KR102125501B1 - 요판잉크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바인더, 안료, 자성입자, 왁스, 용제를 포함하는 요판잉크 조성물로서, 상기 자성입자는, 코어; 상기 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및 상기 쉘 외각에 형성되는 폴리머 보호막;을 포함하며, 본 발명에 따른 요판잉크는 유변물성이 제어되어 인쇄성이 향상되며, 산화방지 기능이 부가되어 잉크의 저장 시 저장안정성이 향상된 특징이 있다.
Description
본 발명은 요판잉크(Intaglio ink)에 관한 것으로서, 상세하게는 유변물성이 제어되어 인쇄성이 향상되며, 산화방지 기능이 부가되어 잉크의 저장 시 저장안정성이 향상된 요판잉크에 관한 것이다.
요판잉크는 은행권, 여권 등 다양한 보안 인쇄물에 적용되는 기본적이고 주요한 보안장치로 활용되고 있다. 이러한 요판잉크에 다양한 기능성을 가지는 물질을 첨가하여 위변조방지 요소로 활용하고 있다. 그 중 하나가 자성을 활용한 요소이며 많은 보안인쇄물에 자성을 부여하기 위하여 주로 철, 산화철 분말 등의 형태를 활용하고 있다.
그런데, 일반적인 자성 분말은 무기물로 이루어져 있기 때문에 요판잉크의 원자재 중 가장 비중이 높으면서도 저흡유성인 특성을 보이고 있다. 이는 점도, 택크 등 요판잉크의 기본적 유변물성 제어에 제약 요건으로 작용한다. 이러한 점도, 점착저항(택크; tack) 등 요판인쇄에 필요한 물성 구현이 적절히 이뤄지지 않을 경우 요판인쇄기 상에서 잉크의 롤러 간 잉크전이성이 원활하지 않게 되며, 이는 선화(lineal drawing)로 이뤄지는 요판인쇄물에 있어서 미세선의 재현 불량, 색상 균일도 저하 등의 문제점을 발생시키는 원인으로 나타나게 된다.
한편, 요판잉크는 일반적으로 산화중합 방식의 건조 메카니즘을 통해 제조되며, 인쇄 시 기재에 볼록한 요()의 형상으로 잉크가 인쇄됨에 따라 요판잉크는 인쇄 후에 잉크의 건조가 필요하다. 이에, 건조특성을 제어하기 위하여 별도로 Co, Mn, Fe 등 다양한 금속의 염을 건조제로 사용한다. Fe 분말을 자성안료로 사용하는 경우 잉크 저장 또는 사용 중 Fe 분말 입자 표면에서 금속 이온의 영향으로 건조 및 중합 진행이 가속화되는 경향을 보이게 된다. 이는 잉크 저장 시 물성 변화의 원인 및 인쇄 시 잉크집(ink-holder)에서 잉크의 피막형성 및 겔변성(gelation) 등의 원인으로 작용하게 된다.
본 발명의 목적은 요판잉크의 점도, 태크, 기상안정성 등의 유변 물성이 향상되어 잉크 전이성, 미세선 재현, 색상 균일도 등의 잉크 물성이 우수한 요판잉크를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 요판잉크에 포함된 코팅 처리된 자성입자를 포함하여 저장안정성이 향상된 요판잉크를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 코팅 처리에 의하여 흡유성이 향상된 자성입자를 요판잉크에 포함시킴으로써, 요판잉크의 물성이 우수하면서도 잉크 묻음과 인쇄롤러 간의 마찰을 줄이는 요판잉크를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 요판잉크 조성물에 있어서, 요판잉크에 포함되는 자성입자의 최외각에 유기폴리머 물질로 이루어진 보호막을 형성시킴으로써, 상기 문제점을 해결하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 폴리머 보호막이 형성된 자성입자와 왁스를 함께 채용함으로써, 놀랍게도 잉크 묻힘이나 인쇄롤러 간의 마찰이 현저히 감소하여 인쇄작업이 매우 원활하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 폴리머 보호막이 형성된 자성입자와 왁스, 바인더, 안료를 함께 채용함으로써, 보다 효율적인 인쇄를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 인쇄품질을 향상시키게 된다.
구체적으로, 본 발명은 바인더, 안료, 자성입자, 왁스, 용제를 포함하는 요판잉크 조성물에 관한 것으로서, 상기 자성입자는, 코어; 상기 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및 상기 쉘 외각에 형성되는 폴리머 보호막;을 포함한다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 요판잉크는 20 내지 35 wt% 바인더, 35 내지 45 wt% 안료, 5 내지 15 wt% 자성입자, 5 내지 10 wt% 첨가제, 1 내지 10 wt% 왁스 및 2 내지 10 wt% 용제를 포함한다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 자성입자는, 자성체 코어; 상기 자성체 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및 상기 쉘 외각에 형성되며 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA; Poly(methyl methacrylate)), 폴리스티렌-co-부타디엔, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 보호막;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 쉘은 금속물질을 포함하며, 단층 또는 다층일 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 요판잉크의 다른 실시예에 있어서, 상기 쉘은 유전체물질을 포함하며, 단층 또는 다층일 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체물질을 포함한는 쉘은 상기 코에 외각에 유전체물질을 포함하는 제1쉘 및 상기 제1쉘 외각에 금속물질을 포함하는 제2쉘을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체 물질은, 이산화규소, 불화마그네슘, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 산화지르코늄 및 산화크로뮴으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예 또는 다른 실시예에 있어서, 상기 금속물질은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 보호막의 두께는 10 내지 200 nm일 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 안료는 유색안료, 체질안료 또는 이들의 혼합안료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 첨가제는 계면활성제, 혼합첨가제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 왁스는 파라핀왁스와 테프론왁스의 혼합왁스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 요판잉크의 점착저항은 100 내지 150 택크(tack)일 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 요판잉크는 200 내지 400 sec의 기상안정성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크의 실시예에 있어서, 상기 요판잉크의 흡유도는 0.9 내지 1.0 ml/g일 수 있다.
본 발명은 요판잉크의 점도, 태크, 기상안정성 등의 유변 물성을 제어함으로써 잉크 전이성, 미세선 재현성, 색상 균일도 등의 요판잉크 물성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 요판잉크에 포함된 코팅 처리된 자성입자를 포함시킴으로써 요판잉크의 저장안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보호막 코팅 처리에 의하여 흡유성이 향상된 자성입자를 요판잉크에 포함시킴으로써, 요판잉크의 잉크묻음과 인쇄롤러 간 마찰을 줄이며, 우수한 물성을 보장할 수 있는 장점이 있다. 동시에, 이로써 요판잉크의 왁스 함량을 저감시키고 요판잉크의 제조비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자성입자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 자성입자의 보호막을 보여주기 위한 TEM 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 자성입자의 보호막을 보여주기 위한 TEM 이미지이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 요판잉크에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
종래의 요판잉크에 잉크의 뒷묻음과 인쇄롤러 간의 마찰을 줄이기 위하여 첨가되는 왁스(wax) 성분은 그 함량에 따라 요판잉크 제조비용을 상승시키는 원인이 되기도 하며, 고비용 및 고비중 문제를 해결하기 위하여 체질안료 물질의 함량을 저감시키는 경우 요판잉크의 물성이 저하되는 문제점이 발생되기도 한다.
본 출원인은 이와 같은 문제점을 해결하고자 요판잉크의 성분, 첨가물질, 각 성분의 함량 등에 대한 연구를 거듭 시행하였다. 그 결과, 최외각층에 폴리머 물질이 코팅된 자성입자를 함유하는 요판잉크의 경우, 요판잉크의 왁스 함량을 저감시켜 제조비용을 절감시키면서도 폴리머 물질로 표면 코팅된 자성입자가 기존 왁스 기능을 대체 수행하여 잉크의 유변물성이 저하되지 않음을 확인할 수 있었다.
이하, 본 발명에 따른 요판잉크에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 요판잉크는 20 내지 35 wt% 바인더, 35 내지 45 wt% 안료, 5 내지 15 wt% 자성입자, 5 내지 10 wt% 첨가제, 1 내지 10 wt% 왁스 및 2 내지 10 wt% 용제를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 자성입자(1)의 구조를 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 자성입자의 보호막(30)을 보여주기 위한 TEM 이미지이다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자성입자(1)는 자성체 코어(10)와 자성체 코어(10)의 외각에 형성되는 쉘(20)을 포함하고, 쉘(20) 외각에 형성되는 보호막(30)을 포함한다. 한편, 첨부된 도면(도 1, 도 2)에서는 자성입자(1)가 구형인 경우로 도시되었으나, 자성입자(1)의 형태는 구형으로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 자성체 코어(10)는 본 발명에 따른 자성입자(1)에 자기적 특성을 부여하는 것이며, 쉘(20)은 금속 또는 유전체를 포함하는 것으로, 이는 단층 또는 다층일 수 있고 서로 같거나 다른 재료로 될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 자성입자(1)의 일례로, 쉘(20)이 금속 성분을 포함하여 이루어진 경우, 자성입자(1)의 자성체 코어(10)는 강자성체 입자로서, 철; 니켈; 코발트; 산화철; 산화니켈; 산화코발트; 및 철, 니켈 및 코발트에서 둘 이상 선택된 원소를 포함하는 다성분계물질;로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 바람직할 수 있다. 또한, 자성체 코어(10)는 자성입자(1)가 활용되는 분야를 고려하여 그 크기를 조절할 수 있다. 보안용 잉크에 자성입자(1)가 함유되는 경우, 상기 자성체 코어(10)의 크기는 0.5 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
그리고, 금속재료로 되는 쉘(20)은 자성입자(1)의 명도를 증가시키는 물질로 작용할 수 있다. 구체적으로 쉘(20)에 포함되는 금속재료로는 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 구리, 니켈, 은, 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 좋다.
이때, 금속재료로 이루어지는 쉘(20)은 단일한 금속의 구막으로 이루어진 단일막일 수 있으며, 서로 다른 금속의 막들이 적층된 다층막일 수 있다. 상세하게, 상기 금속재료로 되는 쉘(20)의 구막이 단일막인 경우, 상기 단일막은 구리, 니켈, 은, 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 상기 금속재료로 되는 쉘(20)의 두께는 자성입자(1)의 명도를 증가시키는 측면에서 10 내지 500nm인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 금속재료로 되는 쉘(20)의 구막은 서로 다른 금속인 둘 이상의 금속 막이 적층된 금속적층막을 포함할 수 있다. 이때 각각의 금속적층막은 서로 상이하게 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직할 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 자성입자(1)의 다른 일례로, 쉘(20)이 유전체 재료를 포함하여 이루어진 경우, 자성입자(1)는 자성체 코어(10); 자성체 코어(10) 외각에 형성된 유전체 재료로 되는 쉘; 유전체 재료로 되는 쉘의 외각에 형성되는 금속재료로 되는 쉘; 금속재료로 되는 쉘의 외각에 형성되는 보호막(30);을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 다른 일례에 의한 자성입자(1)는 중심에 자성체 코어(10)가 위치하여 자성입자(1)에 자성 특성을 부여하며, 자성입자(1)의 자성체 코어(10)는 상기 자성입자(1)의 자성체 코어(10)와 유사하게, 강자성체 입자이며, 상기 자성체 코어(10)는 철; 니켈; 코발트; 산화철; 산화니켈; 산화코발트; 및 철, 니켈 및 코발트에서 둘 이상 선택된 원소를 포함하는 다성분계물질;로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 바람직할 수 있다. 이때, 자성체 코어(10)는 자성입자(1)가 활용되는 분야를 고려하여 그 크기를 조절한다. 보안용 잉크에 자성입자(1)가 함유되는 경우, 자성체 코어(10)의 크기는 0.5 내지 50㎛인 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 유전체 물질로 되는 쉘(이하 ‘제1쉘’)은 이산화규소, 불화마그네슘, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 산화지르코늄 및 산화크로뮴으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직할 수 있으며, 제1쉘 구막의 두께는 자성체 코어(10)에 의한 자성특성을 발현하면서도 자성입자(1)의 굴절률을 용이하게 제어하기 위한 측면에서 10 내지 500nm인 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1쉘의 구막은 서로 다른 굴절률을 갖는 둘 이상의 무기물 막이 적층된 유전체적층막을 포함할 수 있으며, 적층된 유전체적층막의 수에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 유전체 물질로 되는 제1쉘의 외각에는 금속재료로 이루어지며, 자성입자(1)의 명도를 증가시키는 역할을 수행하기 위한 제2쉘이 더 형성될 수 있다. 구체적으로 금속재료로 되는 제2쉘은 전술된 자성입자(1)의 금속재료로 되는 쉘과 유사하게 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 니켈, 구리, 은 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 보다 바람직할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성입자(1)는, 자성체 코어(10)와 상기 자성체 코어(10)의 외각에 유전체 물질로 이루어지는 제1쉘, 및 상기 제1쉘의 외각에 금속재료로 이루어지는 제2쉘이 적층된 형태일 수 있다. 이때, 제2쉘의 두께는 자성입자(1)의 자성특성을 발현시키면서도 명도를 향상시키기 위한 측면에서 40 내지 150nm인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 금속재로로 이루어지는 제2쉘은 단일한 금속의 구막으로 이루어진 단일막일 수 있으며, 서로 다른 금속의 막들이 적층된 다층막인 것을 모두 포함할 수 있으며, 이때 적층된 금속막의 수에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 쉘(20)의 외각에 형성되는 보호막(30)은 금속재로로 이루어진 쉘을 보호하여 반사율의 저하를 방지하기 위하여 형성되는 것일 수 있다. 이때 보호막(30)에 의하여 보호하고자 하는 쉘은 본 발명에 따른 일실시예에서의 금속재료로 이루어진 쉘이거나, 본 발명에 따른 다른 실시예에서의 금속재료로 이루어진 제2쉘을 포함할 수 있다. 이와 같은 보호막(30)의 형성은, 잉크화 공정 시 연육과정에서의 충진제와의 마찰 및 롤 사이의 압력에 의한 쉘(20)의 손상을 방지함으로써, 자성입자의 내마모성, 내화학성, 내광성을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 자성입자(1) 외각의 보호막(30) 형성으로 인하여, 요판잉크 보관 시 자성입자 이온이 건조제로 기능하여 요판잉크의 건조속도를 촉진하였던 문제점을 개선함으로써 요판잉크의 저장안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
이때, 보호막(30)의 소재로는 습식방식(Sol-gel)으로 코팅이 가능한 유전체물질 또는 폴리머 물질로 이루어질 수 있으며, 이 경우 유전체 물질 또는 폴리머 물질에 의한 보호막(30) 형성을 통하여 자성입자(1)의 흡유성이 향상되어, 요판잉크의 잉크전이성 및 유변물성 제어능이 향상되는 효과가 있다. 이때, 보호막(30)의 재로인 유전체 물질 또는 폴리머 물질의 일례로는 이산화규소, 불화마그네슘, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 산화지르코늄 및 산화크로뮴으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택할 수 있다.
보다 좋게는, 보호막(30)의 소재로 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 폴리머 물질을 사용하여, 자성입자(1)의 최외각에 폴리머 물질로 이루어진 보호막(30)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이와 같이 폴리머 물질로 이루어진 보호막이 형성된 자성입자는 발수성 및 친유성 등의 특성이 향상되어, 이를 포함하는 요판잉크는 유전체물질로 이루어진 보호막이 형성되는 경우에 비하여 전술된 흡유성 향상, 요판잉크의 잉크전이성 및 유변물성 제어능이 향상되는 효과가 보다 우수할 수 있다. 또한, 이러한 폴리머 물질은 요판잉크의 또 다른 구성성분인 왁스와 유사한 특성을 갖는 물질로서, 요판잉크에 폴리머 물질로 보호막이 형성된 자성입자를 포함함으로 인하여 인쇄롤러간 또는 판간의 마찰을 저감시키는 왁스의 기능을 대체 수행할 수 있는 잇점이 있다.
즉, 본 발명에 따른 요판잉크는 종래의 왁스의 기능을 대체 수행할 수 있는 폴리머 보호막(30)이 형성된 자성입자(1)를 포함함으로써, 요판잉크의 왁스 함량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고, 이와 같이 요판잉크의 왁스 함량이 저감되면 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 따른 요판잉크는 종래의 왁스의 기능을 대체 수행할 수 있는 폴리머 보호막(30)이 형성된 자성입자(1)를 포함함으로써, 고비용 또는 고비중 문제점을 개선하기 위하여 체질안료(예; CaCO3 등)의 함량을 저감시키지 않으면서도 왁스 함량을 저감시킬 수 있어, 체질안료 함량의 저감으로 인한 잉크 물성 저하 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 폴리머 물질로 형성된 보호막(30)은 크게 제한되는 것은 아니나, 바람직하면서도 구체적인 일례로 그 두께가 10 내지 200nm인 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 상기 보호막(30)의 두께 범위보다 두꺼우면 반사율이 떨어질 수 있고, 상기 보호막(30)의 두께 범위보다 얇으면 내스크래치성, 내화학성 및 내광성이 떨어져서, 보호막(30)에 의한 반사율의 저하 방지 효과가 떨어질 수 있다. 보다 구체적으로 폴리머 보호막(30)의 두께가 10 내지 100nm인 것이 자성입자(1)의 자성특성을 유지하면서도 전술된 보호막(30)의 기능의 효율을 유지하는 측면에서 보다 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 요판잉크가 전술된 바에 따라 형성된 자성입자(1)를 포함함에 따른 특성을 효율적으로 발현시키기 위하여, 자성입자(1)는 전체 요판잉크의 중량을 기준으로 5 내지 15 wt% 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로 상기 범위 내의 함량으로 자성입자(1)가 포함되면, 자성입자(1)의 자성체 코어(10)에 의한 자기특성, 자성입자(1)의 금속재료에 의한 명도, 자성입자(1)의 유전체재료에 의한 굴절률 제어 및 자성입자(1)의 보호막(30)에 의한 내구성 향상 및 왁스함량 저감의 측면에서 효율적일 수 있으며, 보다 좋게는 8 내지 12 wt%인 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 자성입자의 폴리머 보호막은, 후처리 공정에 의하여 경화된 상태일 수 있다. 여기서 후처리 공정은 열, 전자빔, 레이저, 광, 자외선 또는 화학적 경화촉진물질에 의하여 실시될 수 있다. 비한정적이며 구체적인 일례로는 자성입자 최외각 표면을 폴리머 물질로 코팅한 이후 자외선을 조사하여 경화된 폴리머 보호막을 형성시킬 수 있다. 이와 같이 경화된 폴리머 보호막이 형성된 경우, 자성입자의 내구성, 발수성, 굴절율 제어 등의 측면에서 보다 유리할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 요판잉크는 뒤묻음 방지 및 내마모 효과를 향상시키기 위해서 왁스를 포함하며, 이러한 왁스는 몬탄에스테르 석검왁스 단독 사용보다 파라핀왁스 및 테프론 왁스를 혼합한 혼합왁스를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 상기 왁스는 내마모성, 뒤묻음적성, 전이성, 불식용액에 의한 분산적성 등의 향상을 위하여 융점 68 내지 71℃의 파라핀왁스와 융점 98 내지 105℃, 산값 10 내지 15, 비누화값 120 내지 150 의 몬탄에스테르 석검왁스를 1: 3.5 내지 4.5 중량비의 혼합한 것이 가장 바람직할 수 있다.
이때, 왁스의 함량은 1 내지 10wt%인 것이 바람직하며, 여기서 왁스 함량은 전체 왁스의 양을 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로 전체 요판잉크의 중량을 기준으로 왁스의 함량이 1wt% 미만인 경우는 인쇄 시 뒤묻음이 발생하며, 왁스의 함량이 10wt% 초과인 경우는 불식적성 등의 물성에 영향을 주며, 내구성 향상을 위해 테프론 왁스를 더 첨가하여 사용하여야 하는 문제점이 발생된다.
바인더는 잉크 제조용 바인더라면 제한없이 사용하는 것이 가능하나, 비한정적이면서도 구체적인 일례로 적어도 1종 이상의 전색제를 포함할 수 있다. 이때 전색제는 내알카리성, 내석검성 등의 내약품성이 우수하고, 고비점지방족탄화수소계 용제에 용해성이 좋으므로 용해력이 강한 글리콜에테르계 용제 사용량을 줄일 수 있기 때문에 잉크의 점도가 높아 인쇄기 상에서 잉크의 전이성을 증가시켜 적절한 잉크 배출량으로 인쇄가 가능하여 잉크의 비산을 방지할 수 있고, 산화건조(경화)성이 양호하여 실온에서의 건조성과 광택이 우수한 우레탄 변성 알키드 바니시를 포함할 수 있으며, 또는 잉크 제조 시 산가(Acid value)를 조절하여 수불식 적성을 향상시키는 알키드 바니시를 포함할 수 있으며, 또는 이들을 포함하는 군으로부터 선택된 2종 이상의 혼합물일 수도 있다.
이때, 바인더의 함량은 20 내지 35 wt%인 것이 바람직하며, 여기서 바인더 함량은 적어도 1종 이상의 전색제를 포함하는 전체 바인더의 양을 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로 전체 요판잉크의 중량을 기준으로 바인더의 함량이 20 wt% 미만이면 요판잉크에 포함된 다른 성분들의 충분한 용해가 이루어지지 않을 수 있으며, 바인더의 함량이 35wt% 초과이면 인쇄 시 요판잉크의 경화시간이 오래 걸리고 인쇄 세팅이 잘 이루어지지 않아 인쇄품질을 저하시킬 수 있다.
안료는 유색안료, 체질안료, 또는 이들의 혼합안료를 포함할 수 있으며, 이외 적외선 흡수안료, 자성완료 등의 안료들이 제한없이 더 포함될 수도 있다. 여기서 유색안료는 착색안료라고도 하며, 이러한 유색안료는 잉크제조 분야에 있어서, 통상적으로 사용되는 청색, 적색, 황색 등의 안료를 포함하며, 상기 유색안료의 사용량은 5 내지 10 중량%가 바람직하며, 사용량이 5 중량% 미만이면 잉크의 농도가 낮아 색상효과가 미흡하게 되고, 10 중량% 초과하면 불식적성이 미흡한 문제점이 있다.
또한 체질안료는 보통 충진제로 알려져 있으며, 바람직하게는 탄산칼슘, 황산바륨, 탈크 또는 이산화규소 중에서 선택된 어느 하나를 사용하며, 상기 체질안료의 사용량은 한정이 있는 것은 아니나 전체 잉크조성물의 중량을 기준으로 할 때 30 내지 35wt% 를 포함할 수 있다. 이때, 체질안료의 함량이 30 중량% 미만이면 불식적성이 미흡하고 잉크의 물성조정이 곤란하여 인쇄적성에 문제점이 있으며, 35 중량% 초과하면 잉크의 내마모성 불량, 인쇄판 마모 등의 문제점이 발생한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 요판잉크에 포함된 안료는 35 내지 45 wt%를 포함할 수 있으며, 이때 안료는 유색안료 및 체질안료의 함량을 포함할 수 있다. 다만, 요판잉크의 요구물성에 따라 기타 안료를 소량 더 첨가할 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
첨가제는 계면활성제, 건조제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 계면활성제는 요판잉크의 불식적성 또는 인쇄물의 내구성에 영향을 미치는 성분으로서, 계면활성제의 산가가 높으면 불식적성은 양호하지만, 인쇄물의 내구성이 나빠지는 양면성이 있어 양호한 불식적성 및 내석검성을 유지하기 위해선 적정량의 계면활성제의 사용이 바람직하다. 구체적으로, 계면활성제로서는 소듐도데실벤젠설포네이트 및 암모늄염 등이 있다. 또한, 산가가 높은 제품의 사용량이 적을 경우엔 불식상태가 불량하며, 반대로 많을 경우엔 인쇄물이 비누(soap, 알카리)에 대한 저항성(내석검성)이 약해진다. 이에 따라 본 발명에 따른 요판잉크에 함유되는 계면활성제는 전체 요판잉크 조성물의 중량을 기준으로 4 내지 8wt%를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
또한 인쇄물의 경화를 위하여 건조제를 포함할 수 있다. 이때 빠른 산화건조(경화)를 위하여 코발트계 건조제를 주로 사용하는 경우 피막내부 건조가 불량하여 인쇄물의 내구성에 큰 영향을 미치므로 코발트계, 망간계, 칼슘계, 지르코늄계 등의 내, 외부 건조제가 혼합된 건조제를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 이러한 본 발명에 따른 요판잉크에 함유되는 건조제는 바람직하게는 코발트계, 칼슘계 및 지르코늄계 건조제를 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에서 건조제는 1 내지 2 wt%가 바람직하며, 1 wt%보다 적은 경우에는 건조시간이 지연되며, 2 wt% 보다 많은 경우에는 표면 건조가 급격하게 진행됨에 따라 형성된 피막으로 인하여 내부 건조가 이루어지지 않는 불균형을 초래하여 부착불량 및 내석검성 등의 내구성이 저하되는 문제를 일으키는 원인이 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 요판잉크에 포함된 첨가제는 5 내지 10 wt%를 포함할 수 있으며, 이때 첨가제는 계면활성제 및 건조제의 함량을 포함할 수 있다. 다만, 요판잉크의 요구물성에 따라 기타 첨가제를 소량 더 첨가할 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
용제는 잉크 제조용 용제라면 제한없이 사용하는 것이 가능하나, 지방족 탄화수소계 용제와 글리콜에테르계 용제를 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 지방족탄화수소계 용제는 안정성을 향상시킬 수 있도록 비점범위 290 내지 340℃의 고비점 지방족석유계 용제를 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 글리콜에테르계 용제는 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 지방족탄화수소계 용제와 글리콜에테르계 용제의 사용량은 본 발명에 따른 요판잉크 전체 조성물에 대하여 각각 1 내지 8 중량% 및 1 내지 7 중량% 사용할 수 있으며, 상기 범위가 허용하는 범위에서 혼합된 용제의 함량은 요판잉크 전체 중량을 기준으로 하여 2 내지 10 wt%인 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 요판잉크 전체 중량을 기준으로 용제가 2 내지 10wt% 이내로 포함된느 것이 불필요한 용제의 낭비를 방지하면서도 요판잉크 성분을 충분히 용해시키기 위한 측면에서 좋다. 여기서 용제의 함량은 지방족탄화수소계 용제 및 글리콜에테르계 용제를 포함하는 용제의 함량일 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예1)
하기 [표 1]에 따라 본 발명의 요판잉크를 제조하였으며, 실시예1에서의 자성입자는 본 발명에 따른 폴리머 보호막이 형성된 자성입자를 채용하였다. 또한, 본 실시예는 왁스 성분 중 PE-Wax 성분을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 자성입자의 폴리머 보호막 형성을 위한 폴리머 물질로는 폴리스티렌이 사용되었다.
(실시예2)
상기 실시예1과 같은 조성 및 같은 방법에 따라 요판잉크를 제조하되, 실시예2에서의 자성입자는 폴리머 보호막 형성 후 자외선 조사에 의한 경화가 실시된 자성입자를 채용하였다.
(비교예)
하기 [표 1]에 따라 종래의 요판잉크를 제조하였으며, 비교예에서의 자성입자는 보호막이 형성되지 않은 종래의 자성입자를 채용하였다. 또한, 본 비교예는 왁스 성분 중 PE-Wax 성분이 전체 요판잉크의 중량을 기준으로 5wt% 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
| 조성물 | 비교예 | 실시예1 | 실시예2 | |
| 바인더 | 제 1 바니시 (KR-KU) | 18 | 18 | 18 |
| 제 2 바니시 (KR-KA) | 14 | 14 | 14 | |
| 안료 | 유색안료 | 5 | 5 | 5 |
| 체질안료 | 30 | 35 | 35 | |
| 자성입자 | 자성입자(종래) | 10 | - | - |
| 자성입자(폴리머 보호층) | - | 10 | - | |
| 자성입자(폴리머 보호층 경화처리) | - | - | 10 | |
| 왁스 | PE-WAX | 5 | 0 | 0 |
| Carnauba Wax | 5 | 5 | 5 | |
| 용제 | 지방족탄화수소 용제 | 4 | 4 | 4 |
| 에틸렌글리콜 용제 | 2 | 2 | 2 | |
| 첨가제 | 계면활성제 | 5 | 5 | 5 |
| 건조제 | 2 | 2 | 2 | |
| 중량 % | 100 | 100 | 100 | |
본 발명에 따른 요판잉크는 전술된 성분 및 함량의 범위 내로 이루어짐으로써, 점착저항, 기상안정성, 흡유도 등의 잉크 물성이 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 본 발명에 다른 요판잉크의 물성에 대하여 상세하게 설명하기 위하여 상기 실시예1, 실시예2 및 비교예의 물성을 비교하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크의 흡유도는 0.9 내지 1.0 ml/g일 수 있다. 구체적으로, 잉크 물성에서의 흡유도는 안료 단위질량 당 흡수할 수 있는 기름의 부피량을 의미하는 것으로서, 대게 흡유도 측정에서의 기름은 린시드 오일(Linseed oil)을 사용할 수 있다. 이와 같이 측정된 흡유도는 잉크의 안료물질이 바인더, 용제, 오일 등의 액상 성분을 흡수하는 정도를 가늠하는 척도로 활용될 수 있으며, 흡유도의 높고 낮음에 따라 잉크의 유변물성과 인쇄기 상에서의 거동 등이 가변될 수 있다.
일반적으로 인쇄잉크(요판잉크 포함)로서 사용되는 유기/무기 안료의 흡유량은 0.9 내지 1.2 ml/g인 것이 바람직하며, 인쇄 조건에 따라 요구되는 잉크 물성이 달라질 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크는 폴리머 보호막(30)이 형성된 자성입자를 포함함으로 인하여, 자성입자의 발수성 및 친유성이 향상되어, 비교예의 요판잉크에 비하여 20 내지 30%의 흡유도가 상승되는 효과가 있으며 이를 하기 [표 2]에 나타내었다.
| 비교예 흡유량 (ml/g) | 실시예1 흡유량 (ml/g) | 실시예2 흡유량 (ml/g) | |
| 제조직후 | 0.75 | 0.9 | 1.0 |
또한, 본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크의 점착저항은 100~150 택크(tack)일 수 있다. 구체적으로, 잉크 물성에서의 점착저항은 인쇄롤러의 회전에 수반되는 잉크의 전달 및 전이성, 잉크 피막의 분리 및 파열 용이성 등을 가늠하는 척도로 활용될 수 있으며, 이때 점착저항은 잉크-인쇄롤러 간 전이 시에 나타나는 잉크층의 점착저항을 의미하는 것일 수 있다.
일반적으로 보안 인쇄용 요판잉크의 점착저항(택크)의 범위는 90 내지 120 인 것이 바람직하며, 인쇄 조건에 따라 요구되는 잉크 물성이 달라질 수 있다. 그러나, 요판잉크의 점착저항(택크)이 상기 범위를 초과하는 경우에는 잉크 비산발생으로 인한 제품의 불량 초래할 수 있으며, 잉크 소모량 과다하여 불필요한 비용을 낭비할 수 있다. 또한, 요판잉크의 점착저항(택크)이 상기 범위 미만인 경우에는 잉크 전이불량으로 인하여 인쇄품질 저하의 문제점이 발생될 수도 있다.
본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크는 폴리머 보호막(30)이 형성된 자성입자를 포함함으로 인하여, 비교예의 요판잉크에 비하여 약 20% 이상 점착저항(택크)이 상승되는 효과가 있으며, 이에 대하여 하기 [표 3]에 나타내었다.
| 비교예 점착저항(택크) | 실시예1 점착저항(택크) | 실시예2 점착저항(택크) | |
| 잉크전이 시점으로부터 12초 후 | 75 | 90 | 110 |
또한, 본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크는 200~400 sec의 기상안정성을 가질 수 있다. 구체적으로, 잉크 물성에서의 기상안정성(stability)은 시간의 경과에 따른 잉크의 품질 기상안정성을 가늠하는 척도로 활용될 수 있으며, 이때 기상안정성은 잉크 및 인쇄기에 따라 적당한 기상안정성이 요구될 수 있다.
일반적으로 보안 인쇄용 요판잉크의 기상안정성은 100 ~ 500 sec 인 것이 바람직하며, 인쇄 조건에 따라 요구되는 잉크 물성이 달라질 수 있으나, 요판잉크의 기상안정성이 100 sec 미만인 경우에는 인쇄롤러에서 요판잉크의 과다건조 현상이 발생될 수 있으며, 요판잉크의 기상안정성이 500sec 초과인 경우에는 잉크의 건조에 과도한 시간이 요구되어 인쇄 시 잉크의 세팅이 불량할 수 있다. 상기 요판잉크의 기상안정성이 바람직한 범위를 벗어나는 양자의 경우 모두 인쇄 품질을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크는 폴리머 보호막(30)이 형성된 자성입자를 포함함으로 인하여, 약 500 sec 이상의 기상안정성을 나타내었던 비교예의 요판잉크에 반해 400 sec 이하의 기상안정성을 나타내는 특성이 확인되었으며, 이를 하기 [표 4]에 나타내었다.
| 비교예 | 실시예1 | 실시예2 | |
| 기상안정성(sec) | 500 | 400 | 350 |
이외, 본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크는 인쇄시험 결과 미세선(40㎛)의 인쇄성이 양호한 특성을 확인할 수 있었다.
한편, 하기 [표 5]에는 요판잉크 저장(보관) 시간에 따른 본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크와 비교예의 요판잉크의 건조시간 영향을 측정하여 나타내었다. 일반적으로 건조시간이 길어지면 인쇄품질이 불량을 야기시키는 문제점이 발생될 수 있다.
[표 5]를 참조하면, 비교예의 요판잉크에 비하여 본 발명에 따른 실시예들의 요판잉크의 저장시간에 따른 건조시간이 비교적 짧은 것으로 확인되었으며, 이로써 본 발명에 따른 요판잉크를 이용한 인쇄 시 보다 우수한 인쇄품질을 보장할 수 있음을 알 수 있다.
| 비교예 건조시간 | 실시예1 건조시간 | 실시예2 건조시간 | |
| 제조직후 | 10hr | 9hr | 7hr |
| 2주후 | 16hr | 10hr | 8hr |
| 1개월 | 26hr | 13hr | 10hr |
| 2개월 | 39hr | 16hr | 13hr |
본 발명은 요판잉크의 점도, 태크, 기상안정성 등의 유변 물성을 제어함으로써 잉크 전이성, 미세선 재현성, 색상 균일도 등의 요판잉크 물성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 요판잉크에 포함된 코팅 처리된 자성입자를 포함시킴으로써 요판잉크의 저장안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 코팅 처리에 의하여 흡유성이 향상된 자성입자를 요판잉크에 포함시킴으로써, 요판잉크의 왁스함량을 저감시키면서도 우수한 물성을 보장할 수 있는 장점이 있다. 동시에, 이로써 요판잉크의 제조비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 자성입자
10: 자성체 코어
20: 쉘
30: 보호막
10: 자성체 코어
20: 쉘
30: 보호막
Claims (15)
- 바인더, 안료, 자성입자, 왁스 및 용제를 포함하는 요판잉크로서,
상기 자성입자는, 코어; 상기 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및 상기 쉘 외각에 형성되는 폴리머 보호막;을 포함하며,
상기 폴리머 보호막은 열, 전자빔, 레이저, 광, 자외선 또는 화학적 경화촉진물질에 의한 후처리 공정에 의해 경화된 것인 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 요판잉크는,
20 내지 35 wt% 바인더, 35 내지 45 wt% 안료, 5 내지 15 wt% 자성입자, 5 내지 10 wt% 첨가제, 1 내지 10 wt% 왁스 및 2 내지 10 wt% 용제를 포함하는 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 자성입자는,
자성체 코어; 상기 자성체 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및 상기 쉘 외각에 형성되며 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 폴리이소부틸렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 보호막;을 포함하는 요판잉크. - 제3항에 있어서,
상기 쉘은 금속물질을 포함하며, 단층 또는 다층인 요판잉크. - 제3항에 있어서,
상기 쉘은 유전체물질을 포함하며, 단층 또는 다층인 요판잉크. - 제5항에 있어서,
상기 유전체물질을 포함한는 쉘은,
상기 코어 외각에 유전체물질을 포함하는 제1쉘; 및
상기 제1쉘 외각에 금속물질을 포함하는 제2쉘;을 포함하는 요판잉크. - 제5항에 있어서,
상기 유전체 물질은,
이산화규소, 불화마그네슘, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌-co-부타디엔, 오산화바나듐, 산화카드뮴, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 산화지르코늄 및 산화크로뮴으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 요판잉크. - 제4항 또는 제6항에 있어서,
상기 금속물질은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택되는 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 보호막의 두께는 10 내지 200 nm인 요판잉크. - 제2항에 있어서,
상기 안료는 유색안료, 체질안료 또는 이들의 혼합안료를 포함하는 요판잉크. - 제2항에 있어서,
상기 첨가제는 계면활성제, 혼합첨가제 또는 이들의 혼합물을 포함하는 요판잉크. - 제2항에 있어서,
상기 왁스는 파라핀왁스와 테프론왁스의 혼합왁스를 포함하는 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 요판잉크의 점착저항은 100 내지 150 택크(tack)인 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 요판잉크는 200~400 sec의 기상안정성을 갖는 요판잉크. - 제1항에 있어서,
상기 요판잉크의 흡유도는 0.9 내지 1.0 ml/g인 요판잉크.
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20191226 Patent event code: PE09021S01D |
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