KR100518789B1

KR100518789B1 - 잉크젯 프린터용 기록 매체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100518789B1
Application number: KR10-2002-0076579A
Authority: KR
Inventors: 정택용; 김재환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2005-10-05
Also published as: KR20040048652A

Abstract

잉크젯 프린터용 기록 매체가 개시된다. 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 기재층 및 잉크 수용층을 포함하고, 상기 잉크 수용층은 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 잉크 흡수량, 잉크 흡수 속도 및 내수성이 우수한 잉크 수용층을 구비한 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공할 수 있다.

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체 및 그 제조 방법{Recording medium for inkjet printer and the method thereof}

본 발명은 잉크젯 프린터용 기록 매체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는 잉크 수용층에 포함되는 고흡수성 수지를 이오노머로 그 표면을 처리하여 도입함으로써 잉크 흡수력, 칼라 화상 선명도, 및 내수성이 개선된 것을 특징으로 한다.

최근의 컴퓨터 이용 기술의 보급에 의해, 컴퓨터로 자료를 작성하고 프린터를 이용해서 그 자료를 인쇄 출력하는 일이 빈번하게 되었다. 이 경우 사용되는 프린터는 예를 들면 도트 임팩트 프린터, 레이저 프린터, 써멀 프린터, 잉크젯 프린터 등이 있다. 그 중에서 잉크젯 프린터는 기계적 소음이 거의 없고 출력 속도가 빠르며 인쇄 출력에 수반되는 유지비가 저렴하고 또한 최근에 고해상도 화상의 제공이 가능한 장점으로 인해 많이 이용되고 있다. 이와 같은 잉크젯 프린터를 이용하여 인쇄하는 경우에 사용되는 기록 매체는 예를 들면, 일반 용지, 특수 코팅된 전용지, 전용 필름 등 이 있고, 이러한 기록 매체 중 하나가 잉크젯 프린터용 포토 용지이다.

잉크젯 프린터용 포토 용지는 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 인화지 등의 기재층 상부에 잉크 흡수성 및 잉크 정착성이 우수하고 내수성 및 내광성이 우수한 물질을 코팅하여 제조된다. 이러한 포토용지는 열방식, 압전성 방식, 페이스체인지 방식 등의 잉크젯 프린터를 통한 디지털 사진 또는 화상의 인쇄에 이용되거나 외벽 장식이나 디자인, 광고 분야에서도 이용되고 있다.

잉크젯 기록 방식에 의한 잉크젯 프린터용 기록 매체의 구체적인 예는 다음과 같다.

미국 공개 제5866268호, 일본 특개소 제55-144712호, 및 일본 특개소 제62-268682호는 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알콜 등의 친수성 수지를 결합제로 사용하여 잉크의 흡수 속도 및 흡수 용량이 개선된 기록 매체를 개시하고 있다. 그러나 상기 특허의 경우 친수성 수지를 결합제로 사용하고 있으므로 그 기록 매체의 내수성이 약하여 화상의 번짐과 같은 문제점을 내포하고 있었다.

미국 특허 제5120601호는 1㎛ 내지 100㎛ 범위 이내의 크기인 고흡수성 수지 분체를 결합제와 함께 사용하는 기록 매체를 개시하고 있다. 그러나, 이 특허에서 사용된 고흡수성 수지 역시 단지 잉크 흡수성의 개선 정도에만 한정되어 있고 내수성에 대한 개선이 포함되어 있지 않은 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 아크릴계 고흡수성 수지의 표면을 이오노머로 처리한 첨가제를 제조하고, 이를 포함하는잉크 수용층을 제공함으로써 기재층 상부의 잉크에 대한 흡수 및 정착성이 우수하면서 내수성과 내광성이 우수한 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 두 번째 목적은, 아크릴계 고흡수성 수지의 표면을 이오노머로 처리한 첨가제를 제조하고, 이를 포함하는 잉크 수용층을 제공함으로써 기재층 상부의 잉크에 대한 흡수 및 정착성이 우수하면서 내수성과 내광성이 우수한 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 기재층 및 잉크 수용층을 포함하고, 상기 잉크 수용층은 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기재층은 투명 필름, 반투명 필름, 폴리에틸렌계 수지 코팅지, 편면 아트지, 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 및 인화지로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나이다.

상기 기재층에 사용되는 투명 필름 또는 반투명 필름은 폴리에스테르계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 및 셀룰로오즈 아세테이트계 필름으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나이다.

여기서, 상기 기재층의 두께는 70㎛ 내지 350㎛ 의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

상기 잉크 수용층은 상기 결합제를 1 중량% 내지 30 중량%의 범위 내로, 상기 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로, 및 상기 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 잉크 수용층은 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크 수용층이 첨가제를 더 포함하는 경우에는, 상기 결합제를 1 중량% 내지 30 중량%의 범위 내로, 상기 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로, 상기 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로, 및 상기 첨가제를 0.015 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 고흡수성 수지는 미립분체의 형태인 것이 바람직하다.

상기 고흡수성 수지에 표면 처리된 상기 이오노머는 다음의 [화학식 1]을 갖는 스티렌계 이오노머 및 [화학식 2]를 갖는 아크릴계 이오노머로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상이다.

[화학식 1] 및 [화학식 2]에 있어서,

M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온 중에서 선택된 어느 하나,

y/(x+y)=0.05 내지 0.30 의 범위 이내이다.

상기 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스, 및 4급 암모늄계 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상이다.

상기 충진제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 및 변성 스타치나 고분자 비드로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상이다.

상기 잉크 수용층의 두께는 8㎛ 내지 80 ㎛의 범위 이내인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 기재층 및 상기 잉크 수용층 사이에 개재된 언더 코팅층을 더 포함하거나, 또는 상기 잉크 수용층의 상부에 보호층을 더 포함할 수 있다.

또는, 본 발명은 상기 기재층의 상기 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 코팅된 후면 코팅층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 두번째 목적을 위한 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법은, (a) 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하는 잉크 수용층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 잉크 수용층 형성용 조성물을 기재층 상에 코팅하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 (a) 잉크 수용층 형성용 조성물을 제조하는 단계는,

(a-1) 다음의 [화학식 3]을 갖는 스티렌계 이오노머 및 [화학식 4]를 갖는 아크릴계 이오노머로 구성된 그룹 중에서 하나 또는 그 이상을 선택하여 이오노머를 제조하는 단계:

(a-2) 상기 이오노머를 유기 용매에 용해시켜 표면 처리제 용액을 제조하는 단계;

(a-3) 아크릴계 수지를 합성하고 건조한 후 상기 표면 처리제 용액에 분산시켜 상기 이오노머로 표면이 코팅된 아크릴계 고흡수성 수지를 제조하는 단계; 및

(a-4) 상기 아크릴계 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로, 결합제를 1 중량% 내지 30중량%의 범위 내로, 및 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로 한 조성비로 제조하는 단계;를 포함한다.

상기 [화학식 3]및 [화학식 4]에 있어서, M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온 중에서 선택된 어느 하나이고, y/(x+y)=0.05 내지 0.30의 범위 이내이다.

상기 (a-4) 단계 중에 첨가제가 더 포함되어 제조되는 것이 바람직하다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기록 매체는 기본적으로 기재층(10)과 잉크 수용층(11)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기록 매체는 잉크 수용층(21)과 기재층(20) 사이에 위치하는 언더 코팅층(22)을 더 포함하는 것이 가능하고, 또는 기재층(20) 아래에 위치하는 후면 코팅층(24)을 더 포함할 수 있으며, 잉크 수용층(21) 위에 잉크 투과 성능을 갖는 보호층(23)을 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체에 사용되는 기재층은 폴리에스테르계 필름, 폴리카보네이트계 필름 및 셀룰로오즈 아세테이트계 필름 등의 투명 또는 반투명 필름이 사용될 수 있다. 또는 기재층은 폴리에틸렌을 사용하여 수지 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지(일명 바리타(baryta)지) 중에서 선택된 하나가 사용될 수 있다. 기재층의 두께는 취급이 용이하고 기재층의 상부에 코팅층을 형성하는 경우 휘어짐을 방지하기 위하여 70㎛ 내지 350㎛ 의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 도 2에 도시된 것과 같이 기재층(20)과 잉크 수용층(21) 사이에 이들의 접착력을 향상시키기 위한 언더 코팅층(22)을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 여기서 언더 코팅층(22)은 폴리올과 폴리 이소시아네이트의 이액형 및 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계, 비닐계의 일액형 프라이머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 언더 코팅층(22)을 형성하는 물질의 코팅량은 0.2 g/㎡ 내지 2 g/㎡의 범위 내에 있고, 언더 코팅층(22)의 코팅 두께는 0.2㎛ 내지 2.0㎛의 범위 내가 바람직하고, 그 코팅 두께가 1㎛인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 잉크 수용층(21)을 보호하기 위하여 잉크 수용층(21)의 상부에 코팅된 보호층(23)을 선택적으로 더 구비할 수 있고, 또는 기재층(20)을 보호하기 위하여 기재층(20)의 하부에 코팅된 후면 코팅층(24)을 선택적으로 더 구비할 수 있다.

보호층(23) 형성용 물질은 잉크 투과성이 뛰어나면서도 일정 수준 이상의 경화가 이루어져서 표면 강도가 우수한 물질이 바람직하다. 따라서 보호층(23) 형성용 물질로서 셀룰로오즈계, 폴리에틸렌옥사이드계, 및 가교제로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 물질이 사용될 수 있고, 보호층(23)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 3 ㎛ 범위 이내인 것이 바람직하다.

후면 코팅층(24)을 형성하는 물질은 연속 급지를 향상하고 컬링 현상을 보완할 수 있는 물질이 사용된다. 후면 코팅층(24)을 형성하는 물질로 바람직한 물질은 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계열, 라텍스, 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 및 금속 화합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 물질이다. 또는 후면 코팅층(24)을 형성하는 물질은 상기 그룹 중에서 선택된 물질과 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 합지한 것이 사용될 수 있다. 후면 코팅층(24)의 두께는 0.5㎛ 내지 40㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하기 위하여 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하는 잉크 수용층을 제공한다. 먼저 잉크 수용층을 제공하기 위한 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비한다.

잉크 수용층 형성용 조성물은 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하고, 여기에 다른 첨가제가 더 포함되는 것이 가능하다. 고흡수성 수지는 미립분체의 형태인 것이 바람직하다.

잉크 수용층 형성용 조성물에 사용되는 고흡수성 수지의 표면 처리용 이오노머는 이온화할 수 있는 화학 단위 구조를 가진 물질은 모두가 사용이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 고흡수성 수지의 표면 처리를 위해서 다음의 [화학식 5]로 표시되는 스티렌계 이오노머 또는 [화학식 6]으로 표시되는 아크릴계 이오노머를 사용할 수 있다.

[화학식 5] 및 [화학식 6]에 있어서, M은 알칼리 금속이온 또는 알칼리 토금속 이온이고, y/(x+y)=0.05 내지 0.30 이다.

[화학식 5]로 표시되는 스티렌계 이오노머는 그 주쇄가 스티렌이고 술폰화된 금속 이온이 측쇄기로 도입된 것이다. [화학식 6]으로 표시되는 아크릴계 이오노머는 그 주쇄가 아크릴산이고 아크릴화된 금속이 도입된 것이다. 이러한 이오노머는 그 내부의 금속 이온으로 이온이 흡착될 수 있는 이온 단위 구조를 갖는다.

이오노머 내의 금속 양이온의 함량이 지나치게 작으면 친유성이 강해지기 때문에, 이오노머와 수계인 다른 성분과의 상용성이 떨어지고 기록 매체의 흡수량의 증가 효과를 기대할 수 없다. 한편, 이오노머 내의 금속 양이온의 함량이 지나치게 많으면 오히려 기록 매체에 있어서 잉크 흡수도가 저하되는 경향이 있다.

따라서, 스티렌계 또는 아크릴계 이오노머의 전량에 대하여 이오노머의 측쇄기로 도입되는 금속 양이온 모이어티의 함량이 약 5 몰% 내지 30 몰%의 범위 내인 이오노머를 사용하는 것이 바람직하다.

고흡수성 수지는 주로 아크릴산, 전분, 메틸 셀룰로오스 등 수용성 고분자를 주성분으로 하여 3차원 가교 반응에 의해 제조된다. 예를 들면, 일반적인 아크릴계 고흡수성 수지의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 질소 가스 주입구와 냉각기, 교반기가 장착된 500cc 용량의 반응기에 80cc/분의 유속으로 고순도 질소(순도 99.99% 이상)를 2시간 동안 흘려 주면서 산소를 제거한다. 그 다음, 아크릴산 단량체, 용매인 증류수, 가교제인 메틸렌 비스아크릴아미드(methylene bisacrylamide; MBA) 및 개시제인 과황산칼륨(K₂S₂O₈)을 정량하여 반응기에 주입한다. 주입된 반응물에 질소기체를 통과시켜서 용존 산소를 제거하고, 반응기의 온도를 70℃로 승온하면서 냉각기로 냉각수를 흘려 주고 교반한다. 이 때 반응기로 주입되는 질소의 유속을 20cc/분으로 낮추어 주면서 4시간 동안 반응시키면, 아크릴산 단량체를 기준으로 하여 전환율이 95% 이상인 겔을 얻을 수 있다. 그 다음, 2N의 수산화 나트륨 수용액을 가하여 70%의 아크릴산을 중화하고, 중화된 겔을 120℃의 오븐에서 10시간 건조하여 아크릴계 수지의 백색 분말을 얻는다.

아크릴계 수지의 백색 분말을 상기와 같은 방법으로 얻은 다음, 그 분말의 표면을 처리한다. 아크릴계 수지의 백색 분말을 처리하는 방법은 다음과 같다. 아크릴계 수지의 백색 분말을 먼저 메탄올 등의 용매에 분산 시킨 후, 헥사메틸렌디아민 (Hexamethylenediamine)등의 저분자 물질을 표면 처리제로 사용하여 백색 분말인 아크릴계 수지의 표면에 가교 결합을 유도한다. 그 다음, 이를 120℃ 오븐에서 건조하면서 표면 가교 반응을 시켜 원하는 아크릴계 고흡수성 수지를 얻게 된다.

상기의 방법으로 제조된 아크릴계 고흡수성 수지는 순수(pure water)의 흡수량은 많아 지지만, 생리액과 같은 염용액의 흡수량은 적게 된다. 이는 염용액에 포함되어 있는 이온, 즉 양이온과 음이온 등이 고흡수성 수지에 결합한 다음 물을 흡수하기 때문에 물의 흡수량이 적어지는 것이다.

본 발명에 따라 아크릴계 고흡수성 수지의 분말을 헥사메틸렌디아민이 아닌 스티렌계 이오노머 또는 아크릴계 이오노머로 표면 처리를 할 경우, 미리 제조한 이오노머를 유기 용매인 톨루엔에 용해시켜 표면 처리제 용액을 제조하고, 그 다음 이 용액 내에 상기와 같은 방법으로 제조한 아크릴계 수지를 분산시킨 후 가열 및 교반하여 이오노머로 표면이 코팅된 아크릴계 고흡수성 수지를 얻는다.

한편, 일반적으로 잉크젯 프린터용 컬러 잉크에 사용되고 있는 염료는 직접 염료 또는 산성 염료로서 그 염료 분자 자체에 음이온성의 카르복실기나 술폰산기를 갖고 있으므로 잉크는 염(salt)용액이라고 할 수 있다. 염용액인 잉크가 본 발명에 따른 잉크 수용층 중의 고흡수성 수지에 흡수될 때, 잉크의 이온들은 고흡수성 수지의 표면상의 이오노머에 측쇄기로 도입된 이온 성분에 의해 잉크 수용층에 고정된다. 따라서, 본 발명에 따라 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 잉크 수용층에 사용하면 잉크 수용층으로 흡수되는 잉크의 이온 농도를 낮추어 물의 흡수량을 증가시키고 동시에 물의 흡수 속도를 향상시킬 수 있다.

잉크 수용층 형성용 조성물 중에서 고흡수성 수지의 미립분체의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없고 그 양이 너무 많으면 고흡수성 수지의 미립분체의 친유성이 강해져서 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여 고흡수성 수지의 미립분체의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 고형분의 약 0.05 중량% 내지 10 중량% 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

잉크 수용층 형성용 조성물 중 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스, 및 4급 암모늄 형태의 공중합체로 구성된 그룹 중에서 하나 이상이 선택되어 사용된다.

결합제의 함량이 너무 작으면 결합제의 역할을 하지 못하므로 기재층과의 부착력이 약해질 뿐만 아니라 상대적으로 잉크 수용층 중에서 충진제와 같은 다른 성분이 많아져 잉크 수용층에 크랙이 생기는 등 면성이 나빠진다. 반면, 결합제의 함량이 너무 많으면 잉크 수용층이 거의 결합제로만 이루어지게 되므로 잉크 흡수도가 떨어지고 잉크 속건성도 떨어질 수 있다.

따라서, 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 결합제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 고형분의 약 1 중량% 내지 30 중량%의 범위 내가 되도록 하는 것이 바람직하고, 약 5 중량% 내지 20 중량%의 범위 내가 되도록 하는 것이 더 바람직하다.

잉크 수용층 형성용 조성물 중 충진제는 잉크 수용층의 잉크 흡수도를 향상시키고, 염료의 정착성을 보완해 주는 역할을 한다. 또한 충진제는 결합제를 단독으로 사용할 경우에 발생할 수 있는 필름들간의 눌러 붙는 현상을 없애는 등의 표면 특성을 조절하는 역할을 한다. 충진제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 및 변성 스타치나 고분자 비드로 구성된 그룹 중에서 선택된 물질이 단독으로 또는 2 이상의 물질이 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 성분들의 분말 상태를 충진제로 사용할 수 있고, 또는 상기 성분이 입자로 함유된 졸 상태의 것을 충진제로 사용할 수도 있다. 졸 상태의 물질을 충진제로 사용하는 경우, 졸 내의 입자 크기가 너무 작으면 잉크 흡수성이 저하되고 입자 크기가 너무 크면 기록 매체의 광택도와 투명도를 저하시킬 수 있으므로 그 입자 크기는 20㎚ 내지 200㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

잉크 수용층 형성용 조성물 중의 충진제의 함량이 너무 작거나 너무 많으면 상술한 바와 같이 필름간 눌러 붙는 현상 또는 잉크 흡수도가 저하되는 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 충진제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 고형분의 약 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내가 되도록 하는 것이 바람직하고, 60 중량% 내지 95 중량%의 범위 내인 것이 더 바람직하다.

잉크 수용층 형성용 조성물 중 용매는 특별한 제한은 없으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물이 주로 사용된다. 또는 용매는 물 이외에, 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드 및 디메틸 설폭사이드로 구성된 그룹 중에서 선택된 것이 사용된다. 구체적으로 예를 들면, 케톤류는 아세톤과 메틸 에틸 케톤이, 글리콜 에테르류는 디에틸렌 글리콜과 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르가, 알콜류 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 및 이소프로판올 등이 있다.

용매의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 고형분의 함량이 5 중량% 내지 40 중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이느 상기 고형분의 함량이 너무 작으면 점도가 너무 낮아질 수도 있고 코팅시의 건조에 어려움이 있으며, 반대로 너무 많으면 점도가 너무 높아져서 크랙이 생기거나 원치않는 결함이 생길 수 있는 등의 코팅면성이 나빠질 가능성이 있기 때문이다.

용매 중에서 상술한 알콜류 용매는 총함량 중 약 5% 내지 약 50%의 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 그 함량이 너무 적으면 건조하는데 시간이 오래 걸리고, 반면 그 함량이 너무 많으면 용매 외의 잉크 수용층 형성용 조성물의 용해도와 관련한 문제점이 발생하고 가격 상승 요인도 발생할 수 있기 때문이다.

본 발명의 잉크 수용층 형성용 조성물은 첨가제를 더 포함하여 그 물성을 보완할 수 있다. 이러한 첨가제의 예를 들면 가교제, 정착제, 염료, 형광 염료, 광확산제, pH조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제 등이 있다.

형광 염료는 눈으로 느껴지는 백색도(겉보기 백색도)를 증가시킨다.

가교제는 결합제 및 충진제를 가교시켜서 내수성 및 표면 강도를 증가시키는 역할을 한다. 가교제의 함량이 너무 작으면 가교의 효과가 없고, 너무 많으면 가교가 너무 심하여 잉크 흡수도가 떨어지는 경향이 있다. 따라서 가교제는 잉크 수용층 형성용 조성물 중 그 고형분이 약 0.2 중량% 내지 약 0.8 중량%의 범위 내인 것이 바람직하다. 가교제는 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물, 금속 화합물 또는 그 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물이 사용된다. 구체적으로 예를 들면, 이소시아네이트는 톨릴린 디이소시아네이트 어덕트(Tolylene diisocyanate(TDI) adduct)이고, 에폭사이드는 에피크롤 히드린이고, 디알데히드는 글라이옥살, 글루타릭 디알데히드, 붕소 화합물은 붕산, 보랙스(Borax)이며, 금속 화합물은 지르코늄 옥시 클로라이드 등이다.

첨가제의 함량이 너무 작으면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 그 함량이 너무 많으면 기록 매체의 잉크 적성 및 코팅 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 기타 첨가제의 총 함량은 잉크 수용층 고형분의 약 0.015 중량% 내지 10 중량%의 범위 내가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 상기 잉크 수용층 형성용 조성물을 기재층의 일면에 코팅 후 건조하여 잉크 수용층을 형성함으로써 제조된다. 건조는 50℃ 내지 130℃의 범위 이내에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이 단계에서 가교제가 첨가되어 있는 경우라면 가교제에 의한 열가교 반응이 일어나게 된다. 따라서 건조 온도가 50℃ 미만이면 가교 반응성이 저하되고, 130℃를 초과하면 황변현상이 일어날 수 있으므로 바람직하지 못하다.

상기 과정에 따라 형성된 잉크 수용층의 두께가 너무 얇으면 잉크를 다 흡수하지 못하고, 그 두께가 너무 두꺼우면 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 문제점이 있다. 따라서, 잉크 수용층의 두께는 약 8㎛ 내지 약 80㎛의 범위 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 제조예 및 실시예를 들어 설명하기도 하되, 본 발명이 다음의 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

{제조예}

〈이오노머의 합성〉

미국 특허 3,870,841호에 개시된 합성 방법에 따라 술폰화 나트륨이 치환된 스티렌계 이오노머를 제조하였으며, 이오노머 내의 금속 치환량은 1몰% 내지 30몰%의 범위 이내가 되도록 이온 함량을 변화 시켜 제조하였다.

〈아크릴계 고흡수성 수지의 제조〉

(1)아크릴계 수지의 합성 및 건조

질소 가스 주입구와 냉각기, 교반기가 장착된 500cc용량의 반응기에 80cc/분의 유속으로 고순도 질소(순도 99.99% 이상)를 2시간 동안 흘려 주면서 산소를 제거하였다. 그 다음, 아크릴산 단량체 30g, 증류수 100㎖, 아크릴계 단량체를 기준으로 가교제인 메틸렌 비스아크릴아미드 0.1몰%, 과황산칼륨 0.05g을 정량하여 반응기에 주입하였다. 그 후, 질소 기체를 통과시키면서 용존 산소를 제거하고 반응기의 온도를 70℃로 승온하면서 냉각기에 냉각수를 흘려 주었다. 교반을 시작하면서 반응기에 주입되는 질소의 유속을 20cc/분으로 낮추어 주면서 4시간 동안 반응시켜 아크릴산 단량체를 기준으로 하여 전환율이 95% 이상인 겔상의 아크릴산 고분자를 합성하였다. 중합이 종료되면 2N의 수산화 나트륨 수용액을 사용하여 총 투입한 아크릴산 단량체를 기준으로 70%의 아크릴산을 중화하였다. 그 후, 중화된 겔을 120℃의 오븐에서 10시간 건조하여 백색 분말상태인 아크릴산 수지를 얻었다.

(2)표면 처리 공정

상기 제조예에서 제조한 이오노머를 유기 용매인 톨루엔에 용해 시켜 표면 처리제 용액을 제조하였다. 그 다음, 이 용액 내에 상기에서 제조한 아크릴계 수지를 분산시켰다. 그리고, 이 용액을 가열 교반기에서 100℃ 내지 120℃의 범위 내에서 10분 내지 30분 동안 가열하면서 용매를 휘발시켜서 표면이 이오노머로 코팅된 본 발명에 따른 아크릴계 고흡수성 수지를 얻었다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하기 위하여 실시예를 들어 설명한다.

〈실시예 1〉

다음과 같은 조성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.

알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 85.5 중량%

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 9.0 중량%

상기 제조예에서 제조한 고흡수성 수지

(치환량 10몰% 스티렌계 이오노머 사용) 1.8 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.1 중량%

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량%

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량%

붕산(삼전순약제) 0.1 중량%

증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의

75: 10: 15 중량비 혼합용매 400 중량%

이렇게 얻어진 잉크 수용층 형성용 조성물을 평량 200g/㎡으로 젤라틴 처리가 된 인화지 위에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 35㎛의 잉크 수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.

〈실시예 2〉

알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 85.0 중량%

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량%

하이드록시프로필메틸셀룰로오스(일본 신에츠제, 60SH-50) 1.3 중량%

상기 제조예에서 제조한 고흡수성 수지

(치환량 15몰% 스티렌계 이오노머 사용) 1.5 중량%

글라이옥살(삼전순약제) 0.65 중량%

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량%

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량%

붕사(삼전순약제) 0.05 중량%

증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의

70: 10: 20 중량비 혼합용매 400 중량%

〈비교예 1〉

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

알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 85.5 중량%

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 9.0 중량%

상기 제조예에서 제조한 고흡수성 수지

(치환량 50몰% 스티렌계 이오노머 사용) 1.8 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.1 중량%

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량%

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량%

붕산(삼전순약제) 0.1 중량%

〈비교예 2〉

알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 86.0 중량%

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.5 중량%

하이드록시프로필메틸셀룰로오스

(일본 신에츠제, 60SH-50) 1.3 중량%

글라이옥살(삼전순약제) 0.65 중량%

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량%

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량%

붕사(삼전순약제) 0.05 중량%

〈비교예 3〉

알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 85.0 중량%

폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량%

하이드록시프로필메틸셀룰로오스

(일본 신에츠제, 60SH-50) 1.3 중량%

상기 제조예에서 제조한 고흡수성 수지

(치환량 1몰% 스티렌계 이오노머 사용) 1.5 중량%

글라이옥살(삼전순약제) 0.65 중량%

레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량%

형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량%

붕사(삼전순약제) 0.05 중량%

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 대한 민국 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 1~2 및 비교예 1~3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부), 내수성 등에 대한 평가를 수행하였으며, 각 항목에 대한 평가 방법은 다음과 같았다.

{평가 방법}

(1) 잉크 흡수력 검사

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

(2) 번짐성 검사

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

(3) 내수성 검사

시편(2.5㎝×5.0㎝)을 상온(25℃)의 증류수에 넣고, 상기 증류수를 120분 동안 천천히 회전시키면서 표면의 화상이 지워지는 정도를 확인하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
잉크 흡수력 검사	◎	◎	△	○	△
선명성(번짐성 검사)	◎	◎	◎	○	○
내수성 검사	◎	◎	×	○	○

◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 나쁨, ×: 매우 나쁨

상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지의 미립 분체를 도입되므로써 잉크의 흡수력, 선명성 및 내수성 등에 있어서 매우 향상된 성능을 보임을 알 수 있다.

비교예 1의 경우에는 잉크 흡수력이나 선명성은 양호하나, 고흡수성 수지의 표면 처리제로 사용되는 이오노머의 금속 치환량이 너무 지나쳐 오히려 내수성이 떨어지는 단점이 있었다. 고흡수성 수지가 도입되지 않은 비교예 2의 경우, 특별히 떨어지는 물성은 없었으나, 고흡수성 수지가 사용된 실시예에 비해서 모든 항목에서 뒤지는 단점이 있었다. 비교예 3의 경우는 금속 치환량이 너무 적어 이오노머로 표면 처리가 되었다고 보기 어렵고 오히려 친유성이 강해 오히려 잉크 흡수도가 조금 떨어짐을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체에 따르면, 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지의 미립 분체를 잉크 수용층에 도입함으로써 잉크의 흡수성, 선명성 및 내수성이 개선된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 적층 구조의 일실시예를 도시한 것, 및

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 적층 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다.

{도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명}

10, 20: 기재층 11, 21: 잉크 수용층

22: 언더 코팅층 23: 보호층

24: 후면 코팅층

Claims

기재층 및 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체에 있어서,

상기 잉크 수용층은 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하고, 상기 이오노머는 염료 고정, 잉크 흡수 및 내수성을 향상하기 위해 금속 양이온의 함량이 5몰% 내지 30몰%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 기재층은 투명 필름, 반투명 필름, 폴리에틸렌계 수지 코팅지, 편면 아트지, 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 및 인화지로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 2항에 있어서,

상기 필름은 폴리에스테르계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 및 셀룰로오즈 아세테이트계 필름으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 기재층의 두께는 70㎛ 내지 350㎛ 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 수용층은 상기 결합제를 1 중량% 내지 30 중량%의 범위 내로, 상기 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로, 및 상기 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 수용층이 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 6항에 있어서,

상기 잉크 수용층은 상기 결합제를 1 중량% 내지 30 중량%의 범위 내로, 상기 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로, 상기 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로, 및 상기 첨가제를 0.015 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 고흡수성 수지는 미립분체의 형태인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고흡수성 수지에 표면 처리된 상기 이오노머는 다음의 식 1을 갖는 스티렌계 이오노머 및 식 2를 갖는 아크릴계 이오노머로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체:

식 1

식 2

상기 식 1 및 식 2에 있어서,

M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온 중에서 선택된 어느 하나,

y/(x+y)=0.05 내지 0.30 의 범위 이내이다.
제 1항에 있어서,

상기 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스, 및 4급 암모늄계 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 충진제는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 이산화티탄, 및 변성 스타치나 고분자 비드로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 수용층의 두께는 8㎛ 내지 80 ㎛의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 기재층 및 상기 잉크 수용층 사이에 개재된 언더 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 잉크 수용층의 상부에 코팅된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
제 1항에 있어서,

상기 기재층의 상기 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 코팅된 후면 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
(a) 결합제, 충진제 및 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 포함하는 잉크 수용층 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및

(b) 상기 잉크 수용층 형성용 조성물을 기재층 상에 코팅하는 단계;를 포함하고, 상기 이오노머는 염료 고정, 잉크 흡수 및 내수성을 향상하기 위해 금속 양이온의 함량이 5몰% 내지 30몰%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법.
제 16항에 있어서,

상기 (a)의 잉크 수용층 형성용 조성물을 제조하는 단계는,

(a-1) 다음의 식 1을 갖는 스티렌계 이오노머 및 식 2를 갖는 아크릴계 이오노머로 구성된 그룹 중에서 하나 또는 그 이상을 선택하여 이오노머를 제조하는 단계:

식 1

식 2

(a-2) 상기 이오노머를 유기 용매에 용해시켜 표면 처리제 용액을 제조하는 단계;

(a-3) 아크릴계 수지를 합성하고 건조한 후 상기 표면 처리제에 분산시켜 상기 이오노머로 표면이 처리된 아크릴계 고흡수성 수지를 제조하는 단계; 및

(a-4) 상기 아크릴계 고흡수성 수지를 0.05 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로, 결합제를 1 중량% 내지 30중량%의 범위 내로, 및 충진제를 50 중량% 내지 95 중량%의 범위 내로 한 조성비로 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법:

상기 (a-1)의 상기 식 1 및 식 2에 있어서,

M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온 중에서 선택된 어느 하나,

y/(x+y)=0.05 내지 0.30.의 범위 이내이다.
제 17항에 있어서,

상기 (a-4) 단계 중에 첨가제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하는 방법.