KR100447846B1

KR100447846B1 - 마커펜용 백색잉크 조성물

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Publication number: KR100447846B1
Application number: KR1020040007007A
Authority: KR
Inventors: 고유옥; 강전택
Original assignee: 고유옥; 강전택
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2004-09-08

Abstract

본 발명은 안료, 폴리비닐부티랄 수지, 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르와 저비점 용매인 에틸알콜, 가소제, 이형제인 계면활성제계 화합물과 지방산 에스테르계 화합물의 혼합물, 습윤·분산제로 이루어지는 마커펜용 백색잉크 조성물에 있어서,

ⅰ) 상기 안료는 백색안료인 루틸 타입의 이산화티탄 20.0 내지 30.0 중량％와 무기 안료인 알루미늄실리케이트 2.0 내지 3.0 중량％,

ⅱ) 상기 수지는 폴리비닐부티랄 수지 3.0 내지 5.0 중량％,

ⅲ) 상기 용매는 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르 10.0 내지 15.0 중량％와 저비점 용매인 에틸알콜 30.0 내지 45.0 중량％,

ⅳ) 상기 가소제는 인산 에스테르계인 트리아릴포스페이트 8.0 내지 12.0 중량％,

ⅴ) 상기 이형제는 계면활성제계 화합물인 HLB 10.5 이하의 저점도 솔비탄 모노라우레이트와 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트(Cetyl 2-ethyl hexanoate)가 20.0 내지 40.0 중량% 대 60.0 내지 80.0 중량%로 혼합된 혼합물 10.0 내지 15.0 중량％,

ⅵ) 상기 습윤·분산제는 HLB 10 이하이고 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하인 PEG 200 모노라우레이트 2.0 내지 4.0 중량％

를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 그리고 디이소옥틸아디페이트 등과 같은 종래의 가소제, 즉 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질이 함유되지 않는 마커펜용 백색잉크 조성물로서, 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질을 사용하지 않음에도 불구하고, 엠보싱이 있는 일반 칠판에도 필기 후 백색 잉크의 점착성이 없고 초기 및 후기 지움성이 우수하며, 용매 성분을 종래에 주로 사용되었던 이소프로필알콜 대신 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 사용함으로써 취기가 순한 마커펜용 백색잉크 조성물을 제공한다는데 그 장점이 있다.

Description

마커펜용 백색잉크 조성물{Composition of White Ink for Marker Pen}

본 발명은 마커펜용 백색잉크 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠보싱이 있는 일반 칠판에 필기를 해도 백색 잉크의 점착성이 없으며, 초기 및 후기의 지움성이 우수함은 물론 용매 성분을 종래에 주로 사용되었던 이소프로필알콜 대신 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 사용함으로써 취기가 약하고, 내분비계 장애물질인 환경호르몬 물질이 함유되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색 잉크 조성물에 관한 것이다.

현재까지 사용하고 있는 백묵은 필기를 할 때나 또는 지울 때 발생하는 분진이 호흡과정에서 인체 내로 쉽게 침투하여 호흡기 장애와 같은 직업병 유발과 실내의 오염으로 인하여 학습 환경에 악영향을 미치는 문제점이 발생하였다. 이를 보완하여 개발된 지움성이 좋은 화이트보드용 마커펜은 흑색 또는 유색 마커펜을 사용하여 필기하고 있으나 흰색 바탕의 화이트보드에 의한 빛의 반사로 피교습자의 눈이 쉽게 피로를 느끼게 됨으로써 학습효과가 떨어지며, 장기간 사용 시 화이트보드의 긁힘으로 지움성이 저하되는 문제점이 발생하였다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허공보 제010596호의“마커펜용 백색잉크의 제조방법”에는 백색안료로 이산화티탄 및 탄산칼슘을 사용하고, 바인다로 비닐수지, 용매로 이소프로필알콜과 아세톤, 이형제로 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 올레인세틸에테르 및 이소옥틸스테아레이트, 가소제로 디옥틸아디페이트를 혼합하여 백색잉크를 제조함으로써 녹색 바탕의 필기면에 필기가 가능한 백색 잉크를 제조하는 기술과 대한민국 특허공보 제0364510호의 "마커펜용 백색잉크 조성물'에는 가소제(이형제로 명시)로서 방향족 2염기산 디알킬프탈레이트계의 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 그리고 디옥틸프탈레이트 중에서 선택되는 프탈레이트 에스테르계를 사용한 백색 잉크 조성물과 대한민국 특허공보 제0364511호 및 제0395147호의“마커펜용 백색잉크 조성물”에는 백색안료로 이산화티탄을 주재로 하는 통상의 안료, 바인다로 중합도 1000 이하의 폴리비닐부티랄수지, 용매로 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 올레인 세틸에테르로부터 선택되는 이형제, 이소옥틸스테아레이트, 디옥틸아디페이트로부터 선택되는 첨가제로 구성되는 마커펜용 백색잉크 조성물과 일본인 나까니시 미끼하꼬가 출원한 대한민국 특허공보 제0000422호의“마아킹펜 잉크 조성물”에는 프라스틱판, 금속판, 법랑판, 유리판과 같은 비침투성의 필기면상에 필기할 수 있는 동시에 그 필적을 마른 천이나 유연한 종이로 가볍게 찰과함으로써 소거할 수 있는 유색의 백판용 마아킹펜 잉크 조성물 등이 제시되었다.

그런데 상기 특허들은 1997년 발표기준으로 세계생태보전기금(World Wild Fund)에서 내분비계 장애물질, 즉 환경호르몬으로 규정한 67종에 속하는 화학물질, 즉 대한민국 특허공보 제010596호에는 내분비계 장애물질로 추정되는 디옥틸아디페이트를 7∼8.5 중량％ 포함하고 있을 뿐만 아니라 이소프로필알콜과 아세톤이 포함된 혼합 용매를 사용함으로써 취기가 강한 문제점이 있었다.

그리고 대한민국 특허공보 제0364510호에는 내분비계 장애물질로 규정된 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 그리고 디옥틸프탈레이트를 가소제로 사용하고 있으며, 대한민국 특허공보 제0364511호 및 제0395147호에는 분자량 300 이상인 지방족 2염기산 에스테르 중에서 내분비계 장애 추정물질로 분류하고 있는 디이소옥틸아디페이트(DOA)가 함유되어 있을 뿐만 아니라 상기 세 특허 모두 용매로 에틸알콜과 이소프로필알콜의 중량비 1:2의 혼합 용매를 사용하고 있기 때문에 비교적 독성은 없지만 에틸알콜보다 이소프로필알콜에 의한 취기가 강하여 공간이 좁은 밀폐된 장소에서 사용 시 체질에 따라 마커펜의 휘발성 용매로 인한 두통, 현기증을 유발하는 등의 문제점이 있었다. 그리고 상기 이소알킬디에스테르계 가소제 중에서 디이소옥틸아디페이트는 일본 후생성이 발표한 142종의 내분비계 장애물질의 분류에 속하는 화학물질이다.

그리고 대한민국 특허공보 제0000422호에서 사용되는 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 등도 세계생태보전기금에서 규정하고 있는 내분비계 장애물질, 즉 환경호르몬 물질에 속한다.

상기 화학물질들은 세계생태보전기금(World Wild Fund)에서 내분비계 장애물질, 즉 환경호르몬으로 규정한 화학물질로서 생체 호르몬과는 달리 쉽게 분해되지 않고 안정되어 자연 환경 또는 생체 내에 잔존하여 수년간 지속되기도 하고 인체 등 생물체의 지방 및 조직에 농축되는 성질이 있기 때문에 생태계 및 인간의 생식 기능 저하, 기형, 성장 장애, 암 등의 유발 가능성이 높아짐에 따라 내분비계 장애물질이 모든 생물종에 위협이 될 수 있다는 문제가 제기되고 있다.

상기와 같이 기존에 개발된 마커펜용 백색 잉크 조성물은 필기 시 분진발생으로 인한 가시적인 백묵의 문제점은 해결하였으나 내분비계 장애물질을 포함하고 있기 때문에 오히려 일반 소비자가 인식할 수 없는 태아크기 감소, 정자수 감소 등 생식기능에 치명적인 영향을 줄 수 있을 뿐 아니라 암을 유발할 수 있는 문제점들이 대두되고 있다.

그리고 비닐계 수지의 가소제로 물리화학적 특성이 우수한 내분비계 장애물질인 디알킬프탈레이트와 내분비계 장애물질로 추정되는 디이소옥틸아디페이트의 유해성이 학계에 발표된 후에도 산업현장에서는 인체에 미치는 심각성을 인식하지 못하고 일반적으로 비닐계 수지의 물성개량을 위한 가소제로 현재까지 사용되고 있는 실정이다. 그러나 선진국에서는 최근에 특히 폴리염화비닐(PVC) 수지에 가장 많이 사용되는 디옥틸프탈레이트(DOP)의 경우 사용을 규제하거나 대체 가소제 사용을 권장하고 있으며, 한편에서는 디옥틸프탈레이트(DOP)를 전혀 사용하지 않는 폴리염화비닐(PVC) 대체소재 연구개발이 진행 중에 있다.

또한 마커펜용으로 선 개발된 마커펜용 백색 잉크는 강판에 일반 백묵 칠판과 같은 담녹색의 특수 도료를 도장하여 칠판 표면의 미끄럼성이 좋은 칠판에만 사용가능하기 때문에 백묵의 마찰에 의한 작용으로 필서가 가능하도록 제작된 칠판 표면에 엠보싱이 있는 기존의 일반 백묵 칠판을 교체해야 하는 경제적 부담으로 인하여 마커펜용 백색 잉크 사용을 기피하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 그리고 디이소옥틸아디페이트 등과 같은 종래의 가소제를 사용하지 않음으로서, 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질이 함유되지 않는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질을 사용하지 않음에도 불구하고, 엠보싱이 있는 일반 칠판에 필기 후 백색 잉크의 점착성이 없고 초기 및 후기 지움성이 우수하며, 취기가 순한 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마케펜용 백색잉크 조성물의 용매 성분을 종래에 주로 사용되었던 용매인 이소프로필알콜 대신 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 사용함으로써 취기가 순한 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물을 제공함에 있다.

안료, 폴리비닐부티랄 수지, 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르와 저비점 용매인 에틸알콜, 가소제, 이형제인 계면활성제계 화합물과 지방산 에스테르계 화합물의 혼합물, 습윤·분산제로 이루어지는 마커펜용 백색잉크 조성물에 있어서,

ⅱ) 상기 수지는 폴리비닐부티랄 수지 3.0 내지 5.0 중량％,

본 발명에서 루틸 타입의 이산화티탄은 백색도를 향상시키는 역할을 하며, 사용 함량은 20.0 내지 30.0 중량%이다. 함량이 20.0 중량% 미만일 경우에는 백색도가 낮아서 먼 거리에서는 필적을 인식하기 어렵고, 함량이 30.0 중량% 초과할 경우에는 가소제, 이형제 등의 흡유로 인한 점도 상승으로 유출이 어렵고, 장기 저장 안정성이 저하되며, 상대적으로 바인다 량이 부족하여 피막형성이 안되어 지움성이 저하됨으로써 흰 자국이 남는 문제점이 발생한다.

본 발명에서 무기 안료인 알루미늄실리케이트는 은폐력을 향상시키는 역할을 하며, 사용함량은 2.0 내지 3.0 중량%이다. 함량이 2.0 중량% 미만일 경우에는 은폐력이 부족하여 사용 효과를 발휘하지 못하며, 함량이 3.0 중량% 초과할 경우에는 알루미늄실리케이트가 연노란 색상이기 때문에 오히려 전체적인 이산화티탄의 백색도를 저하시키는 역할을 한다.

본 발명에서 폴리비닐부티랄 수지는 마킹용 잉크, 에나멜 또는 페인트의 바인다로 사용되고, 가소제, 이형제 및 기타 첨가제를 혼합할 경우 쉽게 박리가 가능하며, 계면활성 작용이 있어서 안료의 분산효과가 있다. 사용 함량은 3.0 내지 5.0 중량%이고, 함량이 3.0 중량% 미만일 경우에는 이산화티탄 및 알루미늄실리케이트 의 바인다 역할을 하지 못하여 피막형성이 어렵고, 함량이 5.0 중량% 초과일 경우에는 점도 상승으로 인하여 유출성이 저하된다.

본 발명에서 사용되는 용매의 특징은 대체로 종래의 마커용 백색 잉크가 필기한 직후 잉크 중의 용매가 건조되기 전에는 백색도가 우수하나 수초 경과 후에는 백색도가 저하되는 현상이 있는데 본 발명의 고비점 용매는 이러한 현상을 보완 할 수 있으며 초기 지움성을 향상시킬 수 있는 역할을 할 뿐만 아니라 종래 사용되고 있던 용매인 이소프로필알콜에 비해 취기가 약한 편이다. 사용함량은 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르 10.0 내지 15.0 중량%, 저비점 용매인 에틸알콜 30.0 내지 45.0 중량%이다.

고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르의 함량이 10.0 중량% 미만이면 필기 시 저비점의 에틸알콜의 빠른 휘발성으로 인하여 수초 경과 후에는 백색도가 저하되는 현상이 발생하고, 함량이 15.0 중량% 초과하면 수지의 가소화 작용으로 피막 형성이 잘 안되고 점착성이 상승하여 초기 지움성을 저하 시키는 역할을 한다. 그리고 에틸알콜의 함량은 30.0 중량% 미만이면 유출성을 고려한 점도 조절을 위하여 상대적으로 에틸렌글리콜모노메틸에테르의 함량이 증가되기 때문에 에틸렌글리콜모노메틸에테르의 함량이 15.0 중량%를 초과한 경우와 동일한 문제점이 발생되고, 함량이 45.0 중량% 초과하면 전체적인 잉크의 고형분이 낮아져서 유출은 잘되지만 글자가 퍼지고 백색도가 저하된다.

본 발명에서 가소제는 윤활성이 우수하고 엠보싱이 있는 일반 칠판에도 얇은 유막을 형성하며 수지 피막에 장기간 잔류하여 후기 지움성을 향상시킬 수 있게 하는 역할을 하며, 폴리비닐부티랄 수지에 대한 가소성이 우수하고 안료의 분산 안정성을 향상시키는 인산 에스테르계 가소제의 사용 함량은 8.0 내지 12.0 중량％이다. 함량이 8.0 중량％ 미만일 경우 가소력이 부족하여 피막 형성이 잘 되지 않게 되고, 함량이 12.0 중량％ 초과할 경우 필기 면에 점착력이 증가하여 지움성이 저하된다.

본 발명의 가소제로서 사용 가능한 인산 에스테르계 가소제로는 트리아릴포스페이트(Triaryl phosphate), 트리크레실포스페이트(Tricresyl phosphate), 트리에틸포스페이트 (Triethyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 트리이소부틸포스페이트(Triisobutyl phosphate), 트리옥틸포스페이트(Trioctyl phosphate), 트리스부톡시에틸포스페이트(Tris butoxyethyl phosphate), 트리페닐포스페이트(Triphenyl phosphate), 옥틸디페닐포스페이트(Octyl diphenyl phosphate), 크레실디페닐포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate)로부터 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 이형제는 지움성을 향상시키는 역할을 하며, 사용 함량은 10.0 내지 15.0 중량%이다. 함량이 10.0 중량% 미만일 경우에는 폴리비닐부티랄 수지의가소화에 의한 점착력 상승 때문에 이형 효과가 없으며, 함량이 15.0 중량% 초과할 경우에는 피막이 말리지 않고 부서지기 쉬우며 글자 주위에 오일퍼짐 및 흘러내리는 문제점이 발생한다.

본 발명에서 사용되는 이형제는 계면활성제계 화합물인 HLB(Hydrophile -Lipophile Balance) 10.5 이하인 저점도의 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노 및 트리올레이트의 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 에톡시레이티드 하이드로젠에이티드 캐스터 오일 중에서 선택된 한 가지의 화합물 20.0 내지 40.0 중량%와 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트(Cetyl 2-ethyl hexanoate) 60.0 내지 80.0 중량%의 혼합물이다. 상기에서 계면활성제계 화합물의 함량이 20.0 중량% 미만일 경우에는 상대적으로 지방산 에스테르의 함량이 증가함으로써 피막이 딱딱하고 점착력이 증가되어 지울 때 피막이 말리지 않고 부서지지 쉬우며, 함량이 40.0 중량%를 초과할 경우에는 글자의 피막 형성이 잘 안되고 부서지기 쉬우며 흰색 자국이 남아 지움성이 떨어진다. 그리고 지방산 에스테르계 화합물의 함량이 60.0 중량% 미만일 경우에는 상대적으로 계면활성제계 화합물의 함량이 증가함으로써 계면활성제계 화합물의 함량이 40.0 중량%를 초과한 경우와 동일한 문제점이 발생되고, 함량이 80.0 중량%를 초과할 경우에는 피막이 말리지 않고 부서지기 쉬우며 글자 주위에 오일퍼짐 및 흘러내리는 문제점이 발생하므로 이들의 혼합비를 적절히 조절해야 한다.

본 발명에서 HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제를 사용하는 이유는 점도가 높을 경우 유출성에 영향을 주며, HLB가 높은 계면활성제 계통의 이형제를 과량 사용할 경우에는 글자의 피막 형성이 잘 안되고 부서지기 쉬우며 흰색 자국이 남아 지움성이 떨어지는 문제점이 발생하기 때문에 계면활성제의 HLB는 잉크의 물성에 중요한 작용을 한다.

본 발명에서 습윤·분산제는 안료의 분산 및 수지의 가소화 효과, 그리고 필적의 이형성을 상승시키는 작용을 하며, 사용 함량은 2.0 내지 4.0 중량％이다. 함량이 2.0 중량％ 미만일 경우 습윤·분산력이 저하되어 안료의 침전발생 및 저장안정성이 낮아지는 문제점이 발생되고, 함량이 4.0 중량％ 초과할 경우 피막이 말리지 않고, 지울 때 흰 자국이 남는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명의 습윤·분산제로는 HLB 10 이하의 PEG 200 모노라우레이트 및 디라우레이트, PEG 300 디라우레이트, PEG 200 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 300 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 400 디올레이트로부터 선택되는 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 HLB 10 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물을 사용하는 이유는 HLB 10 이상의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물을 사용할 경우에는 이형제인 폴리옥시에틸렌 알킬에테르의 HLB와 지방산 알킬에스테르의 혼합비에 영향을 주어 지움성이 저하되며, 습윤·분산 작용 외에 일부 수지의 가소화 효과, 필기감 향상 및 필적의 이형성을 상승시키는 작용을 하기 때문이다.

상기 마케펜용 백색잉크 조성물을 제조하기 위하여 본 발명은 먼저

ⅰ) 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르 10.0 내지 15.0 중량％만 담겨진 오픈 베셀(Vessel)에 폴리비닐부티랄 수지 3.0 내지 5.0 중량％를 서서히 첨가하면서 최대 속도가 1,500 rpm인 인버트(Inverter)가 장착된 디졸브(Dissolver)로 교반하여 완전히 용해시키는 단계;

ⅱ) 상기 ⅰ)의 단계에서 제조한 용액에 HLB 10 이하의 PEG 200 모노라우레이트 및 디라우레이트, PEG 300 디라우레이트, PEG 200 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 300 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 400 디올레이트로부터 선택되는 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 습윤·분산제 2.0 내지 4.0 중량％와, 인산 에스테르계 가소제 8.0 내지 12.0 중량％를 첨가한 다음 백색안료로 루틸 타입의 이산화티탄 20.0 내지 30.0 중량％, 알루미늄실리케이트 2.0 내지 3.0 중량％를 첨가하여 5,000 cps 이상의 고점도 상태에서 2 시간 동안 안료를 완전히 분산시키는 단계;

ⅲ) 상기 ⅱ)의 단계에서 제조한 용액에 이형제로 HLB 10.5 이하인 저점도의 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노 및 트리올레이트 등의 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 에톡시레이티드 하이드로젠에이티드 캐스터 오일 중에서 선택된 한 가지의 화합물과 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트의 혼합물 10.0 내지 15.0 중량％를 첨가하여 충분히 혼합하고, 마지막으로 저비점 용매인 에틸알콜 30.0 내지 45.0 중량％ 혼합하는 단계;

를 거쳐 마커펜용 백색잉크 조성물이 제조되어진다.

이하 본 발명을 하기의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하겠으나, 하기 설명에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3)

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3은 [표 1]의 조성범위로 다음과 같은 제조방법으로 제조하여 유출성, 백색도, 오일 확산 및 흘러내림 현상, 지움성, 저장 안정성 등의 물성을 평가하여 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.

(실시예 1)

ⅰ) 고비점 용매인 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 100 g를 넣은 최고 1,500 rpm까지 속도조절이 가능한 고속 교반기가 장착된 베셀(Vessel)에 폴리비닐부티랄 수지 30 g를 서서히 첨가하여 완전히 용해시키고,

ⅱ) 상기 ⅰ)에서 제조한 용액에 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물인 습윤·분산제는 PEG 200 모노라우레이트 20 g와, 인산 에스테르계 가소제로 트리아릴포스페이트 80 g를 첨가한 다음, 이산화티탄 200 g, 알루미늄실리케이트 20 g를 첨가하여 고점도하에서 2시간 동안 완전히 분산시키고,

ⅲ) HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제계인 솔비탄 모노라우레이트 및 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트 이형제를 각각 20 g, 80 g를 첨가하여 혼합한 다음 저비점 용매인 에틸알콜 450 g를 첨가하여 저속으로 교반시켜 마커펜용 백색잉크 조성물을 제조하였다.

(실시예 2)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 고비점 용매인 에틸렌글리콜 모노메틸에테르는 120 g, 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물인 습윤·분산제는 PEG 200 모노라우레이트 30 g, 인산 에스테르계 가소제는 트리아릴포스페이트 100 g, 이산화티탄은 250 g, 이형제는 HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제계인 솔비탄 모노라우레이트 및 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트 이형제를 각각 30 g, 70 g, 저비점 용매인 에틸알콜은 350 g를 첨가하여 제조하였다.

(실시예 3)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물인 습윤·분산제는 PEG 200 모노라우레이트 30 g, 인산 에스테르계 가소제는 트리아릴포스페이트 120 g, 이산화티탄은 300 g, 이형제는 HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제계인 솔비탄 모노라우레이트 및 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트 이형제를 각각 40 g, 60 g, 저비점 용매인 에틸알콜은 300 g를 첨가하여 제조하였다.

(비교예 1)

ⅰ) 고비점 용매인 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 120 g를 넣은 최고 1,500 rpm까지 속도조절이 가능한 고속 교반기가 장착된 베셀(Vessel)에 폴리비닐부티랄 수지 30 g를 서서히 첨가하여 완전히 용해시키고,

ⅱ) 상기 ⅰ)에서 제조한 용액에 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물인 습윤·분산제로 PEG 200 모노라우레이트 20 g와, 인산 에스테르계 가소제로 트리아릴포스페이트 40 g를 첨가한 다음, 이산화티탄 300 g, 알루미늄실리케이트 20 g를 첨가하여 고점도하에서 2시간 동안 완전히 분산시키고,

ⅲ) HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제계인 솔비탄 모노라우레이트 및 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트 이형제를 각각 40 g, 80 g를 첨가하여 혼합한 다음 저비점 용매인 에틸알콜 350 g를 첨가하여 저속으로 교반시켜 마커펜용 백색잉크 조성물을 제조하였다.

(비교예 2)

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 고비점 용매인 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 100 g, 인산 에스테르계 가소제로 트리아릴포스페이트 110 g, 이산화티탄 250 g, 지방산 에스테르계 이형제로 세틸-2-에틸헥사노에이트만을 120 g를 첨가하여 제조하였다.

(비교예 3)

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 고비점 용매인 에틸렌글리콜 모노메틸에테르는 100 g, 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하의 폴리에틸렌글리콜 에스테르계 화합물인 습윤·분산제는 PEG 200 모노라우레이트 30 g, 인산 에스테르계 가소제는 트리아릴포스페이트 150 g, 이산화티탄은 200 g, HLB 10.5 이하인 저점도의 계면활성제계인 솔비탄 모노라우레이트 및 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트 이형제를 각각 40 g, 80 g를 첨가하여 제조하였다.

[표 1]

[단위 : g(중량%)]

구 분	실시예	비교예
구 분	1	2	3	1	2	3
이산화티탄¹⁾	200(20)	250(25)	300(30)	300(30)	250(25)	200(20)
알루미늄실리케이트²⁾	20(2)	20(2)	20(2)	20(2)	20(2)	20(2)
폴리비닐부티랄 수지³⁾	30(3)	30(3)	30(3)	30(3)	30(3)	30(3)
용매	에틸렌글리콜모노메틸에테르	100(10)	120(12)	100(10)	120(12)	100(10)	100(10)
용매	에틸알콜	450(45)	350(35)	300(30)	350(35)	350(35)	350(35)
가소제	트리아릴포스페이트	80(8)	100(10)	120(12)	40(4)	110(11)	150(15)
이형제	계면활성제계⁴⁾	20(2)	30(3)	40(4)	40(4)	0(-)	40(4)
이형제	지방산 에스테르계⁵⁾	80(8)	70(7)	60(6)	80(8)	120(12)	80(8)
습윤·분산제	폴리에틸렌글리콜 200모노라우레이트	20(2)	30(3)	30(3)	20(2)	20(2)	30(3)
1) 루틸 타입의 이산화티탄 : 미국, 듀퐁사, R-9022) 알루미늄실리케이트 : 미국, 엥겔하드사, ASP-1703) 폴리비닐부티랄 수지 : 일본, 세키수이화학(주), S-Lec B4) 솔비탄 모노라우레이트5) 세틸-2-에틸헥사노에이트 : 한국, 미원상사, MIPEARL CO

[표 2]

구 분	실시예	비교예
구 분	1	2	3	1	2	3
유출성	◎	◎	◎	◎	◎	○
백색도	◎	◎	◎	○	◎	○
오일확산 및 흘러내림 현상	◎	◎	◎	◎	△	△
초기 지움성	◎	◎	◎	△	△	△
후기 지움성	◎	◎	◎	△	△	◎
저장 안정성	◎	◎	◎	△	○	◎

1) 유출성

길이 약 3.8㎝, 지름 5.0 ㎜, 65％ 이상의 기공을 갖는 아크릴수지 재질의 펜촉을 장착한 마커펜 잉크 저장탱크에 잉크 10 g를 넣고 펜촉을 수직으로 눌러서 잉크가 펜촉의 팁(Tip)까지 도달하는데 걸리는 시간 및 누른 회수로 유출상태를 평가하였으며, 30회를 눌렀을 때 펜촉의 팁까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 평가하였다.

◎ : 20초 이하

○ : 21초 ~ 50초

△ : 50초 초과

2) 백색도

담녹색의 특수 도료를 도장하여 칠판 표면의 미끄럼성이 좋은 칠판은 백묵의 마찰에 의한 필서가 불가능하므로 칠판 표면에 엠보싱이 있는 기존의 백묵 칠판에 백묵과 마커펜을 동시에 잡고 나선형의 선을 그은 다음 3 m 후방에서 육안으로 백묵과 비교하여 평가하였다.

◎ : 백묵과 동일한 색상

○ : 백묵과 거의 비슷한 색상

△ : 백묵보다 연한 색상

3) 오일 확산 및 흘러내림 현상

잉크 내에 가소제 및 이형제 등의 오일 성분이 과다하여 발생하는 필적 주위의 오일 확산 및 흘러내림 현상은 필적을 지운 후에도 오일 성분이 칠판에 누적되어 이로 인한 반사작용으로 글자의 인식에 방해를 한다. 이러한 현상을 평가할 경우 엠보싱이 있는 기존의 백묵 칠판보다 담녹색의 특수 도료를 도장한 미끄럼성이 좋은 칠판이 효과적이며, 칠판을 수직으로 놓고 필기한 다음 30분 후 글자 주위에 오일 확산 및 흘러내림 상태를 평가하였다.

◎ : 오일 확산 현상이 없음

○ : 글자 폭의 1/3 이하로 오일 확산

△ : 글자 폭의 1/2 정도로 오일 확산 및 흘러내림

4) 지움성

기존의 백묵 칠판에 대하여 지움성이 좋을 경우에는 담녹색의 특수 도료를 도장한 미끄럼성이 좋은 칠판에는 지움성이 더욱 좋기 때문에 지움성이 나쁜 기존의 백묵 칠판을 실제 상황과 같은 조건의 수직상태로 놓고 백색잉크가 담긴 마커펜으로 나선형의 선을 그은 다음 초기 지움성은 1일 경과 후, 후기 지움성은 1주일 경과 후에 마커펜용 지우개로 지워지는 상태를 하기와 같이 육안으로 평가하였다.

◎ : 깨끗하게 지워짐

○ : 자국이 약하게 남음

△ : 부분적으로 지워지지 않음

5) 저장 안정성

마커펜 보충용 잉크통에 잉크의 분산 목적으로 넣는 스틸 볼은 마커펜에 보충 시 체크밸브 역할을 하여 입구를 막는 문제점이 있어서 잉크 조성물 내에서도 녹(Rust)이 발생되지 않는 중량 약 2.1 g의 스테인레스 스틸 재질의 육각너트 (Nut) 1개와 백색잉크 조성물 100 ㎖를 보충용 잉크통에 넣고 상온에서 2개월 동안 보관한 다음 보충용 잉크통의 입구를 아래로 할 때 볼이 낙하하는 상태를 하기와같이 평가하였다.

◎ : 잉크통을 기울림과 동시에 너트가 낙하함.

○ : 잉크통을 2∼3회 흔들었을 때 너트가 낙하함.

△ : 잉크통을 5회 이상 흔들었을 때 너트가 낙하함.

상기 [표 2]에서 나타낸 바와 같이 실시예 1 내지 3은 본 발명의 마커펜용 백색잉크 조성물의 조성범위로 제조하여 [표 2]의 유출성, 백색도, 오일확산 및 흘러내림 현상, 초기 및 후기 지움성, 저장 안정성의 시험 결과가 모두 우수한 것으로 나타났다. 그러나 본 발명의 비교예 1은 가소제를 함량 미달로 첨가하여 제조함으로써, 유출성과 오일확산 및 흘러내림 현상은 양호하였으나 가소성 부족으로 피막 형성이 잘 안 되고 부스러져서 초기 및 후기 지움성이 불량하고, 백색도가 낮으며 가소제에 의한 안료의 분산 안정성이 저하되어 저장 안정성도 불량한 것으로 나타났다. 또한 비교예 2는 지방산 에스테르계 이형제를 단독으로 사용하여 제조한 것으로써, 계면활성제계 이형제는 약간의 수지 피막의 가소성과 안료에 흡착성이 있으나 지방산 에스테르계 이형제는 수지 피막의 가소성과 흡착성이 없어서 수지 피막으로부터 쉽게 용출되며, 가소제 보다 과량 첨가 시 수지 피막을 딱딱하게 하는 특성이 있기 때문에 오일확산 및 흘러내림 현상이 발생하였고, 초기 및 후기 지움성이 불량한 것으로 나타났다.

그리고 비교예 3은 가소제의 함량을 초과하여 첨가함으로써 인산 에스테르계 가소제에 의한 점도 상승으로 인한 유출 및 필적의 퍼짐 현상으로 인하여 백색도가낮고, 오일확산 및 흘러내림 현상이 발생하였으며, 가소제의 과량 첨가에 따른 점착력 상승과 피막 형성이 어려워 초기 지움성도 불량한 것으로 나타났으나 후기 지움성과 저장 안정성은 양호한 것으로 나타났다.

본 발명은 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 그리고디이소옥틸아디페이트 등과 같은 종래의 가소제, 즉 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질이 함유되지 않는 마커펜용 백색잉크 조성물로서, 내분비계 장애물질로 규정된 화학물질을 사용하지 않음에도 불구하고, 엠보싱이 있는 일반 칠판에도 필기 후 백색 잉크의 점착성이 없고 초기 및 후기 지움성이 우수하며, 고비점 용매로서 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 사용하기 때문에 종래 사용되고 있던 용매인 이소프로필알콜에 비해 취기가 순한 마커펜용 백색잉크 조성물을 제공한다는데 그 장점이 있다.

Claims

안료, 폴리비닐부티랄 수지, 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르와 저비점 용매인 에틸알콜, 가소제, 이형제인 계면활성제계 화합물과 지방산 에스테르계 화합물의 혼합물, 습윤·분산제로 이루어지는 마커펜용 백색잉크 조성물에 있어서,

ⅰ) 상기 안료는 백색안료인 루틸 타입의 이산화티탄 20.0 내지 30.0 중량％와 무기 안료인 알루미늄실리케이트 2.0 내지 3.0 중량％,

ⅱ) 상기 수지는 폴리비닐부티랄 수지 3.0 내지 5.0 중량％,

ⅲ) 상기 용매는 고비점 용매인 에틸렌글리콜모노메틸에테르 10.0 내지 15.0 중량％와 저비점 용매인 에틸알콜 30.0 내지 45.0 중량％,

ⅳ) 상기 가소제는 인산 에스테르계인 트리아릴포스페이트 8.0 내지 12.0 중량％,

ⅴ) 상기 이형제는 계면활성제계 화합물인 HLB 10.5 이하의 저점도 솔비탄 모노라우레이트와 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트(Cetyl 2-ethyl hexanoate)가 20.0 내지 40.0 중량% 대 60.0 내지 80.0 중량%로 혼합된 혼합물 10.0 내지 15.0 중량％,

ⅵ) 상기 습윤·분산제는 HLB 10 이하이고 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하인 PEG 200 모노라우레이트 2.0 내지 4.0 중량％

를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 가소제는 트리크레실포스페이트(Tricresyl phosphate), 트리에틸포스페이트 (Triethyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 트리이소부틸포스페이트(Triisobutyl phosphate), 트리옥틸포스페이트(Trioctyl phosphate), 트리스부톡시에틸포스페이트(Tris butoxyethyl phosphate), 트리페닐포스페이트(Triphenyl phosphate), 옥틸디페닐포스페이트(Octyl diphenyl phosphate), 크레실디페닐포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate)로부터 한 가지를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 이형제는 HLB(Hydrophile -Lipophile Balance) 10.5 이하인 저점도의 솔비탄 모노 및 트리올레이트의 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 에톡시레이티드 하이드로젠에이티드 캐스터 오일 중에서 한 가지를 선택하여 지방산 에스테르계 화합물인 세틸-2-에틸헥사노에이트(Cetyl 2-ethyl hexanoate)와 혼합시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 습윤·분산제는 폴리에틸렌글리콜 분자량 400 이하이며, HLB 10 이하의 PEG 200 디라우레이트, PEG 300 디라우레이트, PEG 200 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 300 모노올레이트 및 디올레이트, PEG 400 디올레이트로부터 한 가지를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크 조성물.
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