KR101698941B1 - 잉크젯 잉크 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 잉크는 수성 잉크 비히클 내에 혼입된 안료를 포함한다. 상기 안료는 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자, 및 상기 입자의 외표면에 부착되어 그 외표면 상에 코팅을 형성하는 복수의 반응 분산제 분자들을 포함한다. 상기 반응 분산제 분자들은 상기 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 외표면에 상기 반응 분산제 분자들의 실라놀 연결기를 통하여 부착된다. 상기 코팅은 상기 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자의 wt%에 대하여 약 10 wt% 내지 약 50 wt% 범위의 양으로 존재한다.
Description
본 발명은 일반적으로 잉크젯 잉크에 관한 것이다.
몇몇 수성 잉크젯 잉크가 큰 금속 산화물 안료 입자, 즉 100 nm 보다 큰 유효 입자 크기를 가지는 입자들을 이용하여 제제화된다. 그러한 잉크의 예는 TiO2 안료계 잉크 및 세라믹 안료계 잉크를 포함한다. 일부 예에서, 상기 큰 금속 산화물 안료 입자는 미사용 기간 동안 잉크의 수성 매질 밖으로 침강되고, 상기 침강물 내에서 응빚된다. 상기 침강된 안료 입자의 응집은 잉크젯 잉크의 장기간 사용가능성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 응집된 입자는 잉크젯 펜의 제팅 신뢰성을 위협할 수 있으며, 예를 들어, 응집된 입자는 인쇄 동안 잉크젯 펜의 노즐을 막을 수 있다.
본원에 개시되는 잉크젯 잉크의 예는 수성 잉크 비히클(aqueous ink vehicle) 내로 혼입된 안료를 포함한다. 상기 안료는 금속 산화물 입자 및 상기 금속 산화물 입자에 부착된 복수의 반응성 분산제(reactive dispersant) 분자들을 포함한다. 이러한 반응성 분산제 분자들은 상기 금속 산화물 입자에 실라놀 연결기를 통하여 부착된다. 일부 예에서, 부가적인 반응성 분산제 분자들이 상기 금속 산화물 입자에 이미 부착된 반응성 분산제 분자들의 적어도 일부에 부착된다. 이러한 부가적인 반응성 분산제 분자들은 상기 분산제 분자들에 마찬가지로 실라놀 연결기를 통하여 부착된다. 상기 금속 산화물 입자에 부착된 반응성 분산제 분자들은 (즉, 상기 금속 산화물에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된 반응성 분산제 분자들) 상기 금속 산화물 입자 표면 상에 코팅층을 형성하는 것으로 생각된다. 또한, 상기 코팅층은 비교적 두꺼운 것으로 생각된다. 일 예에서, 상기 층은 단분자층보다 두꺼운 것으로 생각된다.
본원에 개시된 잉크젯 잉크의 안료는 각각 적어도 50 nm의 유효 직경 (각각의 입자가 완전한 구형이 아니라고 가정하여)을 가지는 코팅된 안료 입자 (즉, 그에 부착된 반응성 분산제 분자들을 가지는 금속 산화물 입자)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 금속 산화물 입자는 개별적으로 약 0.05 ㎛ (즉, 50 nm) 내지 약 5 ㎛ 범위의 입자 크기 (즉, 유효 직경)를 가진다. 다른 실시예에서, 상기 금속 산화물 입자는 개별적으로 약 3 ㎛ 이하의 입자 크기를 가진다. 그러나, 본원 발명자들은 놀랍게도, 본원에 개시된 잉크젯 잉크 내 큰 안료 입자의 침강 속도가 현저히 감소되며, 큰 안료 입자의 침강에 의하여 형성된 침강물 내 입자 응집이 실질적으로 완전히 제거됨을 발견하였다. 이는 적어도 부분적으로 두꺼운 코팅층의 존재로 인한 것으로 생각된다.
일 실시예에서, 상기 안료 입자는 상기 잉크젯 잉크의 미사용 기간 동안 거품같은 침강물을 형성할 수 있고, 그러한 입자는 예를 들어 흔들기, 교반 등을 통하여 상기 잉크젯 잉크의 수성 매질 내에 용이하게 재현탁될 수 있다. 일 실시예에서, 잉크 인쇄를 위한 프린터는 인쇄 전에 상기 잉크젯 잉크를 흔들기, 교반 등을 위한 몇몇 유형의 재현탁 하드웨어를 구비할 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어 잉크 제조업자에 의하여 프린터로부터 잉크를 함유하는 잉크 카트리지를 제거한 다음, 잉크 카트리지를 흔들어 입자들을 잉크의 수성 매질 내로 재현탁시키는 것이 권고될 수 있다. 이러한 수동적인 흔들기를 각각의 인쇄 작업 전과 같이 주기적으로 수행하는 것이 권고될 수 있다. 본원에 개시되는 잉크에 대하여, 프린터에 의한 흔들기 또는 사용자에 의한 수동적 흔들기는 잉크의 매질 내로 입자 침강물을 재현탁시키기에 충분한 것으로 믿어진다. 이는 입자 침강물의 응집이 비가역적이고 입자들이 프린터에 의하여 또는 사용자에 의하여 수동적으로 수성 매질 내에 즉시 및/또는 용이하게 재현탁될 수 없는 크고 무거운 안료 입자들을 함유하는 다른 잉크 조성물들과 다른 것이다.
나아가, 본원에 개시된 잉크젯 잉크의 수성 매질 내에 잉크의 용이한 재현탁은 실제로 프린트 형성을 위한 잉크의 인쇄 동안 잉크젯 펜의 제팅 신뢰성의 개선을 가져온다.
이하, 상기 잉크젯 잉크의 예에 대하여 기재한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 잉크젯 잉크는 수성 잉크 비히클 내로 혼입된 안료를 포함한다. 본원에 사용되는 용어 "수성 잉크 비히클"은 그 안에 안료가 혼입되어 잉크젯 잉크의 예를 형성할 비히클을 형성하기 위한 물 및 아마도 하나 이상의 용매를 의미한다. 상기 수성 잉크 비히클은 일 실시예에서, 하나 이상의 첨가제와 함께 또는 첨가제 없이 물을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 수성 잉크 비히클은 하나 이상의 첨가제와 함께 또는 첨가제 없이, 물 및 하나 이상의 기타 용매의 조합을 포함한다. 상기 수성 잉크 비히클 내로 혼입될 수 있는 첨가제의 몇몇 예는 계면활성제, 바인더, pH 완충제, 살생물제, 및 이의 조합을 포함한다. 상기 수성 잉크 비히클 내로 혼입될 수 있는 기타 첨가제는 점도 조절제 및 금속이온 봉쇄제를 포함한다. 나아가, 금속 산화물 입자에 부착될 분산제는 또한 코게이션 방지제로서 잉크젯 잉크 내에서 효과적으로 사용가능하므로, 부가적인 코게이션 방지제를 수성 잉크 비히클 내에 포함하는 것이 적합하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 물의 증발 속도를 감소시키고 및/또는 점도, pH 및 표면 장력과 같은 잉크의 특성을 조절하기 위하여 하나 이상의 용매가 수성 잉크 비히클 내에 포함될 수 있다. 용매(들)가 사용되는 경우, 상기 용매(들)는 상기 잉크젯 잉크의 약 5 wt% 내지 약 15 wt% 범위의 양으로 존재한다.
용매의 예는 지방족 알콜 (예를 들어, 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 일차 지방족 알콜 및 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 2차 지방족 알콜), 방향족 알콜 (예를 들어, 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 일차 방향족 알콜 및 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 2차 방향족 알콜), 디올 (예를 들어, 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 1,2-디올, 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 1,3-디올, 및 30 개 이하의 탄소 원자를 가지는 1,5-디올), 글리콜 에테르 (예를 들어, 에틸렌 글리콜 알킬 에테르 및 프로필렌 글리콜 알킬 에테르), 폴리(글리콜)에테르 (예를 들어, 폴리(에틸렌글리콜)알킬 에테르, 폴리(에틸렌 글리콜)알킬 에테르의 고급 동족체, 폴리(프로필렌글리콜)알킬 에테르, 및 폴리(프로필렌글리콜)알킬에테르)의 고급 동족체, 락탐, 포름아미드 (예를 들어, 치환 및 비치환 포름아미드), 아세트아미드 (예를 들어, 치환 및 비치환 아세트아미드), 장사슬 알콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리세린, 디프로필렌글리콜, 글리콜 부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 아미드, 에테르, 카르복시산, 에스테르, 오르가노술파이드, 오르가노술폭사이드, 술폰, 알콜 유도체, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 (즉, CARBITOLTM The Dow Chemical Co.), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르 (즉, 부틸 CARBITOLTM The Dow Chemical Co.), 2-에톡시에탄올 (즉, CELLOSOLVE®, The Dow Chemical Co.), 에테르 유도체, 아미노알콜, 및 케톤을 포함한다. 용매의 구체적인 예는 에톡시화 글리세롤, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-피롤리돈, 1-(2-히드록실에틸)-2-피롤리돈, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 디에틸렌글리콜, 3-메톡시부탄올, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1,2-헥산디올, 1,2-옥탄디올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 트리메틸올 프로판, 3-헥신-2,5-디올, 술폴란, 3-피리딜 카르비놀, 및 피리딘 유도체를 포함한다.
첨가제로서, 상기 수성 잉크 비히클은 pH 완충제, 즉, 잉크의 pH를 조정하거나 조절하기 위하여 잉크 내에 사용될 수 있는 화학물질을 포함할 수 있다. pH 완충제의 예는 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨, 아민 (예를 들어, 트리에탄올아민, 디에탄올아민 및 디메틸에탄올아민), 염산, 시트르산, 및 광학 밀도와 같은 잉크의 특성을 간섭하지 않는 기타 염기 또는 산을 포함한다. pH 완충제의 몇몇 구체적인 예는 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, Missouri)로부터 상업적으로 구입가능하고, 이러한 예는 산 또는 염 형태의 2-(N-모르폴리노)에탄술폰산(MES), 3-(N-모르폴리노)프로판술폰산(MOPS), TRIZMA®, 2-[비스(2-히드록시에틸)아미노]-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올 (비스-트리스), 3-(N-모르폴리노)-2-히드록시프로판술폰산(MOPSO), 2-[[1,3-디히드록시-2-(히드록시메틸)프로판-2-일]아미노]에탄술폰산(TES), 3-[[1,3-디히드록시-2-히드록시메틸)프로판-2-일]아미노]2-히드록시프로판-1-술폰산(TAPSO), 트리에탄올아민(TEA), N-(2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸)글리신(TRICINE), [N,N-비스(2-히드록시에틸)글리신](BICINE), N-트리스(히드록시메틸)메틸-3-아미노프로판술폰산(TAPS), 및 N-(1,1-디메틸)2-히드록시에틸)-3-아미노-2-히드록시프로판 술폰산(AMPSO)를 포함한다.
일 실시예에서, 단일 완충제를 수성 잉크 비히클 내로 혼입시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 2 이상의 완충제의 조합을 상기 잉크 비히클 내로 혼입시킬 수 있다. 나아가, 완충제 또는 완충제의 조합이 사용되는 경우, 각각의 개별적인 완충제는 상기 잉크의 약 0.01 wt% 내지 약 1.0 wt% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
살생물제 또한 예를 들어 잉크 내 미생물 성장을 억제하기 위하여 상기 수성 잉크 비히클에 첨가될 수 있다. 살생물제의 예는 벤조에이트 염, 소르베이트 염, NUOSEPT®495와 같은 Ashland Inc. (Covington, Kentucky)로부터 구입가능한 NUOSEPT® 패밀리, UCARCIDETM 25와 같은 Dow Chemical Co. (Midland, Michigan)로부터 구입가능한 UCARCIDETM 패밀리, VANCIDE®MZ-96과 같은 RT Vanderbilt Co. (Norwalk, Connecticut)로부터 구입가능한 VANCIDE® 패밀리, 및 Arch Chemicals (Norwalk, Connecticut)로부터 구입가능한 PROXELTM 패밀리를 포함한다. 살생물제가 사용되는 경우, 일 예에서, 상기 살생물제는 잉크젯 잉크의 약 0.05 wt% 내지 약 0.2 wt% 범위의 양으로 존재한다.
하나 이상의 계면활성제가 상기 수성 잉크 비히클 내에 사용될 수 있고, 계면활성제의 예는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 쯔비터이온성 계면활성제를 포함한다. 음이온성 계면활성제의 일부 예는 직쇄 지방산의 소듐 또는 포타슘 염, 코코넛 오일 지방산의 소듐 및 포타슘 염, 톨유 지방산의 소듐 및 포타슘 염, 아민 염, 아실화 폴리펩티드, 선형 알킬 벤젠 술포네이트, 고급 알킬 벤젠 술포네이트, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 큐멘술포네이트, 리그노술포네이트, 페트롤륨 술포네이트, N-아실-n-알킬타우레이트, 파라핀 술포네이트, 2차 n-알칸술포네이트, 알파올레핀 술포네이트, 술포숙신산 에스테르, 알킬 나프탈렌 술포네이트, 이소에티오네이트, 황산 에스테르 염, 황산화 폴리옥시에틸렌화 직쇄 알콜, 황산화 트리글리세라이드 오일, 인산 및 폴리인산 에스테르, 및 과불화 음이온성 계면활성제를 포함한다.
비이온성 계면활성제의 일부 예는 알킬페놀 에톡실레이트, 폴리옥시에틸레네이트, 직쇄 알콜 에톡실레이트, 폴리옥시에틸렌화 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시에틸렌화 머캅탄, 장쇄 카르복시산 에스테르, 천연 지방산의 글리세릴 및 폴리글리세릴 에스테르, 프로필렌글리콜, 소르비톨 및 폴리옥시에틸렌화 소르비톨 에스테르, 폴리옥시에틸렌 글리콜 에스테르 및 폴리옥시에틸렌화 지방산, 알카놀아민 축합물, 알카놀아미드, 3차 아세틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌화 실리콘, N-알킬피롤리돈, 및 알킬폴리글리코사이드를 포함한다.
쯔비터이온성 계면활성제의 일부 예는 베타-N-알킬아미노프로피온산, N-알킬-베타-이미노디프로피온산, 이미다졸린 카복실레이트, N-알킬베타인, 아민 옥사이드, 및 술포베타인을 포함한다.
일 실시예에서, 계면활성제가 사용되는 경우, 상기 계면활성제(들)는 잉크젯 잉크의 약 0.01 wt% 내지 약 2.0 wt% 범위의 양으로 존재한다. 또 다른 실시예에서, 상기 계면활성제(들)는 잉크젯 잉크의 약 0.1 wt% 내지 약 1 wt% 범위의 양으로 존재한다.
상기 잉크 비히클은 하나 이상의 바인더를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 바인더는 잉크가 인쇄되는 매질에 잉크를 결합시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 잉크 비히클 내로 혼입될 수 있는 바인더(들)는 적어도 부분적으로 잉크젯 잉크의 액상 내에 상기 바인더의 용해도에 의존하는 수평균 분자량을 가진다. 잉크 비히클 내에 가용성인 바인더는 약 200 MW 내지 약 15000 MW 범위의 수 평균 분자량 (MW)을 가지는 것들로부터 선택된다. 잉크 비히클 내에 불용성인 바인더는 (예를 들어, 에멀젼을 형성하는) 적어도 200 MW의 수 평균 분자량을 가지는 것들로부터 선택된다. 불용성 바인더의 경우, 분자량의 정해진 상한은 없다. 상기 바인더는 폴리에스테르, 폴리에스테르-멜라닌, 스티렌-아크릴산 코폴리머, 스티렌-아크릴산-알킬 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머, 스티렌-말레산-알킬 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-메타크릴산 코폴리머, 스티렌-메타크릴산-알킬아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-말레산 하프 에스테르 코폴리머, 비닐 나프탈렌-아크릴산 코폴리머, 비닐 나프탈렌-말레산 코폴리머, 및 그 염으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 바인더(들)가 사용되는 경우, 상기 잉크 내 바인더(들)의 양은 잉크젯 잉크의 약 0.1 wt% 내지 약 10 wt% 범위이다. 다른 실시예에서, 잉크 내 존재하는 바인더(들)의 양은 약 2 wt% 내지 약 6 wt% 범위이다.
물이 상기 잉크 비히클의 나머지를 구성한다. 잉크 비히클이 물을 포함하나 용매를 포함하지 않는 경우, 물의 양은 잉크의 약 50 wt% 내지 약 99 wt% 범위이다. 잉크 비히클이 물과 하나 이상의 다른 용매의 조합을 포함하는 경우, 물의 양은 잉크의 약 30 wt% 내지 약 98 wt% 범위이다.
상기 수성 잉크 비히클 내로 혼입되는 안료는 잉크젯 잉크의 약 1 wt% 내지 약 40 wt% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 상기 안료는 주로, 그의 외표면에 부착된 복수의 반응성 분산제 분자들을 가지는 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자를 포함한다. 금속 산화물은 단일 원소의 산화물을 포함하는 반면, 혼합 금속 산화물은 복수 원소들의 산화물을 포함한다. 상기 반응성 분산제 분자들은 상기 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자의 표면을 통계학적으로 무작위 공정으로 코팅하는 것으로 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 전형적으로 대다수의 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자들이 상기 반응성 분산제 분자들로 코팅되는 반면, 훨씬 더 적은 양의 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자들이 코팅되지 않고 남아 있거나 또는 다른 코팅된 금속 산화물 입자 및/또는 코팅된 혼합 금속 산화물에 비하여 매우 소량의 (예를 들어 wt%) 반응성 분산제 분자들로 코팅될 수 있다. 나아가, 통계학적 무작위 과정은 완전하게 적용되지 않으며, 모든 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자가 반응성 분산제 분자들로 코팅되는 것이 가능한 것으로 이해될 것이다.
일 실시예에서, 상기 금속 산화물 입자는 TiO2 입자와 같이 백색 입자이다. 다른 실시예에서, 상기 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자는 약 1.6 내지 약 3.0의 굴절률을 가지는 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물로부터 선택되고, 다른 실시예에서, 약 1.8 내지 약 2.8의 굴절률을 가지는 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물로부터 선택된다. 상기 금속 산화물 또는 혼합 금속 산화물의 다른 예는 지르코늄 산화물 (예를 들어, ZrO2), 알루미늄 산화물 (예를 들어., Al2O3), 하프늄 산화물 (예를 들어, HfO2), 니오븀 산화물 (예를 들어, Nb2O5), 아연 산화물 (예를 들어, ZnO), 디스프로슘 산화물 (Dy2O3), 탄탈룸 산화물 (예를 들어, Ta2O5), 이트륨 산화물 (예를 들어, Y2O3), 비스무트의 혼합 산화물 (예를 들어, Bi12SiO20), 납의 혼합 산화물 (예를 들어, PbTiO3), 스트론튬의 혼합 산화물 (예를 들어, SrTiO3), 지르코늄의 혼합 산화물 (예를 들어, ZrY2O5), 알루미늄의 혼합 산화물 (예를 들어, AlPO4), 바륨의 혼합 산화물 (예를 들어, BaTiO3) 등을 포함한다. 나아가, 각각의 금속 산화물 입자의 크기는 (금속 산화물 입자가 완전한 구형이 아닐 가능성이 높음을 가정하여 유효 직경 측면에서) 약 0.1 ㎛ 내지 약 13 ㎛ 범위이고, 다른 실시예에서, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛ 범위이다. 또 다른 실시예에서, 각각의 금속 산화물 입자의 크기는 약 0.15 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛ 범위이다.
상기 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자에 부착되는 반응성 분산제 분자들은 수용성이고, 친수성 부분 및 가수분해성 알콕시실란 모이어티를 포함하는 분자이다. 일 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들은 개별적으로 단일 알콕시실란 모이어티를 포함할 수 있으며, 이러한 알콕시실란 모이어티는 상기 반응성 분산제 분자들의 상기 친수성 부분의 말단에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들은 개별적으로 1, 2 또는 가능하게 더 많은 알콕시실란 모이어티를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 알콕시실란 모이어티가 상기 친수성 부분의 말단에 위치하고, 다른 알콕시실란 모이어티들이 상기 친수성 부분의 백본을 따라 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 친수성 부분은 각각의 말단에 위치하는 알콕시실란 모이어티를 포함할 수 있다 (예를 들어, 하나의 알콕시실란 모이어티는 친수성 부분의 일단에, 다른 알콕시실란 모이어티는 친수성 부분의 타단에). 또 다른 예에서, 상기 친수성 부분은 일 말단에 알콕시실란 모이어티, 다른 말단에 다른 알콕시실란 모이어티, 및 친수성 부분의 백본을 따라 위치하는 또 다른 알콕시실란 모이어티를 포함할 수 있다. 상기 반응성 분산제 분자들은 3 개 이상의 알콕시실란 모이어티를 포함할 수 있고, 이러한 알콕시실란 모이어티는 친수성 부분의 백본을 따라 분포될 수 있는 것으로 믿어진다.
상기 분산제 분자들의 친수성 부분은 일반적으로 불용성인 안료가 수성 잉크 비히클 내에 분산될 수 있도록 한다. 상기 친수성 부분은 친수성 모이어티를 가지는 분자 구조를 포함하여, 상기 안료를 상기 수성 잉크 비히클 내에 적합하게 분산시킨다. 상기 친수성 부분의 크기, 및 따라서 상기 분산제 분자들의 크기는 i) 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 상에 형성되는 분산제 분자들의 코팅의 두께, 및 ii) 잉크 침강물 내에 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자의 응집 방지 효과에 영향을 미치는 것으로 믿어진다. 예를 들어, 장쇄 폴리머 분산제 (예를 들어, 5 킬로달튼 (kDa) 내지 10 kDa의 폴리에테르)는 더 짧은 사슬 길이를 가지는 분산제 (예를 들어, 무기 포스페이트)를 포함하는 분산액보다 더 큰 점도를 가질 것이다. 이러한 더 큰 점도는 잉크젯 펜으로부터 잉크의 제팅 신뢰성에 유해한 영향을 미칠 수 있다 (예를 들어, 노즐 플러깅 등에 의하여). 그러나, 이러한 유형의 장쇄 폴리머 분산제는 금속 산화물 입자 표면 상에 더 두꺼운 코팅을 형성하는 경향이 있으며, 이와 같이 더 두꺼운 코팅은 분산액 미사용 기간 동안 형성되는 침강물로부터 입자의 응집을 감소 또는 심지어 방지할 수 있다. 한편, 작은 분산제 분자들 (예를 들어, 무기 포스페이트)을 포함하는 분산액은 실제로 분산액의 점도에 유해한 영향을 미치지 않을 것이며, 따라서 잉크젯 펜에 의한 분산액의 제팅 신뢰성에 유해한 영향을 미치지 않을 것이다. 짧은 분산제 분자들은, 그러나, 금속 산화물 입자 상에 원하는 두께의 코팅을 형성하지 못하고, 이러한 입자는 분산액의 액상 밖으로 입자가 침강될 때 응집되는 경향이 있다.
본원 개시의 잉크젯 잉크의 실시예에 따라 상기 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 상에 코팅될 상기 반응성 분산제 분자들은 점도 측면에서 작은 분산제 분자들과 같이 행동하는 것으로부터 선택되는 친수성 부분을 포함하나, 상기 분산제 분자들이 금속 산화물 입자의 각각의 표면 상에 원하는 두께의 코팅을 형성하도록 한다. 입자 표면 상에 형성되는 두꺼운 코팅에 의하여, 금속 산화물 입자 응집이 감소 또는 심지어 제거될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 분산액의 점도는 그 분산액이 압전 잉크젯 펜 및 열 잉크젯 펜을 포함하는 잉크젯 펜으로부터 즉시 제팅될 수 있을 정도이다. 일 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분은 무기 포스페이트보다 크나, 폴리머 분산제와 같이 크지는 않다.
일 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분은 약 150 내지 약 10,000 범위의 수평균 분자량(MW)을 가진다. 다른 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분의 MW는 약 150 내지 약 5,000 범위이다. 또 다른 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분의 MW는 약 150 내지 약 3,000 범위이다. 특정 일 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분의 MW는 약 192이고, 다른 특정 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분의 MW는 약 230이다. 상기 친수성 부분의 몇몇 예는 예를 들어 폴리에틸렌글리콜(PEG), 또는 PEG와 폴리프로필렌글리콜(PPG)의 코폴리머(PEG-대-PPG의 비는 1 이상)와 같은 수용성 폴리에테르 사슬을 함유하는 분자를 포함한다. 친수성 부분의 기타 예는 포스포네이트 또는 카복실레이트와 같은 음이온 종을 함유하는 탄소계 분자를 포함한다.
상기 가수분해성 알콕시실란 모이어티는 상기 반응성 분산제 분자들의 친수성 부분에 부착된 알콕시실란기이며, 이러한 알콕시실란기는 수성 환경 (예를 들어 수성 잉크 비히클) 내에 용해될 때 쉽게 가수분해되어 실라놀기를 생산할 수 있다. 상기 알콕시실란 모이어티는 비이온성 또는 음이온성이고, -Si(OR)3의 일반적 구조를 가지며, 여기서 R은 H, CH3, C2H5, 또는 이하 R4, R5 또는 R6에 대하여 제공된 예들 중 임의의 것일 수 있다. 더 긴/짧은 사슬 길이의 알콕시실란 모이어티는 알콕시실란의 가수분해 속도를 늦추고 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 표면 내에 그의 반응성을 감소시키는 것으로 밝혀졌으므로, 세 개 이상의 탄소를 가지는 알콕시실란 모이어티는 덜 바람직한 것으로 생각된다.
각각의 반응성 분산제 분자들은 전체적으로 그 분자가 잉크젯 잉크의 점도에 거의 기여하지 않도록 짧은 분자인 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 짧은 분산제 분자들은 폴리에테르 알콕시실란 모이어티와 20 이하의 PEG 부분을 포함한다. 이는 잉크젯 잉크의 높은 안료 로딩 (예를 들어, 20 wt% 이상)에 특히 적용된다. 일 실시예에서, 반응성 분산제 분자들의 양은 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물의 wt%에 대하여 약 9 wt% 내지 약 100 wt% 범위이다. 다른 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 양은 상기 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물의 wt% 에 대하여 약 10 wt% 내지 약 50 wt% 범위이고, 또 다른 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자들의 양은 약 30 wt% 내지 약 50 wt%이다. 상기 언급한 범위는 어떠한 경우 잉크젯의 제팅 신뢰성을 개선시킬 수 있는 과량의 분산제를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "과량"은 금속 산화물 입자에 부착되지 않고 분산액의 액상 내에 남아 있는 (즉 용액 내에 남아 있는) 반응성 분산제 분자들의 양을 의미한다. 분산제 분자들의 실란 커플링제는 제팅 신뢰성을 개선시키기 위하여 잉크젯 잉크 배합물 내로 종종 혼입되는 잉크젯 첨가제들과 (예를 들어, LEG-1) 화학적으로 유사한 작용성 (예를 들어, 폴리에틸렌글리콜 작용성)을 가지므로, 제팅 신뢰성은 과량의 분산제 분자들에 의하여 개선될 수 있는 것으로 믿어진다. 일 실시예에서, 상기 잉크젯 잉크는 약 30 wt%의 TiO2 안료를 함유할 수 있으며, 이 경우 반응성 분산제 분자들은 상기 TiO2 안료의 약 50 wt%를 구성한다.
일 실시예에서, 상기 반응성 분산제 분자는 i) 수용성이고, ii) 가수분해성 알콕시실란 모이어티를 가지고, iii) 수용성 폴리에테르 사슬 또는 카복실레이트기 및/또는 포스포네이트기와 같은 음이온성 친수성기를 함유하는 친수성 부분을 가진다.
반응성 분산제 분자의 구조의 예는 이하 구조식 I에 의하여 주어진다. 이러한 반응성 분산제 분자 구조는, 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물에 부착될 때, (금속 산화물 분산액으로도 언급될 수 있는) 잉크젯 잉크가 잉크젯 프린트 헤드로부터 제팅될 수 있도록 하는 것으로 생각된다. 예시적 구조식 I은 다음과 같다:
상기 구조식에서, R1, R2 및 R3는 히드록실기, 선형 알콕시기, 또는 분지형 알콕시기이다. 일부 실시예에서, R1, R2 및 R3는 1 내지 5 탄소 원자를 가지는 선형 알콕시기이다. 또 다른 실시예에서, R1, R2 및 R3는 -OCH3 또는 -OC2H5 이다. R4는 수소, 선형 알킬기, 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시예에서, R4는 1 내지 5 탄소 원자를 가지는 알킬기이다.
나아가, 상기 알콕시실란 분산제 구조식 (I) 내에 PE는 Si-C 결합을 통하여 Si에 부착된, 구조식 [(CH2)n-CH(R)-O]m의 폴리에테르 올리고머 사슬 부분이고, 여기서 n은 0 내지 3의 정수이고, m은 2와 동일하거나 큰 정수이고, R은 H 또는 사슬 알킬기이다. 상기 폴리에테르 올리고머 내 R은 또한 CH3 또는 C2H5와 같은 1 내지 3 탄소 원자를 가지는 사슬 알킬기일 수 있다. 일부 실시예에서, m은 2 내지 30의 정수이고, 다른 실시예에서, m은 5 내지 15의 정수이다. 상기 폴리에테르 사슬 부분 PE는 PEG 사슬 부분(-CH2CH2-O-), 또는 PEG 부분과 PPG (-CH2-CH(CH3)-O-) 부분의 조합의 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 사슬 PE는, 특히 PPG 부분의 수가 작을 때, PPG 부분 단독의 반복 단위를 포함할 수 있는 것으로 생각된다. 이와 같이, PE는 상기 분산제의 친수성 부분을 구성한다.
상기 반응성 분산제 분자 구조의 다른 예는 아래 구조식 II에 의하여 주어진다:
상기 구조식에서, R5, R6, 및 R7는 수소, 선형 알킬기, 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시예에서, R5, R6, 및 R7는 사슬 길이 내 1 내지 3 개의 탄소 원자를 가지는 선형 알킬기이고, 다른 실시예에서 R5, R6, 및 R7는 -CH3 또는 -C2H5이다. R8은 앞서 기재한 R4의 예들 중 임의의 것일 수 있으며, PE는 구조식 I에 대하여 앞서 기재한 바와 같다.
상기 반응성 분산제 분자 구조의 또 다른 예는 아래 구조식 III에 의하여 주어진다:
상기 구조식에서, R9, R10, 및 R11은 각각 구조식 II의 R5, R6, 및 R7과 동일하다. (CH2)p는 연결기이고, 여기서 p는 3 내지 8의 정수이다. 나아가, R12는 구조식 II의 R8 및 구조식 I의 R4와 동일하고, PE는 구조식 I 및 II의 PE와 동일하다.
상기 구조 각각은 폴리에테르 알콕시실란 반응성 분산제 분자이다. 반응성 분산제 분자들로 사용될 수 있는 폴리에테르 알콕시실란의 몇몇 구체적인 예는 (CH3O)3Si-(CH2CH2O)m-H, (CH3CH2O)3Si-(CH2CH2O)m-H, (CH3O)3Si-(CH2CH2O)m-CH3, (CH3CH2O)3Si-(CH2CH2O)m-CH3, (CH3O)3Si-(CH2CH2O)m-CH2CH3, (CH3CH2O)3Si-(CH2CH2O)m-CH2CH3, (CH3O)3Si-(CH2CH(CH3)O)m-H, (CH3CH2O)3Si-(CH2CH(CH3)O)m-H, (CH3O)3Si-(CH2CH(CH3)O)m-CH3, 및 (CH3CH2O)3Si-(CH2CH(CH3)O)m-CH3를 포함한다. 반응성 분산제 분자들로 사용될 수 있는 폴리에테르 알콕시실란의 몇몇 다른 구체적인 예는 HO(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH3)3, HO(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3,CH3O(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH3)3, CH3O(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3,C2H5O(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH3)3,C2H5O(CH2CH2O)m-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3,HO(CH2CH(CH3)O)m-(CH2)3-Si(OCH3)3,HO(CH2CH(CH3)O)m-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3,CH3O(CH2CH(CH3)O)m-(CH2)3-Si(OCH3)3,및 CH3O(CH2CH(CH3)O)m-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3를 포함한다. 상기 예들 중 임의의 것에서, 변수 m은 2와 동일하거나 더 큰 정수이다. 일부 실시예에서, m은 2 내지 30 범위의 정수이고, 일부 다른 실시예에서, m은 5 내지 15 범위의 정수이다.
상기 안료의 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 각각은 그 표면 상에 히드록실기를 포함하고, 이들 히드록실기는 상기 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자와 물의 반응에 의하여 자연적으로 형성되는 것으로 이해될 것이다. 상기 히드록실기 각각은 반응성 분산제 분자의 실라놀 연결기와 반응하여 반응성 분산제 분자를 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 표면에 부착 또는 결합시킴으로써 안료를 형성할 것이다. 잉크젯 잉크용 안료의 제조 방법의 실시예가 도 1a 내지 도 1c를 참조로 하여 본원에 기재될 것이다.
도 1a를 참조로 하여, 히드록실기가 부착된 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 및 알콕시실란 모이어티를 가지는 반응성 분산제 분자들이 수성 매질 M에 첨가된다. 상기 히드록실기가 부착된 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물은 도면에서 P-OH로서 도시되며, 여기서 P는 입자이다. 상기 알콕시실란 모이어티를 가지는 반응성 분산제 분자들은 도면에서 D-Si(OR)3로 도시되며, 여기서 D는 분산제 작용기를 포함하는 반응성 분산제 분자들의 부분(예를 들어, 폴리에테르기(들), 포스포네이트기(들)을 포함하는 친수성 부분)이고, Si(OR)3는 알콕시실란 모이어티이며 여기서 R은 H, CH3, C2H5 또는 R4, R5 또는 R6에 대하여 제공된 예들 중 임의의 것일 수 있다. 이와 같이, D-Si(OR)3는 본원에 제공되는 구조식 I, II 또는 III 중 임의의 것을 나타낼 수 있으며, 여기서 D는 PE 부분을 포함한다.
다음, 상기 반응성 분산제 분자들은 수성 매질 M 내에 용해할 것이다. 용해 동안, 상기 반응성 분산제 분자들 각각의 알콕시실란 모이어티가 상기 수성 매질 M 내에서 가수분해된다. 상기 알콕시실란 모이어티의 가수분해는 분산제 작용기 D에 부착된 실라놀기(즉, 연결기)를 형성한다. 이러한 단계가 도 1b에 도시되며, 여기서 실라놀기가 부착된 분산제 작용기 D의 예는 D-Si(OR)3, D-Si(OR)2OH, D-Si(OR)(OH)2, 및 D-Si(OH)3로서 도시되며, 이들 모두 부분적으로 및/또는 완전히 가수분해된 알콕시실란기를 나타낸다. 도 1b는 또한 히드록실기가 부착된 입자 (즉, P-OH)를 도시한다.
실라놀기(-SiOH) 일부는 금속 산화물 입자의 히드록실기(-OH)와 반응하여 분산제 작용기 D를 금속 산화물 입자 P에 화학적으로 결합시키며(예를 들어, P-O-Si(OH2)-D), 이는 도 1c에 도시된다. 일반적으로, 실란 커플링제를 기재로 한 분산제 분자들(예를 들어, 알콕시실란)의 경우, 실리콘 원자가 세 개의 산소 원자에 결합되고 (이들 중 하나는 입자 P에 결합됨), 실리콘 원자는 (친수성 부분을 포함하는) 분산제 작용기 D의 탄소 원자와 단일 결합을 형성할 것이다. 이러한 반응의 결과는 금속 산화물 입자 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 각각의 외표면에 부착된 반응된 분산제 분자(reacted dispersant molecule)들(즉, D + L)을 포함한다. 이러한 실시예가 도 2a에 도시된다.
도 2a의 실시예에서, 반응성 분산제 분자들은 반응된 것이고, 이러한 반응된 분산제 분자들의 다섯 개의 분산제 작용기들 D가 각각의 실라놀 연결기 L을 통하여 입자 표면(12)에 부착된다. 도 2a에 도시된 반응된 분산제 분자들(즉, D + L)의 수는 반응된 분산제 분자들이 입자 P에 부착되는 것을 예시하기 위한 목적으로만 제공되는 것이며, 입자 P는 입자 P에 직접적으로 부착된 도 2에 도시된 것보다 많은 (또는 가능하게는 더 적은) 반응된 분산제 분자들을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자 P는 입자 표면(12)에 직접적으로 부착된 수십, 수백, 또는 가능하게는 수천 개의 반응된 분산된 분자 D + L을 가질 수 있다. 입자 P에 부착된 반응된 분산제 분자들 D + L의 수는 입자 P 상에 두꺼운 친수성 코팅을 형성하는 것으로 믿어진다. 이러한 코팅은 단분자층보다 두꺼운 것으로 믿어진다.
또한, 입자 표면(12)에 화학적으로 부착된 복수의 반응된 분산제 분자들 D + L은 그 위에 친수성 코팅을 형성하는 것으로 믿어진다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 친수성 코팅은 비교적 두껍고 (예를 들어, 단분자층보다 두꺼운), 이러한 코팅 두께는 안료(10) (금속 산화물 입자 P 및 반응된 분산제 분자들 D + L의 코팅을 포함)이 100 nm 보다 훨씬 큰 크기를 가지도록 한다. 따라서, 이러한 두꺼운 코팅은 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자의 유체역학적 직경을 증가시키며, 이는 그 유효 밀도 및 침강속도를 감소시킨다. 나아가, 어떠한 이론에 구애됨이 없이, 개별 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 상에 형성된 두꺼운 코팅의 존재는 침강시 입자의 응집을 방지하고, 생산된 침강물은 비교적 플러피한 것으로 생각된다. 본 발명자들은 상기 플러피한 침강물은 흔들기 또는 교반에 의하여 수성 매질 내에서 용이하게 재분산될 수 있음을 발견하였다.
다시 도 1c를 참조로 하여, 간략히, 도 1c의 실시예에 도시되는 모든 입자들 P는 그에 부착된 반응된 분산제 분자들 D + L을 가진다. 어떠한 경우, 입자들 P 중 일부가 그에 부착된 반응된 분산제 분자들 D + L을 가지는 반면, 다른 입자들 P는 미반응된 채 남아 있는 것이 가능할 수 있다. 이와 같이, 일부 반응된 분산제 분자들 D + L은 벌크 액상 내에 비부착된 채 남아 있을 수 있다. 그러나, 매질 내 상기 반응된 분산제 분자들의 로딩에서 (예를 들어, 금속 산화물/혼합 금속 산화물 입자의 wt%의 약 10 wt% 내지 약 100 wt%), 분산제 분자들의 수는 매질 내 금속 산화물/혼합 금속 산화물 입자의 수를 크게 초과한다. 적어도 이러한 이유로, 매질 내 금속 산화물/혼합 금속 산화물 입자들은 거의 미코팅된 채 남아 있지 않으며, 최소량의 반응된 분산제 분자들 D + L이 벌크 액상 내에 남아 있을 것으로 믿어진다. 본원에 개시되는 실시예에서, 잉크 내 임의의 비부착된 반응된 분산제 분자들의 존재는 잉크의 점도에 유해한 영향을 미치지 않으며, 이는 특히 잉크젯 인쇄(예를 들어, 열 잉크젯 인쇄, 압전 잉크젯 인쇄 등)에 이로운 것으로 믿어진다.
일 실시예에서, 상기 반응된 분산제 분자들 D + L 중 일부는 2 이상의 실라놀 연결기 L을 포함할 있다 예를 들어, 분산제 작용기 D의 각각의 말단에 하나의 실라놀 연결기 L. 이러한 실시예에서, 상기 분산제 작용기 D는 상기 실라놀 연결기들 (L) 중 하나를 통하여 그 자신을 입자 표면(12)에 부착시킬 수 있으며, 다른 실라놀 연결기 L을 통하여 인접하는 분산제 작용기 D에 그 자신을 부착시킬 수 있다. 상기 인접하는 분산제 작용기 D는 입자 표면(12)에 이미 부착되었거나 부착되지 않은 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안료는 또한 입자 표면에 간접적으로 부착된 복수의 부가적인 반응된 분산제 분자들 (도 2a에서 D' + L'을 참조)을 포함할 수 있다 (예를 들어, 반응된 분산제 분자들(D + L)이 상기 부가적인 반응된 분산제 분자들(D'+L')과 상기 금속 산화물 입자 표면(12) 사이에 형성된다). 이러한 부가적인 반응된 분산제 분자들(D'+L')은 상기 반응된 분산제 분자들(D + L)과 동일하다. 상기 부가적인 반응된 분산제 분자들(D'+L')은 상기 입자 표면(12) 상에 형성된 코팅의 일부가 되는 것으로 이해될 것이다. 상기 부가적인 반응된 분산제 분자들(D'+L')의 존재에 의하여, 입자 표면(12) 상에 형성된 코팅이 상기 입자 표면이 반응된 분산제 분자들(D + L)만을 포함하는 경우보다 더 두꺼워지는 것으로 믿어진다. 예를 들어, 반응된 분산제 분자들(D + L)(도 2b에 도시되는 바와 같이 서로 결합할 수 있는), 또는 상기 반응된 분산제 분자들(D + L)과 부가적인 반응된 분산제 분자들(D'+L')의 조합(예를 들어, 여기서 D' + L'은 D + L에 결합하고 D' + L'은 다른 D' + L'에 결합함, 등)에 의하여 형성되는 코팅의 두께는 단분자층보다 두꺼는 것으로 믿어진다.
도 2a의 실시예를 다시 참조로 하여, 상기 부가적인 반응된 분산제 분자들은 D' + L'로서 도시되고, 이 실시예에서, 이들 분자들 D' + L'은 입자 표면(12)에 이미 부착된 반응된 분산제 분자들 D + L 중 일부에 부착된다. 도 2a의 실시예는 또한 각각이 반응된 분산제 분자 D + L의 각각의 분산제 작용기 D에 부착된, 부가적인 반응된 분산제 분자들 D' + L'을 포함한다. 도 2a에 도시되는 실시예는 예시적인 것이며, 부가적인 반응된 분산제 분자들 D' + L'의 수는 비제한적인 것으로 이해될 것이다. 일 실시예서, 더 많은 부가적인 반응된 분산제 분자들 D' + L'가 다른 분산제 작용기들 D에 부착될 수 있다.
부가적인 분산제 작용기들 D'가 실라놀 연결기 L'을 통하여 분산제 작용기들 D에 부착된다. 일 실시예에서, 상기 실라놀 연결기 L'은 상기 부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'의 말단에 위치한다. 도 2a에 도시되지는 않으나, 다른 부가적인 반응된 분산제 분자가 입자 P에 간접적으로 부착된 상기 부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'의 말단에 부착될 수 있는 등으로 믿어진다. 이러한 방식으로, 반응된 분산제 분자들의 사슬이 입자 표면(12) 상에 형성될 수 있다.
부가적인 반응된 분산제 분자들(예를 들어, D' + L')은 반응된 분산제 분자 D + L 또는 부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'에 실라놀 연결기 L, L'가 있는 곳이면 어디든지 부착될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 실라놀 연결기 L, L'이 분산제 작용기 D/부가적인 분산제 작용기 D'의 백본을 따라 위치하는 경우, 다른 부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'이 그 말단 보다는 상기 분산제 작용기 D/부가적인 분산제 작용기 D'의 백본에 부착될 수 있다. 반응된 분산제 분자 D + L/부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'이 몇몇 실라놀 연결기 L,L'을 포함하는 경우, 다른 반응된 분산제 분자는 상기 실라놀 연결기 L,L' 각각에 부착될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 세 개의 실라놀 연결기 L, L'을 포함하는 반응된 분산제 분자 D + L/부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'은 그에 부착된 세 개의 다른 반응된 분산제 분자들을 가질 수 있다; 즉, 하나의 반응된 분산제 분자가 상기 실라놀 연결기 L,L' 각각에 부착됨.
다른 실시예에서, 부가적인 반응된 분산제 분자 D' + L'이 두 개의 인접하는 분산제 작용기들 D에 부착됨으로써, 브릿지 구조를 형성할 수 있다. 이러한 실시예는 도 2b에 도시되며, 여기서 안료(10')는 복수의 분산제 작용기들 D(D1 및 D2를 포함)가 그 표면(12)에 실라놀 연결기들 L을 통하여 부착된 금속 산화물 입자 P를 포함한다. 상기 안료(10')는 실라놀 연결기 L1', L2'을 통하여 상기 분산제 작용기들 중 일부(예를 들어, D1 및 D2 각각) 에 부착된 부가적인 분산제 작용기들 D1' 및 D2'을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 또 다른 부가적인 반응된 분산제 분자 D3', L3'이 상기 분산제 작용기 D1 및 상기 부가적인 분산제 작용기 D2'을 브릿징한다. 상기 부가적인 분산제 작용기 D3'이 인접하는 분산제 작용기들 D1, D2'에 상기 부가적인 분산제 작용기 D3'의 각 말단에 위치하는 실라놀 연결기들 L3'을 통하여 부착된다.
각각의 실라놀 연결기 L,L'은 세 개 이하의 별개의 결합을 형성할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 분산제 작용기 D는 단일 실라놀 연결기 L을 이용하여 그 자신을 입자 표면(12)에 부착시킬 수 있다. 사익 단일 실라놀 연결기 L은 또한 두 개의 다른 분산제 작용기들 D/부가적인 분산제 작용기들 D'에 부착될 수 있다.
상기 반응된 분산제 분자들의 금속 산화물 및/또는 혼합 금속 산화물 입자 표면에의 직접 및 간접적 부착에 대한 일부 구조가 앞서 기재되었으나, 다른 구조 또한 일어날 수 있는 것으로 생각된다.
본원에서 잉크젯 잉크의 제조 방법이 또한 개시된다. 이러한 방법에서, 상기 안료(10, 10')는 도 1a 내지 1c와 함께 앞서 기재된 방법의 예들을 이용하여 제조된다. 다음, 상기 안료(10, 10')는 수성 잉크 비히클 내로 혼입된다. 상기 수성 잉크 비히클의 예는 앞서 제공된 바와 같다.
본원 발명자들은 놀랍게도, 본원에 개시된 잉크젯 잉크 내 큰 안료 입자의 침강 속도가 현저히 감소되며, 큰 안료 입자의 침강에 의하여 형성된 침강물 내 입자 응집이 실질적으로 완전히 제거됨을 발견하였다.
본원에 개시된 실시예의 특징 및 이점들이 이하 상세한 설명 및 도면을 참조로 하여 명백하여질 것이며, 여기서 동일한 도면 부호는 동일하지는 않더라도 유사한 구성 성분에 상응한다. 간결성을 위하여, 도면 부호 또는 이전에 기재된 기능을 가지는 특징들은 다른 도면들과 관련하여 기재되거나 기재되지 않을 수 있다.
도 1a 내지 1c는 함께 본원에 개시된 잉크젯 잉크의 예에 대한 안료의 제조 방법의 예를 개략적으로 묘사하고;
도 2a 및 2b는 각각, 그 표면에 부착된 반응성 분산제 분자들을 포함하는 안료 입자의 예를 개략적으로 묘사하고;
도 3은 분산액 제조 직후, 및 분산액 제조후 4개월 후, 수성 잉크젯 잉크 분산액 내 미코팅된 금속 산화물 안료 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이고; 및
도 4는 분산액 제조 직후, 및 분산액 제조후 4개월 후, 본원 개시의 잉크젯 잉크의 예의 금속 산화물 안료 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 1a 내지 1c는 함께 본원에 개시된 잉크젯 잉크의 예에 대한 안료의 제조 방법의 예를 개략적으로 묘사하고;
도 2a 및 2b는 각각, 그 표면에 부착된 반응성 분산제 분자들을 포함하는 안료 입자의 예를 개략적으로 묘사하고;
도 3은 분산액 제조 직후, 및 분산액 제조후 4개월 후, 수성 잉크젯 잉크 분산액 내 미코팅된 금속 산화물 안료 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이고; 및
도 4는 분산액 제조 직후, 및 분산액 제조후 4개월 후, 본원 개시의 잉크젯 잉크의 예의 금속 산화물 안료 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이다.
본원 개시를 추가로 예시하기 위하여, 본원에 실시예들이 제공된다. 이들 실시예들은 예시적 목적으로 제공되는 것이며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
실시예
비교예
1
금속 산화물 입자를 수성 잉크 비히클 내로 혼입시켜 수성 잉크젯 잉크를 제조하였다. 약 12 wt%의 TiO2 입자를 물 및 약 1 wt% 내지 약 2 wt%의 소듐 포스페이트 분산제에 첨가하였다(여기서 소듐 포스페이트 분산제 wt%는 TiO2 입자의 wt%에 대한 것임).
상기 금속 산화물 입자는 약 150 nm 내지 약 2 ㎛의 입자 크기를 가지는 TiO2 입자들로부터 선택되었다. 문헌에 따른 상기 TiO2 입자의 벌크 밀도 약 4.2이며, 이는 약 1.0 내지 약 1.2인 수성 잉크 비히클 보다 현저히 더 놓은 것이다. 상기 TiO2 입자의 높은 벌크 밀도 및 큰 입자 크기의 조합은 잉크젯 잉크 미사용 기간 동안 안료의 침강 속도를 증가시키는 것으로 나타났다. 상기 TiO2 입자는 수일 내로 수성 잉크 비히클 밖으로 침강되는 것으로 나타났다.
육안 검사에 의하여 (및 이하 논의하는 입자 크기 데이터에 의하여 예시되는 바와 같이), 침강물 내 TiO2 입자는 응집되며, 응집된 입자는 침강물을 압축시키는 것으로 나타났다 (예를 들어, 침강물 층은 입자가 압축되지 않을때보다 압축될 때 훨씬 더 얇다). 잉크 인쇄시, 압축된 침강물은 잉크-공급 채널 및/또는 잉크젯 인쇄 시스템의 유동 구조를 막아, 잉크젯 펜의 노즐의 회복불가한 플러깅/클로깅을 초래하였다.
도 3은 수성 잉크 비히클 내 TiO2 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 3은 특정 입자 크기 범위를 가지는 존재하는 총 입자 집단의 백분율(즉, % 채널)을 나타내는 히스토그램이다. TiO2 입자의 입자 크기는 잉크 제조 직후 NANOTRACK® 입자 크기 분석기 (Microtrack Corp., Montgomeryville, Pennsylvania)를 이용하여 측정하였으며, 상기 측정을 도 3에 도시하는 그래프 상에 플로팅하였다. 잉크 제조 직후 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 약 233 nm로 결정되었다. 다음, 잉크를 4 개월 (또는 120 일)의 기간 동안 방치시킨 후, TiO2의 입자 크기를 다시 측정하였다. 이 데이터를 또한 도 3에 도시하는 그래프 상에 플로팅한다. 4 개월 후 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 잉크 제조 직후 TiO2 입자의 평균 입자 크기보다 현저히 더 높았다. 4 개월 후 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 약 680 nm로 결정되었다. 이러한 입자 크기의 현저한 증가는 4 개월의 시간 기간 후 입자 응집 및 압축의 증거이다.
또한, 잉크젯 내 응집된 입자는 단순한 교반에 의하여 수성 잉크 비히클 내에 재현탁될 수 없는 것으로 나타났다. 교반 및 흔들기만으로는, 예를 들어, 응집된 입자는 단일 TiO2 입자와 같이 수성 잉크 비히클 내에 재현탁될 수 없었다.
실시예
2
금속 산화물 입자를 수성 잉크 비히클 내로 혼입시켜 다른 수성 잉크젯 잉크를 제조하였다. 상기 잉크용 금속 산화물 입자는 실라놀 연결기를 통하여 부착된 폴리에틸렌글리콜 분산제로 코팅된 TiO2 입자를 포함하였다. TiO2 입자 대 분산제의 비는 10:1이었다. 상기 코팅된 TiO2 입자가 첨가되는 수성 잉크 비히클을 아래 표 1에 보인다:
| 잉크 비히클의 성분 | 양 ( wt %) |
| LEG-1 | 5.00 |
| 2-피롤리디논 | 9.00 |
| Trizma®Base | 0.20 |
| Proxel®GXL | 0.10 |
| Surfynol®465 (Air Products, Allentown, PA) | 0.20 |
| 물 | 100 %까지 |
상기 TiO2 입자는 약 150 nm 내지 약 2 ㎛의 입자 크기를 가졌으며, 상기 안료의 벌크 밀도는 수성 잉크 비히클보다 현저히 더 높은 것으로 나타났다. 이 실시예의 코팅된 TiO2 입자는 수일 내로 수성 잉크 비히클 밖으로 침강된 것으로 나타났다. 그러나, 이 실시예에서 잉크로부터 형성된 침강물은 실시예1의 비교 잉크로부터 형성된 침강물보다 훨씬 더 두꺼웠다(예를 들어, 2-3 배 두꺼움). 이와 같이 더 두꺼운 침강물은 코팅된 TiO2 입자가 응집 또는 압축되지 않았으며, 최초 상태로 재분산될 수 있음을 나타내는 것이다. 이를 이하 논의하는 바와 같이 확인하였다.
비교예 1과 대조적으로, 이 실시예에서 침강물 내 TiO2 입자는 응집되지 않았다. 도 4는 수성 잉크 비히클 내 코팅된 TiO2 입자의 입자 크기 분포에 대한 입자 응집의 영향을 도시하는 그래프이다. 특히, 도 4는 특정 입자 크기 범위를 가지는 존재하는 총 입자 집단의 백분율(즉, % 채널)을 나타내는 히스토그램이다. 코팅된 TiO2 입자의 입자 크기를 잉크 제조 직후 측정하였으며, 이 측정을 도 4에 도시하는 그래프 상에 플롯팅하였다. 잉크 제조 직후 코팅된 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 약 260 nm로 결정되었다. 다음, 잉크를 4 개월 (또는 120 일)의 기간 동안 방치시킨 후, 코팅된 TiO2 입자의 입자 크기를 다시 측정하였다. 그 결과를 또한 도 4에 도시하는 그래프 상에 플롯팅하였다. 4 개월 후 코팅된 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 잉크 제조 직후 코팅된 TiO2 입자의 평균 입자 크기와 거의 동일하였다. 4 개월 후 코팅된 TiO2 입자의 평균 입자 크기 Mv는 약 250 nm로 나타났다. 코팅된 TiO2 입자의 평균 입자 크기에 유의한 변화가 없다는 사실은 4 개월의 잉크 미사용 후 침강물 내 응집 또는 압축이 일어나지 않았다는 증거이다. 이는 도 3에 비교 잉크에 대하여 도시한 결과와 매우 대조적이다.
이 실시예에서 잉크젯 잉크의 액상 밖으로 침강된 입자는 단순한 교반에 의하여 수성 잉크 비히클 내로 재분산될 수 있는 것으로 나타났다. 교반 및 흔들기만으로, 예를 들어, 상기 입자가 수성 잉크 비히클 내로 재분산되었다.
실시예
3
수성 잉크 비히클 내에 혼입된 코팅된 TiO2 나노입자를 포함하는 네 개의 수성 잉크젯 잉크 (잉크 1, 2, 3 및 4)를 제조하였다. 상기 TiO2 나노입자는 나노입자 TiO2 분말 (E.I. du Pont de Nemours 및 Co., Wilmington, Delaware로부터 구입가능한 Ti-Pure R-900)로부터 생산된 것이었다. 잉크 1은 폴리에테르 친수성 부분을 포함하는 분산제(Momentive Performance Materials, Albany, New York로부터 구입가능한 SILQUEST®A-1230)로 코팅된 TiO2 나노입자를 포함하였고, 잉크 2는 카복실화 친수성 부분을 포함하는 분산제(즉, 카복시에틸실란트리올, 디소듐 염)로 코팅된 TiO2 나노입자를 포함하였고, 잉크 3은 아미노 친수성 부분을 포함하는 분산제(즉, 3-아미노프로필실란트리올)로 코팅된 TiO2 나노입자를 포함하였고, 잉크 4는 포스포네이티드 친수성 부분을 포함하는 분산제(즉, 3-(트리히드록시실릴)프로필 메틸포스포네이트, 모노소듐 염)로 코팅된 TiO2 나노입자를 포함하였다. 상기 잉크 2, 3 및 4의 분산제는 Gelest, Inc. (Morrisville, Pennsylvania)로부터 상업적으로 구입가능하다.
각각의 분산액을 형성하기 위하여, 상기 성분들을 Netzsch MiniCer (Netzsch Fine Particle Technology, Exton, Pennsylvania로부터 구입가능)를 이용하여 밀링하였다. 잉크 1, 3 및 4를 위한 분산액을 형성하기 위하여, 약 0.13의 분산제-대-금속 산화물 입자 비를 사용하였으며, 잉크 2를 위한 분산액을 형성하기 위하여, 약 0.1의 분산제-대-금속 산화물 입자 비를 사용하였다. 결과 형성되는 분산액 각각은 약 47 wt%의 코팅된 TiO2 나노입자를 함유하였으며, 평균 입자 크기는 NANOTRACK® 입자 크기 분석기 (Microtrack Corp., Montgomeryville, Pennsylvania)를 이용하여 측정시 약 233 nm이었다.
다음, 각각의 분산액을 이용하여 잉크 1, 2, 3 및 4를 생산하였다. 잉크 1, 2, 3 및 4 각각은 약 12 wt%의 코팅된 TiO2 나노입자 (앞서 논의한 각각의 분산액으로부터 취함), 5 wt% LEG-1, 9 wt% 2-피롤리돈, 0.2 wt% Trizma®Base, 0.1 wt% Proxel®GXL, 0.2 wt% Surfynol®465, 및 잔량의 물을 포함하였다.
잉크 1, 2, 3 및 4 각각을 TiO2 입자 상에 코팅될 때 어떠한 분산제가 잉크젯 잉크를 더 안정하게 하는지(즉, 바람직한 장기간 안정성을 나타내는지)에 대하여 시험하였다. 코팅된 TiO2 입자의 입자 크기 Mv를 잉크 1, 2, 3 및 4 제조 직후, 및 잉크 1, 2, 3 및 4의 연장된 숙성 후 용기를 흔들어 안료를 재분산하여 측정하였다. 이러한 측정 결과를 이하 표 2에 제공한다:
| 잉크 | 분산제(Disp) 작용기 |
TiO2: Disp |
숙성 개월 | Mv (nm) initial | Mv (nm) after | 변화, Mv의 % | D50(nm) initial | D50(nm) after | 변화, D50의 % |
| 1 | 폴리에테르 | 8:1 | 16 | 225 | 224 | -0.3% | 223 | 217.6 | -7.3% |
| 2 | 카르복실 | 10:1 | 16 | 232 | 246 | 6% | 214 | 236 | 10.3% |
| 3 | 트리아미노 | 8:1 | 13 | 233 | 330 | 41.5% | 228 | 319 | 40% |
| 4 | 포스포네이트 | 8:1 | 8 | 233 | 232 | -0.4% | 227 | 224 | -1.4% |
표 2에서, TiO2:Disp는 TiO2 입자 대 분산제의 비이고, Mv initial은 잉크 형성 직후 부피-중량 평균 입자 직경이고, Mv after는 잉크 숙성후 부피-중량 평균 입자 직경을 나타내고, 변화 %는 Mv initial과 Mv after 사이의 백분율 변화를 나타낸다. 나아가, D50 initial은 잉크 형성 직후 질량 평균 직경(즉, 질량에 의한 평균 입자 직경)을 나타내고, D50 after는 잉크 숙성 후 질량 평균 직경을 나타낸다. D50의 % 변화는 D50 initial과 D50 after 사이의 백분율 변화를 나타낸다.
표 2의 결과는 대부분의 강한 분산제가 폴리에테르 친수성 부분(즉, 폴리에테르 작용기) 또는 포스포네이티드 친수성 부분(즉, 포스포네이트 작용성)을 가지는 알콕시실란 분산제임을 시사한다. 이러한 결론은 잉크 1 및 4에 의하여 보여지는 부피-중량 평균 입자 직경 및 질량 평균 직경의 작은 % 변화(즉, 실험 오차 이내에 입자 크기 증가가 없음)로부터 도출될 수 있다. 카복실레이트 작용기를 포함하는 분산제는 약간의 입자 크기 증가를 나타냈으며, 따라서 응집을 방지하고 재분산성을 가능케 하기 위한 비교적 강한 분산제인 것으로 생각된다. 포스포네이트 및 카복실레이트 작용성을 포함하는 분산제들은 음이온성 및 입체 안정화의 조합(즉, 더 두꺼운 층을 형성하는 중간 크기 분자)을 제공하는 것으로 생각된다.
수성 잉크젯 잉크 내 큰 (따라서 무거운) 금속 산화물 입자들의 침강은 완전히 제거할 수 없으나, 본원에 개시되는 잉크젯 잉크의 예들은 코팅된 금속 산화물/혼합 금속 산화물 입자들이 침강시 응집하거나 압축된 침강물을 형성하지 않으며 단순한 교반에 의하여 재분산될 수 있음을 보인다. 즉, 잉크젯 잉크의 금속 산화물/혼합 금속 산화물 입자들의 장기간 응집은 없다. 이는 열 잉크젯 펜으로부터 인쇄가능한 잉크젯 잉크를 위한 크고 무거운 금속 산화물 입자의 사용을 가능케 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본원에 개시되는 잉크젯 잉크의 실시예들은 그 각각의 표면 상에 형성된 분산제 분자들의 두꺼운 층을 가지는 금속 산화물 입자들을 포함하는 안료 입자들을 포함한다. 이러한 두꺼운 분산제 분자들층이 적어도 부분적으로 미사용 동안 잉크젯 잉크의 액상 밖으로 침강되는 안료 입자의 응집 방지 효과의 원인이 되는 것으로 믿어진다. 상기 응집 방지 효과는, 예를 들어, 각각의 분산제 분자들이 8 개의 PEG 친수성 부분들을 포함하는, 폴리에테르-알콕시실란 분산제의 두꺼운 층을 포함하는 TiO2 입자를 포함하는 안료 입자를 이용하여 발견되었다. 이는 실시예 2에 앞서 보였다. 상기 응집 방지 효과는, 각각의 분산제 분자가 짧은 단일 친수성 부분을 가지는, 카르복시에틸 알콕시실란 분산제와 같은, 훨씬 더 작은 알콕시실란 분산제 분자들에 의하여 형성되는 코팅을 가지는 안료 입자를 이용하여 또한 밝혀졌다. 이는 앞서 실시예 3에 보였다. 따라서, 응집 방지 효과는, 분산제 분자들이 금속 산화물 입자 코어의 각각의 표면 상에 바람직한 두꺼운 코팅을 형성하고 잉크젯 펜으로부터 제팅될 수 있도록 잉크젯 잉크의 점도에 유해한 영향을 미치지 않는 한, 분산제 분자들의 사슬 길이 차이에 상관없디 달성될 수 있는 것으로 믿어진다.
나아가, 알콕시실란 모이어티가 다수의 결합(예를 들어, 세 개 이하의 결합)을 형성할 수 있다는 사실로 인하여, 이들 결합 중 하나 이상의 분산제 분자들을 예를 들어 다른 분산제 분자들 상의 다른 알콕시시란 모이어티에 부착시키는데 이용할 수 있다. 이러한 방식으로, 더 적은 분자 사슬을 가지는 분산제 또한 금속 산화물 입자 코어 상에 두꺼운 코팅을 형성할 수 있다. 이는 무기 포스페이트 분자가 금속 산화물 입자 코어에 결할 수 있으나 무기 포스페이트 분자가 서로 결합할 수 없고 두꺼운 코팅이 형성될 수 없는, 알콕시실란 모이어티를 가지지 않는 소분자(예를 들어, 무기 포스페이트)와 대조적이다. 이는 위의 실시예 1의 결과에 의하여 입증된다.
본원에 제공되는 범위들은 기재된 범위 및 그 기재된 범위 내에 임의의 값 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 10 wt% 내지 약 50 wt%의 범위는 약 10 wt% 내지 약 50 wt%의 명백히 인용된 한계뿐아니라, 15 wt%, 25 wt%, 36 wt% 등과 같은 개별적인 값, 및 약 20 wt% 내지 약 40 wt%, 약 30 wt% 내지 약 50 wt% 등과 같은 하위 범위를 또한 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 나아가, "약"이 값을 기재하는데 사용되는 경우, 이는 기재된 값으로부터 근소한 변화(+/- 5% 이하)를 포함하는 것을 의미한다.
몇몇 실시예가 상세히 기재되었으나, 개시된 실시예들은 변형될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 전술한 기재는 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다.
Claims (15)
- 수성 잉크 비히클(aqueous ink vehicle); 및
입자 각각이 외표면을 가지는 금속 산화물 입자 또는 혼합 금속 산화물 입자; 및
상기 각각의 입자의 외표면에 부착되어, 상기 외표면 위에 코팅을 형성하는, 복수의 반응된 분산제 분자들(reacted dispersant molecules)
을 포함하는, 상기 수성 잉크 비히클 내로 혼입되는 안료
를 포함하는 잉크젯 잉크로서,
상기 복수의 반응된 분산제 분자들은, 상기 반응된 분산제 분자들의 실라놀 연결기를 통하여 상기 각각의 입자의 외표면에 부착되고,
상기 코팅이 상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자의 wt%에 대하여 10 wt% 내지 50 wt% 범위의 양으로 존재하는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자 각각은 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛ 범위의 입자 크기를 가지는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자는 1.6 내지 3.0의 굴절률을 가지는 금속 산화물 또는 혼합 금속 산화물로부터 선택되는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 반응된 분산제 분자들은 상기 안료가 상기 수성 잉크 비히클 내에 분산가능하도록 하는 친수성 부분을 포함하는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 반응된 분산제 분자들은 수용성 폴리에테르 사슬, 포스포네이트, 및 카복실레이트를 함유하는 반응성 분산제(reactive dispersant)로부터 선택되는 복수의 반응성 분산제 분자들들의 반응 생성물인, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 니오븀 산화물, 아연 산화물, 디스프로슘 산화물, 탄탈럼 산화물, 및 이트륨 산화물로부터 선택되거나, 또는 상기 혼합 금속 산화물은 Bi12SiO20, PbTiO3, SrTiO3, ZrY2O5, AlPO4, 및 BaTiO3로부터 선택되는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 안료는 상기 잉크젯 잉크의 1 wt% 내지 40 wt% 범위의 양으로 존재하는, 잉크젯 잉크. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 반응된 분산제 분자들의 존재는, 상기 안료가 상기 잉크젯 잉크의 미사용 시간 동안 상기 안료의 침강시 상기 수성 잉크 비히클 내에 재분산가능하도록, 상기 안료의 응집을 방지하는, 잉크젯 잉크. - 안료의 제조 방법으로서,
금속 산화물 입자 또는 혼합 금속 산화물 입자 및 반응성 분산제 분자들을 수성 매질에 첨가하는 단계;
상기 수성 매질 내 상기 반응성 분산제 분자들의 용해 동안, 상기 수성 매질 내에 상기 반응성 분산제 분자들 각각의 가수분해성 알콕시실란 모이어티를 가수분해하여, 각각이 실라놀기를 포함하는 반응된 분산제 분자들을 형성하는 단계; 및
상기 반응된 분산제 분자들 중 일부의 실라놀기를 상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자의 히드록실기와 반응시켜, 상기 반응된 분산제 분자들의 일부를 상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자에 결합시키는 단계
를 포함하고,
상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자 각각은 히드록실기를 포함하고, 상기 반응성 분산제 분자들 각각은 가수분해성 알콕시실란 모이어티(moiety)를 포함하는 방법. - 제9항에 있어서,
미결합된 반응된 분산제 분자들의 실라놀기를 상기 금속 산화물 입자 또는 상기 혼합 금속 산화물 입자에 결합된 반응된 분산제 분자들의 일부의 히드록실기와 반응시켜, 상기 미결합된 반응된 분산제 분자들을 상기 반응된 분산제 분자들의 일부에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 반응성 분산제 분자들의 가수분해성 알콕시실란 모이어티는 식 -Si(OR)3를 가지고, 상기 식에서 R은 CH3 또는 C2H5인, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 반응성 분산제 분자들은 구조식 I, II, III으로부터 선택되는, 방법:
i) 구조식 I:
상기 구조식에서, R1, R2 및 R3는 히드록실기, 선형 알콕시기, 또는 분지형 알콕시기이고, R4는 수소, 선형 알킬기, 또는 분지형 알킬기이고, 및 PE는 구조식 [(CH2)n-CH(R)-O]m의 폴리에테르 올리고머 사슬 부분이고,
n은 0 내지 3의 정수이고, m은 2 이상의 정수이고, R은 H 또는 사슬 알킬기이고;
ii) 구조식 II:
상기 구조식에서, R5, R6 및 R7은 수소, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이고, R8은 수소, 선형 알킬기, 또는 분지형 알킬기이고, PE는 구조식 [(CH2)n-CH(R)-O]m의 폴리에테르 올리고머 사슬 부분이고,
n은 0 내지 3의 정수이고, m은 2 이상의 정수이고, R은 H 또는 사슬 알킬기이고; 및
iii) 구조식 III:
상기 식에서, R9, R10 및 R11은 수소, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이고, (CH2)p는 연결기이고, p는 3 내지 8의 정수이고, R12는 수소, 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이고, PE는 구조식 [(CH2)n-CH(R)-O]m의 폴리에테르 올리고머 사슬 부분이고,
n은 0 내지 3의 정수이고, m은 2 이상의 정수이고, R은 H 또는 사슬 알킬기임. - 잉크젯 잉크의 제조 방법으로서,
제9항의 방법에 의하여 안료를 제조하는 단계; 및
상기 안료를 수성 잉크 비히클 내로 혼입하는 단계
를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 수성 잉크 비히클은 i) 물, 또는 ii) 물 및 하나 이상의 용매를 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 수성 잉크 비히클은 계면활성제, 바인더 및 살생물제로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 방법.
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