KR20170026565A - 제트 잉크 조성물, 방법 및 코팅 제품 - Google Patents

제트 잉크 조성물, 방법 및 코팅 제품 Download PDF

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코닝 인코포레이티드
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Abstract

제트 잉크 조성물, 제트 잉크 코팅 방법 및 최종 제트 잉크 코팅 물품은, 미립자 안료 물질 및 용제 조성물에 부가하여 수지 조성물을 포함하는 제트 잉크 조성물에 모두 근거한다. 상기 수지 조성물은 미경화된 실리콘 수지, 미경화된 에폭시 수지 및 미경화된 멜라민 수지를 포함한다. 열 경화시, 미경화된 수지 조성물은, 유리 기판, 세라믹 기판 및 금속 산화물 기판과 같은, 그러나 이제 제한되지 않는, 기판에 우수한 접착력을 갖는 경화된 수지 조성물을 형성한다.

Description

제트 잉크 조성물, 방법 및 코팅 제품 {JET INK COMPOSITION, METHOD AND COATED ARTICLE}
본 출원은 2014년 7월 3일자로 출원된 미국 가 출원 제62/020,455호의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에 혼입된다.
구체 예는 일반적으로 제트 잉크 조성물 (jet ink compositions)에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 구체 예는 향상된 성능의 제트 잉크 조성물, 관련 방법 및 관련된 코팅 제품에 관한 것이다.
제트 잉크 인쇄 공정에 사용되는 제트 잉크 조성물은, 제지 원료 기판과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다공성 기판상에 정밀하고 재현 가능한 이미지를 종종 제공하는 잘 알려진 물질이다. 불행하게도, 유리 기판과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 덜 다공성인 기판에 적용되는 경우, 제트 잉크 이미지 접착력 및 불투명도는 종종 손상된다.
따라서, 향상된 유리 기판 접착력 특성 및 향상된 불투명 특성과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 향상된 특성을 갖는 제트 잉크 재료, 제트 잉크 코팅 공정 및 제트 잉크 코팅 제품이 바람직하다.
구체 예는, 제트 잉크 조성물, 상기 제트 잉크 조성물을 사용하는 동안 제품을 코팅 및 경화하는 방법 및 경화된 제트 잉크 조성물로 코팅된 최종 코팅 제품을 제공한다.
상기 제트 잉크 조성물, 상기 제트 잉크 조성물을 사용하는 동안 제품을 코팅 및 경화하는 방법 및 상기 경화된 제트 잉크 조성물로 코팅된 제품 각각은, 특히 기판 표면이 유리 표면, 세라믹 표면, 금속 산화물 표면, 금속 표면, 또는 중합체 표면을 포함하는 상황하에서, (즉, 코팅 제품을 제공하기 위해) 기판 표면에 대하여 향상된 접착력 및 향상된 불투명도를 갖는 경화된 제트 잉크 조성물을 궁극적으로 제공하는, 안료 성분, 수지 조성물 및 용제 조성물을 포함하는 미경화된 제트 잉크 조성물에 근거를 둔다.
특히, 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물은, 미경화된 실리콘 수지 성분 (즉, 하기 상세한 설명에 따라, 선택적으로 실세스퀴옥산 물질 성분으로 기재될 수 있음), 미경화된 에폭시 수지 성분 및 미경화된 멜라민 수지 성분을 포함한다.
또한, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 용제 조성물은: (1) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르; (2) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및 (3) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함한다.
구체 예에 따른 특정 제트 잉크 조성물은, 안료 물질을 포함한다. 이 특정 제트 잉크 조성물은 또한: (1) 미경화된 실리콘 수지 성분; (2) 미경화된 에폭시 수지 성분; 및 (3) 미경화된 멜라민 수지 성분을 더욱 포함하는 미경화된 수지 조성물을 포함한다. 이 특정 제트 잉크 조성물은 또한: (1) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르; (2) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및 (3) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 더욱 포함하는 용제 조성물을 포함한다.
구체 예에 따른 특정 제트 잉크 코팅 방법은, 기판상에 (1) 안료 물질; (2a) 미경화된 실리콘 수지 성분; (2b) 미경화된 에폭시 수지 성분; 및 (2c) 미경화된 멜라민 수지 성분을 포함하는 (2) 미경화된 수지 조성물; 및 (3a) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르; (3b) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및 (3c) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하는 (3) 용제 조성물을 포함하는 미경화된 제트 잉크 조성물을 코팅하는 단계를 포함한다. 이 특정 제트 잉크 코팅 방법은 또한, 상기 미경화된 제트 잉크 조성물을 기판상에 인-시튜 (in-situ) 경화시켜 상기 기판상에 경화된 제트 잉크 조성물 코팅을 형성하는 경화 단계를 포함한다. 구체 예에 따른 특정 제트 잉크 코팅 제품은 기판을 포함한다. 이 특정 제트 잉크 코팅 제품은 또한 기판상에 위치된 경화된 코팅을 포함한다. 상기 경화된 코팅은: (1) 안료 물질; 및 (2) 안료 물질을 결합시키고, 경화된 실리콘 수지 성분, 경화된 에폭시 수지 성분 및 경화된 멜라민 수지 성분을 포함하는 경화된 수지 바인더 조성물을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 특정 제트 잉크 코팅 제품은 소비자 전자 제품으로 혼입된다. 소비자 전자 부품은, 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 제공되며, 적어도 제어장치, 메모리, 및 하우징의 전면 또는 그 근처에 제공된 디스플레이를 포함하는 전기 부품; 및 상기 디스플레이 위에 제공되도록 상기 하우징의 전면에 또는 그 위에 제공된 제트 잉크 코팅 제품을 구비할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 소비자 전자 제품은 이동 전화기, 휴대용 미디어 플레이어, 노트북 컴퓨터 또는 태블릿 컴퓨터이다.
구체 예의 목적, 특색 및 장점은, 이하 서술된 바와 같은, 비-제한적인 구체 예의 상세한 설명의 맥락 내에서 이해된다. 비-제한적인 구체 예들의 상세한 설명은 본 개시의 물질 부분을 형성하는, 수반되는 도면의 맥락 내에서 이해되며, 여기서:
도 1은 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 열 탈착 가스 크로마토그램 질량 분광학 (GC/MS) 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는, 용제 조성물을 갖는 및 없는, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 스펙트럼을 나타낸다.
도 3a는 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물에 대한 양 이온화 전기분무 질량 스펙트럼 (positive ionization electrospray mass spectrum)을 나타낸다.
도 3b는 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물에 대한 음 이온화 전자분무 질량 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 구체 예에 따른 커버 렌즈 기판상에 코팅된 경화된 제트 잉크 조성물에 의해 실행된 실험적으로 결정된 특성 및 기능 시험 기준의 도표를 나타낸다.
구체 예는 미경화된 제트 잉크 조성물, 상기 미경화된 제트 잉크 조성물을 사용하여 동안 제품을 코팅 및 경화하는 방법 및 상기 미경화된 제트 잉크 조성물로 코팅되고, 나중에 경화되는 코팅 제품을 제공한다.
전술한 미경화된 제트 잉크 조성물, 상기 미경화된 제트 잉크 조성물을 사용하는 동안 제품을 코팅 및 경화하는 방법 및 상기 경화된 제트 잉크 조성물을 포함하는 코팅된 제품 각각은, 특히 제품 표면이 유리 표면, 세라믹 표면, 또는 금속 산화물 표면을 포함하는 상황하에서, 제품 표면에 대하여 향상된 접착력 및 향상된 불투명도를 갖는 제트 잉크 코팅된 및 경화된 제품을 궁극적으로 제공하는, 안료 성분, 미경화된 수지 조성물 및 용제 조성물을 포함하는 미경화된 제트 잉크 조성물에 근거를 둔다.
I. 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 제1 주요성분은, 카본 블랙 미립자 안료 물질을 포함하지만, 이에 반드시 제한되지 않는, 안료 물질이다. 따라서, 보통 검정 미경화된 제트 잉크 조성물에 부가하여, 구체 예는 또한 일반적으로, 특히, 적색, 녹색 및 청색을 포함하지만 이에 제한되지 않는 군으로부터 선택된, 또는 선택적으로 적색, 청록색 및 자홍색을 포함하지만 이에 제한되지 않는 군으로부터 선택된 색상 또는 색상들을 포함하는, 착색된 미경화된 제트 잉크 조성물을 고려한다. 일반적으로, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물은, 미경화된 제트 잉크 조성물 내의 안료 물질의 색상에 의해 일반적으로 조절되는 그의 색상에 대하여 구별되지 않는다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 제2 주요성분은: (1) 미경화된 실리콘 수지 성분; (2) 미경화된 에폭시 수지 성분; 및 (3) 미경화된 멜라민 수지 성분을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 미경화된 수지 조성물이다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 제3 주요성분은: (1) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르; (2) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및 (3) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 용제 조성물이다.
구체 예에 따른 구체화된 미경화된 제트 잉크 조성물의 3가지 주요성분에 관한 추가 상세는 다음과 같다.
안료 물질 (즉, 특히, 카본 블랙 미립자 안료 물질)의 입자 크기는 약 100 nanometers 내지 약 150 nanometers이며, 상기 미경화된 제트 잉크 조성물의 약 3 내지 약 5 중량 퍼센트로 존재한다. 구체 예에 따른 미경화된 잉크 조성물에 적합한 카본 블랙 미립자 안료 물질은, 일반적으로 상업적으로 이용 가능하다. 카본 블랙 미립자 안료 물질의 몇 가지 다른 상업적으로 이용 가능한 공급원은 구체 예에 따라 배제되지 않는다.
기술분야의 당업자에게 이해되는 바와 같이, 나노미터 크기의 미립자 안료 물질은 일반적으로 더 큰 크기의 미립자 안료 물질과 비교하여 더 높은 가시광선의 흡수율을 가지며, 따라서 구체 예에 따른 코팅된 및 경화된 제트 잉크 조성물 내에 높은 광학 밀도에 기여할 수 있으면서, 바람직하게 낮은 경화된 제트 잉크 조성물 두께를 유지한다. 나노미터 크기의 카본 블랙 미립자 안료 물질은 또한 카본 블랙 미립자 안료 물질 표면으로부터의 가시광의 억제된 산란 반사를 가지며, 이는 구체 예에 따른 코팅되고 경화된 제트 잉크 조성물의 흑색도를 증가시킨다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물 내에 미경화된 실리콘 수지 성분은, 실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분, 및 좀 더 바람직하게는 (그러나 이에 제한되는 것은 아님) 디비닐-헥사메틸-옥타실라-실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분 (Vin2Me6Si8)을 포함하고 및 선택적으로 한정될 수 있으며, 이의 화학 구조는 디비닐-헥사메틸-옥타실라-실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분의 열 탈착 가스 크로마토그래피 질량 스펙트럼에 따라 도 1에 예시된다.
기술분야의 당업자에게 이해되는 바와 같이, 화학 구조가 도 1에 예시된 Vin2Me6Si8 실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분은, 2 분자의 비닐-트리-치환 가능한 실란 및 6 분자의 메틸-트리-치환 가능한 실란의 축합 생성물이다. 전술한 비닐 실란 및 메틸 실란 분자의 삼-치환 가능한 부분은, 예를 들어 및 제한 없이, 적합한 할라이드 관능기 및 적합한 알콕사이드 관능기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 치환 가능한 화학 관능기를 포함할 수 있다. 따라서, 화학 구조가 도 1에 예시된 실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분을 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 실란 출발 물질은, 비닐-트리에톡시-실란 및 메틸-트리메톡시-실란을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 화학 구조가 도 1에 예시된 실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분은, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 약 15 내지 약 20 중량%로 존재한다. 화학 구조가 도 1에 예시된 실세스퀴옥산 미경화된 실리콘 수지 성분은, 약 30% 내지 45% 고형분, 25℃에서 약 10 내지 약 20 센티포이즈의 점도, 23℃에서 약 0.9 내지 약 1.0 gram/㎤의 밀도, 및 약 26 내지 약 29 dynes/cm의 표면 장력을 갖는 투명한 점성 유체을 더욱 특징으로 한다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물 내에서 사용하기에 적합한 미경화된 실리콘 수지 성분 (즉, 화학 구조가 도 1에 예시된 Vin2Me6Si8 실세스퀴옥산을 포함하지만 이에 제한되지 않음)은, 적절히 지정된 미경화된 실리콘 수지로서 몇 가지 상업적인 공급원 중 어느 하나로부터 이용 가능하다. 위에서 언급된 바와 같이, 미경화된 실리콘 수지 성분은 선택적으로 적절한 비닐 실란 및 적절한 메틸 실란의 1:3 비의 반응으로부터 인-시튜 제조될 수 있다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물 내에 미경화된 에폭시 수지 성분은, 일반적으로 전통적인 분자량을 가지며, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 약 0.5 내지 약 3.0 중량%로 존재한다. 이러한 미경화된 에폭시 수지 성분은, 비스페놀 (즉, A 및 F)계 미경화된 에폭시 물질, 노볼락계 미경화된 에폭시 물질 및 지방족계 미경화된 에폭시 물질을 포함하지만 이에 제한되지 않는 군으로부터 선택된 미경화된 에폭시 물질로부터 유래할 수 있다. 적절하지만 제한되지 않는 미경화된 에폭시 수지 성분은, 25℃에서 약 2500 내지 약 4500 centipoise의 점도, 약 160 내지 약 170의 에폭사이드당 중량 (g/eq.) 및 23℃에서 약 1.15 내지 약 1.20 g/㎤의 밀도를 갖는 약간 백색의 투명한 점성 액체를 더욱 특징으로 한다.
마지막으로, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물 내에 미경화된 멜라민 수지 성분은, 일반적으로 전통적인 분자량을 가지며, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 약 1 내지 약 4%로 존재한다. 이러한 미경화된 멜라민 수지 성분은, 일반적으로 전통적인 미경화된 멜라민 수지 물질로부터 유래될 수 있다. 적절하지만 제한되지 않는 미경화된 멜라민 수지 성분은, 약 75 내지 약 85%의 고형분 함량, 23℃에서 약 3000 내지 약 4000 centipoise의 점도 및 23℃에서 약 1.1 내지 약 1.5 g/㎤의 밀도를 갖는 약간 황색의, 투명한 점성 유체를 특징으로 한다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 미경화된 수지 조성물은, 기판 (즉, 특히 유리 기판)에 대한 미립자 안료 물질 성분 (즉, 특히 카본 블랙 미립자 안료 물질 성분)의 접착력을 보장한다. 더군다나, 미경화된 제트 잉크 조성물의 미경화된 수지 조성물은, 구체 예에 따른 제트 잉크로 코팅되고 경화된 기판의 특정 최종 적용에 대하여 보통의 환경 신뢰도 시험 기준을 충족시키거나 초과하는 맥락 내에서 경화될 때 도움을 준다. 경화된 경우, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 미경화된 수지 조성물은 또한, 경화된 제트 잉크 조성물 코팅 제품에 내용제성 및 내화학성, 및 바람직한 전기 저항성과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 부가적인 기능적 속성을 보장하고 제공할 수 있다.
그 목적을 위해, 나노미터 크기의 카본 블랙 미립자 안료 물질은 더 큰 크기의 카본 블랙 미립자 안료 물질보다 좀 더 전기 전도성이 있는 경향이 있다. 따라서, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물 내에 미경화된 수지 성분은, 경화 후에 안료 물질 입자를 충분히 둘러쌀 수 있고, 및 구체 예에 따른 경화된 제트 잉크 조성물 내에서 전기 저항률의 최종 저하 및 안료 물질 입자 응집을 방지할 수 있는 것이 바람직하다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물은, 하이브리드 유기-무기 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 미경화된 수지 조성물의 무기 미경화된 실리콘 수지 성분은, 바람직하게는 유리 기판 표면에 대한 적절한 접착력, 경화된 제트 잉크 코팅의 적절한 경도 및 고온 베이킹 (bake) (약 250 - 280℃까지) 후에 적절한 치수 안정성을 제공하도록 선택된다. 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물의 미경화된 에폭시 수지 성분은, 경화 후에 경화된 제트 잉크 조성물 코팅을 세정하는데 사용될 수 있는 알칼리성 세정제에 대한 내성을 제공한다. 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 제트 잉크 수지 조성물의 미경화된 멜라민 수지 성분은, 적절한 내용제성 및 내약품성, 및 코팅 후에 경화된 제트 잉크 조성물의 전기 저항율을 제공하도록 의도된다.
따라서, 전술한 바에 따르면, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 미경화된 수지 조성물은, 다른 표준 제트 잉크 코팅 장치를 사용하여 기판상에 코팅되고, 그 다음 바람직하게는 150 내지 200℃에서 10분을 초과하여 열적으로 경화된다 (즉, 대류 오븐에서 경화가 진행된다고 가정한 경우; 더 짧은 경화 시간은 적외선 오븐을 사용하는 경우 가능할 수 있다).
열경화성 수지 성분으로 일반적으로 의도된, 미경화된 실리콘 수지 성분, 미경화된 에폭시 수지 성분 및 미경화된 멜라민 수지 성분 이외에, 구체 예는 또한, 특별한 물질 특성을 달성하기 위해, 열경화성 수지 성분 또는 열가소성 수지 성분이 적절할 수 있는 다른 수지 성분의 첨가도 고려된다. 이러한 열가소성 수지 성분은, 아크릴 수지 성분 및 올레핀계 수지 성분을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 용제 조성물과 관련하여: (1) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르는 약 30 내지 약 40 중량 퍼센트로 존재하고; (2) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르는 약 10 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재하며; 및 (3) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트는 약 10 내지 약 12 중량 퍼센트로 존재한다. 전술한 3개의 글리콜 용제는, 부가적인 사양을 요구하지 않으며, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에서 사용하기에 적절한 순도 수준에서 여러 공급자 중 어느 하나로부터 쉽게 공급받는 일반적으로 전통적인 용제로 간주된다. 더군다나, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 용제 조성물은 200℃에서 가스 크로마토그래피 분석을 사용하여 특징화될 수 있는 것으로 예상된다.
일반적으로 구체 예에 따르면, 용제 물질은 안료 물질 입자, 특히 카본 블랙 안료 물질 입자에 대한 담체로서 제공되도록 선택되어, 안료 물질 입자가 유리 기판, 세라믹 기판 또는 금속 산화물 기판과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-다공성 기판상으로 제트 잉크 인쇄 헤드로부터 균일하고 부드럽게 분출되는 것을 가능하게 한다. 부가적으로, 전술한 세 가지 용제 성분은 또한 미경화된 제트 잉크 조성물의 건식, 유동성 및 습윤 특성들을 조절할, 뿐만 아니라 미경화된 제트 잉크 조성물의 점도 및 표면 장력이 온도에 따라 변하지 않게 보장하고, 따라서 안정된 인쇄 성능 (예: 인쇄 헤드 노즐의 드문 막힘)을 유지한다.
안료 성분, 수지 조성물 및 용제 조성물을 포함하는 전술한 주요성분 이외에, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물은 또한, 미경화된 제트 잉크 조성물의 맥락에서 전통적이거나 비전통적일 수 있는 특정 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 이러한 부가적인 첨가제는: (1) 약 1.5 내지 약 3.5 중량%로 존재할 수 있고, 폴리우레탄 및 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 물질을 포함하는 분산제; (2) 약 0.5 내지 약 1 중량%로 존재할 수 있고, 폴리에테르 변성 폴리-디메틸-실록산 물질을 포함하는 유동 촉진제 (flow promoter); 및 (3) 약 3%까지 존재할 수 있고, 종래의 조성물을 포함할 수 있는 수지 강화제 (resin strengthener)를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
유동 촉진제 첨가제는 특히 유리 기판, 세라믹 기판 또는 금속 산화물 기판상에 미경화된 제트 잉크 조성물의 습윤성을 개선하여, 경화 전에 기판으로부터 미경화된 제트 잉크 조성물의 탈-습윤성을 방지한다. 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 맥락 내에서 사용될 수 있는 유동 촉진제는 일반적으로 상업적으로 이용 가능하다.
한편, 분산제는 안료 물질 성분 입자가 페이스트 및 미경화된 제트 잉크 조성물로 혼합된 후에도 균일하게 현탁되는 것을 유지하고, 응집 또는 침강을 방지하도록 의도된다. 응집된 안료 물질 성분 입자는, 제트 잉크 노즐을 막히게 할 수 있으며, 기판상에 인쇄할 때 포인트 결함 (point defects)을 유발하고, 및 경화된 제트 잉크 조성물의 전기 저항율을 현저하게 감소시킬 수 있다. 나노미터 크기의 안료 물질 성분 입자는, 더 강한 반 데르 발스 (van der Waal) 힘에 기인하여, 더 큰 크기의 안료 물질 성분 입자와 비교하여 응집에 좀 더 민감하다.
전술한 바와 같이, 특정 분산제 물질은 고분자량 폴리우레탄 및 폴리-메틸-메타크릴레이트 공중합체 물질을 사용한다. 이러한 타입의 분산제는 안료 물질 입자 표면에 부착되고, 따라서 안료 입자를 둘러싸는 공중합체 분자 내에 많은 앵커 (anchor) 그룹을 가질 수 있다. 상기 분산제 물질 공중합체 물질 분자는, 또한 미경화된 수지 조성물과 미경화된 제트 잉크 조성물 내에 용제 물질에 대한 간극 공간 (interstitial space)을 제공하는 긴 중합체 사슬을 갖는다. 전술한 바와 같은 공중합체 분산제는, 구체 예에 따른 미경화된 수지 조성물 및 용제 조성물과 반드시 상용성이어서, 분산제가 완전히 용해되고, 분산제 중합체 사슬이 완전히 확장되는 것을 보장한다. 이러한 분산제 중합체 사슬의 완전한 확장은, 안료 물질 입자를 서로 끌어당기는 판 데르 발스 힘을 극복하고, 안료 물질 입자가 미경화된 제트 잉크 조성물 용액에서 동안 또는 경화된 제트 잉크 조성물 코팅으로 경화 후 동안 응집되지 않는 것을 보장한다. 구체 예에 따른 미경화된 수지 조성물과의 상용성에 적합한 폴리우레탄 및 폴리메틸-메타크릴레이트 공중합체 분산제는 상업적으로 이용 가능하다.
구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물은, 미경화된 제트 잉크 조성물의 균일한 현탁액이 얻어질 때까지, 임의의 순서로 전술한 성분을 혼합하여 제조될 수 있다. 통상적으로 및 바람직하게는, 상기 성분들의 합은 혼합되고 적절하게 조정되어 25℃에서 약 4 내지 약 6 centipoise의 점도를 갖는 미경화된 제트 잉크 조성물을 제공한다.
참조 목적을 위해, 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물의 푸리에 변환 적외선 스펙트럼은, 용제를 갖고 및 없이, 도 2에 나타낸다.
참조 목적을 위해, 양 이온화 전기분무 이온화 질량 스펙트럼 (도 3a) 및 음 이온화 전기분무 이온화 질량 스펙트럼 (도 3b) 모두는 또한 구체 예에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물에 대해 제공된다.
양 이온화 전기분무 이온화 질량 스펙트럼은, 폴리에틸렌-옥사이드-코-폴리디메틸-실록산 공중합체로서 유동 촉진 첨가제의 동일성을 확인한다. 44 Da (에톡시) 및 74 Da의 램덤 간격 (random spacing)은, 관찰된 동위 원소 분포와 같이, 에틸렌-옥사이드-코-디메틸-실록산 공중합체를 대표한다. 질량 스펙트럼 내의 주요 분포는 대략 800Da의 평균 분자량을 갖는다. 질량 스펙트럼 내의 더 적은 분포는 450Da의 평균 분자량을 갖는다.
음 이온화 전기분무 이온화 질량 스펙트럼은 일련의 메틸 및 비닐-관능성 실세스퀴옥산의 존재를 확인한다. 이와 관련하여, 12Da의 각 시리즈 내에서의 질량 간격은, 하나의 비닐기에 대해 연속적으로 하나의 메틸기의 R-기 치환을 대표한다. 동위 원소 분포는 T6, T8, 등에 해당하는 적절한 질량 범위에서 실리콘 원자 수를 대표한다.
II. 구체 예에 따른 제트 잉크 조성물 코팅 방법
구체 예에 따른 제트 잉크 코팅 방법은 일반적으로 상기 상세한 설명에 따른 제트 잉크 조성물과 아주 유사하다. 따라서, 먼저 (1) 카본 블랙 (또는 선택적으로 착색된) 안료 물질; (2a) 미경화된 실리콘 수지 성분; (2b) 미경화된 에폭시 수지 성분; 및 (2c); 미경화된 멜라민 수지 성분 (2c)을 포함하는 (2) 미경화된 수지 조성물; 및 (3a) 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르; (3b) 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및 (3c) 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하는 (3) 용제 조성물을 포함하는, 미경화된 제트 잉크 조성물을 기판상에 코팅한다. 그 다음, 기판상에 미경화된 제트 잉크 조성물을 인-시튜로 경화시켜 기판상에 경화된 제트 잉크 조성물 코팅을 형성시킨다.
구체 예들에서, 미경화된 제트 잉크 조성물은 바람직하게는 열 경화되어 경화된 제트 잉크 조성물 코팅을 형성한다. 경화된 제트 잉크 조성물 코팅을 제공하기 위한 미경화된 제트 잉크 조성물의 이러한 열 경화는, 통상적으로 약 160 내지 약 250℃의 온도에서 약 1분 약 20분의 시간 동안 불활성 분위기에서 수행된다. 이러한 경화 조건은 대류 오븐 또는 적외선 오븐을 사용하는지에 따라 달라질 수 있다.
전술한 구체 예들의 관점들에 일치하게, 구체 예들에 따른 미경화된 제트 잉크 조성물은, 유리 기판, 세라믹 기판 및 금속 산화물 기판을 포함하지만 이에 제한되지 않는 군으로부터 선택된 기판상에 코팅되고 경화된다. 이러한 기판의 특정 최종 제품 적용은 변화된다.
전술한 기판 선택 옵션 및 미경화된 제트 잉크 조성물 코팅 및 열 공정 경화 조건은, 임의의 특정 기능적 최종 결과에 대하여 구체 예를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 구체 예는 선택적인 열 공정 경화 조건이 특별히 열적으로 경화된 제트 잉크 조성물 코팅된 기판을 실현하기 위해 도달될 수 있는 것으로 의도하고 기대한다.
III. 구체 예에 따른 경화된 제트 잉크 조성물 코팅된 제품
전술한 미경화된 제트 잉크 조성물 및 경화된 제트 잉크 조성물 코팅 제품을 제공하기 위한 전술한 제트 잉크 조성물을 코팅하는 방법으로부터 순서대로 나온 것은, 경화된 제트 잉크 조성물 코팅 제품 자체이다.
이러한 경화된 제트 잉크 코팅 제품은 기판뿐만 아니라 기판상에 위치된 경화 된 제트 잉크 조성물 코팅을 포함한다. 경화된 코팅은 안료를 포함한다. 경화된 코팅은 또한 경화된 실리콘 수지 성분, 경화된 에폭시 수지 성분 및 경화된 멜라민 수지 성분을 더욱 포함하는 경화된 수지 바인더 조성물을 포함한다.
바람직하게는, 구체 예에 따른 코팅 제품 내에서, 기판은 유리 기판, 세라믹 기판 및 금속 산화물 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 구체 예에 따른 경화된 코팅은 약 2 내지 약 6 microns의 두께를 갖는다.
바람직하게는, 구체 예에 따른 코팅 제품은, 표준 시험 방법으로 묘사된 크로스 해치 접착력 시험 (cross hatch adhesion test)에 대해 4B 이상인 기판에 대한 경화된 코팅의 접착력을 나타낸다.
바람직하게는, 구체 예에 따른 경화된 코팅은 약 3 내지 약 5.5의 광학 밀도를 갖는다.
바람직하게는, 구체 예에 따른 경화된 코팅 내에서 안료 성분 입자는 규칙적으로 배열된다.
최종적으로, 구체 예에 따른 경화된 코팅 제품 내의 경화된 제트 잉크 수지 조성물은 표준 방법을 사용하여 화학적으로 특징화될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 잉크 제트 코팅 제품은 소비자 전자 장치로 혼입될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 소비자 전자 부품은, 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 제공되며, 적어도 제어장치, 메모리, 및 하우징의 전면 또는 그 근처에 제공된 디스플레이를 포함하는 전기 부품; 및 상기 디스플레이 위에 제공되도록 상기 하우징의 전면에 또는 그 위에 제공된 제트 잉크 코팅 제품을 구비할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 소비자 전자 제품은 이동 전화기, 휴대용 미디어 플레이어, 노트북 컴퓨터 또는 태블릿 컴퓨터이다.
IV. 실험
참조 목적을 위해, 유리 기판상에 코팅된 경화된 제트 잉크 조성물의 기능 성능 특성 요건의 도표는 4에 나타낸다. 구체 예에 따른 유리 기판상에 코팅된 경화된 제트 잉크 조성물은, 도표로 작성된 기능 성능 특성 요건을 모두 충족시킨다.
청구항의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변화가 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (21)

  1. 안료 물질;
    미경화된 실리콘 수지 성분:
    미경화된 에폭시 수지 성분: 및
    미경화된 멜라민 수지 성분을 포함하는 미경화된 수지 조성물; 및
    프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르:
    디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르: 및
    프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하는 용제 조성물을 포함하는, 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안료 물질은 약 3 내지 약 5 중량 퍼센트로 존재하는 카본 블랙 미립자 안료 물질을 포함하고;
    상기 미경화된 수지 조성물은:
    약 15 내지 약 20 중량 퍼센트로 존재하는 실세스퀴옥산 성분을 포함하는 미경화된 실리콘 수지;
    약 0.5 내지 약 3 중량 퍼센트로 존재하는 미경화된 에폭시 수지 성분; 및
    약 1 내지 약 4 중량 퍼센트로 존재하는 미경화된 멜라민 수지 성분을 포함하며; 및
    상기 용제 조성물은:
    약 30 내지 약 40 중량 퍼센트로 존재하는 프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르;
    약 10 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재하는 디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르; 및
    약 10 내지 약 12 중량 퍼센트로 존재하는 프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하는, 잉크 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 잉크 조성물은, 첨가제 조성물을 더욱 포함하는, 잉크 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 첨가제 조성물은:
    약 1.5 내지 약 3.5 중량 퍼센트로 존재하는 분산제;
    약 0.5 내지 약 1 중량 퍼센트로 존재하는 유동 촉진제; 및
    약 3 중량 퍼센트까지 존재하는 수지 강화제; 중 적어도 하나를 포함하는, 잉크 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 잉크 조성물은 약 25℃에서 약 4 내지 약 6 센티포이즈의 점도를 갖는, 잉크 조성물.
  6. 청구항 2-5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카본 블랙 미립자 안료 물질은 약 100 내지 약 150 nanometers의 입자 크기를 갖는, 잉크 조성물.
  7. 청구항 1-6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 조성물은:
    용제 조성물을 확인하기 위해 200℃에서 가스 크로마토그램;
    도 1의 열 탈착 가스 크로마토그래피 질량 스펙트럼;
    도 2의 푸리에 변환 적외선 스펙트럼; 및
    도 3a 및 도 3b의 전자분무 이온화 질량 스펙트럼; 중 적어도 하나를 특징으로 하는, 잉크 조성물.
  8. 카본 블랙 미립자 안료 물질;
    미경화된 실리콘 수지 성분:
    미경화된 에폭시 수지 성분: 및
    미경화된 멜라민 수지 성분을 포함하는 미경화된 수지 조성물; 및
    프로필렌-글리콜-모노메틸-에테르:
    디에틸렌-글리콜-디메틸-에테르: 및
    프로필렌-글리콜-메틸-에테르-아세테이트를 포함하는 용제 조성물을 포함하는, 제트 잉크 조성물을 기판상에 코팅하는 단계; 및
    상기 기판상에 미경화된 제트 잉크 조성물을 인-시튜 경화시켜 상기 기판상에 경화된 잉크 조성물을 형성하는, 경화 단계를 포함하는, 잉크 코팅 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 미경화된 제트 잉크 조성물은 열적으로 경화되어 경화된 잉크 조성물을 형성하는, 잉크 코팅 방법.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판, 세라믹 기판, 금속 산화물 기판, 금속 기판 및 중합체 기판으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 잉크 코팅 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 미경화된 잉크 조성물은:
    약 160℃ 내지 약 250℃의 온도; 및
    약 1분 내지 약 20분의 시간 동안, 불활성 분위기에서 열적으로 경화되는, 잉크 코팅 방법.
  12. 기판; 및
    미립자 안료 물질: 및
    상기 미립자 안료 물질을 결합시키고, 경화된 실리콘 수지 성분, 경화된 에폭시 수지 성분 및 경화된 멜라민 수지 성분을 포함하는, 경화된 수지 바인더 조성물을 포함하는, 상기 기판상에 위치된 경화된 코팅을 포함하는, 코팅 제품.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 미립자 안료 물질은 카본 블랙 미립자 안료 물질을 포함하는, 코팅 제품.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판, 세라믹 기판, 금속 산화물 기판, 금속 기판 및 중합체 기판으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅 제품.
  15. 청구항 12-14중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 코팅은 약 2 내지 약 6 microns의 두께를 갖는, 코팅 제품.
  16. 청구항 12-15중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 경화된 코팅의 접착력은 크로스 해치 접착력 시험에서 4B 이상인, 코팅 제품.
  17. 청구항 12-16중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 코팅은 약 3 내지 약 5.5의 광학 밀도를 갖는, 코팅 제품.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 카본 블랙 미립자 안료 물질 입자는 규칙적으로 배열되는, 코팅 제품.
  19. 청구항 12-18중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 제품은 커버 렌즈를 포함하고; 및
    상기 코팅 제품은 기판으로부터 경화된 코팅의 박리 또는 경화된 코팅의 탈색 없이 수성 알칼리 세제 용액으로 초음파 세정될 수 있는, 코팅 제품.
  20. 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 제공되며, 적어도 제어장치, 메모리, 및 하우징의 전면 또는 그 근처에 제공된 디스플레이를 포함하는 전기 부품; 및
    상기 하우징의 전면에 또는 그 위에 제공되어 디스플레이 위에 제공된 청구항 12의 코팅 제품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 소비자 전자 제품은 휴대 전화, 휴대용 미디어 플레이어, 노트북 컴퓨터 또는 태블릿 컴퓨터인, 소비자 전자 제품.
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