KR20150050368A - 반응성 라텍스들을 포함한 간접 인쇄용 이성분 잉크 - Google Patents

반응성 라텍스들을 포함한 간접 인쇄용 이성분 잉크 Download PDF

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Abstract

제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스로 구성되고, 제1 반응성 라텍스 및 제2 반응성 라텍스는 서로 접촉되지 않지만 서로 접촉될 때 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성하는; 간접 인쇄 방법에 적합한 이성분 잉크 및 상기 잉크를 이용하는 인쇄 방법.

Description

반응성 라텍스들을 포함한 간접 인쇄용 이성분 잉크{DUAL COMPONENT INKS COMPRISING REACTIVE LATEXES FOR INDIRECT PRINTING}
본 개시 실시태양들은 일반적으로 제1 반응성 라텍스 및 제2 반응성 라텍스 포함하는 간접 인쇄용 이성분 잉크 조성물, 상기 잉크를 이용한 간접 인쇄 시스템, 및 인쇄 방법에 관한 것이다.
간접 인쇄 프로세스는 2-단계 인쇄 과정으로 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 일차로 잉크가 이미지 방식으로 중간 수용 부재 (드럼, 벨트, 등)에 인가된다. 잉크는 중간 수용 부재에 습윤화되고 분산되어 일시적 이미지를 형성한다. 이후 일시적 이미지는 특성 변화를 거치고 (예를들면, 부분적 또는 완전 건조, 열적 또는 광-경화, 겔화, 등) 형성된 일시적 이미지는 이후 기재로 전달된다.
이러한 간접 인쇄 과정에 적합한 잉크들은 고속으로 고품질의 인쇄물이 가능하도록 상이한, 예컨대, 분사, 전달 부시스템들과 양립될 수 있도록 설계되고 최적화된다. 전형적으로, 양호한 습윤성을 보이는 잉크들은 최종 기재에 효과적으로 전달되지 않거나, 반대로 기재에 효과적으로 전달되는 잉크들은 중간 수용 부재를 습윤화시키지 않는다. 현재까지, 습윤 및 전달 기능 모두가 가능한 상업적 입수 가능한 잉크는 없는 것으로 보인다.
따라서, 간접 인쇄 프로세스에 적합한 잉크 개발 필요성, 특히, 중간 수용 부재에 양호한 습윤성을 보이고 최종 기재에 효과적으로 전달 가능한 잉크 개발의 필요성이 존재한다.
본원에 개시된 실시태양들에 의하면, 간접 인쇄 방법에 사용되는 이성분 잉크가 제공되고, 이는: 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스; 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 가지고, 제1 반응성 라텍스 및 제2 반응성 라텍스는 서로 접촉되지 않지만 서로 접촉될 때 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질를 형성하고; 총 반응성 라텍스들은 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량% 존재한다.
또한 본 실시태양들은 간접 인쇄 시스템을 제공하고, 이는 분사 잉크를 수용하는 중간 수용 부재; 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하는 제1 성분 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 제2 성분로 구성되는 2-성분 잉크를 중간 수용 부재에 인접하게 지지하고 제1 성분을 지지하는 제1 용기 및 제2 성분을 지지하는 제2 용기를 포함하는 지지요소; 제1 및 제2 성분 모두가 중간 수용 부재로 분사되고 혼합되어 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질를 형성하도록 2-성분 잉크를 분사하기 위하여 제1 및 제2 용기들과 접촉되도록 형성되는 하나 이상의 잉크젯 노즐들; 및 가교화 중합체 기질을 가열하는 가열장치로 구성된다.
소정의 실시태양들에서, 간접 인쇄 시스템이 제공되고, 이는 분사 잉크를 수용하는 중간 수용 부재; 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하는 제1 성분 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 제2 성분로 구성되는 2-성분 잉크를 중간 수용 부재에 인접하게 지지하고 제1 성분을 지지하는 제1 용기 및 제2 성분을 지지하는 제2 용기를 포함하는 지지요소; 제1 및 제2 성분 모두가 중간 수용 부재로 분사되고 혼합되어 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성하도록 2-성분 잉크를 분사하기 위하여 제1 및 제2 용기들과 접촉되도록 형성되는 하나 이상의 잉크젯 노즐들; 및 가교화 중합체 기질을 가열하는 가열장치로 구성된다.
도 1은 간접 인쇄 시스템에서 2-단계 전달 및 경화 프로세스가 적용되는 본 실시태양들에 의한 이미지화 부재 개략도이다.
본원에서 사용되는 용어 “점도”는 복소 점도이고, 이는 샘플에 정상 전단 변형 또는 작은 동적 변형을 가할 수 있는 역학적 유동계에 의해 측정되는 전형적인 측정치이다. 이러한 전형적인 장비에서, 전단 변형은 조작자에 의한 모터 작동으로 인가되고 샘플 변형 (토크)은 변환기로 측정된다. 이러한 장비들의 예시로는 Rheometrics Fluid Rheometer RFS3 또는 ARES 기계적 분광계이며, 이들 모두는 Rheometrics, TA Instruments 에서 제조된다.
본원에 개시되는 2-성분 잉크는 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하는 제1 성분 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 제2 성분로 구성되고, 간접 인쇄 방법, 또는 간접 인쇄 잉크젯 어플리케이션에 적합하다. 본 실시태양들의 잉크는 잉크젯 (예를들면, 압전) 프린트헤드에서 사용 가능한 필수적인 표면장력 (15-50 mN/m), 점도 (3-20 cps), 및 입도 (<600 nm)를 가진다.
실시태양들에서, 잉크의 표면장력은 약 15 mN/m 내지 약 50 mN/m, 예를들면 약 20 mN/m 내지 약 40 mN/m, 또는 약 20 mN/m 내지 약 30 mN/m이다. 표면장력은 장력계 장비, 예컨대 Kruss에서 입수되는 것으로 측정된다.
실시태양들에서, 잉크의 점도는 분사 온도에서 약 2 cps 내지 약 20 cps, 예를들면 약 3 cps 내지 약 15 cps, 또는 약 4 cps 내지 약 12 cps이다. 특정 실시태양들에서, 잉크 조성물은 약 100℃ 미만, 예컨대 약 25℃ 내지 약 100℃, 또는 약 30℃ 내지 약 95℃, 예컨대 약 30℃ 내지 약 90℃에서 분사된다.
실시태양들에서, 잉크의 평균 유화 액적 크기는 약 600 nm 미만, 예를들면 약 25 nm 내지 약 500 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 300 nm이다. 액적 크기는 동적 광산란법으로 결정된다.
도 1은 본 실시태양들에 따라 2-단계 전달 프로세스가 적용되어 본 발명의 잉크가 중간 전달 표면에 인쇄되고 연속하여 수용 기재에 전달되는 이미지화 시스템의 개략도이다. 간접 인쇄 방법에서, 본 실시태양들의 잉크 (2)는 2 잉크젯들 (1a, 1b)을 통해 중간 수용 부재 (4)에 분사되고 분산된다. 본 실시태양들의 잉크는 2종의 반응성 라텍스들로 구성되고, 제1 반응성 라텍스 (2a)는 잉크젯 (1a)를 통해 분사되고, 제2 반응성 라텍스 (2b)는 잉크젯 (1b)을 통해 분사된다. 제1 및 제2 반응성 라텍스들은 중간 수용 부재 (4)에 도포되고, 이어 중간 수용 부재 (4)에 함께 혼합된다. 중간 수용 부재 (4)는 도 1에 도시된 바와 같이 드럼 형태이지만, 웨브, 판, 벨트, 밴드 또는 임의의 기타 적합한 구조로 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 및 제2 반응성 성분들 (2a, 2b)의 혼합물을 가지는 본 실시태양의 잉크 (2)는 가열장치 (3)로 가열되어 잉크 (2)의 잉크 전색제 중의 물을 제거하고 (부분적으로 또는 완전히), 반응성 성분들은 서로 반응되어 가교화 기질이 형성된다. 가교화 기질은 잉크 (2)의 잉크 전색제 중 물이 증발되는 동안 및/또는 후에 형성된다. 잉크 전색제 중 잔류수가 존재한다면, 계속하여 가열장치 (3)에 의해 가열되어 제어되므로 마지막에 고체 잉크막 (잉크 이미지 8)이 남는다. 이후 잉크 이미지 (8)는 중간 수용 부재 (4)에서 최종 수용 기재 (10)로 전달된다. 잉크 이미지 전달은 가압 접촉으로 수행된다. 이미지 견뢰성은 예컨대 접는 상자 포장 분야에서 특히 중요하다.
간접 인쇄 방법에 적합한 잉크는 일시적 이미지 (2)가 형성되도록 중간 수용 부재 (4)를 습윤화시키고, 전달 단계에서 중간 수용 부재 (4)로부터 박리될 수 있는 이미지 (8)가 형성되도록 자극 유도 특성 변화를 거칠 수 있어야 한다.
반응성 라텍스들
본 실시태양들의 잉크는 이성분으로 구성되고, 성분들 중 하나는 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하고 다른 하나는 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함한다. 두 성분들은 서로 접촉되지 않는 방식으로 포장된다. 각각의 성분은 서로 혼합될 때 가교 또는 중합을 수행하는 반응성 물질을 포함한다. 또한, 각각의 반응성 성분은 유화 연속 상 (물)과 접촉하여 반응을 통해 얇은 코팅막 또는 유화액 내의 스킨을 형성하고, 두 유화 성분들이 서로 혼합될 때 추가 반응이 일어나고 역학적 압력이 인가되면 반응성 성분의 각각의 유화 액적을 둘러싸는 보호 스킨층들이 균열된다. 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 접촉될 때 반응되어 가교화 중합체 기질을 형성한다. 가교화 중합체 기질은 폴리우레탄, 페놀-메탄알, 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 또는 에폭시드일 수 있다.
제1 반응성 라텍스 대 제2 반응성 라텍스의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 약 0.5:1 내지 약 1:1, 또는 약 1:1 내지 약 2:1이다.
폴리우레탄
실시태양들에서, 가교화 중합체 기질은 폴리우레탄을 포함한다. 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 폴리올을 포함하고 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 디이소시아네이트를 포함한다.
폴리올 예시로는 알킬렌 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디-, 트리-, 테트라-, 펜타-에틸렌 글리콜 및 고차 (폴리)에틸렌 글리콜. 또한 프로필렌 글리콜, 디-, 트리-, 테트라-, 및 펜타-프로필렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시태양에서, 폴리올은 디에틸렌 글리콜을 포함한다. 일 실시태양에서, 폴리올은 알킬렌 글리콜, 예를들면, 메틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 기타 등을 포함한다. 알킬렌 글리콜의 알킬렌기는 치환되거나 치환되지 않는다. 실시태양들에서, 알킬렌 글리콜은 약 1 내지 약 5 탄소원자들을 가지는 저급 알킬기로 치환된다.
디이소시아네이트의 예시로는 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트를 포함한다. 지방족 디이소시아네이트는 약 1 내지 약 20개의 탄소원자들, 약 3 내지 약 15 탄소원자들, 또는 약 2 내지 약 8 탄소원자들을 가진다. 지방족 디이소시아네이트는 약 1 내지 약 20개의 탄소원자들, 약 3 내지 약 15 탄소원자들, 또는 약 2 내지 약 8 탄소원자들을 가진다. 실시태양들에서, 디이소시아네이트는, 2,4-TDI (2,4-톨루엔 디이소시아네이트), HDI (1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트), 또는 TMHDI (2,4,4- 및 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트 이성질체의 혼합물) 또는 이들의 혼합물이다.
하기 경로 1은 본 발명의 실시태양에 따른 가교화 폴리우레탄 중합체 기질 형성을 보인다.
경로 1
Figure pat00001
페놀-메탄알
실시태양들에서, 가교화 중합체 기질은 페놀-메탄알을 포함한다. 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 페놀을 포함하고 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 메탄알을 포함한다. 페놀 대 메탄알의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 약 0.5:1 내지 약 1:1, 또는 약 1:1 내지 약 2:1이다.
하기 경로 2는 본 발명의 실시태양에 의한 가교화 페놀-메탄알 중합체 기질 형성을 보인다.
경로 2
Figure pat00002
우레아-포름알데히드
실시태양들에서, 가교화 중합체 기질은 우레아-포름알데히드를 포함한다. 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 우레아를 포함하고 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 포름알데히드를 포함한다. 우레아 대 포름알데히드의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 약 0.5:1 내지 약 1:1, 또는 약 1:1 내지 약 2:1이다.
하기 경로 3은 본 발명의 실시태양에 의한 가교화 우레아-포름알데히드 중합체 기질 형성을 보인다.
경로 3
Figure pat00003
멜라민-포름알데히드
실시태양들에서, 가교화 중합체 기질은 멜라민-포름알데히드를 포함한다. 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 멜라민을 포함하고 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 포름알데히드를 포함한다. 멜라민 대 포름알데히드의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 약 0.5:1 내지 약 1:1, 또는 약 1:1 내지 약 2:1이다.
하기 경로 4는 본 발명의 실시태양에 의한 가교화 멜라민-포름알데히드 중합체 기질 형성을 보인다.
경로 4
Figure pat00004
에폭시드
실시태양들에서, 가교화 중합체 기질은 에폭시드 (옥시란이라고도 칭함)와 다양한 친핵제, 예컨대 히드록시드, 아민, 및 카르복실산 작용기의 반응으로 유도된다. 적합한 에폭시드 예시는 다음을 포함한다:
Figure pat00005
또는
Figure pat00006
아민 및 에폭시드 간의 반응 예시로는 하기 반응 경로 5a에 제시된 반응을 포함한다.
경로 5a
Figure pat00007
하기 경로 5b 및 5c는 에폭시드기와 중합체 예컨대 폴리(스티렌-부틸 아크릴레이트-메타크릴산) 중의 카르복실 또는 히드록시드기와의 반응에 의한 가교화 에폭시 수지 형성을 보인다.
경로 5b
Figure pat00008

경로 5c
Figure pat00009
총 반응성 라텍스들은 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량%, 약 5 내지 약 18 중량%, 또는 약 10 내지 약 15 중량% 존재한다.
공-용매들
잉크 조성물은 물, 또는 물과 공-용매, 습윤제, 또는 기타 등 (이하 공-용매)으로 칭하는 수용성 또는 수혼화성 유기 성분의 혼합물을 포함하고, 성분들은 예컨대 알코올 및 알코올 유도체들, 예를들면 지방족 알코올, 방향족 알코올, 디알, 글리콜 에테르, 폴리글리콜 에테르, 장쇄 알코올, 1차 지방족 알코올, 2차 지방족 알코올, 1,2-알코올, 1,3-알코올, 1,5-알코올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르의 고급 동족체, 및 기타 등, 특정 실시예들에서 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세린, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-1,3,-프로판디올, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,4-헵탄디올, 및 기타 등; 또한 적합한 아미드, 에테르, 우레아, 치환 우레아 예컨대 티오우레아, 에틸렌 우레아, 알킬우레아, 알킬티오우레아, 디알킬우레아, 및 디알킬티오우레아, 카르복실산 및 이들의 염, 예컨대 2-메틸펜탄산, 2-에틸-3- 프로필아크릴산, 2- 에틸-헥산산, 3-에톡시프로폰산, 및 기타 등, 에스테르, 유기술피드, 유기술폭시드, 술폰 (예컨대 술포란), 카르비톨, 부틸 카르비톨, 셀루솔브, 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에테르 유도체들, 히드록시에테르, 아미노 알코올, 케톤, N-메틸피롤리디논, 2-피롤리디논, 시클로헥실피롤리돈, 아미드, 술폭시드, 락톤, 고분자 전해질, 메틸 술포닐에탄올, 이미다졸, 1,3-di메틸-2- 이미다졸리디논, 베타인, 당, 예컨대 1-데옥시-D-갈락티톨, 만니톨, 이노시톨, 및 기타 등, 치환 및 미치환 형태의 아미드, 치환 및 미치환 아세트아미드, 및 기타 수용성 또는 수혼화성 물질들 및 이들의 혼합물을 포함한다. 실시태양들에서, 공-용매는 에틸렌 글리콜, N-메틸피롤리돈, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 물 및 수용성 또는 혼화성 유기 액체의 혼합물이 액체 전색제로 선택되면, 물 대 유기 비율은 임의의 적합한 또는 바람직한 비율, 실시태양들에서 약 100:0 내지 약 30:70, 또는 약 97:3 내지 약 40:60, 또는 약 95:5 내지 약 60:40일 수 있다. 액체 전색제의 비-수 성분은 일반적으로 습윤제 또는 공-용매로 기능하고 물 (100 ℃)보다 더 높은 비점을 가진다. 또한 잉크 전색제의 유기 성분은 잉크 표면장력을 변경, 잉크 점도를 변경, 착색제를 용해 또는 분산, 및/또는 잉크의 건조 특성에 영향을 준다.
소정의 실시태양들에서, 공-용매는 술포란, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 2-피롤리디논, 폴리에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
착색제
본원의 잉크 조성물은 착색제를 더욱 포함할 수 있다. 임의의 적합한 또는 바람직한 착색제가 본원의 실시태양들에서 사용되고 안료들, 염료들, 염료 분산액, 안료 분산액, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다.
착색제는 착색제 분산액 형태로 제공된다. 실시태양들에서, 착색제 분산액의 평균 입도는 약 20 내지 약 500 나노미터 (nm), 또는 약 20 내지 약 400 nm, 또는 약 30 내지 약 300 nm이다. 실시태양들에서, 착색제는 염료들, 안료들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 선택적으로, 착색제는 착색제, 선택적인 계면활성제, 및 선택적인 분산제를 포함하는 분산액이다.
상기된 바와 같이, 본원의 실시태양들에서 임의의 적합한 또는 바람직한 착색제가 선택될 수 있다. 착색제는 염료, 안료, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 염료의 예시로는 음이온성 염료, 양이온성 염료, 비이온성 염료, 양성이온성 염료, 및 기타 등을 포함한다. 적합한 염료의 특정 예시로는 식용 색소 예컨대 Food Black No.1, Food Black No.2, Food Red No. 40, Food Blue No.1, Food Yellow No.7, 및 기타 등, FD ＆ C dyes, Acid Black 염료들 (No.1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194, 및 기타 등), Acid Red염료들(No. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256, 및 기타 등), Acid Blue염료들(No. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193,209, 및 기타 등), Acid Yellow염료들(No.3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151, 및 기타 등), Direct Black염료들(No.4, 14, 17, 22, 27, 38, 51,112,117,154,168, 및 기타 등), Direct Blue염료들(No. 1, 6,8, 14, 15,25, 71, 76, 78, 80,86,90, 106,108,123,163,165, 199,226,및 기타 등), Direct Red염료들(No. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236, 및 기타 등), Direct Yellow염료들(No.4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157, 및 기타 등), Reactive Dyes, 예컨대 Reactive Red Dyes (No.4, 31, 56, 180, 및 기타 등), Reactive Black 염료들(No. 31 및 기타 등), Reactive Yellow염료들(No. 37 및 기타 등); 안트라퀴논 염료들, 모노아조 염료들, 디스아조 염료들, 프탈로시아닌 유도체, 예를들면 다양한 프탈로시아닌 술폰산염, 아자(18)아눌렌, 포르마잔 구리착체, 트리페노디옥사진, 및 기타 등; 및 기타 등 및 이의 혼합물을 포함한다.
적합한 안료들의 예시로는 흑색 안료들, 백색 안료들, 시안 안료들, 마젠타 안료들, 황색 안료들, 또는 기타 등을 포함한다. 또한, 안료들은 유기 또는 무기 입자들일 수 있다. 적합한 무기 안료들은 카본블랙을 포함한다. 그러나, 기타 무기 안료들 예컨대 산화티탄, 코발트 블루 (CoO-Al2O3), 크롬 옐로우 (PbCrO4), 및 산화철이 적합할 수 있다. 적합한 유기 안료들은, 아조 안료들 예컨대 디아조 안료들 및 모노아조 안료들, 다환형 안료들 (예를들면, 프탈로시아닌 안료들 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린), 페릴렌 안료들, 페리논 안료들, 안트라퀴논 안료들, 퀴나크리돈 안료들, 디옥사진 안료들, 티오인디고 안료들, 이소인돌리논 안료들, 피란트론 안료들, 및 퀴노프탈론 안료들), 불용성 염료 킬레이트 (예를들면, 염기성 염료 유형의 킬레이트 및 산성 염료 유형의 킬레이트), 니트로 안료들, 니트로소 안료들, 안탄트론 안료들 예컨대 PR168, 및 기타 등을 포함한다. 대표적인 프탈로시아닌 블루 및 그린은 카파 프탈로시아닌 블루, 카파 프탈로시아닌 그린, 및 이의 유도체 (Pigment Blue 15, Pigment Green 7, 및 Pigment Green 36)를 포함한다. 대표적인 퀴나크리돈은 Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19, 및 Pigment Violet 42를 포함한다. 대표적인 안트라퀴논은 Pigment Red 43, Pigment Red 194, Pigment Red 177, Pigment Red 216 및 Pigment Red 226을 포함한다. 대표적인 페릴렌은 Pigment Red 123, Pigment Red 149, Pigment Red 179, Pigment Red 190, Pigment Red 189 및 Pigment Red 224를 포함한다. 대표적인 티오인디고이드는 Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36, 및 Pigment Violet 38을 포함한다. 대표적인 헤테로환형 옐로우는 Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 90, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 117, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 150, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 155, 및 Pigment Yellow 213을 포함한다. 이러한 안료들은 여러 공급원, 예컨대 BASF Corporation, Engelhard Corporation, 및 Sun Chemical Corporation에서 분말 또는 가압 케이크 형태로 상업적 입수된다. 사용 가능한 예시적 흑색 안료들은 카본 안료들을 포함한다. 카본 안료들은 허용 가능한 광학 밀도 및 인쇄특성을 제공하는 상업적으로 입수 가능한 거의 모든 카본 안료들이다. 본 시스템 및 방법에서 사용에 적합한 카본 안료들은, 제한되지 않지만, 카본블랙, 흑연, 비정질 탄소, 목탄, 및 이들의 조합물을 포함한다. 이러한 카본 안료들은 다양한 공지방법들, 예컨대 채널 방법, 접촉방법, 로 (furnace) 방법, 아세틸렌법, 또는 열적 방법으로 제조될 수 있고, Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik, 및 E.I. DuPont de Nemours and Company와 같은 공급원에서 상업적으로 입수된다. 적합한 카본 블랙 안료들은 제한되지 않지만, Cabot 안료들 예컨대 MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, CAB-O-JET 200, CAB-O-JET 300, REGAL, BLACK PEARLS, ELFTEX, MOGUL, 및 VULCAN 안료들; Columbian 안료들 예컨대 RAVEN 5000, 및 RAVEN 3500; Evonik 안료들 예컨대 Color Black FW 200, FW 2, FW 2V, FW 1, FW18, FW S160, FW S170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V, 및 PRINTEX 140V를 포함한다. 상기 나열된 안료들은 미개질 안료 미립자, 소분자 부착 안료들 미립자, 및 중합체-분산된 안료 미립자를 포함한다. 기타 안료들 및 이의 혼합물도 선택될 수 있다. 액체 전색제에서 입자들의 안정한 콜로이드 현탁이 가능하고 잉크가 열적 잉크젯 프린터 또는 압전식 잉크젯 프린터에서 사용될 때 막힘을 방지하기 위하기 위하여 안료들 입도는 가능한 작은 것이 바람직하다.
착색제는 임의의 바람직한 또는 효과적인 함량으로 존재하고, 실시태양들에서, 착색제는 잉크 조성물 총 중량 기준으로 약 0.05 내지 약 15 %, 또는 약 0.1 내지 약 10 %, 또는 약 1 내지 약 5 중량%로 존재한다.
잉크 조성물 제조 및 사용
실시태양들의 잉크는 임의의 적합한 방법 및 프로세스, 예컨대 단순히 성분들을 혼합하여 제조될 수 있다. 하나의 방법은모든 잉크 성분들을 함께 혼합하고 혼합물을 여과하여 잉크를 획득한다. 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고, 여과 후 임의의 바람직한 추가적인 첨가제들을 혼합물에 첨가하고 하나의 실시태양에서 약 5 내지 약 10 분 동안실온에서 온화하게 교반하여 균질 혼합물를 획득함으로써 잉크들을 제조한다. 대안으로, 임의의 바람직한 절차에 따라, 예컨대 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고 여과하는 잉크 제조 과정에서 선택적인 잉크 첨가제들을 기타 잉크 성분들과 혼합한다. 잉크 제조 방법의 실시예들이 하기 실시예들에 제시된다.
본원에 개시된 잉크 조성물은 약 100℃ 미만, 예컨대 약 25℃ 내지 약 100 ℃, 또는 약 30℃ 내지 약 90℃에서 분사된다. 따라서 잉크 조성물은 압전 잉크젯 장치들에 사용하기에 이상적이다.
잉크 조성물은 간접 (옵셋) 프린트 잉크-젯 어플리케이션에서 적용되고, 용융 잉크 액적들이 이미지 방식의 패턴으로 기록 기재에 토출될 때, 기록 기재는 중간-전달 부재이고 이미지 방식의 패턴으로 잉크는 연속하여 중간-전달 부재에서 최종 기록 기재로 전달된다.
잉크 조성물은 중간-전달 기재, 예를들면, 중간-전달융착 드럼 또는 벨트에 분사되기에 적합하다. 적합한 구성에서, 예를들면, 잉크-젯 헤드에 대하여 중간-전달융착 부재의 4 내지 18회 회전 (점증적 이동) 과정에서, 즉, 각각의 회전 간에 기재에 대한 프린트헤드의 약간의 이동 과정에서 적합한 착색 잉크 조성물이 분사되어 이미지가 도포된다. 이러한 방법은 프린트헤드 구조를 단순화시키고, 약간의 이동으로 양호한 액적 정합 (registration)을 보장한다. 고속 회전 전달 부재에 고품질 이미지 형성을 보장하므로 전달융착, 즉, 전달 및 융착 단계는, 이미지 형성에 바람직하다. 전달융착은 전형적으로 잉크-젯 헤드로부터 중간-전달 부재 예컨대 벨트 또는 드럼, 즉, 전달융착 부재로의 잉크 조성물 분사를 포함한다. 이로써 이미지는 전달융착 부재에 신속하게 형성되고 이후 이미지-수용 기재로의 전달 및 융착이 가능하다. 대안으로, 동일한 이미지는 이미지 기재, 예를들면, 용지로 직접 형성될 수 있다.
본 발명은 간접 인쇄 시스템을 제공하며, 이는 분사 잉크 수용을 위한 중간 수용 부재; 중간 수용 부재에 인접하게2-성분 잉크를 지지하는 지지요소로 구성된다. 2-성분 잉크는 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하는 제1 성분 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 제2 성분으로 구성된다. 지지요소는 제1 성분을 지지하는 제1 용기 및 제2 성분을 지지하는 제2 용기를 더욱 포함한다. 간접 인쇄 시스템은 제1 및 제2 용기들과 접촉되어 2-성분 잉크를 분사하는 하나 이상의 잉크젯 노즐들을 포함하고, 여기에서 제1 및 제2 성분들은 중간 수용 부재에 분사되고 2-성분 잉크의 제1 및 제2 성분들이 혼합되어 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스과 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성한다. 실시태양들에서, 제1 성분은 중간 수용 부재에 분사되고 제2 성분은 이어 중간 수용 부재에 분사되어 2-성분 잉크의 제1 및 제2 성분들이 혼합되고 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성한다. 간접 인쇄 시스템은 잉크에서 수분을 제거하기 위한 가열장치를 더욱 포함한다.
간접-인쇄 방법이 적용될 때, 중간-전달 부재는 임의의 바람직한 또는 적합한 구성, 예컨대 드럼 또는 롤러, 벨트 또는 웨브, 블랭킷, 평탄면 또는 가압판, 또는 기타 등이다. 중간-전달 부재 온도는 임의의 바람직한 또는 적합한 방법, 예컨대 가열기를 중간-전달 부재에 또는 주위에 배치하고, 전달 부재, 또는 기타 등을 건조시키기 위한 공기 흐름을 이용하여 제어된다.
실시예 1
중합체 수지
임의의 적합한 중합체 수지가 사용된다. 잠재적 수지들은 비결정질 및 결정질 또는 이들 혼합물의 폴리에스테르이다. 적합한 비결정질 폴리에스테르 수지는 다음 식 (I)을 가지는 코폴리(프로폭시화 비스페놀 A 코-푸마레이트)-코폴리(프로폭시화 비스페놀 A 코-테레프탈레이트) 수지 (비결정질 폴리에스테르 X)이다:
Figure pat00010
식 중 R은 수소 또는 메틸기이고, m 및 n은 공중합체의 랜덤 단위들이고 m은 약 2 내지 10이고, n은 약 2 내지 10이다. 적합한 결정질 폴리에스테르 수지는 다음 식의 에틸렌 글리콜 및 도데칸이산 및 푸마르산 공-단량체의 혼합물에서 형성되는 수지 (결정질 폴리에스테르 Y)를 포함한다:
Figure pat00011
식 중 b는 약 5 내지 약 2000이고 d는 약 5 내지 약 2000이다.
하기 표 1은 폴리에스테르 수지들의 특성을 보인다.
표 1. 폴리에스테르 수지들
수지들 Mw (g/mol) Mn (g/mol) PDI
(다분산성 지수)		 산가 Mp (℃) Tg 개시 (℃)
비결정질 폴리에스테르 X
 19,388 5,003 3.88 14.71 - 60.5
결정질 폴리에스테르 Y
 23,337 10,570 2.21 9.06 71
일 실시태양에서, 폴리에스테르 수지는 비결정질 폴리에스테르 X를 포함한다. 일 실시태양에서, 폴리에스테르 라텍스들은 결정질 폴리에스테르 Y를 포함한다. 비결정질 폴리에스테르 X 및 결정질 폴리에스테르 Y의 특성은 하기에 나열된다.
하기 표 2는 예상 잉크 조합물 1A의 성분들을 보인다.
표 2. 예상 잉크 조합물 1A
성분 기능 바람직한 고체 wt% 물질 wt% 농도, 분산액 또는 물 필요한 wt% 물질 또는 분산액 m(g)
비결정질 폴리에스테르 X + 1,12-도데칸디아민 비결정질 라텍스 + 반응성 쌍의1 성분 8 34.2 23.39 11.70
결정질 폴리에스테르 Y 결정질 폴리에스테르 라텍스 2 35.6 5.62 2.81
술파론 (5% 물) 습윤제 15.84 95 16.67 8.335
2-피롤리디논 습윤제 3.33 100 3.33 1.665
PEO (Mw 20k) 점도 개질제 0.72 100 0.72 0.36
카본블랙 300 안료 분산액 3.3 14.87 22.19 11.095
BYK 347 실리콘 계면활성제 0.16 100 0.16 0.08
물 용매 밸런스 밸런스
총합 100 50
하기 표 3은 예상 잉크 조합물 1B의 성분들을 보인다.
표 3. 예상 잉크 조합물 1B
성분 기능 바람직한 고체 wt% 물질 wt% 농도, 분산액 또는 물 필요한 wt% 물질 또는 분산액 m(g)
비결정질 폴리에스테르 X + 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 비결정질 라텍스 + 반응성 쌍 중1 성분 8 35.92 22.27 11.14
결정질 폴리에스테르 Y 결정질 폴리에스테르 라텍스 2 35.6 5.62 2.81
술파론 (5% 물) 습윤제 15.84 95 16.67 8.335
2-피롤리디논 습윤제 3.33 100 3.33 1.665
PEO (Mw 20k) 점도 개질제 0.72 100 0.72 0.36
카본블랙 300 안료 분산액 3.3 14.87 22.19 11.095
BYK 347 실리콘 계면활성제 0.16 100 0.16 0.08
물 용매 밸런스 밸런스
총합 100 50
실시예 2
예상 실시예: 잉크 1A용 반응성 라텍스 제조
190g의 비결정질 폴리에스테르 X 및 15 g의 1,12-도데칸디아민을 1L 용기에서 계량하였다. 100g의 메틸 에틸 케톤 (MEK) 및 40g의 이소프로판올 (IPA)을 별도로 계량하고 비이커에서 혼합하였다. 용매를 수지가 있는 1L 용기에 부었다. 가스켓으로 덮고 응축기 및 2개의 고무마개들로 장착된 용기를 48℃로 설정된 수조 (Tr이 45-46℃이 되도록 확보)에 1 시간 동안 수지들이 "연화"될 때가지 두었다. 앵커 블레이드 임펠러를 용기에 설치하고 대략 150 RPM로 회전시켰다. 3 시간 후, 모든 수지가 용해되면, 8.69 g의 10% NH4OH를 혼합물에 피벳으로 고무마개를 통해 적가하였다. 혼합물을 10 분 동안 교반하였다. 600g의 탈이온수 (DIW)를 펌프로 고무마개를 통해 용기에 투입하였다. 먼저 400g을 90 분에 걸쳐 펌프로 약 4.4g/min 속도로 첨가하였다. 나머지 200g을 30 분에 걸쳐 펌프로 약 6.7g/min 속도로 첨가하였다. 장치를 해제하고, 혼합물을 유리 팬에 붓고, 품 후드에 밤새 두고 자석 만대로 교반하여 용매를 날려보냈다.
실시예 3
예상 실시예: 잉크 조성물 1A
50mL 갈색유리병에 계면활성제 및 카본블랙 분산액을 첨가하고, 혼합물을 자석막대로 200 RPM로 교반하면서, 물 (-20% 라텍스 비이커 세척용)을 서서히 첨가하였다. 라텍스 (잉크 1A용으로 상기 제조) pH를 별도로 약 6.8로 조정하고 이후 서서히 병에 첨가하고 라텍스 잔류물 세척을 위해20% 물을 첨가하였다. 이후 잉크를 5 분 동안 2,000 RPM로 균질화하였다.
실시예 4
예상 실시예: 잉크 1B용 반응성 라텍스 제조
상기 절차를 반복하되, 1,12-도데칸디아민을 25.5 g의 비스페놀 A 디글리시딜 에테르로 대체하였다.
실시예 5
예상 실시예: 잉크 조성물 1B
상기 절차를 반복하되, 잉크 1A용으로 제조된 반응성 라텍스를 잉크 1B용 제조된 것으로 대체하였다.
“잉크젯 잉크 간접 인쇄용 어플리케이션” 명칭의 공동-출원된 U.S. 특허출원번호 14/066,716, 대리인 참조번호 20121666-US-NP 및, “간접 인쇄용으로 적합한 폴리스티렌 공중합체 라텍스 함유 잉크젯 잉크” 명칭의 U.S. 특허출원번호 14/067,469, 대리인 참조번호 20121665-0420476에 개시된 실험 데이터, 및 공지 단량체 특성에 기반하여, 예상 잉크 조성물 A는 분사에 적합한 점도 (5-20 cps) 및 표면장력 (20-22 mN/m)를 보인다고 예측된다
조성물 1A 및 1B를 잉크젯 (1a, 1b)을 통해 액체 잉크 표면장력 미만의 표면 에너지를 가지는 중간 수용 부재 (4) (예를들면, 드럼)에 도포하였다. 분사된 이미지를 가열장치 (3)로 가열하여 수분을 제거하고 2 반응성 라텍스들의 혼합을 유도하였다. 이때 라텍스들은 서로 반응하여 잉크막을 형성한다. 막은 최종 기재 (10)로 전달되어, 강건한 이미지가 형성된다. 이미지 견뢰성은 예컨대 접는 상자와 같은 포장 분야에서 특히 중요하다.

Claims (10)

  1. 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스; 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는, 간접 인쇄 공정에 사용하기 위한 이성분 잉크에 있어서,
    상기 제1 반응성 라텍스 및 제2 반응성 라텍스는 서로 접촉되지 않지만 서로 접촉될 때 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성하고; 총 반응성 라텍스들은 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량% 존재하는, 이성분 잉크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가교화 중합체 기질은 폴리우레탄, 페놀-메탄알, 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 및 에폭시드로 이루어진 군에서 선택되는, 이성분 잉크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 폴리올을 포함하고 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 디이소시아네이트를 포함하는, 이성분 잉크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 페놀을 포함하고, 상기 제1 및 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 메탄알을 포함하고, 이성분 잉크.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 우레아를 포함하고 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 포름알데히드로 구성되는, 이성분 잉크.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 하나는 멜라민으로 구성되고 상기 제1 및 제2 반응성 라텍스들 중 다른 하나는 포름알데히드를 포함하는, 이성분 잉크.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 반응성 라텍스 대 제2 반응성 라텍스의 몰비는 약 0.5:1 내지 약 2:1인, 이성분 잉크.
  8. 제1항에 있어서, 습윤제를 추가로 포함하는, 이성분 잉크.
  9. 하기를 포함하는 간접 인쇄 시스템:
    분사 잉크를 수용하는 중간 수용 부재;
    제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스를 포함하는 제1 성분 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 제2 성분로 구성되는 2-성분 잉크를 중간 수용 부재에 인접하게 지지하고 제1 성분을 지지하는 제1 용기 및 제2 성분을 지지하는 제2 용기를 포함하는 지지요소;
    제1 및 제2 성분 모두가 중간 수용 부재로 분사되고 혼합되어 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질를 형성하도록 2-성분 잉크를 분사하기 위하여 제1 및 제2 용기들과 접촉되도록 형성되는 하나 이상의 잉크젯 노즐들; 및
    가교화 중합체 기질을 가열하는 가열장치.
  10. 하기를 포함하는, 수성 잉크를 이용한 인쇄 방법:
    a) 제1 가교성 작용기를 가지는 제1 반응성 라텍스 및 제2 가교성 작용기를 가지는 제2 반응성 라텍스를 포함하는 이성분 잉크를 제공하는 단계로서, 상기 제1 반응성 라텍스 및 상기 제2 반응성 라텍스는 서로 접촉되지 않지만 서로 접촉될 때 제1 반응성 라텍스는 제2 반응성 라텍스와 반응하여 가교화 중합체 기질을 형성하고, 총 반응성 라텍스들은 잉크 총 중량 기준으로 약 3 내지 약 20 중량% 존재하는 단계;
    b) 상기 제1 반응성 라텍스를 제1 잉크젯을 통하여 중간 기재로 도포하고, 상기 제2 반응성 라텍스를 제2 잉크젯을 통하여 중간 기재로 도포하는 단계;
    c) 상기 가교화 중합체 기질을 포함하는 잉크막을 형성하기 위하여 상기 제1 반응성 라텍스 및 상기 제2 반응성 라텍스를 반응시켜는 단계; 및
    d) 상기 잉크막을 상기 중간 기재에서 최종 기재로 전달하는 단계.
KR1020140139179A 2013-10-30 2014-10-15 반응성 라텍스들을 포함한 간접 인쇄용 이성분 잉크 KR102083039B1 (ko)

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US14/067,290 2013-10-30
US14/067,290 US9624389B2 (en) 2013-10-30 2013-10-30 Dual component inks comprising reactive latexes for indirect printing

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