KR20190020811A - 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 함유하는 분산액 및 분사가능 조성물 - Google Patents

산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 함유하는 분산액 및 분사가능 조성물 Download PDF

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Abstract

분산액의 예는 산화세슘텅스텐 나노입자, 쯔비터이온성 안정화제 및 나머지량의 물을 포함한다. 분사가능 조성물의 예는 산화세슘텅스텐 나노입자, 쯔비터이온성 안정화제, 계면활성제, 공용매 및 나머지량의 물을 포함한다. 분사가능 조성물의 안정화를 향상시키는 방법은 산화세슘텅스텐 나노입자, 계면활성제, 공용매 및 나머지량의 물을 포함하는 분사가능 조성물에 쯔비터이온성 안정화제를 혼입하는 것을 포함한다.

Description

산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 함유하는 분산액 및 분사가능 조성물
가정 및 사무실에서의 사용에 더하여, 잉크젯 기술은 고속의 상업용 및 산업용 인쇄로 확장되어 왔다. 잉크젯 인쇄는 전자 신호를 이용하여 매체상에 침착될 잉크의 액적 또는 스트림을 제어 및 안내하는 비-충격 인쇄 방법이다. 일부 상업용 및 산업용 잉크젯 프린터는 고속 인쇄를 달성하기 위하여, 고정된 프린트헤드 및 움직이는 기재 웹을 이용한다. 현행 잉크젯 인쇄 기술은 매체 표면상으로 열 분출, 압전 압력 또는 진동에 의해 소형 노즐을 통하여 잉크 액적을 가압하는 것을 포함한다. 이와 같은 기술은 낮은 프린터 소음, 고속 기록 능력 및 다중-색상 기록을 포함한 수많은 이유로, 다양한 매체 표면 (예컨대 종이)상에 이미지를 기록하는 대중적인 방식이 되어 있다.
하기의 상세한 설명 및 도면을 참조하면, 본 개시 실시예들의 특징이 분명해지게 될 것인 바, 동일한 참조 번호는 동일하지는 않을 수 있을지라도 유사한 구성요소에 상응한다.
도 1은 본원에서 개시되는 분사가능 조성물 실시예들의 부피-가중 평균 직경 (부피 분포의 ㎛로 나타낸 MV 또는 평균 직경, Y축)을 도시하는 막대 그래프이며;
도 2는 가속 저장(accelerated storage) (AS) 환경에서의 시간 (주, X축)의 함수로서의 실시예 분사가능 조성물들의 1,000 nm 파장에서의 흡광도 (Y축, 물 중 1:1000 희석 및 1 cm의 광 경로에서의 흡광도 단위 (AU))를 도시하는 그래프이고;
도 3은 수성 분산액에서의 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경 (MV, nm, Y축)에 대한 NaNO3 농도 (M, X축)의 효과를 도시하는 그래프이며;
도 4는 다른 수성 분산액에서의 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경 (MV, nm, Y축)에 대한 NaNO3 농도 (M, X축)의 효과를 도시하는 그래프이고;
도 5는 또 다른 수성 분산액에서의 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경 (MV, nm, Y축)에 대한 NaNO3 농도 (M, X축)의 효과를 도시하는 그래프이며;
도 6은 수성 분산액에서의 산화세슘텅스텐의 D95 입자 크기 (nm, Y축)에 대한 제분(milling) 시간 (분, X축)의 효과를 도시하는 그래프이다.
본원에서 개시되는 것은 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 포함하는 수계 분산액이다. 상기 쯔비터이온성 안정화제는 수송 및 저장 동안의 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액의 안정성을 증진시킬 수 있다. 분산액의 증진된 안정성은 시간 경과에 따른 pH, 입자 크기 (예컨대 부피-가중 평균 직경), 점도 및/또는 적외선 (IR) 흡광도에 있어서의 최소한의 변화 또는 무변화에 의해 관찰될 수 있다.
역시 본원에서 개시되는 것은 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 포함하는 분사가능 조성물이다. 일부 예에서, 상기 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제는 전기에서 언급된 수계 분산액 중에 존재할 수 있는데, 그것은 수계 비히클에 (안료 분산액 및/또는 흡수제 분산액으로서) 혼입됨으로써 분사가능 조성물을 형성한다. 다른 예에서, 쯔비터이온성 안정화제 및 산화세슘텅스텐 나노입자는 바로 수계 비히클에 첨가됨으로써 분사가능 조성물을 형성할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제는 분사가능 조성물에서의 산화세슘텅스텐 나노입자의 안정성을 증진시킨다. 분사가능 조성물에서의 증진된 안정성은 시간 경과에 따른 pH, 입자 크기 (예컨대 부피-가중 평균 직경), 점도 및/또는 적외선 (IR) 흡광도에 있어서의 최소한의 변화 또는 무변화에 의해 관찰될 수 있다.
이에 따라, 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액 및/또는 분사가능 조성물의 안정화는 pH 안정성, 물리적 안정성, 점도 안정성 및/또는 IR 흡광도 안정성 면에서 측정될 수 있다. 본원에서 지칭될 때, "pH 안정성"이라는 용어는 시간 경과에 따라 실질적으로 변화되지 않는 pH를 유지하는 분산액 또는 분사가능 조성물의 능력 (예컨대 원래 pH의 ±0.5 이내)을 의미한다.
본원에서 지칭될 때, "물리적 안정성"이라는 용어는 시간 경과에 따라 실질적으로 변화되지 않고 유지되는 분산액 또는 분사가능 조성물에서의 산화세슘텅스텐 나노입자의 능력을 의미한다. 조성물의 물리적 안정성을 측정하기 위해서는, 시간 경과에 따라 (예컨대 동적 광 산란을 사용하여) 입자 크기의 변화가 측정될 수 있으며, 크기 변화의 백분율이 측정될 수 있다. 입자 크기는 (그의 원래 크기로부터) 20 nm를 초과하여 입자 크기가 증가하지 않는 경우에 "시간 경과에 따라 실질적으로 변화되지 않는" 것으로 간주될 수 있다. 그러나 일부 경우에서는, 입자가 침강되지 않는 한, 더 큰 입자 크기 증가가 여전히 물리적으로 안정한 것으로 간주될 수 있다. 물리적 안정성을 측정하기 위한 한 가지 방법은 산화세슘텅스텐 나노입자의 부피-가중 분포 면에서의 입자 크기를 측정하는 것이다. 그와 같은 분포는 그의 부피로 본 입자의 개체수를 나타낸다. 예로서, 부피-가중 평균 직경은 마이크로트랙(Microtrac), Inc. 사로부터 시중에서 구입가능한 나노트랙(NANOTRAC)® 입자 크기지정 시스템 (부피-가중 평균 직경의 50% 누적 값을 사용할 수 있음)을 사용하여 측정될 수 있다. 상기 입자 크기지정 시스템은 레이저 광의 동적 산란을 사용한다.
본원에서 개시되는 예에서, 부피-가중 평균 직경 측정치는 특정 부피 이내인 산화세슘텅스텐 나노입자의 평균 직경이다. 부피-가중 평균 직경은 때로는 데 부르케(de Brouckere) 평균 직경으로 지칭되는데, 실제 입자와 동일한 부피의 구형 입자를 가정한 가중 평균 부피 직경이다.
저장 후 부피-가중 평균 직경이 상대적으로 일정하게 유지되는 경우, 이는 안정한 분산액 또는 분사가능 조성물의 표시이다. 그러나, 분산액 또는 분사가능 조성물이 저장된 후 부피-가중 평균 직경이 상당히 증가하는 경우, 이는 바람직하지 않은 응집의 신호 및 덜 안정한 분산액 또는 분사가능 조성물의 표시일 수 있다.
본원에서 지칭될 때, "점도 안정성"이라는 용어는 시간 경과에 따라 실질적으로 변화되지 않는 점도를 유지하는 (예컨대 실온, 예를 들면 18℃ 내지 22℃ 범위의 온도에서 5 cP를 초과하여 상승하지 않음) 분산액 또는 분사가능 조성물의 능력을 의미한다.
본원에서 지칭될 때, "IR 흡광도 안정성"라는 용어는 시간 경과에 따라 실질적으로 변화되지 않는 IR 흡광도를 유지하는 (예컨대 10%를 초과하지 않는 흡광도 손실) 분산액 또는 분사가능 조성물의 능력을 의미한다.
pH 변화, 입자 크기 변화, 점도 변화 및/또는 IR 흡광도 변화의 측정을 용이하게 하기 위하여, 분산액 또는 분사가능 조성물은 가속 저장(accelerated storage) (AS) 환경에서 저장될 수 있다. 분산액 또는 분사가능 조성물이 AS 환경에서 저장되기 전 및 후에, pH, 입자 크기, 점도 및/또는 IR 흡광도가 측정될 수 있다. 상기 가속 저장 환경은 약 45℃ 내지 약 60℃ 범위의 온도를 갖는 환경일 수 있다. 일 예에서, 가속 저장 환경은 약 60℃의 온도에서 오븐 베이킹되며, 분산액 또는 분사가능 조성물은 상기 AS 환경에서 약 6주 동안 저장된다.
pH 변화, 입자 크기 변화, 점도 변화 및/또는 IR 흡광도 변화의 측정을 용이하게 하는 추가적인 방식은 분산액 또는 분사가능 조성물을 온도-사이클 (T-사이클)에 적용하는 것이다. T-사이클 시험은 AS 환경 시험에 의해서는 표시되지 않는 분산액 또는 분사가능 조성물에서의 불안정성을 표시할 수 있다. 반대로, AS 환경 시험은 T-사이클 시험에 의해서는 표시되지 않는 분산액 또는 분사가능 조성물에서의 불안정성을 표시할 수 있다. 안정한 분산액 또는 분사가능 조성물은 AS 환경 시험 및 T-사이클 시험 모두를 통과할 수 있어야 한다. T-사이클 시험을 수행할 때에는, 분산액 또는 분사가능 조성물이 T-사이클에 적용되기 전 및 후에 pH, 입자 크기, 점도 및/또는 IR 흡광도가 측정될 수 있다. T-사이클는 분산액 또는 분사가능 조성물을 고온으로 가열하고 상기 고온에서 수 분 동안 분산액 또는 분사가능 조성물을 유지하는 것, 및 이후에 분산액 또는 분사가능 조성물을 저온으로 냉각하고 상기 저온에서 수 분 동안 분산액 또는 분사가능 조성물을 유지하는 것을 포함할 수 있다. 상기 과정은 다수의 사이클 (예컨대 5회) 동안 반복될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 큰 pH 변화, 큰 입자 크기 변화, 큰 점도 변화 및/또는 큰 IR 흡광도 변화는 저조한 분산액 또는 분사가능 조성물 안정화를 표시할 수 있다. 또한, 큰 pH 변화 (예컨대 ±0.5를 초과하는 pH 변화), 큰 입자 크기 변화 (예컨대 20 nm 초과까지의 입자 크기 증가) 또는 큰 점도 변화 (예컨대 5 cP 초과까지의 점도 증가)는 분산액 또는 분사가능 조성물의 짧은 저장 수명으로 이어질 수 있다. 일 예로써, 큰 입자 크기 변화는 분사가능 조성물을 사용불가능하게 만들게 되는 전체 분사가능 조성물에서의 상 분리 (예컨대 비히클로부터의 나노입자 분리, 서로간의 응집 및/또는 침강)에 기인할 수 있다. 큰 pH 변화, 큰 입자 크기 또는 큰 점도 변화는 또한 분사가능성 및/또는 이미지 품질을 변경시킬 수 있다. 전기에서 언급된 바와 같이, 나노입자 응집 및/또는 침강은 분사가능 조성물이 분사되기 더 어렵게 되도록 할 수 있다. 또 다른 예로서, 큰 pH 변화는 분산액 또는 분사가능 조성물 점도의 큰 변화를 야기할 수 있다. pH가 너무 많이 감소하면, 분산액 또는 분사가능 조성물의 점도는 증가할 수 있는데, 이는 분산액 또는 분사가능 조성물이 더 빠른 경화에 민감성이 되게 함으로써, 프린트헤드 노즐을 막히게 할 수 있다. pH가 너무 많이 증가하면, 분산액 또는 분사가능 조성물의 점도는 감소할 수 있는데, 이는 분산액 또는 분사가능 조성물이 약화되는 것, 느리게 건조되는 것, 저조한 수분 내성을 나타내는 것 등을 야기한다. 더 나아가, 큰 IR 흡광도 변화 (예컨대 10%를 초과하는 흡광도 손실의 IR 흡광도 변화)는 분산액 또는 분사가능 조성물을 IR 흡수제로서 사용불가능하게 만들 수 있다. 일 예로서, 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액을 함유하는 분사가능 조성물은 3-차원 (3D) 인쇄 시스템에서 융제(fusing agent)로 사용될 수 있는데, 거기에서 산화세슘텅스텐 나노입자는 플라스몬 공명 흡수제로 작용한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액은 산화세슘텅스텐 나노입자, 쯔비터이온성 안정화제 및 나머지량의 물을 포함한다. 일부 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액은 다른 성분 없이 이들 성분으로 구성된다.
일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자는 일반 화학식 CsxW03를 가지며, 여기서 0<x<1이다. 산화세슘텅스텐 나노입자는 옅은 청색 색상의 분산액을 생성시킬 수 있다. 색상의 강도는 적어도 부분적으로 분산액 중 산화세슘텅스텐 나노입자의 양에 따라 달라질 수 있다. 일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자는 약 1 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 (분산액의 총 중량% 기준) 분산액 중에 존재할 수 있다.
산화세슘텅스텐 나노입자의 평균 입자 크기 (예컨대 부피-가중 평균 직경)는 약 1 nm 내지 약 40 nm의 범위일 수 있다. 일부 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자의 평균 입자 크기는 약 1 nm 내지 약 15 nm 또는 약 1 nm 내지 약 10 nm의 범위일 수 있다. 입자 크기 범위의 상한치 (예컨대 약 30 nm 내지 약 40 nm)는 덜 바람직할 수 있는데, 이러한 입자는 안정화하기가 더 어려울 수 있기 때문이다.
산화세슘텅스텐 나노입자 분산액은 쯔비터이온성 안정화제도 포함한다. 상기에서 언급된 바와 같이, 쯔비터이온성 안정화제는 분산액의 안정화를 향상시킬 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 전체적으로 중성 전하를 가지고 있기는 하지만, 분자의 적어도 하나의 영역은 양전하 (예컨대 아미노 기)를 가지며, 분자의 적어도 하나의 다른 영역은 음전하를 가진다. 산화세슘텅스텐 나노입자는 약간의 음전하를 가질 수도 있다. 쯔비터이온성 안정화제 분자는 쯔비터이온성 안정화제 분자의 양성인 영역이 산화세슘텅스텐 나노입자에 가장 가깝고 쯔비터이온성 안정화제 분자의 음성인 영역이 산화세슘텅스텐 나노입자로부터 가장 멀리 떨어지도록 약간 음성인 산화세슘텅스텐 나노입자 주변으로 배향될 수 있다. 이후, 쯔비터이온성 안정화제 분자 음성 영역의 음전하는 산화세슘텅스텐 나노입자들을 서로 밀어낼 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제 분자는 산화세슘텅스텐 나노입자 주변으로 보호 층을 형성함으로써, 그것들이 서로 직접 접촉되는 것을 방지하고/거나 입자 표면들 사이의 거리를 (예컨대 약 1 nm 내지 약 2 nm 범위의 거리까지) 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 쯔비터이온성 안정화제는 산화세슘텅스텐 나노입자가 분산액 중에서 응집되고/거나 침강되는 것을 방지할 수 있다.
적합한 쯔비터이온성 안정화제의 예에는 C2 내지 C8 베타인, 100 g의 물 중에서 적어도 10 g의 용해도를 갖는 C2 내지 C8 아미노카르복실산, 타우린 및 이들의 조합이 포함된다. C2 내지 C8 아미노카르복실산의 예에는 베타-알라닌, 감마-아미노부티르산, 글리신 및 이들의 조합이 포함된다.
쯔비터이온성 안정화제는 약 2 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 (분산액의 총 중량% 기준) 분산액 중에 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인인 경우, C2 내지 C8 베타인은 분산액 총 중량% 중 약 8 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 아미노카르복실산인 경우, C2 내지 C8 아미노카르복실산은 분산액 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 타우린인 경우, 타우린은 분산액 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비는 1:10 내지 10:1의 범위이다. 또 다른 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비는 1:1이다.
분산액의 나머지는 물이다.
쯔비터이온성 안정화제는 분산액을 형성시키기 위한 물 중에서의 나노입자의 제분 전, 동안 또는 후에 산화세슘텅스텐 나노입자 및 물에 첨가될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 역시 본원에서 개시되는 것은 분사가능 조성물이다. 분사가능 조성물은 압전 및 열 잉크젯 인쇄를 포함하여, 예를 들면 연속 잉크젯 인쇄 또는 드롭-온-디맨드(drop-on-demand) 잉크젯 인쇄와 같은 어떠한 알려져 있는 잉크젯 인쇄 기술을 사용하여서도 적용될 수 있다. 일부 경우에서, 분사가능 조성물은 잉크젯 잉크로 사용될 수 있다. 예를 들면, 산화세슘텅스텐 나노입자는 청색 색상 (그의 강도는 존재하는 나노입자의 양에 따라 달라질 수 있음)의 분사가능 조성물을 생성시킬 수 있으며, 그에 따라 잉크젯 잉크로 사용될 수 있다. 또 다른 예의 경우, 분사가능 조성물은 (산화세슘텅스텐 나노입자에 더하여) 추가적인 착색제를 포함할 수 있으며, 그에 따라 잉크젯 잉크로 사용될 수 있다. 다른 경우에서, 분사가능 조성물은 3D 인쇄의 융제로 사용될 수 있다.
산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 포함하는 본원에서 개시되는 분사가능 조성물은 액체이며, 단일 카트리지 세트 또는 다중-카트리지 세트에 포함될 수 있다. 다중-카트리지 세트에서는, 다수 분사가능 조성물들 중 임의의 수가 본원에 개재되는 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제를 보유할 수 있다.
일 예에서, 본원에서 개시되는 분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자, 쯔비터이온성 안정화제, 계면활성제 및 나머지량의 물을 포함한다. 일부 예에서, 분사가능 조성물은 다른 성분 없이 이들 성분으로 구성된다. 또 다른 예에서, 본원에서 개시되는 분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자, 쯔비터이온성 안정화제, 공용매, 계면활성제 및 나머지량의 물을 포함한다. 일부 예에서, 분사가능 조성물은 다른 성분 없이 이들 성분으로 구성된다. 다른 예에서, 분사가능 조성물은 추가적인 성분, 예컨대 첨가제 (예컨대 코게이션-방지제(anti-kogation agent), 킬레이트화제, 항미생물제 또는 이들의 조합)를 포함할 수 있다.
본원에서 사용될 때, "분사가능 조성물 비히클", "액체 비히클" 및 "비히클"이라는 용어는 분사가능 조성물(들)을 형성하기 위하여 산화세슘텅스텐 나노입자 및 쯔비터이온성 안정화제가 위치되는 액체 유체를 지칭할 수 있다. 매우 다양한 액체 비히클들이 본 개시의 분사가능 조성물 세트(들)와 함께 사용될 수 있다. 비히클은 단독, 또는 다양한 추가적인 성분들과의 조합으로써 물을 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 성분의 예로는 공용매(들), 계면활성제(들), 항미생물제(들), 코게이션-방지제(들) 및/또는 킬레이트화제가 포함될 수 있다.
분사가능 조성물의 액체 비히클은 계면활성제(들)도 포함할 수 있다. 계면활성제는 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량% 범위의 양으로 (분사가능 조성물의 총 중량% 기준) 존재할 수 있다. 적합한 계면활성제의 예는 비-이온계 계면활성제이다. 일부 구체적인 예로는 아세틸렌계 디올 화학을 기반으로 하는 자가-에멀션화가능한 비이온계 습윤제 (예컨대 에어 프라덕츠 앤드 케미칼스(Air Products and Chemicals), Inc. 사의 수르피놀(SURFYNOL)® SEF), 비이온계 플루오로계면활성제 (예컨대 이전에는 조닐(ZONYL) FSO로 알려져 있던 듀퐁(DuPont) 사의 캡스톤(CAPSTONE)® 플루오로계면홀성제) 및 이들의 조합이 포함된다. 다른 예에서, 계면활성제는 에톡실화된 저-발포 습윤제 (예컨대 에어 프라덕츠 앤드 케미칼, Inc. 사의 수르피놀® 440 또는 수르피놀® CT-111) 또는 에톡실화된 습윤제 겸 분자 소포제 (예컨대 에어 프라덕츠 앤드 케미칼, Inc. 사의 수르피놀® 420)이다. 또 다른 적합한 계면활성제에는 비-이온계 습윤제 겸 분자 소포제 (예컨대 에어 프라덕츠 앤드 케미칼, Inc. 사의 수르피놀® 104E) 또는 수-용성의 비-이온계 계면활성제 (예컨대 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company) 사의 테르기톨(TERGITOL)™ TMN-6, 테르기톨™ 15S7 및 테르기톨™ 15S9)가 포함된다. 일부 예에서는, 비-이온계 계면활성제와의 조합으로써, 음이온계 계면활성제가 사용될 수 있다. 한 가지 적합한 음이온계 계면활성제는 알킬디페닐옥시드 디술포네이트 (예컨대 더 다우 케미칼 캄파니 사의 다우팍스(DOWFAX)™ 8390 및 다우팍스™ 2A1)이다. 일부 예에서는, 10 미만의 친수성-친지질성 균형 (HLB)을 갖는 계면활성제를 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
비히클은 공용매(들)를 포함할 수 있다. 비히클에 첨가될 수 있는 공용매의 일부 예로는 1-(2-히드록시에틸)-2-피롤리디논, 2-피롤리디논, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 에톡실화 글리세롤-1 (LEG-1) 및 이들의 조합이 포함된다. 단일 공용매가 사용되는지 또는 공용매들의 조합이 사용되는지에 관계없이, 분사가능 조성물에서의 공용매(들)의 총량은 분사가능 조성물의 총 중량% 대비 약 2 중량% 내지 약 80 중량%의 범위일 수 있다. 공용매 적재량은 약 0.8 cP 내지 5 cP 범위의 점도를 달성하도록 조정될 수 있다.
일부 예에서, 액체 비히클은 전기에서 언급된 첨가제들 중 1종 이상을 포함할 수도 있다. 반복하자면, 첨가제는 코게이션-방지제, 킬레이트화제, 항미생물제 또는 이들의 조합일 수 있다. 첨가제의 양이 첨가제의 유형에 따라 달라질 수 있기는 하지만, 일반적으로 첨가제는 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 (분사가능 조성물의 총 중량% 기준) 분사가능 조성물 중에 존재할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 코게이션-방지제가 분사가능 조성물에 포함될 수 있다. 코게이션은 열 잉크젯 프린트헤드의 가열 요소상에서의 건조된 분사가능 조성물 성분들의 침착을 지칭한다. 코게이션-방지제(들)는 코게인션의 축적을 방지하는 것을 돕기 위하여 포함된다. 적합한 코게이션-방지제의 예에는 올레트-3-포스페이트 (예컨대 크로다(Croda) 사로부터 크로다포스(CRODAFOS)™ 03A 또는 크로다포스™ N-3 산으로 시중에서 구입가능), 또는 올레트-3-포스페이트와 저분자량 (예컨대 < 5,000) 폴리아크릴산 중합체의 조합이 포함된다. 단일 코게이션-방지제가 사용되는지 또는 코게이션-방지제들의 조합이 사용되는지에 관계없이, 분사가능 조성물에서의 코게이션-방지제(들)의 총량은 약 0.1 중량% 내지 약 0.2 중량%의 범위 (분사가능 조성물의 총 중량% 기준)일 수 있다.
액체 비히클은 킬레이트화제를 포함할 수도 있다. 킬레이트화제는 중금속 불순물의 유해 효과를 제거하기 위하여 분사가능 조성물에 포함될 수 있다. 적합한 킬레이트화제의 예에는 디나트륨 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA-Na), 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (EDTA) 및 메틸글리신디아세트산 (예컨대 바스프(BASF) Corp. 사의 트릴론(TRILON)® M)이 포함된다. 단일 킬레이트화제가 사용되는지 또는 킬레이트화제들의 조합이 사용되는지에 관계없이, 분사가능 조성물에서의 킬레이트화제(들)의 총량은 분사가능 조성물의 총 중량%를 기준으로 0 중량% 내지 약 2 중량%의 범위일 수 있다.
액체 비히클은 또한 항미생물제(들)를 포함할 수 있다. 적합한 항미생물제로는 살생물제 및 살진균제가 포함된다. 항미생물제의 예로는 누오셉트(NUOSEPT)® (애쉬랜드(Ashland) Inc. 사), 반사이드(VANCIDE)® (R.T. 반데르빌트(Vanderbilt) Co. 사), 악티사이드(ACTICIDE)® B20 및 악티사이드® M20 (토르 케미칼스(Thor Chemicals) 사), 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 일 예에서, 분사가능 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량% 범위인 (분사가능 조성물 총 중량% 기준) 총량의 항미생물제를 포함할 수 있다.
본원에서 개시되는 일부 예에서, 분사가능 조성물의 비히클은 또한 추가적인 분산제(들) (예컨대 저분자량 (예컨대 < 5,000) 폴리아크릴산 중합체, 예컨대 루브리졸(Lubrizol) 사의 카르보스퍼스(CARBOSPERSE)™ K-7028 폴리아크릴레이트), 보존제(들), 분사가능성 첨가제(들) 등을 포함할 수 있다.
분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자를 포함한다. 일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자는 분사가능 조성물을 형성하기 위하여 다른 성분 (쯔비터이온성 안정화제 포함)에 첨가된다. 또 다른 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자는 분사가능 조성물을 형성하기 위하여 다른 성분에 첨가되는 별도의 분산액인 전기한 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액 (쯔비터이온성 안정화제 포함) 중에 존재한다.
본원에서 기술되는 바와 같이, 산화세슘텅스텐 나노입자는 일반 화학식 CsxW03를 가지며, 여기서 0<x<1이다. 산화세슘텅스텐 나노입자는 옅은 청색 색상의 분사가능 조성물을 생성시킬 수 있다. 색상의 강도는 적어도 부분적으로 분사가능 조성물 중 산화세슘텅스텐 나노입자의 양에 따라 달라질 수 있다. 일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자는 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 (분사가능 조성물의 총 중량% 기준) 분사가능 조성물 중에 존재할 수 있다. 이와 같은 중량 백분율은 분사가능 조성물에서의 활성인 산화세슘텅스텐 나노입자의 중량%를 나타내는 것으로써, 분사가능 조성물에 통합될 수 있는 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액의 총 중량%를 나타내는 것은 아니다. 이에 따라, 주어지는 중량 백분율은 산화세슘텅스텐 나노입자가 분산액의 일부인 경우에 존재할 수 있는 임의의 다른 성분 (예컨대 물, 쯔비터이온성 안정화제)을 나타내는 것은 아니다.
분사가능 조성물 중 산화세슘텅스텐 나노입자의 평균 입자 크기 (예컨대 부피-가중 평균 직경)는 약 1 nm 내지 약 40 nm의 범위일 수 있다. 일부 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자의 평균 입자 크기는 약 1 nm 내지 약 15 nm 또는 약 1 nm 내지 약 10 nm의 범위일 수 있다. 입자 크기 범위의 상한치 (예컨대 약 30 nm 내지 약 40 nm)는 덜 바람직할 수 있는데, 이러한 입자는 안정화하기가 더 어려울 수 있기 때문이다.
분사가능 조성물 역시 쯔비터이온성 안정화제를 포함한다. 상기에서 언급된 바와 같이, 쯔비터이온성 안정화제는 산화세슘텅스텐 나노입자를 포함하는 분사가능 조성물의 안정화를 향상시킬 수 있다. 분사가능 조성물에서, 쯔비터이온성 안정화제 분자는 산화세슘텅스텐 나노입자 주변으로 보호 층을 형성함으로써 (분산액과 관련하여 본원에서 논의된 바와 같음), 그것들이 서로 직접 접촉되는 것을 방지하고/거나 입자 표면들 사이의 거리를 (예컨대 약 1 nm 내지 약 2 nm 범위의 거리까지) 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 이에 따라, 쯔비터이온성 안정화제는 산화세슘텅스텐 나노입자가 분사가능 조성물 중에서 응집되고/거나 침강되는 것을 방지할 수 있다.
적합한 쯔비터이온성 안정화제의 예에는 분산액에 대하여 전기한 것들, 예컨대 C2 내지 C8 베타인, 100 g의 물 중에서 적어도 10 g의 용해도를 갖는 C2 내지 C8 아미노카르복실산, 타우린 및 이들의 조합 중 어느 것이 포함된다.
쯔비터이온성 안정화제는 약 2 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 (분사가능 조성물의 총 중량% 기준) 분사가능 조성물 중에 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인인 경우, C2 내지 C8 베타인은 분사가능 조성물 총 중량% 중 약 8 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 아미노카르복실산인 경우, C2 내지 C8 아미노카르복실산은 분사가능 조성물 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 쯔비터이온성 안정화제가 타우린인 경우, 타우린은 분사가능 조성물 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
일 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비는 1:10 내지 10:1의 범위이다. 다른 예에서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비는 1:1이다.
일부 예에서, 쯔비터이온성 안정화제는 산화세슘텅스텐 나노입자 및 비히클의 다른 성분들과 함께 첨가됨으로써, 분사가능 조성물을 형성할 수 있다. 이와 같은 예에서, 쯔비터이온성 안정화제는 바로 비히클에 첨가될 수 있다. 다른 예에서, 쯔비터이온성 안정화제는 비히클에의 분산액의 혼입 전에 산화세슘텅스텐 나노입자 분산액에 혼입될 수 있다.
분사가능 조성물의 나머지는 물이다.
일부 예에서, 분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자 이외에 착색제도 포함할 수 있다. 분사가능 조성물에 존재할 수 있는 착색제의 양은 약 1 중량% 내지 약 10 중량% (분사가능 조성물의 총 중량% 기준) 범위이다. 착색제는 임의의 적합한 색상을 갖는 안료 및/또는 염료일 수 있다. 착색제의 예로는 청록색, 마젠타색, 황색 등이 포함된다. 착색제의 예로는 애시드 옐로우(Acid Yellow) 23 (AY 23), 애시드 옐로우 17 (AY 17), 애시드 레드(Acid Red) 52 (AR 52), 애시드 레드 289 (AR 289), 리액티브 레드(Reactive Red) 180 (RR 180), H-MA 마젠타색, H-MI 마젠타색 다이렉트 블루(Direct Blue) 199 (DB 199), 프로-젯(Pro-Jet) C854, H-CB 청록색과 같은 염료, 또는 피그먼트 블루(Pigment Blue) 15:3 (PB 15:3), 피그먼트 레드(Pigment Red) 122 (PR 122), 피그먼트 옐로우(Pigment Yellow) 155 (PY 155) 및 피그먼트 옐로우 74 (PY 74)와 같은 안료가 포함된다. 음이온계 착색제가 포함되는 경우, 양은 착색제가 분사가능 조성물을 붕괴시키지 않도록 조정 (예컨대 저감)될 수 있다.
본원에서는, 산화세슘텅스텐 분산액의 안정화 (예컨대 pH 안정성, 물리적 안정성, 점도 안정성 및/또는 IR 흡광도 안정성)를 향상시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은 분산액에 쯔비터이온성 안정화제를 혼입하는 것을 포함한다.
상기 방법의 쯔비터이온성 안정화제는 본원에서 기술되는 바와 같은 임의 예의 쯔비터이온성 안정화제일 수 있다. 상기 방법의 산화세슘텅스텐 분산액은 쯔비터이온성 안정화제 첨가 전의 본원에서 기술되는 산화세슘텅스텐 분산액일 수 있다.
일 예에서, 쯔비터이온성 안정화제가 혼입되는 산화세슘텅스텐 분산액은 산화세슘텅스텐 나노입자 및 나머지량의 물을 포함한다.
역시 본원에서 개시되는 것은 분사가능 조성물의 안정화 (예컨대 pH 안정성, 물리적 안정성, 점도 안정성 및/또는 IR 흡광도 안정성)를 향상시키는 방법이다. 상기 방법은 분사가능 조성물에 쯔비터이온성 안정화제를 혼입하는 것을 포함한다.
상기 방법의 쯔비터이온성 안정화제는 본원에서 기술되는 바와 같은 임의 예의 쯔비터이온성 안정화제일 수 있다. 상기 방법의 분사가능 조성물은 단독 또는 산화세슘텅스텐 분산액의 일부로서의 쯔비터이온성 안정화제 첨가 전의 본원에서 기술되는 분사가능 조성물일 수 있다.
일 예에서, 쯔비터이온성 안정화제가 혼입되는 분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자, 계면활성제, 공용매 및 나머지량의 물을 포함한다. 또 다른 예에서, 쯔비터이온성 안정화제가 혼입되는 분사가능 조성물은 산화세슘텅스텐 나노입자, 계면활성제 및 나머지량의 물을 포함한다.
또 다른 예에서, 상기 방법의 이와 같은 예는 산화세슘텅스텐 나노입자를 함유하는 수성 (수계) 분산액에 쯔비터이온성 안정화제를 혼입함으로써 안정화된 분산액을 형성시키는 것을 포함할 수 있다. 이와 같은 예에서, 방법은 계면활성제, 일부 경우에는 공용매, 그리고 나머지량의 물을, 안정화된 분산액과 조합하는 것을 포함할 수도 있다.
본 개시를 추가로 예시하기 위하여, 본원에서는 실시예가 제공된다. 이러한 실시예는 예시 목적으로 제공되는 것으로써, 본 개시의 영역을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다.
[ 실시예 ]
실시예 1-6에서는, 수 종의 서로 다른 분사가능 조성물 및 분산액 제제들을 제조하여 분석하였다. 실시예 1-6 각각에서, 산화세슘텅스텐 나노입자의 입자 크기는 부피-가중 평균 직경 (MV) 기준으로 측정하였다. 부피-가중 평균 직경 (MV)은 나노트랙(NANOTRAC)® 웨이브(WAVE)™ 입자 크기 분석기 (마이크로트랙(MICROTRAC)™ - 닉키소 그룹(NIKKISO GROUP)™ 사에서 구입가능)를 사용하여 측정하였다. 탈이온수를 사용하여 분사가능 조성물 샘플을 희석하는 것에 의해 [1:5000] 시험 샘플을 제조한 후, 추가적인 처리 없이 샘플을 분석하였다. 실시예 4 및 5에서는, 입자 크기 분석기를 사용하여 D50 (즉 ½ 개체수는 이와 같은 값을 상회하며 ½은 이와 같은 값 미만인 입자 크기 분포의 중앙값) 및 D95 (즉 95%의 개체수가 이와 같은 값 미만임)도 측정하였다. 또한 실시예 4 및 5에서는, 입자를 계수하고 샘플 1 mL에 존재하는 특정 크기 입자의 수를 측정하는 아큐사이저(ACCUSIZER) A 2000 (PSS 사)을 사용하여 입자 크기를 측정하였다. 실시예 7에서는, 호리바(HORIBA)™ LA-950 입자 크기 분석기를 사용하여 입자 크기 측정을 수행하였다.
실시예 1
본 실시예는 분사가능 조성물 첨가제에 의해 분산액의 안정성이 영향을 받는지를 확인하기 위하여 수행하였다.
산화세슘텅스텐은 스미토모 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 캄파니(Sumitomo Mining and Manufacturing Company) (스미토모) 사로부터 물 중 분산액으로서 제분된 형태로 입수하였다. 입수한 그대로의 산화세슘텅스텐 분산액은 어떠한 안정화 첨가제도 함유하지 않았으며, 분산액 중 입자들의 부피-가중 평균 직경은 5 nm인 것으로 측정되었다.
산화세슘텅스텐 분산액을 14종의 서로 다른 제제 (F1-F14)에 혼입하였다. 각 제제는 8 중량%의 산화세슘텅스텐 나노입자를 함유하였다. 8 중량%인 산화세슘텅스텐 이외의 각 제제 중 일반 성분들을 표 1에 나타내었다.
각 제제를 가속 저장 (AS) 환경에서 60℃의 온도로 19일 동안 폐쇄된 바이알 내에 저장하였다. 시간에 따라 입자 크기 (부피-가중 평균 직경) 및 제제 외관을 추적하였다. AS 환경에서 제제를 저장한 후의 입자 크기 및 제제 외관 결과를 표 1에 나타내었다. 2개의 층으로 상 분리된 제제 또는 산화세슘텅스텐이 침전된 제제에 대해서는 입자 크기를 기록하지 않았다.
<표 1>
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 산화세슘텅스텐 분산액은 쯔비터이온성 안정화제의 예인 베타인을 함유하는 제제 F3에서 안정하였다. 표 1의 결과는 또한 산화세슘텅스텐 분산액이 시험된 다른 용매 및 첨가제들과는 상대적으로 저조한 안정성을 가졌다는 것을 예시하고 있다. 코르덱(KORDEK)™ 단독을 함유하는 제제 F9가 안정하기는 하였으나, 다른 분사가능 조성물 성분들 (즉 2-피롤리디논, 크로다포스™ O3A, 수르피놀® SEF, 캡스톤® FS-35, 카르보스퍼스™ K-7028, 트리론® M 및 프록셀® GXL)과의 조합으로써 코르덱™을 함유하는 제제 F1은 2개 층으로 상 분리되었다.
실시예 2
쯔비터이온성 안정화제로 베타인을 사용하여, 분사가능 조성물의 예 7종 (잉크 2, 잉크 3, 잉크 4, 잉크 5, 잉크 6, 잉크 8 및 잉크 10으로 표지)을 제조하였다. 4종의 비교용 분사가능 조성물 (잉크 1, 잉크 7, 잉크 9 및 잉크 11로 표지)도 제조하였다. 비교용 분사가능 조성물들은 안정화제를 함유하지 않았다. 실시예 및 비교용 분사가능 조성물의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure pct00002
각 실시예 및 비교용 분사가능 조성물을 AS 환경에서 60℃의 온도로 저장하였다. 제조 직후 (0주) 및 AS 환경에서의 1, 2 및 4주 후에, 각 실시예 및 비교용 분사가능 조성물에 대하여 부피-가중 평균 직경 기준 입자 크기를 측정하였다. 제조 직후 및 AS 환경에서 4주 후의 입자 크기들을 사용하여, 각 실시예 및 비교용 분사가능 조성물에 대하여 입자 크기 차이를 계산하였다. 제조 직후 및 AS 환경에서 1, 2 및 4주 후의 각 실시예 및 비교용 분사가능 조성물의 입자 크기, 그리고 입자 크기 차이를 표 3에 나타내었다. 산화세슘텅스텐 입자가 침강되었기 때문에, 잉크 9에 대해서는 AS 환경에서 4주 후의 입자 크기를 기록하지 않았다.
<표 3>
Figure pct00003
표 3에 나타낸 결과는 1-(2-히드록시에틸)-2-피롤리돈 단독은 산화세슘텅스텐 분산액을 불안정화하고, 베타인은 산화세슘텅스텐 분산액을 안정화한다는 것을 표시하고 있다 (예컨대 잉크 1, 7 및 9를 잉크 6 및 8과 비교). 표 3의 결과는 1-(2-히드록시에틸)-2-피롤리돈과 베타인의 조합이 사용될 때, 적어도 10 중량%의 양으로 베타인이 존재하는 경우에 더 우수한 안정화가 수득된다는 것을 예시하고 있다. 표 3은 또한 적어도 10 중량%의 베타인 (베타인 대 산화세슘텅스텐의 중량비 적어도 1:1에 상응)을 함유하는 실시예의 분사가능 조성물이 4주 후에 1% 이하의 입자 크기 변화를 나타낸다는 것을 보여준다.
실시예 3
쯔비터이온성 안정화제로서 베타-알라닌 또는 베타인 중 어느 하나를 사용하여, 분사가능 조성물의 또 다른 7종의 실시예들 (잉크 12-18로 표지)을 제조하였다. 산화세슘텅스텐의 제분 동안 베타-알라닌을 첨가하는 것에 의해, 잉크 15 및 16을 제조하였다. 잉크 12, 13, 14 및 18은 산화세슘텅스텐을 제분한 후에 베타-알라닌을 첨가하는 것에 의해 제조하였다. 잉크 17은 산화세슘텅스텐을 제분한 후에 베타인을 첨가하는 것에 의해 제조하였다. 사용된 각 성분의 중량%와 함께, 실시예 분사가능 조성물의 일반 제제들을 표 4에 나타내었다.
<표 4>
Figure pct00004
각 실시예 분사가능 조성물을 AS 환경에서 60℃의 온도로 저장하였다. 제조 후, 그리고 AS 환경에서의 1, 2, 4 및 6주 후에, 각 실시예 분사가능 조성물의 산화세슘텅스텐 나노입자의 부피-가중 평균 직경을 측정하였다.
이러한 측정의 결과를 도 1에 나타내었다. 부피-가중 평균 직경 값 (MV, ㎛)은 Y축에 따르며, X축은 분사가능 조성물을 예시한다 (각 분사가능 조성물의 막대들은 좌에서 우로 0주, 1주, 2주, 4주 및 6주 AS 후의 각 분사가능 조성물을 나타냄). 도 1은 베타-알라닌이 베타인에 비해 더 낮은 중량% (및 더 낮은 중량비)에서 산화세슘텅스텐을 안정화할 수 있다는 것을 보여준다. 도 1은 또한 베타-알라닌 및 베타인 모두가 용매 및 첨가제 존재하에서의 분사가능 조성물 실시예에서 산화세슘텅스텐 성장을 안정화할 수 있다는 것을 보여준다. 잉크 16 및 17은 약 1주 동안 안정화 작용을 제공할 수 있으며; 잉크 12는 약 2주 동안 안정화 작용을 제공할 수 있고; 잉크 13, 15 및 18은 약 4주 동안 안정화 작용을 제공할 수 있으며; 잉크 14는 약 6주 동안 안정화 작용을 제공할 수 있다. 카르보스퍼스™ K-7028이 잉크 12-18 제제에 포함되기는 하였지만, 그의 존재가 분사가능 조성물의 안정화에 영향을 주지는 않은 것으로 여겨진다는 것에 유의해야 한다.
실시예 4
쯔비터이온성 안정화제로서 베타인을 사용하여, 또 다른 2종의 분사가능 조성물 실시예들 (잉크 19 및 20으로 표지)을 제조하였다. 실시예 분사가능 조성물의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 표 5에 나타내었다.
<표 5>
Figure pct00005
각 실시예 분사가능 조성물을 AS 환경에서 60℃의 온도로 저장하였다. 제조 후, AS 환경에서의 1주 후 및 2주 후에, 각 실시예 분사가능 조성물의 입자 크기를 측정하였다. 본 실시예에서는, 하기를 포함한 몇 가지 입자 크기 측정을 수행하였다: 부피-가중 평균 직경 (MV, ㎛), ㎛로 나타낸 50% (D50, 입자 중 50%가 이와 같은 크기 미만임), ㎛로 나타낸 95% (D95, 입자 중 95%가 이와 같은 크기 미만임), ≥ 0.5 ㎛인 총 입자수/mL 및 ≥ 1 ㎛인 총 입자수/mL. 제조 후 및 AS 환경에서 2주 후의 입자 크기를 사용하여, 각 실시예 분사가능 조성물에 대하여 입자 크기 변화를 계산하였다. 잉크 19에 대한 입자 크기 측정 결과를 표 6에 나타내었으며, 잉크 20에 대한 입자 크기 측정 결과를 표 7에 나타내었다.
<표 6>
Figure pct00006
<표 7>
Figure pct00007
표 6 및 7은 10 중량%의 베타인 (베타인 대 산화세슘텅스텐 중량비 1.25:1에 해당함)을 함유하는 잉크 19가 1 중량%의 베타인 (베타인 대 산화세슘텅스텐 중량비 1:8에 해당함)을 함유하는 잉크 20에 비해 더 우수하게 산화세슘텅스텐을 안정화하였음을 보여준다.
잉크 19 및 20 (물을 사용하여 1:500 희석)도 제조 후, 그리고 AS 환경에서 60℃로 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7주 후에 1,000 nm 파장에서의 흡광도에 대하여 시험하였다. 흡광도 측정의 결과를 도 2에 나타내었다. 흡광도 값은 Y축에 따르며, X축은 분사가능 조성물이 AS 환경에서 저장된 시간량 (주)을 표시한다. 도 2는 잉크 19의 더 높은 베타인 농도가 흡광도의 감소 (잉크 20과 비교하였을 때)를 나타내었음을 보여준다.
실시예 5
20 중량%의 산화세슘텅스텐을 함유하며 안정화 첨가제는 함유하지 않는 3종의 산화세슘텅스텐 분산액을 스미토모 사로부터 입수하였다. 첫 번째 분산액 (분산액 1로 표지)에 대해서는 변화가 수행되지 않았다. 두 번째 분산액 (분산액 2로 표지)에 대해서는 20 중량%의 물을 첨가하였다. 세 번째 분산액 (분산액 3으로 표지)에 대해서는 베타-알라닌이 완전히 용해될 때까지 일정한 제분하에서 20 중량%의 건조 베타-알라닌을 첨가하였다. 최종 분산액의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 하기 표 8에 나타내었다.
<표 8>
Figure pct00008
각 분산액을 T-사이클로 통과시켰다. T-사이클 동안, 각 분산액을 70℃의 고온으로 가열하여 수분 동안 유지한 다음, 각 분산액을 -40℃의 저온으로 냉각하여 수분 동안 유지하였다. 각 분산액에 대하여, 이와 같은 과정을 5회 사이클 반복하였다. 각 분산액에 대하여, T-사이클 전 및 후에 점도, pH 및 입자 크기 (㎛로 나타낸 MV, ㎛로 나타낸 50%, ㎛로 나타낸 95%, ≥ 0.5 ㎛인 총 입자수/mL 및 ≥ 1 ㎛인 총 입자수/mL)를 측정하고, 각 측정치 세트에서의 변화 비 (후/전)를 계산하였다. 분산액 1에 대한 결과를 표 9에 나타내었으며, 분산액 2에 대한 결과를 표 10에 나타내었고, 분산액 3에 대한 결과를 표 11에 나타내었다.
<표 9>
Figure pct00009
<표 10>
Figure pct00010
<표 11>
Figure pct00011
표 9-11은 20 중량%의 베타-알라닌을 함유하는 분산액 3이 분산액 1 및 2에 비해 향상된 안정화를 가졌음을 보여준다. 분산액 3의 향상된 안정화는 분산액의 외관에서도 나타났다. 분산액 3은 하나의 상으로 유지된 반면, 분산액 1 및 2는 2개의 층으로 분리되었다. 분산액 1 및 2에서의 T-사이클 후의 점도 측정치는 분리된 분산액 상부 층의 것이었음에 유의해야 한다.
실시예 6
8 중량%의 산화세슘텅스텐 (염 첨가 전)을 함유하며 안정화 첨가제는 함유하지 않는 분산액에서의 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경 (MV, nm)에 대한 소량의 염 (NaNO3) 첨가의 영향을 시험하였다. 부피-가중 평균 직경에 대한 효과는 염 첨가 직후 및 60℃ AS 환경에서 2일 후의 측정치였다. 분산액 중 산화세슘텅스텐의 입자 크기를 측정하였다. 이러한 측정들의 결과를 도 3에 나타내었다. 부피-가중 평균 직경 값 (MV, nm)은 Y축에 따르며, X축은 분산액에 첨가된 NaNO3의 양 (M)을 표시한다. 도 3은 산화세슘텅스텐 중 일가 양이온 염 > 0.002 M의 존재가 측정되는 입자 크기의 거의 즉각적인 증가로 이어진다는 것을 보여준다. 이에 따라, 도 3은 염 충격 시험이 산화세슘텅스텐 분산액 안정성을 향상시키는 그의 능력에 대하여 첨가제(들)를 시험하는 매우 효율적인 방식이라는 것을 보여준다.
3종의 추가적인 산화세슘텅스텐 분산액 (분산액 4-6으로 표지)을 제조하였다. 염 첨가 전 분산액의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 하기 표 12에 나타내었다.
<표 12>
Figure pct00012
다음에, NaNO3 모 용액을 차후의 분산액에 대한 초음파처리를 동반하여 점증 첨가하였다 (0.005 M, 0.01 M 및 0.02 M의 농도 달성). 다시, 분산액 중 산화세슘텅스텐의 입자 크기를 측정하였다. 이러한 측정의 결과를 도 4에 나타내었다. 부피-가중 평균 직경 값 (MV, nm)은 Y축에 따르며, X축은 분산액에 첨가된 NaNO3의 양 (M)을 표시한다. 도 4는 분산액 5 (베타인 대 산화세슘텅스텐 중량비 1:2에 해당함) 및 분산액 6 (베타인 대 산화세슘텅스텐 중량비 1:1에 해당함) 모두가 0.005 M의 농도 이하에서는 NaNO3를 견딜 수 있다는 것을 보여준다. 도 4는 또한 분산액 6은 NaNO3 농도가 0.01 M에 가까워질 때 불안정화 신호를 나타내기 시작한다는 것을 보여준다.
3종의 추가적인 산화세슘텅스텐 분산액 (분산액 7-9로 표지)을 제조하였다. 염 첨가 전 분산액의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 하기 표 13에 나타내었다.
<표 13>
Figure pct00013
다음에, NaNO3 모 용액을 차후의 분산액에 대한 초음파처리를 동반하여 점증 첨가하였다. 다시, 분산액 중 산화세슘텅스텐의 입자 크기를 측정하였다. 이러한 측정의 결과는 도 5에 나타내었다. 부피-가중 평균 직경 값 (MV, nm)은 Y축에 따르며, X축은 분산액에 첨가된 NaNO3의 양 (M)을 표시한다. 도 5는 분산액 9 (베타-알라닌 대 산화세슘텅스텐 중량비 1:1에 해당함)가 0.003 M의 농도 이하에서는 NaNO3를 견딜 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 7
50 중량%의 산화세슘텅스텐을 함유하는 사전-제분 산화세슘텅스텐 농축물을 스미토모 사로부터 입수하였다. 평균 입자 크기 (호리바™ LA-950 입자 크기 분석기를 사용하여 측정됨)는 약 35 ㎛이었다. 3종의 추가적인 산화세슘텅스텐 분산액 (분산액 10-12로 표지)을 제조하였다. 분산액의 일반적인 제제들을 사용된 각 성분의 중량%와 함께 하기 표 14에 나타내었다.
<표 14>
Figure pct00014
다음에, 미니서(MINICER)™ 비드 제분기 (네취(NETZSCH)™ 사에서 구입가능) 및 300 ㎛ 지르코니아 및 YTZ® 비드를 사용하여 1750 rpm의 로터 속도로 500 g의 각 분산액을 제분하였다. 제분 기간은 분산액 10의 경우 150분, 그리고 분산액 11 및 12의 경우 180분이었다. 0분, 30분, 60분, 90분, 120분 및 150분 동안의 제분 후, 각 분산액에 대하여 산화세슘텅스텐의 D95 입자 크기를 측정하였다. 분산액 10에 대해서는, 180분 후에도 산화세슘텅스텐의 D95 입자 크기를 측정하였다. 이러한 측정의 결과를 도 6에 나타내었다. D95 입자 크기 값 (nm)은 Y축에 따르며, X축은 제분 시간 (분)을 표시한다. 도 6은 분산액 10이 180분의 제분 후 여전히 111 nm의 D95 입자 크기를 가지고 있는 반면, 분산액 11은 150분의 제분 후 17.5 nm의 D95 입자 크기를 가지며, 분산액 12는 150분의 제분 후 18.9 nm의 D95 입자 크기를 가진다는 것을 보여준다. 또한, 제분 후, 각 분산액에 대하여 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경을 측정하였다. 분산액 10의 부피-가중 평균 직경은 180분의 제분 후 약 25 nm이었다. 분산액 11의 부피-가중 평균 직경은 150분의 제분 후 약 9.9 nm이었으며, 분산액 12의 부피-가중 평균 직경은 150분의 제분 후 약 10.1 nm이었다. 이에 따르면, 베타-알라닌의 존재는 산화세슘텅스텐의 부피-가중 평균 직경 및 D95 입자 크기 모두를 상당히 감소시켰다.
본원에서 개시되는 실시예 5-7의 산화세슘텅스텐 분산액은 본원에서 개시되는 분사가능 조성물 실시예에 혼입될 경우, 그들이 해당 실시예에서 했던 것과 동일한 방식 또는 실질적으로 유사한 방식으로 거동할 것으로 여겨진다.
본원에서 제공되는 범위는 언급된 범위, 그리고 언급된 범위 내의 모든 값 또는 하위-범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 2 중량% 내지 약 35 중량%의 범위는 약 2 중량% 내지 약 35 중량%의 명시적으로 언급된 한계를 포함할 뿐만 아니라, 3.35 중량%, 5.5 중량%, 17.75 중량%, 28.85 중량% 등과 같은 개별 값들, 및 약 3.35 중량% 내지 약 16.5 중량%, 약 2.5 중량% 내지 약 27.7 중량% 등과 같은 하위-범위들도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 값을 기술하기 위하여 "약"이 이용되는 경우, 이는 언급된 값으로부터의 소소한 변화 (+/- 10%까지)를 포괄하는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸친 "일 예", "또 다른 예", "예" 등의 언급은 예와 연계되어 기술되는 특정 요소 (예컨대 특징, 구조 및/또는 특성)가 본원에서 기술되는 적어도 하나의 예에 포함되며, 다른 예에는 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 문맥상 명백하게 달리 언급되지 않는 한, 임의의 예에 대하여 기술된 요소들은 다양한 예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본원에서 개시되는 예들을 기술하고 청구하는 데에 있어서, 단수 형태인 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 달리 언급되지 않는 한 복수의 언급을 포함한다.
몇 가지 예들을 상세하게 기술하기는 하였지만, 개시되는 예들이 변형될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 전기한 상세한 설명은 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (15)

  1. 산화세슘텅스텐 나노입자;
    쯔비터이온성 안정화제; 및
    나머지량의 물
    을 포함하는 분산액.
  2. 제1항에 있어서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비가 1:10 내지 10:1의 범위인 분산액.
  3. 제1항에 있어서, 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인, 100 g의 물 중에서 적어도 10 g의 용해도를 갖는 C2 내지 C8 아미노카르복실산, 타우린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 분산액.
  4. 제3항에 있어서,
    쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인이며;
    C2 내지 C8 베타인이 분산액 총 중량% 중 약 8 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인
    분산액.
  5. 제3항에 있어서,
    쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 아미노카르복실산이며;
    C2 내지 C8 아미노카르복실산이 베타-알라닌, 감마-아미노부티르산, 글리신 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    C2 내지 C8 아미노카르복실산이 분산액 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인
    분산액.
  6. 산화세슘텅스텐 나노입자;
    쯔비터이온성 안정화제;
    계면활성제; 및
    나머지량의 물
    을 포함하는 분사가능 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 산화세슘텅스텐 나노입자 대 쯔비터이온성 안정화제의 중량비가 1:10 내지 10:1의 범위인 분사가능 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인, 100 g의 물 중에서 적어도 10 g의 용해도를 갖는 C2 내지 C8 아미노카르복실산, 타우린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 분사가능 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 베타인이며;
    C2 내지 C8 베타인이 분사가능 조성물 총 중량% 중 약 8 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인
    분사가능 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    쯔비터이온성 안정화제가 C2 내지 C8 아미노카르복실산이며;
    C2 내지 C8 아미노카르복실산이 베타-알라닌, 감마-아미노부티르산, 글리신 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    C2 내지 C8 아미노카르복실산이 분사가능 조성물 총 중량% 중 약 2 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재하는 것인
    분사가능 조성물.
  11. 제6항에 있어서,
    산화세슘텅스텐 나노입자가 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 분사가능 조성물 중에 존재하고;
    쯔비터이온성 안정화제가 약 2 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 분사가능 조성물 중에 존재하고;
    계면활성제가 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량% 범위의 양으로 분사가능 조성물 중에 존재하는 것이며;
    약 2 중량% 내지 약 80 중량% 범위의 양으로 존재하는 공용매를 추가로 포함하는
    분사가능 조성물.
  12. 제6항에 있어서, 코게이션-방지제(anti-kogation agent), 킬레이트화제, 항미생물제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함하며, 상기 첨가제가 분사가능 조성물의 총 중량% 기준 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 분사가능 조성물 중에 존재하는 것인 분사가능 조성물.
  13. 제6항에 있어서, 분사가능 조성물의 총 중량% 기준 약 1 중량% 내지 약 10 중량% 범위의 양으로 존재하는 착색제를 추가로 포함하는 분사가능 조성물.
  14. 산화세슘텅스텐 나노입자;
    계면활성제;
    공용매; 및
    나머지량의 물
    을 포함하는 분사가능 조성물에, 쯔비터이온성 안정화제를 혼입하는 것
    을 포함하는, 분사가능 조성물의 안정화를 향상시키는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    산화세슘텅스텐 나노입자를 함유하는 수성 분산액에 쯔비터이온성 안정화제를 혼입함으로써 안정화된 분산액을 형성시키고;
    계면활성제, 공용매 및 나머지량의 물을, 안정화된 분산액과 조합하는 것
    을 추가로 포함하는 방법.
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