KR100624510B1 - 잉크젯 기록용지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 기록용지를 제공한다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록용지는 호모 폴리프로필렌, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리스티렌을 포함하는 기재필름; 신율이 상기 기재필름의 신율보다 크며, 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 프라이머층; 및 잉크흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 실제 사진용지와 거의 동일한 재질감을 가지며 화상 품질이 매우 우수하고, 매트처리면을 기록면으로 한 경우에는 무광처리 느낌을 주기 때문에 수요자의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있다. 또한, 기재필름과 잉크흡수층의 접착성이 우수하기 때문에 양자가 들뜨는 현상을 방지할 수 있으며, 강성(stiffness)이 적절한 범위 내이므로 연속 인쇄시에도 종이 걸림 현상이 발생하지 않는다.
잉크젯 기록용지

Description

잉크젯 기록용지{Inkjet recording sheet}
도 1은 본 발명에 따라 기재필름을 생산하는 장치에 대한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1...배합기 2...호퍼
3...압출기 4...T-다이
5...냉각롤 6...구동롤
7...벨트라인 8...성형롤
9...코로나 처리기 10...파우더 처리기
11...리와인더
본 발명은 잉크젯 기록용지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제 사진용지와 거의 동일한 재질감을 가지며, 화상품질이 매우 우수한 잉크젯 기록용지에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 출력 속도가 빠르고, 프린터 가격이 낮으며, 고해상도의 화상을 제공할 수 있다는 장점으로 인하여 널리 이용되고 있다. 잉크젯 기록방식은 인화지 등에, 한개 또는 그 이상의 노즐로부터 잉크를 독립한 미소액적으로서 사출시켜, 개개의 액적을 임의의 문자 또는 화상으로 결상시키는 것이다.
이와 같은 잉크젯 프린터에는 일반 용지를 비롯하여 특수 코팅된 전용지, 전용 필름 등의 다양한 기록매체가 사용되고 있는데, 최근 잉크젯 기록용지는 급속하게 화질 향상을 도모하고 있으며, 특히 디지털 카메라의 보급으로 인해 사진 화질에 필적하는 화질 및 실제 사진용지와 유사한 재질감이 요구되고 있다.
대한민국 특허등록공보 제10-435294호에는 적어도 2급 아민, 암모니아, 에피할로히드린 및 가교제를 반응시켜 얻어지는 양이온성 수지를 주성분으로 한 첨가제를 종이 기재의 표면 또는 그 내부에 함유시켜 제조된 잉크젯 프린터용 기록용지가 개시되어 있으나 이러한 수지코팅지(resin coated paper)의 경우에는 인쇄 후에 콕링(cock ring), 소위 '구김'현상이 쉽게 발생하며, 연속 인쇄시 종이걸림 현상이 발생할 여지가 많고 화상의 품질이 많이 떨어진다는 단점이 있다.
따라서, 셀룰로오스 아세테이트, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 등으로 이루어진 소수성 기재필름 위에 무기 입자와 친수성 중합체를 포함하는 미세한 다공질층(이하 잉크 흡수층이라 한다)을 구비하고 있는 기록용지가 개발되었다. 예컨대, 대한민국 특허공개공보 제2004-22720호에는 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계 또는 셀룰로오즈 아세테이트계 필름 중에서 선택되는 어느 하나의 기재필름의 일면에, 바인더, 충진제 및 이오노머를 포함하는 잉크흡수층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체가 개시되어 있으나, 기재필름의 강성이 작아서 실제 사진용지의 재질감과는 차이가 많이 나며, 상기 기재필름과 상기 잉크흡수 층 간의 부착성이 좋지 않아서 양 층간에 들뜸현상이 발생할 염려가 있다. 또한 선택적으로 중간에 언더코팅층을 형성할 수 있다는 기술구성이 개시되어 있으나, 잉크흡수층과 기재필름의 접착성 향상이 충분하지 않으며, 언더코팅층과 기재필름의 신율이 다른 경우에는, 표면에 크랙이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 실제 사진용지와 거의 동일한 재질감을 가지며 기재필름과 잉크흡수층의 들뜸현상이 없고, 연속 인쇄시에도 종이 걸림 현상이 발생하지 않는 잉크젯 기록용지를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여
호모 폴리프로필렌, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리스티렌을 포함하는 기재필름; 신율이 상기 기재필름의 신율보다 크며, 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 프라이머층; 및 잉크흡수층을 포함하는 잉크젯 기록용지를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록용지는 기재필름의 구성성분을 적절히 선택함으로써 사진용지 재질감을 나타내며, 적절한 범위의 강성을 유지할 수 있기 때문에 급지성이 우수하고, 연속인쇄시에도 종이걸림 현상이 없어서 작업성이 뛰어나다는 것을 특징으로 한다. 또한, 기재필름과 잉크흡수층 사이에 양자의 접착력을 향상시켜주는 프라이머층을 더 포함하며, 상기 프라이머층은 기재필름과의 접착력 및 잉 크흡수층과의 접착력 양자를 고려하여, 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다
본 발명에 따른 잉크젯 기록용지의 기재필름은 호모 폴리프로필렌, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는데, 이 경우, 상기 호모 폴리프로필렌은 결정성이 우수하며, 인장강도가 우수하다는 특징이 있고, 상기 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체는 유연성과 투명성을 개선시키는 효과가 있으며, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체의 경우, 높은 충격 강도를 나타낸다. 한편, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 선형구조로 이루어져 있으며, 기재필름의 강성을 증가시키는 역할을 하고, 폴리스티렌은 투명성과 광택성이 우수하며, 강성을 증가시키는 역할을 한다.
상기 기재필름은 호모 폴리프로필렌 100중량부를 기준으로, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체 5∼25 중량부, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체 5∼ 15중량부, 고밀도 폴리에틸렌 10∼15중량부 및 폴리스티렌 15∼25중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체의 양이 5 중량부 미만인 때에는 무정형 영역이 작기 때문에 기재필름 형성후 연질부분이 작아서 작은 충격에도 외관이 손상될 가능성이 있으며, 25중량부를 초과하는 때에는 기재필름의 무정형 영역이 너무 많아져서 필름 자체가 매우 연질화될 염려가 있다.
또한. 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체의 경우, 함량이 5중량부 미만인 때에는 충격강도를 높이는 효과가 거의 없고, 15중량부를 초과하는 때에는 기재필 름 제조시의 조성물에 열을 가하여 녹였을 때에 혼합이 잘 이루어지지 않고, 기재필름 형성 후 백화현상이 발생할 염려가 있다.
한편, 고밀도 폴리에틸렌의 경우에 함량이 10중량부 미만인 때에는 원하는 강성을 부여하기 힘들며, 25중량부를 초과하는 때에는 기재필름 형성후 과량 첨가분이 기계방향(MD)로 작은 뼈대처럼 나타나는 현상이 발생할 염려가 있다.
또한, 폴리스티렌의 함량이 15중량부 미만인 때에는 표면의 광택을 증가시키는 효과가 미약하고, 25중량부를 초과하는 때에는 표면의 강성이 너무 높아져서 기재필름을 약간 구겼을 때에 쉽게 끊어지는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록용지에 사용되는 기재필름의 일면은 표면 평활도가 98%이상(이하 광택처리면이라 함)이고 다른 일면은 매트처리(이하 매트처리면이라 함)된 것을 특징으로 하는데, 광택처리면을 기록면 방향으로 하는 경우에는 표면의 광택도가 매우 뛰어난 전문가용 사진화상급의 화질을 얻을 수 있고, 매트처리면을 기록면 방향으로 한 경우에는 무광처리된 느낌의 화질을 얻을 수도 있다.
상기에서 표면 평활도가 98%이상이라는 의미는 기재필름의 두께가 200㎛인 경우에 두께 편차가 200±2㎛인 것을 의미한다. 한편, 상기 광택처리면의 표면장력은 40∼48 dyne인 것이 바람직한데, 표면장력이 40dyne 미만인 때에는 프라이머층 코팅시 코팅액의 부착성이 너무 떨어져서 코팅액이 흘러버릴 염려가 있으며, 48dyne을 초과하는 때에는 표면 평활성이 열악해질 우려가 있다. 이미 언급한 바와 같이 표면 광택도가 뛰어난 기록용지를 얻기 위해서는 상기 광택처리면 상에 프라이머층과 잉크흡수층을 차례로 적층시키면 된다.
도 1에는 본 발명에 따라 기재필름을 생산하는 장치에 대한 개략도를 나타내었다. 상기 기재필름 생산장치의 특징적인 구성요소는 시트형성 공정에 구비되어 있는 벨트라인(7)인데, 상기 벨트라인(7)은 두개의 인접한 구동롤(6)과 그 우측의 냉각롤(5)을 둘러싸고 있는 구조로 되어 있으며, 성형롤(8)과 구동롤(6) 사이에 회전방식으로 위치하여 기재필름의 표면 평활도를 조절할 수 있게 된다.
상기 도 1을 참조하면, 배합기(1)는 원료를 배합하는 역할을 하고, 호퍼(2)는 배합된 상기 원료를 일정량씩 압출기(3)로 이송하는 역할을 하며, 상기 압출기(3)는 배합된 원료에 열을 가하여 용융상태로 녹이는 역할을 하는데, 그 온도는 210∼240℃이며, 100∼110rpm으로 회전시키면서 용융시키는 것이 바람직하다. 이때 온도가 210℃ 미만이면 원료의 용융이 충분하지 않아서 기재필름의 물성이 균일하지 않을 염려가 있고, 240℃를 초과하게 되면, 원료가 열분해되어 탄화물이 발생할 우려가 있다. 또한, 상기 회전속도가 100rpm미만이면, 열전도가 낮아서 원료의 균일한 상변화가 어려울 염려가 있고, 110rpm을 초과하게 되면, 회전력이 심하게 발생하여 상기 원료가 T-다이(4)로 흐를 때에 흐름이 원활하지 않을 염려가 있다. 한편, T-다이(4)는 일정한 갭을 조절하여 원하는 두께의 제품을 생산하게 하는 역할을 한다. 상기 갭은 좌우로 자유로이 조절이 가능하며, 갭의 간격에 따라서 기재필름의 두께를 조절할 수 있다.
종래의 실린더 롤을 사용하는 방식에서는 폴리프로필렌 수지의 유동성이 이미 낮아진 상태에서 실린더 롤로 압력을 가하여 눌러, 두께를 일정하게 제조하는데, 이미 유동성이 낮아진 상태에서 압력을 가하는 것이기 때문에 두께 편차가 심 하게 발생하며, 상기 실린더 롤의 표면 연마도가 우수하지 않기 때문에 최종적인 기재필름의 표면 평활도가 낮을 수밖에 없다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 폴리프로필렌 수지의 유동성이 높은 상태에서 T-다이(4)를 통해 매우 균일한 두께의 기재필름을 우선 제조하고, 다음으로 표면의 연마도가 매우 우수한 금속성분의 벨트라인(7)을 사용하여, 그 표면에 닿는 기재필름의 표면을 매우 매끄럽게 성형함으로써 기재필름의 광택처리면의 표면 평활도를 향상시킬 수 있다.
상기 T-다이(4)를 거쳐서 일정 두께로 형성된 기재필름은 구동롤(6)과 성형롤(8)을 거치게 되는데, 상기 성형롤(8)은 미세한 엠보싱(embossing) 면처리가 되어 있어, 기재필름의 일면에 엠보싱 또는 매트(matte)처리를 할 수 있다. 이러한 처리는 기재필름에 종이 재질과 비슷한 촉감을 주거나 사용시 눈의 피로감을 낮출 수 있으며, 이미 언급한 바와 같이 상기 매트처리면상에 프라이머층과 잉크흡수층을 차례로 적층하게 되면, 무광처리된 느낌의 화상을 얻을 수도 있게 한다. 이처럼 무광처리된 느낌의 화상을 원하는 때에는 기록면의 반대면이 광택처리면이기 때문에, 상기 면상에 실리카 입자 등을 포함하는 후면코팅층을 더 구비함으로써 광택을 적절히 조절하고 표면에 거칠은 재질감을 부여할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 상기 매트의 형태는 당업계에 공지되어 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 마블모양, 격자모양, 캔버스모양 등을 가질 수 있다. 상기 무광처리된 느낌의 화상용 기록용지의 경우에는 매트의 형태에 따라 화상의 질감을 변화시킬 수 있으므로 소비자의 다양한 욕구에 부합할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서, 벨트라인(7)을 거친 기재필름은 코로나 처리기(9)를 거치면서 표면장력이 조절되며, 파우더 처리기(10)에서 입자 크기가 매우 작은 파우더로 기재필름의 표면을 처리하여 표면의 블록킹을 방지하도록 하고, 최종적으로 리와인더(11)에 의해 상기 기재필름을 롤 형태로 감게 된다. 상기 파우더로는 예컨대, 실리카, 카올린, 점토, 탄산칼슘, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티탄 또는 인산칼슘 등을 사용할 수 있다.
상기 기재필름의 두께는 50∼350㎛인 것이 바람직한데, 50㎛ 미만인 때에는 기재층이 너무 얇기 때문에, 나중에 잉크 흡수층 코팅시에 기재층의 변형이 생기고 잉크 흡수층 두께의 불균일이 발생할 우려가 있으며, 350㎛를 초과하게 되면 잉크젯 기록용지의 두께가 너무 두꺼워서 종이 걸림현상이 발생할 염려가 있다.
본 발명에 따른 기재필름에는 백색 안료로서 산화티탄, 탈크, 황산바륨, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다. 백색 안료의 평균 입경은 통상 0.05∼0.5㎛, 바람직하기로는 0.1∼0.4㎛이다. 안료의 평균 입경이 0.05㎛ 미만이거나 0.5㎛을 초과하게 되면, 이에 의해 제조된 기재필름의 투과 밀도(OD)가 너무 낮을 염려가 있으며, 최종적인 기록 용지의 광 투과 방지성능이 충분하지 않은 경향이 있다. 한편 첨가되는 백색 안료의 양은 0.5∼20중량%, 바람직하게는 1∼17중량% 이다. 상기 첨가량이 0.5중량% 미만이면 기재필름의 투과 밀도가 낮고, 이를 포함하여 제조된 기록용지의 광 투과 방지 성능이 낮은 경향이 있다. 한편, 첨가된 안료의 양이 20중량%를 초과하면 기재필름은 그 제조 과정에서 파단되기 쉽거나, 또는 제조된 기재필름의 기계적 강도가 매우 낮은 경향이 있다. 본 발명에 따른 백색 안료로서는, 은폐성이 높은 이산화티탄 입자와 탄산칼슘 및 탈크의 혼합물이 바람직하게 사용된다. 상기, 이산화티탄 입자의 결정 형태는, 아나타제(anatase)형 또는 루틸(rutile)형이지만, 색상 및 내후성 면에서 아나타제형이 바람직하다. 한편, 상기 기재필름 내에서의 이산화티탄 입자의 분산성 및 내후성을 향상시키기 위해서, 이산화티탄 입자의 표면을 알루미늄, 규소, 아연 등의 산화물 및/또는 유기 화합물로 처리될 수 있다.
한편, 본 발명에 사용되는 기재필름은 상기 구성성분 이외에도 대전방지성을 부여하기 위한 대전방지제, 형광증백제, 착색제, 소포제, 산화방지제, 자회선 흡수제 또는 소광제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록용지는 기재필름과 잉크흡수층의 부착성을 향상시키기 위하여 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 프라이머층을 사용하는 것을 특징으로 하는데, 상기 프라이머층은 기본적으로 비극성으로서, 기재필름과의 부착성이 우수함과 동시에, 히드록시기가 치환되어 있기 때문에 친수성인 성질을 부여할 수 있어서, 상기 잉크흡수층과의 부착성도 향상시킬 수 있다는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 히드록시기는 후술하는 이소시아네이트기와 가교반응에 의해 우레탄 결합을 형성함으로써 강성을 비롯한 전체적인 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 프라이머층의 신율은 상기 기재필름의 신율보다 크다는 것을 특징으로 하는데, 그 이유는 최종적인 잉크흡수층을 코팅하는 경우에 기재필름은 장력에 의해 약간 늘어나게 되는데, 이때 프라이머층의 신율이 상기 기재필름보다 낮게 되 면, 프라이머층의 표면에 미세한 크랙 현상이 발생하게 되어 최종적인 기록용지의 화질이 열악해질 염려가 있기 때문이다. 일반적으로 본 발명에 사용되는 기재필름의 신율은 70℃에서 1000분 방치한 경우에 약 3∼4%이기 때문에, 상기 프라이머층의 신율은 4%를 초과하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 잉크젯 기록용지의 프라이머층에 사용되는 상기 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지는 비닐아세테이트의 함량이 20∼40중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 알콜 공중합체인 것이 바람직한데, 상기 에틸렌 비닐아세테이트 알콜 공중합체는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체를 가수분해하여 제조할 수 있다. 상기 비닐아세테이트의 함량이 20중량% 미만이면 잉크흡수층과의 부착성이 좋지 않고, 40중량%를 초과하면 기재층과의 부착성이 떨어지며, 녹는점이 너무 낮아진다는 문제점이 있다. 한편, 상기 에틸렌 비닐아세테이트에 존재하는 아세테이트기의 가수분해 정도를 비누화도라고 표시하는데, 이러한 비누화도에 따라 고분자의 물리적, 화학적 성질이 달라진다. 본 발명에서는 상기 비누화도가 80∼90%인 것이 바람직한데, 80% 미만인 때에는 내용제성이 떨어지고, 90%를 초과하는 때에는 히드록시기에 의한 자체 수소결합으로 인해 잉크흡수층과의 친화도가 떨어질 염려가 있다. 상기 프라이머층 형성용 조성물에서 상기 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지의 함량은 5∼10중량%인 것이 바람직한데, 5중량% 미만인 때에는 접착력이 부족하고, 10중량%를 초과하는 때에는 프라이머층 형성용 조성물 제조시에 자체 반응이 너무 많이 일어나 응고 성분이 발생할 수 있으며, 잉크 흡수층과의 결합력도 너무 높아져서 표면의 크랙현상이 발생할 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 상기 프라이머층은 3관능성 이소시아네이트 화합물을 더 포함하는 것일 수 있는데, 상기 3관능성 이소시아네이트 화합물은 특별히 제한되지는 않으며, 예컨대, 1,6,11-운데카 트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아네이트-4-이소시아네이트메틸 옥탄, 1,3,6-헥사메틸렌 트리이소시아네이트 등을 들 수 있다. 상기 이소시아네이트 화합물은 프라이머층 자체에 존재하는 히드록시기와 반응하여 가교결합을 형성함으로써 강성을 향상시키고, 컬링을 방지하는 역할을 하는 것은 물론, 잉크흡수층에 존재하는 폴리비닐알콜의 히드록시기와 반응함으로써 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 상기 관능기가 3관능기 미만인 때에는 가교결합의 밀도가 부족하기 때문에 접착력 등의 물성의 향상이 충분치 않고, 3관능기를 초과하는 때에는 기록용지가 너무 경직하게 될 염려가 있다. 한편, 상기 3관능성 이소시아네이트 화합물의 함량은 1∼5중량%인 것이 바람직한데, 1중량% 미만인 때에는 첨가효과가 거의 없고, 5중량%를 초과하는 때에는 기록용지가 너무 경직하게 될 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 프라이머층은 입자 크기가 10∼500nm인 실리카 입자를 더 포함하는 것일 수 있는데, 상기 실리카 입자의 역할은 블록(block) 현상을 방지하고, 표면에 슬립성을 부여하기 위함이다. 상기 입자 크기가 10nm 미만인 때에는 표면의 슬립(slip)성이 낮아 블록킹(blocking)현상이 발생할 수 있고, 500nm를 초과하는 때에는 코팅 후 표면이 거칠어지며, 이후 잉크 흡수층 코팅시 외관상 도트(dot) 현상이 발생할 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 한 편, 상기 실리카 입자의 함량은 1∼3중량%인 것이 바람직한데, 1중량%미만인 때에는 첨가효과가 거의 없고, 5중량%를 초과하는 때에는 실리카 입자 중에 프라이머 층 표면으로 올라온 부분의 양이 많아져서 이후 잉크 흡수층과의 부착성이 떨어질 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 상기 프라이머층의 두께는 0.15㎛인 것이 바람직한데, 0.1㎛ 미만인 때에는 프라이머층의 효과가 충분치 않고, 5㎛를 초과하는 때에는 실리카 입자가 프라이머층의 내부에 묻혀버리기 때문에 실리카 입자 첨가의 효과를 거두기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 프라이머층 형성용 조성물에는 용매로서 톨루엔, 에틸 아세톤 및 메틸 에틸 케톤이 사용되는데, 상기 프라이머층을 형성하기 위한 방법으로는 그라비어 코팅법이 일반적으로 사용된다. 상기 프라이머층 형성용 조성물에는 자외선 차단제, 산화방지제 등을 첨가함으로써 기록용지의 전체적인 내광성을 향상시킬 수도 있다.
상기 프라이머층을 형성하기 위한 방법을 상세히 설명하면 이하와 같다.
우선 상기 조성에 따른 코팅액을 제조한 후에, 호퍼에 상기 코팅액을 투입한 후, 러버롤과 메쉬로 이루어진 동판 사이를 기재필름이 통과하도록 하여 코팅이 이루어지게 된다. 상기 동판은 상기 코팅액에 일부 담지되어 있으며, 메쉬 셀 속에 코팅액이 충분히 담지되도록 한 다음에, 나이프를 표면처리를 하여 일정량만 코팅이 될 수 있도록 한다. 상기 기재필름은 메쉬가 회전하는 방향으로 주행하게 되며, 이때 러버롤로 유격이 없도록 눌러주어 전체폭으로 일정량만 코팅이 되도록 해준 다.
본 발명에 의한 잉크젯 기록용지에 사용되는 잉크흡수층은 양이온성 폴리비닐알콜, 무기물 충진제, 메탄올, 디메틸포름아미드, 초산 및 물을 포함하는 것일 수 있다. 상기 잉크흡수층을 형성하는 조성물 중 물 100중량부를 기준으로 상기 양이온성 폴리비닐알콜의 함량은 5∼15중량부이고, 무기물 충진제의 함량은 10∼35중량부이며, 메탄올의 함량은 10∼40중량부이고, 디메틸포름아미드의 함량은 10∼40중량부이며, 초산의 함량은 1∼3중량부일 수 있다.
상기 양이온성 폴리비닐알콜은 예컨대, 측쇄가 4차 암모늄염으로 치환된 폴리비닐알콜일 수 있으며, 본 발명에서는 바인더로서 사용된다. 상기 양이온성 폴리비닐알콜은 미세기공을 형성할 수 있어 잉크 흡수 능력이 우수하고, 히드록시기가 존재하기 때문에, 다량의 수용성 성분을 담지할 수 있다는 특징이 있다. 일반적으로 잉크는 음이온성을 나타내기 때문에 양이온성 폴리비닐알콜을 사용함으로써 잉크와 이온결합을 형성하도록 하며, 이러한 이온 결합이 존재하기 때문에 잉크가 흡수된 이후에는 수분 및 열에도 안정하게 된다. 상기 양이온성 폴리비닐알콜의 함량이 5중량부 미만인 때에는 잉크 흡수 능력이 낮아지고 알루미나 졸과의 부착력이 낮아져서 알루미나졸이 표면에 들뜨는 현상이 발생하며, 15중량부를 초과하는 때에는 폴리비닐알콜과 프라이머층의 3관능성 이소시아네이트 화합물과의 가교반응이 증가하여 표면 경직도가 높아져서 표면에서 크랙이 발생할 염려가 있다.
한편, 상기 무기물 충진제는 잉크 흡수층의 잉크 흡수도를 향상시키고, 염료의 정착성을 보완해주는 역할을 하며, 바인더 단독 사용시 발생할 수 있는 필름들 간의 블록킹 현상을 없애고 광택도를 향상시키는 등의 역할도 한다. 상기 충진제로서는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지는 않지만, 알루미나졸 또는 실리카졸인 것이 바람직하며, 그 입자크기는 30∼200nm인 것이 바람직한데, 입자 크기가 작아질수록 광택도가 향상되지만 잉크 흡수성이 저하되며, 입자크기가 너무 크게 되면 광택도와 투명도를 저하시킬 염려가 있다. 한편, 상기 무기물 충진제의 함량이 10중량부 미만인 때에는 첨가에 의해 얻을 수 있는 효과가 미약하고, 35중량부를 초과하는 때에는 과량의 무기물 충진제가 표면에서 뭉쳐서 작은 알갱이처럼 나타나는 현상이 발생할 염려가 있다.
본 발명에 따른 잉크 흡수층에 사용되는 메탄올은 용제로서 사용되는 것이며, 표면 장력을 낮추어 주고, 표면 레벨링성을 우수하게 하는 역할을 한다. 한편, 디메틸 포름아미드는 끓는점이 약 333℃로서 매우 높기 때문에 코팅액의 안정성을 증가시키고 표면의 크랙을 방지하는 역할을 한다. 상기 메탄올의 함량이 10중량부 미만인 때에는 레벨링성을 유지시키기 못해, 외관상 레인보우 현상이 발생할 염려가 있고, 국부적으로 코팅두께가 일정하지 못할 염려가 있으며, 40중량부를 초과하는 때에는 오히려 표면의 레벨링성이 떨어지며 잉크 흡수능력 역시 감소하는 경향이 있다.
또한, 디메틸 포름아미드의 양이 10중량부 미만인 때에는 첨가효과가 부족하고, 40중량부를 초과하는 때에는 디메틸 포름 아미드의 건조가 완벽하게 일어나지 않아 완제품에서 냄새가 나며, 미 건조에 의해 표면에서 묻어나는 현상이 발생할 염려가 있다.
한편, 본 발명에 따른 잉크 흡수층에 사용되는 초산은 알루미나의 표면 안정성을 증가시키는 역할을 하는데, 구체적으로는 알루미나 표면에 음전하를 공급함으로써 입자간의 반발력에 의해 알루미나의 분산성을 향상시킬 수 있다. 상기 초산의 함량이 1중량부 미만인 때에는 첨가효과가 거의 없고, 3중량부를 초과하는 때에는 완제품에서 초산 냄새가 심하게 발생하기 때문에 바람직하지 않다.
상기 잉크 흡수층 형성용 조성물에는 가교제, 정착제, 염료, 형광 염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 레벨링제, 소포 및 탈포제, 윤활제, 컬링방지제 등의 기타 첨가제를 더 부가하여 물성을 보완할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크 흡수층의 두께는 15∼60㎛인 것이 바람직한데, 상기 두께가 15㎛이하일 경우에는 잉크 흡수능력이 낮아 인쇄후 잉크를 100% 흡수하지 못하여 잉크 번짐 현상이 나타나게 되고, 60㎛ 이상일 경우에 에는 잉크 흡수능력에는 문제가 없으나, 잉크 흡수층이 두꺼워지기 때문에 표면에서 깨짐 현상이 발생할 염려가 있다.
상기 레벨링제는 잉크 흡수층의 표면의 평활도를 향상시키기 위해서 사용하며, 계면활성제를 사용한다. 상기 사용량은 잉크 흡수층 조성물 100중량부를 기준으로 2∼5중량부인 것이 바람직한데, 2중량부 미만인 때에는 레벨링제의 첨가효과가 미약하고, 5중량부를 초과하는 때에는 표면 광택도가 저하될 염려가 있다.
가교제는 바인더 성분 및 충진제 성분을 가교시켜 내수성 및 표면 강도를 증가시키는 역할을 하는데, 가교제로는, 예를 들어, 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물, 또는 그 혼합 물 등이 사용될 수 있다.
상기 잉크흡수층은 공지의 코팅방법 예컨대, 딥코팅(dip coating), 립코팅(lip coating), 코마코팅(comma coating), 다이코팅(die coating) 또는 그라비어 코팅(gravuer coating)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 잉크젯 기록용지의 기록면의 반대면에는 연속급지를 향상시키고, 컬링을 방지하기 위하여, 후면코팅층을 더 형성시킬 수 있는데, 상기 후면코팅층은 잉크흡수층에 사용되는 폴리비닐알콜이나, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계열의 고분자와 가교제로서 이소시아네이트계열의 화합물을 사용하여 형성할 수 있으며, 표면에 거친 느낌을 주기 위하여 실리카 입자, PMMA 비드 등을 상기 바인더 100중량부를 기준으로, 0.5∼10 중량부로 사용할 수 있다. 한편, 후면코팅층에 컬러를 구현할 필요가 있는 경우에는 통상적으로 사용되는 내광성 안료를 사용할 수 있다. 이처럼 제조된 후면코팅조성물을 딥코팅(dip coating), 립코팅(lip coating), 코마코팅(comma coating), 다이코팅(die coating) 또는 그라비어 코팅(gravuer coating)법 등 통상적인 코팅법을 사용하여 약 1∼20㎛(Dry 상태 기준) 두께로 코팅하면 제품의 컬링현상이 개선되고, 연속급지 특성이 향상된다.
본 명세서에서 강성은 굽힘강성을 의미하며, 일반적으로 탄성율과 이차모멘트의 곱으로 나타내어지지만, 그 값은 물체의 단면적의 형상에 의존하기 때문에 같은 물질이라도 그 값이 달라질 수 있다. 본 발명에 따른 기록용지의 강성 (stiffness)은 평량 200g/cm2을 기준으로 MD 800∼1000 mg이고, CD 500∼700 mg(Gurley type stiffness tester)인 것을 특징으로 하는데, 이는 동일한 평량을 기준으로 할 때 통상적인 폴리프로필렌 재질의 인쇄지의 강성보다는 크고, 통상적인 수지코팅지의 강성보다는 작은 값이다. 본 발명에 따른 기록용지는 이처럼 강성이 적절한 범위이기 때문에 급지성이 우수하며, 연속인쇄시에도 종이걸림 현상이 없어서 작업성이 우수하다는 장점이 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
1-(1) 기재필름의 제조
폴리프로필렌(SK 주식회사 제조, H221P) 40 중량부, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체(SK 주식회사 제조, R930Y) 15 중량부 및 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체(SK 주식회사 제조, FT210) 10 중량부, 평균입경이 50㎛인 TiO2 10중량부, CaCO3 3중량부, 탈크 2중량부, 고밀도 폴리에틸렌 9중량부 및 폴리스티렌 11중량부를 배합기에서 균일하게 혼합한 후 호퍼로 이송하였다. 상기 배합된 원료를 호퍼에서 일정량씩 지속적으로 압출기로 이송한 다음, 압출기에서 약 100rpm의 속도로 회전시키며 약 210℃의 온도로 가열한 뒤, 용융상태로 T-다이로 이송하였다. 상기 T-다이로 이송된 용융상태의 원료를 T-다이의 갭에 의해 200㎛ 두께로 사출하고, 벨트라인을 통해 성형롤과 구동롤간을 통과시켰다. 다음으로, 상기 필름을 냉각롤을 거치게 하여 냉각시킨 후, 약 9000V의 전압에 의한 코로나처리 및 파우더 처리의 후처리 공정을 거치도록 한 다음, 5kgf의 장력으로 리와인딩하여 기재필름 롤을 제조하였다. 상기 기재필름의 최종 두께는 200㎛이고, 광택처리면의 표면 평활도는 98%이며, 표면장력은 40 dyne이었다.
1-(2) 프라이머층의 제조
플라스크에 200ml의 에틸알콜과 0.5g의 금속나트륨을 넣은 후, 비닐아세테이트의 함량이 28중량%인 비닐 아세테이트 공중합체(Dupont사 제조, Elvax 250) 10g을 첨가하고 6시간 동안 환류시킨 다음, 5%의 염산용액으로 중화시키고, 물 및 알콜로 세척하여 비누화도가 90%인 비닐 아세테이트 알콜 공중합체를 얻었다. 상기 비닐 아세테이트 알콜 공중합체 6 중량부, 입자크기가 50 nm인 실리카 0.5중량부, 이소시아네이트(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd사 제조, Coronate HX) 1.5중량부를, 톨루엔 7중량부, 에틸아세테이트 43중량부, MEK 42중량부를 혼합한 용제에 용해시켜 코팅액을 제조하였다. 다음으로, 상기 코팅액을 호퍼에 투입한 후, #175 메쉬를 사용한 통상적인 그라비어 코팅법을 이용하여 상기 실시예 1-(1)에서 제조한 기재필름의 광택처리면 상에 코팅하였으며, 50℃에서 건조하였고, 상기 코팅의 건조 두께는 0.5㎛였다.
1-(3) 잉크흡수층의 제조
평균입자크기가 100nm인 알루미늄 이소프로필 옥사이드 15중량부, 양이온성 PVA(Nippon Gohsei사 제조, Gohsefimer K) 5 중량부, 아세트산 3 중량부를, 메탄올 14 중량부, DMF 10 중량부 및 물 50중량부를 혼합한 용제에 용해시키고 호모 믹서 를 사용하여 코팅액을 제조한 다음, 상기 코팅액을 기어 펌프를 통해 호퍼로 투입하고, 딥코팅법을 사용하여 30㎛ 두께의 잉크흡수층을 제조하였다.
실시예 2
2-(1) 기재필름의 제조
고밀도 폴리에틸렌을 7중량부 혼합하고, T-다이의 갭의 간격을 조절하여 사출 두께를 230㎛으로 하였으며, 코로나 처리 전압을 10,000V로 한 것을 제외하고 상기 실시예 1-(1)과 동일한 방법으로 기재필름 롤을 제조하였다. 상기 기재필름의 광택처리면의 표면 평활도는 98%이며, 표면장력은 44 dyne이었다.
2-(2) 프라이머층의 제조
나이프를 조절함으로써 코팅의 건조 두께를 3㎛로 한 것을 제외하고 상기 실시예 1-(2)와 동일한 방법으로 프라이머층을 제조하였다.
2-(3) 잉크흡수층의 제조
잉크 흡수층의 두께를 40㎛로 한 것을 제외하고 상기 1-(3)과 동일한 방법으로 잉크흡수층을 제조하였다.
2-(4) 후면코팅층의 제조
기재층의 뒷면에 컬링 방지를 위하여 후면코팅층을 형성시켰다. 상기 후면코팅층은 Tg가 120℃인 아크릴 고분자와 이소시아네이트계열의 가교제(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd사 제조, Coronate HX)를 포함하는 바인더 수지에, 상기 바인더 수지 100중량부를 기준으로 평균입자크기가 100nm인 실리카 입자 5중량부를 포함하는 조성물을 그라비아 코팅법에 의해 10㎛(건조상태 기준)로 코팅하 여 제조하였다.
실시예 3
프라이머층과 잉크흡수층을 매트처리면 상에 코팅한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 기록용지를 제조하였다.
시험예 1
표면광택도, 기재필름과 잉크흡수층의 접착성 및 종이걸림현상 유무를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기에서 표면광택도는 ASTM D2457에 따라 측정하였으며, 측정각도는 60°였다. 한편, 잉크 흡수층의 접착성 테스트는 ASTM D3359-93에 따라 실시하였으며, 사용된 테이프는 일본의 Sekisui Tape였다. 또한, 종이걸림현상에 대한 테스트는 1440DPI 의 Epson의 1290모델을 사용하여 인화지를 10매씩 연속으로 급지하며 종이걸림 현상 여부를 테스트하였다.
표면 광택도 기재필름과 잉크흡수층의 접착성 종이걸림여부
실시예 1 63% 양호 없음
실시예 2 52% 양호 없음
실시예 3 20% 양호 없음
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 기록용지는 기재필름과 잉크흡수층의 접착성이 우수하기 때문에 양자가 들뜨는 현상을 방지할 수 있고, 강성(stiffness)이 적절한 범위 내이므로 연속 인쇄시에도 종이 걸림 현상이 발생하지 않으며, 실제 사진용지와 거의 동일한 재질감을 가지기 때문에, 화상 품질이 매 우 우수하다. 또한, 매트처리면을 기록면으로 하는 경우에는 무광처리된 느낌을 줄 수 있기 때문에 수요자의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 호모 폴리프로필렌, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리스티렌을 포함하는 기재필름; 신율이 상기 기재필름의 신율보다 크며, 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 프라이머층; 및 잉크흡수층을 포함하는 잉크젯 기록용지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기재필름은 호모 폴리프로필렌 100중량부를 기준으로, 프로필렌과 에틸렌의 랜덤 공중합체 5∼25 중량부, 프로필렌과 에틸렌의 블록 공중합체 5∼ 15중량부, 고밀도 폴리에틸렌 10∼15중량부 및 폴리스티렌 15∼25중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기재필름 일면의 표면 평활도는 98%이상이고 표면장력이 40∼48dyne이며, 상기 면상에 프라이머층과 잉크흡수층이 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기재필름의 일면은 매트처리가 되어 있고, 상기 매트처리 면상에 프라이머층과 잉크흡수층이 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 히드록시 치환기를 가지는 폴리올레핀계 수지는 비닐아세테이트의 함량이 20∼40중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 알콜 공중합체인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 에틸렌 비닐아세테이트 알콜 공중합체의 비누화도는 80∼90%인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 프라이머층은 3관능성 이소시아네이트 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 프라이머층은 입자 크기가 10∼500nm인 실리카 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 프라이머층의 두께는 0.1∼5㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 잉크흡수층은 양이온성 폴리비닐알콜, 무기물 충진제, 메탄올, 디메틸포름아미드 및 초산을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 잉크흡수층의 두께는 15∼60㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 잉크흡수층은 레벨링제를 더 포함하며, 상기 레벨링제의 함량은 잉크흡수층 조성물 100중량부를 기준으로 25중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 후면코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록용지.
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