KR100663132B1 - 잉크젯 기록매체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

오프셋 인쇄가 가능하고 잉크젯 기록적성도 우수하며, 고속도공이 가능한 트랜스퍼 롤코터로 제조가능한 잉크젯 기록매체의 제조방법을 제공한다. 지지체의 적어도 한쪽의 면에, 안료 및 바인더를 주성분으로 하는 도공액을 트랜스퍼 롤코터로 도공후, 건조하여 잉크 수용층을 설치하는 잉크젯 기록매체의 제조방법으로서, 도공액의 허큘리스 점도가 5~30mPaㆍs이고, 또한 상기 안료가 흡유량 90~200ml/100g, BET비표면적 45~200㎡/g, 평균 입자경 1.0~3.0㎛의 합성 실리카, 및/또는, 흡유량 100~250ml/100g, BET비표면적 5~150㎡/g, 평균 입자경 1.0~10㎛의 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 함유한다.

Description

잉크젯 기록매체의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING INKJET RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 트랜스퍼 롤코터에 의해 잉크 수용층(ink absorbing layer)을 형성시키는 잉크젯 기록매체의 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록방식은, 각종 방법에 의해 비약시킨 잉크의 미소액적을, 종이 등의 기록용지에 부착시켜 화상이나 문자를 형성시키는 기록방식이다. 이 기록방식은, 고속화, 풀 컬러화가 용이한 데다가, 기록시의 소음이 적고, 장치가 저가격인 것도 있어서, 가정 사용자용으로서 놀랍게 보급되고 있다. 또한, 상업용도의 분야에 있어서, 가변정보(공공요금이나 크레디트의 청구서나 영수증, 배송용 전표, 광고 등)의 인쇄는, 종래 난임팩트(non impact)(NIP)인쇄를 사용하고 있었지만, 최근 에는 라인 헤드를 갖는 고속 잉크젯 프린터에 의한 인쇄로 대체되기 시작하고 있다.
잉크젯 기록방식에 사용하는 기록매체는, 안료를 포함하는 잉크 수용층을 설치하지 않은 비도공지 타입과, 안료를 포함하는 잉크 수용층을 설치한 도공지 타입으로 크게 나뉘고, 통상, 홈페이지 인쇄나 비지니스 리포트에는 저렴한 비도공지 타입의 것이 사용되고, 디지탈 카메라 등의 출력에는 고정세 화상을 재현할 수 있 는 도공지 타입의 것이 사용되고 있다.
특히, 잉크젯 기록방식의 용도확대에 따라, 도공지 타입의 잉크젯 기록매체로서, 양면에도 인쇄가능하고 고정세 화상을 저렴하게 재현할 수 있는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 잉크젯 기록매체의 생산성을 향상시켜서 코스트 저감을 도모하기 위해서, 온-머신(on-machine) 코터로 제조할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
또한, 잉크젯에 의한 인자(印字) 전에, 기록매체에 미리 오프셋 인쇄로 배경(괘선이나 로고 마크 등)이 인쇄되는 경우도 있어, 잉크젯 기록매체에는 오프셋 인쇄적성도 요구되고 있다.
온-머신 코터로 잉크젯 기록매체를 제조하는 기술로서는, 오프셋 인쇄 가능한 잉크젯 기록용지를 온-머신 코터로 제조하는 기술(예컨대, 특허문헌 1 참조)이나, 보통지의 감촉을 갖는 잉크젯 기록용지의 제조 기술(예컨대, 특허문헌 2 참조)이 개시되어 있다. 또한, 일반 인쇄용지를 고속으로 제조하는 기술로서는, 게이트롤 코터로 인쇄용 안료도피지(顔料塗被紙)를 제조하는 기술(예컨대, 특허문헌 3 참조)이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특개 2002-127587호 공보
특허문헌 2 : 일본국 특개평 4-219267호 공보
특허문헌 3 : 일본국 특개평 6-25997호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1 기재의 기술의 경우, 온-머신 코터라도 트랜스퍼 롤코터(게이트 롤코터, 로드미터링 사이즈프레스, 블레이드미터링 사이즈프레스 등)에서의 제조는 불가능하고, 에어나이프 코터를 적용할 수 있는 것에 불과하다. 트 랜스퍼 롤코터로 도공하기 위해서는 도료의 하이쉐어(high shear) 점도를 낮게 할 필요가 있지만, 특허문헌 1 기재의 기술의 경우, 도료의 하이쉐어 점도를 낮게 하기 위해서 도료의 고형분을 낮게 한 결과, 트랜스퍼 롤코터에서는 소정의 도공량을 부여할 수 없다. 한편, 소정의 도공량을 얻기 위해서 도료의 고형분을 높게 하면, 트랜스퍼 롤코터에서의 도공불량이 생겨버린다. 한편, 에어나이프 코터에서는, 양면에 잉크 수용층을 설치한 잉크젯 기록매체를 저렴하게 생산하는 것이 곤란하기 때문에, 양면 인쇄가능한 잉크젯 기록매체의 실현이 불가능하다.
또한, 상기 특허문헌 2 기재의 기술의 경우, 기지(基紙)에 도포하는 피복층용 도료의 낮은 전단속도에서의 B형(Brookfield) 점도가 1~100Paㆍs로 매우 높기 때문에, 필름 트랜스퍼 롤코터를 사용해서 고속도공을 행하면, 롤로부터 종이가 박리하는 경우의 박리 패턴에 기인하는 도공결함이 두드러지는 등의 문제가 생기고, 고속에서의 도공처리는 곤란했다. 또한, 이 기술은, 보통지의 감촉을 겨냥한 것이기 때문에, 피복층 중의 안료의 존재비율이 낮고, 잉크의 흡수용량이 부족하여, 충분한 잉크젯 적성이 얻어지지 않는 결점이 있었다.
한편, 상기 특허문헌 3 기재의 기술은, 일반적인 안료 도피지(塗被紙)의 제조 기술을 개시하는 것에 지나지 않고, 잉크젯 인쇄 적성에 관해서는 전혀 검토되어 있지 않다. 따라서, 본 발명의 목적은, 오프셋 인쇄가 가능하고 잉크젯 기록 적성도 우수하며, 고속도공이 가능한 트랜스퍼 롤코터로 제조가능한 잉크젯 기록매체의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 전술한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 안료중에 소정의 실리카, 또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 함유시키고, 또한 소정 점도의 도공액을 사용하는 것에 의해, 트랜스퍼 롤코터를 사용하여 우수한 성능을 갖는 잉크 수용층을 형성할 수 있다는 것을 발견했다.
즉, 본 발명의 상기의 목적은, 지지체의 적어도 한쪽의 면에, 안료 및 바인더를 주성분으로 하는 도공액을 트랜스퍼 롤코터로 도공후, 건조하여 잉크 수용층을 설치하는 잉크젯 기록매체의 제조방법으로서, 상기 도공액의 허큘리스 점도(Hercules viscosity)가 5~30mPaㆍs이고, 또한, 상기 안료가 흡유량 90~200ml/100g, BET비표면적 45~200㎡/g, 평균 입자경 1.0~3.0㎛의 합성 실리카, 및/또는, 흡유량 100~250ml/100g, BET비표면적 5~150㎡/g, 평균 입자경 1.0~10㎛의 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법에 의해 달성되었다.
상기 합성 실리카가, 규산소다 수용액을 미네랄산(mineral acid) 및/또는 산성 금속염 수용액에 의해 중화해서 얻어진 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄한 것이나, 상기 합성 실리카가 규산소다 수용액을 황산알루미늄 수용액에 의해 중화해서 얻어진 합성 실리카인 것이 바람직하다.
상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물은, 경질 탄산칼슘과 알칼리성의 규산 금속염 수용액을 혼합한 액에, 상기 액의 자비(煮沸)온도 이하의 온도에서 미네랄산을 첨가하여 액의 pH를 7~9로 조정해서 얻어지는 것이 바람직하고, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물에 있어서, 경질 탄산칼슘/실리카의 고형분 중량비가 30/70~70/30인 것이 바람직하다.
상기 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄해서 얻어지는 상기 합성 실리카, 및/또는 상기 pH로 조정해서 얻어지는 상기 경질 탄산칼슘-실리카 복합물을, 건조 공정을 거치지 않고 도공액중에 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 안료가, 상기 합성 실리카 및/또는 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물, 및 평균 입자경 0.2~1.0㎛의 경질 탄산칼슘을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 트랜스퍼 롤코터가 게이트 롤코터인 것, 상기 잉크 수용층의 도공량이 편면당 2~7g/㎡인 것, 또는, 상기 도공액중에 양이온성 수지를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 잉크젯 기록매체의 제조방법에 의하면, 높은 잉크젯 적성(인자 농도, 내수성 등)을 갖고, 오프셋 인쇄적성도 더불어 갖는 잉크젯 기록매체를, 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 또, 잉크 수용층을 양면에 설치하는 것도 용이하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 본 발명의 잉크젯 기록매체의 제조방법은, 지지체의 적어도 한쪽의 면에, 이하의 도공액을 트랜스퍼 롤코터로 도공해서 잉크 수용층을 설치하여 행한다. 필요에 따라서 양면에 잉크 수용층을 도공할 수 있다.
본 발명에 사용되는 지지체는, 시트상이면 어느 것을 사용해도 좋지만, 특히 목재섬유를 원료로 하는 미도공지를 사용하는 것이 바람직하다. 이 종이는 초지용 펄프를 주체로 하여 구성된다. 초지용 펄프로서는 LBKP, NBKP 등의 화학펄프나, GP, TMP 등의 기계펄프 및 고지펄프를 들 수 있지만, 본 발명은 특별히 이들에 한정되는 것은 아니고, 또한, 이들은 필요에 따라서 단독 또는 병용할 수 있다. 더욱이, 원지중에 내첨하는 전료나 사이즈제, 지력증강제 등의 각종 내첨약품에 관해서도 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 전료 및 각종 내첨약품 중에서 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 소포제, pH조정제, 염료, 유기안료, 형광염료 등을 원지에 내첨하는 것도 가능하다.
잉크 수용층은, 안료 및 바인더를 주성분으로 하는 소정의 점도의 도공액을 도공해서 형성한다. 도공액의 점도에 관해서는 후술한다.
<도공액의 안료>
도공액의 안료는, 흡유량 90~200ml/100g, 바람직하게는 100~180ml/100g, BET비표면적 45~200㎡/g, 바람직하게는 60~200㎡/g, 평균 입자경 1.0~3.0㎛의 합성 실리카, 및/또는, 흡유량 100~250ml/100g, 바람직하게는 110~240ml/100g, BET비표면적 5~150㎡/g, 바람직하게는 10~130㎡/g, 평균 입자경 1.0~10㎛의 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 함유한다.
<합성 실리카>
상기 합성 실리카의 흡유량이 90ml/100g 미만이면, 얻어진 잉크 수용층의 잉크 흡수성이 저하하고, 200ml/100g을 넘으면 잉크 수용층의 표면강도가 저하(예컨대 오프셋 인쇄적성이 저하)한다. 또한, 합성 실리카의 BET비표면적이 45㎡/g 미만이면 잉크 흡수성이 저하하고, 200㎡/g을 넘으면 도공액의 점도가 높아져서 조업성 (예컨대, 온-머신 도공적성)이 악화한다. 또한, 합성 실리카의 평균 입자경이 1.O㎛ 미만이면, 실리카의 공극량이 저하해서 잉크를 유지하기 어려워지고, 잉크가 도공층 내부나 지지체 내부에 침투해서 인자 농도가 저하한다. 한편, 평균 입자경이 3.O㎛를 넘으면, 실리카 자체의 불투명도가 높아져서 인자농도가 저하한다. 또, 실리카의 평균 입자경은, 레이저법 입도측정기(예컨대, 멜번사제의 상품명 : 마스터사이저 S형)를 사용해서 측정할 수 있다.
상기 합성 실리카로서, 규산소다 수용액을 미네랄산 및/또는 산성 금속염 수용액에 의해 중화해서 얻어진 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄 처리해서 얻어진 합성 실리카를 사용하면, 잉크젯 적성과 오프셋 인쇄적성을 함께 구비하므로 바람직하다.
상기 산성 금속염 수용액을 구성하는 금속 원소로서는, 예컨대 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등의 알칼리토류 금속원소, 또는, 티탄, 지르코늄, 니켈, 철, 알루미늄 등을 들 수 있고, 산성 금속염 수용액으로서는 산성 금속황산염을 들 수 있다. 특히, 산성 금속 황산염인 황산알루미늄 수용액을 사용하면, 도공액의 고형분 농도를 높게할 수 있을 뿐만 아니라, 고형분 농도가 높은 경우라도 허큘리스 점도(하이쉐어 점도)를 낮게 유지할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 산성 금속염 수용액의 배합량은, 규산소다 중화당량의 5~60%(중화당량에 대한 %)가 바람직하고, 그 이외에는 미네랄산을 사용하는 것이 바람직하다.
미네랄산 및/또는 산성 금속염 수용액은, 규산소다를 중화해서 합성 실리카 슬러리를 얻는 경우, 중화에 사용하는 것이며, 바람직하게는 미네랄산과 산성 금속염 수용액의 양쪽을 사용한다. 바람직한 배합 비율은, 당량비로 미네랄산 : 산성 금속염 수용액=95:5~40:60이다. 미네랄산과 산성 금속염 수용액의 양쪽을 사용하는 경우, 이들을 1종류씩 차례로 중화에 사용해도 좋고, 이들을 혼합한 것을 중화에 사용해도 좋다.
상기 합성 실리카는, 예컨대, 일본국 특개 2002-274837호 공보에 기재된 방법으로 얻어진 합성 실리카 슬러리를, 공지의 분쇄 처리기(샌드 글라인더 등)로 더 습식분쇄하므로써 얻을 수 있다.
<경질 탄산칼슘―실리카 복합물>
경질 탄산칼슘―실리카 복합물은, 실리카의 특성과 경질 탄산칼슘의 특성을 겸하여 구비한 것으로 생각되고, 이들의 배합비율 등을 조정하는 것에 의해, 도공액의 점도, 얻어진 잉크 수용층의 잉크 흡수성이나 인자 농도 등을 적절하게 조정할 수 있다는 이점이 있다. 경질 탄산칼슘―실리카 복합물의 흡유량, BET비표면적, 평균 입자경을 상기 범위로 규정하는 이유는, 상기 합성 실리카의 경우와 동일하다. 또, 경질 탄산칼슘―실리카 복합물에 있어서의, 경질 탄산칼슘/실리카의 고형분 중량비 (CaCO3/SiO2)가 30/70~70/30인 것이 바람직하다. 상기 비가 30/70 미만인 경우, 실리카의 특성이 전체에 발현되기 때문에 복합물을 사용할 필요가 없게 되고, 제조의 용이성의 점에서 상기 합성 실리카를 사용한 쪽이 유리하게 된다. 한편, 상기 비가 70/30을 넘으면, 경질 탄산칼슘의 특성이 크게 발현되고, 잉크 수용층의 잉크 흡수성이나 인자 농도의 저하가 생기기 쉽게 된다.
또한, 경질 탄산칼슘―실리카 복합물의 제조에 사용하는 경질 탄산칼슘(CaCO3)의 결정의 형태(동질이상(polymorphism))는, 칼사이트(Calcite), 아라고나이트(Aragonite)의 어느 것이라도 좋다. 상기 경질 탄산칼슘의 형상도, 바늘상, 주상, 방추상, 구상, 입방체상, 로제타(rosette)형의 어느 것이라도 좋다. 또, 로제타형이란, 방추상의 경질 탄산칼슘 1차입자가 가시가 있는 밤송이 모양으로 응집한 형상을 가리킨다.
특히, 로제타형의 칼사이트계 경질 탄산칼슘을 사용하면, 안료의 흡수특성이 양호하게 되고, 얻어진 잉크 수용층의 잉크젯 적성(특히 잉크 흡수성)이 향상하므로, 바람직하다.
<경질 탄산칼슘―실리카 복합물의 제조>
상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물은, 예컨대 경질 탄산칼슘과 알칼리성의 규산금속염 수용액을 혼합한 액에, 그의 자비온도 이하의 온도에서 미네랄산을 첨가하여 액의 pH를 7~9로 하여 얻어지고, 이와 같이 하여 얻어진 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 안료에 포함하는 도공액은, 고형분 농도가 높아도 허큘리스 점도가 낮아지므로 바람직하다. 또, 이와 같은 제법에 의하면, 경질 탄산칼슘의 표면이 실리카로 피복된 복합물로 된다고 여겨진다.
상기한 제조방법은, 구체적으로는, 우선, 상기 경질 탄산칼슘을 물중에 분산하고, 이것에 규산의 알칼리 용액(알칼리는, 예컨대, 나트륨, 칼륨)을 가한다. 규산과 알칼리의 몰비는 한정되지 않지만, 3호 규산(SiO2 : Na2O = 3:1~3.4:1 정도)이 일반적으로 입수하기 쉬워, 적절하게 이용할 수 있다. 경질 탄산칼슘과, 규산의 알칼리 용액과의 사입된 중량비를 조정하는 것에 의해, 상기 고형분 중량비 (CaCO3/SiO2)를 조정할 수 있다.
다음에, 이들의 혼합물을 교반, 분산한 후, 미네랄산으로 중화반응시키므로써 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 제조할 수 있다. 미네랄산은 어느 것이어도 좋고, 또 미네랄산에 황산알루미늄이나 황산마그네슘과 같은 산성 금속염을 포함해도 좋다. 미네랄산(또는 미네랄산에 상기 산성 금속염 수용액을 포함한 산)의 첨가는, 상기 혼합물의 자비점 이하의 온도에서 행하고, 경질 탄산칼슘 입자의 표면에 규산분을 석출시켜서 비정질 규산을 형성 피복시켜, 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 얻는다. 이 중화반응은 pH=7~9에서 종료시키는 것이 중요하고, pH7 미만에서는 경질 탄산칼슘의 분해를 일으키고, pH9를 넘으면 규산분의 석출이 충분히 행해지지 않아, 미반응의 규산분이 남아 손실을 일으키므로, 바람직하지 않다.
경질 탄산칼슘―실리카 복합물의 평균 입자경의 조정은, 중화 반응시의 숙성중의 강한 교반이나 분쇄, 또는, 중화반응 종료후의 또는 반응 종료후의 고액분리한 것을 습식분쇄기를 사용해서 분쇄하여 행할 수 있다. 또, 숙성이란, 중화시에 첨가하는 산의 첨가를 일시 중단하고, 교반만을 실시하여 방치하는 것을 말한다.
<그 밖의 안료>
도공액의 안료로서는, 상기 합성 실리카, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 각각 단독 사용하고, 또는 병용해도 좋다. 도공액의 안료가 상기 합성 실리카 및/또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물만으로 이루어져도 좋지만, 더욱이, 상기 합성 실리카 및/또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 이외에, 중질 탄산칼슘, 경질 탄산칼슘, 카올린, 소성 클레이, 유기안료, 산화티탄 등, 통상 도공지용 안료로서 사용되고 있는 것을 어느 것이나 병용할 수 있다. 이들 통상의 도공지용 안료는, 예컨대, 도공액의 안료 전체의 20~80중량% 정도 배합할 수 있다. 다만, 도공액의 고형분 농도를 보다 높게 하고, 또한 인자 농도를 저하시키지 않기 위해서, 평균 입자경 0.2~1㎛의 경질 탄산칼슘을 상기 합성 실리카 및/또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물과 병용하는 것이 바람직하고, 특히 형상이 바늘상인 경질 탄산칼슘이 바람직하다.
또, 안료 전체에 있어서, (실리카/경질 탄산칼슘)의 중량비가 20/80~80/20의 범위이면, 도료가 보다 고농도화하고, 또, 도공층의 표면강도가 향상하므로 바람직하다. 이 경우, 분자의 실리카는, 안료 전체의 실리카분을 나타내고, 분모의 경질 탄산칼슘은 안료 전체의 경질 탄산칼슘분(상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물이나 평균 입자경 0.2~1㎛의 경질 탄산칼슘에 유래하는 것)을 나타낸다.
<합성 실리카 및/또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물의 도공액에의 배합>
상기한 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄 처리한 합성 실리카, 및/또는 상기 중화반응에서 생긴 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을, 바람직하게는 건조 공정을 거치지 않고 도공액중에 혼합하므로써 도공액 제조비용을 삭감할 수 있고, 보다 저렴하게 잉크젯 기록용지를 제조할 수 있다.
<바인더>
도공액의 바인더는 특별히 제한은 없고, 예컨대 공지의 수지로부터 적절히 선택할 수 있지만, 수용성 고분자접착제, 합성 에멀젼계 접착제 등, 물에 용해 또는 분산가능한 것이 바람직하다. 수용성 고분자 접착제로서는, 전분 또는 그 변성물, 폴리비닐알코올 및 그 변성물, 카제인 등을 들 수 있다. 또한, 합성 에멀젼계 접착제로서는, 아크릴수지계 에멀젼, 아세트산비닐수지계 접착제, 스티렌부타디엔 라텍스, 우레탄수지계 에멀젼 등을 들 수 있지만, 인자농도의 점으로부터 수용성 고분자 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 완전 비누화형 폴리비닐알코올, 부분 비누화형 폴리비닐알코올, 양이온변성 폴리비닐알코올, 음이온변성 폴리비닐알코올, 실라놀변성 폴리비닐알코올, 산화전분, 히드록시에틸에테르화 전분, 인산에스테르화 전분 등을 들 수 있다.
특히, 바인더의 허큘리스 점도가 높으면, 도공액의 허큘리스 점도도 높아지는 경향이 있기 때문에, 농도가 높은 상태에서도 허큘리스 점도가 낮은 바인더(예컨대, 중합도가 1,000이하인 PVA나 히드록시에틸에테르화 전분)를 사용하는 것이 바람직하다.
<양이온성 수지>
본 발명에 있어서는, 음이온성의 잉크젯용 잉크에 내수성을 부여하기 위해서, 염료정착제가 되는 양이온성 수지가 잉크 수용층(요컨대, 도공액)에 포함되어 있는 것이 바람직하다.
양이온성 수지는, 양이온성의 수용성 고분자이며, 음이온 요구량 5meq/g 이상, 분자량 5,000~200,000인 것을 사용하는 것이 잉크 내수성을 향상시키는 점에서 보다 바람직하다. 그 이유는 다음과 같이 추측된다. 요컨대, 잉크젯용의 잉크는, 잉크 수용층중의 안료 내부의 미소한 공극이나 안료 표면에 흡착된다고 생각된다. 따라서, 이 잉크를 내수화하기 위해서는, 잉크와 결합하는 양이온성 수지를 잉크 수용층중의 안료 내부의 미소한 공극이나 안료 표면에 분포시킬 필요가 있지만, 양이온성 수지의 분자량이 200,000을 넘으면 안료 내부의 공극에 분포할 수 없어, 안료 내부의 공극에 들어간 잉크에 내수성을 부여할 수 없다. 한편, 양이온성 수지의 분자량이 5,000 미만이면, 안료 내부의 미소한 공극에 분포할 수 있고, 안료 내부에 들어간 잉크에 내수성을 부여할 수 있지만, 안료 내부에 잉크가 정착되기 때문에 인자 농도가 저하하므로 바람직하지 않다. 또한, 양이온 수지의 분자량은, 최종적으로 조정되는 도공액의 허큘리스 점도에도 영향을 주고, 분자량이 200,000을 넘는 양이온성 수지를 사용한 경우, 도공액의 허큘리스 점도가 높아지기 때문에, 본 발명에서는 바람직하지 않다. 또, 양이온성 수지의 음이온 요구량이 5meq/g 이하이면 잉크의 정착 능력이 충분하지 않다.
양이온성 수지로서는, 예컨대, 폴리에틸렌이민 4급암모늄염 유도체; 폴리아민폴리아미드에피할로히드린 축중합체; 암모니아와, 모노아민이나 폴리아민 등의 아민류와, 에피할로히드린류를 반응시켜 이루어지는 축중합물(디알킬아민ㆍ암모니아ㆍ에피클로로히드린 축중합체 등); 디시안디아미드ㆍ포름알데히드 수지; 디에틸렌트리아민ㆍ디시안디아미드ㆍ암모늄클로라이드 중합물; 디메틸디알릴암모늄클로라이드 중합물 등을 예시할 수 있다. 이들 중, 특히, 잉크젯 잉크의 정착성이 높아지게 되는, 암모니아와 아민류와 에피할로히드린류를 반응시켜 이루어지는 축중합물이 바람직하다.
<양이온성 수지에 사용하는 축중합물>
상기 축중합물에 있어서의 아민류로서는, 예컨대, 제 1급 아민, 제 2급 아민, 제 3급 아민, 폴리알킬렌폴리아민, 및 알카놀아민모노아민 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 제 2급 아민으로서 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 메틸에틸아민, 메틸프로필아민, 메틸부틸아민, 메틸옥틸아민, 메틸라우릴아민, 및 디벤질아민 등을 들 수 있다. 제 3급 아민으로서 구체적으로는, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리-n-부틸아민, 트리-sec-부틸아민, 트리-tert-부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리옥틸아민, 및 트리벤질아민 등을 들 수 있다. 이들 중, 제 2급 아민인 디메틸아민 및 디에틸아민이 특히 바람직하다.
상기 축중합물에 있어서의 에피할로히드린류로서는, 예컨대 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, 에피요오도히드린, 메틸에피클로로히드린 등으로부터 선택되는 1종류 이상을 사용할 수 있고, 이들 중, 에피클로로히드린이 가장 바람직하다.
상기 축중합물의 합성방법으로서는, 예컨대, 일본국 특개평 10-152544호 공보, 일본국 특개평 10-147057호 공보에 기재되는 공지의 방법을 사용할 수 있다. 얻어진 상기 축중합물로서는, 1종 단독인 것을 도공액에 배합해도 좋고, 상기 축중합물 중 다른 중합도의 것을 혼합해서 도공액에 배합해도 좋다. 또한, 상기 축중합물은, 적절히 합성한 것이어도 좋고, 시판품을 사용해도 좋다.
<도공액의 도공>
본 발명에 있어서는, 잉크 수용층은 트랜스퍼 롤코터에 의해 고속(300m/min 이상, 1000m/min 이상도 가능)으로 도공형성된다. 이것에 의해, 생산성이 대폭 향상함과 동시에, 지지체의 양면에 잉크 수용층을 용이하게 설치할 수도 있고, 양면인쇄가 가능한 잉크젯 기록매체를 저렴하게 제조가능하게 된다. 트랜스퍼 롤코터는, 전계량 방식(인쇄 도공방식)으로 지지체에 도공액을 도포하는(복수의 롤이나 바(bar)나 블레이드 등으로 계량한 도공액을, 애플리케이션 롤을 사용해서 지지체에 도포한다) 코터이며, 블레이드 코터나 바 코터 등의 후계량 방식(지지체에 부착시킨 도공액을 긁어 내는 방식)으로 도공하는 코터와 비교하여, 도공시에 용지에 걸리는 부하가 작기 때문에 단지(斷紙)하기 어렵고, 보다 고속으로 도공할 수 있는 등의 이점이 있다.
트랜스퍼 롤코터로서는, 게이트 롤코터, 로드미터링 사이즈프레스, 블레이드미터링 사이즈프레스 등을 들 수 있고, 이들은 지지체에 동시에 양면도공할 수 있어, 머신(초지기)상에 용이하게 설치할 수 있는 도공방식이다.
또, 트랜스퍼 롤코터는, 온-머신 코터이어도 오프-머신 코터이어도 좋다. 여기에서, 온-머신 코터는, 지지체의 제조기(초지기 등)상에 설치되어 지지체의 제조와 동일 라인에서 도공하는 것이며, 오프-머신 코터는, 지지체의 제조기와 별도로 설치되어, 제조된 지지체를 일단 권취하고, 별도의 라인의 코터로 도공하는 것이다.생산 효율을 향상시켜서 코스트다운을 도모한다는 점에서는, 온-머신 코터 트랜스퍼 롤코터를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 지지체의 편면당, 일반적으로 3개(양면 합계 6개)의 롤에 의해 도공하는 게이트 롤코터는, 권선 바 또는 홈 조각의 바 등에 의해 도공액을 계량하고, 지지체에 도공하는 로드미터링 사이즈프레스에 비하여, 잉크 수용층(도공면)의 도공량의 균일성이 높아지고, 잉크젯 적성, 특히 고체 인자부의 균일성이 양호하게 되므로 바람직하다. 또, 종래의 잉크젯 기록매체의 제조에 있어서의 도공방식으로서는, 블레이드 코터, 에어나이프 코터, 바 코터, 커텐 코터 등이 사용되고 있지만, 이들 방식으로 지지체에 동시에 양면 도공하는 것은 곤란하며, 양면 도공하기 위해서는, 제조 공정수의 증가, 건조부하의 증대 등의 문제가 생겨서 실용적이지 않다.
<도공액의 허큘리스 점도>
여기에서, 트랜스퍼 롤코터에 의한 도공을 가능하게 하기 위해서는, 잉크 수용층으로 되는 도공액의 점도로서, 8800rpm, 30℃에 있어서의 허큘리스 점도가 5~30mPaㆍs가 되도록 조정하는 것이 필요하다. 허큘리스 점도를 상기 범위내로 관리하므로써 트랜스퍼 롤코터에 의한 고속도공이 안정하게 되어 가능하게 된다. 도공액의 허큘리스 점도가 5mPaㆍs 미만이면, 조업상의 문제는 발생하지 않지만, 후술하는 필요한 도공량을 얻을 수 없다. 한편, 허큘리스 점도가 30mPaㆍs를 넘으면, 트랜스퍼 롤코터에 의한 도공시에, 도공면의 악화나, 게이트 롤코터의 경우에는 도공액이 비산(통상 「점핑」이라 한다)해서 도공불량을 초래하므로, 바람직하지 않다.
도공액의 허큘리스 점도의 조정은, 상기한 합성 실리카 및/또는 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 안료로서 사용하므로써 행한다. 또, 바인더로서 저중합도의 PVA나 히드록시에틸에테르화 전분을 사용하는 것, 또는, 분자량이 200,000 이하인 양이온성 수지를 도공액에 배합하므로써, 허큘리스 점도의 조정이 보다 용이해진다. 여기에서 허큘리스 점도란, 높은 전단속도를 주었을 때의 점도(하이쉐어 점도)를 말한다.
이와 같이, 도공액의 허큘리스 점도를 상기 범위내로 조정하는 것에 의해, 바람직하게는 도공액량을 지지체의 편면당 고형분으로 2~7g/㎡이 되도록 관리할 수 있다. 여기에서, 상기 도공액의 도공량이 2g/㎡ 미만이면, 도공얼룩이 생겨서 지지체 표면을 잉크 수용층으로 균일하게 덮을 수 없기 때문에, 잉크 흡수얼룩이 발생하고, 고체 인자가 불균일해지는, 요컨대 잉크젯 적성이 저하하는 경우가 있다. 한편, 도공량이 7g/㎡을 넘으면, 조업성이 저하함과 동시에, 기록매체의 재단시의 가루 떨어짐 등이 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않은 경우가 있다.
또한, 트랜스퍼 롤코터를 사용해서 상기 범위내로 도공량을 관리하기 위해서는, 도공액의 B형 점도나 도공액의 고형분 농도를 소정의 범위로 규정하는 것이 바람직하다.
도공액의 B형 점도는 10~1,000mPaㆍs인 것이 바람직하다. 1,000mPaㆍs를 넘으면, 트랜스퍼 롤코터로의 도공액의 액송(液送)이 곤란해지거나 허큘리스 점도도 높아지게 되는 경향이 있다. 한편, 10mPaㆍs 미만에서는, 잉크젯 기록 적성에 충분한 도공량을 얻는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.
도공액의 고형분 농도는 10(중량)% 이상인 것이 바람직하고, 특히 20% 이상인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 30% 이상으로 한다. 요컨대, 상기 농도가 10% 미만이면, 트랜스퍼 롤코터로 도공을 행할 수는 있지만, 도공액의 고형분이 지나치게 낮아서 잉크 수용층 도공량을 2g/㎡ 이상으로 할 수 없는 경우가 있다. 또, 상기 농도는 높을수록 바람직하지만, 지나치게 높으면 도공량의 제어가 곤란하게 되는 경우나 점도가 지나치게 상승해서 실용상 문제가 있으므로, 보통은 55% 정도, 바람직하게는 45%를 상한으로 한다.
또, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서, 잉크 수용층으로 되는 도공액중에 사이즈제, 염료, 형광염료, 보수제, 내수화제, pH조정제, 소포제, 윤활제, 방부제, 계면활성제, 도전제, 자외선흡수제, 산화방지제 등의 첨가제를 사용하는 것이 가능하고, 특히, 사이즈제의 첨가에 의해 인자부의 뚜렷함(sharpness)이 향상하기 때문에, 첨가하는 것은 바람직하다. 또, 각종 첨가제의 사용에 있어서는, 상기 양이온성 수지와의 상용성의 점으로부터 양이온성 혹은 음이온성인 것이 바람직하다.
이하에, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 「부」,「%」는 특별히 언급하지 않는 한 중량부, 중량%로 하고, 수용액 등의 경우는 고형분으로 환산한 값을 나타낸다.
<도공액의 특성의 측정>
1. 도공액의 안료의 평균 입자경 : 분산제로서 헥사메타인산 소다 0.2%를 첨가한 순수중에 시료(안료) 슬러리를 적하 혼합하고, 균일분산제로 하여, 레이저법 입도측정기(멜번사제 마스터사이저 S형)를 사용해서 측정했다.
2. 도공액의 안료의 BET비표면적 : Micromeritics사제 제미니2360형을 사용하여, 질소흡착량에 의해 산출했다.
3. 도공액의 안료의 흡유량 : JIS K5101에 준해서 측정했다.
4. 도공액의 허큘리스 점도의 측정 : 하이쉐어 점도계(쿠마가이리키공업사제, MODEL HR-801C)를 사용하여, 액온 30℃, 8,800rpm의 조건에서 측정했다.
5. 도공액의 B형 점도의 측정 : B형 점도계(주식회사도쿄케이키제)를 사용하여, 액온 30℃에서, 회전수 60rpm의 조건에서 측정했다.
<안료(합성 실리카)의 제조>
(합성 실리카의 제조 1)
제 1 공정 ; 반응 용기(200L)중에서 시판의 3호 규산소다(SiO2 : 20.0%, Na2O : 9.5%)를 물로 희석하고, SiO2로서 6.7중량%의 희석 규산소다용액 200L를 조제했다. 이 규산소다 용액을 85℃로 가열한 후, 중화당량의 20%에 상당하는 양의 황산알루미늄(Al2O3분의 농도 8중량%, 이하 「황산알루미늄」라 표시)을 200g/분의 적하 속도로, 조대(粗大) 겔이 발생하지 않는 충분한 강교반하에서 첨가하고, 그 후, 중화 당량의 30%에 상당하는 양의 황산(농도 98중량%)을 상기와 동일하게 충분한 강교반하에서 첨가했다. 첨가 종료후, 얻어진 부분중화액을 교반하에서 숙성 처리를 행함과 동시에, 세로형 샌드 글라인더(용량 7.57L, 직경 1mm의 유리비즈의 충전율 70%)를 사용해서 입경 7㎛를 목표로 순환분쇄 처리했다. 이 숙성, 분쇄 처리를 3시간 행하였다.
제 2 공정 ; 다음에, 슬러리 온도를 90℃로 승온하고, 제 1 공정과 동일 농도의 황산을 제 1 공정에 있어서와 동일조건에서, 중화 당량의 80%까지 첨가하고, 교반하에서 32분간 숙성했다.
제 3 공정 ; 계속하여, 숙성후의 슬러리에 상기와 동일 농도의 황산을 76g/분의 첨가 속도로 동일하게 첨가하고, 슬러리 pH를 6으로 조절했다.
습식분쇄에 의한 분쇄 ; 제 3 공정 종료후의 슬러리를 여과, 수세하고, 순수로 리펄프(re-pulp)하여 수화규산 슬러리를 회수했다. 얻어진 슬러리를, 액상을 나타내는 농도까지 희석하고, 비즈지름 0.6~0.8mm의 유리 비즈(동양 발로티니사제)의 충전율 80 %가 되는 가로형 샌드 글라인더에 이 희석 슬러리를 투입하여, 습식분쇄를 행하였다.
(합성 실리카의 제조 2)
상기 제 1 공정에서 황산알루미늄을 사용하지 않고, 중화 상당량의 100%분 전부에 황산을 사용한 것 이외에는, 합성 실리카의 제조 1과 완전히 동일하게 하여 슬러리를 얻어, 습식분쇄를 행하였다
(합성 실리카 A~G의 제조)
합성 실리카의 제조 1에 있어서, 습식분쇄의 처리 시간을 조정하고, 이하의 5종류의 합성 실리카를 얻었다. 흡유량 147ml/100g, BET비표면적 80㎡/g, 평균 입자경 2.1㎛의 실리카를 합성 실리카 A로 했다. 동일하게, 흡유량 122ml/100g, BET비표면적 83㎡/g, 평균 입자경 1.3㎛의 실리카를 합성 실리카 B로 하고, 흡유량170ml/100g, BET비표면적 81㎡/g, 평균 입자경 2.7㎛의 실리카를 합성 실리카 C로 하고, 흡유량 214ml/100g, BET비표면적 78㎡/g, 평균 입자경 3.4㎛의 실리카를 합성 실리카 D로 하고, 흡유량 82ml/100g, BET비표면적 95㎡/g, 평균 입자경 0.5㎛의 실리카를 합성 실리카 E로 했다.
또한, 합성 실리카의 제조 2에 있어서, 습식분쇄 시간을 조정해서 얻은, 흡유량 177ml/100g, BET비표면적 104㎡/g, 평균 입자경 2.2㎛의 실리카를 합성 실리카 F로 하고, 흡유량 135ml/100g, BET비표면적 102㎡/g, 평균 입자경 0.6㎛의 실리카를 합성 실리카 G로 했다.
<경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A의 제조)
반응용기(12L) 중에서, 시판 로제타형 경질 탄산칼슘(상품명 : 알바카5970, Speciaty Minerals Inc.사제, 평균 입자경 3.O㎛) 262g을 물에 분산하고, 이것에 규산나트륨 용액(SiO2 농도 18.Owt/wt%, Na2O 농도 6.1wt/wt%）3,400g을 가한 후, 물을 가하고, 전량을 12L로 했다. 이 혼합 슬러리를 실험실용 교반기로 충분히 교반하면서 가열하여, 85℃로 했다. 이 슬러리에, 10% 황산용액을 로터리 펌프에 의해 첨가하고, 이 때, 황산첨가 부분이 충분히 교반되도록 실험실용 교반기의 교반날개 바로 아래에 첨가했다. 첨가한 황산이 충분히 분산되는 상기 조건하에서, 황산첨가 종료후의 슬러리의 최종 pH가 8.0으로 되고, 전체 황산 첨가시간이 240분으로 되도록, 온도일정, 일정 속도에서 황산을 첨가했다. 얻어진 슬러리를 100메쉬 체에 걸쳐서 조립분을 분리한 후, No.2의 여과지를 사용해서 흡인 여과하여, 경질 탄산칼슘/실리카의 중량비가 30/70의 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A를 얻었다. 이 복합물의 흡유량은 180ml/100g, BET비표면적은 30㎡/g, 평균 입자경은 7.3㎛이었다.
<경질 탄산칼슘―실리카 복합물 B의 제조>
상기 로제타형 경질 탄산칼슘의 분산량을 612g으로 한 것 이외에는, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A의 제조와 완전히 동일하게 하여, 경질 탄산칼슘/실리카의 중량비가 50/50, 흡유량이 160ml/100g, BET비표면적이 28㎡/g, 평균 입자경이 4.4㎛인 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 B를 얻었다.
<경질 탄산칼슘―실리카 복합물 C의 제조>
상기 로제타형 경질 탄산칼슘의 분산량을 1,436g으로 한 것 이외에는, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A의 제조와 완전히 동일하게 하여, 경질 탄산칼슘/실리카의 중량비가 70/30, 흡유량이 140ml/100g, BET비표면적이 26㎡/g, 평균 입자경이 3.6㎛인 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 C를 얻었다.
실시예 1
광엽수 표백 크라프트 펄프(여수도 350ml c.s.f)로 이루어진 펄프 슬러리 100부에 대하여, 전료로서 탄산칼슘 15부, 내첨 사이즈제(사이즈파인 NT-87 : 아라카와화학사제) 0.4% 양이온화 전분 0.8부를 첨가하고, 트윈 와이어형 초지기로 평량 80g/㎡으로 되도록 초조하여 지지체 X를 얻었다.
이 지지체 X의 양면에, 합성 실리카 A 100부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 50부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 28%, 허큘리스 점도 : 19.OmPaㆍs, B형 점도 : 300mPaㆍs)을, 온-머신 위에 설치된 게이트 롤코터로 1,000m/min의 속도로 도공하고, 건조후 카렌다 처리(선압 1960N/cm(200kgf/cm)ㆍ2NIP)를 더 행하여, 잉크젯 기록매체의 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.7g/㎡이었다.
실시예 2
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 B를 100부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 28%, 허큘리스 점도 : 19.8mPaㆍs, B형 점도 : 340mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 지지체 X에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.7g/㎡이었다.
실시예 3
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 C를 100부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 28%, 허큘리스 점도 : 19.5mPaㆍs, B형 점도 : 280mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 지지체 X에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 5.2g/㎡이었다.
실시예 4
도공액의 도공량을 편면당 2.5g/㎡으로 한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다.
실시예 5
도공액의 도공량을 편면당 6.7g/㎡으로 한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다.
실시예 6
도공액의 도공량을 편면당 9.2g/㎡으로 한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다.
실시예 7
합성 실리카 A 50부에 대하여, 경질 탄산칼슘 H(타마펄123CS : 오쿠타마공업사제, 평균 입자경 O.3㎛) 50부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 25부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 25부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 : 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 30%, 허큘리스 점도 : 19.9mPaㆍs, B형 점도 : 620mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다.
도공액의 도공량은 편면당 4.6g/㎡이었다.
실시예 8
합성 실리카 A 50부에 대하여, 경질 탄산칼슘 H(타마펄123CS : 오쿠타마공업사제) 50부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 25부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 25부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 : 5,000) 20부, 양이온성 사이즈제 (SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 30%, 허큘리스 점도 : 19.1mPaㆍs, B형 점도 : 580mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 5.3g/㎡이었다.
실시예 9
합성 실리카 A 50부에 대하여, 경질 탄산칼슘 H(타마펄123CS : 오쿠타마공업사제) 50부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 25부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 25부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 3meq/g, 분자량 : 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 30%, 허큘리스 점도 : 19.4mPaㆍs, B형 점도 : 600mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.6g/㎡이었다.
실시예 10
합성 실리카 A 50부에 대하여, 경질 탄산칼슘 H(타마펄123CS : 오쿠타마공업사제) 50부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 25부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 25부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 7meq/g, 분자량 : 500,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 30%, 허큘리스 점도 : 20.2mPaㆍs, B형 점도 : 650mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.6g/㎡이었다.
실시예 11
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 F를 100부 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 완전히 동일하게 하여, 도공액(고형분 : 23%, 허큘리스 점도 : 10.6mPaㆍs, B형 점도 : 260mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 지지체 X에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 2.4g/㎡이었다.
실시예 12
광엽수 표백 크라프트 펄프(여수도 450ml c.s.f)로 이루어진 펄프 슬러리 100부에 대하여, 전료로서 카올린 10부, 황산알루미늄 1.0부를 첨가하고, 트윈 와이어형 초지기로 평량 80g/㎡이 되도록 초조하여 지지체 Y를 얻었다.
이 지지체 Y의 양면에, 실시예 1과 완전히 동일한 도공액을 온-머신 위에 설치된 블레이드미터링 사이즈 프레스로 500m/min의 속도로 도공하고, 건조후 카렌다 처리(선압 1960N/cm(200kgf/cm)ㆍ1NIP)를 더 행하여, 기록매체 샘플을 얻었다.도공액의 도공량은 편면당 5.1g/㎡이었다.
실시예 13
상기 지지체 Y의 양면에, 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A 100부, 폴리비닐알코올(PVA117 : 쿠라레이사제) 20부, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 5부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 25부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 23%, 허큘리스 점도 : 28.3mPaㆍs, B형 점도 : 650mPaㆍs)을, 온-머신 위에 설치된 블레이드미터링 사이즈 프레스로 500m/min의 속도로 도공하고, 건조후 카렌다 처리(선압 1960N/cm(200kgf/cm)ㆍ1NIP)를 더 행하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 3.6g/㎡이었다.
실시예 14
경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A 대신에 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 B를 사용한 것 이외에는, 실시예 13과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 25%, 허큘리스 점도 : 25.6mPaㆍs, B형 점도 : 630mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 13과 완전히 동일하게 하여 지지체 Y에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 3.4g/㎡이었다.
실시예 15
경질 탄산칼슘―실리카 복합물 A 대신에 경질 탄산칼슘―실리카 복합물 C를 사용한 것 이외에는, 실시예 13과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 25%, 허큘리스 점도 : 24.3mPaㆍs, B형 점도 : 590mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 13과 완전히 동일하게 하여 지지체 Y에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 3.3g/㎡이었다.
<비교예 1>
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 D를 100부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 30%, 허큘리스 점도 : 21.8mPaㆍs, B형 점도 : 320mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 지지체 X에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 5.1g/㎡이었다.
<비교예 2>
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 E를 100부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 도공액(고형분 : 28%, 허큘리스 점도 : 18.5mPaㆍs, B형 점도 : 360mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 지지체 X에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 5.Og/㎡이었다.
<비교예 3>
실리카(파인씰X37(토쿠야마사제), 흡유량 : 260ml/100g, BET비표면적 : 275㎡/g, 평균 입자경 : 2.7㎛) 100부에 대하여, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 40부, 히드록시에틸에테르화 전분(펜포드 검295 : 닛세이공익사제) 40부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 : 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 25%, 허큘리스 점도 : 17.0mPaㆍs, B형점도 : 540mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.9g/㎡이었다. 이 샘플은 표면강도가 약하기 때문에, 건조시에 도공층의 탈락이 발생했다.
<비교예 4>
합성 실리카 A 100부에 대하여, 폴리비닐알코올(PVA117 : 쿠라레이사제) 50부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 : 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어 진 도공액(고형분 : 20%, 허큘리스 점도 : 39.5mPaㆍs, B형 점도 : 700mPaㆍs)을 사용하고, 실시예 1과 완전히 동일한 지지체 X상에 도공을 시도했지만, 도공액의 비산(점핑)이 격심하여, 기록매체 샘플을 얻을 수 없었다.
<비교예 5>
건식 분쇄 실리카(NIPSIL E743(니뽄실리카 공업사제), 흡유량 160ml/100g, BET비표면적 40㎡/g, 평균 입자경 1.5㎛) 100부에 대하여, 폴리비닐알코올(PVA103 : 쿠라레이사제) 50부, 양이온성 수지(폴리아민암모니아에피클로로히드린, 음이온 요구량 : 6meq/g, 분자량 : 100,000) 20부, 양이온성 사이즈제(SS335 : 니뽄PMC사제) 10부로 이루어진 도공액(고형분 : 28%, 허큘리스 점도 : 19.7mPaㆍs, B형 점도 : 650mPaㆍs)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 4.9g/㎡이었다. 이 샘플의 건조시에, 도공층의 탈락이 약간 발생했다.
<비교예 6>
합성 실리카 A 대신에 합성 실리카 G를 사용한 것 이외에는 실시예 12와 완전히 동일하게 하여, 도공액(고형분 : 23%, 허큘리스 점도 : 12.5mPaㆍs, B형 점도 : 280mPaㆍs)을 조제하고, 이 도공액을 실시예 12와 완전히 동일하게 하여 지지체 Y에 도공하여, 기록매체 샘플을 얻었다. 도공액의 도공량은 편면당 2.5g/㎡이었다.
<평가>
각 실시예 및 비교예에 관해서, 이하의 방법으로 평가를 행하였다.
1) 인자 농도
SCITEX6240 시스템 프린터(SCITEX Digital Printing Inc.)로 샘플에 잉크젯 인자(흑색)하고, 24 시간 후의 인자 농도를 맥베스 농도계(RD918)로 측정했다. 인자 농도가 1.2 미만이면, 인자 농도의 저하가 두드러져 바람직하지 않다.
2) 잉크 흡수성
상기 SCITEX6240 시스템 프린터로 샘플에 잉크젯 인자(흑색 고체화상)한 경우의 잉크의 흡수성에 관하여, 눈으로 평가했다.
◎ : 흡수가 대단히 빠르다.
○ : 흡수가 빠르다.
△ : 흡수가 약간 느리지만, 실제로 사용상 문제 없는 레벨.
× : 흡수가 늦고, 장치오염이나 인자부의 오염으로 이어지고, 사용불가.
3) 내수성
상기 SCITEX6240 시스템 프린터로 샘플에 「전(電)」의 문자를 잉크젯 인자(흑색)하고, 3시간 경과후에 20μl의 물을 인자부에 적하하여, 내수성을 평가했다.
○ : 인자부의 번짐이 거의 발견되지 않는다.
△ : 인자부의 번짐이 발견되지만, 문자의 판별은 가능하다.
× : 인자부가 번지고, 문자의 판별이 거의 불가능하다.
4 ) 오프셋 인쇄적성
오프셋 인쇄기(인쇄 속도 : 70m/분)로 인쇄하고, 평가했다.
◎ : 전혀, 문제 없이 조업할 수 있는 레벨.
○ : 약간의 도공층의 가루 떨어짐 등이 발생하지만, 문제가 없이 조업가능 한 레벨.
△ : 약간, 블랭킷의 오염, 인자부의 긁힘 등이 발생하지만, 조업가능한 레벨.
× : 블랭킷의 오염, 인자부의 긁힘이 발생하고, 조업상 문제가 되는 레벨.
5) 온-머신 코터에서의 도공적성
○ : 도공액의 비산(점핑), 도공층의 탈락이 거의 발생하지 않는다.
△ : 도공액의 비산(점핑), 도공층의 탈락이 약간 발생하고, 조업 효율이 저하되는 레벨.
× : 도공액의 비산(점핑), 도공층의 탈락이 발생하고, 조업상 큰 문제로 되는 레벨.
얻어진 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다. 또, 합성 실리카와 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 「실리카계 안료 」라고 표시했다.
Figure 112005032182319-pct00001
Figure 112005032182319-pct00002
표 1, 2로부터 명확한 바와 같이, 각 실시예의 경우, 인자 농도, 내수성, 오프셋 인쇄적성, 및 온-머신 도공적성 모두 우수하고, 오프셋 인쇄 및 양면인쇄를 할 수 있고, 온-머신 트랜스퍼 롤코터로 제조가능한 잉크젯 기록매체인 것이 판명되었다.
특히, 안료로서 합성 실리카에 더하여, 경질 탄산칼슘을 함유시킨 실시예 7~10의 경우, 오프셋 인쇄적성이 가장 우수한 것으로 되었다. 또, 도공량이 7g/㎡을 넘는 실시예 6의 경우, 다른 실시예에 비교해서 오프셋 인쇄적성이 약간 뒤떨어졌지만 실용상 문제는 없었다. 또한, 합성 실리카의 제조시에, 규산소다 수용액을 미네랄산만으로 중화한 실시예 11의 경우, 도공량을 많이(4.6g/㎡ 이상 정도) 확보하도록 하면, 도공얼룩이 발생하기 쉬워지기 때문에, 도공량이 2.4g/㎡으로 되어, 도공성에 약간의 어려움이 있었지만, 실용상 문제는 없었다.
또한, 안료로서 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 사용한 실시예 13~15의 경우, 잉크 흡수성이 특히 우수했다.
이에 대해서, 안료중의 합성 실리카의 흡유량이 200ml/100g을 넘고, 평균 입자경이 3.0㎛를 넘는 비교예 1의 경우, 오프셋 인쇄적성이 대폭 저하했다. 또, 안료중의 합성 실리카의 흡유량이 90ml/100g 미만이고, 평균 입자경이 1.0㎛ 미만인 비교예 2의 경우, 인자 농도가 대폭 저하했다. 안료중의 합성 실리카의 흡유량이 200ml/100g을 넘고, BET비표면적이 200㎡/g을 넘는 비교예 3의 경우, 오프셋 인쇄적성과 온-머신 도공적성의 어느 것이나 대폭 저하했다. 도공액의 허큘리스 점도가 30mPaㆍs를 넘는 비교예 4의 경우, 온-머신 게이트 롤코터에 의한 도공이 불가능 하였다.
더욱이, 안료중의 합성 실리카의 BET비표면적이 45㎡/g 미만이었던 비교예 5의 경우, 잉크 흡수성, 오프셋 인쇄적성이 대폭 저하했다. 평균 입자경이 1.0㎛ 미만인 합성 실리카를 사용한 비교예 6의 경우, 인자 농도가 대폭 저하했다.

Claims (10)

  1. 지지체의 적어도 한쪽의 면에, 안료 및 바인더를 주성분으로 하는 도공액을 트랜스퍼 롤코터로 도공후, 건조하여 잉크 수용층을 설치하는 잉크젯 기록매체의 제조방법으로서, 상기 도공액의 허큘리스 점도가 5~30mPaㆍs이고, 또한 상기 안료가 흡유량 90~200ml/100g, BET비표면적 45~200㎡/g, 평균 입자경 1.0~3.0㎛의 합성 실리카, 및/또는, 흡유량 100~250ml/100g, BET비표면적 5~150㎡/g, 평균 입자경 1.0~10㎛의 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 합성 실리카가, 규산소다 수용액을 미네랄산 및/또는 산성 금속염 수용액에 의해 중화해서 얻어진 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄한 것임을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 합성 실리카가 규산소다 수용액을 황산 알루미늄 수용액에 의해 중화해서 얻어진 합성 실리카인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물은, 경질 탄산칼슘과 알칼리성의 규산금속염 수용액을 혼합한 액에, 상기 액의 자비온도 이하의 온도에 서 미네랄산을 첨가해서 액의 pH를 7~9로 조정하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물에 있어서의, 경질 탄산칼슘/실리카의 고형분 중량비가 30/70~70/30인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  6. 제 2 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 실리카 슬러리를 습식분쇄해서 얻어지는 상기 합성 실리카, 및/또는 상기 pH로 조정해서 얻어지는 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물을, 건조공정을 거치지 않고 도공액중에 배합하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안료가, 상기 합성 실리카 및/또는 상기 경질 탄산칼슘―실리카 복합물, 및 평균 입자경 0.2~1.0㎛의 경질 탄산칼슘을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스퍼 롤코터가 게이트 롤코터인 것을 특징으로 하는 잉크젯 기록매체의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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