KR20050014807A - 산-팽윤가능 쉘을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자 - Google Patents

산-팽윤가능 쉘을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자

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KR20050014807A
KR20050014807A KR10-2004-7016588A KR20047016588A KR20050014807A KR 20050014807 A KR20050014807 A KR 20050014807A KR 20047016588 A KR20047016588 A KR 20047016588A KR 20050014807 A KR20050014807 A KR 20050014807A
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스테빈스카밀레케이.
사마라나야케가미니에스.
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메드웨스트바코 코포레이션
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Abstract

본 발명은 산-불용성 중합성 코어와 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자에 관한 것으로서, 상기 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분은 일반적으로 상기 코어 주변에 배치되어, 상기 쉘을 산으로 중화시키는 경우, 상기 쉘의 일부는 상기 코어에 부착하거나 또는 상기 코어와 결합된다. 또한, 본 발명은 중합 라텍스 조성물에 관한 것으로서, 상기 중합성 쉘 성분은 중화되며, 실질적으로 전부는 아니지만 용해되어 중화된 코어-쉘 중합체의 혼합물 및 중화된 쉘 중합체의 수용액을 형성한다. 특히 본 발명은 상기 양이온성 코어-쉘 입자로부터 제제를 제조하는데 사용되는 라텍스 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

산-팽윤가능 쉘을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자{CATIONIC CORE-SHELL PARTICLES WITH ACID-SWELLABLE SHELLS}
잉크 젯 인쇄술은 다양한 기재들(종이, 직물 및 플라스틱 필름을 포함함)상에 인쇄하는데 광범위하게 사용된다. 상기 기재들은 잉크 젯 잉크에 대한 이들의수용력(receptivity)을 강화시키는 재료로 종종 코팅된다. 잉크 젯 인쇄술에 현재 사용되는 대부분의 잉크를 포함하는 수성 염료계 잉크(aqueous dye-based ink)의 경우에 가장 중요한 두가지의 특성이 있다. 첫번째 특성은 물에 대한 친화력으로, 코팅재가 몇 초내에 건조한 감촉의 인쇄물이 되도록 잉크로부터 다량의 물을 흡수해야 하기 때문이다. 잉크 젯 잉크 제제(formulation)는 종종 90 % 이상의 물을 함유한다. 또한, 코팅재는 이러한 물 모두를 흡수하면서 코팅재의 물리적 완전성(physical integrity)을 유지해야 한다. 즉, 수용성 코팅재는 실질적으로 물에 용해되지 않으면서 다량의 물을 흡수하기에 충분한 친수성이어야 한다.
두번째로 중요한 특성은 염료 고정(dye fixation)이다. 대부분의 수성 잉크 젯 잉크는 안료 보다는 오히려 염료를 기본으로 한다. 높은 색상 밀도(color density)의 선명한 인쇄물을 수득하기 위해서, 염료 분자들은 기재에 잉크가 접촉하는 즉시 고정되어야 한다. 기재내로의 염료의 침투는 색상 밀도를 감소시키며, 반면에 염료 분자들이 옆으로 이동하면 형성된 이미지(image)가 희미(indistinctness)해 진다.
수분 흡수를 높이기 위해서, 잉크 젯 수용성 코팅재는 통상적으로 친수성 안료(예컨대, 실리카 또는 알루미나)와 친수성 결합제 둘 다로 제제화하였다. 일반적으로 많이 사용되는 친수성 결합제는 폴리비닐 알콜(PVOH)과 폴리비닐피롤리디논(PVP)이지만, 다른 적당한 천연 및 합성 중합체[예를 들어, 젤라틴, 전분, 폴리에틸렌 옥시드(PEO), 히드록시에틸셀룰로스]가 당업에 공지되어 있다. 히드록실기를 함유하는 상기 중합체들(예컨대, 전분, PVOH 및 PEO)은 종종 글리옥살 또는 글루타르알데히드와 같은 화합물과 교차 결합하여, 이들의 친수성을 유지시키면서 중합체들을 수 불용성(water-insoluble)으로 만든다. 완전히 가수분해된 폴리비닐 알콜은 뜨거운 물에 용해되고, 상온으로 냉각되는 경우에도 용액 상태로 유지되기 때문에 특히 유용하다. PVOH를 기재에 코팅한 후 건조시키는 경우에, 상온의 물에 다시 용해되기는 쉽지 않을 것이다. 그러나, PVOH는 염료 트래핑 특성(dye trapping property)을 갖지 않는다는 점에서 PVOH를 사용하면 문제점이 발생한다.
수성 잉크 젯 잉크내에 일반적으로 사용되는 염료는 설폰산기를 함유하는 음이온성이다. 따라서, 비록 몇몇 높은 극성의 비이온성 중합체(예컨대, PVP와 폴리에틸옥사졸린)는 제한된 양의 염료 고정력(dye fixing capability)을 가지지만, 염료 고정은 일반적으로 양이온성 중합체를 이용하여 달성된다. 상기 전자의 중합체들은 이들의 아미드기와 염료 분자들의 설폰산기 사이의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)에 의해서 염료를 고정시키지만, 반면에 양이온성 중합체는 염 형성의 보다 효과적인 기작에 의해 실행된다.
다른 수용성(water-soluble) 양이온성 중합체는 당업에 공지되어 있지만, 잉크 젯 수용성 코팅재에 가장 광범위하게 사용되는 양이온성 염료 고정제(fixative)는 폴리(염화 디알릴디메틸암모늄)이다. 예를 들어 미국특허 제6,010,790호는 폴리(비닐벤질4차 암모늄 염)의 사용을 기재하고 있다. 수용성 양이온성 중합체의 다른 예로는 양이온성 전분, 양이온성 폴리비닐 알콜, 구아니딘-포름알데히드 수지, 에피클로로히드린-폴리아민 축합물 및 수용성 양이온성 아크릴 수지가 있다.
그러나, 상기 가용성 쌍극성 중합체와 가용성 양이온성 중합체 둘 다를 사용하면 문제점이 존재하는데 이는 상기 중합체들이 어떤 방법으로든 교차 결합되지 않으면 이들 중합체들의 존재로 잉크 젯 인쇄물의 내수성(water resistance)에 불리한 영향을 주기 때문이다.
수용성 양이온성 수지의 대안으로서, 양이온성 아크릴성 또는 스티렌성 라텍스(styrenic latice)를 잉크 젯 수용성 코팅재내의 음이온성 염료 고정제로 사용할 수 있다. 상기 라텍스는 플라스틱 안료와 유사하다. 가용성 수지 보다 오히려 안료 입자의 표면에 양전하를 부착시키는 것은 잉크 젯 인쇄물의 내수성을 크게 향상시킨다. 그러나, 상기 양이온성 플라스틱 안료를 코팅재에 대량 사용하는 것은 코팅 기계에 코팅재를 적용시키기가 어려워지는 유동성의 문제점을 또한 발생시킨다. 또한, 양이온성 플라스틱 안료로 수득가능한 양이온성 전하의 양은 충분히 높지 않아도 목적하는 염료 고정화 수준이 달성될 것이다.
음이온성 아크릴 콜로이드성 분산 중합성 수지는 잉크 및 코팅재 산업에 광범위하게 사용된다. 상기 중합체는 다량의 산성 단량체(예컨대, 메타크릴산)를 함유하는 아크릴성 라텍스를 일차로 제조함으로써 제조된다. 일반적으로 산성 단량체의 양은 산가가 약 60 내지 약 120인 중합체를 제조하기에 충분한 양이다. 이후에 중합체의 산성 관능성은 염기(예컨대, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 또는 수용성 아민)를 이용하여 중화된다. 상기는 중합체의 친수성을 크게 향상시키며, 라텍스 입자는 일차로 팽창되어, 그 다음에 이들의 이산성(discreteness)이 손실된다. 수득된 음이온성 아크릴 콜로이드성 분산 중합성 수지 제품은 거시적으로 보면 투명하고 균일하게 나타나는 반면에, 실제로 분자 수준에서 보면 몇몇 도메인은 소수성 부분이 많고, 또 다른 도메인은 친수성 부분이 많게 나타나는 것과 같이 균일하지 않다. 비산 염기(fugitive base)를 중화에 이용한다면, 상기 중합체 분산물은 건조 되어 수불용성 필름을 형성한다.
알칼리-불용성 코어와 콜로이드성 분산물 타입 쉘을 갖는 음이온성 중합성 라텍스의 제조는 미국특허 제4,916,171호에 기재되어 있다. 그러나, 상기 음이온성 중합체는 양이온력(cationicity)이 적당한 염료 고정에 필요한 것과 같이 잉크 젯 코팅재 제제에 사용하기에 적합하지 않다.
잉크 젯 이미지는 대부분이 수성 염료계 잉크 용액인 잉크 제제를 잉크 젯 수용성 코팅재에 분무시킴으로써 형성되는 것이 보통이다. 상기 염료는 코팅재 표면에 분자적으로 흡수되며, 그 이후에 실내 대기 오염물과 빛에 노출된다. 시간이 경과함에 따라, 산소, 오존, 질소 산화물 및/또는 황산화물과의 광화학 반응과 화학 반응으로 통상적으로 염료가 퇴색되는 원인이 된다.
잉크 젯 인쇄물의 색바램 저항성(fade resistance)을 개선시키기 위해서 시도되는 종래 방법은 잉크 젯 잉크 제제에 안정화제를 첨가하는 것이다. 예를 들어, 미국특허 제5,124,723호에서는 수용성 설포네이트 염으로 제조된 히드록시페닐벤조트리아졸 광 흡수제를 함유하는 잉크 제제를 기재하고 있다. 광 흡수제로서 수용성 포르핀을 함유하는 잉크 제제의 사용은 미국특허 제5,891,229호에 기재되어 있다.
잉크 젯 색바램 저항성을 개선시키기 위한 시도에 또 다른 접근법은 잉크 젯 코팅재 제제에 안정화제를 첨가하는 것이다. 미국특허 제4,926,190호에서는 코팅재 혼합물에 치환된 히드록시페닐벤조트리아졸 유도체를 첨가하는 것을 기재하고 있다. 코팅재 제제에 수용성 자외선 흡수제의 사용은 미국특허 제5,096,781호에 기재되어 있다.
잉크 젯 수용성 코팅재에 수용성 광 안정화제의 사용은 안정화제가 코팅된 섬유-함유 기재의 섬유내로 이동하기에 다소 불충분한 것으로 입증되었다. 상기의 동일한 이동의 문제점은 제제 첨가제로서 안정화제를 함유하는 잉크 제제에 의해 나타나며; 및 일단 잉크가 이의 수성 중합성 부형제로부터 분리되면, 염료가 노출되어 주위 조건과 상호반응한다. 그러나, 안정화제가 수용성이 아니라면, 제제 첨가제로서 사용되는 경우 그들의 친유성(oleophilic nature) 때문에 수계 코팅재 시스템내의 안정화제 농도를 쉽게 판단할 수 없게 한다.
제제 첨가제로서 광 안정화제를 사용하여 종종 발생되는 또 다른 문제점은 안정화제가 기재로부터 유출되는 경향이 있다는 것이다["블루밍(blooming)"으로 공지된 현상임]. 상기 블루밍은 먼지를 형성하는 문제점 뿐만 아니라 효율성(effectiveness)에도 손실을 가져올 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 산-불용성 중합성 코어와 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분(선택적으로 중합성 쉘 성분에 공유 결합되는 안정화제를 함유함)을 갖는 양이온성 코어-쉘 중합성 라텍스를 제공함으로써 잉크 젯 코팅재에 이용하는 전통적인 결합제와 관련된 주요한 유동성 문제점을 피하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양이온성 코어-쉘 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 잉크 젯 수용성 코팅재를 제제화하는데 사용하기에적합한 코어-쉘 입자 라텍스를 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 산-불용성 중합성 코어 성분과 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자를 제조하여 달성되며, 상기 쉘은 선택적으로 중합성 쉘 성분과 공유 결합하는 안정화제를 함유한다. 중합성 쉘 성분은 일반적으로 중합성 코어 성분 주변에 배치되며, 따라서 상기 쉘이 산에 의해 중화되면, 상기 쉘 중합체가 입자 코어에 부착하거나 또는 입자 코어와 결합하여, 콜로이드성 분산물이 된다. 여기서 사용하는 "안정화제(stabilizer)"라는 용어는 자외선 흡수 활성, 유리 라디칼 소거 활성, 산화방지 활성 및/또는 퍼옥시드 분해 활성을 갖는 부위를 안정화제의 분자 사슬에 함유하는 화합물을 의미한다.
입자의 코어-쉘 형태 때문에, 쉘 성분 만이 안정화제(쉘 중합체와 공유 결함함)를 함유한다. 상기는 본 발명이 염료가 잉크 젯 수용성 코팅재내로 실제로 흡수되는 위치에 안정화제를 둔다는 점에서 종래 기술보다 개선된 방법이다. 또한, 코어-쉘 형태는 소량의 안정화제를 사용하면서 표면 농도를 효과적으로 높이도록 한다.
쉘 성분에 안정화제의 공유 결합은 잉크 또는 잉크 젯 수용성 코팅재에 제제 첨가제로서 수용성 광 안정화제를 사용하는 것과 종종 관련되는 이동 문제점을 피할 수 있다. 또한, 쉘 성분의 중합체 골격내로 안정화제의 결합은 블루밍을 방지한다.
상기 양이온성 코어-쉘 입자로부터 제조된 라텍스 조성물로 제제화된 잉크젯 수용성 코팅재는 개선된 선명도와 탁월한 색상 밀도를 갖는 인쇄물을 만든다. 상기 코팅재는 또한 우수한 유동성을 나타내며, 상기 특성들은 고속 종이 코팅재 장치에 상기 코팅재를 사용하기에 적합하게 만든다.
본 발명은 산-불용성 중합성 코어(acid-insoluble polymeric core)와 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분(acid-swellable polymeric shell component)을 갖는 양이온성 코어-쉘 입자(cationic core-shell particle)에 관한 것이며, 상기 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분은 일반적으로 상기 코어 주변에 배치되어, 따라서 상기 쉘은 산에 의해 중화되는 경우, 상기 쉘의 일부가 상기 코어에 부착하거나 또는 상기 코어와 결합하여 존재한다. 본 발명은 추가로 중합 라텍스 조성물에 관한 것이며, 상기 중합성 쉘 성분은 중화되며, 실질적으로 전부는 아니지만 용해되어, 중화된 코어-쉘 중합체 혼합물과 중화된 쉘 중합체 수용액을 형성한다. 보다 특히, 본 발명은 상기 양이온성 코어-쉘 입자로부터 제조된 라텍스 조성물을 잉크 젯 수용성 코팅재(ink jet receptive coating)를 제제화하는데 사용하는 라텍스 조성물의 용도에 관한 것이다.
잉크 젯 수용성 코팅재를 제제화하는데 사용하기에 적당한 양이온성 코어-쉘 입자로서, 하기 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 것을 특징으로 한다:
(A) 하기 (1) 내지 (4)를 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 중합성 코어 성분:
(1) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 80.0 중량% 내지 약 99.5 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(2) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 0.5 중량% 내지 약 20.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(4) 촉매량의 중합 개시제; 및
(B) 일반적으로 상기 코어 성분 주변에 배치되며, 하기 (1) 내지 (8)을 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분:
(1) 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 내지 약 35.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(2) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, N-알킬-치환된 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬-치환된 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 내지 약 80.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 15.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(4) 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(5) N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(6) 연쇄 이동제(chain transfer agent) 4.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(7) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(8) 촉매량의 중합 개시제.
상기 쉘 성분은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 자외선 흡수제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 라디칼 소거제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 산화방지제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 퍼옥시드 분해제, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제 약 0.5 중량% 내지 약 30.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 추가로 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함할 것이며; 상기 안정화제는 상기 쉘 성분과 공유 결합한다.
바람직한 양이온성 코어-쉘 입자는 하기 성분 (A) 및 (B)를 포함한다:
(A) 하기 (1) 내지 (4)를 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 중합성 코어 성분:
(1) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르,1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 85.0 중량% 내지 약 98.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(2) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 2.0 중량% 내지 약 15.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(4) 촉매량의 중합 개시제; 및
(B) 일반적으로 상기 코어 성분 주변에 배치되며, 하기 (1) 내지 (8)을 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분:
(1) 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 내지 약 30.0 중량%(혼합물의 총 중량 기준으로 함);
(2) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, N-알킬-치환된 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬-치환된 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 15.0 중량% 내지 약 80.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(4) 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(5) N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(6) 연쇄 이동제 약 3.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(7) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(8) 촉매량의 중합 개시제.
바람직한 양이온성 코어-쉘 입자에서, 쉘 성분은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 자외선 흡수제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 라디칼 소거제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 산화방지제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 퍼옥시드 분해제, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제 약 5.0 중량% 내지 약 20.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 추가로 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함할 것이다.
중합성 코어 성분은 코어-쉘 입자의 총 중량을 기준으로 약 60 중량% 내지 약 95 중량% 포함한다. 코어 성분은 입자의 총 중량을 기준으로 약 70 중량% 내지 약 90 중량%를 구성하는 것이 바람직하다.
중합성 코어 성분은 하기 (1) 내지 (4)를 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함한다:
(1) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 80.0 중량% 내지 약 99.5 중량%(바람직하게는 약 85.0 중량% 내지 약 98.0 중량%)(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(2) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 0.5 중량% 내지 약 20.0 중량%(바람직하게는 약 2.0 중량% 내지 약 15.0 중량%)(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(4) 촉매량의 중합 개시제.
중합성 코어 성분의 제조에 이용되는 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체는 비닐벤질트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸디에틸메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-아크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 염 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 염인 것이 바람직하며; 상기 염은 할라이드, 설페이트, 알킬설페이트, 아릴설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 짝 음이온(counter anion)을 함유한다. 짝 음이온은 클로라이드, 브로마이드, 메토설페이트, 설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 또한 바람직하다.
중합성 쉘 성분은 코어-쉘 입자의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 40 중량%를 포함한다. 쉘 성분은 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 30 중량%를 구성하는 것이 바람직하다.
중합성 쉘 성분은 하기 (1) 내지 (8)을 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함한다:
(1) 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 내지 약 35.0 중량%(바람직하게는 약 10.0 중량% 내지 약 30.0 중량%)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(2) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, N-알킬-치환된 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬-치환된 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 내지 약 80.0 중량%(바람직하게는 약 15.0 중량% 내지 약 80.0 중량%)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(3) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 15.0 중량% 이하(바람직하게는 약 10.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(4) 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(바람직하게는 약 5.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(5) N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(바람직하게는 약 5.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(6) 연쇄 이동제 약 4.0 중량% 이하(바람직하게는 약 3.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
(7) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(바람직하게는 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
(8) 촉매량의 중합 개시제.
바람직하게, 중합성 쉘 성분은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 자외선 흡수제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 라디칼 소거제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 산화방지제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 퍼옥시드 분해제, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제 약 0.5 중량% 내지 약 30.0 중량%(바람직하게는 약 5.0 중량% 내지 약 20 중량%)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 추가로 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하며; 상기 안정화제는 상기 쉘 성분과 공유 결합한다.
본 발명의 양이온성 코어-쉘 입자는 쉘 성분이 염기성 기(basic group)를 함유하며, 산-팽윤가능(즉, 산으로 중화될 수 있음)하다는 점에서 종래의 코어-쉘 중합체와는 다르다. 상기 염기성 기는 코어-쉘 입자의 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분의 제조에 아민-관능성 단량체를 사용함으로써 제조된다. 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체는 쉘 성분의 형성에 사용되는 임의의 다른 단량체와 다르다. 본 발명에 사용하기에 적당한 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체는 중합성 에틸렌 불포화기와 1개 이상의 아민기(1차, 2차 또는 3차일 수 있음)를 둘 다 함유하는 화합물을 포함한다. 바람직한 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체는 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드, 알릴아민, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 등을 포함한다. 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체는 코어-쉘 입자의 중합성 쉘 성분을 제조하는데 사용되는 유리 라디칼 중합 반응에 이용되는 혼합물의 총량을 기준으로 약 5.0 중량% 내지 약 35.0 중량%, 바람직하게는 약 10.0 중량% 내지 약 30.0 중량%를 포함한다.
코어-쉘 입자의 중합성 쉘 성분을 제조하는데 이용되는 유리 라디칼 중합 반응에 안정화제를 혼입하면 안정화제가 중합성 쉘 성분과 공유 결합하게 된다. 임의의 자외선 흡수제, 라디칼 소거제, 산화방지제 또는 퍼옥시드 분해제[1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유함(이에 의해서 유리 라디칼 중합 반응을 경유하여 중합성 쉘 성분과 공유 결합할 수 있는 능력을 가지게 됨)]는 본 발명에 사용하기에 적당하다. 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 상기 화합물을 제조하는 통상적으로 공지된 방법은 아크릴로일화(acryloylation) 및 1개 이상의 아크릴로일기[예를 들어, 글리시딜 (메트)아크릴레이트 또는 이소시아네이토에틸 (메트)아크릴레이트]를 함유하는 반응물로 변형된 화합물과의 반응 단계를 포함한다. 자외선 흡수제를 안정화제로서 이용하는 데에는 흡수제가 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 히드록시페닐벤조트리아졸, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 히드록시페닐벤조페논, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하도록 변형된 포르핀, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 바람직하다. 라디칼 소거제를 안정화제로 이용하는 데에는 소거제가 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 테트라메틸피페라딘 유도체, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 바람직하다. 산화방지제를 안정화제로서 이용하는 데에는 산화방지제가 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 입체 장애가 있는 페놀(sterically-hindered phenol), 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 디아릴아민, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 바람직하다. 안정화제로서 퍼옥시드 분해제를 사용하는 데에는 분해제가 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하도록 변형된 트리페닐 포스파이트, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하도록 변형된 머캅탄 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 바람직하다. 적당한 변형된 트리페닐 포스파이트와 변형된 머캅탄(예컨대, 변형된 티오디프로피온산, 티오벤즈이미다졸, 비스아릴디설피드 등)은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 변형된 화합물이 생성되는 임의의 방법에 의해서 제조될 것이다. 예를 들어, 트리페닐 포스파이트는 스티릴 페놀과 2,4-디-3차 부틸 페놀의 결합으로 제조될 수 있다. 또한, 티오디프로피온산은 글리시딜 메타크릴레이트와 반응하여 변형된 화합물을 제조할 수 있다.
수성 잉크 젯 잉크에 보통 이용하는 염료는 설폰산기를 함유하는 음이온성이다. 코어-쉘 입자의 양이온성 특성은 상기 음이온성 염료를 고정시킨다. 목적한다면, 코어-쉘 입자의 양이온성 특성은 유리 라디칼 중합 반응에 이용되는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 15.0 중량% 이하(바람직하게는 약 10.0 중량% 이하)의 수준에서 중합성 쉘 성분의 제조에 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체를 혼입시킴으로써 증가될 것이다. 이용한다면, 상기 에틸렌계 불포화 단량체는 비닐벤질트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸디에틸메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-아크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 염 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 염인 것이 바람직하며; 상기 염은 할라이드, 설페이트, 알킬설페이트, 아릴설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 짝 음이온을 함유한다. 상기 짝 음이온은 클로라이드, 브로마이드, 메토설페이트, 설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것이 또한 바람직하다.
목적한다면, 코어-쉘 입자는 히드록실-함유 단량체 약 8.0 중량% 이하(바람직하게는 약 5.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)가 중합성 쉘 성분을 제조하는데 이용되는 유리 라디칼 중합 반응에 함입되는 것을 통해 히드록실 관능성이 제공될 수 있다. 히드록실-함유 단량체는 쉘 성분의 형성에 이용되는 임의의 다른 단량체와 다르다. 본 발명에 이용하기에 적당한 히드록실-함유 단량체는 중합성 에틸렌계 불포화기와 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 단량체를 포함한다. 바람직한 히드록실-함유 단량체는 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 부탄디올 모노비닐 에테르, 알릴 알콜 등을 포함한다. 코어-쉘 입자내의 히드록실기의 존재는 잉크 젯 수용성 코팅재(예컨대, 아미노플라스트 수지, 글리옥살, 글루타르알데히드 등)에 종래에 사용되는 가교제(cross-linking agent)와의 결합을 촉진시킨다.
목적한다면, 코어-쉘 입자는 N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(바람직하게는 약 5.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)가 중합성 쉘 성분을 제조하기 위해 이용되는 유리 라디칼 중합 반응에 함입되는 것을 통해 자가 가교가능(self cross-linkable)하게 될 것이다.
목적한다면, 연쇄 이동제 약 4.0 중량% 이하(바람직하게는 약 3.0 중량% 이하)(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 중합체 분자량을 낮추기 위해서 쉘 성분 중합 반응에 이용할 수 있을 것이다. 바람직한 연쇄 이동제는 도데실 머캅탄, 2-머캅토에탄올, 알킬 머캅토프로피오네이트, 머캅토아세트산, 머캅토프로피온산, 옥틸 머캅탄 등을 포함한다.
유리 라디칼 중합 반응에 사용하기에 적당한 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재들을 포함한다. 바람직한 비이온성 계면활성제는 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 지방 알콜, 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 블록 공중합체 등을 포함한다. 바람직한 양이온성 계면활성제는 이에 제한하지는 않지만 하기를 포함한다:
알킬기는 8개 내지 22개(바람직하게는 12개 내지 18개)의 탄소 원자들을 함유하고, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및 에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 알킬트리메틸암모늄 염;
알킬기는 8개 내지 22개(바람직하게는 12개 내지 18개)의 탄소 원자들을 함유하고, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및 에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 알킬벤질디메틸암모늄 염; 및
알킬기는 8개 내지 22개(바람직하게는 12개 내지 18개)의 탄소 원자들을 함유하고, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및 에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 알킬피리디늄 염. 계면활성제는 유리 라디칼 중합 반응에 이용되는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%, 바람직하게는 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%를 포함한다.
촉매량의 중합 개시제는 유리 라디칼 중합 반응에 사용된다. 이용되는 개시제의 양은 보통 유화 중합체를 제조하는데 사용하는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%(바람직하게는 약 0.2 중량% 내지 약 2.0 중량%)를 포함한다. 종래의 유화 중합 개시제(예컨대, 열 개시제, 산화환원 개시제 등)는 유화 중합 반응에 사용하기에 적당하다. 적당한 열 개시제의 예로는 이에 제한하지는 않지만 하기를 포함한다: t-부틸 히드로퍼옥시드, 디-t-부틸 퍼옥시드, 벤조일 퍼옥시드, 벤조일 히드로퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥시드, t-부틸 퍼아세테이트, 아조비스이소부티로니트릴 및 이소프로필 퍼옥시카르보네이트. 적당한산화환원 개시제의 예로는 쿠멘 히드로퍼옥시드-소듐 메타비설파이트, 쿠멘 히드로퍼옥시드-철(II) 설페이트 등을 포함한다. 바람직한 개시제는 수용성 아조 화합물(예컨대, Wako Chemicals제 V-50 또는 VA-086)을 포함한다.
목적한다면, 코어-쉘 입자는 각각 코어 성분 주변에 배치되어 있는 복수의 쉘 성분을 포함할 것이다.
본 발명에서 잉크 젯 수용성 코팅재로서 사용하기에 적당한 라텍스는 양이온성 코어-쉘 입자의 수성 현탁액을 포함한다. 상기 라텍스는 약 25.0 중량% 내지 약 50.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 35.0 중량% 내지 약 45.0 중량% 범위의 고형물 함량을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서 잉크 젯 수용성 코팅재로서 사용하기에 적당한 바람직한 라텍스는 또한 양이온성 코어-쉘 입자의 수성 현탁액을 포함하며, 상기 라텍스의 pH는 중합성 쉘 성분을 팽윤시키거나 또는 완전히는 아니지만 대체로 용해시켜 부착된 콜로이드성 분산 중합체를 갖는 코어 입자를 형성하기 위해서 약 3.5 내지 약 7.0(바람직하게는 4.0 내지 6.0)의 범위로 조절한다. pH-조절된 수성-분산 라텍스를 형성하기 위한 코어-쉘 입자의 중화는 미네랄산, 수용성 카르복실산, 수용성 설폰산 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 산을 첨가하여 획득할 수 있다.
아세트산, 프로피온산, 글리콜산, 락트산 및 이들의 배합물들과 같은 저분자량의 카르복실산을 중화에 사용하는 것이 바람직하며, 상기 산은 중합체를 함유하는 코팅재가 건조됨에 따라서 쉽게 증발될 것이다(따라서, 수불용성의 코팅재가 됨). 또한, 상기 산은 더 강한 설폰산 및 미네랄산 보다 코팅 장치의 부식이 적다.
산-중화에 의해 중합성 쉘 성분은 팽윤되고 더 가용성이 되어서 점도가 크게 증가한다. 상기 pH-조절 수성-분산 라텍스는 약 25.0 중량% 내지 약 50.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 35.0 중량% 내지 약 45.0 중량% 범위의 고형물 함량을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 양이온성 라텍스는 우수한 잉크 젯 수용성 코팅재이다. 상기 잉크 젯 수용성 코팅재는 선택된 기재의 1개 이상의 면이 잉크 젯 수용성 코팅재로 코팅되는 방법으로 잉크 젯 인쇄가능 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 잉크 젯 인쇄가능 제품을 제조하는데 사용하기에 적당한 기재는 종이, 판지, 목재, 플라스틱 필름, 금속 호일, 직물 등을 포함한다. 목적한다면, 잉크 젯 수용성 코팅재에 전통적으로 사용되는 임의의 안료는 안료가 양이온성 결합제와 혼화될 수 있는한 코팅재에 이용될 수 있다. 상기 안료는 이에 제한하지는 않지만 하기를 포함한다: 실리카, 알루미나, 플라스틱 안료, 탄산칼슘 및 카올린 클레이.
목적한다면, 양이온성 및 비이온성 결합제는 잉크 젯 수용성 코팅재에 혼입될 수 있다. 상기 결합제는 이에 제한하지는 않지만 하기를 포함한다: 폴리비닐 알콜, 양이온성 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 양이온성 비닐피롤리돈 공중합체, 폴리에틸옥사졸린, 양이온성 수용성 아크릴산 중합체, 비이온성 수용성 아크릴 중합체, 전분, 양이온성 전분, 폴리에틸렌 글리콜, 메틸셀룰로스, 히드록시에틸셀룰로스 및 이들의 혼합물.
잉크 젯 수용성 코팅재가 히드록실 관능성을 갖는 경우에, 히드록실-관능성 수지와 전통적으로 사용되는 가교제는 코팅재에 첨가될 수 있다. 상기 가교제는우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 글리옥살, 글루타르알데히드, 티타네이트, 지르코늄 염 등을 포함한다.
당분야에서 알 수 있는 것과 같이, 임의의 코팅 응용을 위해 목적하는 정확한 성분과 성분의 특성들은 다양할 수 있으며, 따라서 주어진 응용 및 목적하는 특성을 위해 선택 성분과 성분의 특성을 결정하기 위해서 일반적인 실험이 필요할 것이다.
하기의 실시예는 본 발명을 추가로 설명하기 위해 제공하며, 임의의 방법으로 본 발명을 제한하여 설명되지는 않는다.
실시예 1
산-불용성 유화 중합성 코어와 산-가용성 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조하였다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀(heating mantle)이 구비된 둥근 바닥 플라스크에 393.6 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드(Arquad) C-50 계면활성제(Akzo제 이소프로필 알콜내의 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 29.9 g의 스티렌, 1.6 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제) 용액을 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 169.9 g의 스티렌과 8.9 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합체를 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수 중 1.8 g의 V-50용액을 첨가하고, 70.0 g의 탈염수, 10.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제, 54.0 g의 스티렌, 27.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 및 9.0 g의 METAC를 포함하는 유화물을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속 실행하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 올리고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해서 2 시간 동안 교반을 연속실행하였다.
수득된 코어-쉘 중합성 조성물은 고형물 함량이 37.2 중량%, 점도는 45 cP, pH는 7.5, 평균 입자 크기는 49 nm이다.
실시예 2
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 1의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003[Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나(fumed alumina) 수성 분산물]의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 1의 코어-쉘 중합체 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다. 수득된 잉크 젯 수용성 종이 코팅재의 고형물 수준은 탈염수를 가지고 30 중량%로 조절하였다.
코팅재는 제8호 와이어가 감기 막대(No. 8 wire-wound rod)를 사용하여 엡손 헤비웨이트 매트(Epson Heavyweight Matte) 종이에 도포하였다. 그 다음에 코팅된 시트는 105 ℃에서 5 분 동안 건조시키고, 엡손 880 인쇄기를 사용하여 건조된 시트에서 시험 인쇄하였다. 코팅재에 나타나는 인쇄는 높은 색상 밀도와 선명한 인쇄 품질 둘 다를 나타내었다.
실시예 3
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 1의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 TRUDOT P2605(MeadWestvaco Corp.제의 결합제)의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다. 수득된 잉크 젯 수용성 종이 코팅재의 고형물 수준을 탈염수를 가지고 30 중량%로 조절하였다.
코팅재는 제8호 와이어가 감기 막대를 사용하여 엡손 헤비웨이트 매트 종이에 도포하였다. 그 다음에 코팅된 시트를 105 ℃에서 5 분 동안 건조시키고, 엡손 880 인쇄기를 사용하여 건조된 시트상에 시험 인쇄하였다. 코팅재에 나타나는 인쇄는 높은 색상 밀도와 선명한 인쇄 품질 둘 다를 나타내었다.
실시예 4
산-불용성 유화 중합성 코어와 산-가용성 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조하였다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 둥근 바닥 플라스크에 393.6 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제(Akzo제 이소프로필 알콜중 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 38.5 g의 스티렌, 2.0 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50 용액(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제)를 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 218.2 g의 스티렌과 11.5 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합체를 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하고, 70.0 g의 탈염수, 10.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제, 18.0 g의 스티렌, 9.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 및 3.0 g의 METAC를 포함하는 유화물을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 올리고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해서 2 시간 동안 교반을 연속실행하였다.
수득된 코어-쉘 중합체 조성물은 고형물 함량이 37.2 중량%, 점도는 26 cP, pH는 7.0, 평균 입자 크기는 52 nm이다.
실시예 5
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 4의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 4의 코어-쉘 중합체 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다. 수득된 잉크 젯 수용성 종이 코팅재의 고형물 수준은 탈염수를 가지고 30 중량%로 조절하였다.
코팅재는 제8호 와이어가 감긴 막대를 사용하여 엡손 헤비웨이트 매트 종이에 도포하였다. 그 다음에 코팅된 시트를 105 ℃에서 5 분 동안 건조시키고, 엡손 880 인쇄기를 사용하여 건조된 시트상에 시험 인쇄하였다. 코팅재에 나타나는 인쇄는 높은 색상 밀도와 선명한 인쇄 품질 둘 다를 나타내었다.
실시예 6
산-불용성 유화 중합성 코어와 산-가용성 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조하였다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 둥근 바닥 플라스크에 393.6 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제(Akzo제 이소프로필 알콜중 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 29.9 g의 스티렌, 1.6 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제) 용액을 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 169.9 g의 스티렌과 8.9 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합체를 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하고, 70.0 g의 탈염수, 10.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제, 45.0 g의 스티렌, 27.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 9.0 g의 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 및 9.0 g의 METAC를 포함하는 유화물을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 올리고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해서 2 시간 동안 교반을 연속실행하였다.
수득된 코어-쉘 중합체 조성물은 고형물 함량이 41.1 중량%, 점도는 56 cP,pH는 7.8, 평균 입자 크기는 97 nm이다.
실시예 7
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 6의 양이온성 코어-쉘 중합성 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 6의 코어-쉘 중합체 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다. 수득된 잉크 젯 수용성 종이 코팅재의 고형물 수준은 탈염수를 가지고 30 중량%로 조절하였다.
코팅재는 제8호 와이어가 감긴 막대를 사용하여 엡손 헤비웨이트 매트 종이에 도포하였다. 그 다음에 코팅된 시트를 105 ℃에서 5 분 동안 건조시키고, 엡손 880 인쇄기를 사용하여 건조된 시트상에 시험 인쇄하였다. 코팅재에 나타나는 인쇄는 높은 색상 밀도와 선명한 인쇄 품질 둘 다를 나타내었다.
실시예 8
산-불용성 유화 중합성 코어와 결합된 자외선 흡수제를 함유하는 산-팽윤가능 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 입자 라텍스를 하기의 방법으로 제조하였다. 교반기, 환류 응축기(reflux condenser), 2개의 부가 퍼넬(funnel), 가열 맨틀 및 온도 조절기가 구비된 2 ℓ의 둥근 바닥 플라스크에 330 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드 C-50(Akzo Nobel제 양이온성 계면활성제), 30.0 g의 스티렌, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC) 75 % 수용액 1.6 g, 및 15.0 g의 물중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 양이온성 개시제) 용액을 넣었다. 상기 충전물을60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 169.5 g의 스티렌과 9.9 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 그 다음에, 상기 배치를 70 ℃로 가열하고, 1 시간 동안 유지하여 코어 라텍스 형성을 완료하였다. 그 다음에 상기 배치를 60 ℃로 냉각하고, 32.0 g의 물중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하였다. 그 다음에 미리 혼합된 쉘 단량체 공급물을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 쉘 단량체 공급물은 54.0 g의 스티렌, 4.5 g의 메타-TMI(Cytec Industries제의 이소시아네이트-관능성 스티렌성 단량체), 1.5 g의 TINUVIN 1130(Ciba Speciality Chemicals제 히드록실-관능성 자외선 흡수제), 및 디부틸틴 디라우레이트 한 방울을 플라스크에 넣어 제조하였다. 상기 혼합물을 상온에서 밤새 반응시켜 스티렌중 중합가능 자외선 흡수제 용액을 형성하였다. 그 다음에 상기 용액에 27.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 10.0 g의 아르쿼드 C-50, 및 70.0 g의 물을 첨가하여 예비-유화 단량체 공급물을 제조하였다. 9 g의 METAC를 배치에 상기 유화 공급물과 동시에 첨가하였다. 단량체 첨가가 완료되면, 온도를 70 ℃로 증가시키고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 물중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하였다. 그 다음에 상기 배치를 85 ℃로 가열하고, 2 시간 동안 방치하여 중합을 완료하였다. 수득된 양이온성 코어-쉘 입자 라텍스는 고형물 함량이 41.4 %, pH는 7.6, 점도는 60 cP, 평균 입자 크기는 47 nm이다.
실시예 9
산-불용성 유화 중합성 코어와 결합된 자외선 흡수제를 포함하는 산-팽윤가능 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조할 수 있다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 2 ℓ의 둥근 바닥 플라스크에 393.6 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제(Akzo Nobel제 이소프로필 알콜중 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 29.9 g의 스티렌, 1.6 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제) 용액를 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 169.9 g의 스티렌과 8.9 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합성 성분을 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하고, 42.0 g 스티렌에 용해된 10.8 g의 TINUVIN 796(Ciba Speciality Chemicals제의 에틸렌계 불포화 히드록시페닐벤졸트리아졸 자외선 흡수제)와 27.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트를 포함하는 용액을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 10.0 g의 METAC의 개별 충전물을 1 시간에 걸쳐 코어 중합성 성분에 동시에 첨가하였다.
공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 연속 교반하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 증가시키고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해 2 시간 동안 연속 교반하였다.
실시예 10
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 9의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 9의 코어-쉘 중합체 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다.
실시예 11
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 9의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 TRUDOT P2605(MeadWestvaco Corp.제의 결합제)의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다.
실시예 12
산-불용성 유화 중합성 코어와 결합된 자외선 흡수제를 포함하는 산-팽윤가능 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조할 수 있다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 2 ℓ의 둥근 바닥 플라스크에 394.0 g의 탈염수, 30.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제(Akzo Nobel제 이소프로필 알콜중 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 30.0 g의 스티렌, 1.5 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제) 용액을 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 170.0 g의 스티렌과 8.5 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합체를 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하고, 47.0 g의 스티렌에 용해된 6.3 g의 TINUVIN796(Ciba Speciality Chemicals제의 에틸렌계 불포화 히드록시페닐벤졸트리아졸 자외선 흡수제)와 28.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트를 포함하는 용액을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 10.0 g의 METAC의 개별 충전물을 1 시간에 걸쳐 코어 중합성 성분에 첨가하였다.
공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 연속 교반하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 증가시키고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해 2 시간 동안 연속 교반하였다.
실시예 13
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 12의 양이온성 코어-쉘 중합체 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 5의 코어-쉘 중합체 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다.
실시예 14
산-불용성 유화 중합성 코어와 결합된 자외선 흡수제를 함유하는 산-팽윤가능 유화 중합성 쉘을 갖는 코어-쉘 중합체 조성물을 하기의 방법으로 제조할 수 있다. 온도계, 교반기 및 가열 맨틀이 구비된 2 ℓ의 둥근 바닥 플라스크에 393.0 g의 탈염수, 29.0 g의 아르쿼드 C-50 계면활성제(Akzo Nobel제 이소프로필 알콜중 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 50 % 용액), 31.0 g의 스티렌, 1.5 g의 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드(METAC), 및 15.0 g의 탈염수중 6.0 g의 V-50(Wako Chemicals제 아조 유리 라디칼 개시제) 용액을 넣었다. 상기 혼합물을 60 ℃로 가열하고, 3 시간 동안 169.9 g의 스티렌과 8.9 g의 METAC를 동시에 첨가하였다. 단량체 공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 교반을 연속실행하였다. 이후에 코어 중합체를 60 ℃로 냉각시키고, 32.0 g의 탈염수중 1.8 g의 V-50 용액을 첨가하고, 34.0 g의 스티렌에 용해된 10.8 g의 TINUVIN 796(Ciba Speciality Chemicals제의 에틸렌계 불포화 히드록시페닐벤졸트리아졸 자외선 흡수제)와 27.0 g의 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트를 포함하는 용액을 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 9.0 g의 METAC와 9.0 g의 히드록시에틸 메타크릴레이트의 개별 용액을 1 시간에 걸쳐 코어 중합성 성분에 첨가하였다.
공급이 완료되면, 반응 온도를 70 ℃로 증가시키고, 1 시간 동안 연속 교반하였다. 상기 이후에, 온도를 85 ℃로 증가시키고, 0.45 g의 t-부틸 히드로퍼옥시드와 10.0 g의 탈염수중 0.88 g의 이소아스코르브산 용액을 첨가하고, 임의의 잔류 단량체를 소거하기 위해 2 시간 동안 연속 교반하였다.
실시예 15
잉크 젯 수용성 코팅재는 실시예 14의 양이온성 코어-쉘 중합성 조성물의 건조 기준으로 60 부, CAB-O-SPERSE PG003(Cabot Corp.제의 40 % 퓸드 알루미나 수성 분산물)의 건조 기준으로 40 부, 및 실시예 7의 코어-쉘 중합성 조성물의 pH를 락트산으로 3.5로 조절함으로써 제조된 콜로이드성 분산물의 건조 기준으로 10 부를 함께 혼합함으로써 제조하였다.
본 발명의 많은 변형예 및 변화예는 상기 교시 내용의 관점에서 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 명세서의 기재 내용에 의해 제한되지 않지만, 하기 청구의 범위에 의해 제한된다.

Claims (38)

  1. 잉크 젯 수용성 코팅재(ink jet receptive coating)를 제제화하는데 사용하기에 적당한 양이온성 코어-쉘 입자로서, 하기 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 양이온성 코어-쉘 입자.
    (A) 하기 (1) 내지 (4)를 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 중합성 코어 성분:
    (1) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 80.0 중량% 내지 약 99.5 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (2) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 0.5 중량% 내지 약 20.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (3) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
    (4) 촉매량의 중합 개시제; 및
    (B) 일반적으로 상기 코어 성분 주변에 배치되고, 하기 (1) 내지 (8)을 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분(acid-swellable polymeric shell component):
    (1) 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 내지 약 35.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (2) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴. 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, N-알킬-치환된 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬-치환된 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 내지 약 80.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (3) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 15.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (4) 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (5) N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 8.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (6) 연쇄 이동제(chain transfer agent) 약 4.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (7) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 0.5 중량% 내지 약 8.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
    (8) 촉매량의 중합 개시제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉘 성분은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 자외선 흡수제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 라디칼 소거제(radical scavenger), 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 산화방지제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 퍼옥시드 분해제, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제 약 0.5 중량% 내지 약 30.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 추가로 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하며, 상기 안정화제는 상기 쉘 성분과 공유 결합되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
    (A) 하기 (1) 내지 (4)를 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 중합성 코어 성분:
    (1) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 85.0 중량% 내지 약 98.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (2) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 2.0 중량% 내지 약 15.0 중량%(단량체 혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (3) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함); 및
    (4) 촉매량의 중합 개시제; 및
    (B) 일반적으로 상기 코어 성분 주변에 배치되며, 하기 (1) 내지 (8)을 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하는 산-팽윤가능 중합성 쉘 성분:
    (1) 아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 내지 약 30.0 중량%(혼합물의 총 중량을기준으로 함);
    (2) 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 아크릴산 에스테르, 1개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하는 알콜의 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 치환된 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화 비닐, 염화 비닐리덴, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, N-비닐 아미드, 아크릴아미드, N-알킬-치환된 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬-치환된 메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 15.0 중량% 내지 약 80.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (3) 1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 10.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (4) 1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (5) N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-알콕시메틸아크릴아미드, N-알콕시메틸메타크릴아미드 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재 약 5.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (6) 연쇄 이동제 약 3.0 중량% 이하(혼합물의 총 중량을 기준으로 함);
    (7) 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면활성제 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%(혼합물의총 중량을 기준으로 함); 및
    (8) 촉매량의 중합 개시제.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 쉘 성분은 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 자외선 흡수제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 라디칼 소거제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 산화방지제, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 퍼옥시드 분해제, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제 약 5.0 중량% 내지 약 20.0 중량%(혼합물의 총 중량을 기준으로 함)를 추가로 포함하는 혼합물의 유리 라디칼 중합 반응 생성물을 포함하며, 상기 안정화제는 상기 쉘 성분과 공유 결합되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 성분은 상기 입자의 총 중량을 기준으로 약 60 중량% 내지 약 95 중량%를 구성하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코어 성분은 상기 입자의 총 중량을 기준으로 약 70 중량% 내지 약 90 중량%를 구성하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 쉘 성분은 상기 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 40 중량%를 구성하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 쉘 성분은 상기 입자의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 30 중량%를 구성하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  9. 제 2 항에 있어서,
    자외선 흡수제는 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 히드록시페닐벤조트리아졸, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 벤조페논, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 변형된 포르핀, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  10. 제 2 항에 있어서,
    라디칼 소거제는 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 테트라메틸피페리딘 유도체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  11. 제 2 항에 있어서,
    산화방지제는 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 입체 장애가 있는(sterically-hindered) 페놀, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 디아릴아민, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  12. 제 2 항에 있어서,
    퍼옥시드 분해제는 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 변형된 트리페닐 포스파이트, 1개 이상의 에틸렌계 불포화기를 함유하는 변형된 머캅탄, 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개 이상의 4차 암모늄기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체는 비닐벤질트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸디에틸메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 염, 메타크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 아크릴로일옥시에틸벤질디메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 2-히드록시-3-아크릴로일옥시프로필트리메틸암모늄 염, 메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 염 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 염이며, 상기 염은 할라이드, 설페이트, 알킬설페이트, 아릴설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 짝음이온(counter anion)을 함유하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 짝 음이온은 클로라이드, 브로마이드, 메토설페이트, 설페이트 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합 개시제는 상기 쉘 성분을 제조하는데 사용되는 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%를 포함하며, 열 개시제, 산화환원 개시제 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    아민-함유 에틸렌계 불포화 단량체는 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필 메타크릴아미드, 알릴아민, 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개 이상의 히드록실기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체는 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 부탄디올 모노비닐 에테르, 알릴 알콜 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연쇄 이동제는 도데실 머캅탄, 2-머캅토에탄올, 알킬 머캅토프로피오네이트, 머캅토아세트산, 머캅토프로피온산, 옥틸 머캅탄 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비이온성 계면활성제는 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 지방 알콜, 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 블록 공중합체 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    양이온성 계면활성제는 알킬트리메틸암모늄 염(알킬기는 8개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하며, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재임), 알킬벤질디메틸암모늄 염(알킬기는 8개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하며, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및 에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재임), 알킬피리디늄 염(알킬기는 8개 내지 22개의 탄소 원자들을 함유하며, 염의 짝이온은 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트 및 에틸설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재임) 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어-쉘 입자는 복수의 쉘 성분들을 추가로 포함하며, 복수의 쉘 성분들은 각각 상기 코어 성분 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 입자.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항의 코어-쉘 입자의 수성 현탁액을 포함하는 것을 특징으로 하는 라텍스.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 라텍스의 코어-쉘 입자의 고형물 함량은 약 25.0 중량% 내지 약 50.0 중량% 범위내 인 것을 특징으로 하는 라텍스.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 라텍스의 코어-쉘 입자의 고형물 함량은 약 35.0 중량% 내지 약 45.0 중량% 범위내 인 것을 특징으로 하는 라텍스.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항의 라텍스를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 코팅재는 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 안료는 실리카, 알루미나, 플라스틱 안료, 탄산칼슘, 카올린 클레이 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  28. 1개 이상의 면이 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항의 코팅재로 코팅된 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 인쇄가능 제품.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 기재는 종이, 판지, 목재, 플라스틱 필름, 금속 호일, 직물 및 이들의배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 인쇄가능 제품.
  30. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항의 코어-쉘 입자의 수성 현탁액을 포함하는 라텍스로서,
    라텍스의 pH는 미네랄산, 수용성 카르복실산, 수용성 설폰산 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 산의 첨가에 의해 약 3.5 내지 약 7.0 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 라텍스.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 산은 아세트산, 프로피온산, 글리콜산, 락트산 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 라텍스.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 라텍스의 코어-쉘 입자의 고형물 함량은 약 25.0 중량% 내지 약 50.0 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 라텍스.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 라텍스의 코어-쉘 입자의 고형물 함량은 약 35.0 중량% 내지 약 45.0 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 라텍스.
  34. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항의 라텍스를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 코팅재는 안료를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 안료는 실리카, 알루미나, 플라스틱 안료, 탄산칼슘, 카올린 클레이 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 수용성 코팅재.
  37. 1개 이상의 면이 제 34 항의 코팅재로 코팅된 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 인쇄가능 제품.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 기재는 종이, 판지, 목재, 플라스틱 필름, 금속 호일, 직물 및 이들의 배합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 인쇄가능 제품.
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