KR100522596B1 - 잉크젯 프린터용 기록 매체 - Google Patents

잉크젯 프린터용 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재층 및 상기 기재층 상부에 바인더, 충전제, 겔화제, 가교제, 극성 용매 및 고비점 용매를 포함하는 잉크수용층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻은 잉크수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.
본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는 상기의 잉크수용층을 기재층 상부에 코팅하여 잉크흡수량, 잉크 흡수속도, 코팅면성, 광택도, 내수성, 선명성이 우수한 특성이 있다.

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체{Recording medium for inkjet printer}
본 발명은 잉크젯 프린터용 기록 매체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 잉크흡수력, 칼라화상 선명도, 코팅면성, 광택도 및 내수성이 개선된 잉크젯 프린터용 기록 매체에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 이용 기술이 보급됨에 따라, 컴퓨터에 의하여 작성한 자료를 프린터 등을 이용하여 인쇄 출력하는 일이 빈번하게 되었다. 이 때 사용되는 프린터로는 도트 임팩트 프린터, 레이저 프린터, 써멀 프린터, 잉크젯 프린터 등을 들 수 있다. 그중에서도 잉크젯 프린터는 기계적 소음이 거의 없고 출력 속도가 빠르고 인쇄 출력에 수반되는 유지비가 저렴하며 최근에 와서는 고해상도 화상도 제공이 가능하다는 장점으로 인하여 많이 이용되고 있다. 이와 같은 잉크젯 프린터를 이용한 인쇄시 사용되는 기록 매체로는 일반 용지를 비롯하여 특수 코팅된 전용지, 전용 필름 등과 같은 다양한 기록매체가 사용되는데, 이러한 기록 매체중의 하나가 잉크젯 프린터용 포토 용지이다.
잉크젯 프린터용 포토용지는 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 인화지 등과 같은 기재의 상부에 잉크흡수성 및 잉크정착성이 우수하고 내수성 및 내광성이 우수한 물질을 코팅하여 제조된다. 이러한 포토용지는 열방식, 압전성 방식 또는 페이스체인지 방식 등의 잉크젯 프린터를 이용하여 디지털 사진이나 화상을 인쇄하거나, 외벽 장식, 디자인 및 광고 분야에서도 이용되고 있다.
잉크젯 기록 방식에 의한 잉크젯 프린터용 기록 매체의 구체적인 예는 다음과 같다.
미국 특허 제5866268호, 일본 특개소 55-144172, 일본 특개소 62-268682는 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알콜 등과 같은 친수성 수지를 바인더로 사용하여 잉크의 흡수속도 및 흡수용량이 개선된 기록 매체를 개시하고 있다. 그런데, 이러한 기록 매체는 내수성이 약하다는 문제점이 지적된다.
미국 특허 5,958,564호에는 종이 기재 상부에 2층의 잉크 수용층을 포함한 기록매체를 개시하고 있는데 이는 잉크 흡수도는 뛰어나지만, 사용되는 실리카의 크기가 7미크론 이상이므로 높은 광택 표면을 얻기가 어렵다.
또한 미국특허 5,576,088호에는 기재 상부에 잉크 수용층 및 잉크 광택층을 포함한 인쇄매체를 개시하고 있으나, 기재층이 종이 위주로 되어 있어 필름 등에 적용하기는 어렵다.
잉크젯 기록 매체는 크게 2가지로 나눌 수 있는데, 잉크수용층 형성용 조성물의 주성분이 바인더이면 레진 방식 기록 매체이고, 잉크수용층 형성용 조성물의 주성분이 충전제 기능을 하는 안료이면 다공성 방식 기록 매체이다.
잉크젯 포토용지는 주로 빠른 건조성(속건성)과 우수한 내수성을 발현하는 다공성 방식이 주로 사용되나 다공성 방식은 충분한 잉크 흡수도를 보이기 위해서는 일반적으로 30㎛ 이상의 잉크수용층을 요구한다. 따라서 다공성 방식은 레진 방식에 비해 상당히 두꺼운 잉크수용층이 코팅되기도 하는데, 이는 광택성 및 코팅면성 측면에서는 오히려 좋지 않은 영향을 준다.
그리고, 다공성 방식은 안료가 주성분이므로 안료 입자의 크기에 따라 광택 또는 무광택 기록 매체로 구별된다. 안료로서 실리카를 사용할 경우 입자의 평균 크기는 수 미크론(micron)인 것이 보통이므로, 반광택의 기록 매체가 된다. 물론 수 내지 수십 나노미터의 구형 실리카나 실리카졸을 사용하는 경우에는 광택 기록 매체를 얻을 수 있다. 인쇄 적성이나 기타 물성에서 뛰어난 알루미나졸을 사용하는 다공성 방식 기록 매체는, 수 내지 수백나노미터 사이 알루미나졸을 주로 사용하므로 광택의 기록 매체를 얻을 수 있으며, 필요에 따라 소광제를 첨가하거나, 잉크수용층 형성용 조성물 중에 상용성이 약간 떨어지는 물질을 사용하거나, 또는 코팅 후 건조시 코팅 표면에 미세 크랙을 발생시키는 방법등을 통해 반광택 또는 무광택의 기록 매체를 선택적으로 얻을 수 있다.
즉, 다공성 방식의 광택있는 기록 매체에서 무광택의 기록 매체로 변형하는 것은 쉽게 가능하나, 무광택의 기록 매체에서 광택있는 기록 매체로 변형하는 것은 잉크수용층 형성용 조성물을 완전히 바꾸거나 광택층 등을 도입하지 않고는 매우 어렵다고 할 수 있다.
그러나 레진 방식은 상기한 바와 같이 바인더가 주성분이므로, 기록 매체가 매끄럽게 코팅되어 광택이 있으며, 필요에 따라 안료와 같은 소광제 등을 첨가하여 반광택이나 무광택(matte) 면을 얻을 수 있다.
다공성 방식 기록매체에서 접착제 및 바인더 역할을 하는 레진의 함량을 증가시키면 코팅면성의 향상을 가져오나, 잉크흡수도 저하 등의 문제로 바인더의 사용 함량 증가에는 한계가 있으며, 잉크흡수도와 인쇄 적성의 향상을 위해 적정 두께 이상으로 코팅하는 경우에는 핀홀, 크레이터, 오렌지 필, 미세기포 및 크랙 등의 표면 결함이 생길 수 있다.
상기한 바대로 레진 방식보다는 다공성 방식이 상당히 두꺼운 잉크수용층을 요구하는데, 광택을 유지하면서 한번에 두껍게 코팅하는 것은 코팅면성에는 상당한 부담을 준다.
잉크수용층 외에 광택층이 부가적으로 코팅된 경우, 단일층의 다공성 방식보다는 우수한 물성을 나타내지만 제조 공정상의 어려움이 있다. 특히 미공성 안료가 주원료인 코팅층 위에 또다른 미공성 안료가 주원료인 광택층을 코팅할 경우, 기재 자체가 필름과 같이 흡수 능력이 거의 없는 경우에는 핀홀, 크레이터, 오렌지 필, 미세기포 등이 발생하여 코팅 면성이 나빠진다.
이를 해결하기 위해 잉크수용층 형성용 조성물의 조성 및 첨가제를 바꾸거나 코팅 및 건조 공정을 최적화하거나, 상기 고비점 용매를 사용하여 건조 과정을 온화하게 함으로써 크랙이 없는 고광택의 잉크수용층을 얻을 수 있다. 그러나, 단순히 고비점 용매만 사용한다고 하여 상기 문제점을 완벽하게 해결하지는 못한다.
따라서 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점을 해결하여 잉크흡수량, 잉크흡수속도 뿐만 아니라 코팅면성, 광택도, 내수성, 선명도가 우수한 잉크수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 기재층과, 상기 기재층 상부에 바인더, 충전제, 겔화제, 가교제, 극성 용매 및 고비점 용매를 포함하는 잉크수용층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻은 잉크수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 겔화제는 붕산, 붕사(borax), 암모니아수, 염산, 황산, 질산, 인산, 콩고레드계 염료, 백토, 산화티탄, 탄산 칼슘, 레소시놀, 카테콜, 살리실라닐라이드, 갈릭산 및 2,4-디히드록시-벤조익산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 가교제는 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 지르코늄-옥시클로라이드 및 지르코늄 히드록시클로라이드를 포함하는 금속화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 고비점 용매는 톨루엔, 부틸 알코올, 2-에톡시에탄올, 펜탄올, 크실렌, 메틸 셀로솔브 아세테이트, N,N-디메틸포름아미드, 헥산올, 헵탄올, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, N,N-디메틸아세트아미드, 디아세톤 알코올, 부틸 셀로솔브, 옥탄올, 프로필렌 글리콜, 디에틸 카비톨, 디메틸 술폭사이드, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 메틸 카비톨, 카비톨, 에틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 글리세린 포말, 글리세린, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨, 디메틸 설폰, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌 글리콜, 디에탄올아민, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜, 트리에탄올아민 및 2-피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 극성 용매는 증류수, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시 프로필메틸셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스 및 4급 암모늄염과 비닐 피롤리돈의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중 상기 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 변성스타치 및 고분자 유기 안료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에서 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 상기 겔화제의 함량이 0.05 내지 10 중량부, 상기 가교제의 함량이 0.05 내지 10 중량부, 상기 바인더의 함량이 1 내지 30 중량부, 상기 충전제의 함량이 50 내지 95 중량부, 상기 극성 용매의 함량이 150 내지 1900 중량부이고, 상기 고비점 용매의 함량이 1 내지 50 중량부일 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물은 정착제, 염료, 형광염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에서 상기 첨가제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 0.015 내지 10 중량부일 수 있다.
상기 잉크젯 프린터용 인쇄 매체에서 상기 기재층은 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
상기 잉크젯 프린터용 인쇄 매체에서 상기 잉크수용층의 두께는 8 내지 80 ㎛, 상기 기재층의 두께는 70 내지 350 ㎛일 수 있다.
상기 잉크젯 프린터용 인쇄 매체에서 상기 기재층과 상기 잉크수용층 사이에 언더코팅층을 더 포함할 수 있고 또한 상기 잉크수용층의 상부에 보호층을 더 포함할 수 있으며 상기 기재층의 하부에 후면코팅층을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 고비점 용매, 겔화제 및 가교제를 도입하여 잉크 흡수나 내수성을 유지하면서도 고광택의 잉크수용층을 얻을 수 있는 잉크수용층 형성용 조성물을 제공한다.
겔화제와 가교제는 잉크수용층 형성용 조성물의 구성성분인 안료 및 바인더 등을 유사 결합의 형태로 안정화시키며, 건조시에도 열 가교를 통해 코팅면을 강화시켜 크랙 등의 표면 결함을 완화시킨다. 고비점 용매도 잉크 수용층 형성용 조성물의 보조 용매로 기능하여 조성물의 상용성을 향상시키고 안정성을 높일 뿐만 아니라, 건조시 급격한 건조에 의한 크랙 등의 표면 결함이 생길 가능성을 줄인다. 즉, 겔화제, 가교제 및 고비점 용매의 상승(synergy) 효과로 고광택의 매끄러운 잉크수용층을 가지는 잉크젯 프린터용 기록매체를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 매체의 단면도이다.
잉크젯 프린터용 기록 매체는 기본적으로 기재층(12)과 잉크수용층(14)을 포함한다. 그리고, 잉크수용층(14)과 기재층(12) 사이에 언더코팅층(13)을 더 포함하거나, 기재층(12) 하부에 후면코팅층(11)을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 잉크수용층(14) 위에 잉크 투과 성능을 갖는 보호층(15)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하기 위해서, 먼저, 겔화제, 가교제, 고비점 용매, 바인더, 충전제 및 기타 용매 등을 혼합하여 잉크수용층 형성용 조성물을 준비한다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 겔화제는 온도 변화에 따라 가역적으로 잉크수용층 형성용 조성물을 겔화시킬 수 있는 성질이 있는 것이라면 모두 사용될 수 있는데, 붕산, 붕사(borax), 암모니아수, 염산, 황산, 질산, 인산 등과 같은 강산 및 강염기, 콩고 레드계 염료, 백토, 산화티탄, 탄산 칼슘 등과 같은 안료, 레소시놀, 카테콜, 살리실라닐라이드, 갈릭산 및 2,4-디히드록시-벤조익산 중에서 선택된 하나 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 겔화제로서 붕산을 사용하고, 이를 상온에서 상기 잉크수용층 형성용 조성물에 부가하는 경우, 잉크수용층 형성용 조성물의 겔화가 이루어지고 점도가 매우 높아지므로 유동성이 매우 떨어진다. 그러나 조성물의 온도를 승온하여 약 60℃를 유지하면 겔이 풀어지고 점도는 매우 낮아지므로 유동적인 조성물이 된다. 이 반응은 가역적으로 이루어지며 보통의 경우, 겔화를 통해 잉크 수용층 형성용 조성물이 안정화되는 경향이 있다.
잉크수용층을 형성하기 위해 코팅 작업시에는 코팅 조건에 따라 겔화의 진행 정도를 조절할 수 있다. 겔을 풀 때에는 승온하는 것외에 이를 촉진하기 위해 물리적으로 저어주어 그 시간을 단축할 수도 있다. 겔화제는 잉크수용층 형성용 조성물의 겔화를 일으키기도 하지만, 가교 역할도 동시에 수행하여 내수성을 향상시키기도 한다.
상기 겔화제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 0.05 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 겔화제의 함량이 상기 범위 미만이면 목적하는 효과를 거둘 수 없으며, 상기 범위를 초과하면 점도 상승이 너무 심해 코팅 과정에 어려움이 있을 수 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 가교제는 가교를 통해 잉크수용층의 내수성을 향상시킬 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있는데, 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드 및 지르코늄 옥시클로라이드, 지르코늄 히드록시클로라이드를 포함하는 금속 화합물 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에 사용되는 물질들은 잉크젯 프린터에 주로 사용되는 수성 잉크에 인쇄 적성이 잘 맞는 물질들로서 친수성 물질들이 많으며, 반대로 내수성이 약한 특성이 있다. 이를 보완하기 위해서 주로 가교를 통해 내수성을 향상시키는데, 경화제를 사용하는 이액형 타입을 사용하여 내수성을 향상시킬 수도 있으나, 잉크수용층 형성시 주로 코팅과 건조를 통한 제조 과정을 거치므로 건조시에 사용되는 열을 이용한 열에 의한 가교를 이용하는 것이 제조 과정상 편리한 면이 많다.
열에 의한 가교시 주로 축합반응에 의한 가교가 많아 가교가 너무 심하게 일어나면 잉크 흡수가 떨어질 수 있으므로 가교제 사용량에 주의하여야 한다.
상기 가교제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 0.05 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 상기 가교제의 함량이 상기 범위 미만이면 목적하는 효과를 달성할 수 없으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 상기 고비점 용매는 100℃보다 높은 비점을 가진 용매이면 모두 사용될 수 있는데, 톨루엔, 부틸 알코올, 2-에톡시에탄올, 펜탄올, 크실렌, 메틸 셀로솔브 아세테이트, N,N-디메틸포름아미드, 헥산올, 헵탄올, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, N,N-디메틸아세트아미드, 디아세톤 알코올, 부틸 셀로솔브, 옥탄올, 프로필렌 글리콜, 디에틸 카비톨, 디메틸 설폭사이드, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 메틸 카비톨, 카비톨, 에틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 글리세린 포말, 글리세린, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨, 디메틸 설폰, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌 글리콜, 디에탄올아민, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜, 트리에탄올아민 및 2-피롤리돈 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 고비점 용매의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 고비점 용매의 함량이 상기 범위 미만이면 상기 효과를 얻을 수 없으며, 상기 범위를 초과하면 제조 원가 상승 및 건조시간 연장 등의 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 바인더로는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스 및 비닐피롤리돈과 4급 암모늄의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다.
상기 바인더의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 1 내지 30 중량부가 바람직하며, 특히 5 내지 20 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
상기 바인더의 함량이 상기 범위 미만이면 기재층과 잉크수용층의 부착력이 약해질 뿐만 아니라 상대적으로 안료와 같은 다른 성분이 많아져 잉크 수용층에 크랙이 생기는 등 코팅면성이 나빠지고, 바인더의 함량이 상기 범위를 초과하면 잉크흡수도가 떨어지고 잉크 속건성도 떨어질 가능성이 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 충전제는 잉크수용층의 잉크 흡수도를 향상시키고 염료의 정착성을 보완해주는 역할을 하며, 바인더 단독 사용시 발생할 수 있는 필름 사이의 합착 현상을 제거하여 표면 특성을 조절한다. 충전제로는, 실리카, 알루미나, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 변성 스타치, 고분자 유기 안료 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
안료는 분말 상태로 사용하기도 하고, 경우에 따라 이들 성분이 입자로 함유되어 있는 졸 상태의 것을 사용할 수도 있다. 만약 졸 상태의 안료를 사용하는 경우, 졸 내의 입자의 크기가 너무 작으면 잉크 흡수성이 저하되고, 입자의 크기가 너무 크면 기록 매체의 광택도와 투명도를 저하시킬 가능성이 있으므로, 입자 크기는 20 내지 200nm인 것이 바람직하다.
상기 충전제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 50 내지 95 중량부인 것이 바람직하고, 특히 60 내지 95 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
충전제의 함량이 상기 범위 미만이면 필름간의 합착 현상이 발생할 우려가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 잉크흡수도가 저하되는 현상이 발생할 가능성이 있어서 바람직하지 못하다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에 있어서, 상기 극성 용매는 100℃미만의 비점을 가지는 점에서 상기 고비점 용매와 구별되며 특별히 제한되지는 않으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 증류수가 주로 사용되고 기타 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매 등이 사용될 수도 있다. 여기에서 케톤류의 구체적인 예로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤이 있고, 글리콜 에테르류의 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르가 있으며, 알콜류 용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올 또는 이소프로판올이 있다.
상기 극성 용매의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 120 내지 1900 중량부인 것이 바람직하다. 상기 극성 용매 함량이 상기 범위를 초과하면 점도가 저하되고 코팅시 건조에 어려움이 있으며, 상기 범위 미만인 경우에는 점도가 과도하게 상승하여 코팅면성이 나빠질 가능성이 있다.
상기 극성 용매에서 알콜류 용매의 함량은 2 내지 50중량%일 수 있다. 알콜류 용매가 상기 범위 미만인 경우, 건조 시간이 연장되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 상기 조성물의 용해도에 좋지 않은 영향을 미치고 제조 비용이 상승할 수 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에는 첨가제를 더 부가하여 물성을 보완할 수 있다. 상기 첨가제로는 정착제, 염료, 형광 염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제 등을 들 수 있다. 형광 염료는 겉보기 백색도를 증가시킨다.
상기 첨가제의 함량은 상기 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 0.015 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 첨가제의 함량이 상기 범위 미만이면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하면 기록 매체의 잉크 적성 및 코팅 특성이 저하될 가능성이 있다.
상술한 잉크수용층 형성용 조성물을 기재층의 일면에 코팅한 다음, 이를 건조하여 잉크수용층을 형성함으로써 기록 매체를 완성한다. 건조는 50 내지 130℃에서 이루어지며, 이 단계에서 가교제(또는 겔화제)에 의한 열가교 반응이 일어난다. 건조온도가 50℃ 미만이면 가교 반응성이 저하되며, 130℃를 초과하면 황변현상이 일어날 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 과정에 따라 형성된 잉크수용층의 두께는 8 내지 80㎛인 것이 바람직하다. 잉크수용층의 두께가 상기 범위 미만이면 잉크 흡수력이 떨어지며, 상기 범위를 초과하면 제조 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 경향이 있다.
본 발명의 기록 매체에서, 상기 기재층은 폴리에스테르계 필름, 폴리카보네이트계 필름 및 셀룰로오즈 아세테이트계 필름 및 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌 이나 폴리프로필렌을 사용하여 코팅된 종이, 편면, 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지 중에서 선택된 하나일 수 있다. 그리고 기재층의 두께는 취급이 용이하고 그 상부에 코팅층을 형성하는 경우 휘어짐을 방지할 수 있도록 70 내지 350㎛ 인 것이 적절하다.
또한, 본 발명의 기록 매체는 도 1에 도시된 바와 같이, 기재층(12)과 잉크수용층(14)의 접착력을 향상시키기 위해 언더코팅층(13)을 선택적으로 더 가질 수 있다. 이때 언더코팅층(13)은 폴리올과 폴리이소시아네이트의 이액형 프라이머 또는 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계, 비닐계 등의 일액형 프라이머로부터 선택된 물질을 이용하여 형성시키며, 코팅량은 0.2 내지 2g/m2, 코팅두께는 0.2 내지 2.0㎛, 특히 1㎛인 것이 바람직하다.
상기 잉크수용층(14) 상부에는 잉크수용층을 보호하기 위한 보호층(15)을 코팅할 수 있으며, 기재층(12) 하부에는 후면코팅층(11)를 코팅할 수 있다.
상기 보호층(15)은, 잉크 투과성이 뛰어나면서도 어느 정도 경화가 이루어져 표면 강도가 좋은 셀룰로오즈계, 폴리에틸렌옥사이드계와 가교제로 이루어진 화합물 중에서 선택된 물질을 사용하여 형성시키며, 그 두께는 0.5 내지 3㎛인 것이 바람직하다.
상기 후면코팅층(11)은 연속 급지 향상과 컬링 현상을 보완하기 위해 추가적으로 기재층(12) 하부에 형성시킬 수 있다.
상기 후면코팅층(11)은 상기 바인더 성분으로 사용되는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 또는 라텍스를 사용하거나, 상기 가교제 성분으로 사용되는 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중에서 선택된 물질을 사용하여 형성시킬 수 있는데, 그 두께는 0.5 내지 40㎛인 것이 바람직하다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
다음과 같은 조성을 갖는 잉크수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 85.5 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 9.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2630) 1.8 중량부
지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.1 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕산(삼전순약제) 0.1 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸포름아미드를
75 : 10 : 15 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
상기 잉크수용층 형성용 조성물을 평량 200g/m2의 젤라틴 처리된 인화지(일명 바리타(baryta)지) 상부에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 35㎛ 두께의 잉크수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
실시예 2
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 85.0 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량부
하이드록시프로필메틸셀룰로오스(일본 신에츠, 60SH-50) 1.3 중량부
지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이) 1.5 중량부
글라이옥살(삼전순약제) 0.65 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕사(삼전순약제) 0.05 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드를
70:10:20 중량비로 혼합한용매 400 중량부
실시예 3
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 84.4 중량부
폴리비닐알코올(동양화학제, PVA P-17) 9.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 1.5 중량부
글라이옥살(삼전순약제) 3.5 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕산(삼전순약제) 0.1 중량부
증류수, 에탄올, 디메틸 포름아미드 및
디메틸술폭사이드를 70:10:15:5 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
비교예 1
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(하나이화제, AL-30) 86.5 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 10.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2630) 1.8 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕산(삼전순약제) 0.2 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸포름아마이드를
75:10:15 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
비교예 2
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 85.0 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량부
하이드록시프로필메틸셀룰로오스(일본 신에츠, 60SH-50) 1.3 중량부
지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이) 1.5 중량부
글라이옥살(삼전순약제) 0.65 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕사(삼전순약제) 0.05 중량부
증류수 및 에탄올을 80:20 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
비교예 3
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 84.5 중량부
폴리비닐 알코올(동양화학제, PVA P-17) 9.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 1.5 중량부
글라이옥살(삼전순약제) 3.5 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
증류수, 에탄올, 디메틸 포름아미드 및
디메틸술폭사이드를 70:10:15:5 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
상기 실시예 1∼3과 비교예 1∼3에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체에 대하여, 대한민국 삼성전자의 컬러 잉크젯 프린터(MJC-1130i) 또는 미국 휴렛 팩커드의 컬러 잉크젯 프린터(HP 990Cxi)를 이용하여 화상 인쇄를 수행하였다.
화상 인쇄 수행 후, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부), 내수성, 거칠음도 및 광택도 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 인쇄 면 상부에 바로 백상지를 덮고 5kg의 쇠뭉치를 10초간 올려 놓은 뒤 백상지에 묻어 나오는 잉크의 정도를 확인하였다.
2) 번짐성 검사
A4 사이즈의 시편에 혼합블랙 위주의 표준 라인(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 24시간 경과후 표준 라인의 선명성 정도를 확인하였다.
3) 내수성 검사
시편(2.5cm×5.0cm)을 상온(25℃)의 항온 수조에 넣고, 120분동안 상기 항온 수조를 천천히 회전시키면서 표면의 화상이 지워지는 정도를 확인하였다.
4) 코팅면성 검사
10cm × 10cm 크기로 제작한 시편에서 길이 1㎛ 이상의 미세 크랙 등의 결함이 발생하는지를 육안으로 확인하였다.
5) 거칠음도 측정
시편을 A4용지 크기로 제작하고, 거칠음도 측정기(Roughness Tester TR-100: Times사)를 이용하여 시편의 임의의 장소 10곳을 측정하여 그 평균값을 거칠음도 값으로 하였다. 값이 높을수록 표면이 거친 것을 나타낸다.
6) 광택도 측정
광택도 측정기(T480A: Technidyne 사)를 사용하여 75℃에서 시편의 광택도를 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
잉크 흡수력 검사 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○
선명성(번짐성 검사) ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○
내수성 검사 ◎ ◎ ◎ × ◎ ○
코팅면성(육안판정) ◎ ◎ ◎ △ × △
거칠음도(㎛) 0.12 0.14 0.13 0.85 1.6 0.62
광택도 (단위?) 92 89 90 84 41 82
◎ : 매우 우수, ○ : 우수, △ : 불량, ×: 매우 불량
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~3에서 제조한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 겔화제, 가교제 및 고비점 용매를 도입하므로써 잉크의 흡수력, 선명성, 내수성, 코팅면성, 거칠음도 및 광택도 등의 잉크젯 프린터용 기록 매체가 가져야 할 모든 물성에 있어서 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우에는 가교제를 포함하지 않아 내수성이 매우 나쁘고, 고비점 용매를 도입하지 않는 비교예 2의 경우에는 건조시에 크랙이 많이 생겨 코팅면성이 매우 나쁜 단점이 있다. 비교예 3의 경우는 겔화제를 포함하지 않아 코팅액의 안정성이 떨어져 코팅면성이 좋지 않음을 알 수 있다. 잉크수용층 표면에 미세 크랙 등이 발생하면 그로 인해 거칠음도와 광택도가 영향을 받는다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 겔화제, 가교제 및 고비점 용매를 포함하는 잉크수용층 형성용 조성물을 기재층 상부에 도포함으로써, 잉크의 흡수력, 선명성 및 코팅면성, 광택도, 선명성, 내수성 등에 있어서 개선된 성능을 가지는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 단면 구조도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
11... 후면코팅층 12... 기재층
13... 언더코팅층 14... 잉크수용층
15... 보호층

Claims (16)

  1. 기재층과, 상기 기재층 상부에 바인더, 충전제, 겔화제, 가교제, 극성 용매 및 고비점 용매를 포함하는 잉크수용층 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 얻은 잉크수용층을 포함하며,
    상기 겔화제가 붕산, 붕사(borax), 암모니아수, 염산, 황산, 질산, 인산, 콩고레드계 염료, 백토, 산화티탄, 탄산 칼슘, 레소시놀, 카테콜, 살리실라닐라이드, 갈릭산 및 2,4-디히드록시-벤조익산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 가교제는 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 지르코늄옥시클로라이드 및 지르코늄 히드록시클로라이드를 포함하는 금속화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 극성 용매는 증류수, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고비점 용매는 톨루엔, 부틸 알코올, 2-에톡시에탄올, 펜탄올, 크실렌, 메틸 셀로솔브 아세테이트, N,N-디메틸포름아미드, 헥산올, 헵탄올, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, N,N-디메틸아세트아미드, 디아세톤 알코올, 부틸 셀로솔브, 옥탄올, 프로필렌 글리콜, 디에틸 카비톨, 디메틸 술폭사이드, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 메틸 카비톨, 카비톨, 에틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 글리세린 포말, 글리세린, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨, 디메틸 설폰, 1,5-펜탄디올, 디에틸렌 글리콜, 디에탄올아민, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜, 트리에탄올아민 및 2-피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 라텍스 및 4급 암모늄염과 비닐피롤리돈의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충전제는 실리카, 알루미나, 탄산마그네슘·탄산염, 황산바륨, 황산칼슘, 변성스타치 및 고분자 유기 안료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 잉크수용층 형성용 조성물에서 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 상기 겔화제의 함량은 0.05 내지 10 중량부, 상기 가교제의 함량은 0.05 내지 10 중량부, 상기 바인더의 함량은 1 내지 30 중량부, 상기 충전제의 함량이 50 내지 95 중량부, 상기 고비점 용매의 함량이 1 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층 형성용 조성물이 정착제, 염료, 형광염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 첨가제의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 겔화제, 가교제, 바인더 및 충전제의 총함량 100중량부에 대하여 0.015 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 잉크수용층의 두께는 8 내지 80 ㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기재층의 두께는 70 내지 350 ㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 기재층과 상기 잉크수용층 사이에 언더코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 잉크수용층의 상부에 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 기재층의 하부에 후면코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
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