KR930002218B1 - 잉크 분사식 인쇄용 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

잉크 분사식 인쇄용 잉크 조성물

본 발명은 잉크 분사식 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이며 더욱 구체적으로는 잉크 조성물 중의 염료의 용해도 및 인쇄 질을 개선하는 다중 폴리히드록실기를 함유하는 염료에 관한 것이다.

수용성 영료는 통상적으로 염료, 물 및 글리콜 에테르와 같은 물과 불혼화성(不混和性)인 유가 용매로 되는 조성물 형태로 잉크 분사식 인쇄기에 사용된다. 전형적인 조성물은 같은 비율의 물과 에틸렌 글리콜 및Food Black 2와 같은 염료 최대 약 6%로 구성된다.

염료의 양은 인쇄에 필요한 밀도에 의해 결정된다. 이러한 조성물은 잉크 분사식 인쇄 방법에 필요한 점도와 표면장력을 갖도록 제조한다.

더구나, 이러한 조성물의 중요한 특징중의 하나는, 염료가 필요한 인쇄 밀도를 제공하고 잉크-분사 노즐중에 이 노즐 차단 원인인 크러스트(crust)를 형성하는 염료 침전을 방지할 정도로 물에 대해 양호한 용해도를 가져야 한다. 크러스트 문제는 노즐에 있던 잉크 조성물의 수분이 증발되어 염료가 용액으로부터 침전되어 노즐에 크러스트로 남게됨으로써 발생된다. 일정 시간 후에, 이 크러스트는 쌓이게 되어 노즐을 부분적 및 실제적으로 전면적인 차단을 한다.

상기 문제를 해결하려는 시도가 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄 및 아민영 양이온과 같은 양이온과 술폰산기(SO₃)를 염료중에 혼합시킴으로써 행해졌다. 예로서 상기 염료는 미합중국 특허 제4,557,761호에 기재되어있다. 그러나 물에 잘 용해되는 염료는 종이와의 상호작용에 있어서 일반적으로 3가지 결점이 있다.

첫째는, 이 염료는 손가락 또는 약간의 습기에 의한 접촉에도 쉽게 더러워진다. 둘째는, 염료가 종이와의 상호작용이 불량하여 염료의 용매와 함께 종이상에 흘러내리게 되어 불량하고 번지는 인쇄질의 원인이 되게한다. 마지막으로는, 이 염료가 종이와의 상호작용 및 결합의 실패로 인해 이들 염료에 의해 형성된 잉크는 긴 건조 시간을 갖는다.

따라서, 공장에서는 물에 잘 용해됨과 동시에 종이와 강하게 상호작용하는 잉크 분사식 인쇄용 염료가 필요하다.

본 발명의 일반적인 목적은 잉크 분사식 인쇄용 잉크 조성물에 사용되는 새롭고 개선된 즉 물에 잘 용해되고 종이와의 상호작용이 양호한 염료를 제공하는 것이다. 본 발명의 염료는 상기 결점들이 개선되고 당업계의 종래 염료의 잇점을 전부는 아니지만 거의 내부분 포함하고 있다.

본 발명의 상기 목적은 방향족 염료 분자 골격에 폴리 히드록실기로 치환된 기 1-4개가 결합된 신규 염료를 제공하는 것이다. 상기 치환된 기는 하기:

(a) CH₂OH-(CHOH)n CH₂O- (n=2- 10)

(b) O_n-1C_nH_2n-1-O- (n=5 -7)

(C) (C_6nH_5n±1O_5n)-O- (n=1 -약 100)

으로 구성되는 군 중에서 선택된 분자식을 갖는다.

따라서, 상기 염료의 제조 방법을 제공하는 것은 본 발명의 좀더 구체적인 목적이다.본 발명의 다른 목적은 상기 염료로 되는 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 물에 대한 충분한 용해도를 갖게하여 잉크 분사 노즐에서 크러스트의 형성을방지하는 잉크 분사식 인쇄용 염료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 물증착성, 개선된 내얼룩성 및 개선된 건조 시간을 갖는 잉크 분사식인쇄용 염료를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 선명하고 고밀도의 영상을 형성하는 잉크 분사식 인쇄용 염료를 제공하는 것이다,종래의 잇점, 기타의 잇점 및 본 발명의 특징은 본 발명의 바람직한 실시 태양을 좀더 구체적으로 설명함으로써 쉽게 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 염료는 방향족 염료 분자의 골격에 폴리히드록실기로 치환된기를 1-4개 결합시킴으로서제조 하며, 상기 치환기는 하기:

(a) CH₂OH-(CHOH)_nCH₂O- (n=2- 10)

(b) O_n-1CnH_2n-1-O- (n=5 -10)

(C) (C_6nH_5n±1O_5n)-O- (n=1 -약 100)

으로 구성되는 군 중에서 선택된 분자식을 갖는다.

"폴리히드록실기로 치환된 기" 또는 "폴리히드록실기"는 본 명세서에서 폴리히드록실기로 치환된 기로부터 수소 원자 1개를 제거시킴으로써 이 기가 염료 분자에 결합되는 에데르 결합(etherlinkage)이 생겨나 형성되는 거를 의미한다.

상기 (a) 분자식을 갖는 화합물을 소르비톨, 아도니톨, 트레이톨 및 이들의 광학 이성질체, 즉 만니톨,아라비톨 및 에리트리톨 등과 같은 폴리히드록실기로 치환된 알칸 분자들로 부터 유도된다.

상기 (b) 분자식을 갖는 화합물은 폴리히드록실기로 치환된 시클로알리파틱 분자, 다르게는 이노시톨 및리비톨과 같은 시클로폴리히드록시 분자로부터 유도된다. 시클로알리파틱 화합물의 재용해시 적은 엔트로피번화 때문에 본 발명의 목적에 있어서 상기 시클릭 화합물이 알리파틱 대응물보다 더욱 효과적일 수 있다.

상기 (c) 분자식을 갖는 화합물은 글루코오스, 프룩투오스, 글루콘산, 글루카르산, 트레할로오스 및 라피노오스와 같은 당류 및 다당류로 부터 유도된다.

분자식 (a)는 소르비톨(n=6)과 같은 개쇄 폴리올을 나타낸다.

분자식 (b)는 적당한 가격으로 상업적 공급원으로부터 쉽게 구입할 수 있는 리비톨(n=5) 및 이노시톨(n=6)등의 시클릭 폴리올을 나타낸다.

분자식(c)는 n=1 내지 약 100인 당류를 나타낸다. 이러한 당류는 글루코오스, 프룩토오스(n=1), 수크.로오스, 트레할로오스(n=2) 및 라피노오스⒭=3)으로 잘 알려진 천연원으로부터 이용할 수 있다.

아일로팩틴은 n이 거대 수이며 수용성 거대 다당류의 분리 방볍 및 원료에 따라 변화 가능한 값이며, 잉크 분사식 잉크에는 부분 가수분해 되어 낮은 n값(n은 약 50-100)을 갖는 것이 바람직하다.

염료 분자의 "골격"은 분자의 기본 모형을 나타내는 탄소 뼈대, 더욱 구체적으로는 발색단을 함유하는 고리 구조를 나타내는 것으로 본 명세서에 사용되었다.

폴리히드록실기는 물 중의 고도로 수소화됨에 따라서 역으로 물에 대한 용해도를 제한하는 염료 분자에 결합될 경우 용해되는 기로서 작용한다. 염료 분자에 결합된 폴리히드록실기 각각은 물에 대한 용해도를 더욱 증가시킨다. 염료 분자의 골격에 1-4개의 폴리히드록실 기를 갖는 염료 분자는 물에 아주 잘 용해됨이 밝혀졌다. 이 염료들이 물에 양호하게 용해됨에 따라 크러스팅 및 잉크 분자식 인쇄기 노즐 차단의 종래 기술 문제는 본 발명에 의해 해결된다.

더우기, 폴리히드록실기는 한 방울의 잉크로 도포할 경우 접촉 점에서 종이와 강하게 결합하여 개선된 인쇄질을 제공한다. 게다가, 종이와 폴리히드록실기와의 강한 결합은 개선된 물증착성과 이 염료를 함유하는잉크 조성물의 개선된 내얼룩성을 제공한다. 더우기, 본 발명의 염료를 사용할매 적절한 용매계를 선택하면 용매가 빠르게 종이에 퍼져 선명한 변두리와 감소된 크기의 양호한 도트(dot)가 생성되며, 종이와 염료와의 양호한 결합능으로 해서 조성물은 개선된 건조시간을 갖는다.

폴리히드록실기와 혼합시키기 위해 본 밭명에 따라 변형 시킬 수 있는 전형적인 방향족 염료 분자를 예로서는, Reactive Black 1, Reactive Black 31, Black MX-CWA, Solvent Black 2, Direct Black 19,C.I. Reactive Blue 19, Reactive Blue 4, Reactive Blue 7, Reactive Blue 81, Reactive Red 1,Reactive Red 4, Reactive Red 17, Reactive Red 24, Reactive Yel1ow 1, Reactive Yellow 2,Reactive Yellow 3 및 Acid Yellow 66등을 들수 있으며, 그러나 상기 예는 이것들에만 제한되는 것은 아니다.

염료 분자는 반드시 하기 :

(a) 에테르 졀합에 의해 폴리히드록실기와 직접 결합이 가능하며

(b) 폴리히드록실 화합물 또는 이들의 유도체와 반응하는 반응성 염료 중간물질을 형성할 수 있으며,

(c) 염료 분자에 폴리히드록실기를 효과적으로 결합시키기 위해 폴리히드록실 화합물의 유도체와 반응할수 있는 반응기를 함유해야 한다.

본 발명에 따른 염료는 시아누릭 클로라이드와 같은 결합제와 Solvent Black 2와 같은 용매 용해성이며,비반응성 염료상의 친핵성기를 반응시켜서 반응성 염료의 중간물질을 제조하고, 이어서 이것을 소르비톨과같은 폴리히드록실 화합물과 결합시킴으로서 제조된다. 상기 반응은 디메틸 술폭사이드, 아세톤, 피리딘,N-에틸-2-피롤리돈, 디메틸 포름아미드, 솔풀란, 디메톡시에탄 또는 프로필렌 카르보네이트와 같은 극성 무수물 용매중에 20℃-100℃의 염기성 조건하에서 행한다. 임의로, 비반응성 염료와 시누아르산을 반응시켜 트리아진 클로라이드기를 함유하는 반응성 염료를 제조하고, 이어서 이것을 폴리히드록실 화합물과 결합시킬 수도 있다.

다르게는, 소르비톨과 같은 폴리히드록실 화합물을 C.I. Reactive Blue 19, Reactive Blue 4, ReactiveBIue 81, Reactiive Red 1, Reactive Red 17 또는 Acid Yellow 66과 같은 반응성 염료와 직접 결합시킬수 있다. 이 반응 20℃-100℃의 염기 조건하의 물중에서, 바람직하기로는 염기로 첨가된 피리딘과 함께 상기 무수용매중에서 행한다. 상기에 알려진 이 구체적인 염료는 용해인자로서 작용하는 것으로 알려진 술폰산기를 함유한다. 본 발명의 폴리히드록실기는 상기 술폰산기와 상용성이여 이 두기는 본 발명에 다른 같은염료 분자중에 혼합될 수 있음이 밝혀졌다. 생성된 염료 분자는 폴리히드록실기와 술폰산기의 조합으로 인해 물에 대해 개선된 용해도를 나다내며 폴리히드록실기로 인해 종이와의 상호작용이 개선된다.

본 발명에 따른 염료는 또 다른 방법에 의해 제조될 수 있으며, 이 방법은 폴리히드록실 화합물중의 히드록실기 하나가 파라톨루엔술포네이트와 같이 이탈기로 변환되고, 염료 분자상의 친핵성기가 이탈기를 대체시킴으로써 폴리히드록실기와 직접 결합하는 것이다. 본 발명의 목적에 유용한 폴리히드록실 유도체 화합물의 한 예로서는 하나가 슈가(sugar)인 디아세탈-파라-톨루엔-술폰산 에스테르를 들수 있다. 이 화합물은 1961년잔 Journal of the Chemical Society 잡지 1643 페이지에 기재되어 있다.

실제 사용에 있어서, 본 발명에 따른 염료는 본 발명의 염료, 물 및 물과 혼화성인 유기 용매로 되는 잉크 조성물중에 혼합된다.

염료는 조성물에서 약 2-12중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 유기 용매의 예로서는 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 모노메틸 에테르,1,2-디메톡시 프로판, 메탄올과 같은 알콜, 술폴란, 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 옥시디프로피오니트릴 또는 이들의 혼합물을 들수 있다. 물과 유기 용매는 각각 약 96-50%와 약 4-50%의 양으로존재한다.

이하, 본 발명의 실시태양을 본 명세서의 실시예 중에 아주 상세히 기재한다.

본 발명에 따른 폴리히드록실기 함유 염료는 잉크 분사식 인쇄용 잉크 조성물중에 사용된다.

[실시예 1]

본 실시예는 본 발명에 따른 염료 제법의 한 방법을 예시한 것이다.

리튬 히드륵사이드 3g을 함유하며 소르비톨 18.2g이 용해된 130ml의 물에 Reactive B]ack 1 12g을 빠르게 교반시키면서 서서히 가했다. 완전히 첨가한 후에 혼합물을 90℃까지 가열하면서 1시간 동안 더 교반시켰다. 아세트산을 첨가하면서 대략 pH 9를 일정하게 유지시키는 동안 과잉 반응물을 역삼투압에 의해 분리하였다. 이 염료를 이온 교환 컬럼상에서 더욱 정제하였다.

자외선 분광기는 염료 분자의 발색단이 근본적으로 본래대로 있음을 보여주었으며, 반면에 박층 크로마토그래피는 생성물의 순도를 보여주었다.

상기 방법을 Procion BIack MX-CWA를 사용하여 반복하여 비교되는 결과를 얻었다. 이러한 일반적인방법은 모든 반응성 염료에 가능할 것이다. 비반응성 염료에 대해서는, 트리아진 클로라이드기를 염료 및 시아누릭 클로라이드와 반응시킴으로써 염료에 우선 결합시킨 다음, 이어서 상기 방법을 행한다.

이 염료는 실시예2에 설명된 것처렁 종이상에서 우수한 물증착성을 나타냈다.

[실시예 2]

이 실시예는 본 발명에 따른 염료 조성물의 제조 및 시험을 예시한 것이다.

염료 조성물은 실시예 1에서 제조한 염료 2.5-5g을 포름아미드 3g과 물 70g으로 되는 용매중에 용해시켜 제조하였다. 물증착성 시험은 하기 방법대로 행하였다.

(1)젖은"표준"기계 손가락(mechanical thumb)을 사용하여 인쇄물을 닦은 후 얼룩을 관찰하고,

(2) 매우 가벼운 끝이 다공성인 마아커(marker)로 표시한 후 얼룩을 관찰하고 및

(3) 잉크 분사식 인쇄기로 꼭 차게 그랙픽(인치 당 360도트에서 100% 검정이 되며,120-140 피코리터(picoliter)방울임을 종이에 인쇄한다.2.5cm(1인치)×2.5cm(1인치) 인쇄물 400ml물이 들어 있는 비이커에서 5분동안 교반시킨 후 L^*. A^*.B^*. 좌표로 측정하는 표준 미터법으로 검정 또는 검정 탈색을 측정한다.

이 물증착 시험의 대조물은 단지 물만으로 반응시킨 반응성 염료였다.

본 발명에 따른 염료는 3번 시험 모두에서 종이상에 우수한 물증착을 나타냈다.

따라서, 본 발명은 선명하고, 물증착과 내얼룩성인 고밀도 영상을 나타내고 잉크 분자-노즐중에 크러스트형성을 방지하기에 충분한 물에 대한 용해도를 갖는 잉크 분사식 인쇄용 신규 염료를 제공한다.

본 발명의 모범적인 실시 태양을 예시적으로 기술하였으나 당업계의 숙련자들은 명세서 내의 개시 내용이단지 예시적인 것이며, 기타 다양한 변형, 적용, 수정등이 본 발명의 영역내에서 만들어질 수 있음을 알아야 한다.

Claims (6)

1. (a) 물 96-50%와 물과 불혼화성인 유기 용매 4-50%로 되는 비히클 및 (b) 하기식;

   (a) CH₂OH-(CHOH)_nCH₂O- (n=2- 10)

   (b) O_n-1C_nH_2n-1-O- (n=5 -7) 및

   (C) (C_6nH_5n±1O_5n)-O- (n=1 -약 100)

   으로 표시되는 군 중에서 선택된 폴리히드록실기로 치환된 기 1-4개가 방향족 염료 분자 골격에 결합된염료 분자로 되는 염료로 구성되는 잉크 분사식 인쇄용으로 적합한 잉크 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 염료가 상기 비히클중에 2-12중량%의 양으로. 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 염료가 Reactive Black 1, Reactive Black 31, Black MX-CWA, SolventBIack 2, Direct Black 19, C.I. Reactive Blue 19, Reactive Blue 4, Reactive BIue 7, Reactive Blue81, Reactive Red 1, Reactive Red 4, Reactive Red 17, Reactive Red 24, Reactive Yellow 1,Reactive Yellow 2, Reactive 3 및 Acid Yellow 66으로 구성되는 군 중에서 선댁된 방향족 염료 분자로되는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기폴리히드록실기 치환된 기가 소르비톨 만니톨, 아도니톨, 아라비톨, 트레이톨,에리트리톨, 이노시톨, 라비톨, 글루코오스, 프룩토오스, 수크로오스, 트레 할로오스, 라피노오스, 글루콘산, 글루카르산 및 아일로팩틴으로 구성되는 군중에서 선택된 화합물로부터 유도되는 것을 특징으로 하는잉크 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 유기 용매가 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 모노메틸 에테르,1,2-디에톡시프로판, 메탄올, 포름 아미드, 술폴란, N-메틸-2-피롤리돈,프로필렌 카르보네이트 및 옥시디프로피오니트릴로 구성되는 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 유기 용매와 상기 물이 실질적으로 같은 비율로 존개하는 것을 특징으로 하는잉크 조성물.