KR20200060691A

KR20200060691A - 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200060691A
Application number: KR1020190154949A
Authority: KR
Inventors: 정광춘; 박은진; 정병영; 안승현; 정윤호; 신대용
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-06-01
Also published as: KR102226499B1; WO2020106111A1

Abstract

본 발명은 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 (a) 캡슐화 안료; (b) 바인더 수지; 및 (c) 유기 용제를 포함하는 잉크 조성물, 및 (a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 잉크 조성물은 디지털 텍스타일 프린팅 방식에 따른 날염시 우수한 견뢰도, 및 장기출력 안정성을 보장한다.

Description

캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물 및 그 제조방법{AN INK COMPOSITION COMPRISING AN ENCAPSULATED PIGMENT DISPERSION AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 (a) 캡슐화 안료 분산액; (b) 바인더 수지; 및 (c) 유기 용제를 포함하는 잉크 조성물, 및 (a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

스크린 인쇄와 같은 전통적인 섬유 날염 방식에 비해 디지털 텍스타일 프린팅(이하, DTP) 날염 방식은 미디어에 다색의 이미지를 RIP과 같은 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 간단하게 구현할 수 있는 큰 장점이 있다. 특히 날염을 위한 적은 필요인력, 제한 없는 설치공간, 적은 오·폐수 발생량, 적은 운용비, 다품종 소량생산의 이점을 가지고 있어서 그 중요성이 부각되고 있다.

날염에 사용되는 착색제로써 염료, 안료, 분산염료, 반응성 또는 산성염료 등이 있다. 이 중 안료 날염은 염료 또는 다른 착색제에 비해 직물 종류에 구애 받지 않고, 고착 또는 수세공정에 필요한 물과 에너지의 비용이 적기 때문에 경제적으로도 이점이 있다.

하지만, 다른 착색제에 비해 안료를 섬유소재에 사용하기 위해서는 견뢰도가 개선되어야 하며, 특히 수십 마이크로 단위의 노즐을 통해 액적을 배출하는 형태인 잉크젯 헤드를 이용한 DTP 날염에 적용하기 위해서는 잉크 구성물의 안정성이 담보되어야 장기토출능력을 통한 생산성을 확보할 수 있다.

안료는 분산제를 사용하여 매질에 균질하게 분산시킬 수 있는데 안료와 분산제의 조합이 맞지 않으면 입자 응집을 초래하여 분산액의 안정성이 저하된다. 또한 바인더의 피막형성 후 건조로 인한 헤드막힘을 방지하기 위해 사용되는 수용성 유기용제는 사용량이 많을수록 분산제의 탈리를 야기시켜 입자응집을 초래한다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 잉크 조성물에 대한 연구가 계속되고 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 제2008-95089호는 표면처리한 카본블랙 안료, 아크릴릭-실리콘 수지 에멀젼, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 물 등을 포함한 잉크 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 이는 장기간 안정성이 유지되지 않는다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상술한 문제점을 해결할 수 있는, 높은 분산 안정성과 내용제성을 갖는 안료 잉크를 발명함으로써, DTP 날염 시 안정적으로 장기간 출력할 수 있는 잉크 조성물을 제공하고자 한다.

JP

2008-95089

A

본 발명의 목적은 (a) 캡슐화 안료 분산액; (b) 바인더 수지; 및 (c) 유기 용제를 포함하는 잉크 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 (a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 캡슐화 안료 분산액; (b) 바인더 수지; 및 (c) 유기 용제를 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 디지털 텍스타일 프린팅용 안료 잉크 조성물은 높은 저장안정성과 내용제성을 부여하기 위해, 안료에 사용되는 고분자 분산제를 캡슐화제로 가교시켜 고분자 내부에 가두어둠으로써, 높은 온도, 수용성 유기용제의 용해도에 따른 분산제의 탈리를 억제하여 다양한 잉크 조성을 가능하게 한다. 이는 바인더의 피막형성과 건조로 인한 헤드 막힘을 방지하기 위해 사용되는 수용성 유기 용제의 함량에 대한 제한을 줄여줄 수 있다. 다시 말해서, 바인더 사용량을 늘릴 수 있기 때문에 날염 후 인쇄물의 높은 견뢰도를 보장한다.

아울러, 본 발명에 따른 디지털 텍스타일 프린팅용 안료 잉크 조성물은 출력소 또는 날염공장에서 사용하는 산업용 또는 대형롤-투-롤 장비에 장기간 토출 성능을 보장하여 생산성을 향상시키고, 잉크 제조 후 장기 보관이나 배송 시 외부 노출 환경에서도 물성의 변화율이 적어, 높은 안정성을 나타낸다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본 발명은 일 관점에서, (a) 캡슐화 안료 분산액; (b) 바인더 수지; 및 (c) 수용성 유기 용제를 포함하는 잉크 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 다른 관점에서, (a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 수용성 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 캡슐화 안료 분산액은 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 분산제는 스티렌, 클로로 스티렌, 비닐톨루엔, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타) 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, , 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노(메타)아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, N-페닐말레이미드, N-(4-클로로페닐)말레이미드, 메타 아크릴산, 말레인산, 및 이타콘산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 중합하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가교제는 에폭시, 이소시아네이트, 카보디이미드, n-메틸올, 옥사졸린 및 실란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 반응기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 바인더 수지는 우레탄계 바인더 수지인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수용성 유기 용제는 1,2-알칸디올류, 알코올류, 글리콜에테르류 및 피롤리돈류로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물은 보습제, 계면활성제, 경화촉진제, 접착촉진제, 충전제, 소포제, 방부제 및 응집방지제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 보습제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 2-부텐-1,4-디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜, 수평균 분자량 2000을 넘지 않는 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 이소프로필렌 글리콜, 이소부틸렌 글리콜, 글리세린, 디글리세린 및 폴리글리세린으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 및 플루오르계 계면활성제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 캡슐화 안료 분산액 내의 안료 3 내지 7 질량%, 바인더 수지 3 내지 14 질량% 및 수용성 유기 용제 0.5 내지 10 질량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 보습제 10 내지 35 질량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 계면활성제 0.05 내지 10 질량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물은 디지털 텍스타일 프린팅용인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 잉크 조성물의 제조방법은 상기 (a) 단계에서, 가교제를 첨가한 후, 30 내지 80 ℃의 온도에서 반응시켜 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다. 30 ℃ 미만의 온도에서는 반응성이 낮아 긴 시간 반응시켜도 캡슐화되는 효과가 적고 미반응 가교제로 인하여 분산액 경시 안정성이 좋지 않은 결과가 있어 바람직하지 않으며, 80 ℃ 초과의 온도에서는 분산액의 고온 안정성이 확보되지 않아 캡슐화 반응 중 입도가 증가하는 문제가 있어 바람직하지 않다. 일 구현예에서, 본 발명에 따른 상기 잉크 조성물에 포함되는 가교제가 수용성 에폭시 가교제인 경우, 상기 잉크 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계에서 가교제를 첨가한 후, 60 내지 70 ℃의 온도에서, 4 내지 12 시간 동안 반응시켜 캡슐화 완료 분산액을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용된 용어 "조성물"은 특정 성분을 포함하는 산물뿐만 아니라, 특정 성분의 배합에 의해 직접 또는 간접적으로 만들어지는 임의의 산물을 포함하는 것으로 간주된다.

이하, 본 발명의 잉크 조성물의 성분 및 잉크 조성물의 제조방법의 공정에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다.

안료

본 발명에서 사용되는 안료는 특별히 한정되지 않고, 유기안료 및 무기안료 중 사용가능하며 어떠한 색상의 안료도 사용할 수 있다. 안료는 기본적으로 불용성이고 특별한 화학반응을 하여 안료 표면에 분산작용기를 붙인 자분산 안료분산액과 고분자분산제를 사용하여 매질에 분산시키는 폴리머 분산액으로 분류할 수 있다. 유기 안료는 아조계, 프탈로시아닌계, 염료계, 축합다환계, 퀴나크리돈계, 니트로계 및 니트로소계, 블랙계통의 카본블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널블랙 등의 착색제를 예로 들 수 있고, 무기안료는 코발트, 철, 크롬, 구리, 아연, 납, 티타늄, 바나듐, 망간 및 니켈 등의 금속류, 금속 산화물 및 황화물 등을 예로 들 수 있다.

마젠타계 안료로서는 예를 들면 C. I. 피그먼트 레드 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 40, 41, 42, 48(Ca), 48(Mn), 57(Ca), 57:1, 88, 112, 114, 122, 123, 144, 146, 149, 150, 166, 168, 170, 171, 175, 176, 178, 179, 184, 185, 187, 202, 209, 219, 245, C. I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 32, 33, 36, 38, 43, 50 등이 있다.

옐로우계 안료로서는 예를 들면 C. I. 피그먼트 옐로우 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 24, 34, 35, 37, 53, 55, 65, 73, 74, 75, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 99, 108, 109, 110, 114, 117, 120, 124, 128, 129, 133, 138, 139, 147, 151, 153, 154, 167, 172, 180 등이 있다.

시안계 안료로서는 예를 들면 C. I. 피그먼트 블루 1, 2, 3, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:34, 15:4, 16, 18, 22, 25, 60, 65, 66 등이 있다.

마젠타, 옐로우, 시안계가 아닌 다른 피그먼트로서는, 예를 들면, C. I. 피그먼트 그린 7, 10, C. I. 피그먼트 브라운 3, 5, 25, 26, C. I. 피그먼트 오렌지 1, 2, 5, 7, 13, 14, 15, 16, 24, 34, 36, 38, 40, 43, 63 등이 있다.

블랙계의 안료로 카본블랙으로서 예를 들면, MCF88, No.2300, 2200 B, 900, 33, 40, 45, 52, MA7, 8, 100 등(이상 상품명, 미츠비시화학社) Raven 5750, 5250, 5000, 3500, 1255, 700 등(이상 상품명, 콜롬비아 카본社) Rega1 400 R, 330 R, 660 R, Mogul L, Monarch 700, 800, 880, 900, 1000, 1100, 1300, 1400 등(이상 상품명, 캐벗社) Color Black FW1, FW2, FW2V, FW18, FW200, S150, S160, S170, Printex 35, U, V, 140 U, Special Black 6, 5, 4A, 4등(이상 상품명, 데굿사社) 등이 있다.

본 발명에 따른 잉크 조성물은 일반적으로 직경 10~50 μm의 노즐을 통해 분사되므로 안료의 평균입도가 충분히 작아야 한다. 또한 안료의 평균입도는 잉크의 안정성과 발색성에 크게 영향을 미친다. 언급한 특성을 저하하지 않는 안료의 평균입도 범위는 보통 약 0.005~15μm이다. 바람직하게 0.05~5μm의 입도를 가져야 하며, 좀 더 바람직하게 잉크젯 안료로서 100 내지 200 nm의 평균입도 범위가 적당하다.

본 발명에 따른 잉크 조성물의 안료의 함량은 전체 잉크 조성물(100 질량%) 중 바람직하게 1~15 질량%, 좀 더 바람직하게 3~7 질량% 이하이며, 하나의 안료 단독으로 또는 다른 안료와 함께 사용할 수 있다.

분산제

본 발명에 사용되는 안료 분산액은 안료를 고분자 분산제를 이용하여 매질에 분산시킨 것을 말한다. 고분자 분산제는 일반적으로 겔투과크로마토그래피에 의해 측정한 중량평균 분자량 50,000에서 200,000의 범위를 갖고, 더욱 일반적으로 10,000에서 40,000의 분자량을 갖는 것을 말한다.

안료 분산액에 사용되는 고분자 분산제로서, (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴릭 산 공중합체 또는 스티렌-아크릴릭산 공중합체가 바람직하며, 중합시 사용되는 모노머의 비율에 따라(즉, 불포화 아크릴레이트 같은 소수성모노머, 아크릴산 또는 하이드록시 아크릴 같은 친수성모노머) 친수-소수성질의 비율을 조절하여 안료와의 흡착력과 수성 또는 유성 매질에서의 분산력을 조절할 수 있다. 또한 잉크 구성물의 고착성질과 광택성을 증가시킬 수 있다.

안료 분산액에 사용되는 분산제는 시판 중인 분산제를 활용할 수 있으며, 예를 들어, BASF 사의 Joncyl 67 또는 Joncryl 693, Air Product 사의 Zetasperse 2500, Zetasperse 3100, Zetasperse 3400, Zetasperse 3600, 또는 Zetasperse 3700, BYK 사의 DISPERBYK 194, DISPERBYK 2012, DISPER 2014, 또는 BYKJET 9170, Lubrizol 사의 Solsperse WV400, Huntsman 사의 JEFFSPERSE X3204 또는 JEFFSPERSE X3503이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

분산제를 제조하기 위한 공중합에 사용할 수 있는 모노머는 예를 들면, 스티렌, 클로로 스티렌, 비닐톨루엔, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타) 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, , 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노(메타)아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, N-페닐말레이미드, N-(4-클로로페닐)말레이미드, 메타 아크릴산, 말레인산, 또는 이타콘산 등이며, 이에 한정하는 것은 아니다.

고분자 분산제로 분산한 안료 분산액은 상-전이 유화를 통해 제조할 수 있다. 특히, 상기 언급한 고분자는 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n-부틸 알코올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 또는 디부틸 에테르와 같은 유기 용매에 용해시켜 안료 분산 후 용매를 제거하거나 휘발성 유기 염 또는 비휘발성 유기 염을 사용하여 물에 용해시켜 사용한다. 안료 분산액의 밀링과 분산처리에 사용되는 방법으로 예를 들면, 볼 밀, 롤 밀, 비드 밀, 고압 균질기, 또는 고속 교반기 등을 사용할 수 있다.

상기 수성 고분자 분산제를 중화시키기 위해 사용되는 휘발성 유기 염기 화합물에는, 예를 들면, 1차, 2차, 3차 아민류의 모노(메틸, 에틸, 프로필) 아민, 디(메틸, 에틸, 프로필) 아민, 트리(메틸, 에틸, 프로필) 아민, N,N-디메틸사이클로 헥실 아민, N,N-디메틸스테아릴 아민, N,N-디메틸아닐린, N-메틸피페라진, N,N-디메틸에탄올 아민, N,N-디에틸에탄올 아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 디메틸아미노프로판올, 2-메톡시에틸디메틸아민, N-하이드록시에틸피페라진, 2-(2-디메틸아미노에톡시)-에탄올 및 5-디에틸아미노-2-펜타논, 3-아미노-1-프로판올, N-에틸에탄올아민 , 암모니아 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 비휘발성 염기 화합물에는, 예를 들면, 1가 알칼리금속의 리튬, 소듐, 포타슘 중 알콕사이드, 하이드록사이드, 카보네이트 또는 바이카보네이트 화합물 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

가교제

본 발명에서, 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 추가로 제조할 수 있다. 상술한 바와 같은 분산제는 일반적으로 카르복실레이트, 설포네이트, 포스포네이트의 염 형태와 하이드록시기와 같은 가교성 반응기를 포함한다.

사용되는 가교제의 형태를 예를 들면, 에폭시, 이소시아네이트, 아지리딘, 카보디이미드, N-메틸올, 옥사졸린, 실란 등의 그룹으로 이루어진 화합물이 있다. 에폭시 가교제의 예시로서 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 아지리딘 가교제의 예시로서 PZ-33, 카보디이미드기 가교제의 예시로서 Carbodilite V-10 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서, 상기 가교제의 함량은 15% 안료 분산액이 첨가된 전체 잉크 조성물 대비 0.25% 이상 3.5% 이하, 또는 0.3% 이상 3% 이하인 것일 수 있다. 가교제 함량이 이보다 낮을 경우 캡슐화 반응에 의한 잉크 조성물 안정성 향상 효과가 없으며, 가교제 함량이 이보다 높을 경우 오히려 평균 입도가 증가하고 경시 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상술한 방법으로 제조된 캡슐화 안료 분산액은 매질이 존재하는 하에서 반응하기 때문에 촉매가 사용될 수 있다. 일반적으로, 이소시아네이트 반응의 경우 디부틸-틴-디라우레이트를 주로 사용하며, 카르복실레이트 또는 다른 종류의 산의 경우 아민계열을 촉매로 사용할 수 있다.

안료를 분산제로 캡슐화하는 방법은 안료 분산액과 가교제를 혼합하고 열 또는 촉매를 가하거나 pH를 조절하여 제조할 수 있다. 캡슐화 공정을 거친 후 안료 분산액은 pH를 보정하거나, 필터처리를 하여 조대입자를 제거하거나, 정제과정을 거쳐 미반응 가교제를 제거, 농축시켜 원하는 물성의 캡슐화 안료 분산액을 얻을 수 있다.

바인더

본 발명에 제공하는 잉크 조성물에는 우레탄과 같은 수지 에멀젼이 바인더로써 포함된다. 바인더는 출력 후 피막을 형성하여 날염물의 내마모성과 잉크의 고착성능을 향상시키기 위해 분산제와 별도로 추가로 사용한다. 바인더 수지 에멀젼은 보통 예를 들면, 아크릴계, 스티렌 아크릴계, 플루오렌계, 우레탄계, 염화비닐계, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 에틸렌 초산비닐계 등을 사용할 수 있으나, 직물이라는 원단 특성상 높은 파단신도로 인한 유연성과 피막물성을 통한 안료의 견뢰도를 충족시키기 위해서는 우레탄계 바인더 수지가 바람직하다.

본 발명에 사용되는 우레탄 수지 에멀젼은 합성 시 계면활성제를 사용하지 않고 친수성 관능기를 포함하는 모노머를 사용하여 수상에 자분산되는 에멀젼을 말한다. 이는 날염 후 수분접촉에 의한 계면활성제의 탈리가 없어 내수성 향상에 이점이 있다.

우레탄 수지 에멀젼은 분자구조에 우레탄 결합을 포함하는 수지 에멀젼이다. 그 중 폴리에테르 타입 우레탄 수지는 주쇄에 에테르 결합을 갖고 있고, 폴리에스터 타입 우레탄 수지는 주쇄에 에스터 결합을 갖고 있으며, 폴리카보네이트 타입의 우레탄 수지는 주쇄에 카보네이트 결합을 갖고 있다.

아울러, 우레탄 수지 에멀젼은 10에서 100 mg KOH/g 범위의 산가를 갖고 있다. 좀더 바람직하게는 15에서 50 mg KOH/g 범위의 산가를 갖고 있다. 산가가 100 mg KOH/g 보다 낮은 수지 에멀젼은 날염된 직물의 내수성을 바람직하게 유지할 수 있다. 산가가 10 mg KOH/g보다 큰 수지 에멀젼은 잉크의 만족스러운 저장안정성을 갖고 있고 직물에 날염된 잉크의 높은 색감과 고착성능을 갖는다.

우레탄 수지 에멀젼은 날염 후 직물표면의 잉크 층 내 조성물을 결착하여 날염물의 내마모성 및 유연성을 증가시킴으로써 이미지의 크랙 또는 깨짐을 방지한다. 그러므로, 선호되는 파단신도는 200에서 500%의 범위에, 그리고 선호되는 탄성모듈러스는 20에서 400 MPa 범위에 있다.

우레탄 수지 에멀젼은 30에서 300 nm 범위의 선호되는 평균입도를 갖고 있고, 좀 더 바람직하게 80에서 300 nm를 갖고 있다. 상기 범위의 평균입도에서 수지 에멀젼은 잉크조성 내에서 균일하게 분산된다. 수지 에멀젼의 낮은 평균입도값은 좀 더 많은 비표면적으로 인해 바람직하게 날염물의 내마모성을 향상시키고 광학특성을 부여한다. 또한 수지 에멀젼의 중량 평균 분자량은 2,000에서 200,000 g/mol의 값을 갖는다. 좀더 선호적으로 5,000에서 100,000g/mol의 값을 갖는다.

상기 언급한 물성의 관점에서 사용가능한 상용 우레탄 수지 에멀젼은 예를 들면, SANCURE 2255, 20051 898, LUBRIJET T140(상용명, 루브리졸社); PERMARIN UA-150, UCOAT UWS-145, UX-390(상용명, 산요케미칼社); SUPERFLEXES 460, 470, 610, 700, HYDRAN WLS-201(상용명, 다이이치고교 세이야쿠社), NeoREzs R-9660, R-9637, R-940(상용면, 쿠수모토 케미칼社); ADEKA BONTIGHERs HUX-20, 350, 830, SPX-0672(상용명, 아데카社); TAKELACs W-6110, W-605, W-635, WS-6021(상용명, 미쯔이 케미칼社)등을 들 수 있다.

본 발명에 사용되는 바인더 수지는 전체 잉크조성 중(100질량%) 바람직하게는 3 내지 14 질량%의 범위로 사용 가능하다. 3 질량% 미만은 안료의 커버량이 충분하지 않아 견뢰도를 보장할 수 없고, 14 질량%를 초과하면 잉크의 안정성과 점도의 상승, 발색성 저하, 헤드막힘의 원인을 야기시킬 수 있다.

계면활성제

본 발명에 따른 잉크 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 잉크 조성물은 전형적으로 20 mN/m에서 70 mN/m의 표면 장력 값을 갖는다. 잉크의 표면장력은 노즐에서 잉크 액적이 토출될 때 액적의 형상에 직접적인 연관이 있어 Satelite나 잉크액적의 부피를 조절하기 위해서는 헤드 규격에 맞는 표면 장력의 조절이 필요하다. 본 발명에서 제공하는 잉크 조성물의 표면장력은 20 mN/m에서 45 mN/m, 더욱 바람직하게는 25 mN/m에서 40 mN/m이다.

계면활성제는 바람직하게는 에톡실화 아세틸렌 디올, 에톨실화 1차, 2차 알코올, 폴리 실록산, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 블록코폴리머, 플루오로 계면활성제 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 선호되는 계면활성제는 예를 들면 에톡실화 아세틸린 디올 계면활성제 중 Surfynol 104, 104E, 104H, 104A, 104BC, 104DPM, 104PA, 104PG-50, 104S, 420, 440, 465, 485(상용명, 에어프로덕트社), 에톡실화 1차 알코올 중 (상용명, 네오돌社), 에톡실화 2차 알코올 중 (상용명, 터지톨社), 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 중 Pluronic 시리즈(상용명, 바스프社), 폴리실록산 화합물 중 BYK-306, BYK-333, BYK-341, BYK-345, BYK-346, BYK-347 BYK-348(상용명, BYK社), 플루오르계 계면활성제 중 Zonyl FSH, FSN 그리고 Capstone FS-31(상용명, 듀폰社)이 있다.

상기 표면장력을 조절하기 위해 계면활성제는 전체 잉크 조성(100 질량%) 중 0.05에서 10질량% 범위로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.05에서 3질량% 범위로 사용할 수 있다. 좀 더 바람직하게는 0.05에서 1% 범위로 사용할 수 있다. 0.05% 미만 또는 1% 초과로 사용하게 되면 잉크의 원하는 표면장력을 맞추기 어려울 수 있으므로 가장 바람직하게는 0.05에서 1% 범위로 사용할 수 있다.

보습제

본 발명에 따른 잉크 조성물은 보습제를 포함할 수 있다. 보습제는 출력 후 장기간 방치 시, 헤드표면에서 잉크가 빠르게 건조되는 것을 방지함으로써 헤드막힘의 원인을 방지하며 잉크의 점도를 조절하는 데 사용할 수 있다. 선호되는 보습제의 비점은 180℃보다 적지 않고, 더욱 바람직하게 200℃ 보다 적지 않은 비점을 가지고 있다. 이 범위에 있는 보습제는 잉크의 만족스러운 보습성능과 젖음성을 갖고 있다.

고 비점을 갖고 있는 보습제의 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 2-부텐-1,4-디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜, 수평균 분자량 2000을 넘지 않는 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 이소프로필렌 글리콜, 이소부틸렌 글리콜, 글리세린, 디글리세린, 폴리글리세린 등이 있다.

또한 당류도 보습성능과 점도 조절을 위해 사용될 수 있다. 단당류 및 다당류의 예를 들면, 글루코스, 만노스, 프럭토스, 리보스, 자일로스, 아라비노스, 락토스, 갈락토스, 알돈산, 그르시코스, 말토오스, 셀로비오스, 수크로스, 트레할로스, 말토트리오스 등 외 알긴산 및 그 염, 사이클로덱트스린류, 셀룰로오스류 등이 있다.

본 발명에 사용되는 보습제는 전체 잉크조성 중(100질량%) 10~40 질량% 범위로 사용 가능하다. 좀 더 바람직하게 10~35 질량% 내로 사용할 수 있다. 잉크 점도는 헤드의 스펙에 따라 특정 범위에서 조절해야 되기 때문에 상기 범위 내에서 원하는 점도를 맞추기 위해 사용량을 조절해서 사용할 수 있다.

수용성 유기용제(헤드막힘 방지제)

본 발명에 사용하는 수용성 유기용제는 물에 대한 용해성을 가지는 유기 용제이다. 수용성 유기용제는 바인더를 사용하는 잉크에 있어서 필수 성분이며, 수용성 유기용제를 사용함으로써 바인더 또는 헤드노즐 팁에서 잉크의 피막형성으로 야기되는 헤드막힘을 방지할 수 있다. 수용성 유기용제는 물에 대해 25℃에서 20% 질량 이상의 용해도를 갖고 선형, 분지형 또는 환형 알칸-1,2-다이올류, 알코올류, 글리콜에테르류, 피롤리돈류 등의 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.

수용성 유기용제를 예를 들면, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메텔 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 등의 폴리알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르; 페녹시 트리에틸렌 글리콜이나 스티렌화 페닐 폴리에틸렌 글리콜 등의 폴리 알킬렌 글리콜 모노아릴 에테르; 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 폴리 알킬렌 글리콜 디알킬 에테르; 1,2-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,2-옥탄디올 등의 알킬렌 디올; 2-피롤리돈이나 N-메틸필롤리돈, N-에틸피롤리돈 등의 환형 아마이드계 유기용제 등이 있다.

수용성 유기용제의 함량은 전체잉크 조성(100 질량%) 중 0.1~20 질량%가 바람직하다. 좀더 바람직하게는 0.5~10 질량%이다. 0.1 질량%보다 낮으면 원하는 헤드막힘 방지 특성을 얻을 수 없고, 20 질량% 보다 많으면 직물 또는 미디어에 잉크의 침투량이 과하여 발색성을 떨어뜨린다.

다른 첨가제

본 발명에서 제공하는 잉크 조성물의 헤드 내의 안정성, 열화 방지, 저장안정성 등을 유지하기 위해 상술한 보습제 및 계면활성제 외에, 경화촉진제, 접착촉진제, 충전제, 소포제, 용해보조제, 침투조절제, 점도 조절제, pH 조절제, 산화방지제, 보존제, 부식방지제, 킬레이팅제, 방부제 또는 응집방지제 등과 같은 다른 첨가제가 사용될 수 있다.

이미지 형성 방법

본 발명은 이미지 형성방법과 잉크젯으로 직물에 인쇄하여 날염하는 방법과 연관된다. 특히 인쇄소 및 날염공장에서 사용하는 산업용 프린터 또는 롤-투-롤 대량생산용 장비에 사용할 수 있다(DTG와 같은 소형 장비에도 사용 가능).

DTP에서 잉크 조성은 잉크젯 장비에 의해 공급된다. 잉크젯 장비는 드롭-온-디멘드 잉크젯 장비를 포함하며 드롭-온-디멘드 잉크젯 장비는 앱손헤드와 같은 압전소자를 활용한 헤드를 장착하고 있어 전기신호를 가하여 대략 10~50 μm의 수많은 노즐을 통해 잉크액적을 토출하여 이미지를 형성한다.

본 발명에서 제공하는 잉크 조성물은 직물에 적용한다. 사용하는 직물을 예로 들면, 천연 섬유 그리고 실크, 면, 울, 나일론, 폴리에스터, 래이온과 같은 합성 섬유 등이 있으며, 안료를 인쇄하여 날염하기 때문에 특정 소재를 구분하지 않는다.

전처리 공정

직물의 블리딩을 방지하기 위해 이미지를 출력하기 전에 원단에 전처리액으로 전처리 공정을 수행할 수 있다. 전처리 공정에서 응집제를 포함하는 전처리액을 직물에 도포하고 건조한다. 도포하는 과정은 전처리액을 코팅, 패딩하거나 잉크젯 또는 스프레이 방식으로 처리할 수 있다.

응집제는 안료를 포함하는 잉크조성물내에 성분들을 응집시킬 수 있으며 특히 바인더를 응집시켜 직물 위에 잉크 필름을 형성하도록 한다. 선호되는 응집제는 보통 유기산, 양이온계 계면활성제 같은 양이온성 유기물질, 다가금속 화합물이 선택된다.

다가금속화합물의 예를 들면, 티타튬 화합물, 크롬 화합물, 구리 화합물, 코발트 화합물, 스트론듐 화합물, 바륨 화합물, 철 화합물, 알루미늄 화합물, 칼슘 화합물, 마그네슘 화합물, 또는 그것의 염 형태(다가 금속염) 등이 있다. 이 들 다가금속화합물 중 안료의 효율적인 응집 관점에서 선호되는 것을 예를 들면, 알루미늄 화합물, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물로 구성되고 좀 더 바람직하게 칼슘 화합물, 마그네슘 화합물 중 최소 하나의 군으로 이루어진 것으로 좀 더 바람직하게 칼슘 화합물이다. 좀 더 구체적으로 상기 언급한 다가 금속 화합물을 예를 들면, 칼슘 카보네이트, 초크, 카올린, 소성점토, 탈크, 칼슘 나이트레이트, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 징크 설파이드, 징크 카보네이트, 알루미늄 실리케이트, 칼슐 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 합성 실리카, 알루미늄 하이드록사이드, 알루미나, 견운모, 화이트 카본, 사포나이트, 칼슘 몬트롤로나이트, 소듐 몬트모릴로나이트, 벤토나이트 그리고 아크릴릭 플라스틱 안료, 폴리에틸렌, 폴리우레아 같은 유기 안료가 있다. 바람직한 전처리는 염화칼슘, 초산칼슘 또는 초산칼슘 4 수화물 등의 다가 양이온 염 용액이다. 20 질량% 초산 칼슘 4 수화물 용액을 효과적으로 이용할 수 있다.

전처리용액은 약 0.2~7.5 g의 다가 양이온성 염/100 g의 천, 보다 바람직하게는 약 0.6~ 약 6.0 g 다가 양이온성 염/100 g의 천, 추가로 보다 바람직하게는 약 0.75~약 5.0 g의 다가 양이온성 염/100 g의 천 함침량으로 직물에 적용된다.

전처리제로 처리한 직물은 열처리를 통해 110에서 200℃ 온도에서 건조된다. 좀더 바람직하게 120~180℃에서 처리될 수 있다. 110~200℃ 범위의 온도에서 가열하는 것은 고분자 같은 전처리제의 성분의 품질과 직물의 품질 저하를 방지하며 직물에 고정시킬 수 있다.

고착 공정

본 발명에서 제공하는 잉크 조성물로 날염된 직물은 추가적으로 열처리할 수 있다. 이를 고착공정이라 한다. 열처리 또는 고착공정은 사용한 직물표면에 있는 수분을 제거하여 사용한 고분자 바인더를 열적 결착시켜 막을 형성하여 내마모성을 향상시킨다.

열처리 또는 고착공정을 예로 들면, 핫프레스, 상압 스팀, 고압 스팀 등이 있다. 또는 다른 어떠한 열 에너지원도 고착공정에 사용될 수 있다. 예를 들면, 적외선 램프 등이 있다. 열처리 공정 또는 고착공정은 잉크 조성 내 물질의 특성에 따라 어떤 온도에서도 수행될 수 있다. 일반적으로 물을 날리기 위해 선호되는 범위는 150에서 200℃이다.

열처리 공정 또는 고착공정 후에 날염물은 물로 세척할 수 있고 건조된다. 이 경우 세제 또는 섬유유연제 등이 같이 사용될 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

실시예 1: 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물의 제조

1-1: 안료 분산액의 제조

블랙 안료(카본 블랙, C. I. Pigment Black 7, 제품명 S160, Dagussa社 제조) 30 질량%를, 트리에탄올 아민으로 중화된 스티렌-아크릴 폴리머 분산제(Joncryl 693, Basf社) 25% 분산제 용액 30 질량% 및 물 40 질량%와 혼합하였다. 상기 혼합물을 2시간 동안 비드밀(dyno-mill)로 분산하였다. 제조된 분산액은 착색제(colorant) 기준 고형분 15 질량%로 낮춘(let-down) 후, 여과하여 pH 7.6, 평균 입도 110 nm의 안료 분산액 (1)을 얻었다.

상기 안료 분산액의 제조와 동일한 방법을 이용하되, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 안료(카본 블랙, C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Red 122, 및 C.I. Pigment Yellow 74), 분산제, 함량비 등을 달리 하여, 안료 분산액 (2)~(10)을 제조하였다. 표 1에서, 분산제 SA는 스티렌-아크릴 폴리머 분산제(BASF社)이고, SMA는 스티렌 말레산 무수물 폴리머 분산제(Air Product社)이다.

1-2: 캡슐화 안료 분산액의 제조

안료 분산액(1)(안료 15 질량%) 99.48 질량%에 에폭시 가교제로 글리세롤 폴리글리시딜 에테르(Denacol EX-313, 에폭시 함량 141, Nagase ChemteX社) 0.52 질량%를 상온에서 첨가 교반한 후 60℃에서 4시간 반응하였다. 반응한 분산액은 상온 냉각 후 여과하여 pH 7.7, 평균입도 115nm 캡슐화 안료 분산액(1)을 제조하였다.

상기 캡슐화 안료 분산액의 제조와 동일한 방법을 이용하되, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 안료 분산액, 가교제로 사용된 글리세롤 폴리글리시딜 에테르의 함량, 반응 온도 및 시간 등을 달리하여, 캡슐화 안료 분산액 (1-1)~(8)을 제조하였다.

캡슐화 안료 분산액들은 캡슐화 반응 후 pH가 증가하였지만, pH 9 이하였고, 분산액의 평균입자의 변화 폭이 크지 않았다.

캡슐화 안료 분산액의 경시 안정성은 60℃에서 4주 보관 후 평균 입도를 측정하여 확인 한 결과, 캡슐화 안료 분산액 (1) 내지 (8) 모두 잉크젯 안료로서 사용될 수 있는 평균 입도를 갖는 것으로 확인되었다.

아울러, 안료 분산액(1)(안료 15 질량%) 99.7 질량%에 아지리딘 가교제로 (PZ-33, Polyaziridine LLC社) 0.3 질량%를 상온에서 첨가 교반한 후 65℃에서 8시간 반응하였다.

반응한 분산액은 상온 냉각 후 여과하여 pH 7.8, 평균입도 118nm 캡슐화 안료 분산액(9)을 제조하였다.

안료 분산액(1)(안료 15 질량%) 99.75 질량%에 카보디이미드기를 갖는 가교제 (Carbodilite V-10, 카보디이미드기 함량 410, Nisshinbo Chemical Inc.) 0.25 질량%를 상온에서 첨가 및 교반한 후 75℃에서 6시간 반응하였다.

반응한 분산액은 상온 냉각 후 여과하여 pH 7.6, 평균입도 114nm 캡슐화 안료 분산액(10)을 제조하였다.

캡슐화 안료 분산액(9) 및 (10)을 60℃에서 4주 보관 후 평균 입도는 120nm, 117nm로 경시 안정성이 우수하였다.

상기 제조한 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크 조성물의 안정성을 비교하여 평가하고자 하였다. 가교제의 대표예로서 에폭시, 아지리딘, 카보디이미드 가교제와의 반응에 의해 제조된 캡슐화 안료 분산액(1), (9), (10)의 내용제성 평가를 위해 각 분산액(안료 5 질량%), 1,2-헥산디올 (캠트로스) 10 질량%, 글리세린 (LG 생활건강) 30 질량% 및 물(잔량)을 혼합하여 잉크 조성물(1) Black 내지 (4) Black을 제조한 후 안정성을 평가하였다.

표 3에서 알 수 있는 것과 같이, 캡슐화되지 않은 안료 분산액(1)을 포함하는 잉크 조성물(1)은 온도에 따른 평균 입도 변화가 매우 컸으나, 캡슐화된 안료 분산액(1), (9), (10)을 포함하는 잉크 조성물 (2) 내지 (4)는 잉크 조성물(1) 보다 평균입도 변화가 작았다, 따라서 에폭시, 아지리딘, 카보디이미드 가교제와의 반응에 의해 제조된 모든 캡슐화 안료 분산액의 내용제성, 온도 안정성은 우수하였다.

에폭시 가교제인 글리세롤 폴리글리시딜 에테르 함량에 따른 캡슐화 안료 분산액의 안정성을 점검 하기 위해 상기 캡슐화 안료 분산액(1)의 제조와 동일한 방법을 이용하여 캡슐화 안료 분산액 (11), (12)를 제조하였다[표 4].

캡슐화 안료 분산액의 물성, 경시 안정성, 잉크 조성물 안정성(내용제성) 점검 결과를 [표 4]에 나타내었다.

* 잉크 조성물: 분산액(안료 5 질량%), 1,2-헥산디올 (캠트로스) 10 질량%, 글리세린 (LG 생활건강)30 질량% 및 물(잔량)

그 결과, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르 0.25 질량%로 반응시킨 캡슐화 안료 분산액(11)을 포함하는 잉크 조성물의 안정성(내용제성)은 캡슐화되지 않은 안료 분산액(1)과 유사하여, 캡슐화 반응에 의한 잉크 조성물 안정성 향상 효과가 없음을 확인하였다.

또한 글리세롤 폴리글리시틸 에테르 3.5% 질량으로 반응시킨 캡슐화 안료 분산액(12)는 캡슐화 반응 후 물성(평균 입도) 및 경시 안정성이 저하되는 결과를 얻었다. 이는 안료의 수분산성을 부여하는 분산제의 수용성기가 가교제의 에폭시기와의 반응에 의해 많이 감소하여, 결과적으로 안료의 분산 안정성이 감소하였기 때문이다.

따라서 캡슐화 반응에 의한 캡슐화 안료 분산액의 물성, 경시안정성 및 내용제성 향상을 위한 가교제의 함량은 15% 안료 분산액이 포함된 전체 잉크 조성물 대비 0.3% 이상 3% 이하가 적합하다.

1-3: 잉크 조성물의 제조

안료 분산액 또는 캡슐화 안료 분산액을 이용하여, 하기 표 5 및 6에 나타낸 바와 같은 조성으로 디지털 텍스타일 프린팅용 잉크 조성물 (1) 내지 (8)을 제조하였다. 즉, 각각의 안료 분산액 또는 캡슐화 안료 분산액을, 바인더 수지 및 수용성 유기 용제 등과 혼합하여, 각각의 잉크 조성물을 제조하였다. 캡슐화 안료 분산액을 사용한 잉크 조성물은 (1) 내지 (4)이며, 일반 안료 분산액을 사용한 잉크 조성물은 (5) 내지 (8)이다. 아울러, 제조된 잉크 조성물 (1) 내지 (8)의 물성을 하기 표 5 및 6에 나타내었다 [TAKELAC W-6110 (폴리우레탄, 미쓰이케미칼); 1,2-헥산디올 (캠트로스); 글리세린 (LG 생활건강); BYK-348 (폴리에테르변형 실록산, BYK); BT550 (1,2-벤즈아이소티아졸린-3-온, 씨디아이)].

실시예 2: 잉크 조성물의 특성 평가

2-1: 경시 안정성 평가

제조된 잉크 조성물을 각각 약 15 ml 정도, 20 ml 유리 바이알에 담아 밀폐하여 상온, 60℃ 및 80℃에서 보관하였다. 온도에 따른 경시안정성 변화를 측정하기 위해 날짜별로 샘플을 회수하여 각각 상온조건에서 평균입도, 점도, pH의 변화를 측정하였다.

평균입도는 Microtrac社의 Nanotrac™ 250 장비의 동적광산란(dynamic light scattering) 방식을 이용하여 3회 평균값(1회 측정당 1분)을 측정하여 나열하였고, 점도는 BROOKFEILD社의 LVDV-II B-type 점도계(CPE-40 스핀들 규격)를 이용하여 측정하였고, pH는 TOA社의 휴대용 HM-20P pH METER를 이용하여 측정하여, 하기 표 7 및 8에 나타내었다.

그 결과 표 7 및 8에서 알 수 있듯이, 일반 안료 분산액 또는 캡슐화 안료 분산액을 사용한 잉크 조성물 (1)~(8)의 평균 입도, 점도, pH는 고온 조건에서 장기간 보관되더라도 변화폭이 크지 않았다.

2-2: 잉크 내용제성 평가

캡슐화 분산액의 향상된 성능을 평가하기 위해 용제량을 늘린 잉크의 경시안정성을 평가하였다. 잉크 조성표는 하기 표 9, 10에 나타내었다.

상기 표 9, 10에서 제조한 잉크를 실시예 2-1에서 실시한 방법과 동일하게 경시 안정성을 평가하여 표 11, 12에 나타내었다.

표 12의 일반 분산액을 사용한 잉크 조성물(6) CYAN을 제외한 나머지 잉크들은 60℃ 보관시 큰 폭의 입도상승 및 점도 증가가 일어났으며 80℃에서는 모든 잉크가 안정성이 파괴되었다. 하지만, 표 11의 캡슐화 분산액을 사용한 잉크 조성물은 60℃까지 경시안정성에 큰 변화가 없으며 80℃에서는 MAGENTA만 물성변화가 일어났다. 따라서 본 발명의 캡슐화 방법은 안료잉크의 안정성에 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있다.

2-3: 잉크 장기 출력성 평가

앱손 헤드 DX7이 장착된 산업용 프린트 VJ01924(MUTOH社)의 카트리지에 잉크 조성물 (1) 내지 (8)을 각각 충전하였다. 출력조건은 단색으로 하고 해상도 360X720에 4 pass로 원단 넓이 1400 cm로 출력하였다. 각 잉크의 장기토출능력을 확인하기 위해 매 오토클리닝 없이 10m 출력 시 마다 노즐을 체크하여 최대 출력거리까지 출력하여 노즐막힘을 확인하였다. 각 출력성의 평가기준은 다음과 같다.

◎: 노즐 막힘 0-1개

○: 노즐 막힘 2-3개

△: 노즐 막힘 4-5개

▲: 노즐 막힘 6-7개

×: 노즐 막힘 8개 이상

표 13에서 알 수 있듯이, 본 캡슐화 안료 분산액을 포함하는 잉크조성물 (1), (2), (3), (4)는 상기 조건으로 출력 시, 노즐 막힘이 0-1개 이하의 수준으로 우수한 장기 출력성을 나타낸 반면 일반 분산액으로 제조한 잉크조성물 중 잉크 조성물 (6), (7), (8)은 노즐 막힘 횟수가 이보다 더 많이 발생하여, 캡슐화 안료 분산액을 활용한 경우보다 장기토출능력이 떨어짐을 확인하였다.

2-4: 견뢰도 평가

앱손 헤드 DX7가 장착된 산업용 프린트 VJ-1924(MUTOH社)의 카트리지에 잉크 조성물 (1) 내지 (8)을 각각 충전해 프린트하였다. 출력 조건은 단색으로 해상도 720X720에 4 pass로 출력하였고 원단은 Roll타입의 CM40's 평직 면직물에 출력한 후 180℃에서 3분간 핫프레스(Hot-press)한 뒤 평가 규격에 맞게 날염물을 제단하여 견뢰도 평가를 진행하였다.

제조된 날염물에 대하여, KSK ISO 105-X06: 2014(A1S법)에 준하여 실험을 실시하였고, 표준회색 색표에 의해 변퇴색과 오염정도를 판정하여 1급~5급까지 등급을 판정하였다. 1급이 가장 퇴색이 크고 5급에 가까울수록 퇴색이 적다.

아울러, 제조된 날염물에 대하여, KSK ISO 105-X12: 2016(크로크미터법)에 준하여 평가를 실시하였으며 표준회색 색표에 의해 오염정도를 판정하여 1급에서 5급까지 표시하였고, 5급이 가장 우수한 것이다.

그 결과 표 14에서 알 수 있듯이, 캡슐화 안료 분산액이 사용된 잉크 조성물 (1) 내지 (4)는 일반 안료 분산액이 사용된 잉크 조성물 (5) 내지 (8)에 비해 일광 견뢰도와 마찰 견뢰도가 향상된 경향을 나타내었고, 세탁 견뢰도의 오염(면) 항목에 있어서도 보다 우수한 등급을 판정 받았다. 따라서, 안료 분산액을 캡슐화할 경우 잉크 조성물의 우수한 견뢰도와 높은 안정성을 기대할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

다음을 포함하는 잉크 조성물:
(a) 캡슐화 안료 분산액;
(b) 바인더 수지; 및
(c) 수용성 유기 용제.
제1항에 있어서,
상기 캡슐화 안료 분산액은 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제2항에 있어서,
상기 분산제는 스티렌, 클로로 스티렌, 비닐톨루엔, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타) 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, , 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노(메타)아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, N-페닐말레이미드, N-(4-클로로페닐)말레이미드, 메타 아크릴산, 말레인산, 및 이타콘산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제2항에 있어서,
상기 가교제는 에폭시, 이소시아네이트, 카보디이미드, n-메틸올, 옥사졸린 및 실란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제2항에 있어서,
상기 바인더 수지는 우레탄계 바인더 수지인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수용성 유기 용제는 1,2-알칸디올류, 알코올류, 글리콜에테르류 및 피롤리돈류로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 보습제, 계면활성제, 경화촉진제, 접착촉진제, 충전제, 소포제, 용해보조제, 침투조절제, 점도 조절제, pH 조절제, 산화방지제, 보존제, 부식방지제, 킬레이팅제, 방부제 및 응집방지제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제7항에 있어서,
상기 보습제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 2-부텐-1,4-디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜, 수평균 분자량 2000을 넘지 않는 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 이소프로필렌 글리콜, 이소부틸렌 글리콜, 글리세린, 디글리세린 및 폴리글리세린으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제7항에 있어서,
상기 계면활성제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 및 플루오르계 계면활성제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 캡슐화 안료 분산액 내의 안료 3 내지 7 질량%, 바인더 수지 3 내지 14 질량% 및 수용성 유기 용제 0.5 내지 10 질량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제7항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 보습제 10 내지 35 질량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제7항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 계면활성제 0.05 내지 10 질량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제2항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 15% 안료 분산액이 포함된 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 가교제 0.25 내지 3.5 질량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 잉크 조성물은 디지털 텍스타일 프린팅용인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물.
다음 단계를 포함하는 잉크 조성물의 제조방법:
(a) 안료를 분산제로 분산시킨 후, 가교제를 첨가하여, 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 단계; 및
(b) 캡슐화 안료 분산액, 바인더 수지 및 수용성 유기 용제를 혼합하여, 잉크 조성물을 제조하는 단계.
제15항에 있어서,
상기 분산제는 스티렌, 클로로 스티렌, 비닐톨루엔, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타) 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, , 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-클로로프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노(메타)아크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, p-노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 (메타)아크릴레이트, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 (메타)아크릴레이트, 메틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 에틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 프로필 α-히드록시메틸 아크릴레이트, 부틸 α-히드록시메틸 아크릴레이트, N-페닐말레이미드, N-(4-클로로페닐)말레이미드, 메타 아크릴산, 말레인산, 및 이타콘산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 가교제는 에폭시, 이소시아네이트, 카보디이미드, n-메틸올, 옥사졸린 및 실란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 바인더 수지는 우레탄계 바인더 수지인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 수용성 유기 용제는 1,2-알칸디올류, 알코올류, 글리콜에테르류 및 피롤리돈류로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 보습제, 계면활성제, 경화촉진제, 접착촉진제, 충전제, 소포제, 용해보조제, 침투조절제, 점도 조절제, pH 조절제, 산화방지제, 보존제, 부식방지제, 킬레이팅제, 방부제 및 응집방지제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제20항에 있어서,
상기 보습제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 2-부텐-1,4-디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜, 수평균 분자량 2000을 넘지 않는 폴리에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 이소프로필렌 글리콜, 이소부틸렌 글리콜, 글리세린, 디글리세린 및 폴리글리세린으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제20항에 있어서,
상기 계면활성제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 및 플루오르계 계면활성제로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 캡슐화 안료 분산액 내의 안료 3 내지 7 질량%, 바인더 수지 3 내지 14 질량% 및 수용성 유기 용제 0.5 내지 10 질량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제20항에 있어서,
상기 보습제는 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 10 내지 35 질량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제20항에 있어서,
상기 계면활성제는 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 0.05 내지 10 질량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 가교제는 15% 안료 분산액이 포함된 전체 잉크 조성물 100질량%에 대하여, 0.25 내지 3.5 질량%로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 가교제를 첨가한 후, 30 내지 80 ℃의 온도에서 반응시켜 캡슐화 안료 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는, 잉크 조성물의 제조방법.