KR20210014505A - 보드마커용 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물은, 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부, 백색 안료 25~30 중량부, 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 포함하며, 백색 안료는 이산화티타늄을 포함하며, 평균 입자의 크기가 50~100nm일 수 있다.

Description

보드마커용 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법 {WHITE COLOR INK COMPOUND FOR BOARD MARKER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 보드마커에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 필터식 보드마커에서 사용됨을 예상하며 백색 잉크의 침전 및 촉 분리 현상이 발생하지 않는 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 보드마커는 화이트 보드를 대상으로 하는 것으로서 백색이 아닌 유색 잉크를 포함하며, 화이트 보드에 판서하기 위한 용도로 사용된다. 하지만, 화이트 보드가 아닌 유리 보드나 녹색 칠판 등에서는 백색 잉크의 보드마커의 사용이 필요하다.
물론, 백색 잉크 조성물도 개발되어 있기는 하지만, 종래의 백색 잉크는 에틸알코올에 백색의 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여 사용하며, 식용으로도 사용되는 건조지연제와 실리콘제, 표면활성제인 계면활성제 등을 첨가하여 사용하기도 한다. 하지만, 종래의 백색 잉크는 필체의 피막이 보드 면에 쉽게 점착되어 지워지지 않는 문제점이 있고 백색 안료와 첨가제 간의 층분리와 촉 분리현상이 발생되어 판서 시마다 매번 흔들어 줘야하는 불편함이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국공개특허 제10-2009-0124482호에는 유성 백색 겔 잉크 조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 상기 백색 겔 잉크 조성물은 알코올, 폴리비닐부티랄수지, 백색안료, 중백제, 결착제, 분산제, 침강방지제, 이형제 및 유화제를 포함하며, 흑색이나 녹색 칠판, 유리, 우드목 등의 필기면에 필기가 가능하고, 필기 후 오랜 시간이 경과하여도 소거성이 뛰어나다고 한다.
하지만, 상기 백색 겔 잉크 조성물에 사용된 알코올이 15~25 중량부인 것에 비해, 산화티타늄을 포함하는 백색 안료는 20~25 중량부로 혼합되어 100~133% 정도 과하게 혼합되지만, 실제로 백색 잉크의 백색도는 그리 높지 않았다.
또한, 종래의 백색 잉크에서 산화티타늄의 입자 크기는 약 5~10 nm 크기로 가공되는데, 이는 침천물이 발생하지 않도록 산화티타늄의 입자를 작게 하기 위한 목적으로 미세하게 공급되었다. 하지만, 산화티타늄의 입자가 너무 미세함으로써 상술한 백색도나 빛 투과율에서 문제가 발생하기도 하였다.
본 발명은 필체가 거미줄처럼 박리되게 하여 녹색 칠판 및 투명 유리 보드에서도 백색의 마킹잉크를 사용 가능하며, 기존의 물백묵이나 분필이 갖고 있는 문제점을 해소할 수 있는 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 유색 보드 및 투명 유리 보드에 백색 잉크를 사용해도 자연스럽게 판서할 수 있으며 판서된 필체가 보드 표면에 일정기간 잉크가 보습을 갖고 필체의 피막이 형성하게 하여 일정기간 후에도 잘 지워질 수 있는 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 백색 안료로서 산화티타늄 등을 이용하되, 산화티타늄을 많이 사용하지 않아도 백색도나 빛 투과율을 효과적으로 개선할 수 있는 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물은, 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부, 백색 안료 25~30 중량부, 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 포함하며, 백색 안료는 이산화티타늄을 포함하며, 평균 입자의 크기가 50~100nm일 수 있다.
기존의 보드마커용 백색 잉크에서는 이산화티타늄과 같은 백색 안료의 평균 입자의 크기가 5~10nm로서 매우 작았으며, 침전을 막기 위해 백색 안료의 입자 크기를 작게 하였고 알코올에 비해서 그 성분비율도 매우 높게 유지하였지만, 백색도나 빛 투광도가 낮았다.
하지만, 본 실시예에서는 백색유기화합물을 사용함으로써, 백색 안료의 평균 입자 크기를 약 10배 정도 크게 하여도 침전이 발생하지 않고, 성분비율을 기존에 비해 약 1/3~1/4 정도 사용하여도 백색도와 빛 투광도를 더 높게 유지할 수 있다.
백색 잉크 조성물은 백색유기화합물을 알코올에 분산 희석시킨 후, 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용하여 교반하여 제공될 수 있다.
백색 잉크 조성물에 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 40~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 제공될 수 있다.
백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공될 수 있으며, 계면 활성제는 표면 장력을 유지하기 위해서 제공될 수 있는데, 계면 활성제로 지방산염 계면 활성제, 알파슬폰지방산에스테르의 지방산계 계면활성제, 에스테르형 계면활성제, 아미노산계 계면 활성제, 베타인계 계면 활성제 중 적어도 하나를 포함하여 제공될 수 있다.
백색 잉크 조성물은 폴리옥시에틸렌라우릴에테르계, 부틸 스테아레이트계 또는 액상 파라핀계 실리콘을 포함하는 이형제를 더 포함할 수 있는데, 이형제는 알코올 100중량부에 3 ~ 7 중량부로 혼합됨으로써 종래보다 더 적게 사용하는 것도 가능하다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물의 제조방법은, (a) 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부를 희석하는 단계, (b) 백색유기화합물이 희석된 알코올에 백색 안료 25~30 중량부를 혼합하여 제1차 교반하는 단계, 및 (c) 상기 (b)의 혼합물에 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 혼합하고 중탕으로 제2차 교반하는 단계를 포함할 수 있다.
백색 안료는 이산화티타늄을 포함할 수 있으며, 백색 안료의 평균 입자의 크기가 50~100nm 일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용하여 제1차 교반을 수행할 수 있으며, 제1차 교반은 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 50~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 수행될 수 있다.
백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공될 수 있다.
계면 활성제는 표면 장력을 유지하기 위해서 제공될 수 있으며, 계면 활성제로 지방산염 계면 활성제, 알파슬폰지방산에스테르의 지방산계 계면활성제, 에스테르형 계면활성제, 아미노산계 계면 활성제, 베타인계 계면 활성제 중 적어도 하나를 포함하여 제공될 수가 있다.
상기 (c) 단계에서 폴리옥시에틸렌라우릴에테르계, 부틸 스테아레이트계 또는 액상 파라핀계 실리콘을 포함하는 이형제를 혼합하여 제2차 교반을 수행할 수 있으며, 여기서 이형제는 알코올 100중량부에 3 ~ 7 중량부로 혼합될 수 있다.
제1차 교반은 분산제를 백색 안료와 혼합한 후, 35~45도(℃)에서 분산 교반하여 수행되고, 제2차 교반은 45~55도(℃)에서 250~400 rpm으로 세팅된 교반기로 2~4시간 중탕 교반하여 수행될 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법은 알코올에 백색유기화합물을 희석하여 사용함으로써, 기존에 비해 백색 안료의 입자 크기를 크게 형성할 수도 있고, 상대적으로 더 적은 양의 백색 안료를 사용하여도 더 백색도가 우수하고 빛 투과율도 낮은 백색 잉크를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 백색 잉크 조성물은 필체가 거미줄처럼 박리되게 하여 녹색 칠판 및 투명 유리 보드에서도 백색의 마킹잉크를 사용 가능하며, 기존의 물백묵이나 분필이 갖고 있는 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법은 유색 보드 및 투명 유리 보드에 백색 잉크를 사용해도 자연스럽게 판서할 수 있으며 판서된 필체가 보드 표면에 일정기간 잉크가 보습을 갖고 필체의 피막이 형성하게 하여 일정기간 후에도 잘 지워질 수 있다.
본 발명의 백색 잉크 조성물 및 그 제조방법은 백색 안료로서 일반적인 이산화티타늄(TiO2) 등을 이용하되, 산화티타늄을 많이 사용하지 않아도 백색도나 빛 투과율을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 백색 잉크 조성물과 비교예 3의 백색 잉크의 침전 분리 형상을 분리하기 위한 사진이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
실시예 1
본 실험에서 본 발명의 일 실시예에 따른 보드마커는 필터식 보드마커로서, 펜대, 펜대에 수용되어 잉크를 머금는 필터, 및 펜대의 일측에 노출되며 모세관 작용만을 이용하여 필터로부터 잉크를 전달받는 펜촉을 포함하며, 필터식 보드마커는 누름이나 펌핑 방식의 밸브 없이 모세관 작용을 이용하여 펜대 내의 잉크가 필터 및 펜촉을 통해서 지속적으로 공급될 수 있다.
참고로, 종래의 백색 잉크를 포함하는 보드마커는 펜대 내에 탱크를 포함하며, 펜촉을 가압하여 발생하는 펌핑의 힘으로 밸브를 열어 잉크를 이동시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 탱크 내에서는 일정 시간이 지나면 백색 잉크 내에서 이산화티타늄이 분리되어 침전이 되었기 때문에, 사용 전에는 반드시 펜대를 흔들어 침전 상태를 다시 부유시키는 과정이 필요하였다.
다시 본 실시예를 참조하면, 필터는 솜 등을 이용하여 형성되어 펜대 내에서 잉크를 머금고 있으며, 펜촉은 펠트·합성수지 등으로 형성되어 필터를 적시는 잉크가 모세관 작용에 의해서 나오도록 하게 하는 필터식(Filter Style) 보드마커에 적용될 수 있다. 또한, 이러한 과정에서 백색 잉크의 고질적인 문제이었던 잉크의 점성과 분리현상, 침전 등을 개선하고, 그로 인해 백색 잉크가 펜촉으로 토출되지 않아 사용이 불가능하게 되었던 문제를 해결할 수 있다.
본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물은 백색 안료, 용제, 호제, 분산제, 이형제, 계면활성제, 가소제, 윤활제 등 첨가제를 혼합하여 제공될 수 있다.
이에 필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물은, 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부, 백색 안료 25~30 중량부, 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 포함하며, 백색 안료는 이산화티타늄을 포함하며, 평균 입자의 크기가 약 50~100nm일 수 있다.
백색 잉크 조성물은 백색유기화합물을 알코올에 분산 희석시킨 후, 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용하여 교반하여 제공될 수 있다.
백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공될 수 있으며, 계면 활성제는 표면 장력을 유지하기 위해서 제공될 수 있는데, 계면 활성제는 음 이온계 계면활성제로서 지방산염 및 알파슬폰지방산에스테르 등의 지방산계(음이온), 비이온계 계면활성제는 침투성이 좋은 에스테르형 계면활성제와 양성이온계 계면활성제로는 알킬아미노지방산염 등의 아미노산, 알킬베타인 등의 베타인계가 사용될 수 있다.
또한, 상술한 혼합물들 중 어느 하나와 이형제인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 부틸 스테아레이트 중에서 실리콘 또는 액상 파라핀 중 실리콘을 사용할 수 있으며, 건조지연제로서 당지방산에스테르, 폴리글리세린에스테르 혼합하여 사용할 수도 있다.
알코올 100 중량부를 기준으로, 백색 안료는 이산화티타늄 25 ~ 30 중량부를 혼합하여 사용할 수 있으며, 호제 및 첨가제와 용해하는 과정에서 필체의 유연성, 분산성과 침전방지, 색상 분리 방지를 위해 백색 안료의 평균 입자 크기가 약 50~100 나노미터가 되도록 제공될 수 있다.
이는 5~10 나노미터의 입자 크기를 갖는 종래의 이산화티타늄의 입자보다 훨씬 큰 입자로서, 필체의 선명도, 발색도, 은폐력, 착색력, 필체 소거성과 잉크의 층간 분리와 촉 분리성을 예방하는데 있어서 월등히 좋을 수 있다.
호제는 백색 잉크 조성물의 첨가제와 용해 및 혼합하는 과정에서 점도안정 및 조정, 잉크의 침전이나 분리현상의 방지, 잉크의 말림성 강화, 잉크의 비산 방지 등의 역할을 할 수 있다. 수지의 함량은 2~4 중량부로 할 수 있다. 호제의 함량이 2 중량부 미만일 경우 펜촉에서 안료와 첨가제가 서로 분리되어 안료의 침전 현상이 발생될 수 있으며, 4 중량부 이상일 경우 백색 안료와 첨가제 간의 과밀 점성으로 인해 잉크가 촉에서 토출이 안 되어 필기 불량이 발생될 수 있다.
백색 잉크 조성물은 백색유기화합물을 알코올에 분산 희석시킨 후, 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 하나 혹은 둘 이상을 혼합 및 교반하여 제공될 수 있다. 그리고 백색 잉크 조성물에 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 40~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 제공될 수 있다.
용제는 호제와의 용해를 적절하게 조절하여 잉크 점도와 건조성을 일정하게 조절하는 역할을 할 수 있으며, 백색 안료와의 적절한 분산성 조절의 역할을 한다. 추가 첨가제와 융해과정에서 잉크의 오그라짐과 번짐 현상을 방지하는 기능을 가질 수 있다.
용제의 함량 여부에 따라, 함량이 기준치보다 낮으면 잉크의 점도가 낮아 백색의 안료와 첨가제 간의 촉 분리현상이 발생하며 기준치보다 높게 투입되면 상대적으로 잉크의 점도가 높아 안료의 분리현상과 잉크가 촉으로 토출을 어렵게 하는 요인이 되기도 한다. 용제로 사용하는 것은 인체에 무해한 저비점 용매인 에틸알콜 99.5%~99.9%의 정제된 용매만 사용할 수 있다.
분산제는 고분자 습윤 분산제, 레시틴등을 사용하나 제한을 받지는 않는다. 각 첨가제간 분산성을 증가시키고 안료의 침전방지와 첨가제 간의 분리방지 기능을 한다.
침강방지제는 백색 안료와 첨가제 간의 용해과정에서 각 첨가제들의 층간 분리되는 현상과 백색 안료 침전 방지역할 기능을 할 수 있다. 약 0.15 ~ 0.30 중량부를 첨가하는 침강방지제는 스테아린산 알루미늄, 실리카(실리콘 디옥사이드)폴리아미드, 왁스 중에서 하나가 사용될 수 있다
기준 용량 범위의 침강방지제인 경우 안정적인 용해되어 펜촉 층분리 및 침전 방지, 색상의 발색도, 은폐력, 소거성에도 탁월한 효과가 있다.
백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공될 수 있으며, 5~12 중량부의 함량으로 혼합될 수 있다. 수성 백색유기화합물은 증류수와 혼합되어 용해하여 다른 첨가제 간의 안정적인 결합을 유지하게 하며 백색 안료의 침전을 방지하고 장기 보관 시에도 잉크의 층 분리 예방을 하는 중요한 역할을 할 수 있다. 판서 시 필체가 안정적으로 촉으로부터 토출되게 하고 판서 후 부드럽게 필체가 소거가 되게 하여 선명도와 말림성을 좋게 하는 역할을 할 수 있다.
가소제는 잉크를 투입한 보드마커로 녹색의 보드에 필체 후 용제가 휘발됨에 따라 보드 면에 코팅막이 형성되어 필체의 소거성, 즉 지움성을 좋게 하고 표면으로부터 필체된 잉크의 박리를 용이하게 하며 보드 면의 잉크 잔상으로 인한 오염을 제거하는 중요한 역할을 할 수 있다. 가소제는 디옥틸프탈레이트(DOP; dioctyl phthalate), 디옥틸아디페이트(DOA; dioctyl adipate), 이소옥틸스테아레이트(iso octyl stearate), 디옥틸 세바케이트(DOS; dioctyl sebacate)중 하나 혹은 두 개 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
가소제는 5 ~ 10 중량부로 제공될 수 있는데, 본 실시예에 따른 백색잉크 조성물에서 제시된 기준치 함량보다 높으면 코팅막이 산발되어 보드 면에 필체가 번지는 현상이 발생되어 오히려 오염 제거의 순기능보다 필체의 선명도가 산개되어 옅어지는 문제점을 가져올 수 있다. 반대로 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 가소제의 함량이 기준치보다 적으면 코팅막이 얇아져 잉크가 보드 면에 점착되어 필체를 소거 시 백색 잉크의 잔상, 즉 보드의 오염도가 커지고 지움성에 문제가 발생할 수 있다.
이형제는 계면활성제계 화합물인 HLB(Hydrophile -Lipophile Balance) 10.5 이하인 저점도의 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노 및 트리올레이트의 솔비탄 지방산 에스테르와 실리콘 및 액상 유동파라핀 중 반드시 실리콘을 포함한 하나 혹은 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이형제 역시 알코올 100중량부에 3 ~ 7 중량부로 혼합될 수 있는데, 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 기준치 이하의 함량인 경우 필체가 보드 표면 박리가 안 되고 안료가 보드에 점착이 되어 보드 표면에 잉크 잔상이 생기며 지움성도 떨어질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 제시된 기준치보다 이형제의 함량이 높을 경우, 필체된 잉크가 보드 표면에서 필체의 잉크가 쉽게 박리될 수 있으나 필체가 과도하게 퍼지는 현상이 생기고 첨가제에서 유분의 과잔류로 보드 표면이 잔존하는 유분으로 인해 심하게 번질거리는 문제점이 발생할 수 있다.
계면활성제는 필체가 보드 면에 표면장력을 적절히 유지시킬 수 있다. 필체된 잉크가 보드 표면으로부터 피막이 잘 형성되어 소거 시 말려서 떨어지는 하는 역할을 하며 지움성 향상과 필체의 표면 박리를 용이하게 하고 필체의 선명도도 일정하게 유지하게 하고 필체의 유연성을 향상시키는 역할을 한다.
약 1 ~ 3 중량부를 기준으로 하는 계면 활성제는 음 이온계 계면활성제로는 지방산염 및 알파슬폰지방산에스테르 등의 지방산계(음이온), 비이온계 계면활성제는 침투성이 좋은 에스테르형 계면활성제와 양성이온계 계면활성제로는 알킬아미노지방산염 등의 아미노산, 알킬베타인 등의 베타인계 가 바람직하며 이들의 혼합물 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 계면 활성제가 제시된 기준치 이하의 함량인 경우 용제의 휘발성에 따라 약해진 잉크의 장력으로 표면 피막이 얇아져 지움성이 떨어지고 잉크가 보드에 점착되어 잉크 잔상의 정도가 심하여지는 문제가 발생하며, 제시된 기준치보다 함량이 높으면 안료와 첨가제 간의 과도한 표면장력으로 필체의 번짐 현상이 발생할 수가 있다.
건조지연제는 펜촉(Nib)에서 잉크가 마르는 속도를 지연시키는 기능을 하며 자당지방산에스테르, 폴리글리세린에스테르 중 하나 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 건조지연제가 0.5 중량부보다 작으면 펜촉(nib)이 쉽게 마를 수 있으며, 1.5중량부보다 크면 판서 후의 필체된 잉크가 잘 마르지 않을 수가 있다.
본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물을 제조하기 위해서, 먼저 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부를 희석하고, 백색유기화합물이 희석된 알코올에 백색 안료 25~30 중량부를 혼합하여 제1차 교반을 수행할 수 있다. 그리고 제1차 교반의 혼합물에 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 혼합하고 중탕으로 제2차 교반을 수행할 수 있다. 여기서 백색 안료로는 이산화티타늄이 사용될 수 있으며, 이산화티타늄의 평균 입자의 크기는 약 50~100nm을 형성하도록 제공될 수 있다.
제1차 교반에서 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용할 수 있으며, 제1차 교반은 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 50~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 수행될 수 있다.
비교예 1, 2
필터(Filter)식 보드마커에 본 실시예에서 제시하고 있는 수치의 최소범위와 최대범위를 벗어난 조건으로 조성한 잉크조성물을 사용한 잉크를 실시예 1과 비교하기 위해 비교예 1, 비교예 2로 구분하였다.
비교예 3
필터(Filter)식 보드마커에 기존 선 발명 등록된 잉크조성물을 사용하여 실시 예1과 비교하기 위해 비교예 3으로 구분하였다.
[표 1]
Figure pat00001
물성 실시 비교 평가 방법
상기 비교에서는 펜촉(nib), 필터(Filter), 펜대(Body)를 포함하는 보드마커를 이용하며, 동일한 보드마커를 대상으로 (1) 실시예 1에서는 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물 4g을 주입하였고, (2) 비교예 1에서는 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 알코올 100중량부에 백색유기화합물 3 중량부, 백색 안료 20 중량부, 건조지연제 0.4 중량부, 계면활성제 0.5 중량부를 포함하였으며, 백색 안료는 평균 입자 크기 50~100nm의 이산화티타늄을 이용하였고, 이렇게 구성된 비교예 1의 백색 잉크 조성물 4g을 주입하였다. (3) 비교예 2에서는 본 실시예에 따른 백색 잉크 조성물에서 알코올 100중량부에 백색유기화합물 15 중량부, 백색 안료 35 중량부, 건조지연제 1.6 중량부, 계면활성제 3.5 중량부를 포함하였으며, 백색 안료는 평균 입자 크기 50~100nm의 이산화티타늄을 이용하였고, 이렇게 구성된 비교예 2의 백색 잉크 조성물 4g을 주입하였다. (4) 5~10nm 입자 크기의 이산화티타늄을 포함하는 종래의 백색 잉크 조성물로서, 4g을 주입하였다.
실시예 1, 비교예 1 내지 3의 보드마커를 이용하여 녹색 칠판에 일정한 시간 간격으로 필체한 후 시간 경과에 따라 지움과 판서를 되풀이하고 아래의 물성 실시 비교 테스트하였다.
1. (잉크의 저장체) 분리 및 침전
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크를 투입한 후 일정시간의 경과에 따라 펜 기구물 내에서의 잉크의 안료와 첨가제 간의 분리도 및 색상 침전도의 상태를 단기·장기 시간적 관점에서 평가하였다.
본 평가에서 '양호'는 잉크가 저장체에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 전혀 안되어 펜촉으로 전달의 용이한 상태를 의미하며, '보통'은 잉크가 저장체에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 일부 되었으나 펜촉으로 전달될 수 있는 상태를 의미하며, '나쁨'은 잉크가 저장체에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 되어 펜촉으로 전달이 곤란한 상태를 의미하며, '매우 나쁨'은 잉크가 저장체에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 완전히 되어 펜촉으로 전달 불가한 상태를 의미할 수 있다.
2. (잉크의 펜촉) 분리 및 침전
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크를 투입한 후 일정시간의 경과에 따라 펜촉에서의 잉크의 첨가제 간의 분리도 및 색상 침전도의 상태를 평가하였다.
본 평가에서 '양호'는 잉크가 펜촉에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 전혀 안되어 판서가 부드러운 경우를 의미하며, '보통'은 잉크가 펜촉에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 일부 되었으나 판서가 어느 정도 가능한 상태를 의미하며, '나쁨'은 잉크가 펜촉에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 되어 판서가 어려운 상태를 의미하며, '매우 나쁨'은 잉크가 펜촉에서 안료와 첨가제간 분리 및 침전이 완전히 되어 판서가 불가능한 상태를 의미할 수 있다.
3. 잉크의 촉 유출도(잉크 전달성)
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크를 투입한 후 잉크가 저장체에서 펜촉으로 전달성 여부를 평가하였다.
본 평가에서 '양호'는 잉크가 저장체로부터 펜촉으로의 전달성이 좋아 판서가 부드러운 경우를 의미하며, '보통'은 잉크가 저장체로부터 펜촉으로의 전달성이 보통이라 판서가 어느 정도 부드럽지 못한 상태를 의미하며, '나쁨'은 잉크가 저장체로부터 펜촉으로의 전달성이 잘 안되어 판서가 어려운 상태를 의미하며, '매우 나쁨'은 잉크가 저장체로부터 펜촉으로의 전달성이 전혀 안되어 판서가 불가능한 상태를 의미할 수 있다.
4. 잉크의 색상의 은폐도(선명도)
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크가 판서후의 필체의 은폐력 정도를 육안 평가를 하였다.
본 평가에서 '양호'는 은폐력이 좋아 필체의 선명도가 아주 좋은 상태를 의미하며, '보통'은 은폐력이 어느 정도 좋아 필체의 선명도가 어느 정도 좋은 상태를 의미하며, '나쁨'은 은폐력이 나빠 필체의 선명도가 흐릿한 상태를 의미하며, '매우 나쁨'은 은폐력이 매우 나빠 필체의 선명도가 점점 흐릿해지는 상태를 의미할 수 있다.
5. 잉크의 표면 소거성(지움성1)
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크를 녹색칠판에 판서 후 일정기간 경과후의 필체의 단기·장기 소거성 정도를 시간적 관점에서 육안 평가하였다.
본 평가에서 단기(1~3일), 중기(3일~7일), 장기(7일~30일)를 시간적 기준으로 구분하고, '양호'(깨끗하게 지워짐), '보통'(어느 정도 깨끗하게 지워짐), '나쁨'(잘 지워지지 않음) 및 '매우 나쁨'(전혀 지워지지 않음)을 기준으로 종합적으로 평가하였다.
6.조성된 잉크의 표면 박리도(지움성2)
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크를 판서 후 일정기간 경과후의 필체의 말리는 현상이 뭉쳐서 표면에서 박리(소거)되어지는 정도를 육안 평가하였다.
본 평가에서 '양호'는 잉크가 거미줄처럼 온전하게 뭉쳐져 표면에서 완전히 박리되는 경우에 해당하며, '보통'은 잉크가 거미줄처럼 일부 뭉쳐져 표면에서 부분적인 박리되는 경우에 해당하며, '나쁨'은 잉크가 박리되지 않고 잉크가루가 표면에 점착되어 부분적으로 보드표면을 오염시키는 경우에 해당하며, '매우 나쁨'은 잉크가 완전히 박리되지 않고 미세 잉크가루가 점착되어 보드 표면을 완전히 오염시키는 경우에 해당할 수 있다.
7. 잉크의 오염도(잉크 잔상 존재)
상기 물성 비교 평가 방법으로 조성된 잉크가 녹색칠판에 일정한 간격으로 판서 후 지움을 반복하여 단기·장기 판면 오염도의 정도를 시간적 관점에서 평가하였다.
본 평가에서 단기(1~7일), 중기(7일~14일), 장기(14일~30일)를 시간적 기준으로 구분하고, '양호'(잉크 잔상과 잉크오염의 점착 없이 칠판 표면이 깨끗하게 유지), '보통'(잉크 잔상과 잉크오염이 미세하게 상존하지만 어느 정도 표면이 깨끗하게 유지), '나쁨'(잉크 잔상과 잉크오염이 점착이 되고 부분적으로 표면에 얼룩이 생김) 및 '매우 나쁨'(잉크 잔상과 잉크오염이 점착이 되어 표면에 지저분한 얼룩이 생김)을 기준으로 종합적으로 평가하였다.
비교 실시 (종합) 평가
상기 실시·비교 평가표에서 볼 수 있듯이, 본 발명이 제시하고 있는 첨가제의 수치 범위 내에서의 실시예 1에서는 백색 잉크 조성물의 분리 및 침전의 정도와 잉크의 전달성(유출도)정도, 색상의 은폐력, 표면 소거성, 표면 박리도, 표면 오염도 정도에서 비교예 1, 2보다 월등히 우수한 결과가 도출되었음을 볼 수 있다.
특히 비교예 3과의 비교를 보면, 종래의 판매되고 있는 백색 잉크 조성물의 경우 필터식 보드마커의 구조를 가진 기구물에서는 점성의 차이로 잉크가 촉으로 전달되는 속도가 현저하게 낮거나 아예 전달이 안 되어 필체 자체가 불가능하였으며, 색상과 첨가제의 유분들 간의 심각한 촉 분리현상이 발생되고, 잉크 저장체에서도 백색의 안료와 첨가제의 유분의 침전과 심각한 분리현상으로 필체 시 유분만 토출되어 필체로서의 기능을 아예 상실하는 결과가 도출되고 있음을 볼 수 있다.
도 1은 실시예 1의 백색 잉크 조성물과 비교예 3의 백색 잉크의 침전 분리 형상을 분리하기 위한 사진이다.
도 1을 보면, (A)는 비교예 3의 백색 잉크를 저장하였을 때의 잉크 분리 현상이 발생한 경우이며, (B)는 실시예 1의 백색 잉크로서 비교예 3과 동일한 조건에서도 잉크 분리 현상이 발생하지 않은 경우를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물에 있어서,
    알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부, 백색 안료 25~30 중량부, 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 포함하는 백색 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백색 안료는 이산화티타늄을 포함하며, 평균 입자의 크기가 50~100nm인 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 백색 잉크 조성물은 상기 백색유기화합물을 상기 알코올에 분산 희석시킨 후, 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용하여 교반하여 제공되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백색 잉크 조성물에 상기 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 40~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 제공되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계면 활성제는 표면 장력을 유지하기 위해서 제공되며,
    상기 계면 활성제로 지방산염 계면 활성제, 알파슬폰지방산에스테르의 지방산계 계면활성제, 에스테르형 계면활성제, 아미노산계 계면 활성제, 베타인계 계면 활성제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 백색 잉크 조성물은 폴리옥시에틸렌라우릴에테르계, 부틸 스테아레이트계 또는 액상 파라핀계 실리콘을 포함하는 이형제를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이형제는 상기 알코올 100중량부에 3 ~ 7 중량부로 혼합된 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물.
  9. 필터식 보드마커에 적용 가능한 백색 잉크 조성물의 제조방법에 있어서,
    (a) 알코올 100중량부에 백색유기화합물 5~12 중량부를 희석하는 단계;
    (b) 상기 백색유기화합물이 희석된 상기 알코올에 백색 안료 25~30 중량부를 혼합하여 제1차 교반하는 단계;
    (c) 상기 (b)의 혼합물에 건조지연제 0.5~1.5 중량부, 계면활성제 1~3 중량부를 혼합하고 중탕으로 제2차 교반하는 단계;를 포함하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 백색 안료는 이산화티타늄을 포함하며, 평균 입자의 크기가 50~100nm인 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 호제로서 폴리비닐아세테이트, 비닐아세테이트 아크릴 공중합 수지, 염화비닐 폴리비닐부티랄수지 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 제1차 교반을 수행하는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1차 교반은 상기 호제를 가루 형태로 혼합한 후, 상온 40~60도의 온도에서 2~4시간 교반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 백색유기화합물은 실리카와 아크릴수지를 알카리 이온수에 녹여 제공되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 계면 활성제는 표면 장력을 유지하기 위해서 제공되며,
    상기 계면 활성제로 지방산염 계면 활성제, 알파슬폰지방산에스테르의 지방산계 계면활성제, 에스테르형 계면활성제, 아미노산계 계면 활성제, 베타인계 계면 활성제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 폴리옥시에틸렌라우릴에테르계, 부틸 스테아레이트계 또는 액상 파라핀계 실리콘을 포함하는 이형제를 혼합하여 상기 제2차 교반을 수행하며, 상기 이형제는 상기 알코올 100중량부에 3 ~ 7 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1차 교반은 분산제를 상기 백색 안료와 혼합한 후, 35~45도(℃)에서 분산 교반하여 수행되고, 상기 제2차 교반은 45~55도(℃)에서 250~400 rpm으로 세팅된 교반기로 2~4시간 중탕 교반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 백색 잉크 조성물의 제조방법.
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