KR100522610B1 - 잉크젯 프린터용 기록 매체 - Google Patents

잉크젯 프린터용 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크 흡수량, 잉크 흡수 속도 뿐만 아니라 내수성, 내습성도 우수한 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는, 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 도공되며, 무기물 충전제, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드-에피클로로히드린 수지 그리고 할로겐 원소를 함유하는 지르코늄 화합물을 포함하는 잉크 수용층을 구비한다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물을 함유하는 잉크 수용층을 구비함으로써, 잉크의 흡수력, 선명성 및 내수성, 내습성 등에 있어서 개선된 성능을 나타낸다.

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체{Recording medium for ink jet printers}
본 발명은 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재층(substrate)의 일면에 도공된 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린터는 출력 속도가 빠르고, 프린터 가격이 낮으며, 고해상도의 화상을 제공할 수 있다는 장점으로 인하여 널리 이용되고 있다. 이와 같은 잉크젯 프린터에는 일반 용지를 비롯하여 특수 코팅된 전용지, 전용 필름 등의 다양한 기록 매체가 사용되고 있다. 상기 잉크젯 프린터용 기록 매체가 셀룰로오스 아세테이트, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 등으로 이루어진 소수성 기재층을 포함하고 있는 경우에는, 소수성 기재층 위에 친수성 물질을 코팅하여 기록 매체에 잉크가 용이하게 정착될 수 있도록 한다. 이때 친수성 물질을 함유하는 코팅층을 잉크 수용층이라고 한다.
소수성 기재층과 잉크 수용층을 함께 구비한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 열방식, 피에조 방식 또는 페이스 체인지 방식 등의 잉크젯 프린터를 통한 디지털 사진이나 화상의 인쇄에 적용되어, 오버헤드 프로젝터를 통한 프리젠테이션 도구로 이용되거나, 외벽 장식, 디자인, 광고 분야 등에서 이용되고 있다.
근래의 잉크젯 기록은 급속히 화질이 향상되어 오면서, 하드 카피의 궁극 목표인 은염 사진에 준하는 기록물을 얻을 수 있게 되었다.
이와 같은 잉크젯 기록 방식에 의한 잉크젯 프린터용 기록 매체의 구체적인 예로서 미국 특허 제5866268호, 일본 특개소 55-144172호, 일본 특개소 62-268682호는 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알코올 등과 같은 친수성 수지를 바인더로 사용하여 잉크의 흡수 속도 및 흡수 용량이 개선된 기록 매체를 개시하고 있다. 그런데 이러한 기록 매체는 내수성이 약하여 화상의 번짐과 같은 문제점이 지적된다.
또한 일본 특개소 59-198186호, 일본 특개소 56-84992호는 폴리에틸렌이민의 유기산염을 함유하는 코팅층을 구비한 기록매체를 개시하고 있다. 이 내용에 의하면 기록 매체의 내수성은 향상되지만, 내열성 및 내광성이 저하되어 자외선에 의한 황변 현상이 발생되는 문제점이 있다.
최근 기록 매체로서 종래의 기록 매체와 비교하여 잉크 중에 염료를 고착시키는 뛰어난 능력과 매우 광택 있는 화상을 형성시킬 수 있는 잇점을 갖는, 알루미나에 대해 주목하고 있다. 미국 특허 제4879166호, 미국 특허 제5104730호 및 일본 특개평 2-276670호, 4-37576호 및 5-32037호는 뵈마이트 구조를 갖는 알루미나 수화물을 포함하는 기록 매체에 대해 개시하고 있다.
이 밖에 지르코늄 원자를 함유한 화합물을 잉크젯 기록 용지에 이용한 것도 이미 알려져 있다. 일본 특개소 55-53591호, 55-150396호, 56-867789호, 58-89391호 및 58-94491호에는 수용성 염료와 결합하여 난용성 염을 형성하는 다가 금속염을 포함하는 잉크젯 기록 용지가 기재되어 있다. 또한 일본 특개소 60-67190호, 61-10584호 및 61-57379호에는 양이온성 고분자와 수용성 다가 금속염을 첨가한 잉크젯 기록 용지가 기재되어 있다. 일본 특개평 4-7189호에는 다공성 안료와 산 염화 지르코늄 화합물을 이용한 방법이 개시되어 있다. 유럽 특허 754,560에는 수용성 바인더, 안료, 지르코늄 화합물, 양이온성 고분자를 병용한 특허가 개시되어 있다.
그러나 상기 선행 기술에는 염료 정착이나 내수성(단기) 등이 많이 향상되기는 하였으나 장기 내수성이 아직은 부족하고 특히 고온에서의 내습성은 경우에 따라서는 오히려 악화되는 경우도 존재한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점을 해결하여 고온에서의 내습성 뿐만 아니라 장기 내수성, 잉크 흡수력 등이 우수한 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는,
기재층; 및 상기 기재층의 일면에 도공되며, 무기물 충전제, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드-에피클로로히드린 수지 그리고 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물을 함유하는 잉크 수용층을 구비하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.
상기 기재층은 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
상기 기재층의 두께는 70 내지 350 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 잉크 수용층의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 상기 무기물 충전제는 50 내지 90 중량부, 상기 폴리비닐 알코올은 5 내지 30 중량부, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 0.5 내지 20 중량부, 상기 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물은 0.05 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
상기 잉크 수용층은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 잉크 수용층의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 상기 무기물 충전제는 50 내지 90 중량부, 상기 폴리비닐 알코올은 5 내지 30 중량부, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 0.5 내지 20 중량부, 상기 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물은 0.05 내지 20 중량부이고, 상기 잉크 수용층 중의 기타 첨가제는 0.015 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
상기 무기물 충전제로는 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화아연, 탄산아연, 규산알루미늄, 규산, 규산나트륨, 규산마그네슘, 규산칼슘, 실리카 및 알루미나 등이 사용될 수 있다. 이 중에 알루미나가 바람직하게 사용되는데 알루미나는 하기 화학식 1로 표시되는 알루미나 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
<화학식 1>
Al2O3-p(OH)2p·qH2O
상기 식중 p는 0 내지 3의 정수이고, q는 0 내지 10의 실수이다.
본 발명에 따른 일 구현예에서 상기 q는 0 내지 5의 실수가 바람직하다.
상기 폴리비닐 알코올은 폴리비닐 아세테이트를 검화하여 만든 일반적인 폴리비닐 알코올과 양이온성 그룹과 음이온성 그룹 등이 일부 치환된 변성 폴리비닐 알코올이 사용될 수 있다.
상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 폴리아미드 수지에 에피클로로히드린 성분이 부여된 화합물이면 어느 것이든 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 지르코늄 화합물은 할로겐 원소를 포함하는 화합물이면 어느 것이든 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크젯 프린터용 기록 매체는 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크젯 프린터용 기록 매체는 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면 코팅층을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 기록 매체의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 기록 매체는 기본적으로 기재층(2)과 잉크 수용층(4)을 포함한다. 그리고 상기 잉크 수용층(4)과 기재층(2) 사이에 위치하는 언더코팅층(3)을 더 포함하거나, 기재층 아래에 위치하는 후면 코팅층(1)을 더 포함할 수 있으며, 잉크 수용층(4) 위에 잉크 투과 성능을 갖는 보호층(5)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하기 위해서, 먼저 무기물 충전제, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드-에피클로로히드린 수지, 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물 및 용매 등을 혼합하여 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비한다.
상기 무기물 층전제로는 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화아연, 탄산아연, 규산알루미늄, 규산, 규산나트륨, 규산마그네슘, 규산칼슘, 실리카 및 알루미나 등이 사용될 수 있다. 이 중에 알루미나가 바람직하게 사용되는데, 이와 같은 알루미나는 하기 화학식 1로 표시되는 알루미나 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
<화학식 1>
Al2O3-p(OH)2p·qH2O
상기 식중 p는 0 내지 3의 정수이고, q는 0 내지 10의 실수이다.
본 발명에 따른 일 구현예에서 상기 q는 0 내지 5의 실수가 바람직하다.
대부분의 경우 수화물 형태의 물(H2O)은 결정 격자의 형성에 관여하지 않는 이탈 가능한 수상을 나타낸다. 따라서 상기 화학식 1에서 q는 정수배가 아닌 분수값을 취할 수도 있다. 본 발명에 있어서 바람직한 알루미나는 X선 회절법으로 분석하였을 때, 뵈마이트 구조 또는 비정질 형태를 갖는 알루미나이다.
상기 알루미나는 자체적으로 양전하를 가지고 있기 때문에, 잉크 중의 염료의 잉크 수용층으로의 정착이 좋고 동시에 투명성이 양호하며 인쇄 농도가 높고, 발색이 좋은 화상을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한 다공질의 층을 형성하므로 잉크 수용층의 잉크 흡수도를 향상시키고, 바인더 위주의 레진 타입은 친수성 위주의 고분자를 사용하여 내수성이 약한 반면, 본 발명과 같이 알루미나를 위주로 쓰는 다공 방식은 안료 위주의 잉크 수용층을 형성하므로 내수성도 우수한 편이며, 바인더 단독 사용시 발생할 수 있는 필름들간의 눌어 붙는 현상을 없애는 등의 표면 특성을 조절한다.
본 발명에 따른 알루미나는 상술한 화학식 1의 분말 상태로 사용하기도 하고, 경우에 따라 이들 성분이 입자로 함유되어 있는 졸 상태의 것을 사용할 수도 있다. 만약 졸 상태의 안료를 사용하는 경우에는, 졸 내의 입자 크기가 너무 작으면 잉크 흡수성이 저하되고, 입자의 크기가 너무 크면 기록 매체의 투명도 등을 저하시킬 가능성이 있으므로, 그 입자 크기가 20 내지 200nm인 것을 통상적으로 사용할 수 있다.
잉크 수용층 형성용 조성물 중의 알루미나 함량이 너무 적거나 너무 많으면 상기한 대로 필름간의 눌어 붙는 현상 또는 잉크 흡수도가 저하되는 현상이 발생할 가능성이 있으므로, 알루미나의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 50 내지 약 95 중량부가 되도록 할 수 있다.
잉크 수용층에는 알루미나 이외의 다른 안료, 예를 들면, 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화아연, 탄산아연, 규산알루미늄, 규산, 규산나트륨, 규산마그네슘, 규산칼슘 및 실리카 등의 무기계 안료, 플라스틱 안료 및 요소 수지 안료 등의 유기계 안료, 및 이들의 혼합물이 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 혼합 사용 가능하다. 이러한 첨가적 안료는 알루미나에 대해 20 중량부 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에서, 폴리비닐 알코올은 잉크 적성이 좋고 안료에 대한 접착제 역할이 우수하므로 주요 바인더로서 자주 사용된다.
여기서 사용되는 폴리비닐 알코올은 중합도가 1000 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1500 내지 5000 이다. 검화도는 70 내지 100부인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80 내지 99.5 이다.
상기 폴리비닐 알코올의 함량이 너무 적으면 바인더의 역할을 하지 못하여 기재층과의 부착력이 약해질 뿐만 아니라 상대적으로 안료와 같은 다른 성분이 많아져 잉크 수용층에 크랙이 생기는 등 면성이 나빠지고, 폴리비닐 알코올의 함량이 너무 많으면 잉크 수용층이 거의 바인더로만 이루어지게 되어 잉크 흡수도가 떨어지고 잉크 속건성도 떨어질 가능성이 있다.
이러한 점을 고려하여, 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 바인더 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 5 내지 30 중량부가 되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 중량부이다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에서, 바인더로 사용되는 폴리비닐 알코올 외에 친수성 고분자를 더 첨가할 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 스타치, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄 등이다. 사용되는 상기 친수성 고분자의 함량은 상기 폴리비닐 알코올의 50 중량부 이내로 사용하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 0 내지 20 중량부 이다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에 있어서, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 폴리아미드 수지에 에피클로로히드린 성분이 부여된 화합물이면 어느 것이든 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 일반적으로 지력 증강제로서 알려져 있다. 이 수지는 공지 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있는데, 예를 들면 아디핀산과 디에틸렌 트리아민의 탈수 중축합에 의해 얻을 수 있다. 또한 시판품을 사용하는 것도 가능한데, 예를 들면 태광화학공업사의 FINEX-606, FINEX-414, 허큘레스사의 POLYCUP 172, 일본 PMC 사의 WS525, WS535, WS570 등이다.
상기 알루미나와 같이 안료를 주로 사용하여 다공성의 잉크 수용층을 형성하는 기록 매체가 대체로 내수성이 우수하기는 하나 장시간에 걸쳐 물에 침지하거나 고온 고습하에서는 좋지 못한 결과를 보이기도 한다. 본 발명에서는 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지를 도입하여 추가적으로 내수성을 향상시킬 뿐만 아니라 고온 고습하에서의 내습성을 향상시킬 수 있게 된다.
일반적으로 잉크젯 프린터용 컬러 잉크에 사용되고 있는 염료는 직접 염료 또는 산성 염료로서 그 염료 분자 자체에 음이온성의 카르복실기나 술폰산기를 갖고 있어, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 같이 양이온성 물질과 이온 결합 등을 통해 고정이 되어 상기 염료에 의해 형성되는 화상의 내수성이나 정착성이 향상된다.
잉크 수용층 형성용 조성물 중의 폴리아미드-에피클로로히드린 수지의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며 그 양이 너무 많으면 잉크흡수도를 떨어뜨려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 0.5~20 중량부 정도가 되도록 할 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에 있어서, 상기 지르코늄 화합물은 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물이면 어느 것이든 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 지르코늄 화합물은 상기 잉크 수용층 형성용 조성물에 균일하게 존재할 수 있으면 수용성이든 비수용성이든 상관이 없다. 예를 들면, 이불화지르코늄, 삼불화지르코늄, 사불화지르모늄, 이염화지르코늄, 삼염화지르코늄, 사염화지르코늄, 지르코늄 옥시클로라이드(지크코닐 클로라이드), 지르코늄 히드록시클로라이드, 이브롬화지르코늄, 삼브롬화지르코늄, 사브롬화지르코늄, 삼요오드화지르코늄, 사요오드화지르코늄 등이다.
상기 알루미나와 같이 안료를 주로 사용하여 다공성의 잉크 수용층을 형성하는 기록 매체가 대체로 내수성이 우수하기는 하나 장시간에 걸쳐 물에 침지하거나 고온 고습하에서는 좋지 못한 결과를 보이기도 한다. 본 발명에서는 상기 지르코늄 화합물을 도입하여 추가적으로 내수성을 향상시킬 뿐만 아니라 고온 고습하에서의 내습성을 향상시킨다.
지르코늄 화합물도 가교제 역할뿐만 아니라, 지르코늄이 다가 금속으로 염료 고정 능력도 있므로 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 같이 염료 정착 역할을 하여 시너지 효과를 볼 수 있다. 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물의 경우 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지의 할로겐 원소인 염소 성분과의 상용성이 좋아 구조적으로 안정된 형태의 가교와 다른 형태의 염료 정착의 상승 효과로 코팅층의 내수성 및 내습성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 일반적으로 가교를 통해서만 내수성을 너무 올리면 반대로 잉크흡수도가 떨어지거나 내습성이 약해지는데, 상기에 의한 방법은 내습성을 떨어뜨리지 않는다.
즉, 본 발명에서는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와, 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물을 동시에 사용하여 내수성과 잉크 정착성이 우수하면서도 고온 고습하에서도 인쇄된 잉크의 번짐이 적어 내습성도 매우 우수한 기록 매체를 공급할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.
잉크 수용층 형성용 조성물 중의 지르코늄 화합물의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며 그 양이 너무 많으면 잉크흡수도를 떨어뜨려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 지르코늄 화합물의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 0.05~20 중량부 정도가 되도록 할 수 있다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에 있어서, 용매는 특별히 제한되지는 않으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물이 주로 사용되고 기타 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매 또는 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드, 디메틸 술폭사이드 등이 사용될 수 있다. 여기에서 케톤류의 구체적인 예로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤이 있고, 글리콜 에테르류의 구체적인 예로는 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르가 있고, 알콜류 용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 부탄올 또는 이소프로판올을 사용한다.
용매의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물의 고형분의 함량이 5 내지 40 중량부가 되도록 할 수 있다. 상기 고형분의 함량이 너무 적으면 점도가 너무 낮아질 수 있을 뿐만 아니라 코팅시 건조에 어려움이 있고, 너무 많으면 점도가 너무 높아져 코팅면성이 나빠질 가능성이 있기 때문이다.
상기 용매중 물을 제외한 알콜류 및 기타 유기용매는 용매의 총함량중 약 5 내지 약 50부로 사용할 수 있다. 그 이유는 너무 적을 때는 건조특성이 나빠지는 경향이 있고 또, 너무 많을 때에는 상기 조성물의 용해도 문제 발생과 가격 상승 요인이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
상기 잉크 수용층 형성용 조성물에는 기타 첨가제를 더 부가하여 물성을 보완할 수 있다. 가교제는 바인더 성분 및 무기물 충전제 성분을 가교시켜 내수성 및 표면 강도를 증가시킨다. 가교제의 함량이 너무 적으면 가교로 인한 효과가 없고, 너무 많으면 가교가 너무 심하여 잉크 흡수도가 떨어지는 경향이 있다. 이러한 점을 고려하여, 추가로 사용되는 가교제는 잉크 수용층 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 0.015 ~ 8 중량부로 사용할 수 있다.
가교제로는, 예를 들어, 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다. 이소시아네이트의 구체적인 예로는 톨릴린 디이소시아네이트 어덕트(TDI(Tolylene diisocyanate) adduct) 가 있고, 에폭사이드의 구체적인 예로는 에피크롤 히드린이 있고, 디알데히드의 구체적인 예로는 글라이옥살, 글루타릭 디알데히드가 있고, 붕소 화합물의 구체적인 예로는 붕산, 보랙스(Borax)가 있다. 이 밖의 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 눈으로 느껴지는 백색도(겉보기 백색도)를 증가시킨다.
첨가제의 함량이 너무 적으면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 너무 많으면 기록 매체의 잉크 적성 및 코팅 특성이 저하될 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 기타 첨가제의 총 함량은 잉크 수용층의 전체 고형분 100 중량부를 기준으로 약 0.015 내지 약 10 중량부가 되도록 할 수 있다.
상술한 잉크 수용층 형성용 조성물을 기재층의 일면에 코팅한 다음, 이를 건조하여 잉크 수용층을 형성함으로써 기록 매체가 완성된다. 건조는 50 내지 130℃에서 이루어지며, 이 단계에서 가교제가 첨가되어 있는 경우 가교제에 의한 열가교 반응이 일어난다. 따라서 건조온도가 50℃ 미만이면 가교 반응성이 저하되며, 130℃를 초과하면 황변현상이 일어날 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 과정에 따라 형성된 잉크 수용층의 두께가 너무 얇으면 잉크 흡수를 다하지 못하고, 너무 두꺼우면 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 경향이 있다. 이러한 점을 고려하여, 예를 들면, 잉크 수용층의 두께는 약 8 내지 약 80㎛ 정도가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 기록 매체에서 기재층은 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 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 기재층과 잉크 수용층 사이에 이들간의 접착력을 향상시키기 위한 언더코팅층을 선택적으로 더 형성할 수 있다. 이때 언더코팅층은 폴리올과 폴리이소시아네이트의 이액형이나 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계, 비닐계 등의 일액형 프라이머로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성하며, 이 물질의 코팅량은 0.2 내지 2g/m2 이며, 코팅두께는 0.2 내지 2.0㎛, 약 1㎛ 정도가 적합하다.
상기 잉크 수용층 상부에는 이들을 보호하기 위한 보호층(5)과 기재(2) 하부에는 후면코팅층(1)을 선택적으로 형성할 수 있다.
상기 보호층(5)은 잉크 투과성이 뛰어나면서도 어느 정도 경화가 이루어져 표면 강도가 좋은 셀룰로오즈계, 폴리에틸렌옥사이드계와 가교제로 이루어진 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 약 0.5 내지 약 3㎛인 것이 바람직하다.
그리고 후면 코팅층은 연속 급지 성능 향상과 컬링 현상을 보완하기 위해 상기의 잉크흡수층에 사용되는 바인더인 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계열과 상기의 가교제인 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 0.5 내지 4㎛인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
다음과 같은 조성을 갖는 잉크 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
* 잉크 수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나(독일 데구사제, ALUMINIUMOXID C) 87.5 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 7.0 중량부
폴리아미드-에피클로로히드린(태광화학공업제, FINEX-606)
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 잉크 수용층 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 잉크 수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
실시예 2
잉크 수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크 수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(미국 카봇제, PG 003) 85.0 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 117) 10.0 중량부
폴리아미드-에피클로로히드린(태광화학공업제, FINEX-414)
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
잉크 수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크 수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(하나이화제, SS 30) 76.9 중량부
알루미나(독일 데구사제, ALUMINIUMOXID C) 8.5 중량부
폴리비닐알코올(동양화학제, PVA P-17) 8.0 중량부
폴리아미드-에피클로로히드린(미국 허큘레스제, POLYCUP 172)
1.5 중량부
지르코닐 히드록시클로라이드(미국 알드리치제 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
잉크 수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크 수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나(독일 데구사제, ALUMINIUMOXID C) 91.0 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 7.4 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
비교예 2
잉크 수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크 수용층 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
잉크 수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크 수용층 형성용 조성물의 조성
알루미나 졸(하나이화제, SS 30) 79.9 중량부
알루미나(독일 데구사제, ALUMINIUMOXID C) 8.5 중량부
폴리비닐알코올(동양화학제, PVA P-17) 8.5 중량부
폴리아미드-에피클로로히드린(미국 허큘레스제, POLYCUP 172)
1.5 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
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 대한민국 삼성전자사제 컬러 잉크젯 프린터(MJC-1130i)를 이용하여 화상 인쇄를 수행하였다.
이와 같이 화상이 인쇄된 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부), 단기 및 장기 내수성 그리고 내습성 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.
2) 번짐성 검사
A4 사이즈의 시편에 혼합블랙 위주의 표준 라인(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 24시간 경과 후 표준 라인의 선명성 정도를 확인하였다.
3) 내수성 검사
시편(2.5cm X 5.0cm)을 상온(25℃)의 항온 수조에 넣고, 단기는 30분, 장기는 24시간 동안 상기 항온 수조를 저어주면서 표면의 화상이 변형되거나 잉크 수용층이 물러지는 정도를 확인하였다.
4) 내습성 검사
A4 사이즈의 시편에 칼라 화상의 표준 화상(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 60℃, 95% 상대습도의 항온항습기에서 24시간 방치 후 화상의 번진 정도를 확인하였다.
이와 같이 수행된, 화상이 인쇄된 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 잉크젯 기록 매체에 대한, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 선명성(번짐성 여부), 단기 및 장기 내수성, 내습성 등에 대한 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
잉크 흡수력 검사 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
선명성(번짐성 검사) ◎ ◎ ◎ △ ○ ○
내수성 검사 단기 ◎ ◎ ◎ △ ○ ○
장기 ◎ ◎ ◎ X △ X
내습성 ◎ ◎ ◎ X △ X
◎: 매우 우수, ○: 우수한 편, △: 나쁜 편, X: 매우 나쁨
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~3에서 제조한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물을 잉크 수용층에 도입하므로써 수성 잉크의 흡수량 및 흡수 속도가 향상되었을 뿐만 아니라 내수성 및 내습성도 우수함을 알 수 있다.
폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 지르코늄 화합물을 포함하지 않는 비교예 1의 경우에는 단기 내수성도 그리 좋지 않으며 고온 고습하에서의 내습성과 장기 내수성이 매우 나쁨을 알 수 있고, 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물은 포함하지만 폴리아미드-에피클로로히드린 수지를 포함하지 않는 비교예 2의 경우에는 단기 내수성은 괜찮은 편이지만 고온 고습하에서의 내습성, 장기 내수성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 3의 경우는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 포함하지만 지르코늄 화합물을 포함하지 않는 것으로 단기 내수성은 괜찮은 편이나 장기 내수성과 고온 고습하에서의 내습성이 매우 떨어지는 경향을 보인다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물을 잉크 수용층에 도입하므로써 잉크의 흡수력 뿐만 아니라 장기 내수성 및 고온 고습하에서의 내습성 등에 있어서 개선된 성능을 보이게 되었다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
1... 후면 코팅층
2... 기재층
3... 언더코팅층
4... 잉크 수용층
5... 보호층

Claims (14)

  1. 기재층; 및
    및 상기 기재층의 일면에 도공되며, 무기물 충전제, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드-에피클로로히드린 수지 그리고 할로겐 원소를 함유하는 지르코늄 화합물을 포함하는 잉크 수용층을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재층이 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타지로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재층의 두께가 70 내지 350 ㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 상기 무기물 충전제가 50 내지 90 중량부, 상기 폴리비닐 알코올이 5 내지 30 중량부, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 0.5 내지 20 중량부, 상기 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물이 0.05 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층이 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 상기 무기물 충전제가 50 내지 90 중량부, 상기 폴리비닐 알코올이 5 내지 30 중량부, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 0.5 내지 20 중량부, 상기 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물이 0.05 내지 20 중량부이고, 상기 잉크 수용층 중의 기타 첨가제가 0.015 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기물 충전제가 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화아연, 탄산아연, 규산알루미늄, 규산, 규산나트륨, 규산마그네슘, 규산칼슘, 실리카 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 무기물 충전제가 하기 화학식 1로 표시되는 알루미나 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
    <화학식 1>
    Al2O3-p(OH)2p·qH2O
    상기 식중 p는 0 내지 3의 정수이고 q는 0 내지 10의 실수이다.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 폴리아미드 수지에 에피클로로히드린 성분이 부여된 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 원소를 포함하는 지르코늄 화합물이 이불화지르코늄, 삼불화지르코늄, 사불화지르모늄, 이염화지르코늄, 삼염화지르코늄, 사염화지르코늄, 지르코늄 옥시클로라이드(지크코닐 클로라이드), 지르코늄 히드록시클로라이드, 이브롬화지르코늄, 삼브롬화지르코늄, 사브롬화지르코늄, 삼요오드화지르코늄 및 사요오드화지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 두께가 8 내지 80 ㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
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