KR20090124484A - 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

기존의 요철 칠판에 사용되어도 용이하게 제거될 수 있는 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 이를 위하여, 알코올, 폴리비닐부티랄수지, 유색안료, 분산제, 침강방지제, 이형제 및 유화제를 포함하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물을 제공한다. 본 발명에 의하면, 별도의 클리너 사용 없이 기존의 지우개로 판서내용을 제거할 수 있다. 또한, 흑색 및 녹색칠판, 유리, 표면이 고운 우드목이나 플라스틱판 등의 비흡수성 물체의 필기면에 필기가 가능하고, 필기한 후 오랜 시간이 경과되어도 소거성이 뛰어나다. 아울러, 상 분리 및 침전이 발생하지 아니하므로 장기보관이 가능하며, 필기면으로부터 탈착시 필기면에 잔존하는 이물질을 제거할 수 있다.

Description

요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물 및 그 제조방법{OILY GEL INK COMPOSITION FOR MARKER PEN AND METHOD OF PREPARING THE SAME}

본 발명은 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 요철 칠판에도 사용되어 용이하게 소거되고, 건조 전후에 색상이 선명하게 유지되는 요철칠판에 사용한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터 학교의 교실, 세미나실, 회의실 및 사무실 등에 사용되고 있는 칠판은 통상 흑색 또는 녹색의 표면을 가지고 있으며, 근래에는 시력보호 차원에서 녹색의 칠판을 사용하고 있고, 상기 칠판 표면에는 분필을 사용하여 문자 등을 기재하여 왔다.

일반적으로, 상기 분필용의 기존 칠판 표면은 미세한 요철이 형성되어 거친 표면을 가지고 있기 때문에, 분필을 거친 칠판 표면에 사용하면 분필과 칠판표면이 마찰되면서 분필가루가 분필의 이동궤적을 따라 칠판에 잔존하게 된다. 이와 같이 분필궤적을 따라 칠판표면에 남아 있는 분필가루에 의하여 원하는 사항을 칠판에 판서하게 된다.

그러나 상기 요철 있는 칠판에 분필을 이용하여 문자 등을 기재하거나 문자를 지우는 과정에서 다량의 분필가루가 발생함으로써 실내가 오염되고, 특히 상기 발생된 분필가루가 호흡과정에서 인체 내로 침투하여 교사, 학생 등에 각종 질환을 유발하는 원인으로 작용하는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 잉크 조성물을 이용하는 마커펜이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 마커펜은 내부에 잉크 용액을 내재하여 그 잉크 용액을 마커펜 내부의 마커펜 촉에 설치되는 스폰지 등의 흡수재에 흡수시키고 펜촉을 통해 외부로 유출시킴으로써 필기구의 기능을 갖도록 하고 있다.

상술한 마커펜은 기존의 칠판이 아닌 표면이 매끄러운 화이트보드에 사용되는 것이 일반적인데, 상기 화이트보드는 백색 바탕색을 갖고 있으며, 그 표면에 필기하는 마커펜은 소거성이 좋은 다양한 색을 사용하여 필기하고 있다. 그러나 바탕색이 백색인 경우 빛의 반사로 눈이 쉽게 피로해져 시각장애로 인한 학습효과가 떨어진다는 문제점이 발생하였다. 또한, 마커펜은 기본적으로 액체성분과 색상을 나타내는 안료 성분을 포함하고 있는데, 분필과 달리 안료의 침전 등으로 인하여 균일한 색상을 나타내지 못하는 문제점이 나타난다.

이에, 상기 문제점을 해결하기 위하여 기존의 칠판에 마커펜을 사용하기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다.

이러한 일예로서, 일본국 특허공보 제 2524689호(1995년4월25일 공개)에는 9 내지 12 중량부의 산화티탄과 0.9 내지 1.2 중량부의 탄산칼륨, 1.8 내지 2.2 중량부의 비닐수지, 30 내지 40 중량부의 이소프로필알코올, 8 내지 11 중량부의 이소옥틸스테아레이트, 2.8 내지 3.2 중량부의 폴리옥실에틸렌타우릴에텔, 0.8 내지 1.2 중량부의 폴리옥시에틸렌올레인세틸에텔, 30 내지 40 중량부의 에틸알코올 및 7 내지 8.5 중량부의 디옥틸아디페이트 등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칠판용 잉크 조성물이 개시되어 있다.

그리고 대한민국 특허공개공보 제 1995-0032524호(1995년12월22일 공개)에는 산화티탄 9 내지 12 중량부와 탄산칼슘 1 내지 1.5 중량부를 혼합 분쇄한 후 여기에 비닐레진 1.5 내지 1.8 중량부, 이소프로필알코올(IPA) 50 내지 60 중량부를 혼합하여 95 내지 110℃에서 약 20 내지 30분간 중탕으로 가열하여 점액상태의 원액을 일차생성한 후, 이소옥시스테아레이트(IOS) 8 내지 11 중량부, 폴리옥시에틸렌 라우릴에텔 2.8 내지 3.2 중량부, 폴리옥시에틸렌 올레인세틸에텔 0.8 내지 1.2 중량부 및 아세톤 10 내지 12 중량부를 첨가 혼합한 다음 디옥틸아디페이트(DOA) 7 내지 8.5 중량부를 첨가 혼합하여서 되는 것을 특징으로 하는 마커펜용 백색잉크의 제조방법이 개시되어 있다.

그러나 상기 발명들은 칠판에 마커펜으로 판서를 할 수 있으나, 요철이 형성된 칠판의 미세한 틈새에 잉크조성물이 끼여 고착화된 경우 소거가 용이하지 못한 문제점이 있다. 구체적으로, 판서 후 단시간 내에 잉크를 소거할 경우에는 잉크가 용이하게 소거될 수 있으나, 소정 시간이 경과된 후에는 잉크에 포함된 유연제인 준휘발성 성분의 폴리옥시에틸렌올레인세틸에텔, 이소옥틸스테아레이트 등이 휘발 및 건조되어 잉크가 용이하게 소거되지 않는다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 별도의 클리너(cleaner)를 사용할 수 있으나, 별도의 비용이 소요될 뿐만 아니라 판서내용을 제거하는 것이 매우 번거로워지게 된다.

따라서, 마커펜을 기존의 칠판에 사용하는 경우 발생되는 상술한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해서는 기존의 요철이 형성된 분필용 칠판을 잉크를 사용하는 마커펜에 적합한 전용의 화이트보드 등으로 교체하여 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 기존의 요철칠판을 화이트보드로 교체하는 데에는 막대한 비용이 소요될 뿐만 아니라, 기존에 생산된 분필을 사용할 수 없게 된다. 또한, 일단 기존 칠판을 화이트보드로 교체한 후에는 여전히 분필의 사용을 선호하는 사람도 분필을 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 요철이 있는 기존의 분필용 칠판에 사용되어 선명한 색상을 안정적으로 나타낼 뿐만 아니라, 별도의 클리너를 사용하지 않고 용이하게 판서내용을 제거할 수 있는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 상술한 잉크조성물을 위한 마케펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의하면 알코올 15 내지 25 중량부, 폴리비닐부티랄수지 3 내지 7 중량부, 유색안료 20 내지 25 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 35 중량부, 및 유화제 1 내지 3 중량부를 포함하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물을 제공한다.

상술한 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 제조방법은 (ⅰ) 알코올 10 내지 18 중량부를 60 내지 80℃로 가온하는 단계, (ⅱ) 단계 (ⅰ)를 통해 가온된 알코올에 폴리비닐부티랄수지 3 내지 7 중량부를 첨가하고, 1 내지 3시간 동안 교반하여 겔 조성물을 형성하는 단계, (ⅲ) 단계 (ⅱ)를 통해 생성된 겔 조성물에 유색안료 20 내지 25 중량부를 첨가하고 분쇄하는 단계, 및 (ⅳ) 단계 (ⅲ)를 통해 생성된 혼합물에 알코올 5 내지 7 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 30 중량부 및 유화제 1 내지 3 중량부를 첨가하고, 30분 내지 2시간 동안 교반하는 단계를 포함하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 기존의 요철 칠판에 사용되어, 별도의 클리너 사용 없이 용이하게 소거할 수 있는 잉크조성물을 제공할 수 있다. 또한, 칠판뿐 만 아니라, 유리, 표면이 매끄러운 우드목이나 플라스틱판 등의 비흡수성 물체의 필기판에 필 기가 가능하고, 필기한 후 오랜 시간이 경과되어도 마치 껌이 매끈한 표면에서 분리되는 것처럼 소거성이 뛰어나다.

아울러, 상분리 및 침전이 발생하지 아니하므로 장기보관해도 색상이 선명하며, 필기감이 분필과 유사하여 요철이 형성되지 않는 필기면에서도 필기시 미끌어짐이 방지된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물(이하, "잉크 조성물"이라 한다.) 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예는 잉크 조성물에 관한 것으로서 그 내부의 함유 성분을 대별하면, 잉크 조성물의 점도 및 건조성을 조절하는 알코올과, 상기 알코올와 결합하여 상기 잉크 조성물의 접착강도를 증가시키는 폴리비닐부티랄수지와, 색상을 나타내는 유색안료와, 상기 잉크 조성물의 유색안료가 뭉치지 않고 분산되도록 하는 분산제와, 상기 잉크 조성물의 점도를 증가시켜 침전물 발생을 방지하는 침강방지제, 상기 잉크 조성물이 필기면으로부터 용이하게 분리되도록 하는 이형제, 및 상기 잉크 조성물을 유연하게 하는 유화제가 사용된다.

이러한 각각의 성분들은 유색안료처럼 단일의 기능을 수행하는 것도 있지만, 서로 화학적인 작용을 통하여 공동으로 기능을 수행할 수도 있다. 따라서, 본 발명 은 특정 기능 성분에만 의존 한다기보다는 여러 조성의 조합과 그 조합량에 특이성이 있다고 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 잉크 조성물은 알코올을 포함한다.

상기 알코올은 잉크 조성물의 용매로서, 상기 잉크 조성물의 점도 및 건조성을 조절하며, 잉크 조성물의 전사 성능을 조절한다. 이때, 알코올은 다른 구성요소의 종류 및 그 사용량이나, 목적으로 하는 잉크 조성물의 점도 등에 따라 조절될 수 있으며, 알코올로는 에틸알코올, 바람직하게는 식용으로 사용되는 에틸알코올을 사용하는 것이 좋다. 상기 알코올의 사용량은 넓은 범위, 예컨대 10 내지 40 중량부 정도의 범위로부터 선택할 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 25 중량부를 사용하는 것이 좋다.

상기 잉크 조성물에 알코올의 함량이 15 중량부 미만으로 사용되면 알코올의 기화가 늦어져 잉크 조성물의 건조 속도가 적정 수준의 알코올이 포함된 잉크 조성물보다 느려진다. 또한, 알코올 함량이 25 중량부를 초과하여 사용되면 유출성은 향상되지만, 유색안료 등 타 구성요소가 상대적으로 작게 사용되어 색상이 불선명해지거나 전체적으로 물성이 저하될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 폴리비닐부티랄수지를 포함한다.

상기 폴리비닐부티랄수지는 상기 알코올과 혼합됨으로써 겔(gel) 형태로 변환되어 유색안료의 분산을 촉진하고 유색안료의 침전을 방지하며 필기판에 접착력 을 부여하는 것으로서, 필기판에 잉크 조성물이 일정하게 코팅되도록 하고, 필기판에 도포된 잉크 조성물의 일정한 접착강도를 부여한다.

또한, 상기 폴리비닐부티랄수지의 사용량은 특별히 제한되지 않고, 잉크 조성물의 구성 성분에 따라 사용량이 조절될 수 있지만, 3 내지 7 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 폴리비닐부티랄수지의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 점도가 묽어져 글자의 피막이 형성되지 않아 소거 시 잔상이 존재할 수 있다. 또한, 폴리비닐부티랄수지의 함량이 7 중량부를 초과하는 경우에는 점도가 증가되어 잉크 조성물 내에서 유색안료의 유동성이 저하되어 펜촉을 통한 잉크의 유출이 균일하지 아니하므로 필기면에서 필기가 불충분하게 된다.

이때, 폴리비닐부티랄수지로는 폴리비닐부티랄수지 100 중량부를 기준으로 폴리비닐부티랄수지는 66 내지 89 중량부의 폴리비닐부티랄과 10 내지 30 중량부의 폴리비닐아세테이트 및 1 내지 4 중량 %의 폴리비닐알코올의 혼합물을 사용할 수 있다.

구체적으로 상기 폴리 부티랄 수지로는 독일 Kuraray Specialities Europe GmbH 사의 상품명 모비탈(Mowital) B60T, B60H, B60HH, B70HH 또는 B75H를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 유색안료를 포함한다.

상기 유색안료는 잉크 조성물에 색상을 부여하기 위해 첨가되는 것으로서, 인체와 환경에 무해한 유색안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 적색, 청색, 녹색, 황색, 흑색, 보라색 등의 색상을 갖는 유색안료를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 유색안료로는 적색안료로는 욱성화학의 Red-10, 청색안료로는 욱성화학의 Blue-B, 황색안료로는 일본 다이니치세이카(Dainichiseika)사의 클로모파인(chloromofine) 블루(blue) 4937, 흑색안료로는 한국카본의 Black-20 등을 사용하는 것이 좋다.

이때, 유색안료는 20 내지 25 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유색안료의 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 잉크 조성물의 색상이 선명하지 못하고, 필기된 잉크 조성물이 용이하게 소거되지 않으며, 유색안료의 함량이 25 중량부를 초과하는 경우에는 색상은 선명하나 잉크 조성물의 점도가 증가되어 잉크 조성물이 펜촉을 통해 균일하게 유출되지 아니한다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 분산제를 포함한다.

상기 분산제는 안료의 분산을 촉진하여 상기 유색안료의 침전 및 상기 폴리비닐부티랄수지와의 분리 현상을 억제하고, 색의 발색과 저장성을 지속시켜주는 것으로서, 이러한 목적으로 사용되는 분산제라면 어떠한 분산제를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 지방족 카르복실산 에스테르, 고급 탄화수소, 고급 알코올, 폴리에틸렌글리콜 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 특정적으로는 독일 BYK-Chemie GmbH사의 Disperbyk-185를 사용하는 것이 좋다.

상기 지방족 카르복실산 에스테르로는 일염기성 카르복실산 에스테르, 이염기성 카르복실산 에스테르, 이가 알코올의 모노에스테르, 디에스테르, 및 삼가 알코올의 모노에스테르, 디에스테르, 트리에스테르를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 일염기성 카르복실산 에스테르, 특히 고급 지방산 에스테르로는 프로필 미리스테이트, 부틸 팔미테이트 또는 부틸 스테아레이트가 사용될 수 있고, 지방족 이염기성 산 디에스테르로는 도데칸디온산 디옥틸 에스테르, 디프로필 아디페이트, 디옥틸 세바케이트 또는 디옥틸 아젤레이트가 사용될 수 있으며, 이가 알코올 에스테르로는 프로필렌글리콜 모노스테아레이트 또는 프로필렌글리콜 디데카노에이트가 사용될 수 있고, 삼가 알코올 에스테르로는 천연 또는 합성 지방산 트리글리세리드가 사용될 수 있으며, 트리메틸올프로판 트리에스테르로는 트리이소스테아레이트를 사용할 수 있다.

상기 분산제로서 사용되는 고급 탄화수소는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 액체 파라핀, 스쿠알렌 또는 산화된 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것이 좋다.

상기 분산제로서 사용되는 고급 알코올 또한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 헥실 알코올, 옥틸 알코올 또는 라우릴 알코올을 사용하는 것이 좋다.

이러한, 지방족 카르복실산 에스테르, 고급 탄화수소 또는 고급 알코올의 수성 에멀젼은 종래의 에멀젼 방법으로 제조할 수 있고, 시판되고 있으며, 상기 에멀젼은 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.

이때, 상기 분산제는 1 내지 3 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 분산제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 유색안료의 분산 효력이 저하됨에 따라 유색안료가 분리되어 잉크의 저장성과 수명이 단축되고, 마커펜으로부터 유색안료가 균일하게 유출되지 않을 수 있으며, 상기 분산제의 함량이 3 중량부를 초과하는 경우에는 유색안료나 폴리비닐부티랄수지의 침전이 발생할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 침강방지제를 포함한다.

상기 침강방지제는 잉크 조성물의 점도를 증가시키고, 잉크 조성물의 색상이 침강되는 것을 방지하는 것으로서, 바람직하게는 에틸하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시메틸셀룰로오스, 카르복실 메틸셀룰로오스, 변성우레아, N-메틸-2-피롤리돈, 염화리튬, 또는 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 변성우레아와 N-메틸-2-피롤리돈 및 염화리튬의 혼합물을 사용하는 것이 좋으며, 특정적으로는 독일 BYK-Chemie GmbH사의 BYK-420을 사용하는 것이 좋다.

이때, 상기 침강방지제는 1 내지 2 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 침강방지제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 침전물이 형성되어 잉크 조성물의 조성이 비균일하게 되어 상기 잉크 조성물의 은폐력, 예컨대 색도가 저하되며, 침강방지제의 함량이 2 중량부를 초과하는 경우에는 점도를 증가시켜 펜촉을 통한 잉크 조성물의 유출이 어려워진다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 이형제를 포함한다.

상기 이형제는 필기면에 형성된 잉크 조성물의 코팅이 필기면으로부터 용이하게 소거될 수 있도록 잉크 조성물 코팅의 소거성을 향상시키는 것으로서, 상기 폴리비닐부티랄수지 및 유화제와 함께 소거성에 중요한 역할을 수행하는 물질이다. 상기 이형제로는 지방족 카르복실레이트, 디부칠프탈레이트, 에틸올레이트, 부칠라우레이트, 액상파라핀, 다가변성알코올, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 특정적으로는 환경호르몬이 발생되지 않는 엘지화학의 LGflex EBN을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 이형제는 25 내지 35 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 이형제의 함량이 25 중량부 미만인 경우에는 잉크 조성물의 이형 효과가 미약하여 필기면으로부터 용이하게 소거되지 않고, 이형제의 함량이 35 중량부를 초과하는 경우에는 소거성은 향상되나 색상의 선명도가 저하된다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 유화제를 포함한다.

상기 유화제는 잉크 조성물을 유연하게 함으로써 도포막을 형성하여 펜촉에서 습윤상태를 유지시키고, 잉크 조성물이 원활히 혼합되어 분산되지 않도록 하는 것으로서, 이러한 목적으로 사용되는 유화제라면 어떠한 유화제라도 상기 유화제에 포함된다 할 것이지만, 바람직하게는 동성화공의 X-100을 사용하는 것이 좋다.

이때, 유화제는 1 내지 3 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유화제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 잉크 조성물이 원활히 혼합되지 않아 시간의 지남에 따라 침전물이 발생될 수 있으며, 유화제의 함량이 3 중량부를 초과하는 경우에는 잉크 조성물의 점성 저하로 인해 유색안료가 서로 엉겨 침강되고, 필기 후 잔류물이 글자에 잔존하여 잉크 조성물이 번지거나 흘러내려 필기면에 얼룩이 발생 될 수 있으며, 적정 수준의 유화제가 포함된 잉크 조성물보다 건조속도가 늦어진다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 안정제를 더 포함할 수 있다.

상기 안정제는 잉크 조성물의 일정한 점도와 보형성을 유지시켜 주고, 변색을 방지하며, 성분간 분리를 방지하는 것으로서, 상기 목적으로 사용되는 안정제라면, 어떠한 안정제를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 디에틸렌글리콜(diethylene glycol: DEG)을 사용하는 좋다.

이때, 상기 안정제는 3 내지 5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 안정제의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 점도 및 보형성이 저하되어 변색이 발생될 수 있고, 상기 안정제의 함량이 5 중량부를 초과하는 경우에는 잉크 조성물의 소거성이 저하될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 잉크 조성물은 잉크유출 촉진제를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크유출 촉진제는 펜촉에서 잉크 조성물의 유출이 원활하도록 작용하는 것으로서, 잉크유출 촉진제로는 버터기름, 바람직하게는 알코올에 용해된 쉐어버터, 피마자유 또는 이들의 혼합물 등이 사용된다. 여기서, 쉐어버터(shea butter)는 아프리카 서부쪽에 자라나는 쉐어나무(shea tree)의 열매에서 채취한 식물성 유지를 의미하며, 본 발명에 사용되는 쉐어버터는 70 내지 80℃의 알코올에 용해된 쉐어버터를 사용한다. 이때, 알코올과 쉐어버터는 3:2의 무게비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 잉크유출 촉진제는 4 내지 8 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 잉크유출 촉진제의 함량이 4 중량부 미만인 경우에는 펜촉을 통해 잉크 조성물의 유출이 원활하지 않고, 상기 잉크유출 촉진제의 함량이 8 중량부를 초과하는 경우에는 잉크 조성물이 과 유출되어 필기면에 얼룩이 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 구성을 갖는 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크 조성물의 제조방법의 제조 공정을 순서도로 표시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 잉크 조성물의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 알코올 10 내지 18 중량부를 60 내지 80℃로 가온한 후 폴리비닐부티랄수지 3 내지 7 중량부를 첨가하고, 1 내지 3시간 동안 교반하여 겔 조성물을 형성한다.

그 다음, 상기 겔 조성물에 유색안료 20 내지 25 중량부를 첨가하고 분쇄하며, 알코올 5 내지 7 중량부, 증백제 2 내지 4 중량부, 결착제 3 내지 6 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 35 중량부 및 유화제 1 내지 3 중량부를 첨가하고, 30분 내지 2시간 동안 교반하여 잉크 조성물을 제조한다.

첫 번째 단계는 알코올 10 내지 18 중량부를 가온하는 단계로서, 상기 알코 올을 반응기에 투입하고 상기 알코올의 온도가 60 내지 80℃가 될 때까지 가열한다. 이때, 상기 알코올을 가온하는 것은 폴리비닐부티랄수지를 용해시키기 위한 것이다.

두 번째 단계는 첫 번째 단계를 통해 가온된 알코올에 폴리비닐부티랄수지 3내지 7 중량부를 첨가하는 단계로서, 상기 알코올과 폴리비닐부티랄수지를 반응기에서 1 내지 3시간 동안 혼합시켜 겔 조성물을 형성한다. 이때, 반응기의 교반속도는 1,500 내지 2,000rpm으로 수행될 수 있다.

세 번째 단계는 두 번째 단계를 통해 생성된 겔 조성물에 유색안료 20 내지 25 중량부를 첨가하는 단계로서, 상기 겔 조성물에 유색안료를 첨가시켜 혼합물을 형성한 후 상기 혼합물을 분쇄기로 분쇄한다. 상기 분쇄기로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 삼본롤밀(3 roll mill), 스텐드밀, 제트밀(jetmill) 등을 사용하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 삼본롤밀을 사용하는 것이 좋다.

상기 삼본롤밀을 사용하여 혼합물을 분쇄하는 경우에, 상기 혼합물은 삼본롤밀을 2 내지 4회, 바람직하게는 2회를 수행하여 분쇄하는 것이 좋다.

상기 스텐드밀 또는 제트밀을 사용하여 혼합물을 분쇄하는 경우에, 상기 혼합물은 1 내지 3시간, 바람직하게는 약 2시간 동안 분쇄시키는 것이 좋다.

네 번째 단계는 세 번째 단계를 통해 분쇄된 혼합물에 알코올 5 내지 7 중량부, 증백제 2 내지 4 중량부, 결착제 3 내지 6 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 35 중량부 및 유화제 1 내지 3 중량 부를 첨가하는 단계로서, 세 번째 단계를 통해 얻어진 혼합물에 알코올 5 내지 7 중량부, 증백제 2 내지 4 중량부, 결착제 3 내지 6 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 35 중량부 및 유화제 1 내지 3 중량부를 첨가하고, 상온에서 30분 내지 2시간 동안 교반시켜 잉크 조성물을 형성한다. 이때, 교반기의 교반속도는 1,000 내지 1,500rpm으로 수행될 수 있다.

필요에 따라, 네 번째 단계에는 안정제 3 내지 5 중량부와 잉크유출 촉진제 4 내지 8 중량부가 더 첨가될 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

1. 상온 1기압 하에서, 에틸알코올[시그마 알드리치, 미국] 1.5㎏을 반응기에 투입하고, 상기 알코올이 70℃가 될 때까지 가열하였다.

2. 상온 1기압 하에서, 가온된 에틸알코올에 폴리비닐부티랄수지[Mowital BH60HH, Kuraray Specialities Europe GmbH, 독일] 0.5㎏을 반응기에 투입하고 1,700 rpm으로 2시간 교반하여 겔 조성물을 형성하였다.

3. 상온 1기압 하에서, 상기 겔 조성물에 유색안료[black-20, 한국카본, 한국] 2.3㎏을 첨가하여 혼합물을 형성한 후 삼본롤밀을 이용하여 상기 혼합물을 2번 분쇄하였다.

4. 상온 1기압 하에서, 에틸알코올[시그마 알드리치, 미국] 3㎏을 반응기에 투입하고, 상기 알코올이 80℃가 될 때까지 가열한 다음 쉐어버터[나뚜라도, 프랑스] 2㎏을 반응기에 투입하고 1,700 rpm으로 2시간 교반하여 알코올에 용해된 쉐어버터를 제조하였다.

5. 상온 1기압 하에서, 상기 분쇄된 혼합물에 에틸알코올[시그마 알드리치, 미국] 0.5㎏, 증백제[K-AN, 클라리언트, 스위스] 0.3㎏, 결착제[탈크, KOCH, 한국] 0.4㎏, 분산제[Disperbyk-185, BYK-Chemie GmbH, 독일] 0.2㎏, 침강방지제[BYK-420, BYK-Chemie GmbH사, 독일] 0.1㎏, 이형제[LGflex EBN, 엘지화학, 한국] 2.5㎏, 유화제[X-100, 동성화공, 한국] 0.2㎏, 안정제[디에틸렌글리콜, 시그마알드리치, 미국] 0.4㎏, 잉크유출 촉진제로 알코올에 용해된 쉐어버터 0.3㎏, 잉크유출 촉진제로 피마자유 0.3㎏를 첨가하고, 1,300 rpm으로 1시간 교반하여 잉크 조성물을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예와 동일한 조건에서 잉크 조성물을 제조하되, 실시예의 폴리비닐부티랄수지[Mowital BH60HH, Kuraray Specialities Europe GmbH, 독일] 0.5㎏을 첨가하지 않고 잉크 조성물을 얻었다.

[비교예 2]

실시예와 동일한 조건에서 잉크 조성물를 제조하되, 실시예의 유색안료[black-20, 한국카본, 한국] 2.3㎏ 대신 유색안료[black-20, 한국카본, 한국] 5㎏을 첨가하여 잉크 조성물을 얻었다.

[비교예 3]

실시예와 동일한 조건에서 잉크 조성물를 제조하되, 실시예의 에틸알코올[시그마 알드리치, 미국] 2㎏ 대신 에틸알코올[시그마 알드리치, 미국] 4㎏을 첨가하여 잉크 조성물을 얻었다.

[실험예]

상기 실시예와 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3을 통하여 제조된 잉크 조성물의 유출성, 분산성, 건조성 및 소거성을 평가하기 위하여 기능 평가 실험을 실시하였으며, 그 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

< 표 1 > 마커펜용 유성 잉크 조성물의 기능 평가 실험 결과

구 분	실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3
유 출 성	○	△	△	△
분 산 성	○	△	○	△
건 조 성	○	△	○	X
소 거 성	○	X	△	△

1)유출성

펜촉을 장착한 마커펜 잉크 저장탱크에 잉크 조성물 10g을 주입하고 펜촉을 일정한 시간 간격으로 수직으로 가압하여 잉크가 펜촉의 팁까지 도달하는데 걸리는 시간 및 가압 회수로 유출상태를 평가하였으며, 30회를 가압했을 때 펜촉의 팁까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 아래의 내용과 같이 평가하였다.

○ : 20초 이하

△ : 21초 내지 50초

X : 50초 초과

2) 분산성

잉크 조성물을 시험관에 넣고 일주일간 방치 후 안료, 첨가제와 용매가 분리된 층의 두께를 측정하여 분산성을 아래의 내용과 같이 평가하였다.

○ : 층분리 두께가 0 내지 2mm 이하인 경우

△ : 층분리 두께가 2 내지 5mm 이하인 경우

X : 층분리 두께가 6mm 이상인 경우

3) 건조성

상온, 습도 60 내지 70%에서, 비흡성이면서 표면이 거친 깨끗한 녹색 칠판과 스톱워치를 준비하고, 상기 녹색 칠판을 바닥에서 70ㅀ각도로 세워놓으며, 본 발명에 의해 제조된 잉크 조성물을 펜에 주입하여 직경 30cm 정도의 원을 필기한 후 몇 초만에 필기된 선이 완전 건조되는지 시간을 측정하였다.

○ : 건조 시간이 8초 이하인 경우

△ : 건조 시간이 9 내지 15초인 경우

X : 건조 시간이 16초 이상인 경우

4) 소거성

녹색의 칠판용 도료를 도장한 칠판을 수직상태로 놓고 마커펜용 잉크 조성물이 주입된 마커펜으로 나선형의 선을 기재한 다음 초기 소거성은 1일 경과 후, 후기 소거성은 1주일 경과 후에 마커펜용 지우개로 지워지는 상태를 아래의 내용과 같이 육안으로 평가하였다.

○ : 깨끗하게 지워짐

△ : 자국이 약하게 남음

X : 부분적으로 지워지지 않음

상기에서 잉크 조성물의 물성을 측정한 결과 실시예의 경우에는 유출성, 분산성, 건조성 및 소거성이 모두 우수한 반면에 비교예 1의 경우에는 폴리비닐부티랄수지를 제외한 나머지 조성을 실시예의 조성과 동일하게 사용함에도 불구하고, 품질이 보통 이하인 것으로 나타났다. 또한, 비교예 2의 경우에는 유색안료를 제외한 나머지 조성을 실시예의 조성과 동일하게 사용함에도 불구하고, 잉크 조성물의 점도에 영향을 미치는 유색안료의 사용양이 적정하지 않음에 따라 유출성 및 소거성이 모두 보통인 것으로 평가되었다.

아울러, 비교예 3의 경우에는 알코올의 사용양이 적정하지 않음에 따라 유출 성, 분산성, 소거성은 보통이고, 건조성은 보통 미만으로 평가되었다.

따라서, 상기 평가의 결과에 의하면 실시예의 경우에는 모든 물성이 우수한데 반해 비교예 1 내지 3의 경우에는 잉크 조성물의 성분이 적절하게 배합되지 아니하여 실시예에 비해서 품질이 떨어지는 것으로 평가되었다.

한편, 본 발명에 의한 잉크 조성물은 칠판에 분필과 혼용하여 사용이 가능하다. 특히, 상기 잉크 조성물은 높은 접착강도로 인하여 칠판에서 마치 껌이나 실크실이 매끄러운 표면에서 제거되는 것처럼 제거되고, 칠판에 잔존하는 분필가루도 제거하는 부가적인 효과를 얻을 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상기 실시예를 통해 그 물성의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조 공정을 나타내는 순서도이다.

Claims (7)

1. 알코올 15 내지 25 중량부;

   폴리비닐부티랄수지 3 내지 7 중량부;

   유색안료 20 내지 25 중량부;

   분산제 1 내지 3 중량부;

   침강방지제 1 내지 2 중량부;

   이형제 25 내지 35 중량부; 및

   유화제 1 내지 3 중량부;

   를 포함하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 폴리비닐부티랄수지로는 모비탈 B60T, B60H, B60HH, B70HH 또는 B75H가 사용되고, 분산제로는 Disperbyk-185가 사용되며, 침강방지제로는 BYK-420이 사용되고, 이형제로는 LGflex EBN이 사용되며, 유화제로는 X-100이 사용되는 것을 특징으로 하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   잉크유출 촉진제 4 내지 8 중량부; 및

   안정제 3 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요철칠판에 사용 가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 잉크유출 촉진제는 알코올에 용해된 쉐어버터, 피마자유 또는 이들의 혼합물이고,

   상기 안정제가 디에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물.
5. (ⅰ) 알코올 10 내지 18 중량부를 60 내지 80℃로 가온하는 단계;

   (ⅱ) 단계 (ⅰ)를 통해 가온된 알코올에 폴리비닐부티랄수지 3 내지 7 중량부를 첨가하고, 1 내지 3시간 동안 교반하여 겔 조성물을 형성하는 단계;

   (ⅲ) 단계 (ⅱ)를 통해 생성된 겔 조성물에 유색안료 20 내지 25 중량부를 첨가하고 분쇄하는 단계; 및

   (ⅳ) 단계 (ⅲ)를 통해 생성된 혼합물에 알코올 5 내지 7 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 침강방지제 1 내지 2 중량부, 이형제 25 내지 30 중량부 및 유화제 1 내지 3 중량부를 첨가하고, 30분 내지 2시간 동안 교반하는 단계;

   를 포함하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   단계 (ⅳ)에 잉크유출 촉진제 4 내지 8 중량부와 안정제 3 내지 5 중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 폴리비닐부티랄수지로는 모비탈 B60T, B60H, B60HH, B70HH 또는 B75H가 사용되고, 분산제로는 Disperbyk-185가 사용되며, 침강방지제로는 BYK-420이 사용되고, 이형제로는 LGflex EBN이 사용되며, 유화제로는 X-100이 사용되는 것을 특징으로 하는 요철칠판에 사용가능한 마커펜용 유성 유색 겔 잉크 조성물의 제조방법.

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