KR100490419B1

KR100490419B1 - 잉크젯 프린터용 기록 매체

Info

Publication number: KR100490419B1
Application number: KR10-2002-0081030A
Authority: KR
Inventors: 김재환; 정택용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2005-05-17
Also published as: KR20040054208A

Abstract

본 발명은 잉크 흡수량, 잉크 흡수 속도 뿐만 아니라 안료 적성, 내광성도 우수한 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는, 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 위치하며, 라텍스, 이오노머, 바인더 및 충진제를 포함하는 잉크 수용층을 포함한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 금속이온이 치환된 이오노머와 양이온성 라텍스를 함유하는 잉크 수용층을 포함함으로써, 잉크의 흡수력, 선명성 및 안료 적성, 내광성 등에 있어서 매우 향상된 성능을 보이게 되었다.

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체{Recording medium for ink jet printers}

본 발명은 기록 매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재층(substrate)의 일면에 위치하는 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체에 관한 것이다.

잉크젯 프린터를 이용한 인쇄시 사용되는 기록 매체로는 일반 용지를 비롯하여 특수 코팅된 전용지, 전용 필름 등과 같은 다양한 기록 매체가 사용되는데, 이러한 기록 매체중의 하나가 잉크젯 프린터용 포토용지이다.

잉크젯 프린터용 포토 용지는 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 인화지 등과 같은 기재층 상부에 잉크에 대하여 잉크의 흡수력, 선명성 및 안료 적성, 내광성이 우수한 물질을 포함하는 잉크 수용층을 코팅하는 방식으로 제조된다.

그 잉크 수용층은 일반적으로 실리카나 알루미나로 대표되는 안료를 폴리비닐 알콜 등의 바인더 수지 내에 분산시킨 도공제를 지지체의 표면에 도포함으로써 적층된다. 예컨대, 일본국 특개소 57-82085호 공보에는, 무기안료와 유기안료를 포함하는 수용성 수지로 이루어진 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가, 또한, 동 특개소 62-268682호 공보에는, 미분말 실리카를 포함하며 또한 실라놀기를 갖는 폴리비닐알콜 공중합체로 이루어진 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가 각각 개시되어 있다.

포토 용지에는 소비자들의 다양한 요구를 반영하기 위하여 여러 가지 특성의 물질들이 추가로 투입되는데, 용지의 백색도나 백감도를 증가시키기 위하여 형광증백제나 염료 등을 단독 혹은 혼합으로 사용하고, 내수성을 증가시키기 위하여 경화제 등을 첨가하기도 한다. 그러나, 위와 같은 첨가제들은 일반적으로 포토 용지의 내광성을 저해하는 작용을 한다.

내광성을 증가시키기 위하여 종래에는 금속염을 소량 사용하거나 스틸벤, 프탈산 등의 첨가제 등을 도입하였다. 이 중, 금속염을 사용할 경우, 포토 용지의 광택도가 떨어지는 문제가 있으며, 스틸벤이나 프탈산 등의 첨가제를 사용할 경우, 무기물 충전제인 실리카졸이나 알루미나졸 등과 상용성에 문제가 있다. 이와는 달리 소수성 수지를 소량 혼합하는 방법도 있지만, 이 경우에도 상용성과 광택도에 문제가 있어 고광택 잉크젯 포토 용지를 제조하는 데에는 한계를 보인다.

그러므로, 최근 광고용이나 내구성을 요하는 분야를 중심으로 잉크의 흡수력, 선명성 및 안료 적성, 내광성이 좋으면서, 기록 매체로서의 다른 속성을 해하지 않는 포토 용지에 대한 요구가 증가하고 있다.

따라서, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는, 잉크흡수성능 뿐만 아니라 안료 적성, 내광성도 향상된 1층 구조의 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 위치하며, 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 라텍스의 함량은 0.5 내지 20 중량부, 이오노머의 함량은 1 내지 20 중량부, 바인더의 함량은 5 내지 95 중량부 및 충진제의 함량은 0.1 내지 90 중량부를 포함하는 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.

상기 라텍스는 화학식 1으로 표시되는 양이온성 라텍스 중에서 선택된 하나 이상의 것이 바람직하다.

화학식 1에 있어서 A 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는 모노머잔기; B는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지는 모노머 잔기; C는 비이온성 모노머 잔기이고, l 은 10 내지 99 몰%, m 은 0 내지 10 몰%, 및 n 은 0 내지 90 몰% 이다.

상기 이오노머는 화학식 2로 표시되는 스티렌계 이오노머 및 화학식 3로 표시되는 아크릴계 이오노머 중에서 선택된 하나 이상인 것일 수 있다.

화학식 2 및 화학식 3에 있어서, M은 알칼리금속 이온 또는 알칼리토금속 이온이고, y/(x+y)= 0.05 ~ 0.30 이다.

상기 바인더는 폴리비닐 알콜계, 폴리비닐 피롤리돈계, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계, 젤라틴, 폴리에틸렌 옥사이드, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계통의 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 4급 암모늄 형태의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있으며, 상기 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 변성 스타치 또는 고분자 비드로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다.

상기 잉크 수용층은 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 첨가제는 가교제, 레벨링제, 형광증백제, 탈크, 산화티탄, 광확산제, pH 조절제, 소포제, 윤활제, 컬링 방지제, 계면 활성제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

상기 잉크 수용층의 두께는 8 내지 80 ㎛인 것이 바람직하며, 상기 기재층의 두께는 70 내지 350 ㎛인 것이 바람직하다.

상기 기재층을 형성하는 기재는 편면 또는 양면의 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지, 바리타(baryta)지, 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름 및 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된 것일 수 있다.

본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는 상기 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더코팅층을 더 포함할 수 있으며, 상기 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함하거나, 상기 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면코팅층을 더 포함할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 매체의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 기록 매체는 기본적으로 기재층(2)과 잉크 수용층(4)을 포함한다. 그리고, 잉크 수용층(4)과 기재층(2) 사이에 위치하는 언더코팅층(3)을 더 포함하거나, 기재층 아래에 위치하는 후면코팅층(1)을 더 포함할 수 있으며, 잉크 수용층(4) 위에 잉크투과 성능을 갖는 보호층(5)을 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 기록매체는 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 위치하며, 라텍스, 이오노머, 바인더 및 충진제를 포함하는 잉크 수용층을 포함하고 있다. 이하, 잉크 수용층을 형성하고 있는 각각의 성분에 대하여 설명한다.

상기 잉크 수용층에 포함되어 있는 라텍스는 양이온성 그룹을 갖고 있는 폴리머 단위 구조를 가진 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들면, 화학식 1으로 표시되는 양이온성 라텍스를 사용할 수 있다.

<화학식 1>

화학식 1에 있어서 A 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는 모노머잔기; B는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지는 모노머 잔기; C는 비이온성 모노머 잔기이고, l 은 10 내지 99 몰%, m 은 0 내지 10 몰%, 및 n 은 0 내지 90 몰% 이다

화학식 1으로 표시되는 양이온성 라텍스는 양이온성 그룹을 가지고 있는 단위 구조와 공중합 과정에서 가교 역할을 하는 단위 그리고 비이온성 단위 구조 등으로 이루어질 수 있다.

일반적으로 잉크젯 프린터용 컬러 잉크에 사용되고 있는 염료는 직접 염료 또는 산성 염료로서 그 염료 분자 자체에 음이온성의 카르복실기나 술폰산기를 갖고 있어, 상기의 라텍스와 같이 양이온성 물질과 이온 결합 등을 통해 고정이 되어 상기 염료에 의해 형성되는 화상의 내수성이나 정착성이 향상된다.

양이온성 라텍스는 그 제조 과정에 따라 팽창이 되지 않는 단단한 코어(core)와 산에 의해 팽창이 될 수 있는 소프트한 쉘(shell)로 이루어진 코어-쉘 구조를 가질 수 있는데, 이 구조의 라텍스는 충진제 성질과 바인더 성질을 동시에 갖고 있어 충진제와 바인더를 같이 사용하는 조성에는 더 유리하여 선호적으로 사용된다.

본 발명에서 양이온성 라텍스의 사용은 자체 양이온성에 의한 염료의 고정으로 화상의 내수성이나 정착성이 향상되는 것 외에도 염료와의 콤플렉스 형성하는 것을 통하여 공간적으로 염료에 근접한 이오노머에 의해 염료가 안정화되는 추가적 효과가 발생한다. 음이온성 이오노머는 염료에 대해 산화방지제, 라디칼 스캐빈저 등의 역할을 통해 내광성 등을 향상시키는 등 염료를 안정화시킬 수 있다. 그러나, 이오노머의 음이온성과 라텍스의 양이온성에 의해 잉크 수용층 코팅액 준비시에 침전 등의 코팅액 안정성에 문제가 발생할 수 있어 사용에 주의가 따른다. 이러한 이유로 상기 이오노머와 비슷한 화학 구조의 스티렌-아크릴계 양이온성 라텍스가 선호적으로 사용된다. 스티렌-아크릴계 라텍스는 상기 이오노머와는 유사 콤플렉스를 형성하나 침전은 이루어지지 않는다. 여기에 음이온성 염료가 첨가되면 침전이 이루어진다.

잉크 수용층의 라텍스의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며 그 양이 너무 많으면 전체 충진제량의 과다와 같은 현상을 보여 잉크 수용층의 크랙이 발생할 수 있거나 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 라텍스의 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 20 중량부가 바람직하며, 0.5 내지 15 중량부가 더욱 바람직하다.

상기 잉크 수용층의 이오노머는 이온화할 수 있는 화학 단위 구조를 가진 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들면, 화학식 2로 표시되는 스티렌계 이오노머 또는 화학식 3로 표시되는 아크릴계 이오노머를 사용할 수 있다.

<화학식 2>

<화학식 3>

화학식 2로 표시되는 스티렌계 이오노머는 스티렌을 주쇄로 하고 여기에 술폰화된 금속이온이 측쇄기로 도입된 것이고, 화학식 3로 표시되는 아크릴계 이오노머는 아크릴산을 주쇄로 하여 아크릴화된 금속을 도입하여 이온이 흡착될 수 있는 이온 단위 구조를 갖는 것이다.

금속 양이온의 함량이 너무 작으면 친유성이 너무 강해져서 수계인 다른 성분과의 상용성이 떨어질 뿐만 아니라 잉크 흡수도가 떨어지는 경향이 있고, 금속 양이온의 함량이 너무 많으면 안료 적성도 나빠지고 오히려 잉크 흡수도가 저하되는 경향이 있다.

이오노머의 측쇄기로 도입된 이온 성분들은 잉크젯 잉크가 잉크 수용층에 흡수될 때 잉크 용액의 염성분들과 결합하여 이를 고정하는 역할을 한다. 이에 따라 실제적으로 흡수되는 잉크 용액의 이온 농도가 낮아지게 되어 그만큼 잉크 수용층의 이오노머 외의 다른 성분들의 잉크 흡수량이 증가하게 된다. 게다가 이오노머의 친유성 부분들은 검정색의 모노 안료와 상용성이 좋기 때문에, 잉크 수용층의 안료적성을 향상시키기도 한다.

잉크 수용층의 이오노머의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며 그 양이 너무 많으면 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 이오노머의 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부가 바람직하며, 1 내지 15 중량부가 더욱 바람직하다.

본 발명의 상기 잉크 수용층은 잉크 적성이 우수한 바인더를 포함하고 있다. 바인더로는 폴리비닐 알콜계, 폴리비닐 피롤리돈계, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계, 젤라틴, 폴리에틸렌 옥사이드, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계통의 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 4급 암모늄 형태의 공중합체 등의 친수성 바인더가 단독 또는 2 이상 혼합되는 방식으로 바인더로 사용될 수 있다.

상기 4급 암모늄 형태의 공중합체의 구체적인 예로는 비닐피롤리돈-N,N-디메틸아미노에틸메타아크릴산공중합체황산염을 들 수 있다. 특히, 4급 암모늄 형태의 양이온성 치환기는 음이온계의 잉크의 출력 효과 향상에 기여한다.

만약 바인더의 함량이 너무 적으면 바인더의 역할을 하지 못하여 안료가 함유된 잉크 흡수층의 부착력이 약해지고 상대적으로 안료와 같은 다른 성분이 많아져 투명도를 떨어지거나 잉크 수용층에 크랙이 생기는 등 면성이 나빠지고, 바인더의 함량이 너무 많으면 상대적으로 안료의 양이 적어져 잉크 흡수도가 떨어지고 잉크 속건성도 떨어져 바람직하지 못하다.

잉크그리고 바인더의 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 5 내지 95 중량부인 것이 바람직하고, 7 내지 85 중량부가 더욱 바람직하다.

본 발명의 잉크 수용층은 충전제를 포함하고 있다. 상기 충전제는 잉크 수용층의 잉크 흡수도를 향상시키고 염료의 정착성을 보완해주는 역할을 하며 바인더 단독 사용 시 발생할 수 있는 필름들 간의 눌어붙는 현상을 없애는 등과 같이 표면 특성을 조절한다.

충전제로는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 변성 스타치나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 비드, 폴리스티렌 비드, 폴리프로필렌 비드, 폴리에틸렌 비드와 같은 고분자 비드와 같은 유기 안료 또는 이들의 혼합물 등이 단독 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 효과를 달성하기 위해서 실리카졸이나 알루미나졸이 더욱 바람직한데, 이들을 사용하면 코팅층의 흡수성과 발색성이 뛰어나게 된다.

충전제는 상기의 성분들의 분말 상태로 사용할 수도 있으며, 경우에 따라 이들 성분이 미세다공성 입자로 함유되어 있는 졸 상태의 것을 사용할 수도 있다. 만약 졸 상태의 충전제를 사용하는 경우에는 졸 내에서 입자는 구형 형태는 잉크 흡수성이 없으므로 미세다공성 형태의 입자이어야 한다.

그리고, 이 입자의 크기는 20 내지 200nm인 것이 바람직하다. 만약 졸 내의 입자의 크기가 20 nm 미만인 경우에는 잉크 흡수성이 저하되고, 입자의 크기가 200nm를 초과하는 경우에는 기록 매체의 광택도를 저하시키므로 바람직하지 못하다.

그리고 충전제의 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 90 중량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 90 중량부가 더욱 바람직하다.

충전제의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 잉크 흡수도가 떨어지거나 또는 기재와의 부착력이 떨어지는 문제점이 발생된다.

잉크젯 포토 용지의 내수성을 개선하기 위해서는 수용성 혹은 친수성인 바인더의 함량보다는 무기물인 충전제의 양이 많아야 한다.

상기 잉크 수용층의 물성을 보완하기 위해 다양한 종류의 첨가제가 선택적으로 혼용되어 사용될 수 있다. 그 첨가제의 예로는 가교제, 형광증백제, 레벨링제, 탈크, 산화티탄, 광확산제, pH 조절제, 소포제, 윤활제, 컬링 방지제, 염료, 형광 염료, 정착제, 젖음성 향상제, 계면 활성제 등이 있다.

가교제는 기재층 위에 코팅했을 경우 바인더 성분 및 안료 성분을 가교하여 내수성 및 표면 강도가 증가시키는 역할을 한다. 가교제로는 옥사졸린계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 에폭사이드계 화합물, 아지리딘계 화합물, 멜라민-포름 알데히드계 화합물, 디알데히드계 화합물, 붕소계 화합물, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 여기에서 이소시아네이트계 화합물의 구체적인 예로서는 톨릴린 디이소시아네이트 어덕트(TDI(Tolylene diisocyanate) adduct)가 있고, 에폭사이드계 화합물의 구체적인 예로서는 에피클로로 히드린이 있으며, 디알데히드계 화합물의 구체적인 예로서는 글리옥살 또는 글루타릭 디알데히드가 있고, 붕소계 화합물의 구체적인 예로서는 붕산 또는 보락스(Borax)가 있으며, 금속 화합물의 구체적인 예로는 지르코늄 옥시 클로라이드가 있다.

가교제의 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 8중량부인 것이 바람직하다. 만약 가교제의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 가교의 효과가 없거나, 가교가 너무 심하여 잉크 흡수도가 떨어지기도 하여 바람직하지 못하다.

형광 증백제는 기재층에 코팅했을 경우, 눈으로 느껴지는 백색도(겉보기 백색도)를 증가시킬 목적으로 첨가될 수 있다. 하지만, 형광 증백제를 첨가하면 내광성과 내황변성이 감소하는 양상도 함께 보이므로 그 투입량의 조절이 중요하다. 형광 증백제는 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 0.5 중량부 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

그 밖에도 레벨링제는 포토 용지의 도포성을 원할하게 하기 위하여 투입되며, 탈크, 산화티탄, 광확산제, pH 조절제, 소포제, 윤활제, 컬링 방지제, 염료, 형광 염료, 정착제, 젖음성 향상제, 계면 활성제 등이 잉크 수용층의 물성 요구에 대응되어 첨가될 수 있다.

첨가제의 함량은 너무 작으면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 너무 많으면 기록 매체의 잉크 적성 및 코팅 특성이 저하될 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 기타 첨가제의 총 함량은 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 0.015 내지 10 중량부가 되도록 하는 것이 바람직하다.

잉크 수용층의 코팅 두께는 잉크 흡수 및 정착성을 고려하여 8 내지 80㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8 내지 40㎛인 것이 좋다. 만약 코팅 두께가 상기 최소치 미만이면 잉크 흡수성이 저하되고, 상기 최대치를 초과하면 제조 단가 상승과 코팅 후 건조시 어려움이 발생되는 문제점이 있다.

기재층을 형성하는 기재는 편면 또는 양면의 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지, 바리타(baryta)지, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름 또는 셀룰로오스 아세테이트 필름이 사용될 수 있다.

기재층의 두께는 취급이 용이하고 그 상부에 코팅층을 형성하는 경우 휘어짐을 방지할 수 있도록 75 내지 350 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 기록 매체는 도 1에 도시된 바와 같이 기재층과 잉크 수용층 사이에 이들간의 접착력을 향상시키기 위한 언더코팅층(3)을 선택적으로 더 형성할 수 있다.

이때 언더코팅층은 폴리올과 폴리이소시아네이트의 이액형 우레탄계 프라이머나 아크릴계, 아크릴-우레탄계, 비닐계 등의 일액형 프라이머로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성할 수 있다. 이들은 아트지, 캐스트 코팅지, 인화지 등의 종이류나 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등에 모두 사용할 수 있다.

이들 언더코팅층 형성용 물질의 코팅량은 0.2 내지 2g/m² 이 바람직하며, 언더코팅층 두께는 대개 0.1에서 5㎛이고 그 중에서 0.5에서 2㎛가 바람직하며, 0.8 내지 1.2㎛가 가장 바람직하다. 언더코팅층 형성 방법은 모든 코팅 방법을 적용할 수 있는데, 보통 그라비아 코팅법이 일반적으로 사용된다.

상기 잉크 수용층 상부에는 이들을 보호하기 위한 보호층(5)이 형성될 수 있다. 여기에서 보호층은 잉크 투과성이 뛰어나면서도 어느 정도 경화가 이루어져 표면 강도가 우수한 셀룰로오스계 수지, 폴리에틸렌옥사이드계 수지와 가교제로 이루어진 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 0.5 내지 3㎛인 것이 바람직하다.

기재를 기준으로 잉크 수용층의 반대편에는 후면코팅층(1)이 형성될 수 있다. 후면코팅층은 연속 급지 향상과 컬링 현상을 보완하기 위하여 상기 잉크 흡수층에 사용되는 바인더인 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄계열과 상기 가교제인 옥사졸린계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 에폭사이드계 화합물, 아지리딘계 화합물, 멜라민-포름 알데히드계 화합물, 디알데히드계 화합물, 붕소계 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 0.5 내지 4㎛인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 잉크 수용층 형성용 조성물 및 이를 이용한 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하기 위해서, 먼저, 라텍스, 이오노머, 바인더, 충전제 및 적정량의 용매 등을 혼합하여 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비한다. 이 조성물을 기재층 위에 직접 또는 기재층와 잉크 수용층 사이에 형성된 언더코팅층 위에 코팅하고 건조함으로써 잉크 수용층이 형성되고, 기재층 및 기재층 상부에 형성된 잉크 수용층을 필수적으로 포함하는 본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체가 제조되게 된다.

상기 잉크 수용층을 형성하기 위한 조성물에서의 용매는 특별히 제한되지는 않으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물, 케톤류 용매, 글리콜 에테르류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭사이드 및 알콜류 용매가 단독 또는 2이상의 용매가 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 케톤류 용매의 구체적인 예로는 아세톤 또는 메틸에틸케톤이 있고, 글리콜 에테르류 용매의 구체적인 예로는 디에틸렌 글리콜 또는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르가 있으며, 알콜류 용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 부탄올 또는 이소프로판올이 있을 수 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 효과를 내기 위한 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 메틸 셀로솔브 등의 알콜류 용매가 선호된다. 이들 알콜류 용매는 다른 용매와 혼합되어 사용될 수 있다.

용매의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 고형분 함량의 전체 농도가 5 내지 40 중량%가 되도록 하는 용매의 양이 바람직하다. 만약 이 잉크 수용층 형성용 조성물의 고형분 함량의 농도가 5중량% 미만이면 점도가 너무 낮아질 뿐만 아니라 코팅시 건조에 어려움이 있고, 40중량%를 초과하면 점도가 너무 높아져 코팅면성이 불량해지므로 바람직하지 못하다.

본 발명의 용매 중 특히, 알콜류 용매는 용매의 총함량 중 5 내지 50 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 알콜류 용매의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 건조 시간이 너무 많이 소요되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 조성물의 용해도 문제 발생과 가격 상승 요인이 되므로 바람직하지 못하기 때문이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

이오노머의 합성

미국특허 3,870,841호에 개시된 합성 방법에 의하여 화학식 2에 도시된 술폰화나트륨이 치환된 스티렌계 이오노머와 화학식 3에 도시된 나트륨아크릴레이트가 치환된 아크릴계 이오노머를 제조하였으며, 이오노머의 금속 치환량이 1~30 몰% 범위가 되도록 이온 함량을 변화시켜 제조하였다.

실시예 1

스티렌계 이오노머를 포함하며 다음과 같은 조성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.

폴리비닐 알코올(일본국 쿠라레이제, PVA 217) 65 중량부

스티렌계 이오노머(치환량 10 몰%) 10 중량부

실리카 분산액(경명산업제, SILICA SOL) 10 중량부

양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 8 중량부

글리옥살(일본국 순정화학제) 2 중량부

솔비톨(삼양사제, 솔비톨 70) 2 중량부

글리세린(덕산화학제) 2 중량부

형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부

증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의

70 : 20 : 10 중량비 혼합용매 900 중량부

이렇게 얻어진 잉크 수용층 형성용 조성물을 두께 100 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름 위에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 15㎛ 의 잉크 수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

실시예 2

제조된 아크릴계 이오노머를 포함하며 다음과 같은 조성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.

폴리비닐 알코올(동양제철화학제, P-17) 70 중량부

하이드록시프로필메틸셀룰로오스(일본 신에츠제, 60SH-50) 10 중량부

아크릴계 이오노머(치환량 15 몰%) 10 중량부

양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 5 중량부

음이온 변성 스타치(네덜란드국 아베베제, Nylgum A-45) 2 중량부

글리세린(덕산화학제) 2 중량부

형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부

증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의

70 : 20 : 10 중량비 혼합용매 900 중량부

이렇게 얻어진 잉크 수용층 형성용 조성물을 두께 100 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 필름 위에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 두께 약 15 ㎛의 잉크 수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

실시예 3

제조된 스티렌계 이오노머를 포함하며 다음과 같은 조성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.

알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 80.0 중량부

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 9.0 중량부

스티렌계 이오노머(치환량 15 몰%) 5.0 중량부

양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2630) 2.0 중량부

지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.2 중량부

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.1 중량부

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.6 중량부

붕산(삼전순약제) 0.1 중량부

증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의

70 : 20 : 10 중량비 혼합용매 400 중량부

이렇게 얻어진 잉크 수용층 형성용 조성물을 두께 180 ㎛의 바리타지 기재 위에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 두께 약 35㎛의 잉크 수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

비교예 1

잉크 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

폴리비닐 알코올(일본국 쿠라레이제, PVA 117) 73 중량부

스티렌계 이오노머(치환량 10 몰%) 10 중량부

실리카 분산액(경명산업제, SILICA SOL) 10 중량부

글리옥살(일본국 순정화학제) 2 중량부

솔비톨(삼양사제, 솔비톨 70) 2 중량부

글리세린(덕산화학제) 2 중량부

형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부

비교예 2

폴리비닐 알코올(동양제철화학제, P-17) 75 중량부

하이드록시프로필메틸셀룰로오스(일본 신에츠제, 60SH-50) 15 중량부

양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 5 중량부

글리세린(덕산화학제) 2 중량부

형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부

비교예 3

잉크 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 86.0 중량부

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량부

지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.2 중량부

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.1 중량부

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.6 중량부

붕산(삼전순약제) 0.1 중량부

상기 실시예 1∼3과 비교예 1∼3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 대한민국 삼성전자사제 컬러 잉크젯 프린터(MJC-1130i) 또는 미국 휴렛 팩커드사제 컬러 잉크젯 프린터(HP 990Cxi)를 이용하여 화상 인쇄를 수행하였다.

이와 같이 화상이 인쇄된 실시예 1∼3과 비교예 1∼3 에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부) 및 안료 적성(모노 잉크), 칼라 화상의 내광성 등에 대한 평가를 수행하였으며, 각 항목에 대한 평가 방법은 다음과 같았다.

평가 방법

1) 잉크흡수력 검사

A4 사이즈의 시편에 혼합블랙 위주의 표준 화상(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 바로 백상지를 겹치고 5kg의 쇠뭉치를 10초간 올려 놓은 뒤 백상지에 묻어 나오는 잉크의 정도를 확인하였다.

시험 결과는 묻어 나오는 것이 없는 경우에는 "매우 우수"로, 묻어 나오는 것이 소량(5% 이내)인 경우에는 "우수한 편"으로, 묻어 나오는 잉크의 양이 약 5 ~50 % 이내인 경우에는 "나쁜 편"으로, 묻어 나오는 잉크의 양이 50% 이상인 경우에는 "매우 나쁨"으로 판정하였다.

2) 번짐성 검사

A4 사이즈의 시편에 혼합블랙 위주의 표준 라인(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 24시간 경과후 표준 라인의 선명성 정도를 확인하였다.

시험 결과는 번진 정도가 2% 이내인 경우에는 "매우 우수"로, 번진 정도가 2~5% 인 경우에는 "우수한 편"으로, 5~10% 인 경우에는 "나쁜 편"으로, 10% 이상인 경우에는 "매우 나쁨"으로 판정하였다.

3) 안료 적성 검사

A4 사이즈의 시편에 모노 블랙(안료)의 표준 화상(HP 990Cxi)을 찍은 후 10분 경과후 표준 화상의 머드크래킹(mud-cracking) 정도를 확인하였다.

시험 결과는 머드크래킹이 없을 경우에는 "매우 우수"로, 미세(~수미크론 이하 두께) 머드크래킹이 있을 경우에는 "우수한 편"으로, 중간(수미크론~수십미크론) 머드크래킹이 있을 경우에는 "나쁜 편"으로, 큰(수백미크론 이상) 머드크래킹이 있을 경우에는 "매우 나쁨"으로 판정하였다.

4) 내광성 검사

A4 사이즈의 시편에 칼라 화상의 표준 화상(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 내광성 테스트 챔버(제논 램프)에서 24시간 경과후 표준 화상의 색바램 정도를 확인한다.

시험 결과는 광밀도(OD; Optical Density) 감소율이 10% 이내인 경우에는 "매우 우수"로, 광밀도 감소율이 10~20% 인 경우에는 "우수한 편"으로, 광밀도 감소율이 20~40% 인 경우에는 "나쁜 편"으로, 광밀도 감소율이 40% 이상인 경우에는 "매우 나쁨"으로 판정하였다.

이와 같이 수행된, 화상이 인쇄된 실시예 1∼3과 비교예 1∼3 에 따른 잉크젯 기록 매체에 대한, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부) 및 안료 적성(모노 잉크), 내광성 등에 대한 평가 결과를 표 1에 요약하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
잉크 흡수력 검사	◎	◎	◎	○	○	○
선명성(번짐성 검사)	○	◎	○	×	○	△
인료적성(모노 잉크)	◎	◎	◎	◎	×	◎
내광성(색바램)	◎	◎	◎	○	○	△

◎ : 매우 우수, ○: 우수한 편, △ : 나쁜 편, ×: 매우 나쁨

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~3에서 제조한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 적정 이온 함량이 치환된 이오노머와 양이온성 라텍스를 도입하므로써 수성 잉크의 흡수량 및 흡수 속도가 향상되었을 뿐만 아니라 개선된 내광성 및 안료 잉크 적성을 보임을 알 수 있다.

양이온성 라텍스를 포함하지 않는 비교예 1의 경우에는 염료를 고정해 줄 수 있는 성분이 없어 시간 경과에 따라 잉크가 번져 선명성이 떨어지고, 이오노머를 포함하지 않는 비교예 2의 경우에는 안료 적성이 좋지 않아 블랙 모노 잉크에 대해 머드크래킹이 생기는 단점이 있다. 비교예 3의 경우는 이오노머 및 양이온성 라텍스를 포함하지 않아 염료 고정 및 염료 안정화가 부족해 선명성 및 내광성이 좋지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 적정 금속이온 함량이 치환된 이오노머와 양이온성 라텍스를 함유하는 잉크 수용층을 포함함으로써, 잉크의 흡수력, 선명성 및 안료 적성, 또는 내광성 등에 있어서 개선된 성능을 보이게 되었다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

1... 후면코팅층

2... 기재층

3... 언더코팅층

4... 잉크 수용층

5... 보호층

Claims

기재층; 및

상기 기재층의 일면에 위치하며, 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 라텍스의 함량은 0.5 내지 20 중량부, 이오노머의 함량은 1 내지 20 중량부, 바인더의 함량은 5 내지 95 중량부 및 충진제의 함량은 0.1 내지 90 중량부를 포함하는 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 라텍스는 화학식 1로 표시되는 양이온성 라텍스 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.

<화학식 1>

화학식 1에 있어서 A 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는 모노머잔기; B는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지는 모노머 잔기; C는 비이온성 모노머 잔기이고, l 은 10 내지 99 몰%, m 은 0 내지 10 몰%, 및 n 은 0 내지 90 몰% 이다.
제 1 항에 있어서, 상기 이오노머는 화학식 2로 표시되는 스티렌계 이오노머 및 화학식 3로 표시되는 아크릴계 이오노머 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.

<화학식 2>

<화학식 3>

화학식 2 및 화학식 3에 있어서, M은 알칼리금속 이온 또는 알칼리토금속 이온이고, y/(x+y)= 0.05 ~ 0.30 이다.
제 1항에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴 계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 4급 암모늄 형태의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 변성 스타치 및 고분자 비드로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 잉크 수용층은 가교제, 레벨링제, 형광증백제, 탈크, 산화티탄, 광확산제, pH 조절제, 소포제, 윤활제, 컬링 방지제, 계면 활성제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 첨가제로 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 두께는 8 내지 80 ㎛이고, 상기 기재층의 두께는 70 내지 350 ㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 기재층을 형성하는 기재는 편면 또는 양면의 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지, 바리타(baryta)지, 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름 및 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.