KR100262039B1 - 잉크제트용 도공제 및 이를 이용한 잉크제트용 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수성염료와 고분자 수성안료 잉크로써 잉크제트 메디어에 문자나 그림 등을 출력할 때에 잉크의 흡수속도 흡수용량이 뛰어남과 동시에 내후성이 좋아 장기(長期)로 옥외에 노출이 가능하며, 출력의 발색, 선명성, 해상성 등이 우수하고, 잉크제트 출력기의 종류(예를 들어 터-말 시스템, 프에죠시스템 또는 페이스체인지 시스템 등)에 관계없이 적용될 수 있는 잉크제트 도공제 및 잉크제트 메디어에 관한 것이다.

즉 본 발명은 전도공제 중량비 15~70%의 흡수성 폴리우레탄에, 평균입경이 6~9㎛인 실리카 10~30wt%와, 평균입경이 10~15㎛인 광확산용 실리카15~40wt%와, 평균입경이 10~22㎛인 다공질실리카 15~40wt%을 혼합한 실리카 혼합물이 전도공제 중량비 30~80% 함유하는 잉크제트용 도공제와, 상기 잉크제트용 도공제가 종이, 면, 합성수지 등의 기재 위의 한면에 도공용액 10~400g/㎡이 되도록 도공처리된 도공층을 가지는 잉크제트 메디어를 제공함에 요지가 있다.

Description

잉크제트용 도공제 및 이를 이용한 잉크제트용 기록매체

본 발명은 수성염료와 고분자 수성안료 잉크로써 잉크제트 메디어에 문자나 그림 등을 출력할 때에 잉크의 흡수속도 흡수용량이 뛰어남과 동시에 내후성이 좋아 장기(長期)로 옥외에 노출이 가능하며, 출력의 발색, 선명성, 해상성 등이 우수하고, 잉크제트 출력기의 종류, 예를 들어 터-말 시스템, 프에죠시스템 또는 페이스체인지 시스템 등에 관계없이 적용될 수 있는 잉크제트 도공제(塗工劑) 및 잉크제트 메디어에 관한 것이다.

근자에는 잉크제트 기록방식에 의한 잉크제트 프린터가 보급되고 있으며, 이에 따라 잉크제트 메디어도 개발 사용화되고 있다. 예를 들면;

(1). 일본 특개소 62-268682호 공보나 특개소55-51583호 공보, 특개소55-144172호 공보에는 미분말상의 실리카와 시라노기를 일부 치환한 폴리비닐알콜 공중합체 등의 고분자 접착제를 주성분으로 하는 도공층을 가진 잉크제트 메디어가 개시되어 있다.

(2). 일본 특공평4-15747호 공보나 특개소52-53012호 공보, 특개소53-49113호 공보, 동55-5830호 공보, 동55-51583호 공보, 동55-11829호 공보, 동55-53591호 공보, 동56-84992호 공보, 동55-150396호 공보, 동56-588819호 공보, 동57-74192호 공보, 동57-74193호 공보, 동57-87988호 공보, 동58-58869호 공보, 동59-20696호 공보, 동59-145185호 공보, 동61-135785호 공보, 그리고 미국특허 제4197135호 공보, 동5100470호 공보에는 수성잉크화상의 내광성이나 내변색성을 개선하기 위한 폴리모노 혹은 디-아릴아민 유도체와 하이드로탈 사이트 등의 화합물을 이용한 도공제가 개시되어 있다.

(3). 일본 특개소59-198186호 공보나 동52-74304호 공보, 동53-49113호 공보, 동56-84992호 공보, 그리고 프랑스 특허 제1480068호 공보에는 수성잉크의 내수성 향상을 위하여 도공층 중에 폴리에틸렌이민의 유기산염을 함유시킨 잉크제트 메디어가 개시되어 있다.

(4). 일본 특개소 60-76386호 공보나 동56-84992호 공보, 동57-102391호 공보, 동57-182445호 공보, 동58-55283호 공보, 그리고 미국 특허 제4659382호 공보에는 내후성 도공층을 가진 잉크제트 메디어에 관한 것이 개시되어 있다.

(5). 일본 특개평8-113743호 공보에는 도공층에 폴리에틸렌이민 등을 함유한 내수성과 잉크보존성이 뛰어난 잉크제트 메디어가 개시되어 있다.

그러나 상기한 종래 잉크제트용 도공제나 잉크제트 메디어를 특히 옥외에 노출하였을 때에는 이하의 문제점이 발생함을 있다.

(1) 상기 종래의 도공층은 잉크가 수성 또는 친수성이기 때문에 친수성 수지를 바인더로서 쓰고 있다.

그 결과 잉크제트 프린터로서 출력한 뒤 5분 이내에 물에 담그면 화상이 흘러버리는 경향이 있고, 특히 옥외 노출 출력물과 같이 대형 합성수지 필름이나 합성수지 시트에 출력한 것은 내수성이 떨어짐은 물론 태양광의 자외선에 의해 황변(黃變)현상이 발생되어 상품 가치를 저하시키는 문제점이 있다.

(2) 아니온계의 잉크는 발색력이 뛰어난 장점은 있으나 옥외에 사용하였을 때는 메디어의 내수성에 문제가 있으므로 출력된 시트 위에 오버라미네이숀 필름으로 표면을 보호해야 하는 문제점이 있다.

(3) 또한 옥외의 경우와 같이 과혹한 자연 조건에서는 아민계 등의 바인더는 내열성, 내후성이 떨어져 예를 들면 촉진 일광견뢰도 검사에서 60시간 이내에 황변현상이 일어나기 쉽다.

이를 방지하기 위해서는 고가의 내후성 향상제를 투입하여야 하므로 이로 인해 원가가 상승하는 문제점이 있다.

(4) 충진제로서 대부분 마이크로 실리카를 다량 함유하고 있으나 이들 충진제에 의해 광투과율이 현저히 저하되는 것으로, 예를 들면 형광등의 조명투과효과를 20%이상 낮추는 결과가 있어 조명용 출력물에서는 상품 가치가 없는 문제점이 있다.

(5) 특정된 메디어는 특정된 잉크 또는 특정된 잉크제트 프린터에만 적용되어야 하는 즉 범용성이 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명에서는 상기 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로 발색, 해상이 뛰어남과 동시에 특히 내수성, 내후성이 우수하여 옥외 출력물에 적당한 도공제의 제공과, 잉크의 흡수속도 및 흡수능력이 뛰어난 잉크제트 메디어를 제공하고자 하는 것이며, 또한 잉크의 종류와 프린터의 기조에 사용 제한을 받지 않고 범용으로 사용이 가능한 메디어를 제공하고자 하는 것이다.

1. 발명의 해결수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

잉크제트용 도공제는 흡수성 폴리우레탄을 함유하는 구성으로 되는 바, 이에 의해 잉크의 흡수능력 및 흡수속도를 향상시키게 되며, 잉크제트미디어의 기재와 도공제와의 부착을 하게 한다.

또한, 본 발명 잉크제트용 도공제는 전도공제 중량비 15~70%의 흡수성 폴리우레탄에, 평균입경이 6~9㎛인 실리카 10~30wt%와, 평균입경이 10~15㎛인 광확산용 실리카 15~40wt%와, 평균입경이 10~22㎛인 다공질실리카 15~40wt%을 혼합한 실리카 혼합물을 전도공제 중량비 30~80% 함유하는 구성으로 되어 있다.

상기 실리카 혼합물에 의해 도공층은 고흡수성, 고발색성, 그리고 빛 투과율을 올릴 수 있다.

지방족 우레탄 또는 폴리아크릴산 나트륨이나 폴리에틸렌 옥시드로 중합된 흡수성 우레탄을 함유하고 있으므로 분사된 잉크는 빠르게 침투되어 잉크의 흡수는 물론 번짐을 막아주는 작용을 한다. 또한 수용성 및 용제계로도 폴리우레탄을 이용할 수 있으므로 잉크제트 도공제를 기재 위에 도포할 때에 가공성이 좋으며 용제를 사용할 때는 또,건조를 빠르게 하여 가공 속도를 올릴 수가 있다.

흡수성 우레탄으로서는 그리콜 유도체 또는 아크릴아민류 또는 제3차 아미노기를 가진 아크릴 아트의 모노마 등의 지방족을 반응시켜서 얻은 것으로 흡수력이 체적의 150~2,000배, 경도 72(JISA), 비카드 연화점 20~40℃로서, 테드라 하이드로 퓨런 등의 용제에 용해된 것이 적당하다. 또는, 폴리우레탄을 중합할 때에 이소시아네이트 대신에 폴리아크릴산 나트륨이나 폴리에틸렌 옥시드로 반응시켜 제조된 흡수력이 체적의 150~4000배의 흡수성 폴리우레탄을 사용한다.

특수가공된 흡수성 폴리아크릴산 나트륨은 "-COO-" 이온과 "Na+"이온이 고농도로 존재하여 흡수성 수지내부의 이온농도와 외부수용액 중의 이온농도차에 의해 침투압이 생기며 이에 의해 빠르게 흡수된다. 또한, 흡수성 수지안에 있는 친수성기 "-COOH"나 "COONa+"는 물과 친화성이 높아 잉크의 흡수를 빠르게 한다.

가교된 폴리에틸렌 옥시드는 OH(CH2 CH2 O)nCH2 CH2 OH의 일반식을 가진 수용성 수지로서 물과의 친화력은 뛰어나다.

상기 수지는 융점이 거의 없는 아크릴 나트륨에 비해 다른 수지와 상용성이 뛰어나고 고농도 이온을 가진 잉크류의 흡수성이 좋아 내후성 고화질을 요구하는 잉크의 흡수성 수지로서 적합하다.

흡수성 폴리우레탄은 전도공제의 15~70% 중량%가 사용되며, 20중량%미만이 되면, 바인더의 역할를 하지 못하여 실리카가 함유된 도공제가 기재로부터 박리되는 경향이 있으며, 60중량%를 넘으면 도공층의 발색과 투명성이 떨어지는 경향이 있다.

흡수성 폴리우레탄은 전도공제의 15중량% 미만 또는 80중량% 이상 되는 것은 적당하지 않다.

도공제의 다른 첨가제로서 타르크, 산화티타늄, 규산 알루미늄 등의 무기질 충진제 또는 메틸 세루로-즈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 필로리돈, 폴리아크릴산 소다, 하이드로폭시 프로필메틸 셀루로즈 등의 수용성고분자 또는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 클로라이드 등의 유기용제가용 수지, 그 위에 형광염료, 광학산제, PH조정제, 소포제, 윤활제, 계면활성제 등의 각종첨가제를 들 수 있다.

도공제는 공지의 공법, 예를 들면, 콤마 코-터, 롤 코-터, 나이프코-터에 의해 통상 도공제양 10~400g/㎡정도로 기재위에 도공한다. 또한, 본 발명 잉크제트용 도공제는, 상기 폴리우레탄 흡수율이 150wt%~2,000wt%의 지방족 폴리우레탄 또는 폴리아크릴산 나트륨이나 폴리에틸렌 옥시드로 중합된 폴리우레탄으로 구성된다.

이에 의해 전술한 작용이 상승작용을 하여 내수성을 향상시킴과 동시에 잉크의 흡수량과 흡수속도를 향상시키는 작용을 가지게 된다.

흡수성 우레탄으로서는 다이니뽄 잉크사의 흡수성 우레탄, 터메릭사의 테코필릭, 일본촉매의 흡수성 우레탄제품이 쓰이며, 용제계의 경우 용제로서는 테드라 하이드로 퓨런, 디엠에프, 초산에틸, 크실렌 등이 적당하다. 또한, 이러한 용제들을 혼합해서 사용하여도 무방하며, 공비점을 조정하여 고효율의 가공성을 도모한다.

상기 폴리우레탄 용액의 점도는 200~800cps로 조정하면 유동개시 온도가 낮아지며 가공성도 좋아진다. 또한, 본 발명 잉크제트용 도공제는 전술한 잉크제트용 도공제의 구성에 있어서, 그리시딜 화합물을 흡수성 폴리우레탄에 대해 0.1~3중량% 함유시키는 구성으로 된다.

이에 의해, 도공제는 카티온성을 띄게되어 아니온계의 잉크의 출력효과를 향상시킴과 동시에 바인더로서의 역할을 겸하게 된다.

그리시딜 화합물로서는 그리시딜 에텔류를 사용할 수 있으며, 아릴 그리시딜에텔, 부틸 그리시릴에텔, 그리시돌, 글리세롤 폴리 글리시딜에텔등이 사용되는 바, 점도가 100~300cps이며 카티온성을 띈 지방 족계 폴리글리시딜에텔도 효과적이다.

그리시딜에텔류의 첨가량이 폴리우레탄에 대해 0.8중량%보다 적어지면 도포층과 기재의 부착성이 떨어지며 잉크가 아니온계의 경우 발색도가 떨어지는 경향이 있다. 또한, 3중량%이상 투입이 되면 도포층의 강도가 강해서 출력된 잉크가 번지는 경향이 있다.

그리시딜에텔 대신에 핵사 메틸렌 디 이소시아네이트를 사용할 수도 있으며 첨가량은 그리시딜에텔류과 같고 역할도 같다.

핵사 메틸렌 디 이소시아네이트는 폴리우레탄의 경화제로 적합하여 도공제와 메디어 기재와의 밀착성을 향상시키며, 또한 무황변형으로 내후성을 향상시킨다. 따라서 카티온성을 띄울 필요가 없는 도공제는 그리시딜 에텔류 보다도 핵사 메틸렌 디 이소시아네이트가 적합하다.

한편, 본 발명 잉크제트 메디어는 전술한 잉크제트용 도공제가 시트 등의 기재위에 10~400g/㎡로 도공처리된 도공층을 가지고 있는 구성으로 되어 있다.

이에 의해, 잉크가 빨리 흡수되고, 4색으로된 원색잉크가 단 시간내에 중복 분사되어도, 예를 들면, 2~8㎡/분으로 출력되어도 잉크의 번짐이나 흐름이 없어지며, 고해상도의 선명한 화질을 얻을 수 있다.

도공층의 도공제가 10g/㎡미만이 되면 화상이 번지고 잉크가 흘러내리며, 또한 400g/㎡보다 많아지면 건조된 도공층 표면에 균열이 생긴다.

잉크제트 메디어의 기재로서는 종이, 면, 합성수지, 발포합성수지의 시트를 이용할 수 있다.

기재에 따라 도공제의 부착도가 떨어지면 기재위에 코로나 방전처리도는 프라이머 처리를 해야한다. 또한, 표면평활도를 개선하기 위해 도포층 표면에 수퍼 칼렌더 또는 그로스칼렌더 등으로 표면층을 개선할 수 있다.

2. 발명의 실시형태

[실시형태 1]

본 발명의 잉크제트 메디어 실시형태에 관하여 살펴보면 다음과 같다.

[잉크제트 용도공제]

a. 흡수성 폴리우레탄 55중량부

b. 핵사메틸렌 디 이소시아테이트 1중량부

c. 실리카 혼합물 44중량부

[잉크제트용 메디어용 기재]

상기에서 제조된 잉크제트용 도공제를 기재로서 100㎛의 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(이하 PET라함), 염화비닐(이하 PVC라함)의 시트위에 100~300g/㎡이 되도록 유연공법의 코터로서 도포하고, 그 뒤 건조기에서 80℃의 온도하에 3~5분간 건조시켜 잉크제트용 메디어를 준비하였는 바, 이때, 표면도포층의 두께는 40㎛가 되었다.

[실시예]

상기 방법으로 된 잉크제트 메디어를 표 1과 같이 평가시험을 행하였으며 잉크제트 프린터는 MUTOH RJ-1300으로 시편 메디어 위에 출력하였다.

(1) 유수테스트: 10cm×10cm로 재단된 시험편에 25℃물에 넣어 고정시킨 뒤 물에 5분간 각반시켜서 시험편 화상 상태를 목측으로 확인하였다.

(2) 자외선 테스트 : 25cm×25cm로 재단된 시험편을 카본아-크 촉진 일광견뢰도 검사기에 넣어 100시간 폭로 후, 시험편의 변색을 목측으로 확인하였으며, 이때의 온도는 63℃로 했다.

(3) 보관테스트 : 25cm×25cm로 재단된 시험편 10매를 1/3의 물로 채워진 용기에 넣어 밀페시킨 후 75℃로서 72시간 가열보관한 다음 도공층의 박리, 변색 등을 목측 확인하였다.

(4) 부착력테스트 : 10cm×10cm로 재단된 시험편 위에 셀로판 테이프를 부친 다음, 180℃각도로 박리시켜서 박리된 형태를 목측으로 확인하였다.

(5) 흡수력테스트 : 시험편 1,270mm폭 위에 RJ-1,300으로 분사량을 최대한 올려 출력한 다음 잉크의 번짐 상태를 목측으로 확인하였다.

(6) 해상력테스트 : 상기와 같다.

[비교예 1]

다음의 원료를 사용하여 잉크제트용 도공제를 제조하였다.

a. 폴리비닐 알콜 40중량부

b. 마이크로 실리카 40중량부

c. 폴리에틸렌 이민 20중량부

이 도공제를 실시예 1과 같이 도포하였다. 시험평가는 표 1과 같다.

[비교예 2]

a. 폴리비닐 알콜 45중량부

b. 마이크로 실리카 40중량부

c. 폴라에틸렌 아마이드 10중량부

d. 자외선 흡수제 5중량부

이 도공제를 실시예와 같이 도포하였다. 시험평가는 표 1과 같다.

이하의 표 1에서와 같이 본 실시예 제품을 PVC·PET 어느 쪽이든 유수 테스트에서는 화상의 흐름이 없었고, 자외선 테스트에스는 황변현상이 없었다.

보관테스트에서는 표면에 박리현상이 조금 보였으나 상품의 가치를 떨어뜨릴 정도는 아니었으며 변색은 없었다.

부착성 테스트에서는 셀로판 테이프에 총진제가 소량이 묻어 나왔으나, 비교예 1, 2 보다는 심하지 않아 상품가치를 손상시키지는 않았다.

흡수테스트, 현상력 테스트에서는 비교예1, 2와 비교하여 동등 또는 그 이상이었다.

[표 1]

유수테스트 ; 25℃의 물에 시편을 고정시키고 물을 5분간 각박한다.

자외선테스트 ; 카본아-크 100시간

보관테스트 ; 1/3의 물을 넣어 글라스용기에 시편을 넣은 후 72시간 63℃로 가열.

부착성테스트 ; 셀로판 테-프로 180℃각도로 박리.

흡수력테스트 ; RJ-1300 프린터에 의해 출력.

해상력 테스트 ; RJ-1300 프린터에 의해 출력.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 잉크의 흡수능력을 올리며 내수성 및 기재와의 밀착성을 향상시킬 수 있게 되고, 다공성 및 광확산 효과를 가진 혼합 실리카에 의해 잉크의 흡수능력 향상, 내수성 향상 그리고 광투과율의 개선을 도모할 수 있으며, 흡수성과 흡수속도의 상승효과로 내수성, 내후성, 광투광성 등을 기대할 수 있으며, 잉크제트 프린터기의 종류에 관계없이 범용으로 사용이 가능한 잇점이 제공되고, 특히 도공제와 기재와의 부착성을 향상시키고 어떠한 잉크제트용 잉크도 사용할 수가 있으며, 어떠한 기재(예를 들면, 종이·면·합성수지 등의 시트)위에 범용으로 도포가 가능하고, 또한 출력된 잉크제트 메디어 위에 보호필름의 부착 없이도 옥외에서 장기간(대략 3개월 정도)사용이 가능한 등의 여러 잇점과 효과를 기대하고 얻을 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 전도공제 중량비 15~70%의 흡수성 폴리우레탄에, 평균입경이 6~9㎛인 실리카 10~30wt%와, 평균입경이 10~15㎛인 광확산용 실리카 15~40wt%와, 평균입경이 10~22㎛인 다공질실리카 15~40wt%을 혼합한 실리카 혼합물이 전도공제 중량비 30~80% 함유한 것을 특징으로 하는 잉크제트용 도공제.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡수성 폴리우레탄의 흡수율이 250~2,000wt%의 지방족 폴리우레탄을 주요 수지로 하는 것과 흡수성 폴리우레탄을 중합할 때에 폴리에틸렌 옥사이드나 폴리아크리산 나트륨으로 반응시켜 제조된 고흡수성 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크제트용 도공제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 그리시딜 화합물 또는 그 유도체를 폴리우레탄의 0.1~10중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크제트용 도공제.
4. 전도공제 중량비 15~70%의 흡수성 폴리우레탄에, 평균입경이 6~9㎛인 실리카 10~30wt%와, 평균입경이 10~15㎛인 광확산용 실리카 15~40wt%와, 평균입경이 10~22㎛인 다공질실리카 15~40wt%을 혼합한 실리카 혼합물을 전도공제 중량비 30~80% 함유하는 잉크제트용 도공제를 종이, 면, 합성수지와 같은 기재의 한면에 도공용액 10~400g/㎡이 되도록 도공처리된 도공층을 가진 것을 특징으로 하는 잉크제트 메디어.