KR20160081909A

KR20160081909A - 티타니아를 갖는 운모-계 광물을 함유한 고 불투명성 백색 잉크

Info

Publication number: KR20160081909A
Application number: KR1020167011359A
Authority: KR
Inventors: 시바팩키아 가나파티아판; 호우 티 엔지; 알베르트 타이쉐브
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2016-07-08
Also published as: EP3063237B1; CN105658738A; CN105658738B; WO2015065469A1; BR112016009758A2; KR102011846B1; EP3063237A1; EP3063237A4; US20160246203A1; US9720341B2

Abstract

티타니아를 갖는 운모-계 광물을 함유하는 고 불투명성 백색 잉크가 제공된다. 또한, 상기 고 불투명성 백색 잉크의 제조 방법이 제공된다.

Description

티타니아를 갖는 운모-계 광물을 함유한 고 불투명성 백색 잉크{HIGH OPACITY WHITE INKS CONTAINING MICA-BASED MINERALS WITH TITANIA}

본 발명은 티타니아를 갖는 운모-계 광물을 함유한 고 불투명성 백색 잉크에 관한 것이다.

디지털 인쇄는 인쇄된 이미지를 예를 들어 전자 레이아웃 및/또는 데스크탑 인쇄 프로그램 등을 사용하여 디지털 데이터로부터 직접 생성하는 기술을 포함한다. 디지털 인쇄의 일부 공지된 방법은 풀-컬러 잉크젯, 전자사진 인쇄, 레이저 사진 인쇄 및 열 전사 인쇄 방법을 포함한다.

전자사진(EP) 인쇄 기술은 이미징 플레이트에 장착된 감광체(photoconductor) 표면에 잠상을 형성하는 것을 포함한다. 몇몇 예에서, 상기 감광체는 먼저 일반적으로 코로나 방전에 의해 충전됨으로써 광에 감응하고, 이어서 재생되는 문서의 포지티브 필름을 통해 투영된 광에 노출되어, 광에 노출된 영역에서 전하를 소실한다. 이어서, 잠상은 반대로 대전된 토너 입자들이 미-노출된 영역에 남아있는 전하에 흡착되어 전체 이미지로 현상된다. 현상된 이미지는 광감체로부터 고무 오프셋 블랭킷으로 전사되고, 이곳으로부터 열 또는 압력, 또는 이들의 조합에 의해 종이, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질 등의 기판으로 전사되어 인쇄된 최종 이미지를 생성한다.

잠상은 건식 토너(분말 캐리어와 혼합된 착색제) 또는 액체 잉크(액체 캐리어 중의 착색제의 현탁액)를 사용하여 현상된다. 토너 또는 잉크는 일반적으로 기판에 부착되어 기판 내로 약간 침투한다. 최종 이미지의 품질은 입자의 크기와 대부분 관계되며, 작은 입자에 의해 높은 해상도를 제공한다.

고체 전자사진에 사용되는 건식 토너는 도포 장치의 미세한 구멍으로부터 배출되는 비교적 좁은 입자 크기 분포를 갖는 미세한 분말이다. 액체 전자사진에 사용되는 액체 잉크는 일반적으로 비-전도성 액체 캐리어, 통상적으로 포화 탄화수소에 현탁된 안료- 또는 염료-계 열가소성 수지 입자로 구성된다.

HP 전자잉크(ElectroInk)는 액체 잉크의 특성과 전자 인쇄의 장점을 결합한 고유의 액체 잉크(액체 EP)이다. HP 전자잉크는 액체 캐리어 내에 전하를 띤 안료 입자를 함유한다. 다른 디지털 인쇄 기술, 즉 건식 EP(또는 제로그래피(xerography))와 같이, HP 전자잉크는 인쇄 입자의 위치를 전기적으로 제어함으로써 디지털 인쇄를 가능하게 한다. 그러나, 건식 EP와 달리, HP 전자잉크는 1 내지 2 ㎛ 이하의 매우 작은 입자 크기에서 가능하다. HP 전자잉크는 "클린 핸드(clean hand)" 방식으로 관형 카트리지 내의 프레스 내로 로딩되는 농축 페이스트로서 공급된다. 프레스 내에서, 이는 잉크 공급 탱크 내로 공급되고 오일에 의해 희석되어 인쇄를 위해 마련된 캐리어 액체와 착색제 입자의 유체 혼합물을 형성한다.

본 발명은 티타니아를 갖는 운모-계 광물을 함유하는 고 불투명성 백색 잉크를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고 불투명성 백색 잉크의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Q/m(전하/질량) 셀 시험 후 백색과 흑색 배경을 갖는 종이 쿠폰의 선도이다.

이하의 설명에서는, 다수의 상세한 내용들이 본원에 개시된 실시예에 대한 이해를 돕기 위해 제시된다. 그러나, 이들 실시예는 상세한 내용들 없이도 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 한정된 개수의 실시예만을 개시하였지만, 이로부터 수많은 변형 및 수정이 가능함을 이해해야한다. 도면에서 유사하거나 동일한 요소는 동일한 부호를 사용하여 표시될 수 있다.

본원 명세서 및 특허청구범위에 개시된 단수 형태는 문맥상 달리 명백히 지시하지 않는 한 복수의 대상을 포함함에 유의한다.

본원에 사용된 "캐리어 유체", "캐리어 액체" 또는 "액체 비히클"은 본 발명의 착색 수지 물질이 잉크 분산액을 형성하기 위해 분산될 수 있는 유체를 지칭한다. 이러한 캐리어 액체는, 전자사진 잉크가 인쇄를 위한 점도 및 전도성을 가지며 비-제한적으로 계면활성제, 유기 용매 및 공-용매, 전하 조절제, 점도 개질제, 금속 이온 봉쇄제 및 안정화제 등을 비롯한 다양한 상이한 제제들의 혼합물을 포함할 수 있도록 전자사진 인쇄용으로 제형화될 수 있다. 본질적으로 전자사진 액체 비히클의 부분은 아니지만, 안료 및 수지 이외에, 상기 액체 비히클은 고체 첨가제 예를 들어 수지, 라텍스, UV 경화성 물질, 가소제, 염, 전하 조절제 등을 더 포함할 수 있다.

본원에 사용된 "공-용매"는 전자사진 액체 비히클에 존재하는, 유기 용매 등을 포함하는, 임의의 용매를 지칭한다.

본원에 사용된 "치환된"은 화합물 또는 잔기의 수소 원자가 치환체로서 지칭되는 기의 부분인 다른 원자 예를 들어 탄소 원자 또는 헤테로원자로 대체된 것을 의미한다. 치환체는 예를 들어 알킬, 알콕시, 아릴, 아릴옥시, 알케닐, 알켄옥시, 알킨일, 알킨옥시, 티오알킬, 티오알켄일, 티오알킨일, 티오아릴 등을 포함한다.

본원에 사용된 "약"이라는 용어는 주어진 값이 종료 점에서 "약간 위" 또는 "약간 아래"일 수 있고 제조상의 허용오차와 관련될 수 있음을 제공함으로써 수치 범위의 종료 점에 유연성을 제공하는 데 사용된다. 이러한 용어의 유연성의 정도는 구체적인 변수에 의해 좌우될 수 있고 당업자의 지식 내에서 경험과 본원의 관련된 설명에 기초하여 결정하게 될 것이다. 몇몇 예에서, "약"은 ±10%의 차이를 의미할 수 있다.

본원에 사용된 다수의 아이템, 구성 요소, 조성 요소 및/또는 물질은 편의상 통상의 리스트에서 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 리스트는 그 각각의 구성원이 별도의 고유 구성원으로서 개별적으로 식별되는 것처럼 해석되어야 한다. 따라서, 이러한 리스트 중 어떤 개별적인 구성원이라도 달리 표시하지 않는 한 통상의 그룹으로 표시된 것을 기초로 동일한 리스트 상의 임의의 다른 구성원과 사실상 전적으로 균등한 것으로 해석해서는 안 된다.

농도, 수량 등 기타 수치 데이터는 범위 형식으로 본원에서 표현되거나 제시될 수 있다. 이러한 범위 형식은 단순히 편의 및 간결성을 위해 사용되며 따라서 상기 범위의 한계로 명확히 인용된 수치뿐만 아니라 상기 범위 내의 모든 개별적인 수치 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 유연하게 해석하되, 마치 각각의 수치 및 하위 범위가 명시적으로 인용된 것처럼 해석되어야 함을 이해해야 한다. 예를 들어, 수치 범위 "약 1 중량% 내지 약 5 중량%"는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 명시적으로 인용된 값뿐만 아니라 인용된 범위 내의 개별적인 값 및 하위 값을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이 수치 범위에 포함된 개별적인 값은 예를 들어 2, 3.5 및 4이고 하위 범위는 예를 들어 1 내지 3, 2 내지 4, 및 3 내지 5 등이다. 이와 동일한 원칙이 단지 하나의 수치만을 인용하는 범위에도 적용된다. 또한, 이러한 해석은 기재된 범위 또는 특성의 폭에 관계없이 적용돼야 한다.

현재 디지털 인쇄 프레스에 사용되는 액체 전자사진(LEP) 잉크는 전형적으로 캐리어, 일반적으로 탄화수소-계 캐리어 예를 들어 이소파라핀계 액체(이소파(ISOPAR®, 텍사스주 휴스턴 엑손 케미칼스(Exxon Chemicals)에서 입수가능한 이소파라핀계 액체 시리즈가 적절한 캐리어의 예임) 중의 안료를 사용한다. 이 LEP 잉크는 종종 수지뿐만 아니라 다양한 바람직한 특성을 조절하기 위한 다른 잉크 성분을 포함할 수 있다. 수지는 인쇄 매질 상에 안료를 보유한다. 다른 잉크 성분은, 상기 잉크를 블랭킷으로부터 인쇄 매질로 전사시키고 블랭킷의 수명을 연장시키는 데 도움을 줄 수 있도록 전하 디렉터(charge director) 및 실리콘 첨가제를 포함할 수 있다.

HP CMYK(시안, 마젠타, 노랑, 검정) 인디고 전자잉크는 LEP 인쇄 기술의 주요 공정 컬러 잉크를 구성하는 반면, 오렌지, 보라색, 녹색, 백색, 투명색 및 은-유사 전자잉크는 특수 인쇄 적용례에서 사용된다. 백색 LEP 잉크에 대한 수요는 디지털 패키징 적용례에서 예상되는 필요성 때문에 상당히 증가할 수 있다. 현재의 백색 LEP 잉크는 주로 이산화티탄-(티타니아-; TiO₂-)계 안료를 사용한다. 이들은 제조 관점에서 고가일 수 있으며 목적 불투명도가 40% 이상을 달성하도록 더 많은 양의 티타니아를 필요로 할 수 있다.

본원의 교시 내용에 따르면, 티타니아를 갖는 운모-계 광물에 기초한 고 불투명성 백색 잉크가 제공된다. "고 불투명성"을 갖는 백색 잉크란 불투명도가 40% 이상인 잉크를 의미한다. 40% 미만의 불투명성은 인쇄 매질 상의 흑색 이미지를 커버할 정도로 충분히 불투명하지 않다. 45%의 불투명성은 개선될 수 있다. 50%의 불투명성은 많은 예에서 사용될 수 있다. 60% 이상의 불투명성은 "슈퍼 화이트(super white)"로 간주할 수 있다. 이러한 불투명성은 운모의 유형 및 운모-티타니아의 사용 비율을 비롯한 다양한 요인에 따라 본원의 교시 내용에 따라 달성될 수 있다.

티타니아로 코팅된 천연 운모 광물은 본원 교시 내용의 실시에 사용될 수 있지만, 평면 모폴로지를 가지고 산화철 등과 같은 불순물이 실질적으로 없는 티티니아-코팅된 합성 운모는 현재 사용가능한 최대 백색 효과 안료를 제공할 수 있다. 다르게는, Ti는 마그네슘 등과 같은 도판트 이온 또는 대체 이온으로서 비철 운모(마그네슘-알루미늄-실리케이트)에 혼입될 수 있다. 어느 경우나, 운모 상 또는 운모 내의 TiO₂의 양은 약 20 내지 40 중량%의 범위이다.

또한, 잠재적으로 최종 잉크 비용을 절감하고 원하는 불투명성을 달성하기 위해 운모 광물을 이용하여 백색 LEP 잉크를 제조하는 것에 대해 설명한다.

운모는 종종 100 내지 500 nm 범위의 두께 및 약 10 내지 25 ㎛의 길이를 갖는 플레이크(flake)로서 존재한다. 운모 플레이크의 최종 길이를 약 0.2 내지 5 ㎛로 축소시킨 다음, 라텍스 입자로 부동태화(passivation)시킨 후, 투명한 수지 페이스트 내로 혼입시킨다. 부동태화가 필요한 것은 아니지만, 이는 LEP 공정에서 최종 백색 잉크 입자의 더 나은 현상을 달성하고 불투명성을 개선하는 데 도움이 된다. 75%의 높은 불투명성을 얻을 수 있지만, 기타 유사한 제형은 40% 내지 65% 범위의 불투명성을 달성할 수 있다.

시판되는 코팅된 운모-계 광물은 활성 백색 안료로서 사용될 수 있다. 이 운모-계 광물은 비용이 저렴할 수 있다. 이러한 안료의 예는 바스프(BASF)(뉴저지주 플로르햄 파크(Florham Park)): 골드 익스테어리어(Gold Exterior) 230D30(하기 표 I에서 "MGM1"으로 표시됨) 루미나(Lumina®) 익스테리어 골드 2303D, 글래시어(Glacier™) 프로스트(Frost) 화이트 9S130D(하기 표 I에서 "MGM2"로서 표시됨) 및 글래시어 익스테리어 프로스트 화이트 S1303D(하기 표 I에서 "MGM3"으로서 표시됨)로서 입수가능하다. 바스프의 제형에 따르면, 이들 안료는 티타니아로 코팅된 합성 운모인 것으로 보인다.

이들 시판되는 안료는 길이가 10 내지 25 ㎛인 큰 플레이크이다. 이들의 크기는 인쇄 프레스로부터 전사 블랭킷으로 전사된 다음에 인쇄 매질로 용이하게 전사되도록 하기 위해 0.2 내지 5 ㎛로 축소되어야 한다. 이와 관련하여, 더 큰 크기는 잘 전사되지 않을 수 있다. 몇몇 예에서, 안료의 크기는 약 2 ㎛일 수 있다. 약 0.2 내지 5 ㎛의 크기 범위에서, 낮고 높은 종횡비를 갖는 안료들의 혼합물이 광 반사/산란에 좋은 매질로서 작용할 수 있고, 원하는 불투명성을 제공하기 위해 자신의 주변 매질과 원하는 굴절률 차이를 만들 수 있다. 종횡비의 예는 약 100 내지 5,000의 범위일 수 있다. 목적하는 크기 범위는 세라믹 밀링 비드로 연마함으로써 쉽게 달성될 수 있다.

라텍스 입자는 이들 안료의 표면을 부동태화하기 위해 첨가될 수 있다. "부동태화"란 상기 라텍스가 운모의 표면을 코팅하는 것을 의미한다. 라텍스 코팅은 전도성 운모 표면이 다소 억제되기 때문에 낮은 배경 현상에 도움이 될 수 있다. 부동태화는 또한 광의 산란을 증가시키는 매끄러운 표면을 형성함으로써 반사율에 도움을 줄 수 있다.

라텍스의 양은 운모의 약 20 내지 100 중량% 범위일 수 있다. 몇몇 예에서, 라텍스의 양은 약 60 중량%일 수 있다. 상용 및 맞춤 라텍스 입자를 사용할 수 있다. 이러한 안료를 부동태화시키는 것으로 나타난 라텍스 중합체의 빌딩 블록은 스티렌, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 아크릴산 및 메타크릴산, 및 이들의 혼합물 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

라텍스-계 수지뿐만 아니라, 코팅의 다른 예는 중합체성 수지 예를 들어 폴리에틸렌-계 수지, 폴리에스터-계 수지, 폴리우레탄-계 수지 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

라텍스 중합체의 분자량은 약 30,000 내지 1,000,000(중량 평균)의 범위일 수 있다. "부동태화된 운모"란 폴리에틸렌-계 수지, 라텍스-계 수지, 폴리에스터-계 수지, 폴리우레탄-계 수지 또는 이들 하나 이상의 수지들의 조합과 관련된 운모를 의미한다.

라텍스 입자에 의해 추가로 코팅된 티타니아 또는 안료를 가진 운모는 초기에 물에 혼합될 수 있다. 물은 예를 들어 주위 온도에서 제거될 수 있다. 이어서, 전체 혼합물(티타니아 및 라텍스로 코팅된 운모)은 비-극성 용매 예를 들어 이소파 L에 분산될 수 있다. 라텍스가 첨가되지 않은 경우, 안료는 이소파 L에서 직접 분쇄될 수 있다.

어느 경우나, 안료 또는 라텍스로 부동태화된 안료는 투명 수지 페이스트 예를 들어 HP 인디고 투명 수지 페이스트와 밀링되어 페이스트 농축물을 형성한다. 페이스트 농축물은 약 20:80 내지 80:20 범위의 안료(또는 부동태화된 안료) 대 수지 페이스트의 비를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 상기 비는 60:40 중량비일 수 있다. 상기 방법은 하기 실시예에서 추가로 예시된다. "투명"이란 약 90% 이상의 전자기 스펙트럼의 광 파장 영역(약 300 내지 700 nm)에서의 투명도를 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고 불투명성 백색 잉크를 제조하는 방법(100)은, 운모-계 광물을 제공하는 단계(105); 및 상기 운모-계 광물을 투명 수지 페이스트에 혼입시켜 페이스트 농축물을 형성하는 단계(110)를 포함한다. 상기 방법(100)에서, 운모-계 광물은 전술한 바와 같이 비-부동태화되거나 또는 중합체성 수지에 의해 부동태화될 수 있다.

분쇄 및 투명 수지 페이스트와의 혼합 이후, 농축된 잉크는 추가적인 캐리어와 희석되어 인쇄에 적합한 농도로 될 수 있는 작동기/인쇄기로 패키징 및 전달되기에 적합하게 된다. 이때, 전하 디렉터, (블랭킷으로부터 인쇄 매질까지 잉크 전사를 보조하기 위한) 전사 첨가제, 점도 개질제 등이 첨가될 수 있다. 분쇄 대신에, 다른 전단-적용 공정 예를 들어 미세유동화(microfluidization)가 사용될 수 있다.

일반적으로, 액체 전자사진 잉크는 치환되거나 비치환된 선형 또는 분지형 지방족 화합물을 비롯한 지방족 탄화수소와 같은 캐리어 유체를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 탄화수소는 아릴 치환체를 포함할 수 있다. 한 예에서, 지방족 탄화수소는 실질적으로 비-수성, 즉 0.5 중량% 미만의 물을 함유하는 것일 수 있다. 다른 예에서, 지방족 탄화수소는 비-수성, 즉 물을 함유하지 않을 수 있다. 지방족 탄화수소는 파라핀, 이소파라핀, 오일 및 약 6개 내지 약 100개의 탄소 원자를 갖는 알칸, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 요소를 포함할 수 있다.

또한, 지방족 탄화수소 또는 캐리어 유체는 엑손 모빌 코포레이션(ExxonMobil Corporation)(미국 버지니아주 페어팩스)에 의해 시판되는 좁은 비등 범위를 갖는 이소파 고순도 이소파라핀 용매와 같거나 또는 이와 균등한 이소파라핀일 수 있다. 또한, 본 발명의 예를 구현하기 위한 지방족 용매 또는 공용매로서 적합한 알칸은 엑손 모빌에서 제공하는 노르파(NORPAR®)(노르파 12, 13 및 15)로 판매되는 용매와 같은 약 6개 내지 약 14개의 탄소 원자를 갖는 알칸이다.

지방족 용매 또는 공용매로서 사용하기 위한 다른 탄화수소는 아메리칸 미네랄 스피리츠 캄파니(American Mineral Spirits Company)(미국 뉴욕주 뉴욕)에서 입수가능한 암스코(AMSCO®)(암스코 460 및 OMS) 상표명, 쉐브론 필립스 케미칼 캄파니 엘엘씨(Chevron Phillips Chemical Company LLC)(미국 텍사스주 더 우드랜드(The Woodlands))에서 입수가능한 솔트롤(SOLTROL®) 상표명, 및 쉘 케미칼스 리미티드(Shell Chemicals Limited)(영국 런던)에서 입수가능한 쉘솔(SHELLSOL®) 상표명 하에 판매된다. 이러한 지방족 용매 또는 공용매는 바람직한 특성 예를 들어 낮은 냄새 강도, 색 부족, 선택적 용해력, 양호한 산화 안정성, 낮은 전기 전도성, 낮은 피부 자극, 낮은 표면 장력, 우수한 퍼짐성, 좁은 비등점 범위, 금속에 대한 비-부식성, 낮은 동결점, 높은 전기 저항, 낮은 표면 장력, 낮은 기화 잠열 및 낮은 광화학적 반응성을 가질 수 있다.

투명 수지는 LEP 잉크에 통상 사용되는 임의의 폴리에틸렌 수지 예를 들어 에틸렌 산 공중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체일 수 있다. 이러한 공중합체의 예로는 에틸렌 산 공중합체; 에틸렌 아크릴산 공중합체; 메타크릴산 공중합체; 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체; 에틸렌 아크릴산(60 중량 % 내지 99.9 중량%), 아크릴산 또는 메타크릴산(40 내지 0.1 중량%) 및 알킬(1 내지 20개의 탄소를 갖는 탄소 쇄 길이를 가짐)의 공중합체; 메타크릴산 또는 아크릴산(0.1 내지 20 중량%)의 에스터; 폴리에틸렌; 폴리스티렌; 이소택틱 폴리프로필렌(결정성); 에틸렌 에틸 아크릴레이트; 폴리에스터; 폴리비닐 톨루엔; 폴리아미드; 스티렌/부타디엔 공중합체; 에폭시 수지; 아크릴 수지(예컨대, 아크릴산 또는 메타크릴산 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 하나 이상의 알킬 에스터의 공중합체(이때 알킬은 탄소수 1 내지 20임) 예를 들어 메틸 메타크릴레이트(50 중량% 내지 90 중량%)/메타크릴산(0 중량% 내지 20 중량%)/에틸헥실아크릴레이트(10 중량% 내지 5O 중량%); 에틸렌-아크릴레이트 삼원 공중합체; 에틸렌-아크릴산 에스터-말레산 무수물(MAH) 또는 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 삼원 공중합체; 저 분자량 에틸렌-아크릴산 이오노머(즉, 1000 amu 미만의 분자량을 갖는 것), 또는 이들의 조합을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 일례로, 중합체 수지는 뉴크렐(NUCREL®) 또는 비넬(BYNEL®) 패밀리의 중합체(미국 델라웨어주 윌밍턴 듀퐁 캄파니(DuPont Company)에서 입수가능함, 예를 들어 NUCREL® 403, NUCREL® 407, NUCREL® 609HS, NUCREL® 908HS, NUCREL® 1020HC, NUCREL® 30707, NUCREL® 1214, NUCREL® 903, NUCREL® 3990, NUCREL® 910, NUCREL® 925, NUCREL® 609, NUCREL® 599, NUCREL® 960, NUCREL® RX 76, NUCREL® 2806, BYNEL® 2002, BYNEL® 2014, 및 BYNEL® 2020), 아클린(ACLYN®) 패밀리의 중합체(미국 뉴저지주 모리스타운, 하니웰 인터내셔널 인코포레이티드(Honeywell International, Inc.))에서 입수가능함, 예를 들어 ACLYN® 201, ACLYN® 246, ACLYN® 285 및 ACLYN® 295), 또는 로타더(LOTADER®) 패밀리의 중합체(미국 펜실베니아주 킹 오브 프루시아, 아케마 인코포레이티드(Arkema, Inc.)에서 입수가능함, 예를 들어 LOTADER® 2210, LOTADER® 3430 및 LOTADER® 8200)로부터 선택된다.

일반적으로, 전하 디렉터는 자연 전하 디렉터(NCD) 또는 합성 전하 디렉터(SCD)일 수 있다. 일례로, 전하 디렉터는 대전 요소들의 혼합물을 함유하는 NCD일 수 있다. 다른 예에서, NCD는 양쪽성 이온 물질 예를 들어 대두 레시틴; 염기성 바륨 페트로네이트(BBP); 칼슘 페트로네이트; 이소프로필 아민 도데실벤젠 황산 등 중 하나 이상일 수 있다. 하나의 특정한 비-제한적인 예에서, NCD는 6.6% w/w의 대두 레시틴, 9.8% w/w의 BBP, 3.6% w/w의 이소프로필 아민 도데실-벤젠산 및 80% w/w의 이소파라핀(엑손(Exxon)으로부터의 이소파(ISOPAR®)-L)일 수 있다. 또한, NCD는 임의의 이온성 계면 활성제 및/또는 전자 캐리어 용해된 물질일 수 있다. 일례로, 전하 디렉터는 합성 전하 디렉터일 수 있다. 전하 디렉터는 또한 알루미늄 트라이-스테아레이트, 바륨 스테아레이트, 크롬 스테아레이트, 마그네슘 옥토에이트, 철 나프테네이트, 아연 나프테네이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

탄화수소 액체 예를 들어 이소파-L 중에 약 2 내지 4 중량%의 고체 함량을 갖는 잉크를 제조할 수 있다. 몇몇 예에서, 고체의 양은 약 2 중량%이다.

실시예

실시예 1: 라텍스 입자 없이 코팅된 운모(샘플 1a 내지 1d)

안료(MGM1, 50 g) 및 2 mm 이트리아 비드(855 g)를 750 mL의 세라믹 챔버에서 취하고 분쇄기 S-0에 넣었다. 이소파-L(140 g)을 가하고 500 RPM 및 20℃에서 3시간 동안 교반하였다. 약 1 내지 3 ㎛ 크기로의 감소는 상기 조건 하에서 달성하였다. 소량의 중량을 취하고 HP 인디고 투명 수지와 혼합하여 60:40 중량비의 안료 대 수지의 비를 갖도록 하였다. 이 혼합물(샘플 1a, 2 중량%의 비-휘발성 고체 함량(NVS)을 Q/m 셀(프레스 과정을 소규모로 모방하여 이미지를 얻는 셀)에서 시험하였다. 백색과 흑색 배경을 가진 종이 쿠폰을 사용했다. Y 값을 이 이미지에 대해 엘레포(Elrepho) 분광광도계를 사용하여 얻은 후, 불투명성은 75%로 계산되었다. Y는 D65 조명에서의 휘도를 측정한 것이다. 불투명성은 흑색 배경에서 얻어진 이미지의 Y 값을 백색 배경에서 얻어진 Y 값으로 나눈 다음에 그 값에 100을 곱해 계산하였다. 나머지 부분을 HP 인디고 투명 수지와 혼합하여 35:65의 안료 대 수지의 중량비를 갖도록 하였다. 이 혼합물을 백색과 흑색 배경을 가진 종이 쿠폰을 사용하여 Q/m 셀에서 다양한 NVS(2 중량%, 3 중량% 및 4 중량%; 샘플 1b 내지 1d)에서 시험하였다.

도 2는 Q/m 셀로부터 흑색 배경에서 현상된 쿠폰(샘플 1b)의 예를 나타낸다.

Y 값은 이 이미지에 대해 엘레포 분광광도계를 사용하여 얻고, 불투명성은 41%로 계산되었다. 상세한 내용은 하기 표 I에 나타내었다. 운모 안료의 비율이 표 I에서 알 수 있는 바와 같이 불투명성에서 중요한 역할을 한다; 안료 함량(예를 들어 샘플 1a 및 1b 간의 비교)이 높을수록, 불투명성은 더 높아진다. 이는 약 61%의 불투명성을 나타내는 50 중량%의 티타니아 안료의 것과 비교한 것이다. 불투명성의 원하는 정도는 적은 양의 MGM 안료에 의해 수득될 수 있는 것으로 보인다.

다른 샘플 2 내지 6을 제조하고 상기 샘플 1과 유사하게 시험하고, 얻어진 불투명성 값을 표 I에 나타내었다.

표 I. 조성물 및 불투명성 데이터

실시예 2: 라텍스 부동태화에 의해 코팅된 운모(샘플 7)

안료(MGM3, 10 g) 및 2 mm 이트리아 비드(333 g)를 750 mL의 세라믹 챔버에서 취하고 분쇄기 S-0에 넣었다. 27.75%(21.62 g)의 NVS를 갖는 단량체 조성물 스티렌/메틸 메타크릴레이트/부틸 아크릴레이트/메타크릴산으로 제조된 인-하우스 라텍스 및 물(120 g)을 가했다. 이 조합물을 400 RPM 및 20℃에서 6시간 동안 교반하였다. 물을 주위 온도에서 제거하였다. 혼합물을 세라믹 챔버에서 다시 취하고 200 RPM에서 30분 동안 이소파-L(45 g)에서 다시 분산시켰다. 분산액을 HP 인디고 투명 수지와 혼합하여 50:50 중량비의 안료 대 총 수지의 비를 갖는 페이스트 농축물을 형성하고 200 RPM에서 30분 동안 교반하였다. 이 혼합물을 실시예 1과 유사한 백색과 흑색 배경을 가진 종이 쿠폰을 사용하여 Q/m 셀에서 시험하였다. 분쇄에 의해 크기를 감소시키고 부동태화시킨 후, 안료 MGM3으로부터 SEM 이미지를 찍었다. Y 값을 이 이미지에 대해 얻은 후, 불투명성은 40%로 계산되었다.

다른 조성물과 MGM2 안료에 대해 얻어진 불투명성을 또한 표 I에 포함시켰다. 표 I에 나타낸 불투명성 값에 기초하여, 운모의 유형 및 잉크 내 운모의 양을 선택하여 불투명성을 조정할 수 있다.

낮은 전단으로 가공할 수 있는 저가 안료는 백색 LEP 잉크를 얻는 데 사용될 수 있다. 안료의 크기는 쉽게 감소시킬 수 있고, 라텍스 부동태화를 이들 안료에 대해 구현하여 잠재적으로 배경 문제를 극복할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 접근법은 광범위한 물질과 처리 공간을 가짐으로써 원하는 수준의 불투명성을 달성한다. 더 높은 불투명성은 최종 잉크 중의 티타니아에 대한 것보다 적은 양의 안료를 사용하여 얻을 수 있다는 점에서 흥미롭다. 인디고 티타니아 안료는 100% 티타니아를 갖는 반면, 운모는 안료 중에 20 내지 40%의 티타니아를 갖는다. 이는 잠재적으로는 티타니아-계 잉크에 비해 동일한 수준의 불투명성을 달성하는 데 필요한 최종 잉크 층 두께를 감소시킬 수 있다.

낮은 전단으로 밀링될 수 있는 저가 안료는 백색 LEP 잉크를 얻는 데 사용된다. 안료의 크기는 용이하게 감소시킬 수 있고, 라텍스 부동태화는 이들 안료에 대해 구현하여 잠재적으로 배경 문제를 극복할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 접근법은 광범위한 물질과 처리 공간을 가짐으로써 원하는 수준의 불투명성을 달성한다. 더 높은 불투명성은 최종 잉크 중의 (티타니아 경우보다) 더 적은 양의 안료를 사용하여 얻을 수 있다는 점에서 흥미롭다. 이는 잠재적으로는 티타니아-계 잉크에 비해 동일한 수준의 불투명성을 달성하는 데 필요한 최종 잉크 층 두께를 감소시킬 수 있다.

Claims

티타니아로 코팅된 운모-계 광물을 함유하는 고 불투명성 백색 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 운모-계 광물이 티타니아로 코팅된 운모를 포함하는, 고 불투명성 백색 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 운모-계 광물이 0.2 내지 5 ㎛의 입자 크기를 갖는, 고 불투명성 백색 잉크.
제 1 항에 있어서,
상기 운모-계 광물이, 라텍스-계 수지, 폴리에틸렌-계 수지, 폴리에스터-계 수지, 폴리우레탄-계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체성 수지에 의해 부동태화된, 고 불투명성 백색 잉크.
제 4 항에 있어서,
상기 라텍스-계 수지가, 스티렌, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 아크릴산 및 메타크릴산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 잔기(moiety)를 갖는 라텍스 중합체를 포함하는, 고 불투명성 백색 잉크.
제 1 항에 있어서,
탄화수소-계 캐리어 유체 중에 상기 운모-계 광물을 포함하는 고 불투명성 백색 잉크.
제 6 항에 있어서,
상기 캐리어 유체가 이소파라핀계 액체인, 고 불투명성 백색 잉크.
제 1 항에 있어서,
불투명도가 40% 이상인 고 불투명성 백색 잉크.
티타니아를 갖는 운모-계 광물을 제공하는 단계; 및
상기 운모-계 광물을 투명 수지 페이스트에 혼입하여 페이스트 농축물을 형성하는 단계
를 포함하는, 고 불투명성 백색 잉크의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 운모-계 광물은 티타니아로 코팅된 합성 운모를 포함하는, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 혼입 단계 전에, 상기 운모-계 광물을, 라텍스-계 수지, 폴리에틸렌-계 수지, 폴리에스터-계 수지, 폴리우레탄-계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체성 수지에 의해 부동태화시키는, 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 라텍스-계 수지가, 스티렌, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 폴리우레탄, 폴리에스터 및 폴리아미드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 잔기를 갖는 라텍스 중합체를 포함하는, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 페이스트 농축물에 탄화수소 캐리어 유체를 혼합하여 상기 고 불투명성 백색 잉크를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 캐리어 유체가 이소파라핀계 액체인, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 운모-계 광물이 약 0.2 내지 5 ㎛의 입자 크기를 갖는, 방법.