KR20190131568A - 정전식 잉크 - Google Patents

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KR20190131568A
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야론 그린발드
레지나 구스리체르
그레고리 카츠
아리엘 하게게
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에이치피 인디고 비.브이.
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Abstract

본 발명은 전기 전도성 정전식 잉크 조성물에 관한 것이다. 일례에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 액체 담체, 및 액체 담체에 분산된 입자를 포함할 수 있다. 액체 담체에 분산된 입자는 열가소성 수지 및 전기 전도성 금속 입자를 포함할 수 있다. 전기 전도성 금속 입자는 제1 금속을 포함하는 코어, 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함할 수 있다. 쉘은 코어를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 제1 금속 및 제2 금속은 동일하지 않을 수 있다.

Description

정전식 잉크
정전식 인쇄 공정(종종 전자사진식 인쇄 공정으로 지칭됨)은 광전도성 표면 상에 이미지를 생성하는 단계, 상기 광전도성 표면에 하전된 입자를 갖는 잉크를 적용함으로써 상기 하전된 입자를 이미지에 선택적으로 결합시키는 단계, 및 이어서 상기 하전된 입자를 이미지의 형태로 인쇄 기재에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
광전도성 표면은 원통 상에 존재하고, 종종 사진 화상판(photo imaging plate: PIP)이라 지칭된다. 광전도성 표면은 상이한 전위를 갖는 이미지 영역 및 배경 영역에 의해 잠재하는 정전 이미지로 선택적으로 하전된다. 예를 들어, 담체 액체 중에 하전된 토너 입자를 포함하는 정전식 잉크 조성물은 선택적으로 하전된 광전도성 표면과 접촉될 수 있다. 배경 영역은 깨끗한 상태로 남아 있는 반면, 하전된 토너 입자는 잠상의 이미지 영역에 부착된다. 이어서, 상기 이미지는 인쇄 기재(예컨대, 종이)로 직접적으로 전사되거나, 보다 통상적으로, 먼저 연성 팽창 블랭킷(soft swelling blanket)일 수 있는 중간 전사 부재(intermediate transfer member)에 전사되고, 이는 종종 가열되어 고형분 이미지를 융합하고, 액체 담체를 증발시키고, 이어서 인쇄 기재에 전사된다.
도 1은 본원에 기술된 정전식 잉크의 2개 층이 종이에 침착된 후, 상기 종이 상에 인쇄된 상기 정전식 잉크의 예의 공초점 현미경 사진을 도시한다.
도 2는 본원에 기술된 정전식 잉크의 15개 층이 종이에 침착된 후, 상기 종이 상에 인쇄된 상기 정전식 잉크의 예의 공초점 현미경 사진을 도시한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 달리 명확하게 지시되지 않는 한, 복수의 대상물을 포함함에 유의하여야 한다.
본원에 사용된 "액체 담체", "담체 액체", "담체" 또는 "담체 비히클"은 중합체, 전도성 안료, 예컨대 본원에 언급된 금속 또는 금속 합금 안료, 전하 디렉터(charge director) 및/또는 다른 첨가제가 분산되어 액체 정전식 잉크 또는 전자사진식 잉크를 형성할 수 있는 유체를 지칭한다. 액체 담체는 계면활성제, 조-용매, 점도 개질제 및/또는 다른 가능한 성분과 같은 다양한 종류의 상이한 제제의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "정전식 잉크 조성물"은 일반적으로 정전식 인쇄 공정에 사용될 수 있는 액체 형태일 수 있는 잉크 조성물을 지칭한다. 정전식 잉크 조성물은 본원에 기술된 바와 같을 수 있는 액체 담체에 분산된, 본원에 기술된 바와 같을 수 있는 열가소성 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료의 하전가능한 입자를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "공중합체"는 2개 이상의 단량체로부터 중합된 중합체를 지칭한다.
특정 단량체는 중합체의 특정 중량 백분율을 구성하는 것으로서 본원에 기술될 수 있다. 이는 중합체 중의 상기 단량체로부터 형성된 반복 단위가 중합체의 상기 중량 백분율을 구성한다는 것을 나타낸다.
표준 시험이 본원에서 언급되는 경우, 달리 언급되지 않는 한, 지칭되는 시험의 버전은 본원을 출원할 당시의 가장 최신 버전이다.
본원에 사용된 "정전식 인쇄" 또는 "전자사진식 인쇄"는 일반적으로 사진 화상 기재 또는 플레이트로부터 직접적으로 또는 중간 전사 부재를 경유하여 간접적으로 인쇄 기재, 예컨대 종이 기재에 전사되는 이미지를 생성하는 공정을 지칭한다. 이와 같이, 이미지는 그것이 적용되는 사진 화상 기재 또는 플레이트 내로 실질적으로 흡수되지 않는다. 추가로, "전자사진방식 프린터" 또는 "정전방식 프린터"는 일반적으로 상기한 바와 같은 전자사진식 인쇄 또는 정전식 인쇄를 수행할 수 있는 프린터를 지칭한다. "액체 전자사진식 인쇄"는 분말 토너보다는 액체 잉크가 전자사진식 공정에 사용되는 전자사진식 인쇄의 특정 유형이다. 정전식 인쇄 공정은 정전식 잉크 조성물을 전기장(예컨대, 1,000 V/cm 이상, 일부 예에서 1,000 V/mm 이상의 전기장 강도를 갖는 전기장)의 영향 하에 두는 것을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "약"은 소정 값이 종료점의 약간 위 또는 약간 아래일 수 있는 값을 제공함으로써 수치 범위 종료점에 융통성을 제공하기 위하여 사용된다. 이러한 용어의 융통성의 정도는 특정 변수 및 본원의 연관된 설명에 좌우될 수 있다.
본원에 사용된 복수의 항목, 구조적 요소, 조성적 요소, 및/또는 물질은 편의상 공통 목록으로 표시될 수 있다. 그러나, 이들 목록은 이러한 목록의 각 구성원이 별도의 유일한 구성원으로서 개별적으로 인식되는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이러한 목록의 개별 구성원은 반대의 표시 없이 공통 군에서 그들의 표현을 근거로 동일 목록과 사실상 등가의 임의의 다른 구성원으로 해석되어서는 안된다.
농도, 양 및 다른 수치 데이터는 본원에서 범위 형식으로 표현하거나 나타낼 수 있다. 이러한 범위 형식은 단지 편리성 및 간결성을 위해서 사용되는 것으로 이해되어야 하고, 따라서 이러한 범위의 한계로서 명백하게 인용된 수치 값을 포함할 뿐만 아니라 각각의 수치 값 및 그 하위 범위가 명백하게 인용되는 것처럼 그 범위에 포함되는 모든 개별 수치 값 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 융통성 있게 해석되어야 한다. 예시로서, "약 1 내지 약 5 중량%"의 수치 범위는 약 1 내지 약 5 중량%의 명백하게 인용된 바로 그 값뿐만 아니라 인용된 범위 내의 개별 값들 및 그들의 하위 범위도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이러한 수치 범위 내에는 2, 3.5 및 4와 같은 개별 값, 및 1 내지 3, 2 내지 4, 및 3 내지 5 등과 같은 하위 범위 값이 포함된다. 동일한 것이 단일 수치 값을 인용하는 범위에도 적용한다. 또한, 이러한 해석은 기술되는 범위 또는 특징의 폭과 무관하게 적용되어야 한다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에 기술된 임의의 특징은 본원에 기술된 임의의 예 또는 임의의 다른 특징과 조합될 수 있다.
일부 예에서, 기재 상의 인쇄 전기 전도성 트레이스(trace)는, 특정 인쇄 기술, 예컨대 잉크젯 인쇄 또는 스크린 인쇄를 사용함으로써, 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 인쇄 기술은 일반적으로 인쇄된 트레이스의 전도성을 증가시키기 위한 인쇄 후 처리를 포함한다. 일부 경우에, 고 전도성을 달성하기 위한 후-처리는 인쇄된 기재를 고온까지 가열함을 포함한다(이는 소결로 공지됨). 일부 금속(예컨대, 은)의 소결은 연장된 기간 동안 인쇄된 기재를 약 300 내지 700℃의 고온까지 가열함을 포함할 수 있다. 이는 전도성 트레이스가 특정한 제한된 물질, 예컨대 유리, 규소 및 세라믹 상에 인쇄되도록 한다. 그러나, 이러한 소결은 가장 가요성인 기재, 예컨대 종이 및 플라스틱에는 적합하지 않고, 이는 이들 기재가 고온에서 열화되기 때문이다.
전기 전도성일 수 있는 정전식 잉크가 하기 기술된다. 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 액체 담체; 및 액체 담체에 분산된 입자를 포함할 수 있고, 이때 상기 입자는 열가소성 수지; 및 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하고, 상기 쉘은 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, 제1 금속 및 제2 금속은 구리, 은, 금, 백금, 티탄, 크롬, 망간, 철, 니켈, 로듐, 이리듐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, 제1 금속은 구리일 수 있고, 제2 금속은 은일 수 있다.
전자 장치(예컨대, 트레이스)의 제조 기술이 계속 발전함에 따라, 저비용 물질 및 방법을 사용하여 이러한 장치를 제조하기 위한 다른 기술을 연구하는 것이 점점 도움이 되었다. 귀금속은 일반적으로 및 가장 통상적으로 전자 장치의 제조에서 소재로서 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 귀금속(예컨대, Ag 또는 Pt)는 가격이 비쌀 수 있고, 제조 비용을 상승시킬 수 있다. 따라서, 이러한 귀금속을 저비용 물질로 대체할 필요성이 존재한다. 덜 비싼 금속(예컨대, 구리 또는 니켈)은 귀금속과 비교되는 유사한 물리적 및 화학적 특성을 가질 수 있다. 그러나, 예를 들어, 구리의 산화방지 특성은 약하다. 따라서, 이를 보충하기 위하여, 구리는 귀금속으로 코팅될 수 있다.
하기 기술된 일부 예에서, 구리 입자로 코팅된 은은 트레이스를 인쇄하기 위한 정전식 잉크에 사용될 수 있다. 이러한 입자는, 금속 코어(예컨대, 구리) 입자를 보호하는 귀금속(예컨대, 은) 쉘에 기인하여 , 높은 벌트 전기 전도성을 가지고 안정하다.
하기 기술된 예는 (i) 금속 입자(예컨대, 코어-쉘 금속 입자)가 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 75 중량% 이상을 구성하고/하거나 (ii) 금속 입자가 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 40 중량%의 귀금속을 포함할 때, 인쇄된 잉크가 100 중량% 귀금속을 포함하는 금속 입자와 연관된 고비용 없이 전기 전도성일 수 있음을 나타낸다.
하기 기술된 예는 순수한 귀금속(예컨대, 은 또는 백금) 입자가 귀금속으로 코팅된 싼 전도성 금속(예컨대, 은-코팅된 구리) 입자보다 더 비싸므로, 정전식 잉크의 가격을 감소시키면서 전기 전도성 잉크를 수득하도록 한다. 또한, 순수한 구리가 공기 중에서 용이하게 산화될 수 있고, 산화된 구리가 순수한 구리와 비교하여 감소된 전기 전도성을 가질 수 있으므로, 순수한 구리 금속 입자는 일반적으로 전기 전도성 특성을 수득하는 데 사용되지 않는다.
하기 기술된 예는 또한 전도성 트레이스가 추가적인 필수 처리(예컨대, 약 700℃만큼 높은 온도에서의 소결) 없이 인쇄될 수 있음을 나타낸다. 약 170℃보다 높은 온도를 포함하지 않는 인쇄 공정에 따라서, 플라스틱 또는 종이와 같은 가요성 기재가 사용될 수 있다.
하기 기술된 예는 어떠한 후-처리(예컨대, 경화 또는 소결)도 전기 전도성을 달성하는 데 필요하지 않음을 나타낸다. 인쇄된 전기 전도성 트레이스는 한정되고 침투되고 인쇄된 트레이스에서 매우 낮은 접촉 저항을 갖는 양호한 입자-대-입자 물리적 접촉에 의존할 수 있다.
정전식 잉크
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물이 기술된다. 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 액체 담체; 및 액체 담체에 분산된 입자를 포함할 수 있고, 상기 입자는 열가소성 수지; 및 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하고, 상기 쉘은 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, 제1 금속 및 제2 금속은 구리, 은, 금, 백금, 티탄, 크롬, 망간, 철, 니켈, 로듐, 이리듐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, 제1 금속은 구리일 수 있고, 제2 금속은 은일 수 있다.
일부 예에서, 상기 열가소성 수지는 (i) 에틸렌 또는 프로필렌, 및 (ii) 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체; 및 이의 이오노머로부터 선택되는 중합체를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 전하 디렉터(charge director)를 추가로 포함할 수 있다.
일부 예에서, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 30 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 약 40 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 약 50 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 약 60 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 약 70 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 액체 담체는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 약 80 중량% 이상을 구성할 수 있다.
금속 입자
일부 예에서, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 75 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 80 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 82 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 85 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 90 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 92 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있거나, 금속 입자는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 97 중량% 이상을 구성할 수 있다.
일부 예에서, 액체 담체에 분산된 입자는 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 25 중량%의 열가소성 수지; 및 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 75 내지 약 95 중량%의 금속 입자를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 액체 담체에 분산된 입자는 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 20 중량%의 열가소성 수지; 및 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 80 내지 약 90 중량%의 금속 입자를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 액체 담체에 분산된 입자는 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 12 내지 약 18 중량%의 열가소성 수지; 및 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 82 내지 약 88 중량%의 금속 입자를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 쉘은 코어를 실질적으로 완전히 둘러쌀 수 있다. 일부 예에서, 쉘은 코어를 완전히 둘러쌀 수 있다. 일부 예에서, 쉘은 코어 표면적의 약 90% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 91% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 92% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 93% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 94% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 95% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 96% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 97% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 98% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 99% 이상을 둘러쌀 수 있거나, 쉘은 코어 표면적의 약 100%를 둘러쌀 수 있다.
일부 예에서, 쉘 두께는 약 0.01 내지 약 10 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.1 내지 약 3 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.2 내지 약 2 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.3 내지 약 1 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.4 내지 약 0.9 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.5 내지 약 0.8 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.6 내지 약 0.7 μm일 수 있거나, 쉘 두께는 약 2 μm 미만일 수 있거나, 쉘 두께는 약 1 μm 미만일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.1 μm 미만일 수 있거나, 쉘 두께는 약 0.01 내지 약 0.1 μm일 수 있다.
일부 예에서, 금속 입자는 약 1 내지 약 20 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 10 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 9 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 8 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 7 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 6 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 1 내지 약 5 μm의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 20 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 15 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 12 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 10 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 9 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 8 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 7 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 6 μm 미만의 직경을 가질 수 있거나, 금속 입자는 약 5 μm 미만의 직경을 가질 수 있다.
일부 예에서, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 40 중량%의 제2 금속(예컨대, 은 또는 백금)을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 11 내지 약 35 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 12 내지 약 30 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 13 내지 약 25 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 20 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 19 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 18 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 17 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 16 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 50 중량%의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 45 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 40 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 35 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 25 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 20 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 미만의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 약 10 중량% 이상의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 12 중량% 이상의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 14 중량% 이상의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 이상의 제2 금속을 포함할 수 있거나, 금속 입자는 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 20 중량% 이상의 제2 금속을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 금속 입자는 시판 중일 수 있다[예컨대, 에임스 골드스미스 코포레이션(Ames Goldsmith Corp.)으로부터의 AZS-315].
일부 예에서, 금속 입자는 많은 상이한 기술, 예컨대 습식 화학적 방법, 전기화학적 합성 및/또는 원자 층 침착을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 예에서, 습식 화학적 방법은 상이한 기술, 예컨대 마이크로파 가열(이러한 방법에서, 금속 전구체, 계면활성제 및 환원제의 혼합물은 마이크로파 합성 시스템에서 가열됨); 원-포트(one-pot) 동시 환원 방법(이러한 방법에서, 나피온(NAFION: 상표)은 탈산화된 밀리(Milli)-Q 물과 약 30분 동안 혼합되고, 이어서 금속 전구체는 어둠 속에 질소 대기 하에 첨가되고, 이어서 환원제가 첨가되고, 약 0℃에서 약 1시간 동안 교반됨); 자외선 조사 방법(이러한 방법에서, 금속 전구체는 폴리에틸렌 글리콜 및 아세톤과 혼합되고, 이어서 혼합물은 자외선 조사에 노출됨); 및/또는 계속되는 환원 방법(이러한 방법에서, 금속 전구체는 표적 입자 크기로 환원되고, 이어서 이러한 입자는 시드로 사용되어 다른 금속 전구체를 환원시켜 코어-쉘 구조를 형성함)을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 전기화학적 합성 방법은 상이한 방법, 예컨대 전기화학적 자가-조직화 방법(이러한 방법에서, 코어 금속 입자가 처리되고, 이어서 쉘 금속이 코어 상에 전착됨) 및 갈바닉 치환 방법(이러한 방법에서, 일부 코어 금속 원자는 다른 금속 단일 층으로 치환됨)을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 원자 층 침착 방법은 점성 유동 반응기를 사용하여 쉘 금속을 코어 상에 원자적으로 침착하는 것을 포함할 수 있다.
액체 담체
전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 액체 담체를 포함할 수 있다. 일반적으로, 액체 담체는 정전식 잉크 조성물에서의 다른 성분을 위한 분산 매질로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 액체 담체는 탄화수소, 실리콘 오일, 식물성 오일 또는 이들의 조합을 포함할 수 있거나 탄화수소, 실리콘 오일, 식물성 오일 또는 이들의 조합일 수 있다. 액체 담체는, 비제한적으로, 토너 입자(예컨대, 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료를 함유하는 입자)를 위한 매질로서 사용될 수 있는 절연, 비-극성, 비-수성 액체를 포함할 수 있다.
액체 담체는 약 109 ohm-cm 초과의 저항을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 액체 담체는 약 5 미만, 일부 예에서 약 3 미만의 유전 상수를 가질 수 있다. 액체 담체는, 비제한적으로, 탄화수소를 포함할 수 있다. 탄화수소는, 비제한적으로 지방족 탄화수소, 이성질체화된 지방족 탄화수소, 분지쇄 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
액체 담체의 예는, 비제한적으로, 지방족 탄화수소, 이소파라핀계 화합물, 파라핀계 화합물, 방향족 화합물이 제거된 탄화수소 화합물 등을 포함한다. 특히, 액체 담체는, 비제한적으로, 이소파르(Isopar)-G(상표), 이소파르-H(상표), 이소파르-L(상표), 이소파르-M(상표), 이소파르-K(상표), 이소파르-V(상표), 노르파르(Norpar) 12(상표), 노르파르 13(상표), 노르파르 15(상표), 엑솔(Exxol) D40(상표), 엑솔 D80(상표), 엑솔 D100(상표), 엑솔 D130(상표) 및 엑솔 D140(상표)(각각 엑손 코포레이션(EXXON CORPORATION)에서 시판 중); 테클렌(Teclen) N-16(상표), 테클렌 N-20(상표), 테클렌 N-22(상표), 니세키 나프테솔(Nisseki Naphthesol) L(상표), 니세키 나프테솔 M(상표), 니세키 나프테솔 H(상표), #0 솔벤트(Solvent) L(상표), #0 솔벤트 M(상표), #0 솔벤트 H(상표), 니세키 이소졸(Nisseki lsosol) 300(상표), 니세키 이소졸 400(상표), AF-4(상표), AF-5(상표), AF-6(상표) 및 AF-7(상표)(각각 닛폰 오일 코포레이션(NIPPON OIL CORPORATION)에서 시판 중); 아이피 솔벤트(IP Solvent) 1620(상표), 아이피 솔벤트 2028(상표)(각각 이데미츠 페트로케미칼 캄파니 리미티드(IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD.)에서 시판 중); 암스코(Amsco) OMS(상표) 및 암스코 460(상표)(각각 아메리칸 미네랄 스피리츠 코포레이션(AMERICAN MINERAL SPIRITS CORP.)에서 시판 중); 및 일렉트론(Electron), 포지트론(Positron), 뉴(New) II, 푸로겐(Purogen) HF(100% 합성 터펜)(에코링크(ECOLINK: 상표)에서 시판 중)를 포함한다.
일부 예에서, 액체 담체는 정전식 잉크 조성물의 약 20 내지 약 99.5 중량%, 일부 예에서 정전식 잉크 조성물의 약 50 내지 약 99.5 중량%를 구성할 수 있다. 액체 담체는 정전식 잉크 조성물의 약 40 내지 약 90 중량%를 구성할 수 있다. 액체 담체는 정전식 잉크 조성물의 약 60 내지 약 80 중량%를 구성할 수 있다. 액체 담체는 정전식 잉크 조성물의 약 90 내지 약 99.5 중량%, 일부 예에서 정전식 잉크 조성물의 약 95 내지 약 99 중량%를 구성할 수 있다.
인쇄 기재 상에 인쇄된 잉크는 액체 담체가 실질적으로 부재할 수 있다. 정전식 인쇄 공정에서 및/또는 이후에, 액체 담체는 실질적으로 단지 고형분이 인쇄 기재에 전사되도록, 예컨대 인쇄 중의 전기영동 공정 및/또는 증발에 의해 제거될 수 있다. 액체 담체가 실질적으로 부재함은 인쇄 기재 상에 인쇄된 잉크가 약 5 중량% 미만의 액체 담체, 약 2 중량% 미만의 액체 담체, 약 1 중량% 미만의 액체 담체, 약 0.5 중량% 미만의 액체 담체, 또는 약 0.1 중량% 미만의 액체 담체를 함유함을 나타낼 수 있다. 일부 예에서, 인쇄 기재 상에 인쇄된 잉크는 액체 담체가 실질적으로 부재한다.
일부 예에서, 정전식 잉크 조성물 내의 총 고형분 중량%는 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 9 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 8 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 7 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 6 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 미만일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2 내지 약 15 중량%일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 3 내지 약 10 중량%일 수 있거나, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 4 내지 약 8 중량%일 수 있다.
열가소성 수지
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 수지를 포함할 수 있고, 상기 수지는 열가소성 수지일 수 있다. 일부 예에서, 열가소성 중합체는 종종 열가소성 수지로 지칭된다. 입자가 금속 또는 금속 합금 안료의 코어를 포함하고 수지로 이루어진 외부 층을 갖도록, 수지는 금속 또는 금속 합금 안료를 코팅할 수 있다. 수지로 이루어진 외부 층은 안료를 부분적으로 또는 완전히 코팅할 수 있다.
일부 예에서, 수지의 중합체는 에틸렌 또는 프로필렌 아크릴산 공중합체; 에틸렌 또는 프로필렌 메타크릴산 공중합체; 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체; 에틸렌 또는 프로필렌(예컨대, 약 80 내지 약 99.9 중량%), 및 메타크릴산 또는 아크릴산의 알킬(예컨대, C1 내지 C5) 에스터(예컨대, 약 0.1 내지 약 20 중량%)의 공중합체; 에틸렌(예컨대, 약 80 내지 약 99.9 중량%), 아크릴산 또는 메타크릴산(예컨대, 약 0.1 내지 약 20.0 중량%), 및 메타크릴산 또는 아크릴산의 알킬(예컨대, C1 내지 C5) 에스터(예컨대, 약 0.1 내지 약 20 중량%)의 공중합체; 에틸렌 또는 프로필렌(예컨대, 약 70 내지 약 99.9 중량%) 및 말레산 무수물(예컨대, 약 0.1 내지 약 30 중량%)의 공중합체; 폴리에틸렌; 폴리스티렌; 이소택틱 폴리프로필렌(결정질); 에틸렌 에틸렌 에틸 아크릴레이트의 공중합체; 폴리에스터; 폴리비닐 톨루엔; 폴리아미드; 스티렌/부타다이엔 공중합체; 에폭시 수지; 아크릴계 수지[예컨대, 아크릴산 또는 메타크릴산, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 하나 이상의 알킬 에스터(이때, 알킬은 1 내지 약 20개의 탄소 원자를 가질 수 있음)의 공중합체, 예컨대 메틸 메타크릴레이트(예컨대, 약 50 내지 약 90%)/메타크릴산(예컨대, 약 0 내지 약 20 중량%)/에틸헥실아크릴레이트(예컨대, 약 10 내지 약 50 중량%)]; 에틸렌-아크릴레이트 삼원중합체: 에틸렌-아크릴계 에스터-말레산 무수물(MAH) 또는 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 삼원중합체; 에틸렌-아크릴산 이오노머 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
일부 예에서, 수지는 산성 측면 기를 갖는 중합체를 포함할 수 있다. 이하, 산성 측면 기를 갖는 중합체의 예가 기술될 것이다. 산성 측면 기를 갖는 중합체는 약 50 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 60 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 70 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 80 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 90 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 100 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 105 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 110 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 115 mg KOH/g 이상의 산도를 가질 수 있다. 산성 측면 기를 갖는 중합체는 약 200 mg KOH/g 이하의 산도, 일부 예에서 약 190 mg KOH/g 이하의 산도, 일부 예에서 약 180 mg KOH/g 이하의 산도, 일부 예에서 약 130 mg KOH/g 이하의 산도, 일부 예에서 약 120 mg KOH/g 이하의 산도를 가질 수 있다. 중합체의 산도는, mg KOH/g 단위로 측정하였을 때, 당해 분야에 공지된 표준 절차를 이용하여, 예를 들어 ASTM D1386에 기술되어 있는 절차를 이용하여 측정할 수 있다.
수지는 약 70 g/10분 미만, 일부 예에서 약 60 g/10분 이하, 일부 예에서 약 50 g/10분 이하, 일부 예에서 약 40 g/10분 이하, 일부 예에서 약 30 g/10분 이하, 일부 예에서 약 20 g/10분 이하, 일부 예에서 약 10 g/10분 이하의 용융 유량을 갖는 중합체(일부 예에서, 산성 측면 기를 갖는 중합체)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 입자 중에 산성 측면 기 및/또는 에스터 기를 갖는 모든 중합체는 각각 개별적으로 약 90 g/10분 미만, 일부 예에서, 약 80 g/10분 이하, 일부 예에서 약 70 g/10분 이하, 일부 예에서 약 60 g/10분 이하의 용융 유량을 갖는다.
산성 측면 기를 갖는 중합체는 약 10 내지 약 120 g/10분, 일부 예에서 약 10 내지 약 70 g/10분, 일부 예에서 약 10 내지 40 g/10분, 일부 예에서 약 20 내지 약 30 g/10분의 용융 유량을 가질 수 있다. 산성 측면 기를 갖는 중합체는, 일부 예에서 약 50 내지 약 120 g/10분, 일부 예에서 약 60 내지 약 100 g/10분의 용융 유량을 가질 수 있다. 용융 유량은, 예를 들어 ASTM D1238에 기술되어 있는 바와 같이, 당해 분야에 공지되어 있는 표준 절차를 이용하여 측정할 수 있다.
산성 측면 기는 유리 산 형태일 수 있거나, 음이온, 및 반대 이온, 예컨대 금속 반대 이온, 예를 들어 리튬, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리 금속, 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리토 금속, 및 아연과 같은 전이 금속으로부터 선택되는 금속의 회합된 형태일 수 있다. 산성 측면 기를 갖는 중합체는 에틸렌, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체와 같은 수지; 및 서라인(SURLYN: 등록상표) 이오노머와 같은, 금속 이온(예컨대, Zn, Na, Li)으로 적어도 부분적으로 중화된, 메타크릴산 및 에틸렌-아크릴산 또는 메타크릴산 공중합체와 같은 이오노머로부터 선택될 수 있다. 산성 측면 기를 포함하는 중합체는 에틸렌, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체일 수 있고, 이때 상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산은 공중합체의 5 내지 약 25 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 10 내지 약 20 중량%를 구성한다.
수지는 산성 측면 기를 갖는 2개의 상이한 중합체를 포함할 수 있다. 산성 측면 기를 갖는 2개의 중합체는 상기 언급된 범위 내에 포함될 수 있는 상이한 산도를 가질 수 있다. 수지는 약 10 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 20 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 30 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 50 내지 약 110 mg KOH/g의 산도를 갖는 산성 측면 기를 갖는 제1 중합체, 및 약 110 내지 약 130 mg KOH/g의 산도를 갖는 산성 측면 기를 갖는 제2 중합체를 포함할 수 있다.
수지는 하기와 같은 산성 측면 기를 갖는 2개의 상이한 중합체를 포함할 수 있다: 약 10 내지 약 50 g/10분의 용융 유량, 및 약 10 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 20 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 30 내지 약 110 mg KOH/g, 일부 예에서 약 50 내지 약 110 mg KOH/g의 산도를 갖는 산성 측면 기를 갖는 제1 중합체, 및 약 50 내지 약 120 g/10분의 용융 유량 및 약 110 내지 약 130 mg KOH/g의 산도를 갖는 산성 측면 기를 갖는 제2 중합체. 상기 제1 및 제2 중합체는 에스터 기를 함유하지 않을 수 있다.
산성 측면 기를 갖는 제2 중합체에 대한 산성 측면 기를 갖는 제1 중합체의 비는 약 10:1 내지 약 2:1일 수 있다. 이러한 비는 약 6:1 내지 약 3:1, 일부 예에서 약 4:1일 수 있다.
수지는 약 15,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 1,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 100 포아즈 이하, 일부 예에서 약 50 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10 포아즈 이하의 용융 점도를 갖는 중합체를 포함할 수 있고; 이때 상기 중합체는 본원에 기술된 바와 같은 산성 측면 기를 갖는 중합체일 수 있다. 수지는 약 15,000 포아즈 이상, 일부 예에서 약 20,000 포아즈 이상, 일부 예에서 약 50,000 포아즈 이상, 일부 예에서 약 70,000 포아즈 이상의 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함할 수 있고; 일부 예에서, 상기 수지는 제1 중합체보다 적은 용융 점도, 일부 예에서, 약 15,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 1,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 100 포아즈 이하, 일부 예에서 약 50 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10 포아즈 이하의 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함할 수 있다. 수지는 약 60,000 포아즈 이상, 일부 예에서 약 60,000 내지 약 100,000 포아즈, 일부 예에서 약 65,000 내지 약 85,000 포아즈의 용융 점도를 갖는 제1 중합체; 약 15,000 내지 약 40,000 포아즈, 일부 예에서 약 20,000 내지 약 30,000 포아즈의 용융 점도를 갖는 제2 중합체; 및 약 15,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 1,000 포아즈 이하, 일부 예에서 약 100 포아즈 이하, 일부 예에서 약 50 포아즈 이하, 일부 예에서 약 10 포아즈 이하의 용융 점도를 갖는 제3 중합체를 포함할 수 있고; 이때 제1 중합체의 예는 (듀퐁(DuPont)에서 시판 중인) 누크렐(NUCREL) 960이고, 제2 중합체의 예는 (듀퐁에서 시판 중인) 누크렐 699이고, 제3 중합체의 예는 (허니웰(Honeywell)에서 시판 중인) A-C(등록상표) 5120 또는 A-C(등록상표) 5180이다. 상기 제1, 제2 및 제3 중합체는 본원에 기술된 바와 같은 산성 측면 기를 갖는 중합체일 수 있다. 용융 점도는 유동계, 예를 들어 써멀 어낼리시스 인스트루먼츠(Thermal Analysis Instruments)에서 시판 중인 AR-2000 유동계를 사용하여, 25 ㎜ 강판-표준 평행 강판의 기하학적 구조를 이용하고 약 120℃, 약 0.01 Hz 전단 속도에서 플레이트-플레이트 유동계 등온선을 확인하여 측정할 수 있다.
전기 전도성 정전식 잉크 조성물 중의 열가소성 수지가 단일 유형의 중합체를 포함하는 경우, (정전식 잉크 조성물의 임의의 다른 성분을 배제하는) 중합체는 약 6,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 8,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 10,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 12,000 포아즈 이상의 용융 점도를 가질 수 있다. 수지가 복수의 중합체를 포함하는 경우, 수지의 모든 중합체는 함께 약 6,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 8,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 10,000 포아즈 이상의 용융 점도, 일부 예에서 약 12,000 포아즈 이상의 용융 점도를 갖는 (정정식 잉크 조성물의 임의의 다른 성분을 배제하는) 혼합물을 형성할 수 있다. 용융 점도는 표준 기법을 이용하여 측정할 수 있다. 용융 점도는 유동계, 예를 들어 써멀 어낼리시스 인스트루먼츠에서 시판 중인 AR-2000 유동계를 사용하여, 25 ㎜ 강판-표준 평행 강판의 기하학적 구조를 이용하고 약 120℃, 약 0.01 Hz 전단 속도에서 플레이트-플레이트 유동계 등온선을 확인하여 측정할 수 있다.
수지는 에틸렌, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체; 또는 서라인(등록상표) 이오노머와 같은, 금속 이온(예컨대, Zn, Na, Li)으로 적어도 부분적으로 중화된 메타크릴산 및 에틸렌-아크릴산 또는 메타크릴산 공중합체와 같은 이오노머로부터 선택되는, 산성 측면 기를 갖는 2개의 상이한 중합체를 포함할 수 있다. 수지는 (i) 에틸렌, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체(이때, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산은 공중합체의 약 8 내지 약 16 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 10 내지 약 16 중량%를 구성한다)인 제1 중합체; 및 (ii) 에틸렌, 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체(이때, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산은 공중합체의 약 12 내지 약 30 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 14 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 16 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 17 내지 약 19 중량%를 구성한다)인 제2 중합체를 포함할 수 있다.
수지는 (에스터 측면 기를 함유하지 않을 수 있는) 상기한 바와 같은 산성 측면 기를 갖는 중합체, 및 에스터 측면 기를 갖는 중합체를 포함할 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 열가소성 중합체일 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 산성 측면 기를 추가로 포함할 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 에스터 측면 기를 갖는 단량체 및 산성 측면 기를 갖는 단량체의 공중합체일 수 있다. 중합체는 에스터 측면 기를 갖는 단량체, 산성 측면 기를 갖는 단량체, 및 임의의 산성 측면 기 및 에스터 측면 기를 함유하지 않는 단량체의 공중합체일 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 단량체는 에스터화된 아크릴산 및 에스터화된 메타크릴산으로부터 선택되는 단량체일 수 있다. 산성 측면 기를 갖는 단량체는 아크릴산 및 메타크릴산으로부터 선택되는 단량체일 수 있다. 임의의 산성 측면 기 및 에스터 측면 기를 함유하지 않는 단량체는, 비제한적으로, 에틸렌 또는 프로필렌을 비롯한 알킬렌 단량체일 수 있다. 에스터화된 아크릴산 또는 에스터화된 메타크릴산은 각각 아크릴산의 알킬 에스터 또는 메타크릴산의 알킬 에스터일 수 있다. 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스터 내의 알킬 기는 1 내지 30개의 탄소, 일부 예에서 1 내지 20개의 탄소, 일부 예에서 1 내지 10개의 탄소를 갖는 알킬 기일 수 있고; 일부 예에서 메틸, 에틸, 이소-프로필, n-프로필, t-부틸, 이소-부틸, n-부틸 및 펜틸로부터 선택될 수 있다.
에스터 측면 기를 갖는 중합체는 에스터 측면 기를 갖는 제1 단량체, 산성 측면 기를 갖는 제2 단량체, 및 임의의 산성 측면 기 및 에스터 측면 기를 함유하지 않는 알킬렌 단량체인 제3 단량체의 공중합체일 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 (i) 에스터화된 아크릴산 또는 에스터화된 메타크릴산, 일부 예에서 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스터로부터 선택되는 에스터 측면 기를 갖는 제1 단량체, (ii) 아크릴산 또는 메타크릴산으로부터 선택되는 산성 측면 기를 갖는 제2 단량체, 및 (iii) 에틸렌 및 프로필렌으로부터 선택되는 알킬렌 단량체인 제3 단량체의 공중합체일 수 있다. 제1 단량체는 공중합체의 약 1 내지 약 50 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 40 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 15 중량%를 구성할 수 있다. 제2 단량체는 공중합체의 약 1 내지 약 50 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 40 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 공중합체의 약 5 내지 약 15 중량%를 구성할 수 있다. 제1 단량체는 공중합체의 약 5 내지 약 40 중량%를 구성할 수 있고, 제2 단량체는 공중합체의 약 5 내지 약 40 중량%를 구성할 수 있고, 제3 단량체는 공중합체 중량의 나머지 부분을 구성할 수 있다. 일부 예에서, 제1 단량체는 공중합체의 약 5 내지 약 15 중량%를 구성하고, 제2 단량체는 공중합체의 약 5 내지 약 15 중량%를 구성하고, 제3 단량체는 공중합체 중량의 나머지 부분을 구성한다. 일부 예에서, 제1 단량체는 공중합체의 약 8 내지 약 12 중량%를 구성하고, 제2 단량체는 공중합체의 약 8 내지 약 12 중량%를 구성하고, 제3 단량체는 공중합체 중량의 나머지 부분을 구성한다. 일부 예에서, 제1 단량체는 공중합체의 약 10 중량%를 구성하고, 제2 단량체는 공중합체의 약 10 중량%를 구성하고, 제3 단량체는 공중합체 중량의 나머지 부분을 구성한다. 중합체는 듀퐁에서 시판 중인 바이넬(BYNEL: 등록상표) 2022 및 바이넬(등록상표) 2002를 비롯한 바이넬(등록상표) 부류의 단량체로부터 선택될 수 있다.
에스터 측면 기를 갖는 중합체는 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크 중의 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량, 예를 들어 산성 측면 기를 갖는 중합체 및 에스터 측면 기를 갖는 중합체의 총량의 약 1 중량% 이상을 구성할 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크 중의 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 5 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 8 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 10 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 15 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 20 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 25 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 30 중량% 이상, 일부 예에서 상기 수지 중합체, 예를 들어 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 35 중량% 이상을 구성할 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크에서 수지 중합체, 예컨대 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 5 내지 약 50 중량%, 일부 예에서 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크에서 수지 중합체, 예컨대 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 10 내지 약 40 중량%, 일부 예에서 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크에서 수지 중합체, 예컨대 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 5 내지 약 30 중량%, 일부 예에서 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크에서 수지 중합체, 예컨대 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 5 내지 약 15 중량%, 일부 예에서 인쇄 기재 상에 인쇄된 정전식 잉크 조성물 및/또는 잉크에서 수지 중합체, 예컨대 열가소성 수지 중합체의 총량의 약 15 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.
에스터 측면 기를 갖는 중합체는 약 50 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 60 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 70 mg KOH/g 이상의 산도, 일부 예에서 약 80 mg KOH/g 이상의 산도를 가질 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 약 100 mg KOH/g 이하, 일부 예에서 약 90 mg KOH/g 이하의 산도를 가질 수 있다. 에스터 측면 기를 갖는 중합체는 약 60 내지 약 90 mg KOH/g, 일부 예에서 약 70 내지 약 80 mg KOH/g의 산도를 가질 수 있다.
에스터 측면 기를 갖는 중합체는 약 10 내지 약 120 g/10분, 일부 예에서 약 10 내지 약 50 g/10분, 일부 예에서 약 20 내지 약 40 g/10분, 일부 예에서 약 25 내지 약 35 g/10분의 용융 유량을 가질 수 있다.
수지의 중합체 또는 공중합체는, 일부 예에서 누크렐(등록상표) 계열의 토너[예컨대, (이 아이 듀퐁에서 시판 중인) 누크렐(등록상표) 403, 누크렐(등록상표) 407, 누크렐(등록상표) 609HS, 누크렐(등록상표) 908HS, 누크렐(등록상표) 1202HC, 누크렐(등록상표) 30707, 누크렐(등록상표) 1214, 누크렐(등록상표) 903, 누크렐(등록상표) 3990, 누크렐(등록상표) 910, 누크렐(등록상표) 925, 누크렐(등록상표) 699, 누크렐(등록상표) 599, 누크렐(등록상표) 960, 누크렐(등록상표) RX 76, 누크렐(등록상표) 2806, 바이넬(등록상표) 2002, 바이넬(등록상표) 2014 및 바이넬(등록상표) 2020], 애클라인(ACLYN: 등록상표) 계열의 토너[예컨대, 애클라인(등록상표) 201, 애클라인(등록상표) 246, 애클라인(등록상표) 285 및 애클라인(등록상표) 295], 및 로타더(LOTADER: 등록상표) 계열의 토너[예컨대, (아르케마(Arkema)에서 시판 중인) 로타더(등록상표) 2210, 로타더(등록상표) 3430 및 로타더(등록상표) 8200]로부터 선택될 수 있다.
열가소성 수지는, 일부 예에서, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 70 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 60 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 50 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 40 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 30 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%, 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 15 중량%의 양으로 전기 전도성 정전식 잉크 조성물에 존재할 수 있다.
일부 예에서, 열가소성 수지는, 예컨대 가열 및/또는 러빙(rubbing) 및/또는 플라즈마 처리 후, 정전식 잉크 조성물 상에 인쇄된 고형분의 1 중량% 미만을 구성할 수 있다.
본원에 사용된 "수지", "중합체", "열가소성 수지" 또는 "열가소성 중합체"는 상호교환적으로 사용된다.
전하 디렉터 및 전하 보조제
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 전하 디렉터를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 방법은 전하 디렉터를 임의의 단계에서 포함하는 것을 포함할 수 있다. 전하 디렉터는 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료를 함유하는 입자 상에 양 또는 음 극성의 전하를 부여하도록 첨가될 수 있다. 일부 예에서, 전하 디렉터는 이온성 화합물, 예컨대 지방산의 금속 염, 설포-석신에이트의 금속 염, 옥시포스페이트, 알킬-벤젠설폰산의 금속 염, 방향족 카복실산 또는 설폰산의 금속 염, 및 쌍성이온성 및 비-이온성 화합물, 예컨대 폴리옥시에틸화된 알킬아민, 레시틴, 폴리비닐피롤리돈, 다가 알코올의 유기 산 에스터, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
일부 예에서, 전하 디렉터는, 비제한적으로, 유용성 석유 설포네이트(예컨대, 중성 칼슘 페트로네이트(Calcium Petronate: 상표), 중성 바륨 페트로네이트(Barium Petronate: 상표), 및 염기성 바륨 페트로네이트(상표)), 폴리부틸렌 석신이미드(예컨대, 올로아(상표) 1200 및 아모코(Amoco) 575), 및 글리세리드 염(예컨대, 불포화 및 포화 산 치환기를 가진 포스페이트화된 모노- 및 다이-글리세리드의 나트륨 염), 설폰산 염, 예컨대, 비제한적으로 설폰산의 바륨, 나트륨, 칼슘 및 알루미늄 염으로부터 선택될 수 있다. 설폰산은, 비제한적으로, 알킬 설폰산, 아릴 설폰산, 및 알킬 석신에이트의 설폰산을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 전하 디렉터는 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료를 포함하는 입자 상에 음의 전하를 부여한다. 일부 예에서, 전하 디렉터는 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료를 포함하는 입자 상에 양의 전하를 부여한다.
일부 예에서, 전하 디렉터는 화학식 [R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2'](이때, R1' 및 R2'는 각각 알킬 기임)의 설포석신에이트 잔기를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 전하 디렉터는 단순 염(simple salt) 및 화학식 MAn의 설포석신에이트 염(이때, M은 금속이고, n은 M의 원자가이고, A는 화학식 [R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2'](이때, R1' 및 R2'는 각각 알킬 기임)의 이온임)의 나노입자을 포함한다. 화학식 MAn의 설포석신에이트 염은 미셀(micelle)을 형성하는 염의 예이다. 전하 디렉터는 화학식 HA의 산(이때, A는 상기한 바와 같음)을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않을 수 있다. 전하 디렉터는 나노입자의 적어도 일부를 둘러싸는 상기 설포석신에이트 염의 미셀을 포함할 수 있다. 전하 디렉터는 200 nm 이하, 및/또는 일부 예에서 2 nm 이상의 크기를 갖는 적어도 일부의 나노입자를 포함할 수 있다. 단순 염은 스스로 미셀을 형성하지 못하는 염이지만, 그들은 미셀을 형성하는 염과 함께 미셀을 위한 코어를 형성할 수 있다. 단순 염을 구성하는 이온은 모두 친수성이다. 단순 염은 Mg, Ca, Ba, NH4, t-부틸 암모늄, Li+ 및 Al+3, 또는 이들의 임의의 하위군으로부터 선택되는 양이온을 포함할 수 있다. 단순 염은 SO4 2-, PO3-, NO3 -, HPO4 2 -, CO3 2-, 아세테이트, 트라이플루오로아세테이트(TFA), Cl-, BF4-, F-, ClO4 - 및 TiO3 4 -, 또는 이들의 임의의 하위군으로부터 선택되는 음이온을 포함할 수 있다. 단순 염은 CaC03, Ba2Ti03, Al2(S04), Al(N03)3, Ca3(P04)2, BaS04, BaHP04, Ba2(P04)3, CaS04, (NH4)2C03, (NH4)2S04, NH40Ac, t-부틸 암모늄 브로마이드, NH4N03, LiTFA, Al2(S04)3, LiCl04 및 LiBF4, 또는 이들의 임의의 하위군으로부터 선택될 수 있다. 전하 디렉터는 염기성 바륨 페트로네이트(BBP)를 추가로 포함할 수 있다.
화학식 [R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2']에서, 일부 예에서, R1' 및 R2'는 각각 지방족 알킬 기이다. 일부 예에서, R1' 및 R2'는 각각 독립적으로 C6-C25 알킬이다. 일부 예에서, 상기 지방족 알킬 기는 선형이다. 일부 예에서, 상기 지방족 알킬 기는 분지된다. 일부 예에서, 상기 지방족 알킬 기는 6개 이상의 탄소 원자를 갖는 선형 쇄를 포함한다. 일부 예에서, R1' 및 R2'는 동일하다. 일부 예에서, R1' 및 R2' 중의 하나 이상은 C13H27이다. 일부 예에서, M은 Na, K, Cs, Ca 또는 Ba이다.
전하 디렉터는 (i) 대두 레시틴, (ii) BPP와 같은 바륨 설포네이트 염, 및 (iii) 이소프로필 아민 설포네이트 염을 포함할 수 있다. BPP는 C21-C26 탄화수소 알킬의 바륨 설포네이트 염이고, 예를 들어, 켐추라(Chemtura)로부터 입수될 수 있다. 이소프로필 아민 설포네이트 염의 예는 크로다(Croda)에서 시판 중인 도데실 벤젠 설폰산 이소프로필 아민이다.
일부 예에서, 전하 디렉터는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.001 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 약 0.01 내지 약 20 중량%, 일부 예에서 약 0.01 내지 약 10 중량%, 일부 예에서 약 0.01 내지 약 1 중량%를 구성한다. 일부 예에서, 전하 디렉터는 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.001 내지 약 0.15 중량%, 일부 예에서 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.001 내지 약 0.15 중량%, 일부 예에서 약 0.001 내지 약 0.02 중량%를 구성한다.
전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 전하 보조제를 포함할 수 있다. 전하 보조제는 전하 디렉터가 존재할 때 입자의 충전을 촉진할 수 있다. 본원에 기술된 방법은 전하 보조제를 임의의 단계에서 첨가함을 포함할 수 있다. 전하 보조제는, 비제한적으로, 바륨 페트로네이트, 칼슘 페트로네이트, 나프텐산의 Co 염, 나프텐산의 Ca 염, 나프텐산의 Cu 염, 나프텐산의 Mn 염, 나프텐산의 Ni 염, 나프텐산의 Zn 염, 나프텐산의 Fe 염, 스테아르산의 Ba 염, 스테아르산의 Co 염, 스테아르산의 Pb 염, 스테아르산의 Zn 염, 스테아르산의 Al 염, 스테아르산의 Cu 염, 스테아르산의 Fe 염, 금속 카복실레이트(예컨대, Al 트라이스테아레이트, Al 옥타노에이트, Li 헵타노에이트, Fe 스테아레이트, Fe 다이스테아레이트, Ba 스테아레이트, Cr 스테아레이트, Mg 옥타노에이트, Ca 스테아레이트, Fe 나프테네이트, Zn 나프테네이트, Mn 헵타노에이트, Zn 헵타노에이트, Ba 옥타노에이트, Al 옥타노에이트, Co 옥타노에이트, Mn 옥타노에이트 및 Zn 옥타노에이트), Co 리네올레이트, Mn 리네올레이트, Pb 리네올레이트, Zn 리네올레이트, Ca 올레에이트, Co 올레에이트, Zn 팔미레이트, Ca 레지네이트, Co 레지네이트, Mn 레지네이트, Pb 레지네이트, Zn 레지네이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트-코-메타크릴산 칼슘 및 암모늄 염의 AB 다이블럭 공중합체, 알킬 아크릴아미도글리콜레이트 알킬 에터(예컨대, 메틸 아크릴아미도글리콜레이트 메틸 에터-코-비닐 아세테이트) 및 하이드록시 비스(3,5-다이-t-부틸 살리실산) 알루미네이트 모노하이드레이트의 공중합체를 포함할 수 있다. 일례에서, 전하 보조제는 알루미늄 다이- 또는 트라이스테아레이트이거나 이를 포함한다. 전하 보조제는 정전식 잉크 조성물의 고형분 중 약 0.1 내지 약 5 중량%, 일부 예에서 약 0.1 내지 약 1 중량%, 일부 예에서 정전식 잉크 조성물의 고형분 중 약 0.3 내지 약 0.8 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 다가 양이온 및 지방산 음이온의 염을 추가로 포함할 수 있다. 다가 양이온 및 지방산 음이온의 염은 전하 보조제로서 작용할 수 있다. 다가 양이온은, 일부 예에서, 2가 또는 3가 양이온일 수 있다. 일부 예에서, 다가 양이온은 주기율표에서 2족 전이 금속 및 3족 및 4족으로부터 선택된다. 일부 예에서, 다가 양이온은 Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al 및 Pb로부터 선택되는 금속을 포함한다. 일부 예에서, 다가 양이온은 Al3 +이다. 지방산 음이온은 포화되거나 불포화된 지방산 음이온으로부터 선택될 수 있다. 지방산 음이은 C8-C26 지방산 음이온, 일부 예에서 C14-C22 지방산 음이온, 일부 예에서 C16-C20 지방산 음이온, 일부 예에서 C17, C18 또는 C19 지방산 음이온으로부터 선택될 수 있다. 일부 예에서, 지방산 음이온은 카프릴산 음이온, 카프르산 음이온, 라우르산 음이온, 미리스트산 음이온, 팔미트산 음이온, 스테아르산 음이온, 아라키드산 음이온, 베헨산 음이온 및 세로트산 음이온으로부터 선택된다.
예를 들어, 다가 양이온의 염 및 지방산 음이온일 수 있거나, 다가 양이온의 염 및 지방산 음이온을 포함할 수 있는 전하 보조제는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.1 내지 약 5 중량%의 양, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.1 내지 약 2 중량%의 양, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물 고형분의 약 0.1 내지 약 2 중량%의 양, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.3 내지 약 1.5 중량%의 양, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.5 내지 약 1.2 중량%의 양, 또는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 0.8 내지 약 1 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
다른 첨가제
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 하나의 첨가제 또는 다수의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제 또는 다수의 첨가제는 방법의 임의의 단계에 첨가될 수 있다. 상기 첨가제 또는 다수의 첨가제는 왁스, 계면활성제, 살생물제, 유기 용매, 점도 개질제, pH 조정용 물질, 격절형성제, 보존제, 상용성 첨가제, 유화제 등으로부터 선택될 수 있다.
왁스는 비상용성 왁스일 수 있다. 본원에 사용된 "비상용성 왁스"는 수지와 비상용성인 왁스를 지칭할 수 있다. 구체적으로, 왁스 상은, 인쇄 기재로의 잉크 필름의 전사 중에 또는 후에 인쇄 기재 상의 수지 융합된 혼합물의 냉각시, 수지 상으로부터, 예컨대 가열된 블랭킷일 수 있는 중간 전사 부재로부터 분리된다.
일부 예에서, 폴리에틸렌 왁스[예컨대, 허니웰에서 시판 중인 아큐미스트(ACumist: 등록상표) B-6]와 같은 왁스가 본원에 기술된 정전식 잉크에 첨가될 수 있다.
일부 예에서, 플루오로계면활성제[예컨대, 듀퐁에서 시판 중인 조닐(Zonyl: 등록상표) MP 1200]와 같은 계면활성제가 본원에 기술된 정전식 잉크에 첨가될 수 있다. 일부 예에서, 솔스퍼스(Solsperse: 등록상표) 11200, 솔스퍼스(등록상표) 9000, 솔스퍼스(등록상표) J560[모두 루브리졸 코포레이션(Lubrizol Corp.)에서 시판 중], 또는 이들의 조합이 본원에 기술된 정전식 잉크에 첨가되었다.
본원에 기술된 정전식 잉크에 첨가된 다른 첨가제의 양은 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0 내지 약 20 중량%일 수 있다. 일부 예에서, 다른 첨가제는 정전식 잉크 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%의 양으로 본원에 기술된 정전식 잉크에 존재할 수 있다.
정전식 잉크의 사용 방법
일부 예에서, 상기 기술된 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 사용 방법은 전기 전도성 정전식 잉크 조성물을 잉크 용기에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물을 잉크 용기에 첨가하는 단계는 잉크 용기를 전기 전도성 정전식 잉크 조성물로 채우는 것을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 잉크 용기는 잉크 용기로부터 전기 전도성 정전식 잉크 조성물을 침착시킴으로써 다양한 매체 상에 이미지를 인쇄할 수 있는 정전식 프린터의 구성요소일 수 있다.
정전식 잉크의 제조 방법
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 제조 방법은 액체 담체 및 액체 담체에 분산된 입자를 혼합하는 단계를 포함할 수 있고, 이때 상기 입자는 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하고, 상기 쉘은 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크의 제조 방법은 i) 에틸렌산 공중합체를 에틸렌/(메트)아크릴산 C1-10 알킬 에스터 공중합체와 혼합하는 단계로서, 상기 공중합체가 액체 비히클의 존재 하에 본원에 개시된 양으로 존재하는, 단계; ii) i)에서 수득된 입자를, 약 0.1 내지 약 10 μm의 입자 크기가 달성될 때까지, 분쇄하는 단계; 및 iii) ii)에서 수득된 입자를 전기 전도성 금속 입자와 혼합함으로써 전기 전도성 정전식 잉크 입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 혼합은 전기 전도성 금속 입자가 정전식 잉크 조성물의 다른 입자와 균질한 혼합물을 형성할 때까지 수행된다. 전기 전도성 금속 입자를 혼합하여 균질한 정전식 잉크 조성물을 수득하는 것이 개선된 인쇄 및 프린트 품질을 달성하는 데 도움을 줄 수 있음이 이해되어야 한다.
하나 이상의 용매, 및 다른 첨가제, 예컨대 계면활성제 및 전하 디렉터가 상기 기술된 i), ii) 및/또는 iii) 동안 첨가될 수 있음이 이해되어야 한다.
일부 예에서, 전기 전도성 입자는 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함할 수 있고, 이때 상기 쉘은 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다. 일부 예에서, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 구리, 은, 금, 백금, 티탄, 크롬, 망간, 철, 니켈, 로듐, 이리듐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일부 예에서, 상기 제1 금속은 구리일 수 있고, 상기 제2 금속은 은일 수 있다.
일부 예에서, ii)의 연마는 분쇄 전에 또는 동안에 액체 비히클의 제2 양을 첨가함을 포함할 수 있다.
분쇄를 수행하기 위한 공정 조건은 특정 착색제에 따라 조정될 수 있다. 분쇄는, 예를 들어 약 1 내지 약 20시간, 예를 들어 약 1 내지 약 15시간, 예를 들어 약 10 내지 약 15시간 동안 수행될 수 있다. 연마는 단일 온도 프로파일 또는 단계를 갖는 온도 프로파일을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 온도는 약 50℃ 이하, 예컨대 약 45℃ 이하일 수 있다.
착색제가 첨가되는 경우, i), ii) 또는 iii)에서 첨가될 수 있다.
전하 보조제, 전하 디렉터, 표면 개질제, 상용성 첨가제(compatibility additive), 하전 첨가제(charging additive), 왁스, 살생물제, 격절형성제, 보존제, 유화제 또는 전사 첨가제(transfer additive)가 첨가되는 경우에, 이러한 성분은 i), ii) 또는 iii)에서 첨가될 수 있다.
인쇄 공정 및 프린트 기재
일부 예에서, 정전 잠상을 표면 상에 형성하는 단계; 상기 표면을 정전식 잉크 조성물과 접촉시켜, 입자의 적어도 일부가 상기 표면에 부착되어 상기 표면 상에 현상된 토너 이미지를 형성하는 단계; 및 상기 토너 이미지를 프린트 기재에 전사하는 단계를 포함하는, 프린트 기재 상의 정전식 인쇄 방법이 본원에 개시된다.
일부 예에서, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물은 액체 담체; 및 액체 담체에 분산된 입자를 포함할 수 있고, 이때 상기 입자는 열가소성 수지; 및 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하고, 상기 쉘은 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동일하지 않다.
일부 예에서, (잠재하는) 정전식 이미지가 형성되거나 현상되는 표면은 회전하는 부재(예컨대, 원통 형태) 상에 존재할 수 있다. (잠재하는) 정전식 이미지가 형성되거나 현상되는 표면은 사진 화상판(PIP)의 일부를 형성할 수 있다. 상기 방법은 본원에 기술된 정전식 잉크 조성물을 정지될 수 있는 전극과 회전 부재 사이로 통과시키는 단계를 포함할 수 있고, 이때 상기 부재는 (잠재하는) 정전 이미지를 갖는 표면을 갖는 부재, 또는 (잠재하는) 정전 이미지를 갖는 표면과 접촉하는 부재일 수 있다. 전압이 전극과 회전 부재 사이에 인가되어 입자가 회전 부재의 표면에 부착되도록 한다. 존재하는 경우, 중간 전사 부재는, 예컨대 80 내지 160℃의 온도까지 가열될 수 있는, 회전하는 가요성 부재일 수 있다.
일부 예에서, 회전 부재는 연속되는 이미지가 2개 이상의 층의 프린트 및 50개 이하의 층의 프린트를 위해 회전 부재의 동일한 영역에 전사될 수 있도록 회전할 수 있다. 따라서, 복수의 정전식 이미지가 서로 중첩된 레지스트레이션(registration)으로 회전 부재에 전사될 수 있다.
일부 예에서, 인쇄 방법은, 토너 이미지를 프린트 기재에 전사한 후에, 프린트 기재를 가열하고/하거나 물체를 프린트 기재 상의 토너 이미지 위에서 러빙하여 토너 이미지의 전기 저항을 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 물체를 토너 이미지 위에서 러빙하는 것은 물체를 토너 이미지와 접촉시키고 프린트 기재 및 물체 상에서 상대적인 측면 움직임을 수행하여 물체가 프린트 이미지를 가로질러 움직이도록 하는 것을 나타낼 수 있다. 러빙은 프린트 기재 및 물체를 함께 압착하는 것을 포함할 수 있다. 러빙은 수동으로 또는 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 러빙은 종이와 상이한 속도로 종이 상의 잉크와 접촉하는 물체를 움직이는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 적용된 힘은 약 240 내지 약 400 kgf, 약 280 내지 약 370 kgf, 약 290 내지 약 350 kgf, 또는 약 300 내지 약 350 kgf의 범위일 수 있다. 잉크와 접촉하고 러빙에 사용되는 물체는 플라스틱, 고무, 유리, 금속 및 종이(연한 또는 강한 종이일 수 있음)로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 러빙 소자는 가열될 수 있고, 이것은 효능을 개선하는 것으로 밝혀졌다.
방법의 예에서, 가열은 프린트 기재를 약 80℃ 이상, 일부 예에서 약 90℃ 이상, 일부 예에서 약 100℃ 이상, 일부 예에서 약 120℃ 이상, 일부 예에서 약 130℃ 이상, 일부 예에서 약 150℃ 이상, 일부 예에서 약 180℃ 이상, 일부 예에서 약 220℃ 이상, 일부 예에서 약 250℃ 이상, 일부 예에서 약 280℃ 이상의 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 가열은 소정 기간 동안 수행될 수 있다.
일부 예에서, 가열은, 기재 상에 인쇄된 잉크의 시트 저항이 약 50 Ω/sq 이하, 일부 예에서 약 40 Ω/sq 이하, 일부 예에서 약 30 Ω/sq 이하, 일부 예에서 약 20 Ω/sq 이하, 일부 예에서 약 15 Ω/sq 이하, 일부 예에서 10 Ω/sq 이하일 때까지, 수행될 수 있다.
방법의 예에서, 가열은 프린트 기재를 5분 이상, 일부 예에서 약 10분 이상, 일부 예에서 약 15분 이상, 일부 예에서 약 20분 이상, 일부 예에서 약 25분 이상, 일부 예에서 약 30분 이상의 소정 기간 동안 약 80 내지 약 250℃의 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 소정 기간은 약 5 내지 약 60분, 일부 예에서 약 15 내지 약 45분일 수 있다.
방법의 예에서, 가열은 프린트 기재를 약 15분 이상, 및 일부 예에서 약 1시간 이하 동안 약 80 내지 약 250℃, 일부 예에서 약 100 내지 약 200℃, 일부 예에서 약 100 내지 약 150℃, 일부 예에서 약 110 내지 약 140℃의 온도까지 가열하는 것을 포함한다.
방법의 예에서, 가열은 프린트 기재를, 일부 예에서 약 10초 이상 동안 약 250℃ 이상의 최대 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 방법의 예에서, 가열은 프린트 기재를, 일부 예에서 약 10초 이상, 일부 예에서 약 20초 이상, 일부 예에서 약 30초 이상, 및 일부 예에서 약 5분 이하, 일부 예에서 약 3분 이하, 일부 예에서 약 2분 이하, 일부 예에서 약 90초 이하 동안 약 250℃ 이상, 일부 예에서 약 250 내지 약 350℃의 최대 온도까지 가열하는 것을 포함한다.
방법의 예에서, 인쇄 방법은, 토너 이미지를 프린트 기재에 전사한 후에, 프린트 기재를 플라즈마 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 기재는 약 1분 이상, 일부 예에서 약 5분 이상, 일부 예에서 약 10분 이상, 일부 예에서 약 5 내지 약 60분, 일부 예에서 약 5 내지 약 30분, 일부 예에서 약 10 내지 약 20분, 일부 예에서 약 12 내지 약 18분, 일부 예에서 약 15분의 기간 동안 플라즈마 처리될 수 있다.
방법의 예에서, 표면을 전기 전도성 정전식 잉크 조성물와 접촉시키기 전에, 조성물은 전극과 현상기 롤러(developer roller) 사이를 통과하고, 이어서, 전기 전도성 정전식 조성물은, 정전 잠상을 갖는 표면과 접촉할 때까지, 현상기 롤러 상으로 통과한다.
인쇄 방법의 예에서, 표면을 전기 전도성 정전식 잉크 조성물과 접촉시키기 전에, 조성물은 전극과 현상기 롤러 사이를 통과하고, 전극과 현상기 롤러 사이에 전위차(V1)가 존재하고, 이어서 정전식 조성물은, 정전 잠상을 갖는 표면과 접촉할 때까지, 현상기 롤러 상으로 통과한다. 전위차의 극성은 입자가 배열되어 현상기 롤러를 향해 전극으로부터 움직이게 하도록 할 수 있다. 전위차(V1)는 약 200 내지 약 600 V, 일부 예에서 약 300 내지 약 500 V, 일부 예에서 약 350 내지 약 450 V, 일부 예에서 약 400 V일 수 있다. 비교적 높은 전위차를 갖는 것이 현상기 롤러 상의 비교적 두꺼운 잉크 층을 생성하는 데 도움을 주는 것이 밝혀졌다.
일부 예에서, 현상기 롤러는 접지를 기준으로 약 500 V 이상, 일부 예에서 약 600 V 이상, 일부 예에서 약 700 V, 일부 예에서 약 500 내지 약 1,000 V, 일부 예에서 약 600 내지 약 1,000 V, 일부 예에서 약 700 내지 약 900 V, 일부 예에서 약 750 내지 약 950 V의 전위에 있다.
일부 예에서, 현상기 롤러는 접지를 기준으로 약 -500 V 이하, 일부 예에서 약 -600 V 이하, 일부 예에서 약 -700 V 이하, 일부 예에서 약 -500 내지 약 -1,000 V, 일부 예에서 약 -600 내지 -1,000 V, 일부 예에서 약 -700 내지 약 -900 V, 일부 예에서 약 -750 내지 약 -950 V의 전위에 있다.
일부 예에서, 정전 잠상을 갖는 표면은 현상기 롤러와 이미지 내의 표면 상의 영역(이미지 영역으로 지칭될 수 있음) 사이의 전위차(V3) 및 현상기 롤러와 이미지 외부의 표면 상의 영역(비-이미지 영역으로 지칭될 수 있음) 사이의 전위차(V4)를 갖는다. V3은 수지 및 금속 또는 금속 합금 안료를 포함하는 입자가 이미지 영역의 표면에 부착하도록 할 수 있고, V4는 입자가 표면으로부터 현상기 롤러를 향해 움직이도록 배치할 수 있다. 일부 예에서, 전위차 V3은 약 500 V 이상, 일부 예에서 약 600 V 이상, 일부 예에서 약 700 V 이상의 값, 일부 예에서 약 500 내지 약 1,000 V의 값, 일부 예에서 약 600 내지 약 900 V의 값, 일부 예에서 약 650 내지 약 850 V의 값, 일부 예에서 약 700 내지 약 800 V의 값일 수 있다. 일부 예에서, 전위차 V4는 약 200 V 이하, 일부 예에서 약 150 V 이하, 일부 예에서 약 100 V 이하의 값, 일부 예에서 약 80 V 이하의 값, 일부 예에서 약 60 V 이하의 값일 수 있다. 이미지의 전사는, 현상기 롤러와 이미지 영역 사이의 전위차가 현상기 롤러와 비-이미지 영역 사이의 전위차에 비해 클 때, 더욱 효과적임이 밝혀졌다.
인쇄 기재는 임의의 적합한 기재일 수 있다. 기재는 인쇄된 이미지를 가질 수 있는 임의의 적합한 기재일 수 있다. 기재는 유기 또는 무기 물질로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 물질은 천연 중합체성 물질, 예컨대 셀룰로스를 포함할 수 있다. 물질은 합성 중합체성 물질, 예컨대, 비제한적으로, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 비롯한 알킬렌 단량체로부터 형성된 중합체, 및 공중합체 스티렌-폴리부타다이엔과 같은 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 기재는, 인쇄 전에, 플라스틱이거나 플라스틱을 포함한다. 일부 예에서, 기재는, 인쇄 전에, 종이이거나 종이를 포함한다. 폴리프로필렌은, 일부 예에서, 이축 배향된 폴리프로필렌일 수 있다.
일부 예에서, 물질은 시트 형태일 수 있는 금속을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 기재는 셀룰로스계 종이를 포함할 수 있다. 일례에서, 셀룰로스계 종이는 중합체성 물질, 예컨대 스티렌-부타다이엔 수지로부터 형성된 중합체로 코팅된다. 일부 예에서, 셀룰로스계 종이는 중합체성 물질이 이의 표면(잉크로 인쇄하기 전)에 결합된 무기 물질을 갖고, 상기 무기 물질은, 예를 들어, 카올리나이트 또는 칼슘 카보네이트로부터 선택될 수 있다. 기재는, 일부 예에서, 종이와 같은 셀룰로스계 인쇄 기재이다. 셀룰로스계 인쇄 기재는, 일부 예에서, 코팅된 셀룰로스계 프린트이다.
추가 예는 하기 제공된 실시예에 비추어 명백해질 것이다.
실시예
실시예 1
1,020 g의 누크렐(등록상표) 699, 120 g의 A-C(등록상표) 5120, 12 g의 전하 디렉터, 60 g의 로타더(등록상표) 8200 및 1,800 g의 이소파르-L(상표)을 로스(Ross) 이중 행성형 믹서 중에서 속도 제어 설정 3으로 150℃의 온도에서 1.5시간 동안 혼합하였다. 이어서, 속도를 30분 동안 6의 설정까지 증가시켰다. 가열을 중단하였고, 계속 혼합하면서 믹서를 팬으로 냉각하였다. 결과는 페이스트형 물질이었다.
22.5 g의 수득된 페이스트형 물질은 51 g의 은 코팅된 구리 금속 입자(14.09 중량%의 Ag 검정 및 3.9 μm의 D50을 갖는 AZS-315, 에임스 골드스미스 코포레이션)를 갖는 126.5 g의 이소파르-L(상표)을 갖는 {분율 (3/16)}" 크롬 강 연마 매질을 갖는 S0 아트리터[유니온 프로세스(Union Process: 등록상표)] 내로 로딩되었다. 이러한 혼합물을 20℃에서 5시간 동안 연마하여 정전식 잉크 조성물을 수득하였다. 이를 이소파르-L(상표)로 희석하여 정전식 잉크 조성물을 함유하는 4 중량% 고형분을 수득하였다.
이어서, 이러한 정전식 잉크 조성물을 LEP 프레스(에이치피-인디고(HP-Indigo) 7000)를 사용하는 인쇄에 사용하였다.
실시예 2
실시예 1의 정전식 잉크 조성물을 사용하여 각각 2개 층 및 15개 층인 종이 상에 LEP 프레스(에이치피-인디고 7000)에 의해 2개의 샘플을 인쇄하였다. 인쇄 후에, 어떠한 소결도 수행하지 않았다.
도 1은 정전식 잉크의 2개의 층을 종이 상에 침착한 후 종이 상에 인쇄하는 경우, 실시예 1의 정전식 잉크의 예의 공초점 사진을 도시한다. 은 코팅된 구리 입자 로딩은 정전식 잉크 조성물 내의 고형분의 총 중량을 기준으로 85 중량%였다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 은 코팅된 구리 입자는 서로 연속적으로 물리적으로 접촉하지 않고, 이에 따라 인쇄된 잉크(즉, 트레이스)는 전기 전도성이 아니었다.
도 2는 정전식 잉크의 15개의 층이 종이 상에 침착된 후 종이 상에 인쇄될 때, 실시예 1의 정전식 잉크의 예의 공초점 사진을 도시한다. 은 코팅된 구리 입자 로딩은 정전식 잉크 조성물 내의 고형분의 총 중량을 기준으로 85 중량%였다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 은 코팅된 구리 입자는 서로 연속적으로 물리적으로 접촉하였고, 이에 따라 인쇄된 잉크(즉, 트레이스)는 전기 전도성였다. 트레이스 내의 접촉 저항은 5 Ω인 것으로 측정되었다.
상기 예는, 금속 입자가 정전식 잉크 조성물의 고형분의 약 75 중량% 이상(예컨대, 85 중량%)을 구성할 때, 인쇄된 잉크가 전기 전도성임을 나타낸다.
은 코팅된 구리 입자의 사용은, 상기 예에 도시된 바와 같이, 순수한 은 입자가 은 코팅된 구리 입자보다 훨씬 비싸므로, 정전식 잉크의 가격을 감소시키면서, 정전식 잉크의 전기 전도성 특성을 수득하도록 한다. 순수한 구리 입자는, 순수한 구리가 공기 중에서 용이하게 산화될 수 있고, 산화된 구리가 순수한 구리에 비해 감소된 전기 전도성을 가질 수 있으므로, 일반적으로 전기 전도성 특성을 수득하는 데 사용되지 않는다.
상기 예는 또한 전도성 트레이스가 추가적인 필수 처리(예컨대, 700℃의 높은 온도에서의 소결) 없이 인쇄될 수 있음을 나타낸다. 약 170℃보다 높은 온도를 수반하지 않는 인쇄 공정의 결과로서, 플라스틱 또는 종이와 같은 가요성 기재가 사용될 수 있다.
상기 예는 또한 어떠한 후-처리(예컨대, 경화 또는 소결)도 전기 전도성을 달성하는 데 필요하지 않음을 나타낸다. 인쇄된 전기 전도성 트레이스는 한정되고 침투되고 인쇄된 트레이스 내에 매우 낮은 접촉 저항을 갖는 양호한 입자-대-입자 물리적 접촉에 의존한다.
여러 가지 예가 상세히 기술되었지만, 개시된 예가 변형될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 기술은 비제한적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (15)

  1. 액체 담체; 및
    상기 액체 담체에 분산된 입자로서, 열가소성 수지; 및 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하되, 상기 쉘이 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 동일하지 않은, 입자
    를 포함하는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 금속 및 제2 금속이 구리, 은, 금, 백금, 티탄, 크롬, 망간, 철, 니켈, 로듐, 이리듐 및 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 금속이 구리이고, 제2 금속이 은인, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    금속 입자가 정전식 잉크 조성물의 고형분의 75 중량% 이상을 구성하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    액체 담체에 분산된 입자가 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 25 중량%의 열가소성 수지; 및 액체 담체에 분산된 입자의 총 중량을 기준으로 약 75 내지 약 95 중량%의 금속 입자를 포함하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    쉘이 코어를 실질적으로 완전히 둘러싸는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    금속 입자가 약 1 내지 약 20 μm의 직경을 갖는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    금속 입자가 금속 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 40 중량%의 제2 금속을 포함하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    열가소성 수지가 (i) 에틸렌 또는 프로필렌, 및 (ii) 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌계 불포화 산의 공중합체; 및 이의 이오노머로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    전하 디렉터(charge director)를 추가로 포함하는 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    액체 담체가 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 30 중량% 이상을 구성하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물.
  12. 제1항에 따른 전기 전도성 정전식 잉크 조성물을 잉크 용기에 첨가하는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 사용 방법.
  13. 액체 담체; 및 상기 액체 담체에 분산된 입자로서, 열가소성 수지; 및 제1 금속을 포함하는 코어 및 제2 금속을 포함하는 쉘을 포함하는 전기 전도성 금속 입자를 포함하되, 상기 쉘이 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 동일하지 않은, 입자를 혼합하는 단계를 포함하는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 금속 및 제2 금속이 구리, 은, 금, 백금, 티탄, 크롬, 망간, 철, 니켈, 로듐, 이리듐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    쉘이 코어를 실질적으로 완전히 둘러싸는, 전기 전도성 정전식 잉크 조성물의 제조 방법.
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