WO2012050250A1 - 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법 - Google Patents

수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2012050250A1
WO2012050250A1 PCT/KR2010/007024 KR2010007024W WO2012050250A1 WO 2012050250 A1 WO2012050250 A1 WO 2012050250A1 KR 2010007024 W KR2010007024 W KR 2010007024W WO 2012050250 A1 WO2012050250 A1 WO 2012050250A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
weight
ink composition
photocurable
acrylate
photocuring
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/007024
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
문동완
임현균
Original Assignee
주식회사 씨드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨드 filed Critical 주식회사 씨드
Priority to PCT/KR2010/007024 priority Critical patent/WO2012050250A1/ko
Publication of WO2012050250A1 publication Critical patent/WO2012050250A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101—Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/062—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06
    • C09D133/066—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06 containing -OH groups

Definitions

  • the present invention relates to a method of preparing a photocurable inkjet ink composition comprising environmentally friendly aqueous or vegetable oil based dyes or pigments, and to a photocuring system comprising a computer hardware / software device using the ink composition.
  • Digital printing ink is divided into solvent type and solventless type.
  • solvent type it can be divided into aqueous based ink, organic solvent based ink, and vegetable oil based ink.
  • solvent-free it can be divided into hot melt type sol type ink, solid ink, liquid ink, and gel type UV curing ink.
  • ultraviolet curing inks in liquid or gel form are mainly used.
  • the water-based ink has the advantage of being environmentally friendly, but has a disadvantage of low durability and limited use range.
  • organic solvent-based ink there is a disadvantage in that an organic solvent having a dark color direction and toxic to human body is used.
  • a solvent-free UV-curable ink which is conventionally used as an electronic material part, attracts attention. have.
  • the inkjet printing method can be largely divided into a direct printing method and a thermal transfer printing method by a thermal transfer system by transferring to paper.
  • the direct printing method has an advantage that an additional process of electrodeposition printing is not required because an image is directly printed on a material from an inkjet printer.
  • a facility for washing and fixing processes after printing and waste water is generated in a series of processes.
  • no additional process for washing and fixing is required, thereby simplifying the process equipment and generating no waste water, which is environmentally friendly.
  • EPA Environmental Protection Agency
  • acetonitrile dimethyl sulfate, dimethylolamine, ethanolamine, N, N-dimethylformamide, formaldehyde, hydrazine
  • the International Chemical Safety Card also includes Acetonitrile, Dimethyl Sulfate, Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Ethanolamine, N, N-Dimethylform Dimethylformamide, formaldehyde, hydrazine, morpholine (Morpholine), methyl ethyl ketone, sodium hydroxide (NaOH), tetrahydrofuran (THF) and urea as hazardous chemicals Doing.
  • DMSO Dimethyl Sulfate
  • DMSO Dimethyl Sulfoxide
  • Ethanolamine N, N-Dimethylform Dimethylformamide
  • formaldehyde hydrazine
  • morpholine Morpholine
  • methyl ethyl ketone sodium hydroxide
  • THF tetrahydrofuran
  • urea hazardous chemicals Doing.
  • Korea National Institute of Environmental Science defines methyl ethyl ketone, trimethyl amine, ethyl acetate, hydrazine, sodium
  • the use of the harmful organic solvent in the preparation of the ink composition is for the improvement of the output quality of the ink in the inkjet printing process.
  • organic solvents containing such harmful chemicals have been used to make an emulsion solution in which the monodispersity and pigment particles have high stability.
  • the use of such harmful solvents not only has a deleterious effect on the worker in the work process but can also generate harmful organic volatiles and water pollutants due to by-products of the process.
  • the UV curing system is adopted to replace the organic solvent, but since the price and maintenance cost of the UV curing system are high, the system is suitable for special applications such as electronics, electricity, shipbuilding, automobiles, aerospace, etc.
  • the pre- and post-treatment process according to the material is very important to obtain an optimal result.
  • a pretreatment process is performed on a material by using separate equipment and pretreatment drugs, and a complicated post-treatment process such as steam steaming, water washing, drying, and material surface processing after a print process is required.
  • Chemicals used in this process cause water pollution, and environmental problems are caused by unfixed dye dyes and untreated pretreated materials after printing.
  • screen to roll (R2R) in the precision electronics industry electronic components must be cleaned or surface treated according to the printing conditions.
  • organic volatile compounds ethanol, benzene, etc.
  • European Patent No. 1354918 proposes a method of introducing a water-soluble UV curable polymer without using an organic volatile compound that is a contaminant of a conventional petroleum solvent dilution UV curable polymer.
  • U.S. Patent Publications US2005 / 0104946 and US2005 / 0139123 disclose light (radiation, ultraviolet radiation, infrared light, visible light, and the like) without using a high-pressure mercury lamp and a metal halide lamp, which are used as UV curing devices in the conventional UV curing process.
  • a microwave light emitting diode By using a microwave light emitting diode, a process for minimizing power consumption and environmental pollution has been proposed.
  • the present invention is water-based or vegetable oil-based, photo-curable inkjet ink that can emit various harmful materials, can produce similar color representation, correction and color reproduction for various types of printed materials, and has ultra high resolution and can be used for various inkjet heads. It is an object to provide a composition and a method of preparing the same.
  • photocuring prepolymer photocuring by mixing two or more photocuring monomers, water or vegetable oil mixtures, solvents, initiators and catalysts and through photocrosslinking polymerization
  • Preparing an oligomer or photocured polymer Preparing a polymer dispersion solution by further adding an ultrapure water or vegetable oil mixture and a photocuring monomer to the photocuring prepolymer, the photocuring oligomer or the photocuring polymer; Dispersing the polymer dispersion solution through a milling process to prepare a dispersion master solution;
  • preparing an ink composition by adding two or more photocurable monomers, a pH buffer solution, a surface tension initiator, a sensitizer, a collecting agent, a stabilizer, an antifoaming agent, and a humectant to the dispersion master solution.
  • the photocurable ink composition is 15 to 35% by weight of the dispersion master solution containing a dye or pigment relative to the total weight of the composition, 60 to 80% by weight of water or vegetable oil mixture, 0.1 pH buffer solution ⁇ 1% by weight, 3 to 6% by weight photocuring monomer, 0.1 to 1% by weight surface tension modifier, at least one 0.1 to 1% by weight selected from the group consisting of photoinitiator, thermal initiator and free radical initiator, 0.1 to 5 sensitizer Weight%, 0.1-1 weight% of collecting agents, 0.1-1 weight% of stabilizers, 0.1-1 weight% of antifoamers, and 0.5-1 weight% of humectants.
  • the photocuring monomer is a water-soluble ink
  • Diethyl glycol acrylate, diethyl glycol glycol ethyl methyl acrylate, styrene / acrylate / methyl methacrylate, and modified fluorinated silicon / unsaturated polyester when the photocuring monomer is a water-soluble ink, hydroxy ethyl acrylate, hydroxy ethyl methyl methacrylate, hydroxy propyl methyl methacrylate, hydroxybutyl methacrylate, Diethyl glycol acrylate, diethyl glycol glycol ethyl methyl acrylate, styrene / acrylate / methyl methacrylate, and modified fluorinated silicon / unsaturated polyester.
  • the photocuring monomer is ethyl acrylate, ethyl methyl methacrylate, propyl methyl methacrylate, butyl methacrylate, dipropyl glycol acrylate, Dipropyl glycol ethyl methyl methacrylate, styrene / acrylate / methyl methacrylate, and modified fluorinated silicone / unsaturated polyester.
  • the vegetable oil mixture comprises 20 to 60% by weight of vegetable oil, 10 to 20% by weight of ether, 10 to 20% by weight of lactam and 20 to 40% by weight of lactone relative to the total weight of the oil mixture. Include.
  • the photocurable ink compositions of the present invention can be applied to heads in various ways while minimizing the use of harmful chemicals.
  • the ink composition of the present invention is environmentally friendly because it does not emit harmful chemicals in the curing process.
  • FIG. 1 schematically illustrates a process for producing an ink composition according to the present invention.
  • Figure 2 schematically shows the manufacturing process of the light curing polymer, prepolymer, oligomer in the present invention.
  • FIG. 3 schematically shows a circuit diagram of a light curing system according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a hardware / software color analysis and matching system of a printer according to the present invention.
  • FIG 1 schematically shows an ink composition manufacturing process according to the present invention.
  • the manufacturing process of the ink composition comprises the step of selecting a dye or pigment photocurable dye (S11); Photopolymer, oligomer, prepolymer manufacturing step (S12); Dispersion solution preparation step (S13); Photo curing dispersion master solution manufacturing step (S14); Photocuring ink composition manufacturing step (S15); Microfiltration step (S16).
  • the ink composition prepared in the present invention may configure the photocuring device on the output device in the printing step S17 to accelerate the curing speed of the photocuring ink.
  • an appropriate dye or pigment colorant should be selected to produce a photocurable dye or pigment ink construct.
  • Dyestuffs or pigmented pigments include aqueous based cyan, magenta, yellow and black and vegetable oil based optical and white, with several auxiliary colors Can be composed.
  • the dye or pigment pigment according to the present invention may include the following materials for each color.
  • Pigment C.I. Pigment Blue 15; C.I. Pigment Blue 15: 1; C.I. Pigment Blue 15: 2; C.I. Pigment Blue 15: 3; C.I. Pigment Blue 15: 4; C.I. Pigment Blue 60; C.I. Pigment Blue 190; C.I. Pigment Blue 192; C.I. Pigment Blue 204; C.I. Pigment Blue 288
  • Disperse Dyes C.I. Disperse Blue 14; C.I. Disperse Blue 19; C.I. Disperse Blue 56; C.I. Disperse Blue 60; C.I. Disperse Blue 72; C.I. Disperse Blue 79; C.I. Disperse Blue 87; C.I. Disperse Blue 134; C.I. Disperse Blue 148; C.I. Disperse Blue 165; C.I. Disperse Blue 180; C.I. Disperse Blue 183; C.I. Disperse Blue 326; C.I. Disperse Blue 354; C.I. Disperse Blue 359; C.I. Disperse Blue 360
  • Direct dyes C.I. Direct Blue 190; C.I. Direct Blue 191; C.I. Direct Blue 192
  • Pigment C.I. Pigment Red 13; C.I. Pigment Red 48; C.I. Pigment Red 48: 1; C.I. Pigment Red 48: 2; C.I. Pigment Red 122; C.I. Pigment Red 184; C.I. Pigment Red 187; C.I. Pigment Red 202; C.I. Pigment Red 228; C.I. Pigment Violet19
  • Disperse Dyes C.I. Disperse Red 54; C.I. Disperse Red 60; C.I. Disperse Red 86; C.I. Disperse Red 91; C.I. Disperse Red 92; C.I. Disperse Red 343; C.I. Disperse Red 356
  • Reactive dyes C.I. Reactive Red 21; C.I. Reactive Red 22; C.I. Reactive Red 23
  • Natural dyes Carmine A; Carmine b
  • Pigment C.I. Pigment Yellow 27; C.I. Pigment Yellow 54; C.I. Pigment Yellow 109; C.I. Pigment Yellow 110; C.I. Pigment Yellow 150; C.I. Pigment Yellow 151; C.I. Pigment Yellow 154; C.I. Pigment Yellow 155
  • Disperse Dyes C.I. Disperse Yellow 5; C.I. Disperse Yellow 42; C.I. Disperse Yellow 54; C.I. Disperse Yellow 64; C.I. Disperse Yellow 79; C.I. Disperse Yellow 82; C.I. Disperse Yellow 93; C.I. Disperse Yellow 119; C.I. Disperse 160
  • Direct dyes C.I. Direct Yellow 130; C.I. Direct Yellow 131; C.I. Direct Yellow 132
  • Acid dyes C.I. Acid Yellow 20; C.I. Acid Yellow 23
  • Pigment C.I. Pigment Black 7, C.I. Pigment Black 35, C.I. Pigment black 41
  • Pigments CI Pigment Violet 23, CI Pigment Orange 36, CI Pigment Orange 43, CI Pigment Green 7, CI Pigment Green 36, Phtalocyanine, White Carbon, Lithopone, Aluminum Oxide, Gold, Silver, Chopper, Fe 2 O 3 , Lithium, Among the dyes and pigments such as Magnesium, Barium sulfide, and the like, dyes or pigments which are not allergic or carcinogenic may be selected, as suggested in the provision of the European Oeko-Tex Standard 100.
  • the synthesis process uses a monomer mixture of two or more monomers mixed under standard conditions (atmospheric pressure 1 ATM, temperature 298.16 K).
  • the photocuring monomer of Sigma-Aldrich Co. was used.
  • hydroxy ethyl acrylate, hydroxy ethyl methyl methacrylate, hydroxy propyl methyl methacrylate and hydroxybutyl At least one selected from the group consisting of methacrylate, diethyl glycol acrylate and diethyl glycol glycol ethyl methyl acrylate is used.
  • ethyl acrylate In the case of preparing a vegetable oil ink, it is selected from the group consisting of ethyl acrylate, ethyl methyl methacrylate, propyl methyl methacrylate, butyl methacrylate, dipropyl glycol acrylate, and dipropyl glycol ethyl methyl methacrylate. Use at least one kind.
  • styrene-acrylate-methylmethacrylate (CN508IJ or CN9003 from Sarmer) or modified fluorinated silicon-unsaturated polyester (Dow-Corning I2502, I2507) is used.
  • 20-40 wt% of the monomer mixture and 20-40 wt% of the water or vegetable oil mixture are mixed.
  • water is used for the water-soluble ink
  • vegetable oil mixture is used for the vegetable oil-based ink.
  • the vegetable oil mixture consists of 20 to 60 wt% vegetable oil, 20 to 40 wt% ether, 10 to 20 wt% lactam, and 20 to 40 wt% lactone.
  • the vegetable oil may be used soybean oil, sesame oil, perilla oil, rapeseed oil and the like.
  • the mixture was mixed with 20 to 40 wt% of 2-pyrrolidone and N-methylpyrilidone as a zwitterionic (water-soluble and fat-soluble) solvent (mixing ratio 50:50 based on the weight of 1 Kg) and dimethyl sulfoxide as a co-solvent under nitrogen atmosphere.
  • 2-pyrrolidone and N-methylpyrilidone as a zwitterionic (water-soluble and fat-soluble) solvent (mixing ratio 50:50 based on the weight of 1 Kg) and dimethyl sulfoxide as a co-solvent under nitrogen atmosphere.
  • BPO benzoic peroxide
  • (ethyl, propyl) acrylate-ethylmethylacrylate / butylmethylacrylate oligomer and styrene-acrylate-methylmethacrylate-silicone-unsaturated polyester preolimer are synthesized.
  • the prepared oligomer or prepolymer is made of oligomers, preolimers, and polymers in which the active group at the terminal end is water-soluble or fat-soluble depending on the presence or absence of a hydroxy group (OH). It is preferred to prepare with Degassing using 99.999999999% nitrogen gas from Airproducts during the oligomer, prepolymer and polymer polymerization (synthesis) process.
  • Figure 2 schematically shows the polymerization (synthesis) process of oligomers, prepolymers, polymers according to the present invention.
  • the step of polymerizing the polymer using a monomer according to the present invention and synthesizing the prepolymer and oligomer may include a Wurtz Fitting-Ulmann Reaction step (E11); Azeotropic (isopropyl alcohol / ethyl alcohol) mixture step (E12); Photodimerization reaction step (E13); And (E14) synthesizing the oligomer, prepolymer, or final polymer by adding an inorganic substance.
  • the photocurable inkjet ink composition must first be short dispersed to produce a size that can be ejected through the printer nozzle. It is preferable to use ultra pure water when the dye is Cyan, Magenta, Yellow or Black as a dispersing solvent for dispersing the dye or pigment. If the dye is optical or white, it is preferable to use a vegetable oil mixture.
  • the vegetable oil mixture is preferably 20 to 60 wt% of vegetable oils such as soybean oil, sesame oil, perilla oil or rapeseed oil, 20 to 40 wt% of ether, 10 to 20 wt% of lactam, and 20 to 40 wt% of lactone.
  • KOH acid number (Acid number) 100 and Amine acid value (Acid) are used to produce inks that can be used not only for piezo electric jet heads but also for heads that generate at high temperatures in normal operating conditions, such as thermal (bubble) jet heads.
  • No. 300 An amphoteric modified silicone-fluorine-based surfactant (Dynol-604, 607) manufactured by Air-Produts having a density of 1.35 g / cm 3 is added and stirred sufficiently.
  • an amphoteric styrene / acrylate / methylmethacrylate / modified unsaturated polyester (Sartomer's CN2300, CN2301) and a modified fluorinated silicone-unsaturated polyester (I2500 from Dow-corning) were added to enhance the light curing dispersion.
  • an amphoteric styrene / acrylate / methylmethacrylate / modified unsaturated polyester (Sartomer's CN2300, CN2301) and a modified fluorinated silicone-unsaturated polyester (I2500 from Dow-corning) were added to enhance the light curing dispersion.
  • a polymer dispersion suspension solution Into the prepared polymer dispersion suspension solution, the above-described dye or pigment is added to make the wetting while slowly stirring.
  • the particles of the dispersed (mixed) dye or pigment are grown and the maximum size becomes the sub-nanoemulation size (80 pm), so it is not suitable to be sprayed through the inkjet nozzle. Therefore, milling and dispersing by pre-milling (rotational speed of 500 to 3000RPM) and fine mill (rotational speed of 1000 to 8000RPM) process to produce a narrow nano-sized dispersion that can minimize aggregation between particles. Next, through the ultra-fine milling dispersion process, the dispersion is made to a size suitable for spraying through the inkjet nozzle.
  • zirconium-silica carbide-hafnium beads of 0.1 to 5 mm are placed in a milling machine to disperse the pigment so that the average particle size of the pigment becomes 0.1 to 10 nm for a 75 minute dispersion process time.
  • a photocuring ink dispersion master stock solution excellent in dispersion is produced.
  • Beads for dispersing are introduced at about 60 to 90% of the total volume of the machine chamber and the injected zirconium-silica carbide-hafnium beads are rotated at a speed of 2000 to 16000 RPM.
  • a photocuring reaction chemical is added to the dispersion master stock solution of the photocuring inkjet ink prepared above to prepare a photocuring ink composition.
  • photoreactive chemicals are added to improve the stability, dispersibility, or binding properties of the ink composition.
  • the photoreactive chemicals to be added should take into account the improvement of ink properties such as surface tension, viscosity, pH and storage stability and at the same time be harmless to humans and the environment.
  • Chemical substances added to the ink composition of the present invention include potassium hydroxide pH buffer solution; And surface tension modifiers that are surfactants.
  • surfactants such as Surfynol 104,465, 485, CT-171, 211, 221, 231, Dynol 604, 607 Zetasperse 2500, 3100, 3400, 3700, Envirogem AD01, AE01, 02, 03, 360 from Airproducts ;
  • Surfactants such as Tego 270, 280, 500, 505, Disperse 750, 760, which are amphoteric surfactants from Degussa;
  • Surfactants such as BYK 023, 024, 027, 028, Disper, Disper 180, 184, 191, 193, which are amphoteric surfactants of BYK;
  • Surfactants such as Solsperse 27000, 40000, 41000, 41090, 42000, 44000, 46000, 47000, which are amphoteric surfactants from Lubirazol;
  • Amphoteric surfactants such as FC-4430, 4432, a stabilizer, an antifoaming agent, a sensitizer
  • the ink composition of the present invention mixed by the above method finally consists of the following composition ratio.
  • the photocurable polymer is at least one selected from the group consisting of polyethyl acrylate (Mw 100,000), polyethylmethyl acrylate (Mw 200,000), and polypropylmethyl methacrylate (Mw 300,000) in the case of a water-soluble ink composition. Can be used.
  • hydroxy ethyl acrylate, hydroxy ethyl methyl methacrylate, hydroxy propyl methyl methacrylate, hydroxy butyl methyl methacrylate, hydroxy diethyl glycol acrylate And hydroxy diethyl glycol methyl methacrylate can be used one or more selected from the group consisting of.
  • 1 is selected from the group consisting of ethyl acrylate, ethyl methyl methacrylate, propyl methyl methacrylate, butyl methyl methacrylate, dipropyl glycol acrylate, and dipropyl glycol methyl methacrylate. More than one species can be used.
  • photocuring oligomer styrene-acrylate-methylmethacrylate, silicone-unsaturated polyester may be used.
  • the photoinitiator may be Bezoic peroxide and / or Benzo-Aceto phenone phosphorate
  • thermal initiator is 2,2-Azobis methyl nitrile
  • free radical initiator is preferably 2,2-Azobis (2-methylpropion amidine) dihydrocholoride Can be used.
  • the sensitizer can be used Poly Cinnamete, the collector is Hydro peroxide, the stabilizer is 2,6-Decandiol acid, the antifoam is Envirogem 360, the moisturizer can be used Glycerol ethoxy-proxylate.
  • the ink composition master stock solution and the photoreaction chemicals are mixed by a mechanical stirrer.
  • the mixing process is carried out in conjunction with the Degassing process using 99.999999999% nitrogen and helium gas from Airproducts.
  • a variable conditional Reaction & Storage Vessel which can be controlled by a commercially available IKA computer, can be used.
  • the prepared ink composition is microfiltered to remove impurities generated or mixed in the manufacturing process and to filter out particles having a certain level or more.
  • the filtration process is performed by ultrafiltration (less than 6 ⁇ m), microfiltration (less than 700 nm), selective ultra-precision filtration (less than 200 nm) using Millpore's products, and filtered by a reduced pressure (-1 ATM) vacuum pump.
  • -1 ATM reduced pressure
  • a photocuring apparatus When printing a dye or pigment photocuring inkjet ink, a photocuring apparatus may be configured to accelerate the curing speed of the photocuring ink.
  • the circuit diagram of the light curing system is shown in FIG. 3.
  • color analysis and matching system is provided for color expression and reproduction, and it is automated by parallel processing operation of x86-based or RISC-based processors (32 / 64bit microprocessor such as ARM, Intel, AMD, VIA, IBM) Configure this to be a possible system.
  • An automated color analysis and matching system is shown in FIG. 3.
  • 3 schematically shows a circuit diagram of a light curing system according to the present invention.
  • 3 is a control system and connection diagram of light emitting diodes of radiation, ultraviolet light, visible light, infrared light, and microwave light emitting diodes.
  • the photocuring system is attached to the output equipment, so that the photocurable ink composition of the present invention is cured during the printing process.
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a hardware / software color analysis and matching system of a printer according to the present invention.
  • the hardware / software color analysis and matching system start step (T11) of the printer according to the present invention A printed matter recognition step (T12); Color analysis and matching hardware system T13-1; A defined color profiling review step T13-2; Execution determination step T14; Image segmentation step T15; Hardware parallel processing step T16; A defined color profiling database update step (T17); Applying a modified definition profiling step (T18); And a system shutdown step (T19).
  • Insoluble resin of amphiphilic (water-soluble, fat-soluble) styrene / acrylate / methylmethacrylate (Sartomer CN508IJ or CN9003) and modified fluorinated silicone-unsaturated polyester under standard conditions (atmospheric pressure 1ATM, temperature 298.16K) 300 g of Corning I2502 or I2507 mixed at 80:20 in a weight mixing ratio of 1 Kg, 400 g of water (for Cyan, Magenta, Yellow, Black ink compositions) or vegetable oil mixture (for optical, white ink compositions) (1 Kg Add 20-60 wt% of reference vegetable oil (soybean oil, sesame oil, perilla oil or rapeseed oil), 10-20 wt% ether, 10-20 wt% lactam, 20-40 wt% lactone).
  • the polymer is added dropwise to 1000 ml of an azeotrope (isopropyl alcohol / ethyl alcohol mixed weight ratio 20:80) to form a crystal.
  • an azeotrope isopropyl alcohol / ethyl alcohol mixed weight ratio 20:80
  • BPO benzoic peroxide
  • ultraviolet light 305 nm, 50 mJ
  • low temperature -10 ° C
  • styrene / acrylate / methyl methacrylate polyethyl-propyloxide / modified silicon / fluorine manufactured by Merk, product number 81884171
  • 2 g of polycinnemate (Mw 200,000) from Sigma-Aldrich a photosensitizer
  • titanium dioxide (Titanium) 1 g of silicon dioxide, 1 g of silicon dioxide, 1 g of aluminum oxide, 1 g of zinc oxide, and 1 g of indium tin oxide (ITO) are added to the photocurable oligomer and prepolymer of the present invention. Synthesize the polymer.
  • the oligomers, preolimers and polymers prepared in this step are polymerized by a catalyst and an initiator. Finally, the active groups at the terminal ends of the oligomers, preolimers and polymers are water-soluble or fat-soluble depending on the presence or absence of hydroxy (OH) groups. Appears. During the polymerization, the Degassing process is carried out with Airproducts' 99.999999999% nitrogen gas.
  • Dispersion master solution is composed of ultra pure water (for cyan, magenta, yellow and black ink compositions) or vegetable oil (for optical and white ink compositions) mixtures (20 to 60 wt% vegetable oil based on 1 kg, ether 20 to 40 wt%). %, Lactam 10-20wt%, lactone 20-40wt%) 400g is prepared using a solvent.
  • the ink is cyan, magenta, yellow and black, it is preferable to use ultrapure water, and in the case of transparent and white ink, it is preferable to use a vegetable oil mixture.
  • Amphoteric modified silicone-fluorine based surfactant (Dynol-) of Air-Produts having a KOH acid number of 100, Amine acid number of 300, and a density of 1.35 g / cm 3 in the ultrapure water or vegetable oil mixture. 604, 607) are added and sufficiently stirred.
  • 200 g of amphoteric styrene / acrylate / methyl methacrylate / modified unsaturated polyester (Sartomer's CN2300, CN2301) and 150 g of modified fluorinated silicone / unsaturated polyester (Dow-corning, I2500) were added to the polymer dispersion solution. To prepare.
  • the dispersion master solution 250 g of the above-described dye or pigment is added to the prepared polymer dispersion solution to allow the wetting while slowly stirring. Then, the dispersion master solution is prepared through a milling dispersion process. Viscoelastic emulsion solutions are prepared with Degassing using 99.999999999% nitrogen gas from Airproducts during the manufacturing process.
  • ultrapure water 400 g is mixed with 100 g of amphoteric photocurable polystyrene / polyacrylate / polymethylmethacrylate (Sartomer CN508IJ or CN9003) and 200 g of modified fluorinated silicon-unsaturated polyester (Dow-Corning, I2502, I2507) Then, the solvent and the catalyst of Preparation Example 1 were added, and added to 1000 ml of an azeotrope (isopropyl alcohol / ethyl alcohol mixing ratio 20:80) to form a crystal. Next, ultraviolet light (305 nm, 50 mJ) is added at low temperature (-10 ° C.) to induce the photocrosslinking polymerization reaction.
  • an azeotrope isopropyl alcohol / ethyl alcohol mixing ratio 20:80
  • an amphoteric modified silicone-fluorine-based surfactant (Dynol-) of Air-Produts having a KOH acid number of 100, an Amine acid number of 300, and a density of 1.35 g / cm 3 was used.
  • 604, 607) 1 g, 200 g of amphoteric styrene / acrylate / methyl methacrylate / modified unsaturated polyester (Sartomer, CN2300, CN2301), 150 g of modified fluorinated silicone / unsaturated polyester (Dow-corning, I2500) Add to prepare a polymer dispersion suspension solution.
  • a Cyan dispersion master stock solution having an average particle of 10 nm.
  • An ink composition according to the present invention was prepared by adding the following reaction chemicals to the prepared dispersion master stock solution.
  • the product was prepared with Degassing using 99.999999999% nitrogen and helium gas from Airproducts.
  • Cyan dispersion master stock solution 10 g of hydroxy polyethylmethylmethacrylate; 40 g of hydroxyethylmethylmethacrylate; 10 g of 1,6-hexylenediacrylate; 1 g of potassium hydroxide (pH buffer solution); Dioctyl sulfosucinate, 1 g disodium salt (defoamer); Dynol 604 1g (surface tension modifier); 1 g of Benzo-aceto-phenone; 1 g of Benzoic peroxide (photoinitiator); 1 g of 2,2-azobis (2-methylpropion) dihydrodicholoride (free radical initiator); Poly cinnamate 1g (sensitizer); 1 g of Hydro peroxide (collecting agent); TINUVIN 5060 1g (light stabilizer); Cyan ink composition was prepared by mixing 767 g of ultrapure water.
  • the prepared ink composition was filtered using a member filter.
  • the resulting ink had a surface tension of 27 dyne / cm; Viscosity 8.9 cPs; And pH 9.3.
  • the prepared ink was injected into a cartridge and subjected to a 30m output test on output devices such as Stylus Pro 7900 manufactured by Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 manufactured by Canon. No ejection of the nozzle occurred during the test and the printed image was good in the endurance test.
  • the photocurable monomer was substituted with hydroxy propylmethacrylate instead of Sigma-Aldrich's hydroxyethylmethacrylate, and 250 g of Magenta dye or pigment was used, and the ink composition was prepared in the same manner as in Example 1 below. Prepared.
  • the mixing ratio of the components for the preparation of the red ink composition having an average particle size of 15 nm is as follows.
  • the inks obtained as a result of the prepared ink composition had a surface tension of 28 dyne / cm; Viscosity 8.6 cPs; And pH 9.1. Filtering was conducted in the same manner as in Example 1 using a test such as a Stylus Pro 7900 manufactured by Epson, a Hewlett Packard Designer jet z3200, and a Canon IPF 8000 manufactured by Canon. As in Example 1, the printed image had good results in the durability test.
  • An ink composition according to the present invention was prepared by adding the following reaction chemicals to the prepared yellow dispersion stock solution.
  • the prepared ink composition was filtered using a member filter.
  • the resulting ink had a surface tension of 27 dyne / cm; Viscosity 8.4 cPs; And pH 8.7.
  • 30 m output testing was done on Epson's Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon's Canon IPF 8000. No ejection of the nozzle occurred during the test and the printed image was good in the endurance test.
  • a black ink composition having a particle size of 5 nm was prepared in the same manner as in Example 3, using the following materials as the photocuring monomer and varying the composition ratio.
  • the mixing ratio of the components for the preparation of the ink composition is as follows.
  • the inks obtained as a result of the prepared ink composition had a surface tension of 26 dyne / cm; Viscosity 9.2 cPs; And pH 9.0. Filtering was carried out in the same manner as in Example 1, and the output test was performed using equipment such as Stylus Pro 7900 manufactured by Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 manufactured by Canon. As in Example 1, the printed image had good results in the durability test.
  • a dispersion master stock solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 400 g of a vegetable oil mixture was used instead of water, and 250 g of zinc oxide was used instead of a dye, and a photocuring reaction chemical having the following composition ratio was added thereto.
  • a transparent ink composition having a particle size of 10 nm was prepared. The mixing ratio of the components for the preparation of the ink composition is as follows.
  • Optical Dispersion Stock Solution 767 g of vegetable oil mixture (40 wt% vegetable oil, 30 wt% diethylene monobutyl ether, 10 wt% 2-pyrrolidone, 20 wt% gamma butyrolactone); 20 g of polypropylmethylmethacrylate; 40 g of ethylpropyl methacrylate; 10 g of 1,6-hexylenediacrylate; 1 g of potassium hydroxide; Dioctyl sulfosucinate, 1 g disodium salt; Dynol 604 1g; 1 g of Benzo-aceto-phenone; 1 g of Benzoic peroxide; 1 g of 2,2-azobis (2-methylpropion) dihydrodicholoride; Poly cinnamate 1 g; 1 g of Hydro peroxide; TINUVIN 5060 1g
  • the inks obtained as a result of the prepared ink composition had a surface tension of 27 dyne / cm; Viscosity 9.9 cp; And pH 9.5. Filtering was performed in the same manner as in Example 1, and the output test was performed using equipment such as Stylus Pro 7900 manufactured by Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 manufactured by Canon. As in Example 1, the printed image had good results in the durability test.
  • a dispersion master stock solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that 400 g of a vegetable oil mixture was used instead of water, and 250 g of titanium oxide was used instead of a dye.
  • nm white (Titanium Dioxide based) ink composition was prepared. The mixing ratio of the components for the preparation of the ink composition is as follows.
  • the inks obtained as a result of the prepared ink composition had a surface tension of 27 dyne / cm; Viscosity 9.9 cp; And pH 9.5. Filtering was performed in the same manner as in Example 1, and the output test was performed using equipment such as Stylus Pro 7900 manufactured by Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 manufactured by Canon. As in Example 1, the printed image had good results in the durability test.
  • the ink compositions prepared in Examples 1 to 4 were filled in the cartridge for each color, and then printed on the Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon Canon IPF 8000, etc. of Epson.
  • the prepared reactive dye inks were tested on output devices such as Stylus Pro 7900 from Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 from Canon. Some nozzles were dropped during the test, and the color reproduction (based on CIE Lab 1976 of the International Institute of Illumination) or durability was much lower than that of Examples 7, 8, and 9 in the washing process after the curing process.
  • Disperse Black 54 50 g of naphthalene copolymers in 750 g of distilled water, C.I. Disperse Blue 60, C.I. Disperse Red 60, C.I. Disperse Yellow 54, C.I. 200 g of Disperse Black 54 was added and each of the four colors was thoroughly stirred.
  • the prepared dispersion solution was placed in a bead mill and milled for about 8 hours to prepare a blue dispersion stock solution having an average particle size of about 100 nm.
  • the following reactive chemical substance was added to the obtained CDP type dispersion sublimation dye dispersion stock solution to prepare an ink composition.
  • CDP type dispersion sublimation dye dispersion stock 18 wt% to 20 wt%; Diethylene glycol 18 wt% to 20 wt%; DMSO 2 wt%; NaOH 4 wt%; And 50 wt% distilled water.
  • the prepared transfer inks were subjected to output tests on Epson's Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon's Canon IPF 8000. During the test, some nozzles were not removed, and no harmful substances were released during the curing process, but a small amount of methane gas produced increased yellowing of the printed matter and air pollution in the indoor space. Later, in the washing process, the color reproduction was similar to that of Example 7, 8, and 9, but fell far below the standard in the durability test.
  • Glycerol 6 wt%; and 50 wt% distilled water are examples of Glycerol 6 wt%; and 50 wt% distilled water.
  • the prepared transfer inks were subjected to output tests on Epson's Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon's Canon IPF 8000. There were no nozzles left during the test, and no harmful substances were released during the curing process, but the generation of small amounts of methane increased the yellowing of the printed matter and the air pollution in the interior space. Later, in the washing process, the color reproduction and friction resistance of Examples 7, 8 and 9 were much lower than the standard.
  • C.I. Pigment Blue 15 3, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. 200 g of each of the four colors of Pigment Black 7 was sufficiently stirred.
  • a dispersion stock solution was prepared having an average particle size of about 50 nm. The following reaction chemicals were added to the obtained pigment dispersion stock solution to prepare a petroleum dilution ultraviolet curing ink composition.
  • the prepared petroleum dilution UV curable inks were tested on output devices such as Stylus Pro 7900 from Epson, Hewlett Packard Designer jet z3200, and Canon IPF 8000 from Canon. There were no nozzles left during the test, and no harmful emissions were released during the curing process, but the production of small amounts of methane and carbon dioxide gas increased the air pollution in the indoor space. In the washing process, the washing resistance and the light resistance test were very good as compared with Example 7, but the color reproduction and the friction resistance were not good compared with Examples 8 and 9.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 친환경적인 수성기반, 식물성 오일 기반의 염료나 안료를 포함하는 광 경화 잉크젯 잉크조성물의 제조 방법 및 상기 잉크조성물을 사용하는 컴퓨터 하드웨어/소프트웨어 장치를 포함한 광 경화 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 2종 이상의 광경화 모노머, 물 또는 식물성 오일혼합물, 용매, 개시제 및 촉매를 혼합하고 광가교 중합반응을 통하여 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화 폴리머를 제조하는 단계; 상기 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화폴리머에 초순수물 또는 식물성오일 혼합물 및 광경화 모노머를 추가로 첨가한 후 염료 또는 안료를 첨가하여 폴리머 분산용액을 제조하는 단계; 상기 폴리머 분산용액을 밀링공정으로 분산하여 분산마스터 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산마스터 용액에 2종 이상의 광경화 모노머, pH 버퍼용액, 표면장력개시제, 증감제, 포집제, 안정제, 소포제 및 보습제를 첨가하여 잉크조성물을 제조하는 단계를 포함하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법을 제공한다.

Description

수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법
본 발명은 친환경적인 수성 또는 식물성 오일 기반의 염료나 안료를 포함하는 광 경화 잉크젯 잉크조성물의 제조 방법 및 상기 잉크조성물을 사용하는 컴퓨터 하드웨어/소프트웨어 장치를 포함한 광 경화 시스템에 관한 것이다.
현재 디지털 프린트 잉크는 크게 나누어 용제형과 무용제형으로 나누어진다. 용제형의 경우, 수성 기반 잉크, 유기 용매 기반 잉크, 및 식물성 오일 기반 잉크로 나눌 수 있다. 무용제의 경우 핫멜트 타입의 졸형태의 잉크, 고상 잉크, 액상잉크, 겔 형태의 자외선 경화 잉크로 나눌 수 있다. 잉크젯에서는 주로 액상이나 겔 상태의 자외선 경화 잉크가 사용되고 있다.
기존의 프린트 잉크에 있어서, 수성 기반의 잉크의 경우, 친환경적이라는 장점이 있지만, 내구성이 낮고 사용 범위가 제한된다는 단점이 있다. 석유계 유기 용매 기반 잉크의 경우, 색의 방향이 어두우며 인체에 독성을 갖는 유기용매를 사용한다는 단점이 있다. 현재 개발되고 있는 천연 오일 기반 잉크의 경우, 피 인쇄체에 따라 블러링(bluring) 정도가 다르며 잉크젯에 쉽게 적용할 없다는 약점이 있기 때문에, 종래에 전자 재료 부분으로 사용 되던 무용제 타입 자외선 경화 잉크가 주목 받고 있다.
일반적으로 잉크젯 날염 방법은 크게 직접 프린트 방법(direct printing)과 종이에 전사하여 열 전사 시스템으로 열 전사 프린트 방법으로 나눌 수 있다. 직접 프린트 방법의 경우 잉크젯 프린터로부터 소재에 바로 이미지가 프린트가 되기 때문에 전착 인쇄하는 부가적인 공정이 요구되지 않는다는 장점을 가진다. 그러나 프린트 후 수세 및 고착 공정을 위한 설비가 필요하고 그리고 일련의 공정 과정에서 폐수가 발생한다는 문제점을 가진다. 하지만, 광 경화 잉크젯 프린트의 경우 수세 및 고착을 위한 추가적인 공정이 요구되지 않으므로 공정 설비가 간단해지고 그리고 폐수가 발생하지 않아 친 환경적이다.
그러나 실질적으로 기존의 디지털 프린트 시스템의 경우에도 잉크 조성물의 종류에 따라 유해 화학 물질의 발생을 완전히 방지하기는 어렵다. 현재 디지털 승화 전사 시스템 및 석유계 용매 희석형 자외선 경화 시스템에서 설포닉리그닌(Sulfonated lignin), 포름 알데히드(Formaldehyde), N,N-디메틸포름 아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide), 히드라진(Hydrazine), 모르포린(Morpholine)과 같은 유해물질이 발생하는데, 이들은 미국 FDA(Food and Drug Agency)에서는 이들을 관찰물질 또는 독성물질로 규정한다. 그리고 EPA(Environmental Protection Agency)는 아세토니트릴(Acetonitrile), 디메틸 설페이트(Dimethyl sulfate), 디메탄올아민(Diethanolamine), N,N-디메틸 포름 아미드(Dimethylformamide), 포름 알데히드(Formaldehyde), 히드라진(Hydrazine), 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone) 및 트리에틸아민(Triethylamine)등 약 10,000여종의 화학물질을 유해 유기 휘발성 및 수질 대기 오염물질로 분류 관리하고 있다. 또한 국제 화학 물질 안전 카드(International Chemical Safety Card)는 아세토니트릴(Acetonitrile), 디메틸 셀페이트(Dimethyl sulfate), 디메틸 설폭사이드(Dimethyl sulfoxide: DMSO), 디에탄올아민(Diethanolamine), N,N-디메틸포름 아미드(Dimethylformamide), 포름 알데히드, 히드라진, 모르폴린(Morpholine), 메틸 에틸 케톤, 소디움 하이드록사이드(Sodium hydroxide:NaOH), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran: THF) 및 우레아(Urea)를 유해 화학 물질로 규정하고 있다. 추가로 한국 국립 환경 과학원은 메틸 에틸 케톤, 트리 메틸 아민, 에틸아세테이트, 하이드라진, 소디움 하이드록사이드, 디메틸 설페이트 및 포름 알데히드를 유해 물질로 규정한다.
상기 잉크조성물의 제조시 상기 유해한 유기 용매를 사용하는 것은 잉크젯 출력 과정에서 잉크의 출력 품질의 향상을 위한 것이다. 구체적으로 단 분산 지수 및 색소 입자가 높은 안정성을 가지는 유화 용액을 만들기 위하여 이러한 유해한 화학물질을 포함하는 유기 용매가 사용되었다. 상기 유해 용매의 사용은 작업 공정에서 작업자에게 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라 공정 과정의 부산물로 인하여 유해한 유기 휘발성 물질 및 수질 오염 물질을 발생시킬 수 있다. 상기한 문제점을 해결하기 위하여 유기 용매를 대체하여 자외선 경화 시스템을 채택을 하고 있으나, 자외선 경화 시스템의 가격 및 유지 관리 비용이 높기 때문에 전자, 전기, 조선, 자동차, 항공우주 등의 특수한 용도에 적합한 시스템으로써 유연한 소재에 대한 디지털 잉크젯 잉크의 시스템으로는 부적합하다. 종래의 디지털 잉크는 염착 메카니즘에 의하여 염료, 안료(잉크)가 소재에 염착(부착) 되므로 특정 안료, 염료를 사용해야 하는 단점이 있다. 현재 디지털 프린트 공정은 기존의 스크린 공정에 비하여 손쉽게 진행되나 잉크 번짐 현상 방지, 안료, 염료 고착력 향상 등을 위한 소재의 전 후처리 공정은 여전히 복잡하다는 문제점이 있다.
현재 디지털 프린트 공정은 최적의 결과물을 얻기 위하여 소재에 따른 전-후처리 공정이 매우 중요하다. 상기 전후처리 공정에서는 별도의 장비 및 전처리 약제들을 이용하여 소재에 전처리 공정을 실시하고, 프린트 공정 후 스팀 증열 처리, 수세, 건조 및 소재 표면 가공 등의 복잡한 후처리 공정이 필요하다. 이 과정에서 사용되는 화학물질들은 수질오염을 초래하고, 프린트 후 미 고착 반응 염료 색소 및 미 제거된 전처리 물질 등으로 인한 환경문제가 발생한다. 또한 정밀 전자 공업에서의 스크린 프린트(Roll to Roll: R2R)의 경우에는 프린트 조건에 의해 전자부품의 세정이나 표면 처리를 하여야 하는데, 이 과정에서 유기 휘발성 화합물(에탄올, 벤젠 등)이 발생하여, 공정이 많이 복잡하다. 이를 해결하기 위하여 자외선 경화 잉크젯 잉크를 사용하려는 시도가 있으나 자외선 경화의 문제점인 경화 후 수축문제로 인한 문제 때문에 도입이 느려지고 있다.
유럽공개특허 제1354918호에서는 기존의 석유계 용매 희석형 자외선 경화 폴리머의 오염원인 유기성 휘발 화합물을 사용하지 않고, 수용성 기반의 자외선 경화 폴리머를 도입하는 방법을 제시하고 있다. 또한 미국공개특허 US2005/0104946 및 US2005/0139123에서는 기존의 자외선(광) 경화 공정 중 자외선 경화 장치 부분으로 사용 되던 고압 수은 램프 및 메탈할라이드 램프를 사용 하지 않고 광(방사선, 자외선, 적외선, 가시광선, 마이크로웨이브) 발광 다이오드를 사용함으로써, 전력 사용량 및 환경오염을 최소화할 수 있는 공정을 제시하고 있다.
자외선 경화 염료, 안료 등으로 수용성이며 생분해성등 여러 가지 기능을 부가 시켜 보다 환경 친화적인 잉크 및 색소체의 고착력 및 물리화학적 안정성 및 생산성 증대 등 여러 가지의 경제적 및 산업적인 유리한 개발 기술이다.
본 발명에서는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 물리화학적인 요소의 안정화를 이루며 모든 종류의 필름이나 유리 목재 등의 다양한 소재에 적용할 수 있고, 전 후 처리가 불필요한 수성 기반, 식물성 오일 기반의 광경화 염료, 안료 잉크조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기에서 언급한 유해 화학 물질의 사용을 사용하지 않고, 부생성물을 생성하지 않으면서, 다양한 종류의 잉크젯 헤드에 적용할 수 있는 최적의 광 경화성 잉크젯 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 유해 물질을 배출하지 않으며 다양한 종류의 피 인쇄체에 대한 유사한 색 표현, 보정 및 색 재현이 가능하며 초 고해상도를 갖고, 다양한 잉크젯 헤드에 사용할 수 있는 수성 기반이나 식물성 오일 기반의 광 경화성 잉크젯 잉크 조성물 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 2종 이상의 광경화 모노머, 물 또는 식물성 오일혼합물, 용매, 개시제 및 촉매를 혼합하고 광가교 중합반응을 통하여 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화 폴리머를 제조하는 단계; 상기 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화폴리머에 초순수물 또는 식물성오일 혼합물 및 광경화 모노머를 추가로 첨가한 후 염료 또는 안료를 첨가하여 폴리머 분산용액을 제조하는 단계; 상기 폴리머 분산용액을 밀링공정으로 분산하여 분산마스터 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산마스터 용액에 2종 이상의 광경화 모노머, pH 버퍼용액, 표면장력개시제, 증감제, 포집제, 안정제, 소포제 및 보습제를 첨가하여 잉크조성물을 제조하는 단계를 포함하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 광경화성 잉크 조성물은 조성물 전체 중량 대비 염료 또는 안료를 포함하는 분산마스터 용액 15~35중량%, 물 또는 식물성오일 혼합물 60~80중량%, pH 버퍼용액 0.1~1중량%, 광경화 모노머 3~6중량%, 표면장력조절제 0.1~1중량%, 광개시제, 열 개시제 및 자유라디칼개시제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 0.1~1중량%, 증감제 0.1~5중량%, 포집제 0.1~1중량%, 안정제 0.1~1중량%, 소포제 0.1~1중량% 및 보습제 0.5 내지 1중량%를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 광경화 모노머는 수용성 잉크인 경우에는 하이드록시 에틸아크릴레이트, 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 프로필메틸메타아크릴레이트, 하이드록시부틸메타아크릴레이트, 디에틸글리콜아크릴레이트, 디에틸글리콜리콜에틸메틸아크릴레이트, 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트 및 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 광경화 모노머는 식물성 오일계 잉크인 경우에는 에틸아크릴레이트, 에틸메틸메타아크릴레이트, 프로필메틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 디프로필글리콜아크릴레이트, 디프로필글리콜에틸메틸메타아크릴레이트, 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트 및 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 식물성 오일 혼합물은 오일 혼합물 전체 중량대비 식물성오일 20~60중량%, 에테르 10~20중량%, 락탐 10~20중량% 및 락톤 20~40중량%을 포함한다.
본 발명의 광경화성 잉크조성물은 유해한 화학물질의 사용을 최소화하면서, 다양한 방식의 헤드에 적용할 수 있다. 또한 본 발명의 잉크조성물은 경화과정에서 유해한 화학물질을 배출하지 않으므로 친환경적이다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크 조성물의 제조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서 광 경화 폴리머, 프리폴리머, 올리고머의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 광 경화 시스템의 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 프린터의 하드웨어/소프트웨어 컬러 분석 및 매칭 시스템의 개략적으로 도시한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크 조성물 제조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 잉크 조성물의 제조 공정은 염료 또는 안료 광 경화 색소체의 선택 단계(S11); 광 폴리머, 올리고머, 프리폴리머 제조 단계(S12); 분산 용액 제조 단계(S13); 광 경화 분산마스터원액 제조 단계(S14); 광경화 잉크조성물 제조단계(S15); 정밀 여과 단계(S16)를 포함한다. 본 발명에서 제조된 잉크 조성물은 프린트 단계(S17)에서 출력장치에 광경화장치를 구성하여 광경화 잉크의 경화속도를 가속화할 있다.각 단계에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명한다.
1. 염료 또는 안료 선택 단계(S11)
먼저, 광 경화 염료나 안료 잉크 구성물을 제조하기 위하여 적절한 염료 또는 안료 색소체를 선택하여야 한다. 염료나 안료 색소체는 수성 기반의 청록(Cyan), 선홍(Magenta), 노랑(Yellow) 및 검정(Black)과 식물성 오일 기반의 투명(Optical), 백색(White)을 포함하며, 몇 가지의 보조색으로 구성 될 수 있다.
본 발명에 따른 염료나 안료 색소체는 각각의 색상에 대하여 아래와 물질들을 포함할 수 있다.
청록
안료: C.I. Pigment Blue 15; C.I. Pigment Blue 15:1 ; C.I. Pigment Blue 15:2; C.I. Pigment Blue 15:3; C.I. Pigment Blue 15:4; C.I. Pigment Blue 60; C.I. Pigment Blue 190; C.I. Pigment Blue 192; C.I. Pigment Blue 204; C.I. Pigment Blue 288
분산 염료: C.I. Disperse Blue 14; C.I. Disperse Blue 19; C.I. Disperse Blue 56; C.I. Disperse Blue 60; C.I. Disperse Blue 72; C.I. Disperse Blue 79; C.I. Disperse Blue 87; C.I. Disperse Blue 134; C.I. Disperse Blue 148; C.I. Disperse Blue 165; C.I. Disperse Blue 180; C.I. Disperse Blue 183; C.I. Disperse Blue 326; C.I. Disperse Blue 354; C.I. Disperse Blue 359; C.I. Disperse Blue 360
직접 염료: C.I. Direct Blue 190; C.I. Direct Blue 191; C.I. Direct Blue 192
천연 염료: Anthocyanin
선홍
안료: C.I. Pigment Red 13; C.I. Pigment Red 48; C.I. Pigment Red 48:1; C.I. Pigment Red 48:2; C.I. Pigment Red 122; C.I. Pigment Red 184; C.I. Pigment Red 187; C.I. Pigment Red 202; C.I. Pigment Red 228;C.I. Pigment Violet19
분산 염료: C.I. Disperse Red 54; C.I. Disperse Red 60; C.I. Disperse Red 86; C.I.Disperse Red 91; C.I. Disperse Red 92; C.I. Disperse Red 343; C.I. Disperse Red 356
반응성 염료: C.I. Reactive Red 21; C.I. Reactive Red 22; C.I. Reactive Red 23
천연염료: Carmine A; Carmine B
노랑
안료: C.I. Pigment Yellow 27; C.I. Pigment Yellow 54; C.I. Pigment Yellow 109; C.I. Pigment Yellow 110; C.I. Pigment Yellow 150;, C.I. Pigment Yellow 151; C.I. Pigment Yellow 154; C.I. Pigment Yellow 155
분산 염료: C.I. Disperse Yellow 5; C.I. Disperse Yellow 42; C.I. Disperse Yellow 54; C.I. Disperse Yellow 64;C.I. Disperse Yellow 79; C.I. Disperse Yellow 82;C.I. Disperse Yellow 93; C.I. Disperse Yellow 119; C.I. Disperse 160
직접 염료: C.I. Direct Yellow 130; C.I. Direct Yellow 131; C.I. Direct Yellow 132
산성 염료: C.I. Acid Yellow 20; C.I. Acid Yellow 23
천연 염료: Flavonoid
검정
안료: C.I. Pigment Black 7, C.I. Pigment Black 35, C.I. Pigment Black 41
직접 염료: Poly azo; Poly Phenol
천연 염료: Sepia color
백색
안료: C.I. Pigment White 6, C.I. Pigment White 7, C.I. Pigment White 23
투명
산화아연(Zinc Oxide), Indium Tin Oxide
그 외
안료: C.I. Pigment Violet 23, C.I. Pigment Orange 36,C.I. Pigment Orange 43,C.I. Pigment Green 7,C.I. Pigment Green 36,Phtalocyanine, White Carbon, Lithopone, Aluminum Oxide, Gold, Silver, Chopper, Fe2O3,Lithium, Magnesium, Barium sulfide, 등 위와 같은 염료, 안료 중 바람직하게는 유럽의 Oeko-Tex Standard 100의 규정에서 제시된 것과 같이 알레르기 발생이나 발암성이 없는 염료나 안료가 선택될 수 있다.
2. 광 경화 모노머를 이용한 폴리머의 중합 및 프리폴리머, 올리고머 합성 단계(S12)
초순수물(Cyan, Magenta, Yellow, Black계 잉크)이나 식물성 오일(Optical, White계 잉크) 기반의 광 경화 잉크젯 잉크조성물을 제조하기 위하여 먼저 광 경화 모노머를 이용하여 폴리머를 중합하거나, 프리폴리머 또는 올리고머를 합성한다.
합성공정은 표준 상태 하(기압 1ATM, 온도 298.16K)에서 2종 이상의 모노머를 혼합한 모노머 혼합물을 사용한다. 본 발명에서는 Sigma-Aldrich사의 광 경화 모노머를 사용하였는데, 구체적으로는 수성계 잉크를 제조하는 경우에는 하이드록시 에틸아크릴레이트, 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 프로필메틸메타아크릴레이트, 하이드록시부틸메타아크릴레이트, 디에틸글리콜아크릴레이트, 디에틸글리콜리콜에틸메틸아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용한다. 식물성오일계 잉크를 제조하는 경우에는, 에틸아크릴레이트, 에틸메틸메타아크릴레이트, 프로필메틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 디프로필글리콜아크릴레이트, 디프로필글리콜에틸메틸메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용한다.
또한 스티렌-아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트(Sartomer사 CN508IJ 또는 CN9003), 또는 변성 플르오르화 실리콘-불포화 폴리에스터(Dow-Corning사 I2502, I2507)로 이루어진 것을 사용한다.
최종 생성물 중량을 기준으로 하여, 상기 모노머 혼합물 20~40wt%와 물 또는 식물성 오일 혼합물 20~40중량%를 혼합한다. 이때 수용성 잉크의 경우에는 물을 사용하고, 식물성 오일계 잉크의 경우에는 식물성 오일 혼합물을 사용한다. 상기 식물성 오일 혼합물은 식물성 오일 20~60wt%, 에테르 20~40wt%, 락탐 10~20wt%, 락톤 20~40wt%로 이루어진다. 상기 식물성 오일은 콩 기름, 참깨 기름, 들깨기름, 유채 기름 등을 사용할 수 있다.
다음으로 상기 혼합물에 질소분위기하에서 양쪽성(수용성, 지용성) 용매인 2-피롤리돈과 N-메틸피리리돈 혼합액(1Kg 중량기준 혼합비 50:50) 20 ~ 40 wt%과 공용매인 디메틸설폭사이드와 메틸아세테이트 혼합액(1Kg 중량기준 혼합비 50:50) 20 ~ 40 wt%, 비공용매인 테트라부틸알코올 5 ~ 15 wt%, Sigma-Aldrich사의 Ag-Au-Pt 연속 촉매 2~7 wt%를 첨가한 후, 정밀 합성 반응인 Wurtz Fitting- Ulmann Reaction을 유도하여 원자 전이에 의하여 중합한다. 중합된 물질의 결정화를 유도하기 위하여 공비혼합물(이소프로필알콜/에틸알콜 혼합비 20:80) 1000ml에 적하하여 결정질(crystal)을 만든다.
헬륨 분위기하에서 열, 광 중합 개시제인 BPO(Benzoic peroxide)를 전체 혼합물 중량 대비 0.1 ~ 1wt%를 첨가하고 열, 광, 방사선, 마이크로웨이브(20nm, 50nm, 100nm, 153nm, 193nm, 253nm, 305nm, 365nm, 405nm, 515nm, 607nm, 830nm, 1064nm, 1504nm, 2500nm, 5000nm, 10000nm, 15064nm) 를 조사하여 광 가교 중합 반응을 유도한다.
다음으로 기능성 향상을 위하여 추가로 Merck사의 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트폴리에틸-프로필옥사이드/변성실리콘/플루오르를 10~20wt% 첨가하고, 광 증감제인 Sigma-Aldrich사의 Polycinnemate(Mw 200,000) 0.1~0.2wt%와 무기물(이산화티타늄(Titanium dioxide), 이산화실리콘(Silicone dioxide), 산화알루미늄(Aluminum oxide), 산화아연(Zinc oxide), 인듐주석산화물(Indium Tin oxide, ITO)로 이루어진 군에서 선택된 1종)을 0.1~0.2wt%를 첨가한다. 최종적으로 (에틸, 프로필) 아크릴레이트-에틸메틸아크릴레이트/부틸메틸아크릴레이트 올리고머, 스티렌-아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트-실리콘-불포화폴리에스터 프리올리머가 합성된다. 제조된 올리고머나 프리폴리머는 그룹 말단의 활성 그룹이 하이드록시그룹(OH)를 유무에 따라서 수용성 또는 지용성인 올리고머, 프리올리머, 폴리머로 제조된다. 올리고머, 프리폴리머, 폴리머 중합(합성) 공정 동안 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 가스를 사용하여 Degassing과 함께 제조하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 올리고머, 프리폴리머, 폴리머의 중합(합성) 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 모노머를 이용한 폴리머의 중합 및 프리폴리머, 올리고머의 합성 하는 단계 공정은 Wurtz Fitting-Ulmann Reaction 단계(E11); 공비(이소프로필알콜/에틸알콜) 혼합물 단계(E12); 광 이량화 반응 단계(E13); 및 무기물을 첨가하여 올리고머나 프리폴리머, 또는 최종 폴리머를 합성하는 단계(E14)를 포함한다.
3. 광 경화 분산 용액의 제조단계(S13)
광 경화 잉크젯 잉크 조성물이 프린터 노즐을 통하여 분사 될 수 있는 크기를 만들기 위해 먼저 단 분산이 되어야 한다. 염료나 안료를 분산시키기 위한 분산 용매로 염료가 Cyan, Magenta, Yellow 또는 Black인 경우에는 초 순수 물을 사용하는 것이 바람직하다. 염료가 Optical 또는 white인 경우에는 식물성 오일 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 식물성 오일 혼합물은 콩기름, 참깨기름, 들깨기름 또는 유채기름 등의 식물성오일 20~60wt%, 에테르 20~40wt%, 락탐 10~20wt%, 락톤 20~40wt%이 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 Piezo electric jet방식의 헤드뿐만 아니라 Thermal (Bubble) jet방식의 헤드같이 정상 작동 상태에서 고온으로 발생하는 헤드에서도 사용할 수 있는 잉크를 제조하기 위하여 KOH 산 가(Acid number) 100, Amine 산 가(Acid number) 300, 밀도 1.35g/㎤ 가 되는 Air-Produts사의 양쪽성 변성 실리콘-플루오르 계열의 계면활성제(Dynol-604, 607)를 첨가하여 충분히 교반한다. 다음으로 양쪽성 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트/변성불포화폴리에스테르(Sartomer사의 CN2300, CN2301)와 변성 플루오르화 실리콘-불포화 폴리에스터(Dow-corning 사의 I2500)를 추가로 첨가하여 광 경화 분산을 위한 폴리머 분산 현탁 용액을 제조한다. 제조된 폴리머 분산 현탁 용액에 상기에서 제시된 염료 또는 안료를 투입하여 천천히 교반 시키면서 습윤(wetting)이 이루어지도록 한다. 최종적으로 광 경화 폴리머, 프리폴리머, 올리고머, 모노머 15 내지 35 wt%; 염료 또는 안료 색소 15 내지 35 wt%; 및 초 순수 물(Cyan, Magenta, Yellow, Black) 또는 식물성 오일(Optical, White) 혼합물 20 내지 50 wt%을 포함하는 점탄성을 가진 분산 용액을 제조한다. 제조 공정 시간 동안에서 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 가스를 사용하여 Degassing과 함께 제조된다.
4. 광 경화 분산 마스터 원액 제조 단계(S14)
상기에서 제조된 분산 용액에서는 분산(혼합)된 염료나 안료의 입자는 성장하여 최대 크기가 서브 나노 에뮬전 크기(80pm)가 되므로 잉크젯 노즐을 통하여 분사되기에 적합하지 않다. 따라서 프리 밀링(500 내지 3000RPM의 회전 속도) 및 미세 밀(1000 내지 8000RPM의 회전 속도) 공정으로 밀링 분산하여, 입자간의 응집을 최소화할 수 있는 협의의 나노 크기의 분산액을 제조한다. 다음으로 초 미세 밀링 분산 공정을 통하여 잉크젯 노즐을 통하여 분사되기에 적합한 크기가 되도록 분산이 되게 한다. 분산을 위하여 밀링 기계 내에 0.1 내지 5 mm의 지르코늄-실리카바이드-하프니움 비드(bead)를 넣어 색소의 평균 입도가 1Kg 기준 75분의 분산 공정 시간 동안 0.1 내지 10 nm가 되도록 분산을 한다. 이와 같은 분산 공정을 통하여 분산이 뛰어난 광 경화 잉크 분산 마스터 원액이 제조된다. 분산을 위한 비드가 기계 챔버 전체 부피에 대하여 60 내지 90 % 정도로 투입되고 투입된 지르코늄-실리카바이드-하프니움 비드는 2000 내지 16000RPM의 속도로 회전이 된다. 이와 같은 분산 작업을 위하여 상업적으로 구입 가능한 NETZSCH사의 랩스타(Labstar)등과 같은 파일롯 습식 분쇄 장비에 지르코늄-실리카바이드-하프니움 비드(Bead)를 이용해서 초고속 정밀 분산 하는 구조를 가진 기계를 사용한다.
5. 광 경화 잉크 조성물 제조 단계(S15)
상기에서 제조된 광 경화 잉크젯 잉크의 분산 마스터 원액에 광 경화 반응 화학 물질을 첨가하여 광 경화 잉크조성물을 제조한다. 일반적으로 광 반응 화학 물질은 잉크 조성물의 안정성, 분산성 또는 결착성을 향상시키기 위하여 첨가된다. 첨가되는 광 반응 화학 물질은 표면 장력, 점도, pH 및 저장 안정성과 같은 잉크 물성의 향상을 고려하고 동시에 인체 및 환경에 무해한 물질이 되어야 한다. 본 발명의 잉크조성물에 첨가되는 화학물질로는 수산화 칼륨(potassium hydroxide) pH 버퍼 용액; 및 계면활성제인 표면 장력 조절제를 포함할 수 있다. 또한 Airproducts사의 양쪽성 계면 활성제인 Surfynol 104,465, 485, CT-171, 211, 221, 231, Dynol 604, 607 Zetasperse 2500, 3100, 3400, 3700, Envirogem AD01, AE01, 02, 03, 360와 같은 계면활성제; Degussa사의 양쪽성 계면 활성제인 Tego 270, 280, 500, 505, Disperse 750, 760와 같은 계면활성제; BYK사의 양쪽성 계면 활성제인 BYK 023, 024, 027, 028, Disper , Disper 180, 184, 191, 193 같은 계면활성제; Lubirazol사의 양쪽성 계면 활성제인 Solsperse 27000, 40000, 41000, 41090, 42000, 44000, 46000, 47000 같은 계면활성제; 3M사의 양쪽성 계면 활성제인 FC-4430, 4432;안정제, 소포제, 증감제, 변성 글리세롤 에톡시-프로록실레이트 같은 상온 습기 경화형 보습제를 포함할 수 있다.
상기 방법으로 혼합된 본 발명의 잉크조성물은 최종적으로 아래의 조성비로 이루어진다.
염료 또는 안료 분산마스터원액 15~25wt%; 물 또는 식물성오일 혼합물 60~80wt%; pH 버퍼 용액 0.1 내지 1 wt%; 광 경화 모노머 3 내지 6 wt%; 표면 장력 조절제 0.1 내지 1 wt%; 광 개시제 0.1 내지 1 wt%; 열 개시제 0.1 내지 1 wt%; 자유 라디칼 개시제 0.1 내지 1 wt%; 증감제 0.1 내지 5 wt%; 포집제0.1 내지 1 wt%; 안정제 0.1 내지 1 wt%; 소포제 0.1 내지 1 wt%; 및 보습제 0.5 내지 1 wt%를 포함한다.
상기에서 광경화폴리머는 수용성계 잉크조성물의 경우에는 폴리에틸아크릴레이트(Mw 100,000), 폴리에틸메틸아크릴레이트(Mw 200,000), 폴리프로필메틸메타아크릴레이트(Mw 300,000)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 광경화모노머는 수용성계 잉크조성물의 경우에는 하이드록시 에틸아크릴레이트, 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 프로필메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 부틸메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 디에틸글리콜아크릴레이트 및 하이드록시 디에틸글리콜메틸메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 식물성 오일계 잉크조성물의 경우에는 에틸아크릴레이트, 에틸메틸메타아크릴레이트, 프로필메틸메타아크릴레이트, 부틸메틸메타아크릴레이트, 디프로필글리콜아크릴레이트, 및 디프로필글리콜메틸메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 광경화 올리고머는 스티렌-아크릴레이트-메틸메타아크릴레이트, 실리콘-불포화 폴리에스터를 사용할 수 있다.
상기에서 광 개시제는 Bezoic peroxide 및/또는 Benzo-Aceto phenone phosphorate를 사용할 수 있고, 열 개시제는 2,2-Azobis methyl nitrile, 자유라디칼개시제는 2,2-Azobis(2-methylpropion amidine) dihydrocholoride를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기에서 증감제는 Poly Cinnamete를 사용할 수 있고, 포집제는 Hydro peroxide, 안정제는 2,6-Decandiol acid, 소포제는 Envirogem 360, 보습제는 Glycerol ethoxy-proxylate를 사용할 수 있다.
잉크 조성물 마스터 원액 및 광 반응 화학 물질은 메카닉 스티러에 의해 혼합 된다. 혼합 공정은 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 및 헬륨 가스를 사용하여 Degassing 공정과 함께 실시된다. 예를 들어 상업적으로 이용 가능한 IKA사의 컴퓨터에 의해 제어가 가능한 가변 조건형 Reaction & Storage Vessel이 사용될 수 있다.
6. 정밀 여과 단계(S16)
제조된 잉크 조성물은 제조 공정 과정에서 발생되거나 또는 혼합된 불순물을 제거하고 그리고 일정 수준 이상의 크기를 가지는 입자를 걸러내기 위하여 정밀여과시킨다. 여과 공정은 Millpore사의 제품을 이용 한외여과(6㎛이하), 정밀여과(700㎚이하), 선택적 초정밀 여과(200㎚이하)에 의하여 행하여지며 감압(-1ATM) 진공 펌프에 의해 여과 된다. 그리고 여과 공정을 통하여 잉크 조성물은 전체적으로 균일하며 안정화한 입자 크기를 가지게 된다.
7. 프린트 단계(S17)
염료 또는 안료 광 경화 잉크젯 잉크를 프린트 시 광 경화 장치를 구성하여 광 경화하는 잉크의 경화 속도를 가속화 할 수 있다. 광 경화 시스템의 회로도는 도 3에 명시하였다. 또한 색 표현 및 재현을 위하여 컬러 분석 및 매칭 시스템을 부여하여 x86기반이나 RISC기반인 프로세서(ARM, Intel, AMD, VIA, IBM사 등 32/64bit microprocessor)의 병렬 처리 연산으로 자동화시켜서 보다 빠른 색 표현이 가능한 시스템이 되도록 구성한다. 자동화된 컬러 분석 및 매칭 시스템는 도 3에 명시하였다.
도 3은 본 발명에 따른 광 경화 시스템의 회로도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3은 방사선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로웨이브 발광 다이오드의 발광 다이오드의 제어 시스템 및 결선도이다. 상기 광경화 시스템은 출력 장비에 부착되어, 본 발명의 광경화 잉크 조성물이 출력과정에서 경화가 이루어지도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 프린터의 하드웨어/소프트웨어 컬러 분석 및 매칭 시스템의 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 프린터의 하드웨어/소프트웨어 컬러 분석 및 매칭 시스템 시작 단계(T11); 피 인쇄물 인식 단계(T12); 컬러 분석 및 매칭 하드웨어 시스템(T13-1); 정의된 컬러 프로파일링 검토 단계(T13-2); 실행 판단 단계(T14); 이미지 분할 단계(T15); 하드웨어 병렬 프로세싱 단계(T16); 정의된 컬러 프로파일링 데이터베이스 업데이트 단계(T17); 수정된 정의 프로파일링 적용 단계(T18); 및 시스템 종료 단계(T19)를 포함할 수 있다.
이하에서는 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
제조예 1-광 경화 올리고머, 프리폴리머 및 광 경화 폴리머 제조
표준 상태 하(기압 1ATM, 온도 298.16K)에서 양쪽성(수용성, 지용성) 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트(Sartomer사 CN508IJ 또는 CN9003) 와 변성 플르오르화 실리콘-불포화 폴리에스터의 불용성 수지(Dow-Corning사 I2502 또는 I2507)를 1Kg의 중량 혼합비로 80:20으로 혼합한 300g을 물(Cyan, Magenta, Yellow, Black 잉크조성물의 경우) 400g 또는 식물성 오일혼합물(Optical, White 잉크조성물의 경우)(1Kg 기준 식물성오일(콩 기름, 참깨기름, 들깨 기름 또는 유채 기름) 20~60wt%, 에테르 10~20wt%, 락탐 10~20wt%, 락톤 20~40wt%) 400g에 첨가한다. 다음으로 질소분위기 하에서 상기 용액에 양쪽성 용매인 2-피롤리돈과 N-메틸피리리돈 혼합액(1Kg 기준, 혼합비 50:50) 300g, 공용매인 디메틸설폭사이드와 메틸아세테이트 혼합액(1Kg 기준, 혼합비 50:50) 200g, 비 공용매인 테트라부틸알코올 50g, Sigma-Aldrich사의 Ag-Au-Pt 연속 촉매 2g를 첨가한 후, 정밀 합성 반응인 Wurtz Fitting-Ulmann Reaction을 유도하여 원자 전이에 의하여 중합한다. 다음으로, 중합물을 공비혼합물(이소프로필알콜/에틸알콜 혼합중량비 20:80) 1000ml에 적하하여 결정질(crystal)을 만든다. 헬륨 분위기하에서 개시제인 BPO(Benzoic peroxide) 1g을 넣은 후, 저온(-10℃)에서 자외선(305nm, 50mJ)을 가하여 광 가교 중합 반응을 유도한다.
다음으로 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트폴리에틸-프로필옥사이드/변성실리콘/플루오르(Merk사 제조, 제품번호 81884171) 200g, 광 증감제인 Sigma-Aldrich사의 Polycinnemate(Mw 200,000) 2g, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 1g, 이산화실리콘(Silicone dioxide) 1g, 산화알루미늄(Aluminum oxide) 1g, 산화아연(Zinc oxide) 1g, 인듐주석산화물(Indium Tin oxide, ITO) 1g을 첨가하여 본 발명의 광 경화 올리고머, 프리폴리머, 폴리머를 합성한다. 본 단계에서 제조된 올리고머, 프리올리머, 폴리머는 촉매 및 개시제에 의해 중합되며, 최종적으로 올리고머, 프리올리머, 폴리머의 그룹 말단의 활성단이 하이드록시(OH) 그룹의 유무에 따라서 수용성이나 지용성을 나타난다. 중합과정에서 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 가스를 사용하여 Degassing 공정을 함께 실시한다.
제조예 2. 광 경화 분산 마스터 용액의 제조
분산 마스터 용액은 초 순수(Deionized) 물(Cyan, Magenta, Yellow, Black 잉크조성물의 경우)이나 식물성 오일(Optical, White 잉크조성물의 경우)혼합물(1Kg 기준 식물성오일 20~60wt%, 에테르 20~40wt%, 락탐 10~20wt%, 락톤 20~40wt%) 400g을 용매로 사용하여 제조된다. 상기에서 잉크가 cyan, magenta, yellow 및 black인 경우에는 초수순수 물을 사용하는 것이 바람직하고, 투명(Optical), 백색(white) 잉크의 경우에는 식물성 오일혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 초 순수물 이나 식물성 오일혼합물에 KOH 산 가(Acid number) 100, Amine 산 가(Acid number) 300, 밀도 1.35g/㎤ 인 Air-Produts사의 양쪽성 변성 실리콘-플루오르 계열의 계면활성제(Dynol-604, 607)를 첨가하여 충분히 교반한다. 다음으로 양쪽성 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트/변성불포화폴리에스테르(Sartomer사의 CN2300, CN2301) 200g, 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터(Dow-corning 사, I2500) 150g을 첨가하여 폴리머 분산 용액을 제조한다. 제조된 폴리머 분산 용액에 위에서 제시된 염료나 안료 250g을 투입하여 천천히 교반 시키면서 습윤(wetting)이 이루어지도록 한 후, 밀링분산공정을 거쳐서 분산마스터용액을 제조한다. 점탄성을 가진 유화 용액을 제조 공정 시간 동안에서 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 가스를 사용하여 Degassing과 함께 제조된다.
실시예 1
초 순수 물 400g에 양쪽성 광 경화 폴리스티렌/폴리아크릴레이트/폴리메틸메타아크릴레이트(Sartomer사 CN508IJ 또는 CN9003) 100g과 변성 플르오르화 실리콘-불포화 폴리에스터(Dow-Corning사, I2502, I2507) 200g을 혼합하고, 제조예 1의 용매 및 촉매를 첨가하고, 공비혼합물(이소프로필알콜/에틸알콜 혼합비 20:80) 1000ml에 적하하여 결정질(crystal)을 만든다. 다음으로 저온(-10℃)에서 자외선(305nm, 50mJ)을 가하여 광가교중합반응을 유도한다. 다음으로 폴리에틸-프로필 옥사이드 200g, Polycinnemate 2g, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 1g, 이산화실리콘(Silicone dioxide) 1g, 산화알루미늄(Aluminum oxide) 1g, 산화아연(Zinc oxide) 1g, 인듐주석산화물(Indium Tin oxide, ITO) 1g을 첨가하여 광경화 폴리머, 광경화 올리고머, 광경화 폴리머를 합성한다.
다음으로, 초순수물 400g을 첨가하고 KOH 산 가(Acid number) 100, Amine 산 가(Acid number) 300, 밀도 1.35g/㎤ 인 Air-Produts사의 양쪽성 변성 실리콘-플루오르 계열의 계면활성제(Dynol-604, 607) 1g, 양쪽성 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트/변성불포화폴리에스테르(Sartomer사, CN2300, CN2301) 200g, 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터(Dow-corning 사, I2500) 150g을 첨가하여 폴리머 분산 현탁용액을 제조한다. 다음으로 Cyan 염료 또는 안료 250g을 투입하여 천천히 교반시키면서 습윤(wetting)이 이루어지도록 한다. 그리고 비드 밀링기에 투입하여 1Kg 기준 약 75분간 밀링기에서 분산을 하여 10nm의 평균 입자를 가지는 Cyan 분산 마스터 원액을 제조하였다. 제조된 분산 마스터 원액에 아래와 같은 반응 화학 물질을 첨가하여 본 발명에 따른 잉크 조성물을 제조하였다. 혼합 공정시 Airproducts사의 99.999999999%의 질소 및 헬륨 가스를 사용하여 Degassing과 함께 제조하였다.
Cyan 분산 마스터 원액 150g; 하이드록시 폴리에틸메틸메타아크릴레이트 10g; 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; 수산화칼륨(Potassium hydroxide, pH 버퍼용액) 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g(소포제); Dynol 604 1g (표면장력조절제); Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g (광개시제); 2,2 -azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 1g (자유라디칼개시제); Poly cinnamate 1g (증감제); Hydro peroxide 1g (포집제); TINUVIN 5060 1g(광안정제); 초순수물 767g을 혼합하여 Cyan 잉크조성물을 제조하였다.
제조된 잉크 조성물은 멤버레인 필터를 사용하여 필터링이 되었다. 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 27 dyne/cm; 점도 8.9 cPs; 및 pH 9.3 이 되었다. 제조된 잉크가 카트리지에 주입되어 자외선(광) 경화 장치가 부착된 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력 장비에서 30m 출력 시험을 하였다. 시험 과정에서 노즐의 빠짐이 발생하지 않았고 그리고 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다.
실시예 2
광경화 모노머를 Sigma-Aldrich사의 하이드록시 에틸메타아크릴레이트 대신에 하이드록시 프로필메타 아크릴레이트로 치환 사용하고, Magenta 염료 또는 안료 250g을 사용하고, 아래의 조성비로 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다. 평균 입자 크기 15 nm의 크기를 가지는 빨강 잉크 조성물의 제조를 위한 성분의 혼합 비율을 아래와 같다.
Magenta 분산 원액 170g; 초 순수 물 747g; 하이드록시 폴리에틸메틸메타아크릴레이트 10g; 하이드록시 폴리프로필메틸메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; 수산화칼륨 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g; Dynol 604 1g; Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g; 2,2-azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 1g; Poly cinnamate 1g; Hydro peroxide 1g; TINUVIN 5060 1g.
제조된 잉크 조성물의 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 28 dyne/cm; 점도 8.6 cPs; 및 pH 9.1 이 되었다. 실시 예 1과 동일한 방법으로 필터링이 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비를 사용하여 출력 시험이 되었다. 실시 예 1과 마찬가지로 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다
실시예 3
노랑 염료 또는 안료 250g을 사용하고 분산용액을 제조하고 밀링기에 투입하여 1Kg 기준 90분간 분산을 하여 9 nm의 평균 입자를 가지는 노랑 분산 원액을 제조하였다. 제조된 노랑 분산 원액에 아래와 같은 반응 화학물질을 첨가하여 본 발명에 따른 잉크 조성물을 제조하였다.
Yellow 분산 원액 140g; 초 순수 물 777g; 하이드록시 폴리에틸메틸메타아크릴레이트 10g; 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; 수산화칼륨 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g; Dynol 604 1g; Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g; 2,2 Azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 1g; Poly cinnamate 1g; Hydro peroxide 1g; TINUVIN 5060 1g
제조된 잉크 조성물은 멤버레인 필터를 사용하여 필터링이 되었다. 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 27 dyne/cm; 점도 8.4 cPs; 및 pH 8.7이 되었다. Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력 장비에서 30 m출력 시험이 되었다. 시험 과정에서 노즐의 빠짐이 발생하지 않았고 그리고 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다.
실시예 4
광경화 모노머로서 아래의 물질을 사용하고 그리고 조성비를 달리하여 실시예 3과 동일한 방법으로 입자의 크기가 5 nm인 검정 잉크 조성물을 제조하였다. 잉크 조성물의 제조를 위한 성분의 혼합 비율을 아래와 같다.
Black 분산 원액 200g; 초 순수 물 715g; 하이드록시 폴리에틸메틸메타아크릴레이트 10g; 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; 수산화칼륨 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g; Dynol 604 1g; Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g; 2,2 Azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 1g; Poly cinnamate 1g; Hydro peroxide 1g; TINUVIN 5060 1g.
제조된 잉크 조성물의 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 26 dyne/cm; 점도 9.2 cPs; 및 pH 9.0 이 되었다. 실시 예 1과 동일한 방법으로 필터링이 되고 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비를 사용하여 출력 시험이 되었다. 실시 예 1과 마찬가지로 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다
실시예 5
물 대신에 식물성 오일혼합물 400g을 사용하고, 염료 대신에 산화아연(Zinc oxide) 250g을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 분산 마스터 원액을 제조하고, 하기 조성비의 광 경화 반응 화학 물질을 첨가하여 입자의 크기가 10 nm인 투명 잉크조성물을 제조하였다. 잉크 조성물의 제조를 위한 성분의 혼합 비율을 아래와 같다.
투명(Optical) 분산 원액 150g; 식물성 오일혼합물 767g(식물성오일 40wt%, 디에틸렌모노부틸에테르 30%, 2-피롤리돈 10wt%, 감마부틸로락톤 20wt%); 폴리프로필메틸메타아크릴레이트 20g; 에틸프로필메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; 수산화칼륨 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g; Dynol 604 1g; Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g; 2,2 -azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 1g; Poly cinnamate 1g; Hydro peroxide 1g; TINUVIN 5060 1g
제조된 잉크 조성물의 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 27 dyne/cm; 점도 9.9 cp; 및 pH 9.5 이 되었다. 실시 예 1과 동일한 방법으로 필터링이 되고 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비를 사용하여 출력 시험을 하였다. 실시 예 1과 마찬가지로 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다
실시예 6
물 대신에 식물성 오일혼합물 400g을 사용하고, 염료 대신에 산화티타늄( oxide) 250g을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 분산 마스터 원액을 제조하고, 하기 조성비의 광 경화 반응 화학 물질을 첨가하여 10 nm인 백색(Titanium Dioxide기반) 잉크 조성물을 제조하였다. 잉크 조성물의 제조를 위한 성분의 혼합 비율을 아래와 같다.
White(Titanium Dioxide기반) 분산 원액 240g;식물성 오일혼합물 677g((1Kg 기준 식물성 오일 40wt%, 트리에틸렌모노부틸에테르 30wt%, N-메틸피롤리돈 10wt%, 발레로락톤 20wt%); 폴리프로필메틸메타아크릴레이트 10g; 에틸프로필메타아크릴레이트 40g; 1,6-헥실렌디아크릴레이트 10g; Potassium hydroixe 1g; Dioctyl sulfosucinate, disodium salt 1g; Dynol 604 1g; Benzo-aceto-phenone 1g; Benzoic peroxide 1g; 2,2-azobis(2-methylpropion)dihydrodicholoride 0.1g; Poly cinnamate 1g; Hydro peroxide 1g; TINUVIN 5060 1g.
제조된 잉크 조성물의 결과로서 얻어진 잉크는 표면장력 27 dyne/cm; 점도 9.9 cp; 및 pH 9.5 이 되었다. 실시 예 1과 동일한 방법으로 필터링이 되고 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비를 사용하여 출력 시험을 하였다. 실시 예 1과 마찬가지로 출력된 이미지를 내구성 테스트에서 결과가 좋았다
실시예 7
실시예 1 내지 4에서 제조된 잉크 조성물을 카트리지에 색상별로 충전한 후 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비에 장착하여 프린트 하였다.
실시예 8
실시예 1 내지 4에서 제조된 잉크 조성물과, 실시예 6에서 제조된 잉크조성물을 카트리지에 색상별로 충전한 후, Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비에 장착하여 프린트 하였다.
실시예 9
실시예 1 내지 4에서 제조된 잉크 조성물 카트리지에 색상별로 충전한 후, Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 장비를 사용하여 프린트 하고 실시예 5에서 제조된 잉크조성물을 그 위에 오버 프린트하였다.
비교예 1
증류수 750 g에 스티렌/아크릴레이트 폴리머 50g, C.I. Direct Blue 190, C.I. Reactive Red 23, C.I. Reactive Yellow 13, Black Poly AZO 각 160g을 넣어 4가지 색상을 각기 충분히 교반시켰다. 제조된 분산 용액를 비드 밀링기에 투입하여 약 8시간 동안 밀링을 하여 약 70nm의 평균 입자 크기를 가지는 반응형 염료 분산 원액을 제조하였다. 얻어진 블루 분산 원액에 아래와 같은 반응성 화학 물질을 투입하여 잉크 조성물을 제조하였다.
반응성 염료 분산 원액 16 wt% 내지 20 wt%; 에틸렌글리콜 16 wt% 내지 20 wt%; DMSO 2wt%;및 증류수 46 wt% 내지 54wt%.
제조된 반응성 염료 잉크에 대하여 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력장비에서 출력시험을 하였다. 시험 과정에서 약간의 노즐이 빠짐이 발생하였고, 경화 과정 후에 수세 공정에서 실시 예 7, 8, 9항 보다 색 재현(국제조명학회 CIE Lab 1976기준) 이나 내구성이 매우 떨어졌다.
비교예 2
증류수 750 g에 나프탈렌 공중합체 50g, C.I. Disperse Blue 60, C.I. Disperse Red 60, C.I. Disperse Yellow 54, C.I. Disperse Black 54를 각기 200g을 넣어 4색 각기 충분히 교반 시켰다. 제조된 분산 용액를 비드 밀링기에 투입하여 약 8시간 동안 밀링을 하여 약 100nm의 평균 입자 크기를 가지는 블루 분산 원액을 제조하였다. 얻어진 CDP형 분산 승화 염료 분산 원액에 아래와 같은 반응성 화학 물질을 투입하여 잉크 조성물을 제조하였다.
CDP형 분산 승화 염료 분산 원액 18 wt% 내지 20 wt%; 디에틸렌글리콜 18wt% 내지 20 wt%; DMSO 2wt%; NaOH 4 wt%; 및 증류수 50 wt%.
제조된 전사 잉크에 대하여 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력장비에서 출력시험을 하였다. 시험 과정에서 약간의 노즐이 빠짐은 없었고, 경화 과정 중 유해물질은 배출은 아니나 소량의 메탄가스의 발생으로 피 인쇄체의 황변 및 실내 공간의 공기 오염도를 증가 시켰다. 후에 수세 공정에서 실시 예 7, 8, 9항 보다 색 재현은 비슷하였으나 내구성 테스트에서 기준보다 많이 떨어 졌다.
비교예 3
증류수 600g에 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트 폴리머와 Airproduct surfynol-CT 171, BYK disper-180, Degussa tego-750, 760을 50 wt% 200g, C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. Pigment Black 7의 4색 각기 200g을 넣어 충분히 교반 시켰다. 제조된 분산 용액를 비드 밀링기에 투입하여 약 8시간 동안 밀링을 하여 약 50nm의 평균 입자 크기를 가지는 안료 분산 원액을 제조하였다. 얻어진 안료 분산 원액에 아래와 같은 반응성 화학 물질을 투입하여 잉크 조성물을 제조하였다.
안료 분산 원액 24 wt%; 디에틸렌글리콜 10wt%; 디프로필렌글리콜 20 wt%;
글리세롤 6wt%;및 증류수 50 wt%.
제조된 전사 잉크에 대하여 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력장비에서 출력시험을 하였다. 시험 과정에서 약간의 노즐이 빠짐은 없었고, 경화 과정 중 유해물질은 배출은 아니나 소량의 메탄가스의 발생으로 피 인쇄체의 황변 및 실내 공간의 공기 오염도를 증가시켰다. 후에 수세 공정에서 실시 예 7, 8, 9항 보다 색 재현, 내마찰성 에서 기준보다 많이 떨어 졌다.
비교예 4
C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. Pigment Black 7의 4색 각기 200g을 넣어 충분히 교반 시켰다. 약 50nm의 평균 입자 크기를 가지는 분산 원액을 제조하였다. 얻어진 안료 분산 원액에 아래와 같은 반응 화학 물질을 투입하여 석유계 희석 자외선 경화 잉크 조성물을 제조하였다.
안료 분산 원액 12 wt%; 아릴글리콜 50wt%; 덴드리머 7 5wt%; Irgacure 819 5wt%;및 N-비닐플로우덴 28 wt%.
제조된 석유계 희석 자외선 경화 잉크에 대하여 Epson 사의 Stylus Pro 7900, Hewlett Packard Designer jet z3200, Canon사의 Canon IPF 8000 등의 출력장비에서 출력시험을 하였다. 시험 과정에서 약간의 노즐이 빠짐은 없었고, 경화 과정 중 유해물질은 배출은 아니나 소량의 메탄, 이산화탄소 가스의 발생으로 실내 공간의 공기 오염도를 증가시켰다. 수세 공정에서 실시예 7과 비교하여 내세탁성, 내광성 테스트는 매우 좋았으나 실시 예 8, 9와 비교하여 색 재현이나 내마찰성이 좋지 않았다.
본 발명은 실시예를 제시하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하고 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 아니하며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한이 된다.

Claims (6)

  1. 2종 이상의 광경화 모노머, 물 또는 식물성 오일혼합물, 용매, 개시제 및 촉매를 혼합하고 광가교 중합반응을 통하여 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화 폴리머를 제조하는 단계;
    상기 광경화 프리폴리머, 광경화 올리고머 또는 광경화폴리머에 초순수물 또는 식물성오일 혼합물 및 광경화 모노머를 추가로 첨가한 후 염료 또는 안료를 첨가하여 폴리머 분산용액을 제조하는 단계;
    상기 폴리머 분산용액을 밀링공정으로 분산하여 분산마스터 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 분산마스터 용액에 2종 이상의 광경화 모노머, pH 버퍼용액, 표면장력개시제, 증감제, 포집제, 안정제, 소포제 및 보습제를 첨가하여 잉크조성물을 제조하는 단계를 포함하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화성 잉크 조성물은 조성물 전체 중량 대비 염료 또는 안료를 포함하는 분산마스터 용액 15~35중량%, 물 또는 식물성오일 혼합물 60~80중량%, pH 버퍼용액 0.1~1중량%, 광경화 모노머 3~6중량%, 표면장력조절제 0.1~1중량%, 광개시제, 열 개시제 및 자유라디칼개시제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 0.1~1중량%, 증감제 0.1~5중량%, 포집제 0.1~1중량%, 안정제 0.1~1중량%, 소포제 0.1~1중량%, 보습제 0.5 내지 1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화 모노머는 수용성 잉크인 경우에는 하이드록시 에틸아크릴레이트, 하이드록시 에틸메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 프로필메틸메타아크릴레이트, 하이드록시부틸메타아크릴레이트, 디에틸글리콜아크릴레이트, 디에틸글리콜리콜에틸메틸아크릴레이트, 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트 및 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화 모노머는 식물성 오일계 잉크인 경우에는 에틸아크릴레이트, 에틸메틸메타아크릴레이트, 프로필메틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 디프로필글리콜아크릴레이트, 디프로필글리콜에틸메틸메타아크릴레이트, 스티렌/아크릴레이트/메틸메타아크릴레이트 및 변성 플르오르화 실리콘/불포화 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상인 것을 특징으로 하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 오일 혼합물은 오일 혼합물 전체 중량대비 식물성오일 20~60중량%, 에테르 10~20중량%, 락탐 10~20중량% 및 락톤 20~40중량%을 포함하는 것을 특징을 하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화성 잉크조성물은 출력과정에서 경화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 광경화성 잉크조성물의 제조방법.
PCT/KR2010/007024 2010-10-14 2010-10-14 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법 WO2012050250A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2010/007024 WO2012050250A1 (ko) 2010-10-14 2010-10-14 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2010/007024 WO2012050250A1 (ko) 2010-10-14 2010-10-14 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012050250A1 true WO2012050250A1 (ko) 2012-04-19

Family

ID=45938453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/007024 WO2012050250A1 (ko) 2010-10-14 2010-10-14 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012050250A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104789037A (zh) * 2015-03-27 2015-07-22 桐城市新丰彩印包装有限公司 一种印刷油墨
KR101926624B1 (ko) 2017-11-07 2018-12-07 태흥디앤씨주식회사 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050196697A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-08 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Actinic ray curable composition, image forming method using the same and ink-jet recording apparatus using the same
EP1829939A1 (en) * 2004-12-24 2007-09-05 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Active ray-curable inkjet ink and image-forming method using same
KR20090102211A (ko) * 2008-03-25 2009-09-30 건국대학교 산학협력단 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및이들의 제조 방법
KR100952218B1 (ko) * 2008-09-30 2010-04-09 한국생산기술연구원 식물성 오일을 이용한 광경화성 올리고머 제조방법 및 상기광경화성 올리고머를 이용한 광경화형 잉크

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050196697A1 (en) * 2004-03-05 2005-09-08 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Actinic ray curable composition, image forming method using the same and ink-jet recording apparatus using the same
EP1829939A1 (en) * 2004-12-24 2007-09-05 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Active ray-curable inkjet ink and image-forming method using same
KR20090102211A (ko) * 2008-03-25 2009-09-30 건국대학교 산학협력단 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및이들의 제조 방법
KR100952218B1 (ko) * 2008-09-30 2010-04-09 한국생산기술연구원 식물성 오일을 이용한 광경화성 올리고머 제조방법 및 상기광경화성 올리고머를 이용한 광경화형 잉크

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104789037A (zh) * 2015-03-27 2015-07-22 桐城市新丰彩印包装有限公司 一种印刷油墨
KR101926624B1 (ko) 2017-11-07 2018-12-07 태흥디앤씨주식회사 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107075071B (zh) 凝胶粒子、油墨组合物及其制造方法、感光性组合物、以及图像形成方法
EP1903080B1 (en) Ink composition, inkjet recording method, and printed material
US8158212B2 (en) Ink composition, inkjet recording method, and printed material
CN102459479B (zh) 光固化型喷墨印刷用油墨组合物和印刷物
EP2093265A1 (en) Inkjet ink composition, and inkjet recording method and printed material employing same
JP2009221416A (ja) インクセット、及び、インクジェット記録方法
JP2009191183A (ja) インク組成物、インクジェット記録方法、及び、印刷物
CN101122744A (zh) 光固化性着色组合物以及使用其的滤色器
JP2008087246A (ja) 成形加工された印刷物の製造方法、及び、成形加工された印刷物
WO2012050250A1 (ko) 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광 경화 잉크젯 잉크의 제조방법
WO2013024928A1 (ko) 디스플레이 및 염료감응형 태양 전지용 광 경화 잉크젯 잉크 조성물의 제조방법
KR101287389B1 (ko) 수성 또는 식물성 오일 기반 저에너지 광경화 잉크젯 잉크의 제조방법
JP2007270085A (ja) 粒子分散物及びそれを用いたインク組成物
JP4865484B2 (ja) 成形印刷物の製造方法、及び、成形印刷物
JP2009215461A (ja) インクジェット用インク組成物、並びに、それを用いたインクジェット記録方法及び印刷物
JP2009197171A (ja) インクジェット用インク組成物、並びに、それを用いたインクジェット記録方法及び印刷物
WO2020036422A1 (ko) 필름 인쇄 가능한 자외선 경화형 잉크 조성물, 이를 이용한 베젤패턴의 제조방법, 이에 따라 제조한 베젤패턴 및 이를 포함하는 디스플레이 기판
KR20060132494A (ko) 칼라필터 제조용 잉크
JP5244354B2 (ja) インクジェット用インク組成物、並びに、それを用いたインクジェット記録方法及び印刷物
WO2012057372A1 (ko) 3차원 잉크젯 프린트 시스템 이용이 가능한 전기 또는 전자 재료용 광 경화 잉크젯 잉크 조성물의 제조방법
JP2016128527A (ja) 光硬化性着色組成物、硬化物及び物品
JP2009215455A (ja) インクジェット用インク組成物、並びに、それを用いたインクジェット記録方法及び印刷物
JP6878766B2 (ja) 活性エネルギー線硬化型組成物、活性エネルギー線硬化型インク、インク収容容器、活性エネルギー線硬化型組成物を用いた像形成装置と像形成方法
JP5549320B2 (ja) 光硬化型インクジェットインキ、および重合物の製造方法
JP2009197173A (ja) インクジェット用インク組成物、並びに、それを用いたインクジェット記録方法及び印刷物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10858437

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10858437

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1