KR102088070B1 - 신축성 잉크 조성물 - Google Patents

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Abstract

폴리에스테르; 폴리우레탄 탄성체; 물; 공용매; 선택적인 계면활성제; 및 선택적인 착색제를 포함하는, 신축성 잉크 조성물.

Description

신축성 잉크 조성물{STRETCHABLE INK COMPOSITION}
본 발명은 신축성 잉크 조성물에 관한 것이다.
많은 분야에서 변형성 기재들에 표기 또는 화상을 인쇄하는 것이 바람직하다. 신축성 잉크는 이러한 기재들에 인쇄하여 우수한 화상 품질, 화상 견뢰성 및 화상 영구성을 달성하기에 적합하다.
수성 라텍스 잉크들이 제안되었다. 수성 라텍스 잉크들은 물, 수혼화성 공용매, 라텍스 입자들, 및 착색제 예컨대 안료 입자들을 포함한다. 잉크들은 프린터 내부에서 복사열로 경화되고 강제 공기로 라텍스 입자들은 안료를 밀봉한 필름으로 유착되어 인쇄 매체에 결합한다. 변형성 소재들에 우수하게 사용될 수 있는 라텍스 잉크에 대한 필요성이 존재한다. 현재의 라텍스 잉크들은 신축적이지 않고 일반적으로 비용이 고가인 아크릴 수지에 기반한다.
US 5,958,998 A 공보 US 2003/0158283 A1 공보 US 2011/0217647 A1 공보 US 2003/0000919 A1 공보
용도에 적합한 조성물 및 공정이 알려져 있지만, 변형성 또는 신축성 기재들에 인쇄하기에 적합한 잉크 조성물; 다수 번의 신장 및 수축이 가능한 강건한 화상을 형성할 수 있는 신축성 잉크들; 양호한 착색 안정성을 가지는 신축성 잉크들; 환경인자들 예컨대 빛, 화학약품, 물, 및 산화가스에 양호한 내구성을 가지는, 따라서 소수성 및 내수성 화상 생성이 가능한 신축성 잉크들; 실내 및 실외에서 사용하기에 적합한 신축성 잉크들, 및 디지털적인 도포가 가능한 이러한 잉크들에 대한 필요성이 존재한다.
신축성 잉크 조성물은 폴리에스테르; 폴리우레탄 탄성체; 물; 공용매; 선택적인 계면활성제; 및 선택적인 착색제를 포함한다.
신축성 잉크 조성물은 폴리에스테르 수지 유화액, 폴리우레탄 탄성체 유화액, 안료 분산체 (dispersion), 및 계면활성제들로 구성된다. 실시태양들에서, 신축성 잉크 조성물은 폴리에스테르 수지 포함 라텍스, 폴리우레탄 탄성체 포함 라텍스, 안료 분산체, 및 계면활성제들로 구성된다. 신축성 잉크 조성물은 다양한 변형성 기재들, 예컨대 신축성 라텍스 고무 기재에 잉크젯 인쇄되어, 오랫동안 보존 가능한 화상이 제공된다. 인쇄 화상들은 일반적으로 인쇄되기 어려운 변형성 기재들에 대하여 우수한 성능을 보인다.
신축성 잉크 조성물은 패턴화 물품 제조에 사용된다. 패턴화 물품은 변형성 기재; 변형성 기재에 인쇄되는 화상으로 구성되고, 화상은 폴리에스테르; 폴리우레탄 탄성체; 물; 공용매; 선택적인 계면활성제; 및 선택적인 착색제를 포함하는 신축성 잉크로 형성된다.
신축성 잉크는 잉크젯 인쇄방법과 양립도리 수 있는 낮은 점도를 가진다. 인쇄된 신축성 잉크는 일반용지, 코팅사진지, 및 고무 기재를 포함한 다양한 기재들에 강건한 화상들을 형성한다. 변형성 기재, 실시태양들에서, 고무 기재에 인쇄될 때 본원의 신축성 잉크로 인쇄되는 화상들은 임의의 균열 및 박리 없이 수백 회 신축될 수 있다.
신축성 잉크 조성물은 정전복사용 저렴한 소재인 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 탄성체의 조합을 포함한다. 실시태양들에서, 신축성 잉크는 복사선 경화 잉크이고, 실시태양들에서, 자외선 복사 경화 잉크이다.
신축성 잉크 조성물은 폴리에스테르 유화액과 탄성체 소재 유화액의 조합을 포함한 수성 배합물에 기반한다.
폴리에스테르는 미국특허 6,593,049 및 미국특허 6,756,176에 기재된 물질일 수 있다. 적합한 수지들은 미국특허 6,830,860에 기재된 바와 같이 비결정질 폴리에스테르 수지 및 결정질 폴리에스테르 수지의 혼합물을 포함한다.
수지는 선택적 촉매 존재에서 디올 및 이산 (diacid)의 반응으로 형성되는 폴리에스테르 수지이다. 결정질 폴리에스테르를 형성하기 위하여, 적합한 유기 디올들은 2 내지 36 탄소원자들의 지방족 디올들, 예컨대 1,2-에탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸프로판-1,3-디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,12-도데칸디올, 및 기타 등, 및 이들의 구조이성질체를 포함한다.
지방족 디올은 임의의 함량으로, 실시태양들에서, 40 내지 60 몰%, 또는 42 내지 55 몰%, 또는 45 내지 53 몰%으로 선택되고, 제2 디올은 임의의 함량으로, 실시태양들에서, 수지의 0 내지 10 몰%, 또는 1 내지 4 몰%로 선택된다.
결정질 수지들 제조에서 선택되는 비닐 이산들 또는 비닐 디에스테르들을 포함한 유기 이산들 또는 디에스테르들은 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 푸마르산, 디메틸 푸마레이트, 디메틸 이타코네이트, cis-1,4-디아세톡시-2-부텐, 디에틸 푸마레이트, 디에틸 말레에이트, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 나프탈렌-2,7-디카르복실산, 시클로헥산 디카르복실산, 말론산 및 메사콘산, 디에스테르 또는 이들의 무수물, 및 이들의 혼합물 및 조합을 포함한다.
유기 이산은 임의의 함량으로, 실시태양들에서, 40 내지 60 몰%, 또는 42 내지 52 몰%, 또는 45 내지 50 몰%로 선택되고, 제2 이산은 임의의 함량으로, 예컨대 수지의0 내지 10 몰%로 선택된다.
폴리에스테르 기반의 결정질 수지들은 폴리(에틸렌-아디페이트), 폴리(프로필렌-아디페이트), 폴리(부틸렌-아디페이트), 폴리(펜틸렌-아디페이트), 폴리(헥실렌-아디페이트), 폴리(옥틸렌-아디페이트), 폴리(에틸렌-숙시네이트), 폴리(프로필렌-숙시네이트), 폴리(부틸렌-숙시네이트), 폴리(펜틸렌-숙시네이트), 폴리(헥실렌-숙시네이트), 폴리(옥틸렌-숙시네이트), 폴리(에틸렌-세바케이트), 폴리(프로필렌-세바케이트), 폴리(부틸렌-세바케이트), 폴리(펜틸렌-세바케이트), 폴리(헥실렌-세바케이트), 폴리(옥틸렌-세바케이트), 폴리(데실렌-세바케이트), 폴리(데실렌-데카노에이트), 폴리(에틸렌-데카노에이트), 폴리(에틸렌 도데카노에이트), 폴리(노닐렌-세바케이트), 폴리(노닐렌-데카노에이트), 코폴리(에틸렌-푸마레이트)-코폴리(에틸렌-세바케이트), 코폴리(에틸렌-푸마레이트)-코폴리(에틸렌-데카노에이트), 코폴리(에틸렌-푸마레이트)-코폴리(에틸렌-도데카노에이트), 코폴리(2,2-디메틸프로판-1,3-디올-데카노에이트)-코폴리(노닐렌-데카노에이트), 폴리(옥틸렌-아디페이트)을 포함한다.
비결정질 폴리에스테르 제조를 위한 이산 또는 디에스테르는 디카르복실산 또는 디에스테르 예컨대 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 푸마르산, 트리멜리트산, 디메틸푸마레이트, 디메틸이타코네이트, cis-1,4-디아세톡시-2-부텐, 디에틸 푸마레이트, 디에틸 말레에이트, 말레산, 숙신산, 이타콘산, 숙신산무수물, 도데실숙신산, 도데실숙신산무수물, 글루타르산, 글루타르산 무수물, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 도데칸이산, 디메틸 테레프탈레이트, 디에틸 테레프탈레이트, 디메틸이소프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 프탈산 무수물, 디에틸프탈레이트, 디메틸숙시네이트, 디메틸푸마레이트, 디메틸말레에이트, 디메틸글루타레이트, 디메틸아디페이트, 디메틸 도데실숙시네이트, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다. 유기 이산 또는 디에스테르는 임의의 함량으로, 예를들면, 수지의 40 내지 60 몰%, 또는 수지의 42 내지 55 몰%, 또는 수지의 45 내지 53 몰%로 존재한다.
비결정질 폴리에스테르 제조에 사용되는 디올들은 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 2,2-디메틸프로판디올, 2,2,3-트리메틸헥산디올, 헵탄디올, 도데칸디올, 비스(히드록시에틸)-비스페놀 A, 비스(2-히드록시프로필)-비스페놀 A, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 자일렌디메탄올, 시클로헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 비스(2-히드록시에틸) 옥시드, 디프로필렌 글리콜, 디부틸렌, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다. 선택되는 유기 디올의 함량은 가변적이고, 수지의 40 내지 60 몰%, 또는 수지의 42 내지 55 몰%, 또는 45 내지 53 몰%일 수 있다.
비결정질 폴리에스테르 수지들은 알칼리 술폰화-폴리에스테르 수지들, 분지 알칼리 술폰화-폴리에스테르 수지들, 알칼리 술폰화-폴리이미드 수지들, 및 분지 알칼리 술폰화-폴리이미드 수지들을 포함한다. 알칼리 술폰화 폴리에스테르 수지들은 코폴리(에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(에틸렌-5-술포-이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-5-술포-이소프탈레이트), 코폴리(디에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(디에틸렌-5-술포-이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-디에틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-디에틸렌-5-술포이소프탈레이트), 코폴리(프로필렌-부틸렌-테레프탈레이트)-코폴리(프로필렌-부틸렌-5-술포 -이소프탈레이트), 및 코폴리(프로폭시화 비스페놀-A-푸마레이트)-코폴리(프로폭시화 비스페놀 A-5-술포-이소프탈레이트)의 금속 또는 알칼리염을 포함한다.
결정질 또는 비결정질 폴리에스테르 형성에 활용되는 중축합 촉매들은 테트라알킬 티타네이트, 디알킬산화주석 예컨대 디부틸산화주석, 테트라알킬주석 예컨대 디부틸주석 디라우레이트, 및 디알킬주석 산화 수산화물 예컨대 부틸주석 산화 수산화물, 알루미늄 알콕시드, 알킬 아연, 디알킬 아연, 산화아연, 산화주석, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다. 이러한 촉매들은 임의의 함량으로, 예를들면, 폴리에스테르 수지 생성에 사용되는 출발 이산 또는 디에스테르 기준으로 약 0.01 몰% 내지 약 5 몰% 함량으로 사용된다.
불포화, 비결정질 폴리에스테르 수지가 미국특허 6,063,827에 기재된 것을 포함하여 폴리에스테르로 사용될 수 있다. 불포화 비결정질 폴리에스테르 수지들은 폴리(프로폭시화 비스페놀 코-푸마레이트), 폴리(에톡시화 비스페놀 코-푸마레이트), 폴리(부톡시화 비스페놀 코-푸마레이트), 폴리(코-프로폭시화 비스페놀 코-에톡시화 비스페놀 코-푸마레이트), 폴리(1,2-프로필렌 푸마레이트), 폴리(프로폭시화 비스페놀 코-말레에이트), 폴리(에톡시화 비스페놀 코-말레에이트), 폴리(부톡시화 비스페놀 코-말레에이트), 폴리(코-프로폭시화 비스페놀 코-에톡시화 비스페놀 코-말레에이트), 폴리(1,2-프로필렌 말레에이트), 폴리(프로폭시화 비스페놀 코-이타코네이트), 폴리(에톡시화 비스페놀 코-이타코네이트), 폴리(부톡시화 비스페놀 코-이타코네이트), 폴리(코-프로폭시화 비스페놀 코-에톡시화 비스페놀 코-이타코네이트), 폴리(1,2-프로필렌 이타코네이트), 및 이들의 조합을 포함한다.
적합한 폴리에스테르 수지는 비결정질 폴리에스테르 예컨대 다음 식의 폴리(프로폭시화 비스페놀 A 코-푸마레이트) 수지이다
Figure 112014068875238-pat00001
식 중 m은 5 내지 1000, 또는 10 내지 500, 또는 15 내지 200이다.
선형 프로폭시화 비스페놀 A 푸마레이트 수지는 라텍스 수지로 사용될 수 있고 Resana S/A Industrias Quimicas의 상표명 SPARII로 입수 가능하다. Kao Corporation의 GTUF 및 FPESL-2, 및 Reichhold의 EM181635을 포함한 상업적으로 입수되는 기타 프로폭시화 비스페놀 A 푸마레이트 수지들이 사용될 수 있다.
상기 비결정질 수지와 선택적으로 조합되어 사용될 수 있는 결정질 수지들은 미국특허공개 2006/0222991에 기재된 것들을 포함한다. 결정질 수지는 에틸렌 글리콜 및 도데칸이산 및 푸마르산 공중합체들 혼합물로 형성되는 다음 식의 수지를 포함한다
Figure 112014068875238-pat00002
식 중 b는 5 내지 2,000이고 d는 5 내지 2,000이다.
상기 폴리(프로폭시화 비스페놀 A 코-푸마레이트) 수지는 결정질 수지와 조합되어 라텍스 유화액을 형성한다.
수지는 수지 말단에 존재하는, 카르복실산을 포함한 산기들을 가진다. 카르복실산기들의 수는 수지 및 반응 조건들을 형성하기 위하여 사용되는 물질들을 조절함으로써 제어될 수 있다.
폴리에스테르 수지의 산가는 2 mg KOH/g 수지 내지 200 mg KOH/g 수지, 또는 5 mg KOH/g 수지 내지 50 mg KOH/g 수지이다. 산 함유 수지는 테트라히드로푸란 용액에 용해된다. 산가는 지시제로서 페놀프탈레인을 함유하는 KOH/ 메탄올 용액으로 적정함으로써 검출된다. 이후 산가는 적정 종말점에서 식별되는 수지의 모든 산기들을 중화시키기 위하여 필요한 KOH/메탄올 당량에 기준으로 계산된다.
실시태양들에서, 폴리에스테르의 유리전이온도 (Tg)는 30 내지 180 ℃, 또는 50 내지 150 ℃, 또는 60 내지120℃, 또는 30 ℃ 이상이다.
실시태양들에서, 폴리에스테르는 폴리에스테르 함유 유화액 또는 폴리에스테르 함유 라텍스 형태로 제공된다. 실시태양들에서, 폴리우레탄은 폴리우레탄 탄성체 유화액 또는 폴리우레탄 라텍스이고; 폴리에스테르는 폴리에스테르 유화액 또는 폴리에스테르 라텍스이다.
실시태양들에서, 폴리에스테르 유화액 또는 라텍스의 부피 평균 입자 크기는 20 나노미터 (nm) 내지 1000 nm, 또는 20 내지 800 nm, 또는 50 내지 800 nm, 또는 50 내지 500 nm, 또는 50 내지 300 nm, 또는 100 내지 300 나노미터이다.
폴리우레탄 라텍스 또는 유화액뿐 아니라 폴리에스테르 라텍스 또는 유화액의 특성은 임의의 적합한 방법 및 장치로 측정된다. 부피 평균 입자 직경은 측정장비 예컨대 Beckman Coulter Multisizer 3를 이용하여 제조업자 지시에 따라 측정한다.
실시태양들에서, 폴리에스테르는 다음 식의 화합물이다.
Figure 112014068875238-pat00003
식 중 R은 수소 또는 메틸이고, m은 2 내지 10이고, n은 2 내지 10이다.
폴리에스테르는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.1 내지 25중량%, 또는 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 14 중량% 존재한다.
신축성 잉크 조성물은 탄성체 재료 유화액과 조합되는 폴리에스테르 유화액의 수성 배합물에 기반한다. 탄성체는 Collins 영어사전에 의하면 임의의 소재, 예컨대 천연 또는 인조 고무로서, 변형력이 제거되면 원래 형상으로 복귀될 수 있는 재료로 정의된다.
폴리우레탄 탄성체는 상기 탄성체 정의에 따라 거동하는 폴리우레탄이다. 폴리우레탄은 우수한 내화학적 및 내수성을 보인다. 본 실시태양들은 실외에 적용하기에 및/또는 습기 또는 물에 노출되기에 적합한 신축성 잉크를 제공한다.
폴리우레탄은 다음 식의 우레탄 기들을 가지는 중합체이다
Figure 112014068875238-pat00004
폴리우레탄 탄성체는 사슬연장제로 디올 또는 디아민과의 다음 식의 폴리올,
HO-M-OH
식 중 M은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고;
및 다음 식의 이소시아네이트의 생성물이다
NCO-R1-OCN
식 중 R1 은 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, R1 은 4 내지 24개의 탄소원자들을 가진다.
폴리우레탄 탄성체 형성 경로는 다음과 같이 도시된다:
Figure 112014068875238-pat00005
실시태양들에서, 폴리올 중 M 잔기는 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 실시태양들에서, 폴리올 분자량은 300 내지 5000, 또는 500 내지 4000, 또는 600 내지 3000이다.
실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체는 다음 식의 우레탄 결합을 가지는 폴리우레탄 탄성체이다.
HO-R2-OH
식 중 R2 는 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, R2 는 4 내지 24개의 탄소원자들을 가진다.
실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체는 다음 식의 우레아 결합을 가지는 폴리우레탄 탄성체이다.
H2N-R3-NH2
식 중 R3 은 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, R3 은 4 내지 24개의 탄소원자들을 가진다.
실시태양들에서, 폴리우레탄은 지방족 폴리우레탄이다. 실시태양들에서, 폴리우레탄은 단일 성분 폴리에스테르 기재의 폴리우레탄 탄성체이다. 이러한 재료는 Dow Chemical에서 Monothane™로서 입수될 수 있다. 실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체는 실온에서 경화된다. 폴리우레탄은 저렴한 재료이고 따라서 본 실시태양에서 이러한 탄성체를 사용하면 제조비용을 줄일 수 있다.
실시태양들에서, 폴리우레탄의 유리전이온도 (Tg)는 -70 내지 10 ℃, 또는 -50 내지 0 ℃, 또는 -50 내지 5 ℃이다. 특정 실시태양에서, 폴리우레탄의 유리전이온도는 0 ℃ 미만이다.
실시태양들에서, 폴리우레탄은 폴리우레탄 함유 유화액 형태로 제공된다.
실시태양들에서, 폴리우레탄은 폴리우레탄 함유 라텍스 형태로 제공된다.
실시태양들에서, 유화액은 나노-크기 입자들을 포함한다. 실시태양들에서, 신축성 잉크 조성물은 폴리우레탄 탄성체의 유화액 또는 라텍스를 포함하는 수성 배합물로 구성되고, 탄성체의 평균 입자 크기는 20 나노미터 (nm) 내지 1000 nm, 또는 20 내지 800 nm, 또는 50 내지 800 nm, 또는 50 내지 500 nm, 또는 50 내지 300 nm, 또는 100 내지 300 나노미터이다. 예를들면, 탄성체 유화액은 30 내지 1000 nm 또는 50 내지 600 nm의 나노-크기 입자들을 포함한다. 착색제는 30 내지 1000 nm 또는 50 내지 600 nm 또는 50 내지 300 nm의 입자들을 포함하는 유화액에 분산된다.
폴리우레탄 탄성체는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.1 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 14 중량%로 존재한다.
실시태양들에서, ASTM D412C에 의해 측정될 때 폴리우레탄 탄성체의 인장강도는 적어도 0.5 MPa, 적어도 1.0 MPa, 적어도 3.0 MPa, 적어도 5.0 MPa, 또는 25MPa 이하, 20MPa 이하, 또는 18MPa 이하이다. 실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체의 인장강도는 적어도 1.0 MPa 내지 18 MPa 이하이다.
실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체의 신장률은 ASTM D412C로 측정될 때 적어도 150%, 적어도 200%, 적어도 400%, 또는 1100% 이하, 1000% 이하, 또는 800% 이하이다.
실시태양들에서, ASTM 2240으로 측정될 때 폴리우레탄 탄성체의 경도 (Shore A)는 적어도 20, 적어도 30, 적어도 40, 또는 90 이하, 85 이하, 또는 80 이하이다.
높은 Tg를 가지는 폴리에스테르 및 낮은 Tg를 가지는 폴리우레탄의 조합으로 인쇄 화상은 뛰어난 신축성 및 매우 양호한 문서 오프셋을 가진다.
본원의 신축성 잉크 조성물은 안료들, 염료들, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함하는 착색제를 가진다.
착색제는 평균 입자 크기 20 내지 500 나노미터 (nm), 또는 20 내지 400 nm, 또는 30 내지 300 nm인 착색제 분산체이다. 실시태양들에서, 착색제는 염료들, 안료들, 및 이들의 조합으로 이루어진 구에서 선택되고, 선택적으로, 착색제는 착색제, 선택적인 계면활성제, 및 선택적인 분산제로 구성되는 분산체이다.
적합한 계면활성제들, 폴리에스테르 유화액, 폴리우레탄 유화액, 또는 이들의 조합물은, 임의의 응집체를 형성하지 않고 착색제 분산체와 혼합된다. 그 결과, 착색제는 폴리우레탄 매트릭스 전반에 균일하게 분산된다. 이후 혼합물 점도는 잉크젯 인쇄에 적합하게 조정된다. 변형성 기재에 인쇄되고 건조되면, 잉크 조성물은 수천 회 동안 150%까지 신장될 수 있는 견고한 화상을 형성한다. 실시태양들에서, 화상은 수백 회 동안 300%까지 신장되거나 수백 회 동안 500%까지 신장된다.
적합한 염료들은 음이온성 염료들, 양이온성 염료들, 비이온성 염료들, 양쪽성 이온 염료들, 식용색소 예컨대 Food Black No.1, Food Black No.2, Food Red No. 40, Food Blue No.1, Food Yellow No.7, FD ＆ C 색소들, Acid Black 염료들 (No.1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194,), Acid Red 염료들 (No. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256,), Acid Blue 염료들 (No. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193,209,), Acid Yellow 염료들 (No.3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151,), Direct Black 염료들 (No.4, 14, 17, 22, 27, 38, 51,112,117,154,168,), Direct Blue 염료들 (No. 1, 6,8, 14, 15,25, 71, 76, 78, 80,86,90, 106,108,123,163,165, 199,226,), Direct Red 염료들 (No. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236,), Direct Yellow 염료들 (No.4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157,), 반응성 염료들, 예컨대 Reactive Red 염료들 (No.4, 31, 56, 180,), Reactive Black 염료들 (No. 31), Reactive Yellow 염료들 (No. 37); 안트라퀴논 염료들, 모노아조 염료들, 디아조 염료들, 프탈로시아닌 유도체들, 예컨대 다양한 프탈로시아닌 술폰산염, 아자(18)안눌렌, 포르마잔 구리착체, 트리페노디옥사진, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
안료들은 블랙 안료들, 화이트 안료들, 시안 안료들, 마젠타 안료들, 황색 안료들을 포함한다. 안료들은 유기 또는 무기 입자들일 수 있다. 무기 안료들은 카본블랙, 산화티탄, 코발트 블루 (CoO-Al203), 크롬 앨로우 (PbCr04), 및 산화철을 포함한다. 유기 안료들은 아조 안료들 예컨대 디아조 안료들 및 모노아조 안료들, 다환 안료들 (예를들면, 프탈로시아닌 안료들 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린), 페릴렌 안료들, 페리논 안료들, 안트라퀴논 안료들, 퀴나크리돈 안료들, 디옥사진 안료들, 티오인디고 안료들, 이소인돌리논 안료들, 피란트론 안료들, 및 퀴노프탈론 안료들), 불용성 염료 킬레이트 (예를들면, 염기성 염료 타입 및 산성 염료 타입 킬레이트), 니트로 안료들, 니트로소 안료들, 안탄트론 안료들 예컨대 PR168을 포함한다. 프탈로시아닌 블루 및 그린은 구리 프탈로시아닌 블루, 구리 프탈로시아닌 그린, 및 이의 유도체들 (Pigment Blue 15, Pigment Green 7, 및 Pigment Green 36)을 포함한다. 퀴나크리돈은 Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19, 및 Pigment Violet 42을 포함한다. 안트라퀴논은 Pigment Red 43, Pigment Red 194, Pigment Red 177, Pigment Red 216 및 Pigment Red 226. 페릴렌은 Pigment Red 123, Pigment Red 149, Pigment Red 179, Pigment Red 190, Pigment Red 189 및 Pigment Red 224을 포함한다. 티오인디고이드는 Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36, 및 Pigment Violet 38을 포함한다. 헤테로환 앨로우는 Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 90, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 117, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 150, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 155, 및 Pigment Yellow 213을 포함한다. 블랙 안료들은 카본 안료들 예컨대 카본블랙, 흑연, 비정질 탄소, 목탄, 및 이들의 조합을 포함한다.
착색제는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.05 내지 15 중량%, 또는 0.1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%로 신축성 잉크 조성물에 존재한다.
신축성 잉크 조성물은 액상 잉크 전색제, 실시태양들에서, 수성 잉크 전색제로 구성된다. 액상 전색제는 물로만 이루어지거나, 물 및 공용매, 습윤제 (이하 공용매) 라고 칭하는 수용성 또는 수혼화성 유기 성분, 예컨대 알코올 및 알코올 유도체들, 예컨대 지방족 알코올들, 방향족 알코올, 디알, 글리콜 에테르, 폴리글리콜 에테르, 장쇄 알코올, 1급 지방족 알코올, 2급 지방족 알코올, 1,2-알코올, 1,3-알코올, 1,5-알코올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르의 고차 동족체, 특정 예시로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세린, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 트리메틸올프로판, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-1,3,-프로판디올, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 3-메톡시부탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,4-헵탄디올의 혼합물로 구성되며; 아미드, 에테르, 우레아, 치환 우레아 예컨대 티오우레아, 에틸렌 우레아, 알킬우레아, 알킬티오우레아, 디알킬우레아, 및 디알킬티오우레아, 카르복실산 및 이의 염들, 예컨대 2-메틸펜탄산, 2-에틸-3-프로필아크릴산, 2- 에틸-헥산산, 3-에톡시폰, 산, 에스테르, 유기황화합물, 유기술폭시드, 술폰 (예컨대 술포란), 카르비톨, 부틸 카르비톨, 셀루솔브, 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에테르 유도체들, 히드록시에테르, 아미노 알코올, 케톤, N-메틸피롤리디논, 2-피롤리디논, 시클로헥실피롤리돈, 아미드, 술폭시드, 락톤, 고분자전해질, 메틸 술포닐에탄올, 이미다졸, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 베타인, 당분, 예컨대 1-데옥시-D-갈락티톨, 만니톨, 이노시톨, 치환 및 미치환 형태의 아미드, 치환 및 미치환 아세트아미드, 및 기타 수용성또는 수혼화성 물질 및 이들의 혼합물이 적합하다. 실시태양들에서, 공용매는 에틸렌 글리콜, N-메틸피롤리돈, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 물 및 수용성 또는 혼화성 유기 액체의 혼합물이 액상 전색제로 선택될 때, 물 대 유기 비율은 100:0 내지 30:70, 또는 97:3 내지 40:60, 또는 95:5 내지 60:40이다. 액상 전색제의 물이 아닌 성분은 일반적으로 습윤제 또는 공용매로 기능하고 비점은 물 (100 ℃)보다 높다. 잉크 전색제의 유기 성분은 또한 잉크 표면장력을 변경, 잉크 점도를 변경, 착색제를 용해 또는 분산, 및/또는 잉크 건조 특성에 영향을 준다.
액상 전색제는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 70 내지 99.9 중량%, 또는 80 내지 99.5 중량%, 또는 90 내지 99 중량%로 신축성 잉크 조성물에 제공된다.
잉크들은 또한 계면활성제 예컨대 이온성 계면활성제들, 음이온성 계면활성제들, 양이온성 계면활성제들, 비이온성 계면활성제들, 양쪽성 이온 계면활성제들 뿐 아니라 이들의 혼합물을 포함하고, 알킬 폴리에틸렌 옥시드, 알킬 페닐 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에틸렌 옥시드 블록 공중합체, 아세틸렌 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에틸렌 옥시드 (디)에스테르, 폴리에틸렌 옥시드 아민, 양성자화 폴리에틸렌 옥시드 아민, 양성자화 폴리에틸렌 옥시드 아미드, 디메티콘 코폴리올, 치환 아민 옥시드, 특정 예시로는 1급, 2급 및 3급 아민 염 예컨대 라우릴아민, 코코넛 아민, 스테아릴아민, 로진 아민의 염산염, 아세트산염; 4급 암모늄염 유형의 화합물 예컨대 라우릴트리메틸염화암모늄, 세틸트리메틸염화암모늄, 벤질트리부틸염화암모늄, 염화벤잘코늄, 등; 피리디늄 염 유형의 화합물 예컨대 세틸피리디늄 클로라이드, 세틸피리디늄 브로마이드, 기타; 비이온성 계면활성제 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 아세틸렌 알코올, 아세틸렌 글리콜; 및 기타 계면활성제들 예컨대 2-헵타데세닐-히드록시에틸이미다졸린, 디히드록시에틸스테아릴아민, 스테아릴디메틸베타인, 및 라우릴디히드록시에틸베타인; 불소계면활성제들; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 비이온성 계면활성제들은 폴리아크릴산, 메탈로오스, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 디알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시) 에탄올을 포함하고, 이들은 IGEPAL CA-210™ IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL CO- 890™, IGEPAL C0-720™, IGEPAL C0-290™, IGEPAL CA-21OTM, ANTAROX 890™, 및 ANTAROX 897™로 입수된다. 비이온성 계면활성제들은 SYNPERONIC™ PE/F, 예컨대 SYNPERONIC™ PE/F 108을 포함한 폴리에틸렌 옥시드 및 폴리프로필렌 옥시드의 블록 공중합체를 포함한다. 음이온성 계면활성제들은 황산염 및 술폰산염, 도데실황산나트륨 (SDS), 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실나프탈렌황산나트륨, 디알킬 벤젠알킬 황산염 및 술폰산염, 산 예컨대 Sigma-Aldrich에서 입수되는 아비에트산, Daiichi Kogyo Seiyaku에서 입수되는 NEOGEN R™, NEOGEN SC™, 이들의 조합을 포함한다. 음이온성 계면활성제들은 DOWFAX™ 2A1, Dow Chemical Company의 알킬디페닐옥시드 디술포네이트, 및/또는 Tayca Corporation의 TAYCA POWER BN2060를 포함하고, 이들은 분지화 도데실 벤젠 술폰산나트륨이다. 통상 양전하를 가지는 양이온성 계면활성제들은, 알킬벤질 디메틸 염화암모늄, 디알킬 벤젠알킬 염화암모늄, 라우릴 트리메틸 염화암모늄, 알킬벤질 메틸 염화암모늄, 알킬 벤질 디메틸 브롬화암모늄, 염화벤잘코늄, 세틸 피리디늄 브로마이드, C 12, C15, C17 트리메틸 브롬화암모늄, 4급 폴리옥시에틸알킬아민의 할로겐염, 도데실벤질 트리에틸 염화암모늄, Alkaril Chemical Company에서 입수되는 MIRAPOL™ 및 ALKAQUAT™, Kao Chemicals에서 입수되는 SANIZOL™ (염화벤잘코늄), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 임의의 2 이상의 계면활성제들 혼합물이 사용될 수 있다.
선택적인 계면활성제는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.01 내지 5 중량%로 존재한다. 계면활성제들은 어떤 경우에는 분산제로 명명될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
신축성 잉크 조성물은 가교제, 실시태양들에서, 유기아민, 디히드록시 방향족 화합물, 이소시아네이트, 과산화물, 금속산화물, 및 이들의 혼합물을 더욱 포함할 수 있다. 가교로 인하여 잉크 조성물에 의해 생성된 화상의 물성이 더욱 개선된다. 가교제는 신축성 잉크 조성물 총 중량 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 또는 5 내지 15 중량% 존재할 수 있다.
신축성 잉크 조성물은 첨가제들을 더욱 포함한다 살생물제, 살진균제, pH 조절제 예컨대 산 또는 염기, 인산염, 카르복실산염, 아황산염, 아민염, 완충액, 금속이온봉쇄제 예컨대 에틸렌디아민 테트라아세트산, 점도 개질제, 균염제, 및 이들의 혼합물을 더욱 포함한다.
실시태양들에서, 신축성 잉크 조성물은 저-점도 조성물이다. "저-점도"란 점도가 적어도 1,000 센티푸아즈 (cps)인 통상의 고-점도 잉크들 예컨대 스크린 인쇄 잉크들과 대비되어 사용된다. 실시태양들에서, 본원에 개시된 잉크의 점도는 100 cps 이하, 50 cps 이하, 또는 20 cps 이하이다. 잉크젯 인쇄 용도로 사용될 때, 상기 잉크 조성물은 일반적으로 상기 잉크젯 인쇄 공정에서 사용하기에 적합한 점도이다. 열적 잉크젯 인쇄 용도에서, 실온 (25 ℃)에서, 잉크 점도는 적어도 1 센티푸아즈, 10 센티푸아즈 이하, 7 센티푸아즈 이하, 또는 5 센티푸아즈 이하이다. 압전 잉크젯 인쇄에서, 분사 온도에서, 잉크 점도는 적어도 2 센티푸아즈, 적어도 3 센티푸아즈, 20 센티푸아즈 이하, 15 센티푸아즈 이하, 또는 10 센티푸아즈 이하이다. 분사 온도는 낮게는 20 내지 25 ℃, 및 높게는 90℃, 60℃, 또는 40℃일 수 있다.
신축성 잉크 조성물은 임의의 적합한 또는 바람직한 pH일 수 있다. 열적 잉크젯 인쇄 공정에서, pH는 적어도 2, 적어도 3, 적어도 5, 최대한 11, 최대한 10, 또는 최대한 9이다.
신축성 잉크 조성물의 표면장력은 적어도 22 dyn/cm, 적어도 25 dyn/cm, 적어도 28 dyn/cm, 40 dyn/cm 이하, 38 dyn/cm 이하, 및/또는 35 dyn/cm 이하이다.
신축성 잉크 조성물은 평균 입자 직경이 5 마이크로미터 (μm) 이하, 2 μm 이하, 1 μm 이하, 또는 0.5 μm 이하인 미립자들을 포함한다. 실시태양들에서, 폴리우레탄 탄성체는 잉크 중 유화액 형태이고, 평균 입자 직경은 2 μm 이하, 1 μm 이하, 또는 0.5 μm 이하이다.
잉크 조성물은 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고, 여과 후, 임의의 바람직한 추가 첨가제를 te 혼합물에 첨가하고 실온에서 온화하게 혼합하여 균질 혼합물을 획득함으로써 제조된다. 대안으로, 선택적인 잉크 첨가제가 잉크 제조 공정 중 기타 잉크 성분들에 혼합될 수 있고 예컨대 모든 성분들을 혼합하고, 필요하다면 가열하고, 여과한다.
실시태양들에서, 잉크들은: 1) 선택적으로 계면활성제로 안정화된 폴리에스테르 유화액 제조; 2) 선택적으로 계면활성제로 안정화된 폴리우레탄 탄성체 유화액 제조; 3) 선택적으로 계면활성제로 안정화된 착색제의 분산체 제조; 4) 폴리에스테르 유화액 및 폴리우레탄 탄성체 유화액을 착색제 분산체와 혼합; 5) 혼합물의 선택적인 여과; 6) 기타 첨가제 예컨대 공용매 첨가; 및 7) 조성물의 선택적인 여과로 제조된다. 실시태양들에서, 상호 양립될 수 있다면 상이한 계면활성제들이 선택된다. 실시태양들에서, 선택된 계면활성제들은 동일하다. "양립"이란 이들 간에 중화 (pH 또는 전하) 또는 반응이 부재하는 것이다. 이의 최선의 표시는 폴리우레탄 탄성체 유화액 및 착색제 분산체 혼합 후 대량 또는 대형 응집체들이 형성되지 않는 것이다. 이는 입자 크기 측정으로 특정될 수 있다. 예를들면, 혼합물의 입자 크기는 혼합 전과 실질적으로 동일하다.
본원에 개시된 잉크 조성물은 이미지 방식 패턴으로 기재에 적용된다.
잉크 조성물을 잉크젯 인쇄장치에 통합하고 잉크 방울들이 기재에 이미지 방식 패턴으로 분사되는 공정에 상기 잉크 조성물이 사용된다. 실시태양들에서, 인쇄장치는 노즐에 있는 잉크가 이미지 방식 패턴으로 선택적으로 가열되고, 잉크 방울들 이미지 방식 패턴으로 분사되는 열적 잉크젯 프로세스를 이용한다. 실시태양들에서, 인쇄장치는 잉크 방울들이 음향 빔들에 의해 이미지 방식 패턴으로 분사되는 음향 잉크젯 프로세스를 이용한다. 실시태양들에서, 인쇄장치는 잉크 방울들이 압전 진동 요소의 진동에 의해 이미지 방식 패턴으로 분사되는 압전 잉크젯 프로세스를 적용한다.
실시태양들에서, 잉크는 변형성 기재, 예컨대 직물, 고무, 고무 시트, 플라스틱, 플라스틱 시트, 코팅지에 인쇄된다. 실시태양들에서, 기재는 신축성 기재, 예컨대 직물 또는 고무 시트, 예를들면 3-차원 사물로 성형되는 과정에서 플라스틱 유리전이온도보다 높은 온도에서 변형되는, 플라스틱이다. 본원에 개시된 잉크가 사용되면, 이미지 방식 패턴은 성형 과정에서 손상되지 않는다. 이미지 방식 패턴을 가지는 고무 시트는 3-D 사물에 대한 랩으로 사용될 수 있다.
본원의 잉크들은 고무 기재, 예컨대 천연 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 네오프렌 고무, 부틸 고무 (이소부틸렌 및 이소프렌의 공중합체), 스티렌-부타디엔 고무, 실리콘 고무, 니트릴 고무 (부타디엔 및 아크릴로니트릴의 공중합체), 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무, 에피클로로히드린 고무, 폴리아크릴 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트, 폴리에테르 블록 아미드, 폴리술피드 고무, Hypalon®인 클로로술폰화 폴리에틸렌에 인쇄될 수 있다. 본원의 잉크들은 변형성 기재, 실시태양들에서, 실리콘 고무, 폴리아크릴 고무, 부틸 고무, 또는 네오프렌 고무 기재에 인쇄되고 화상 형성된 기재는 일축 방향으로 (즉, x-축 및 y-축 모두가 아닌 x-축을 따라), 실시태양들에서, 원래 치수에 대하여 적어도 110%, 적어도 150%, 적어도 200%, 또는 적어도 500%까지, 실시태양들에서, 적어도 50 회, 적어도 100 회, 또는 적어도 500 회까지 신장되며, 육안적 균열 또는 박리를 보이지 않는다. 신축성 잉크는 신축성 잉크 조성물로 인쇄된 화상은 일 축 방향으로 원래 치수의 적어도 110%까지 임의의 육안적 균열 또는 박리 없이 신장될 수 있는 특성을 가지고; 또는 신축성 잉크 조성물로 인쇄된 화상은 일 축 방향으로 원래 치수의 적어도 110% 내지 500%까지 임의의 육안적 균열 또는 박리 없이 신장될 수 있는 특성을 가진다.
본원의 신축성 잉크들로 생성된 화상은 고도의 내수성 화상이고 물방울 접촉각은 적어도 80°, 적어도 90°, 또는 적어도 95°이다. 내수성으로 인하여 본원에 개시된 잉크는 실외 분야 또는 비히클 랩, 수영복과 같은 수-관련 제품 인쇄가 가능하다.
신축성 잉크들로 생성된 화상은 양호한 내화학성이다. 이들은 알코올, 아세트산, 아세트아미드, 알릴 브로마이드, 알릴 클로라이드, 벤조일 클로라이드, 에테르, 에스테르, 탄화수소, 혈액, 염 용액에 대한 우수한 저항성을 보인다.
신축성 잉크들로 생성된 화상의 인장강도는 ASTM D412C에 의해 측정될 때 적어도 1.0 MPa, 적어도 3MPa, 적어도 4MPa, 적어도 8MPa, 25MPa 이하, 20MPa 이하, 또는 18MPa 이하이다.
신축성 잉크들로 생성된 화상의 신장률은 ASTM 0412C으로 측정될 때 적어도 150%, 적어도 200%, 적어도 400%, 1000% 이하, 800% 이하, 또는 700% 이하이다. 화상의 신장률은 변형성 기재의 것보다 더 크다.
신축성 잉크들로 생성된 화상의 경도 (Shore A)는 ASTM 2240에 의해 측정될 때 적어도 20, 적어도 30, 적어도 40, 100 이하, 90 이하, 또는 85 이하이다.
신축성 잉크들로 생성된 화상은 기재 상에 연속 층을 형성한다. 따라서, 화상은 신장 유무에서 작은 색차를 보인다. 이는 도트 배열로 구성되는 일부 통상의 신축성 화상과는 대조적이다. 불연속 도트 배열에 기반한 화상은 특히 신장될 대 불량 화상 품질을 보이고, 예를들면, 색 밀도가 급격히 저하된다. 신축성 잉크 조성물로 생성된 화상의 색차 (△E)는 일축 방향으로 150%까지 신장될 때 5.0 미만, 또는 3.5 미만, 또는 2.0 미만, 또는 1.0 미만이다. 일반적으로 인간의 눈은 색차 (△E 2000) < 3.0일 때를 구분할 수 없다고 알려져 있다. 색차 (△E 2000)가 > 6.0이면 매우 현저한 색차라고 간주된다.
신축성 잉크들로 생성된 화상은 다양한 기재들에 신장 전 후 우수한 부착력을 보인다.
패턴화 물품은 변형성 기재; 변형성 기재에 인쇄된 화상으로 구성되고, 화상은 폴리에스테르; 폴리우레탄 탄성체; 물; 공용매; 선택적인 계면활성제; 및 선택적인 착색제를 포함한 신축성 잉크로 형성된다. 인쇄 화상은 일축을 따라 원래 치수의 적어도 110%까지 신장되어도 육안적 균열 또는 변형성 기재로부터의 박리를 보이지 않는다. 신축성 잉크 조성물로 인쇄된 화상의 색차는 일축방향으로 150%로 신장될 때 비-신장 인쇄 화상 대비3.0 미만이다.
실시예 1
2종의 수지 성분들을 가지는 라텍스 잉크들을 배합하여 3종의 상이한 기재들: 일반용지, 코팅지, 및 고무 기재에 인쇄하였다. 형성된 화상들은 화상 견뢰도로 특정되었다. 제1 수지로서 유리전이온도가 60 ℃인 다음 식의 폴리에스테르를 사용하였다.
Figure 112014068875238-pat00006
식 중 R은 수소 또는 메틸기이고, m은 2 내지 10이고, n은 2 내지 10이다.
Quantum technical services의 우레탄 탄성체 유화액, Precidium™ Aqua 90-A, 지방족 폴리에스테르 기재의 폴리우레탄 (고형분 32 중량%)을 제2 수지로 사용하였고, 평균 입자 크기는 85 나노미터이다.
폴리에스테르 수지를 4-도데실벤젠술폰산 (SDBS) 계면활성제를 이용하여 유화시켜, 평균 입자 크기 50 나노미터의 유화액을 얻었다. 유화액을 상기 폴리우레탄 유화액, 안료 분산체 (Green 7, 고형분 19.96%, 계면활성제들 SDBS), 및 프린트 노즐에서의 잉크 건조를 최소화하기 위한 공용매와 함께 혼합하였다.
하기 표는 잉크 배합물 예를들면 잉크 1 (본 발명에 의한 신축성 잉크) 및 비교 잉크를 보인다. 비교를 위하여, 탄성체 성분이 없는 잉크를 제조하였다.
비교 잉크 실시예 잉크 1
폴리우레탄 유화액 - 12.5%
폴리에스테르 유화액 30% 12.5%
에틸렌 글리콜 25% 25%
에톡시화 글리세롤 6% 6%
안료 분산체 5% 5%
물 34% 39%
비교 잉크 및 실시예 잉크 1 모두 성분들을 잘 혼합하였다. 입자 분석을 통하여 혼합할 때 유화액 응집은 없었다는 것을 알았다. 평균 입자 크기는 약 82 나노미터이다. 두 잉크 모두 점도는 3.5 cps이다.
상기 잉크들을 사용하여 10 pL 카트리지 장착 DMP-2800 (FujiFilm Dimatix, Santa Clara, California) 잉크젯 프린터를 이용하여 일반용지, 광택지 (사진용지) 및 플라즈마 세척된 라텍스 고무에 화상을 인쇄하여 부착력 및 인쇄 품질을 특정하였다. 인쇄 조건들 예컨대 파형, 전압, 및 기재 온도는 최선의 인쇄 특성이 되도록 최적화되고 각각의 잉크에 대하여 일정하게 유지하였다.
일반용지에 인쇄되면, 비교 잉크로 인쇄된 화상은 양호한 해상도 및 색 밀도를 가졌다. 임의의 열처리 없이 화상은 테이프 시험을 통과하였고 지우개로 문질러 지울 수 없었다. 광택지 및 라텍스 고무에 인쇄하면, 재차 화상은 양호한 해상도 및 색 밀도를 보였다. 그러나, 열처리 없는 상태에서 화상은 테이프 시험에 실패하였고 쉽게 문질러 지워졌다. 제2 샘플을 인쇄하고 열판에서 70 ℃로 열 처리하여 샘플을 건조하고 라텍스 입자들을 유착시켰다. 열처리 후에도 화상은 여전히 테이프 시험 및 마찰 시험에 실패하였다.
일반용지에 인쇄할 때, 본 발명의 실시예 잉크 1로 인쇄되는 화상은 양호한 해상도 및 색 밀도를 보였다. 열처리 없이 화상은 마찰 시험 (rub test) 및 테이프 시험을 통과하였다. 광택지 및 라텍스 고무에 인쇄할 때, 재차 화상은 양호한 해상도 및 색 밀도를 보였다. 가열하지 않고 화상은 마찰 및 테이프 시험에 실패하였다. 열판에서 70 ℃로 가열 후, 화상은 마찰 시험 및 테이프 시험을 통과하였다.
표 2는 마찰 시험 및 테이프 시험에 기반한 부착력을 요약한 것이다.
3M™ Scotch® 테이프를 이용하여 테이프 시험을 수행하였다. 테이프를 화상에 올리고 20 그램 중량을 가한 후, 테이프를 가볍게 뗀다. 테이프에 의해 제거된 화상 백분율을 조사하다. 0% 는 우수한 부착력을 나타내고, 5% 미만은 양호한 부착력으로 간주되고, 20% 이상은 불량 부착력으로 규정된다. 면봉 (cotton swap)을 이용하여 마찰 시험하였다. 면봉으로화상을 30 회 문지른 후 현미경으로 조사하였다. 전혀 표면 손상이 없거나 약간 있는 경우는 양호한 부착력으로 간주되었다.
폴리에스테르 수지 (I) 폴리에스테르 수지 (I) + Precidium Aqua 90-A
일반용지 양호 양호
광택지 불량 양호
라텍스 고무 불량 양호
본 발명의 잉크로 고무 기재에 형성된 화상을 150% 늘리는 신장-수축 사이클을 수백 번 시행하였다. 신장 후 균열 및 박리는 관찰되지 않았다.

Claims (13)

  1. 폴리에스테르 유화액 또는 라텍스;
    폴리우레탄 탄성체 유화액 또는 라텍스;
    물;
    공용매;
    선택적인 계면활성제; 및
    선택적인 착색제;를 포함하는 신축성 잉크 조성물로서,
    상기 폴리에스테르의 유리전이온도는 30℃ 내지 180℃이고,
    상기 폴리우레탄 탄성체의 유리전이온도는 -70℃ 내지 10℃인 신축성 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스테르는 다음 식의 화합물인 신축성 잉크 조성물:
    Figure 112019108798300-pat00007

    식 중 R은 수소 또는 메틸이고, m은 2 내지 10인 정수이고, 및 n은 2 내지 10인 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성체 유화액 또는 라텍스는 20 내지 800 나노미터의 부피 평균 입자 크기를 갖고; 및 상기 폴리에스테르 유화액 또는 라텍스는 20 나노미터 내지 800 나노미터의 부피 평균 입자 크기를 갖는 신축성 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성체는 사슬연장제로 디올 또는 디아민과 폴리올 또는 이소시아네이트의 생성물이고;
    상기 폴리올은 다음 식의 화합물이고,
    HO-M-OH
    식 중 M은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    상기 이소시아네이트는 다음 식의 화합물인 신축성 잉크 조성물:
    OCN-R1-NCO
    식 중 R1은 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R1은 4 내지 24개의 탄소원자를 갖는다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성체는 다음 식의 우레탄 결합을 갖는 폴리우레탄 탄성체인 신축성 잉크 조성물:
    OCN-R2-NCO
    식 중 R2는 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2는 4 내지 24개의 탄소원자를 갖는다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성체는 다음 식의 우레아 결합을 갖는 폴리우레탄 탄성체인 신축성 잉크 조성물:
    H2N-R3-NH2
    식 중 R3은 방향족기, 지방족기, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R3은 4 내지 24개의 탄소원자를 갖는다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공용매는 지방족 알코올, 방향족 알코올, 디올, 글리콜 에테르, 폴리글리콜 에테르, 1급 지방족 알코올, 2급 지방족 알코올, 1,2-알코올, 1,3-알코올, 1,5-알코올, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 알킬 에테르, 메톡시화 글리세롤, 및 에톡시화 글리세롤로 이루어진 군으로부터 선택되는 알코올 또는 알코올 유도체인 신축성 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공용매는 에틸렌 글리콜, N-메틸피롤리돈, 메톡시화 글리세롤, 에톡시화 글리세롤, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 신축성 잉크 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 계면활성제는 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 신축성 잉크 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색제는 염료, 안료, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 및
    선택적으로, 상기 착색제는 착색제, 선택적인 계면활성제, 및 선택적인 분산제를 포함하는 분산체인 신축성 잉크 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리우레탄 탄성체는 적어도 1.0 MPa 내지 18 MPa 이하의 인장강도를 갖는 신축성 잉크 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 신축성 잉크 조성물로 인쇄된 화상은 일 축 방향으로 원래 치수의 길이를 따라 적어도 110%까지 인간의 육안으로 임의의 가시적 균열 또는 박리 없이 신장될 수 있는 특성을 갖거나; 또는
    상기 신축성 잉크 조성물로 인쇄된 화상은 일 축 방향으로 원래 치수의 길이를 따라 110% 내지 500%까지 인간의 육안으로 임의의 가시적 균열 또는 박리 없이 신장될 수 있는 특성을 갖는 신축성 잉크 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 신축성 잉크는 복사선 경화 잉크인 신축성 잉크 조성물.
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