KR20030034235A - 상용 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 사용하기 위한 수성잉크젯 잉크 - Google Patents

상용 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 사용하기 위한 수성잉크젯 잉크 Download PDF

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KR20030034235A
KR20030034235A KR10-2003-7004544A KR20037004544A KR20030034235A KR 20030034235 A KR20030034235 A KR 20030034235A KR 20037004544 A KR20037004544 A KR 20037004544A KR 20030034235 A KR20030034235 A KR 20030034235A
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휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인)
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Abstract

본 발명은 비이온성 계면활성제의 각종 조합물을 포함하는 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에서의 잉크젯 인쇄를 위한 수성 잉크 조성물에 관한 것이다. 상기 배합물은 잉크 착색제 및 친수성/친유성 수지(Hydrophilic/Lipophilic Balance; HLB)값이 약 4 내지 14인 비이온성 계면활성제를 효과량으로 포함한다. 선택적으로, 추가의 비이온성 계면활성제, 용매 및 결합제가 첨가될 수 있다. 다른 배합물로, 효과량의 잉크 착색제, 각각 약 0.01 내지 10중량%(바람직하게는 0.01 내지 2중량%)로 존재하는 둘 이상의 비이온성 계면활성제 및 효과량의 결합제 하나 이상(예: 아크릴레이트 결합제)이 개시된다.

Description

상용 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 사용하기 위한 수성 잉크젯 잉크{AQUEOUS INK JET INKS FOR USE WITH COMMERCIAL OFFSET MEDIA AND OFFSET INK}
최근, 컴퓨터 프린터 기술은 상이한 유형의 종이를 포함하는 각종 매체에 고해상도 이미지를 전사할 수 있는 위치에까지 이르렀다. 특정 유형의 인쇄는 디지털 신호에 대해 소적의 유체 잉크를 표면에 위치시키는 것을 포함한다. 전형적으로, 유체 잉크는 인쇄 장치와 표면 사이의 물리적 접촉 없이 표면에 위치되거나 분사된다. 잉크가 인쇄 표면에 침착되는 특정 방법은 시스템마다 다르다. 그러나, 두가지 유형의 주된 방법으로 연속식 잉크 침착 및 드롭-온-디맨드(drop-on-demand) 잉크 침착을 들 수 있다.
연속식 인쇄 시스템에 있어서, 사용되는 잉크는 전형적으로 메틸 에틸 케톤 및/또는 에탄올을 포함하는 용매를 기재로 한다. 본질적으로, 잉크 적 스트림으로서 작용하는 연속식 인쇄 시스템은 프린터 노즐에 의해 배출 및 조절된다. 잉크 적은 노즐에 매우 인접한 정전 확립 장치(electrostatic charging device)의 보조로 추가로 조절된다. 목적하는 인쇄 표면에 사용되지 않은 잉크는 나중에 사용하기 위해 리사이클링된다. 드롭-온-디맨드 인쇄 시스템에 있어서, 잉크젯 잉크는 전형적으로 물 및 글리콜을 기재로 한다. 본질적으로, 이러한 시스템에서 잉크 적은 열 또는 압력파에 의해 노즐로부터 추진된다. 또한, 모든 잉크 적은 인쇄된 이미지를 형성하는데 사용되며 필요한 경우 배출된다.
일반적으로, 잉크젯 잉크는 염료계 또는 안료계이다. 염료계 잉크는 전형적으로 수계인 액체 착색제를 사용하여 매체를 특정 색상으로 변화시킨다. 염료계 잉크는 상기와 같이 구성되므로 일반적으로 방수성이 불량하고 UV광에 의해 영향을 많이 받는 경향이 있다. 그 결과, 시간 경과에 따라 퇴색 또는 변색이 일어난다. 최적의 성능을 위해, 이러한 유형의 잉크에서는 종종 적합한 매체 또는 기판이 용도에 따라 선택될 필요가 있다. 다수의 환경하에서, 매체가 너무 짙거나 소수성인 경우 잉크는 표면에 침투하기가 곤란하고 표면상에서 발포한다. 반대로, 매체가 너무 흡수성인 경우 도트 이득(dot gain)이 너무 높아 흐릿한 이미지가 생성된다.
전형적으로 착색된 잉크는 원하는 색상을 얻기 위해 고체 착색제를 사용한다. 많은 경우, 안료계 잉크에 의해 생성된 플롯의 선 품질 및 정확성은 일반적으로 염료계 잉크보다 우수하다. 착색된 잉크에 있어서, 고체 입자는 기판의 표면에 접착한다. 용액 중의 물이 일단 증발하면, 상기 입자는 용액내로 되돌아가지 못할 것이므로 보다 방수성이 된다. 또한, 착색된 잉크는 염료계 잉크보다 UV에 대한내성이 더욱 크다. 즉, 현저한 퇴색은 훨씬 많은 시간이 경과한 후에 발생한다.
착색된 잉크가 일부에서 우수한 특성을 나타내기는 하지만, 염료는 세정하는 경향이 있고, 보다 우수한 수율 및 입경을 제공하며, 여과하기에 용이하다. 따라서, 염료계 잉크가 일반적인 용도로 보다 자주 사용되어 왔다. 또한, 염료계 잉크는 보다 염착성이 강하며 고도로 포화된 색상을 제공하는 경향이 있다.
잉크젯 인쇄가 표면, 특히 종이에 대한 이미지 기록용으로 대중화된 데에는 몇가지 이유가 있다. 그 이유로는 프린터 저소음, 고속 기록 성능 및 다색상 기록을 들 수 있다. 또한, 상기와 같은 이점은 비교적 저비용으로 제공될 수 있다. 그러나, 잉크젯 인쇄에 있어서 상당한 개선을 이룩하였지만, 이러한 개선과 더불어 고속, 고해상도, 풀 칼라(full color) 이미지 형성 등의 인쇄 요구가 증가하고 있다. 따라서, 인쇄 표면 또는 기판과 함께 프린터 잉크를 평가하는 경우 고려해야 할 몇가지 특성이 있다. 이러한 특성으로는 표면상의 이미지의 가장자리 명확성 및 광학 밀도, 기판상의 잉크의 건조시간, 기판에 대한 접착성, 잉크 적의 이탈 방지, 모든 도트의 존재, 물 및 기타 용매에 대한 건조된 잉크의 내성, 장기간 저장 안정성, 및 부식 또는 노즐 막힘 없이 장기간의 신뢰성을 확보할 수 있다는 점 등이 있다. 이러한 특성은 성취되어야 할 유용한 목표이지만, 상기 특성을 모두 만족시키데에는 어려움이 있다. 종종, 상기 특성 중 하나를 만족시키기 위해 특정 잉크 성분을 포함시키면 다른 특성이 충족되지 못할 수 있다. 따라서, 잉크젯 프린터에 사용하기에 가장 상업적인 잉크는 상기 제시한 요건 중 일부 또는 모두를 충족시키는데 있어서 적어도 적절한 대응을 이루도록 절충된 것이다.
잉크젯 인쇄에 사용되는 종이로는 전형적으로 높은 잉크 흡수성을 갖도록 고안된 고품질 또는 목질성분이 없는 종이, 또는 코팅된 다공성 표면을 갖는 종이를 들 수 있다. 이러한 종이는 잉크가 쉽게 흡수되고 신속하게 건조될 수 있으므로 잉크젯 인쇄에 대해 기능상 적합하다. 그러나, 이러한 종이는 종종 선명하거나 예리한 이미지의 형성에는 부합하지 않는다.
반대로, 상용 오프셋 종이에 있어서, 비다공성의 평활한 표면은 선명한 이미지를 형성할 수 있는 우수한 인쇄 표면을 제공한다. 그러나, 상용 오프셋 코팅된 종이는 잉크젯 매체용으로 특별히 고안된 사무용 백상지(plain paper) 또는 광/광택지와는 상당히 상이하다. 전형적으로, 상용 오프셋 종이에 있어서, 평활한 비다공성 표면은 표준 종이보다 수성 유체가 침투하는데 보다 많은 시간을 요하는 코팅물로 이루어져 있다. 이는, 표준 사무용 종이 및 일부의 잉크젯 전용 종이에 대해 전형적으로 일어나는 모세관형 흡착과 비교하여 보통 오프셋 종이에 대해서는 확산형 흡착이 일어나야만 하기 때문이다. 또한, 오프셋 코팅물은 잉크젯 잉크용으로 특별히 고안된 종이 코팅물(이 종이 코팅물은 예를 들어 수용성 중합체(예: 폴리비닐 알콜)를 함유한다)보다 소수성의 중합체, 예를 들어 스티렌-부타디엔계 중합체를 함유한다. 따라서, 오프셋 코팅물은 전형적으로 소수성이고 침투가 불량하고 평활하며 비다공성이므로, 수성 잉크와의 상호작용이 불량하다. 또한, 글리콜 및 디올과 같은 전형적인 잉크젯 용매는 오프셋 코팅물에서의 성능이 불량하여, 장기간의 건조시간 및 불량한 스프레딩 특성을 나타낸다.
오프셋 매체/잉크와 수성 잉크젯 잉크 사이의 명백한 비상용성(非相溶性)은상용 오프셋 종이와 같은 오프셋 매체가 주로 유성 잉크와 함께 사용하도록 개발되었기 때문이다. 예를 들어, 코팅된 오프셋 매체는 종종 라텍스 결합제와 같은 소수성 성분 및/또는 각종 소수성 중합체를 포함한다. 오프셋 매체에 사용되는 상기 중합체의 예로는 폴리스티렌, 폴리올레핀(폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부타디엔), 폴리에스테르(PET), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 및 폴리(말레산 무수물)로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체, 공중합체 및/또는 삼원혼성중합체를 들 수 있다.
상용 오프셋 종이는 인쇄를 위해 평활한 표면을 제공할 뿐만 아니라 특수 용지에 대한 편리하고 염가인 대용지로서 사용할 수 있으므로, 종이 및 오프셋 잉크를 포함하는 상용 오프셋 매체와 함께 사용될 수 있는 수성 잉크젯 잉크를 제공하는 것이 유용할 것이다. 이러한 배합물은 잉크젯 노즐에서의 잉크 건조능의 감소를 나타내는 경우 특히 유용하다. 또한, 이러한 잉크젯 잉크는 오프셋 매체에서 우수한 텍스트(text) 및 공간(area) 메움, 중간색조 이미지에서의 최소 응집, 우수한 광학 밀도(OD) 및 가장자리 명확성, 우수한 수견뢰도, 우수한 내오염성 및 내마찰성(rub resistance), 및 우수한 광견뢰도를 비롯한 인쇄 특성을 나타내는 경우 바람직할 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에서의 잉크젯 인쇄를 위한 수성 잉크 조성물에 관한 것이다. 한 양태에서, 상기 수성 잉크 조성물은 잉크 착색제 및 친수성/친유성 수지(收支)(Hydrophilic/Lipophilic Balance; HLB)값이 약 4 내지 14인 비이온성 계면활성제를 효과량으로 포함한다. 선택적으로 추가의 비이온성 계면활성제, 용매 및 결합제가 첨가될 수 있다. 다른 양태에서, 상기 수성 잉크 조성물은 효과량의 잉크 착색제, 각각 약 0.01 내지 10중량%로 존재하는 둘 이상의 비이온성 계면활성제 및 효과량의 중합체성 결합제 하나 이상, 예를 들어 아크릴레이트 결합제를 포함한다.
본 발명은 상용(商用) 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 사용하기 위한 수성 잉크젯 잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명을 개시하고 기술하기에 앞서, 본원에 개시된 특정한 공정 단계 및 물질은 다소 변경될 수도 있으므로, 본 발명이 이들 공정 단계 및 물질로 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 또한, 본원에서 사용되는 기법은 단지 특정 양태를 기술할 목적으로 사용된 것임을 이해해야 한다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되므로, 본원에 사용되는 용어들은 제한시킬 의도로 사용된 것이 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이 단수 형태는 달리 명확하게 지시되지 않는 한 복수의 지시물을 포함함을 주지해야 한다.
"계면활성제"란 친수성 및 소수성 부분을 함유하는 화합물이다. 따라서, 계면활성제가 물 또는 임의의 기타 용매에 첨가되는 경우, 시스템의 표면 장력이 감소될 수 있다. 일반적으로, 계면활성제는 시스템을 습윤, 유화, 분산, 발포, 세척 또는 윤활시키는 것을 포함하는 수개의 목적을 위해 사용될 수 있다.
"HLB" 또는 "친수성/친유성 수지"는 계면활성제를 분류하는 방법이다. 구체적으로, HLB은 0 내지 40의 범위이고, 여기서 HLB값이 낮은 생성물은 보다 유용성(oil soluble)이고, HLB값이 높은 생성물은 보다 수용성이다. HLB는 계면활성제 분자 구조에 기초하여 수적으로 계산된 수치이므로, 측정 파라미터가 아니다.
본원에서, 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 잉크젯 인쇄하기 위한 수성 잉크 조성물은 잉크 착색제 및 HLB값이 약 4 내지 14인 비이온성 계면활성제를 효과량으로 포함하는 것으로 개시되어 있다. 한 양태에서, 효과량의 제 2의 비이온성 계면활성제가 상기 조성물에 첨가될 수 있다. 상기 제 2의 비이온성 계면활성제의 HLB값은 임의의 함수값일 수 있다. 그러나, 제 2의 비이온성 계면활성제는 약 4 내지 14의 HLB값을 갖는 것이 바람직하다.
하나의 비이온성 계면활성제가 사용되는 경우, 비이온성 계면활성제는 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 약 0.01 내지 5중량%, 가장 바람직하게는 약 0.01 내지 2중량%로 존재할 수 있다. 그러나, 둘 이상의 비이온성 계면활성제가 사용되는 경우, 비이온성 계면활성제 각각이 상기 범위의 양으로 존재할 수 있다. 사용하기에 적합한 비이온성 계면활성제로는 알콕실화 옥틸페놀, 알킬 페녹시폴리(에틸렌옥시)에탄올, 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리디메틸실록산을 비롯한 실리콘 글리콜 공중합체, 알콕실화 테트라메틸 데신디올, 알콕실화 트리메틸노난올, 폴리옥시에틸렌 에테르, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 플루오로계면활성제 및 비이온성 알콕실화 계면활성제가 포함된다. 상기 화합물에 대해 바람직한 알콕실레이트는 에톡실레이트 및 프로폭실레이트이다.
비이온성 계면활성제는 상표명 트리톤스(TRITONSTM), 이게팔스(IGEPALSTM), 실웨츠(SILWETSTM), 서피놀스(SURFYNOLSTM), 터기톨스(TERGITOLSTM), 브리즈스(BRIJSTM), 플루로닉스(PLURONICSTM), 플루오라드스(FLUORADSTM) 및 조닐스(ZONYLSTM)를 비롯하여 수개의 공급원으로부터 수득될 수 있다.
다수의 잉크젯 잉크의 경우에서와 마찬가지로, 잉크 착색제는 바람직하게는 안료 및 염료로 이루어진 군으로부터 선택된다. 그러나, 특정한 경우, 잉크 착색제는 약 0.1 내지 10중량%로 존재해야 한다. 한 양태에서, 아크릴레이트 결합제(수용성 또는 수분산성 아크릴레이트 중합체) 또는 기타 작용상 동등한 결합제, 예를 들어 아크릴산 또는 에스테르를 포함하는 메타크릴레이트 산이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 결합제는 약 0.01 내지 10중량%로 존재할 수 있고, 바람직한 분자량은 약 1,000 내지 15,000일 수 있다.
또한, 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에 잉크젯 인쇄하기 위한 수성 잉크 조성물은 효과량의 착색제; 각각 약 0.01 내지 10중량%로 존재하는 둘 이상의 비이온성 계면활성제; 및 효과량의 결합제 하나 이상을 포함하는 것으로 개시되어 있다. 상기 양태에서, 둘 이상의 비이온성 계면활성제 중 하나는 HLB값이 약 4 내지 14일 수 있다. 다른 양태에서, 둘 이상의 비이온성 계면활성제 중 둘 이상은 HLB값이 약 4 내지 14일 수 있다.
사용되는 잉크 착색제의 양(효과량 이외의 양)에 관한 특별한 한정은 요구되지 않지만, 잉크 착색제는 약 0.1 내지 10중량%로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 안료 및/또는 염료가 배합물에 사용될 수 있다. 예를 들어, 적합한 잉크 착색제는 카보제트(CABOJETTM) 300으로 공지되어 있는 자가 분산된 탄소 안료일 수 있다. 또한, 전체 교시내용이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,356,464 호 및 제 5,709,737 호에 기술된 바와 같은 잉크 착색제가 사용될 수도 있다. 상기 양태에서, 결합제는 바람직하게는 아크릴레이트 결합제, 아크릴산, 에스테르를 포함하는 메타크릴레이트 산 및 이들의 조합물일 수 있다. 존크릴(JONCRYLTM)은 사용될 수 있는 상용 아크릴레이트 결합제이다. 또한, 기타 수불용성 단량체가 결합제용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 결합제는 스티렌 및 부틸 메타크릴레이트와 같은 공단량체로 이루어질 수 있다. 사용될 수 있는 기타 적합한 결합제로는 폴리아미드, 비닐알콜, 비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스류 및 우레탄류가 포함된다. 결합제는 약 0.01 내지 10중량%로 존재해야 한다. 또한, 결합제의 분자량은 약 1,000 내지 15,000일 수 있다. 이러한 잉크 및 결합제가 구체적으로 제시되어 있지만, 가열식 잉크젯 잉크에 최적인 기타 잉크 착색제 또는 결합제가 사용될 수도 있다.
또한, 용매가 우수한 결과를 위해 배합물에 첨가될 수 있다. 용매로는 글리세롤, 글리콜, 글리콜 에테르, 피롤리돈을 비롯한 폴리하이드록실화된 용매 및 알콜, 및 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 이러한 용매 중 하나 또는 기타 용매가 사용되는 경우, 용매는 0.5 내지 50중량%로 존재해야 한다. 또한, 기타 양태에 대해 전술한 바와 같이, 비이온성 계면활성제(들)는 알콕실화 옥틸페놀, 알킬 페녹시폴리(알킬렌옥시)에탄올, 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리디메틸실록산을 비롯한 실리콘 글리콜 공중합체, 알콕실화 테트라메틸 데신디올, 알콕실화 트리메틸노난올, 폴리옥시에틸렌 에테르, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 플루오로계면활성제 및 비이온성 알콕실화 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
전형적인 잉크젯 잉크 배합물에서는 물이 주성분이므로, 종래기술에서 오프셋 코팅물은 수성 잉크와의 상호작용이 불량하였다. 또한, 글리콜 및 디올과 같은 전형적인 잉크젯 용매는 오프셋 코팅물에서의 성능이 불량하여 장기간의 건조시간 및 불량한 스프레딩 특성을 나타낸다. 본 발명 이전에, 오프셋 매체는 전형적으로 잉크 배합물내에 수불용성 용매(크실렌 또는 톨루엔) 및 오일(아마씨 또는 대두)을 사용하여 인쇄되었다. 이러한 성분들은 물과 비상용성이므로, 잉크젯 펜 밖으로의 분출이 곤란하다. 본원에서 전술한 바와 같이 수성 잉크에 비이온성 계면활성제를 첨가함으로써, 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에서의 건조시간 및 스프레딩이 개선될 수 있다. 또한, 이러한 배합물은 우수한 신뢰도로 잉크젯 펜에서 사용될 수 있다. 또한, 본원에 개시된 바와 같은 비이온성 계면활성제를 사용하면 잉크 건조에 요구되는 열의 양이 감소된다. 오프셋 종이는 종종 소수성으로 코팅되므로, 다량의 열이 잉크 건조에 요구되어 주어진 인쇄 장치의 비용 및 크기가 증가된다. 비이온성 계면활성제의 사용을 통해 잉크가 코팅물내로 침투되는 것을 개선시킴으로써 종이의 표면에서 유체를 제거하는데 보다 적은 양의 열이 요구된다. 따라서, 시트간의잉크 전사가 감소된다.
본 발명의 다른 이점은 비용 절감 및 소비자의 편의성이다. 상용 오프셋 종이는 종종 특정 잉크젯 잉크용으로 특별히 고안된 특수 매체 용지에 비해 가격이 저렴하고 훨씬 유용하다. 본 발명의 잉크젯 잉크는 상용 오프셋 종이에서의 건조시간을 감소시키므로, 총 인쇄 속도가 또한 허용가능한 수준으로 유지될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 잉크젯 잉크 조성물을 제조하기 위한 각종 배합물을 예시할 뿐만 아니라 각종 비이온성 계면활성제의 유효성을 서로간에 비교하거나 기타 계면활성제와 비교한 데이터를 제공한다. 하기 실시예는 본 발명을 한정하고자 함이 아니라, 단순히 실험 데이터를 기초로 하여 최상의 공지된 잉크 배합물의 제조방법을 교시하기 위한 것이다.
실시예 1
에톡실화 트리메틸노난올 0.4중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 2중량%, 2-피롤리돈 8중량%, 에틸렌 글리콜 5중량%, 자가 분산된 탄소 안료 4중량%, 아크릴레이트 결합제 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 2
에톡실화물 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 8중량%, 폴리에틸렌 글리콜 5중량%, 자가 분산된 탄소 안료 6중량%, 아크릴레이트결합제 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크 배합물을 제조한다.
실시예 3
비이온성 에톡실화 계면활성제 0.9중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 2중량%, 2-피롤리돈 8중량%, 에틸렌 글리콜 5중량%, 자가 분산된 탄소 안료 4중량%, 아크릴레이트 결합제 1.5중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 4
에톡실화 트리메틸노난올 0.5중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 다른 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.15중량%, 2-피롤리돈 8중량%, 에틸렌 글리콜 5중량%, 폴리에틸렌 글리콜 5중량%, 자가 분산된 탄소 안료 4중량%, 아크릴레이트 결합제 2.5중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 5
비교를 목적으로, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다. 본 실시예에서는 계면활성제를 첨가하지 않았다.
실시예 6
에어로졸(Aerosol) OT 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%,폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 1중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 7
에톡실화 트리메틸노난올 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 8
실리콘 글리콜 공중합체 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 1중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 9
에톡실화 계면활성제 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 1중량%, 폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 10
플루오로계면활성제 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르 1중량%, 폴리에틸렌 글리콜 3중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 11
에톡실화 트리메틸노난올 0.3중량%, 에톡실화 테트라메틸 데신디올 0.3중량%, 2-피롤리돈 6중량%, 1,6-헥산디올 2중량%, 자가 분산된 탄소 안료 3중량%, 아크릴레이트 결합제 1중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조한다.
실시예 1 내지 4 및 6 내지 11에 있어서, 계면활성제와 안료, 용매 및 결합제와의 조합물은 오프셋 매체 및 오프셋 잉크에서의 용도로 몇 가지 이점을 제공할 수 있다. 나타나는 이점으로는 오프셋 매체상의 우수한 600×600dpi 및 600×300dpi 텍스트 및 공간 메움, 오프셋 매체상의 중간색조 이미지에서 최소 응집, 코팅된 오프셋 매체상의 우수한 광학 밀도 및 가장자리 명확성, 잉크젯 노즐에서의 잉크 건조능의 감소와 함께 우수한 건조시간, 우수한 수견뢰도, 우수한 내오염성 및 내마찰성, 및 우수한 광견뢰도를 들 수 있다.
실시예 12
하기 표 1 내지 3은 카롤리나(CAROLINATM) 커버(Cover), 루스트로(LUSTROTM) 레이저 글로스(Laser gloss)(에스. 디. 워렌(S.D. Warren)에서 입수), 크롬코트(KROMCOTETM)(챔피언 페이퍼스(Champion papers)에서 입수) 및유토피아(UTOPIATM) 둘(Dull)(어플리톤 페이퍼스(Appleton Papers)에서 입수)을 비롯한 각종 매체상에 나타난 다양한 인쇄 특성을 나타낸다. 하기 표 1 내지 3에서는 실시예 5 내지 11가 고려된다.
카롤리나 커버상의 잉크의 인쇄 품질 및 루스트로 레이저상의 인쇄된 오프셋 잉크에서의 인쇄 품질
잉크 카롤리나TM커버상의 인쇄 품질 루스트로TM레이저상의 40% 오프셋 잉크에서의 인쇄 품질 루스트로TM레이저상의 100% 오프셋 잉크에서의 인쇄 품질
실시예 5 2 1 1
실시예 7 9 8 6
실시예 8 9 9 7
실시예 9 9 9 7
실시예 10 8 9 7
실시예 11 9 8 6
상기 표 1에서는 1 내지 10의 육안으로 등급을 매긴 시스템을 사용하며, 여기서 1은 매우 불량한 범위이고, 10은 우수한 범위를 의미한다. 약 6 이상은 허용가능한 범위이다. 실시예 5는 비이온성 계면활성제를 사용하지 않은 잉크젯 잉크 배합물을 예시한다. 둘 이상의 비이온성 계면활성제를 함유하는 잉크젯 잉크는 계면활성제가 존재하지 않는 잉크젯 잉크보다 훨씬 우수한 인쇄 품질을 나타내었다.
상기 표 2에서, 40% 및 100% 인쇄된 오프셋 매체 둘다에서의 건조시간은 계면활성제를 함유하지 않은 잉크보다 2개의 비이온성 계면활성제를 함유하는 잉크에서 훨씬 우수하였다.
이온성 계면활성제와 비교하여 비이온성 계면활성제를 함유하는 잉크의 디캡(decap)
디캡
실시예 6 6
실시예 7 9
실시예 8 8.5
실시예 9 8
실시예 10 9
실시예 11 9.5
잉크젯 펜을 30초 이상 동안 캡핑시키지 않은 채로 유지시키는 경우, 초기 드롭의 손실이 종종 발생할 수 있다. 디캡 판독을 이용하여 상기 조건에 대해 허용가능한 파라미터를 결정한다. 약 6 미만의 값은 허용가능한 디캡 수준이 아니다. 실시예 6 내지 11의 잉크젯 잉크는 허용가능한 범위내에 속하는 것으로 나타난다.
실시예 13
10㎕ 드롭을 생성하는 피펫을 사용하여 각종 상용 오프셋 코팅된 종이 표면상에 계면활성제 함유 용액을 위치시켰다. 드롭을 생성시킨 후, 초기 습윤/스프레딩 및 초기 도트 크기를 육안으로 측정하였다. 또한, 건조까지의 시간을 측정하였다. 건조시간은 드롭이 매체상에 위치하여 모든 유체가 침투 또는 증발을 통해 매체 표면으로부터 시각적으로 사라질 때까지 요구되는 시간의 양으로서 정의된다. 사용되는 3개의 오프셋 코팅된 종이는 루스트로TM레이저 글로스, 크롬코트TM및 유토피아TM둘이다. 주위 조건에서 측정하였다.
하기 표에서, 계면활성제는 활성 계면활성제 3중량%를 갖는 각종 유기 용매 30중량%에서 스크린하였다. 계면활성제가 없는 용매 30중량% 및 물을 함유하는 용액을 대조군으로서 포함시켰다. 표로부터 알 수 있는 바와 같이, HLB값이 보다 낮은 다수의 비이온성 계면활성제 용액은 대조 샘플 및 HLB값이 보다 높은 비이온성 계면활성제를 갖는 샘플보다 우수한 건조 결과를 나타내었다. 또한, 제공된 계면활성제 부류에서, HLB값이 보다 낮은 동족체는 음이온성(an), 양쪽성(amp) 및 양이온성(cat) 계면활성제가 사용된 배합물보다 성능이 우수하다.
표 4 및 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 다수의 유형의 음이온성, 양이온성 또는 양쪽성 계면활성제는 건조 및 도트 게인에 있어서 HLB값이 낮은 비이온성 계면활성제만큼 효과적이지 않다. 예를 들어, 알킬 설포네이트(Na C14-C16올레핀 설포네이트), 알킬 벤젠 설포네이트(Na N-헥사데실 디페닐옥사이드 디설포네이트), 양쪽성 베타인(아민 옥사이드) 및 프로폭실화 아민(디에틸암모늄), 뿐만 아니라 계면활성제가 첨가되지 않은 배합물은 일반적으로 HLB값이 낮은 비이온성 계면활성제가 사용된 배합물보다 비효과적이다.
표 6 내지 9에 나타낸 바와 같이, HLB값이 12 미만인 2개의 특정한 비이온성 계면활성제는 비이온성 계면활성제가 첨가되지 않은 잉크 배합물에 비해 개선된 건조시간 및 허용가능한 도트 이득을 나타내었다.
실시예 14
2-피롤리돈 20중량%, 액시드 레드(Acid Red) 52 염료(Na 염 형태) 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다.
실시예 15
2-피롤리돈 20중량%, 액시드 레드 52 염료(Na 염 형태) 2중량%, 에톡실화 트리메틸노난올 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다.
실시예 16
2-피롤리돈 20중량%, 액시드 레드 52 염료(Na 염 형태) 2중량%, 에톡실화 트리메틸노난올 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다.
실시예 17
2-피롤리돈 20중량%, 액시드 레드 52 염료(Na 염 형태) 2중량%, 음이온성 계면활성제(알킬 설포네이트) 2중량% 및 잔량의 탈이온수를 혼합함으로써 잉크젯 잉크를 제조하였다.
실시예 18
HP2000C 프린터를 사용하여 3개의 상이한 오프셋 코팅된 종이에 실시예 14 내지 17의 잉크를 인쇄하였다. 사용된 3개의 오프셋 코팅된 종이는 루스트로TM레이저 글로스(에스. 디. 워렌에서 입수), 크롬코트TM(챔피언 페이퍼스에서 입수) 및 유토피아TM둘(어플리톤 페이퍼스에서 입수)이었다. 건조시간은 주위 조건에서 측정하였다. 4개-통과인쇄-모드로 고체 바 패턴(대략 크기가 7"×0.5"임)을 인쇄함으로써 코팅된 오프셋 매체에서의 건조 성능에 대해 각각의 잉크를 시험하였다. 상기 패턴에 있어서, 잉크 밀도는 대략 90피코리터/30도트/화소(in)이다. 플롯을 완성한 후, 동일한 유형의 코팅된 매체의 10개 시트를 측정된 시간 지연 이후에 고체 바 패턴을 갖는 종이에 위치시켰다. 측정된 시간 지연은 잉크가 완전히 건조하는데 요구되는 시간에 상응하는 것으로, 코팅된 매체의 10개 시트를 적층시킨 후 상기 시트에 잉크가 전사되지 않거나 최소로 전사되는 것으로 정의된다. 하기 표 10은 실시예 14 내지 17에 상응하는 잉크 각각의 건조시간 성능을 요약한다.
각종 잉크젯 잉크 조성물에 대한 건조시간 성능 비교
잉크 코멘트(HLB) 루스트로(초) 유토피아(초) 크롬코트(초)
실시예 14 계면활성제가 없음 58 56 21
실시예 15 알콕실화트리메틸노난올(10.5) 23 21 12
실시예 16 알콕실화트리메틸노난올(16.4) 53 45 24
실시예 17 알킬설포네이트 56 53 24
상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, HLB값이 낮은 비이온성 계면활성제를 첨가하면 시간 지연이 감소된다. 예를 들어, HLB값이 낮은 알콕실화 트리메틸노난올을 사용하면 계면활성제가 없는 배합물, HLB값이 높은 계면활성제를 포함하는 배합물 또는 음이온성 계면활성제(알킬설포네이트)를 포함하는 배합물보다 훨씬 우수한 건조시간이 제공된다.
본 발명은 특정한 바람직한 양태를 참고로 기술하였지만, 당해 분야의 숙련자라면 다양한 개질, 변화, 생략 및 치환이 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명을 하기 청구범위의 범주로만 제한하고자 한다.

Claims (20)

  1. a) 잉크 착색제 및 b) 친수성/친유성 수지(收支)(Hydrophilic/Lipophilic Balance; HLB)값이 약 4 내지 14인 비이온성 계면활성제를 효과량으로 포함하는,
    오프셋 매체의 잉크젯 인쇄용으로 적합한 수성 잉크 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    HLB값이 약 4 내지 14인 제 2의 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는 수성 잉크 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    잉크 착색제가 안료 및 염료로 이루어진 군으로부터 선택되고, 약 0.1 내지 10중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    비이온성 계면활성제가 0.01 내지 10중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    비이온성 계면활성제 및 제 2의 비이온성 계면활성제가 각각 약 0.01 내지 10중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    비이온성 계면활성제 및 제 2의 비이온성 계면활성제가 각각 약 0.01 내지 2중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  7. 제 2 항에 있어서,
    수용성 또는 수분산성 중합체성 결합제 약 0.01 내지 10중량%를 추가로 포함하는 수성 잉크 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    결합제가 아크릴레이트, 폴리아미드, 비닐 알콜, 비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스류, 우레탄류 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수성 잉크 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    결합제가 아크릴레이트 결합제인 수성 잉크 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    비이온성 계면활성제가 알콕실화 옥틸페놀, 알킬 페녹시폴리(알킬렌옥시)에탄올, 실리콘 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리디메틸실록산, 알콕실화테트라메틸 데신디올, 2차 알콜 알콕실레이트, 알콕실화 트리메틸노난올, 폴리옥시에틸렌 에테르, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 플루오로계면활성제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수성 잉크 조성물.
  11. a) 효과량의 잉크 착색제;
    b) 각각 0.01 내지 10중량%로 존재하는 둘 이상의 비이온성 계면활성제; 및
    c) 효과량의 결합제 하나 이상을 포함하는,
    오프셋 매체의 잉크젯 인쇄용으로 적합한 수성 잉크 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    둘 이상의 비이온성 계면활성제 중 하나 이상이 약 4 내지 14의 HLB값을 갖는 수성 잉크 조성물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    둘 이상의 비이온성 계면활성제가 약 4 내지 14의 HLB값을 갖는 수성 잉크 조성물.
  14. 제 11 항에 있어서,
    잉크 착색제가 안료이고, 약 0.1 내지 10중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  15. 제 11 항에 있어서,
    잉크 착색제가 염료이고, 약 0.1 내지 10중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  16. 제 11 항에 있어서,
    결합제가 약 0.01 내지 10중량%로 존재하고, 아크릴레이트, 폴리아미드, 비닐 알콜, 비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스류, 우레탄류 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수성 잉크 조성물.
  17. 제 11 항에 있어서,
    둘 이상의 비이온성 계면활성제가 각각 약 0.01 내지 2중량%로 존재하는 수성 잉크 조성물.
  18. 제 11 항에 있어서,
    프로필렌 글리콜 에테르, 펜탄디올, 피롤리돈, 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매 약 0.5 내지 50중량%를 추가로 포함하는 수성 잉크 조성물.
  19. 제 11 항에 있어서,
    둘 이상의 비이온성 계면활성제가 각각 독립적으로 알콕실화 옥틸페놀, 알킬 페녹시폴리(알킬렌옥시)에탄올, 실리콘 글리콜 공중합체, 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리디메틸실록산, 알콕실화 테트라메틸 데신디올, 2차 알콜 알콕실레이트, 알콕실화 트리메틸노난올, 폴리옥시에틸렌 에테르, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 플루오로계면활성제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 수성 잉크 조성물.
  20. 제 11 항에 있어서,
    결합제가 약 1,000 내지 15,000의 중량평균분자량을 갖는 수성 잉크 조성물.
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