하여 분산성을 향상시키고, 잉크 보관시간의 증가에 따른 건조시간의 지연을 방지한 적외선 흡수 요판잉크 및 이의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 특정 온도 및 전단속도에서 점도의 범위를 고정하여 인쇄기에서 잉크의 전이율을 조절하면서도 비산(Misting)을 방지하고 인쇄물의 잉크깨짐과 뒷묻음(Set off) 현상을 방지할 수 있는 적외선 흡수 요판잉크 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 적외선 흡수 요판잉크에 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트, 콜로이달 실리카, 티타네이트 커플링제로 이루어진 내알칼리성 조성물을 더 첨가하여 황변현상을 억제한 적외선 흡수 요판잉크 및 이의 제조방법의 제공이다.

본 발명은 적외선 흡수 요판잉크에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는 개질 카본블랙, 안료, 충전제, 바니시, 혼합왁스, 지방족탄화수소, 계면활성제 및 첨가제를 포함하는 적외선 흡수 요판잉크로, 상기 적외선 흡수 요판잉크는 온도 40 ℃, 전단속도 1,000 S^-1에서의 점도가 2 내지 20 PaS인 적외선 흡수 요판잉크에 관한 것이다.

이때 상기 개질 카본블랙은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-부타디엔 코폴리머, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고착막 형성물질로 코팅할 수 있으며, 상세하게는 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라에톡시 오르토실리케이트, 테트라메톡시 오르토실리케이트, 테트라클로로실란, 트리클로로 메틸실란 및 옥타메틸시클로테트라실록산에서 선택되는 1종 이상의 실리콘계 화합물을 이용하여 표면에 이산화규소를 코팅하거나, 또는 테트라부톡시티타늄, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네티트, 테트라(2-에틸헥실)티타네이트, 티타늄아세틸아세토네이트, 에틸헥실티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 트리에탄올아민티타네이트, 디이소프로필티타네이트, 디-n-부톡시티타네이트, 디-이소부톡시 티타늄 및 티타늄 포스파이트에서 선택되는 1종 이상의 티타늄 화합물을 이용하여 표면에 이산화티탄을 코팅할 수 있다.

또한 상기 고착막 형성물질은 상기 카본블랙의 표면에 10 내지 100 ㎚, 상세하게는 20 내지 50 ㎚의 두께로 코팅될 수 있다.

또한 상기 적외선 흡수 요판잉크는 개질 카본블랙 1 내지 5 중량%, 안료 1 내지 20 중량%, 충전제 10 내지 60 중량%, 바니시 15 내지 50 중량%, 혼합왁스 1 내지 15 중량%, 지방족탄화수소 1 내지 15 중량%, 계면활성제 1 내지 10 중량% 및 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.

또한 상기 바니시는 전체 바니시 100 중량%에 대하여 우레탄변성 알키드바니시, 에폭시변성 알키드바니시, 폴리에스테르변성 알키드바니시, 로진변성 알키드바니시, 멜라민변성 알키드바니시, 아마이드변성 알키드바니시 및 아크릴변성 알키드바니시에서 선택된 1종 이상의 제 1 바니시 30 내지 70 중량%; 및 알키드수지 바니시, 페놀수지 바니시, 요소수지 바니시, 멜라민수지 바니시 및 폴리우레탄수지 바니시에서 선택된 1종 이상의 제 2 바니시 30 내지 70 중량%;를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크, 이산화티탄, 바라이트분, 침강성황산바륨, 화이트카본, 백토, 리소폰 및 침강탄산칼슘에서 선택되는 1종 이상의 체질안료를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 왁스는 몬탄에스테르 석검왁스, 파라핀왁스, 테프론왁스 및 폴리에틸렌왁스에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에스테르 유도체, 솔비탄 지방산 에스테르 유도체, 스테아릴산나트륨, 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체 및 스테아르산 나트륨에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 상기 적외선 흡수 요판잉크 100 중량부에 대하여, 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트 30 내지 50 중량%, 콜로이달 실리카 30 내지 60 중량% 및 티타네이트 커플링제 10 내지 30 중량%로 이루어진 내알칼리성 조성물을 1 내지 10 중량부 더 포함하는 것인 적외선 흡수 요판잉크에 관한 것이다.

본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 저렴한 적외선 흡수물질인 카본블랙의 표면에 이산화티탄 또는 이산화규소를 코팅하여 보관시간의 증가에 따른 건조시간 지연이 없어 인쇄물이 접착(blocking)되는 현상이 없으며, 제조비를 획기적으로 절감할 수 있다. 또한 특정 온도 및 전단속도에서 점도의 범위를 고정하여 인쇄기에서 잉크의 전이율을 조절하면서도 비산(Misting)을 방지하고 인쇄물의 잉크깨짐과 뒷묻음(Set off) 현상을 방지할 수 있으며, 수불식 요판인쇄 방식으로 고속인쇄기에서 인쇄적성이 우수하다. 여기에 내알칼리성 조성물을 더 첨가하여 잉크의 황변현상에 따른 변색을 방지하여 제조되는 화폐 또는 유가증권의 사용연한을 증가시킬 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 건조시간 측정결과를 그래프로 도시한 것으로 X축은 잉크의 보관 기간을 나타내며, Y축은 건조시간 측정기로 측정된 건조시간을 의미한다.

이하 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크 및 이의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 개질 카본블랙 1 내지 5 중량%, 안료 1 내지 20 중량%, 충전제 10 내지 60 중량%, 바니시 15 내지 50 중량%, 혼합왁스 1 내지 15 중량%, 지방족탄화수소 1 내지 15 중량%, 계면활성제 1 내지 10 중량% 및 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 바니시는 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크가 화폐 또는 유가증권과 같은 인쇄대상의 표면에서 도막을 형성하기 위하여 사용하는 전색제를 뜻하는 것으로 단일 종류의 바니시를 사용할 수도 있으나, 도막의 안정성을 위해 2종 이상의 바니시를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

2종 이상의 바니시를 혼합하는 경우, 우레탄변성 알키드바니시, 에폭시변성 알키드바니시, 폴리에스테르변성 알키드바니시, 로진변성 알키드바니시, 멜라민변성 알키드바니시, 아마이드변성 알키드바니시 및 아크릴변성 알키드바니시에서 선택되는 어느 하나 이상의 제 1바니시와, 알키드수지 바니시, 페놀수지 바니시, 요소수지 바니시, 멜라민수지 바니시 및 폴리우레탄수지 바니시에서 선택되는 어느 하나 이상의 제 2바니시를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히 인쇄 시 사용하는 불식용액에 대한 분산성과 인쇄적성, 잉크도막적성, 내구성, 내약품성, 건조성 등을 고려하여 산가 30 내지 35 ㎎-KOH/g, 점도 300 내지 400 poise(25℃), 중량평균분자량 20,000 내지 25,000인 우레탄변성 알키드바니시 및 산가 65 내지 70 ㎎-KOH/g, 점도 400 내지 700 poise(25℃), 중량평균분자량 8,000 내지 12,000인 알키드수지 바니시를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 바니시는 제 1 바니시 30 내지 70 중량% 및 제 2 바니시 20 내지 70 중량%를 포함하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 제 1 바니시 50 내지 60 중량% 및 제 2 바니시 40 내지 50 중량%를 포함하는 것이 불식적성과 내마모성 및 내약품성이 향상되고 택크, 점도, 유동성 등 전반적인 잉크 물성에 영향을 끼치지 않아 바람직하다.

상기 안료는 본 발명에 따른 요판잉크의 색상을 결정하는 구성 성분으로 유색안료를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 유색안료(color pigments)는 내구성과 내약품성이 강하고 잉크제조 적성이 양호하며, 인쇄 후에도 잉크도막이 각종 용제에 불용해하는 성질을 가지고 있는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 레드, 그린, 블루, 블랙 등 색상에 한정하지 않는다.

상기 유색안료 중 레드 컬러를 나타내는 안료로 예를 들면, C.I. 피그먼트 레드 190 (C.I Pigment Red 190, (C.I. 번호71140)), C.I. 피그먼트 레드 224 (C.I. 번호71127) 및 C.I. 피그먼트 바이올렛 29 (C.I Pigment Violet 29, (C.I. 번호71129)) 등을 포함하는 페릴렌 화합물 안료, C.I. 피그먼트 오렌지 43 (C.I. Pigment Orange 43, (C.I. 번호71105)) 및 C.I. 피그먼트 레드 194 (C.I. 번호 71100) 등을 포함하는 페리논 화합물 안료, C.I. 피그먼트 바이올렛 19 (C.I. 번호73900), C.I. 피그먼트 바이올렛 42, C.I. 피그먼트 레드 122 (C.I. 번호73915), C.I. 피그먼트 레드 192 , C.I. 피그먼트 레드 202 (C.I. 번호73907), C.I. 피그먼트 레드 207 (C.I. 번호73900, 73906) 및 C.I. 피그먼트 레드 209 (C.I. 번호73905) 등을 포함하는 퀴나크리돈 화합물 안료 또는 산화철 등이 있다.

상기 유색안료 중 그린 컬러를 나타내는 안료로 예를 들면, C.I. 피그먼트 그린 7 (C.I. Pigment Green 7, (C.I. 번호74260)) 및 C.I. 피그먼트 그린 36 (C.I. 번호74265) 등이 있다.

상기 유색안료 중 블루 컬러를 나타내는 안료로 예를 들면, C.I. 피그먼트 블루 60 (C.I. Pigment Blue 60, (C.I. 번호69800))을 포함하는 인단트론 화합물 안료, C.I. 피그먼트 블루 16 (C.I. 번호 74100), C.I. 피그먼트 블루 75 (C.I. 번호74160:2) 및 C.I. 피그먼트 블루 15 (C.I.번호74160) 등을 포함하는 프탈로시아닌 화합물 안료, C.I. 피그먼트 블루 56 (C.I. 번호42800) 및 C.I. 피그먼트 블루 61 (C.I. 번호42765:1) 등을 포함하는 트리아릴카르보늄 화합물 안료, 또는 C.I. 피그먼트 바이올렛 23 (C.I. 번호51319) 및 C.I. 피그먼트 바이올렛 37 (C.I. 번호51345) 등을 포함하는 디옥사진 화합물 안료와 설퍼(Sulfer) 화합물 등이 있다.

상기 유색안료 중 블랙 컬러를 나타내는 안료로 예를 들면, 카본 블랙, 카본나노튜브, 망간철 옥사이드(MnFe oxide), 구리크롬 옥사이드(CuCr oxide), 흑산화철, 흑산화티탄, 샤넬블랙 등이 있다.

본 발명에 따른 개질 카본블랙은 카본블랙의 표면을 이산화티탄 또는 이산화규소로 코팅하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 개질 카본블랙의 제조방법은 먼저 증류수 및 용매가 혼합된 용액에 카본블랙을 혼합한다. 이때 경우에 따라 초음파 등을 조사하여 분산을 촉진할 수 있다. 분산이 끝나면, 실리콘계 화합물 또는 티타늄 화합물과 용매를 혼합하여 제조한 코팅용액을 카본블랙이 포함된 용액에 천천히 투입한다. 코팅용액을 전부 투입하여 고착막 형성 용액을 제조하면 일정 시간 교반한 후, 원심분리하여 개질 카본블랙과 용액을 분리한다.

본 발명에 따른 카본블랙은 당업계에서 통상적으로 사용되거나 시판되는 것이라면 종류 및 형태에 한정하지 않으며, 통상적으로 특히 타이어, 타이어 트레드에 사용되는 모든 카본블랙을 사용할 수 있다. 이러한 카본블랙으로 예를 들면, 카본 블랙 N234, N339, N326, N375 등을 들 수 있으나, 본 발명에 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 카본블랙은 표면에 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-부타디엔 코폴리머, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고착막 형성물질로 이루어진 고착막으로 코팅할 수 있다. 이러한 고착막은 본 발명에 따라 제조되는 요판잉크 내에서 상기 카본블랙이 안정적으로 분산될 수 있도록 거동을 제어하며, 금속 건조제가 카본블랙 표면에 화학적으로 흡착(Chemisorption)하는 것을 방지하여 보관시간 경과에 따른 건조시간 지연을 해결할 수 있다.

이에 대해 상세히 설명하면, 산화 건조 잉크는 보관시간이 길어질수록 건조제의 건조능력이 저하되기 때문에 건조시간이 길어지는 경향이 있다. 건조능력을 저하시키는 주요 원인은 다음과 같다.

1. 건조제가 안료 표면에 화학적으로 흡착함 : 가역적인 물리적인 흡착과 달리 화학적 흡착은 비가역적이다. 화학적 흡착은 표면에 산성기(Acidic group)를 가지거나 카본블랙처럼 표면적이 큰 안료에서 주로 일어난다.

2. 염(Salt) 형성 : 건조제 이온과 긴 사슬 지방산(Long-chain aliphatic acids)이 반응하여 용해되지 않는 염을 형성한다.

3. 용해되지 않는 화합물 형성 : Octanoates와 같은 짧은 사슬 지방산과 결합된 건조제 화합물이 순수한 지방산 용매에서 낮은 용해도 때문에 결정화 된다.

기존에 제시된 수불식 요판잉크에서 건조제의 건조능력을 저하시키는 가장 큰 원인은 건조제가 카본블랙 표면에 화학적으로 흡착하기 때문이다. 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위해 카본블랙에 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-부타디엔 코폴리머, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고착막 형성물질을 코팅하여 금속 건조제의 화학적 흡착(Chemisorption)을 방지하여 요판잉크의 건조능력을 극대화하였다. 또한 실리카나 티타니아 코팅은 잉크를 구성하는 주요성분인 탄산칼슘과 상용성이 좋은 장점 또한 있다.

상기 카본블랙은 상기 고착막 형성 용액 100 중량%에 대하여 0.2 내지 0.5 중량% 포함하는 것이 바람직하다.

상기 증류수는 상기 고착막 형성물질이 카본블랙 표면에서 고착막을 생성하는 도중에 겔(gel)화가 일어나는 것을 방지하기 위함으로 상기 전체 고착막 형성 용액 100 중량%에 대하여 0.5 내지 1 중량%를 포함하는 것이 고착막 생성 반응이 충분히 잘 이루어지게 되어 바람직하다.

상기 용매는 상기 카본블랙, 고착막 형성물질의 용해를 돕는 역할을 수행하며, 구체적인 예로서 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸옥시톤, 디옥시톨, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸렌글리콜, 부틸글리콜, 메틸디클리콜, 에틸글리콜, 글리세린, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 프로필렌글리콜, 글리콜모노아세테이트, 메틸글리콜아세테이트, 에틸글리콜아세테이트 등을 들 수 있다.

상기 용매의 함량은 상기 전체 고착막 형성 용액 100 중량%에 대하여 96 내지 98 중량%를 포함하는 것이 상기 고착막의 형성속도를 증가시키고, 수율이 최대화될 수 있으며, 용매를 용이하게 제거할 수 있어 바람직하다.

상기 고착막 형성물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

이중 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 오산화바나듐 및 산화카드뮴은 금속화합물 또는 고체상이므로 고착막 형성용액 제조 시 그대로 투입하기 보다는 전구체를 이용하여 졸-겔 프로세스를 통해 상기 카본블랙 표면에 고착막이 형성되도록 하는 것이 좋으며, 상기 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-부타디엔 코폴리머, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌은 용액 상으로 투입하여도 무방하다.

상기 고착막 형성물질로 바람직하게는 이산화티탄 또는 이산화규소인 것이 좋으며, 따라서 고착막 형성용액 제조 시 실리콘계 화합물 또는 티타늄 화합물을 사용하는 것이 좋다.

상기 실리콘계 화합물은 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 예를 들어 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라에톡시 오르토실리케이트, 테트라메톡시 오르토실리케이트, 테트라클로로실란, 트리클로로 메틸실란 및 옥타메틸시클로테트라실록산 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 티타늄 화합물은 유기 금속 화합물로서 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않는다. 예를 들어 테트라부톡시티타늄, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네티트, 테트라(2-에틸헥실)티타네이트, 티타늄아세틸아세토네이트, 에틸헥실티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 트리에탄올아민티타네이트, 디이소프로필티타네이트, 디-n-부톡시티타네이트, 디-이소부톡시 티타늄 및 티타늄 포스파이트 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 실리콘계 화합물 또는 티타늄 화합물은 전체 고착막 형성 용액 100 중량%에 대하여 1 내지 3 중량% 포함하는 것이 상기 카본블랙 표면에 고착막이 자연스럽게 코팅될 수 있어 바람직하다.

또한 카본블랙에 코팅된 실리카나 티타니아의 코팅 두께는 10 내지 100 ㎚ 가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 ㎚이다. 코팅의 두께가 10 ㎚ 미만이면 카본블랙 표면 전체에 코팅을 형성시키기 어렵고, 코팅의 두께가 100 ㎚ 초과하면 카본블랙의 적외선 흡수 능력이 저하된다.

본 발명에 따른 왁스는 상기 요판잉크의 인쇄 시 뒷묻음 방지 및 내마모 효과를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들어 몬탄에스테르 석검왁스, 파라핀왁스, 테프론왁스 및 폴리에틸렌왁스 등을 사용할 수 있다. 상기 왁스는 단일 종류를 사용할 수도 있으나, 두 종류 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 융점 68 내지 71 ℃의 파라핀왁스와 융점 98 내지 105℃, 산가 10 내지 15 ㎎-KOH/g, 비누화도 120 내지 150의 몬탄에스테르석검왁스를 1 : 3.5 내지 4.5 중량비로 혼합한 것이 내마모성 뒤묻음성, 전이성, 분산적성 등의 향상을 위해 좋다.

상기 지방족 탄화수소는 제조되는 상기 요판잉크의 물성 조정을 위한 것으로, 상기 글리콜에테르계 용제와 혼합하여 사용된다.

상기 지방족 탄화수소는 기상안정성과 무간지 적성을 향상할 수 있도록 비점범위 230 내지 320 ℃의 고비점 지방족 석유계 용제를 사용하는 것이 좋다.

상기 글리콜에테르계 용제는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 예를 들어 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 충전제는 착색용 외에 양을 늘리거나 농도를 묽게 하기 위하여 다른 안료에 배합하는 무채색의 안료로서 하나 이상의 체질안료(extender filler)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 체질안료는 바니시와 혼합 시 투명 내지 반투명으로 되는 음폐력이 매우 약한 안료를 뜻하는 것으로 본 발명에서는 주로 중량제로 사용될 수 있으며, 상기 체질안료로 예를 들면, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티탄, 바라이트분, 침강황산바륨, 침강탄산칼슘, 화이트카본, 백토 및 리소폰에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 계면활성제는 안료의 발색도와 분산성을 증가시키고 잉크의 유동성을 향상시키기 위한 것으로 통상의 고분자계열 계면활성제를 사용할 수 있으나, 적정 산가를 갖는 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제로 예를 들면, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에스테르 유도체, 솔비탄 지방산 에스테르 유도체, 스테아릴산나트륨, 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체 및 스테아르산 나트륨 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 첨가제는 분산제, 건조제, 탈수피마자유지방산 등을 포함할 수 있으며, 특히 인쇄잉크 건조제는 액상 인쇄잉크를 고상으로 상변화를 촉진시켜주는 첨가제로 금속의 종류에 따라 활성 건조제인 코발트(Cobalt), 망간(Manganese), 철(Iron)계 건조제와 같은 주 건조제와 잉크 수지의 기능성을 향상시키기 위해 활성건조제와 함께 사용되어지는 보조 건조제로 바륨(Barium), 지르코늄(Zirconium), 칼슘(Calcium), 비스무트(Bismuth), 아연(Zinc)계 건조제 등으로 구분되어진다. 또한 금속과 화학적 결합을 하는 나프텐산(Naphthenic Acid), 2-에틸헥사노익산(2-Ethyl Hexanoic Acid)과 같은 지방산의 종류에 따라서 다시 분류될 수 있다. 본 발명에 따른 건조제로 상세하게는 망간계 및 지르코늄계의 건조제를 혼합하여 사용하는 것이 황변현상을 막을 수 있어 바람직하다.

본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 개질 카본블랙 1 내지 5 중량%, 안료 1 내지 20 중량%, 충전제 10 내지 60 중량%, 바니시 15 내지 50 중량%, 혼합왁스 1 내지 15 중량%, 지방족탄화수소 1 내지 15 중량%, 계면활성제 1 내지 10 중량% 및 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 온도 40 ℃, 전단속도 1,000 S^-1에서의 점도가 2 내지 20 PaS인 것이 바람직하다. 상기 온도 및 전단속도는 인쇄기에서 잉크가 전이되는 롤러의 온도 및 전단속도와 유사한 조건이다.

요판잉크에서 잉크의 점도는 인쇄물 품질에 많은 영향을 주는데, 점도가 낮은 경우 잉크의 전이율이 낮아져 잉크가 인쇄물에 완전히 전이되지 못하는 잉크깨짐(Misprinting) 현상이 두드러진다. 점도가 높은 경우 잉크의 소모량이 많고, 잉크가 날아서 인쇄물을 더럽히는 비산(Misting)이 발생하며, 다음 인쇄물에 잉크가 옮겨 묻는 뒷묻음(Set off) 현상이 발생한다. 이는 잡완지 발생의 가장 큰 원인이 된다. 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 이러한 현상을 막고 잉크가 인쇄판에 정상적으로 전이되도록 상기 범위의 점도를 갖는 것이 좋다.

또한 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크는 내알칼리성을 향상시켜 황변현상을 막기 위해 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트 30 내지 50 중량%, 콜로이달 실리카 30 내지 60 중량% 및 티타네이트 커플링제 10 내지 30 중량%로 이루어진 내알칼리성 조성물을 전체 적외선 흡수 요판잉크 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 더 포함할 수 있다.

상기 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트(trialkylaryl ammonium hectorite)는 상기 내알칼리성 조성물의 유동화제로 사용되며, 추가적으로 잉크도막과 인쇄 대상의 접착성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 상기 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트로 예를 들면 벤톤 27(상품명 : 엘레멘티스) 등을 사용할 수 있다.

상기 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트는 전체 내알칼리성 조성물 100 중량%에 대하여 30 내지 50 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 조성비가 30 중량% 미만인 경우, 조성물의 유동성이 하락하여 균일하게 혼합되지 못하며, 50 중량% 초과하는 경우 잉크도막의 접착성이 하락하게 된다.

콜로이달 실리카는 표면에 다수의 하이드록시기를 가지며, 내부에 실록산 결합을 이루고 있는 실리카가 용매에 분산된 것을 뜻하는 것으로, 상기 잉크 도막의 결합력 및 성막력을 증가시키고, 내열성을 향상시키며, 티타네이트 커플링제의 내알칼리성 효과를 보조하는 역할을 수행한다. 상기 콜로이달 실리카는 용매에 분산된 실리카의 입자크기가 1 내지 100 ㎚인 것이 좋으며, 전체 콜로이달 실리카 용액 100 중량%에 대하여 실리카가 20 내지 50 중량% 포함되어 있는 것이 바람직하다.

상기 콜로이달 실리카는 전체 내알칼리성 조성물 100 중량%에 대하여 30 내지 60 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 조성비가 30 중량% 미만인 경우 잉크 도막의 결합력이 하락할 수 있으며, 60 중량% 초과하는 경우, 내알칼리성 조성물의 점도가 증가하여 불균일한 혼합이 이루어질 수 있다.

상기 티타네이트 커플링제(titanate coupling agent)는 인쇄된 잉크 도막의 결합력 및 내알칼리성을 잉크가 인쇄 대상의 표면에 도포될 때 잉크 퍼짐성을 향상시키는 조성물이다. 상기 티타네이트 커플링제로 예를 들면 폴리-n-부틸-티타네이트, 테트라-n-부틸 티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라에틸헥실티타네이트, 이소프로필트리올레익티타네이트, 이소프로필트리이소스테로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스페이트)티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트 및 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 티타네이트 커플링제는 전체 내알칼리성 조성물 100 중량%에 대하여 10 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 조성비가 10 중량% 미만인 경우, 내알칼리성이 떨어져 잉크 도막에 황변현상이 일어날 수 있으며, 30 중량% 초과인 경우, 내알칼리성의 향상 없이 용액의 안정성이 떨어져 인쇄 품질의 불량이 발생할 수 있다.

이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명에 따른 적외선 흡수 요판잉크에 대해 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 요판잉크의 물성을 다음과 같이 측정하였다.

(건조시간)

제조된 잉크를 어플리케이터를 이용하여 유리판에 전색하여 도막의 두께를 37 ㎛로 하였다. 그리고 건조시간 측정기(B.K. drying recorder)를 이용하여 건조시간을 측정하였다.

(황변여부)

ASTM D1925법에 의거하여 측정하였다. 먼저 제조된 잉크를 어플리케이터를 이용하여 유리판에 37 ㎛ 두께로 전색한 후 48시간 이상 건조하여 완전히 건조시켰다. 그리고 Minolta 3600D CIE Lab. 색차계를 이용하여 황변지수를 측정하였다. 측정된 황변지수에 따라 ○(황변지수 2 미만), △(황변지수 2 이상 10 미만), ×(황변지수 10 이상)으로 각각 표기하였다.

(흡유도)

KS M ISO 787-5법에 의거하여 측정하였다. 평판위에 시험 시료를 2g 놓고 뷰렛을 사용하여 아마인유를 한번에 4 내지 5 방울씩 천천히 가한다. 기름을 가할 때마다 팔레트 칼로 시료와 기름을 충분히 개서 섞는다. 동일한 속도로 기름을 계속 가하여 기름과 시료가 덩어리지도록 한다. 덩어리가 형성되면 이때부터는 한 번에 한 방울씩 기름을 가한 후 팔레트 칼로 전체적으로 비벼주면서 반죽이 골고루 잘 이겨질 때까지 기름을 첨가한다. 이 반죽을 금이 가거나 부스러짐 없이 평판 위에 바로 펼쳐서 즉시 부착하고, 뷰렛으로부터 사용된 기름의 양을 읽어 기록하며, 시료 100g에 대한 흡유량을 ㎖로 나타내었다.

(점도)

물질의 탄성률, 점성률, 응력 완화, 크리프, 동적 점탄성 등의 측정에 사용되는 회전식 레오미터(Rheometer)를 이용하여 점도를 측정하였다. 먼저 샘플홀더의 온도를 40℃로 설정하고 잉크를 투입한 후, 샘플홀더의 간격(Plate gap size)을 0.1 mm로 조절하고, 전단속도를 올리면서 점도를 측정한다. 그 후 전단속도 1,000 S^-1에서의 점도 값을 읽는다.

(실시예 1)

에탄올 350 ㎖에 카본블랙 0.5 g, 증류수 3 ㎖를 투입하였으며, 여기에 추가적으로 암모니아수 10 ㎖를 더 투입하고 초음파를 조사하여 분산시켰다. 분산이 끝난 용액에 테트라에톡시실란 3 ㎖과 에탄올 30 ㎖이 혼합된 코팅용액을 10분간 천천히 투입하였다. 투입 후 상온에서 3시간 동안 200 rpm의 회전속도로 교반하여 고착막 형성 용액을 제조하였다. 교반이 끝난 용액에서 개질 카본블랙을 원심분리하여 60℃에서 2시간 동안 건조하였다.

제조된 개질 카본블랙은 하기 표 1과 같은 조성비로 요판잉크를 제조하였다. 제조한 요판잉크의 건조시간을 측정하고, 상기 요판잉크 내 포함된 개질 카본블랙의 흡유도를 요판잉크에 포함되기 전에 따로 측정하여 도 1과 하기 표 3에 각각 기재하였다.

(비교예 1)

개질하지 않은 카본블랙을 사용한 것을 제외하고 하기 표 1의 조성비로 요판잉크를 제조하였다. 제조한 요판잉크의 건조시간을 측정하고, 상기 요판잉크 내 포함된 카본블랙의 흡유도를 요판잉크에 포함되기 전에 따로 측정하여 도 1과 하기 표 3에 각각 기재하였다.

(비교예 2)

카본블랙 대신에 유색안료를 더 사용한 것을 제외하고 하기 표 1의 조성비로 요판잉크를 제조하였다. 제조한 요판잉크의 건조시간을 측정하고, 상기 요판잉크 내 포함된 유색안료의 흡유도를 요판잉크에 포함되기 전에 따로 측정하여 도 1과 하기 표 3에 각각 기재하였다.

[표 1]

(상기 실시예 및 비교예 1, 2를 통해 제조된 잉크물성은 택크(시험기기 : Tack-O-Scope, 시험조건 : 로라온도 40℃, 로라속도 50 m/min, 시료량 2g)의 초기값은 90 내지 130, Stability 200 내지 400초, 점도(Haake Rotvisco, 40℃, 전단속도 1,000 S^-1) 7 내지 12 PaS, 건조시간(온도 25℃, 상대습도 35%) 5 내지 12시간의 범위를 가진다.)

[표 2]

[표 3]

상기 표 2, 3 및 도 1을 보면, 코팅된 카본블랙을 사용한 실시예 1은 비교예 1에 비해 잉크 보관기간에 따른 건조시간 지연문제가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한 코팅된 카본블랙을 사용한 실시예 1은 카본블랙을 사용하지 않은 비교예 2와 유사한 건조시간을 보이고 있다.

흡유도 측정값은 실시예 1이 비교예 1, 2 보다 월등히 우수한 결과를 보여, 본 발명에 따른 개질 카본블랙을 사용한 요판잉크는 건조시간이 일반 유색안료와 거의 동일한 시간을 보이면서도 낮은 흡유도로 잉크 물성을 조절하기 용이하다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

상기 실시예 1을 통해 요판잉크 제조 시 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트(TAAH) 35 중량%, 콜로이달 실리카(CS, SS-SOL 25AMH, (주)에스켐텍) 50 중량% 및 티타네이트 커플링제(테트라이소프로필티타네이트, TIT) 15 중량%를 혼합한 내알칼리성 조성물을 요판잉크 100 중량부에 대해 5 중량부 더 포함하여 요판잉크를 제조하였다. 제조된 요판잉크의 황변지수를 측정하여 하기 표 4에 기재하였다.

(실시예 3, 4 및 비교예 3 내지 5)

하기 표 3과 같이 내알칼리성 조성물의 조성비를 달리하거나, 아예 첨가하지 않은 것(비교예 5)을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 요판잉크를 제조하였다. 제조된 요판잉크의 황변지수를 측정하여 하기 표 4에 기재하였다.

[표 4]

상기와 같이 본 발명에 따른 중량비로 내알칼리성 조성물을 첨가한 실시예 2 내지 4는 비교예에 비해 황변지수가 크게 낮은 것을 알 수 있었다. 특히 티타네이트 커플링제를 가장 많이 포함한 실시예 4의 경우 황변지수가 1.7 미만으로 측정되어 물성이 가장 우수한 것을 알 수 있었다.

Claims

안료, 충전제, 바니시, 혼합왁스, 지방족탄화수소, 계면활성제 및 첨가제를 포함하며, 온도 40 ℃, 전단속도 1,000 S^-1에서의 2 내지 20 PaS의 점도를 갖는, 개질 카본블랙을 적외선 흡수물질로 이용하는 적외선 흡수 요판잉크.
제 1항에 있어서,
상기 개질 카본블랙은 카본블랙 표면이 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-부타디엔 코폴리머, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고착막 형성물질로 코팅된 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 2항에 있어서,
상기 개질 카본블랙은 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라에톡시 오르토실리케이트, 테트라메톡시 오르토실리케이트, 테트라클로로실란, 트리클로로 메틸실란 및 옥타메틸시클로테트라실록산에서 선택되는 1종 이상의 실리콘계 화합물; 또는
테트라부톡시티타늄, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네티트, 테트라(2-에틸헥실)티타네이트, 티타늄아세틸아세토네이트, 에틸헥실티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 트리에탄올아민티타네이트, 디이소프로필티타네이트, 디-n-부톡시티타네이트, 디-이소부톡시 티타늄 및 티타늄 포스파이트에서 선택되는 1종 이상의 티타늄 화합물;
을 이용하여 코팅하는 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 2항에 있어서,
상기 고착막 형성물질은 10 내지 100 ㎚의 두께로 코팅된 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 2항에 있어서,
상기 고착막 형성물질은 20 내지 50 ㎚의 두께로 코팅된 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 1항에 있어서,
상기 적외선 흡수 요판잉크는 개질 카본블랙 1 내지 5 중량%, 안료 1 내지 20 중량%, 충전제 10 내지 60 중량%, 바니시 15 내지 50 중량%, 혼합왁스 1 내지 15 중량%, 지방족탄화수소 1 내지 15 중량%, 계면활성제 1 내지 10 중량% 및 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함하는 적외선 흡수 요판잉크.
제 6항에 있어서,
상기 바니시는 전체 바니시 100 중량%에 대하여 우레탄변성 알키드바니시, 에폭시변성 알키드바니시, 폴리에스테르변성 알키드바니시, 로진변성 알키드바니시, 멜라민변성 알키드바니시, 아마이드변성 알키드바니시 및 아크릴변성 알키드바니시에서 선택된 1종 이상의 제 1 바니시 30 내지 70 중량%; 및
알키드수지 바니시, 페놀수지 바니시, 요소수지 바니시, 멜라민수지 바니시 및 폴리우레탄수지 바니시에서 선택된 1종 이상의 제 2 바니시 30 내지 70 중량%;
를 포함하여 이루어진 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 6항에 있어서,
상기 충전제는 탄산칼슘, 탈크, 이산화티탄, 바라이트분, 침강성황산바륨, 화이트카본, 백토, 리소폰 및 침강탄산칼슘에서 선택되는 1종 이상의 체질안료를 포함하여 이루어진 것인 적외선 흡수 요판잉크.
제 6항에 있어서,
상기 왁스는 몬탄에스테르 석검왁스, 파라핀왁스, 테프론왁스 및 폴리에틸렌왁스에서 선택되는 1종 이상인 적외선 흡수 요판잉크.
제 6항에 있어서,
상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에스테르 유도체, 솔비탄 지방산 에스테르 유도체, 스테아릴산나트륨, 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체 및 스테아르산 나트륨에서 선택되는 1종 이상인 적외선 흡수 요판잉크.
제 1항 내지 제 10항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 흡수 요판잉크 100 중량부에 대하여, 트리알킬아릴 암모늄 헥토라이트 30 내지 50 중량%, 콜로이달 실리카 30 내지 60 중량% 및 티타네이트 커플링제 10 내지 30 중량%로 이루어진 내알칼리성 조성물을 1 내지 10 중량부 더 포함하는 것인 적외선 흡수 요판잉크.