KR19990015028A - 잉크젯 프린터용 필름 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

본 발명은 잉크젯 프린터용 필름에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

보호층이 생략된 단층 구조로서 생산성이 향상되고, 잉크 수용층 형성에 사용되는 코팅용액이 수용성이기 때문에 환경 오염의 문제를 해결할 수 있으며, 발색성, 잉크 흡수 건조성, 내수성, 내약품성 및 투명성이 우수하고, 염료와 안료를 동시에 사용하는 잉크젯 프린터에 적합한 잉크젯 프린터용 필름을 제공한다.

3. 발명의 해결 방법의 요지

투명한 기재 필름(1)상에 잉크 수용층(2)이 코팅된 구조를 갖고, 상기 잉크 수용층(2)이 [A] (a)폴리비닐피롤리돈 단독 중합체 및/또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체 10∼95 중량%, (b) 폴리비닐 알코올로 5∼50 중량% 및 (c) 선택적으로 에멀젼화된 아크릴 공중합체 및/또는 메틸셀룰로즈 유도체 0∼40 중량%로 조성된 바인더, [B] 계면활성제 및 [C] 무기물인 잉크 흡수 보조제로 구성된 잉크젯 프린터용 필름을 제조한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명의 필름은 칼라 잉크젯 프린터용 필름으로 사용된다.

Description

잉크젯 프린터용 필름

본 발명은 기재 필름상에 수용성 성분으로 조성된 잉크 수용층이 코팅된 단층 구조를 갖고 생산성, 발색성 및 환경성이 우수한 잉크젯 프린터용 필름에 관한 것이다.

최근들어 여러 학회나 세미나 등에서 자료를 보고하거나 발표할 때 지금까지 주로 사용해온 슬라이드 프로젝터(slide projector) 대신에 좀더 손쉽게 사용할 수 있고, 자료 제작이 간편한 오버헤드프로젝터(overhead projector, OHP)가 많이 사용되고 있다.

또한 칼라에 대한 인식이 높아져 칼라 프린팅에 대한 선호가 눈에 띄게 증가하고 있다. 칼라 프린터는 크게 칼라 레이저 프린터와 칼라 잉크젯 프린터로 나눌수 있으나, 경제적일 뿐 아니라 자연색에 더 가까운 칼라를 발현할 수 있는 잉크젯 칼라 프린터에 대한 선호가 더 커지고 있으므로, 이에 사용하기 적합한 잉크젯 칼라 프린터용 필름의 개발이 요구되고 있다. 일반적으로 잉크젯 프린터(ink-jet printer)에 사용하는 잉크는 안료나 염료, 다가 알코올(multihydroxy-alcohol), 각종 첨가제(additive) 및 물(H₂O)로 구성된다.

일반적으로 잉크젯 필름의 잉크 수용층에 요구되는 성질은 다음과 같은 것이 있다.

첫째, 잉크의 수용성, 건조성(빠른흡수성) 및 정착성이 우수할 것

둘째, 필름의 투명성이 우수할 것

셋째, 잉크젯 프린터용 필름을 적층 상태에서 보존할 때 잉크 수용층 면과 이면층의 밀착으로 인한 수용성능 저하가 없을 것

넷째, 화상이 선명하고 변색되지 않을 것

다섯째, 접착이 없고 분진의 부착이나 지문이 남지 않을 것

이와같은 요구 특성을 만족하기 위하여, 종래에는 잉크 수용층고 함께 폴리비닐알코올과 같은 수용성 수지를 도포하여 잉크 건조성을 개선하였으나, 고속 인쇄적성에 맞지 않을 뿐아니라, 흡습성이 높고 내수성이 열약하여 수분이 부착되면 수용층이 박리되는 문제가 발생하며, 흡수성이 저하되는 문제도 있다.

한편 잉크 건조성 개선을 위해 무기물을 다량 첨가하는 방법도 제안되고 있다. 무기물은 주로 잉크를 흡수하여 빠른 건조와도 연관이 있다. 그러나 충진제의 양이 많으면 고속건조가 가능하지만 수용층의 도포건조에 악영향을 끼쳐 평활하고 균질한 잉크젯 프린터용 필름을 얻지 못하게 된다. 그 이유로는 무기물을 과다하게 사용할 경우 함께 사용한 수지의 역할이 상당히 감소하여 도막을 유지할 수 없을 정도로 도막의 경도가 감소하며, 표면이 매끄럽게 형성되지 않으므로 프린터에서의 성능이 떨어지고, 건조후 탁도가 심하게 되어 투명성을 상실할 수 있기 때문이다.

기존의 잉크젯 프린터용 필름을 제조하는 종래 기술로서 일본 공개 특허 평7-81213에서는 건조성을 증가시키기 위하여 그 크기가 300 mm 이하인 무기물을 함유하고, pH가 5이하의 수용성 수지로 구성된 수용층을 기재필름상에 형성하는 방법이 게재되어 있다. 무기물로는 콜로이드 상태의 실리카(colloidal silica) 또는 알루미나 졸(alumina sol)을 사용하였고, 수용성 수지로서 폴리아크릴산 공중합체(polyacrylic acid copolymer) 또는 폴리비닐알코올(polyvinyl-alcohol, PVA)을 사용하였다. 이와같은 구조에서 발색능력이나 건조성은 증가할 수 있으나 전체적으로 내수성이 미흡한 단점이 있으며, 무기물의 함량이 많아짐으로 야기되는 표면 경도의 감소가 크다.

한편 일본 공개 특허 소 57-14091호에서는 잉크수용층으로서 유기미립자를 60% 이상 사용한 다공질성층을 기재 필름상에 형성하는 방법이 게재되어 있다. 그러나 이와같은 방법은 투명성이 부족하고 소수성수지를 사용하였기 때문에 잉크 흡수 성능이 다소 떨어지게 된다.

일본 공개 특허 소 61-19389호에서는 폴리비닐알코올과 젤라틴으로 구성된 수용성의 중성수지에 입경이 8∼30mm인 콜로이드 상태의 실리카를 첨가하는 방법을 게재하고 있다. 그러나 이와 같이 제조된 필름은 음이온화된 염료(cationic dye)를 사용한 잉크로 인쇄시 잉크의 정착성 및 건조성이 저하되는 문제가 있다.

일본 공개특허 평 7-25133 에서는 폴리에스터 필름상에 평균 입자경이 5∼15㎛ 인구상 미립자 고분자를 5∼30mg/m²함유하는 수용성 코팅액을 상기 구상 미립자 평균 입자경보다 얇은 두께로 코팅하여 잉크젯 프린터용 필름을 제조하는 방법이 게재되어 있다. 그러나 이와같이 제조된 필름은 내수성과 내약품성이 저하되는 문제가 있다.

최근에는 기존의 염료를 안료로 대체하는 경향이 두드러지고 있으며, 그 선두주자는 가장 큰 프린터 업체인 휴렛패커드사이며, 캐논(Canon)과 엡슨(Epson)등에서 판매하는 프린터가 그 뒤를 잇고 있다. 휴렛패커드에서 판매하고 있는 잉크젯 프린터는 검은색의 발현물질을 완전히 안료로 바꾼지 오래이며, 다른 프린터 생산회사에서도 이 추세를 인정하고 있으나, 아직가지는 염료만을 사용하여 색상을 발현시키고 있다. 이와 같은 기존의 잉크젯 프린터용 필름은 안료를 사용한 경우에는 그 색이 갈라지며, 염료를 사용한 경우에는 색과 색간의 물리적 화학적 성질의 차이로 인하여 경계면이 확실하지 않거나, 번지는 현상이 발생하게 된다.

본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 보호층이 생략된 단층 구조로서 생산성이 향상되며, 잉크 수용층 형성에 사용되는 코팅 용액을 수용성으로하여 환경 오염의 문제를 해결하고, 발색성, 잉크 흡수 건조성, 내수성, 내약품성 및 투명성이 우수하며, 염료와 안료를 동시에 사용하는 잉크젯 프린터에 특히 적합한 잉크젯 프린터용 필름을 제공하고자 한다.

제 1 도는 본발명 필름의 단면도이다.

제 1 도에 있어서, 1은 기재 필름, 2는 잉크수용층이다.

본 발명은 발색성, 잉크 흡수 건조성, 내수성, 내약품성 및 투명성등이 우수하고 코팅 조성물이 수용성이라서 용제 휘발에 따른 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 잉크젯 프린터용 필름에 관한 것이다.

더욱 구체적으로 본 발명은 투명한 기재 필름(1)상에 잉크 수용층(2)이 코팅된 구조를 갖고, 상기 잉크 수용층(2)이 [A] (a) 폴리비닐피롤리돈 단독 중합체 및/또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체 10∼95 중량%, (b) 폴리비닐 알코올로 5∼50 중량% 및 (c) 선택적으로 에멀젼화된 아크릴 공중합체 및/또는 메틸셀룰로즈 유도체 0∼40 중량%로 조성된 바인더, [B] 계면활성제 및 [C] 무기물인 잉크 흡수 보조제로 구성된 잉크젯 프린터용 필름에 관한 것이다.

이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

제 1도는 본 발명의 잉크젯 프린터용 필름의 단면도이다.

본 발명에서 사용하는 기재필름(1)은 폴리에스테르(polyester, PET), 폴리에틸렌(polyetylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 여러 종류의 필름이 가능하며, 기능의 특성상 투명성을 보유하여야 한다. 사용하는 필름의 두께는 80∼110㎛ 정도이며, 더 얇거나 두꺼우면 프린터에 적합하지 않게 된다.

본 발명의 구조는 앞에 설명한 기재필름(1)과 잉크 수용층(2)으로 구성되어 있는데, 잉크 수용층(2)은 잉크를 흡수하여 발색(coloring)시키는 기본 역할과 동시에 종래의 보호층의 역할인 잉크의 퍼짐현상(dispersion)과 건조(drying)를 빠르게 하여주는 역할을 담당할 수 있도록 제조한다. 잉크 수용층(2)은 바인더 성분, 계면활성제 및 잉크 흡수 보조제로 구성된다.

상기 바인더 성분은(a) 폴리비닐피롤리돈 단독 중합체 및/또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체 10∼95 중량%, (b) 폴리비닐 알코올로 5∼50 중량% 및 (c) 선택적으로 에멀젼화된 아크릴 공중합체 및/또는 메틸셀룰로즈 유도체 0∼40 중량%로 구성 되어 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리비닐피롤리돈 단독중합체 또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체는 이온을 함유하여 염(Salt) 형태로 존재하는 수지들이다. 바인더 성분을 구성하는 성분들 중에서 상기 수지들의 함량이 너무 적으면 내수성 등의 물리적 특성이 저하 되며 너무 많으면 투명성 등이 저하된다. 또한 폴리비닐알코올의 함량이 5중량%보다 적으면 잉크 흡수 능력이 저하되고 50중량%를 초과하면 내수성 등의 물리적 특성이 저하된다.

상기 잉크 수용층(2)의 바인더 성분은 수용성이라서 코팅용액 제조시 유기용제를 사용하지 않아도 된다. 따라서 환경 오염의 문제가 없다.

이상에서 설명한 바와같이 바인더 성분, 계면 활성제 및 잉크 흡수 보조제로 구성된 잉크 수용층(2) 제조용 코팅용액을 기재필름(1) 상에 7∼30㎛의 두께로 코팅하여 잉크 수용층(2)을 형성한다. 잉크 수용층(2)의 두께가 7∼30㎛이면 각각의 제품 특성에 따라 약간의 차이가 발생될 수 있으나 전체적인 물성측면에서 종래의 제품보다 우수하게 된다.

바인더로 사용하는 물질 중 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체는 단단한 피막을 형성할 수 있는 기본이 되는 수지로서 잉크 수용층을 유지시켜 준다. 또 하나의 바인더 역할을 담당하는 폴리비닐피롤리돈 단독중합체는 비교적 약한 피막을 형성하지만 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체와 함께 사용되면 단단한 피막을 형성하게 된다. 특히, 폴리비닐피롤리돈은 함께 첨가하는 계면활성제와의 혼합성이 우수하여 사용 영역이 넓다.

그러나, 폴리비닐피롤리돈을 단독으로 사용할 경우에는 내수성문제 때문에 주의를 요한다. 폴리비닐알코올은 잉크 흡수 능력을 증가시켜주는 우수한 바인더이고 오버헤드프로젝트에서 발생하는 열에도 필름의 말림현상(Curling)을 방지해준다. 에멀젼화된 아크릴 공중합체는 도막을 단단하게 만들어줄 뿐아니라 수용층과 기재필름과의 접착력을 향상시키고 수용성 물질로만 구성된 잉크수용층의 내수성을 증가시켜주며, 메틸셀룰로즈 유도체는 염료와 안료에 의한 화상을 우수하게 해주는 역할을 담당한다.

바인더 성분과 함께 잉크 수용층(2)의 구성 성분으로 첨가되는 계면활성제 성분은 표면장력을 조절하여 코팅층과 잉크와의 상호작용을 우수하게 하고 인쇄 효과를 향상시킨다.

또한 바인더 성분과 함께 잉크 수용층(2)의 구성 성분으로 첨가되는 잉크 흡수 보조제는 잉크 흡수 능력을 배가 시킨다. 본 발명에서 잉크 흡수 보조제로는 무기물인 실리카 또는 알루미나를 사용한다.

본 발명의 잉크젯 프린터용 필름은 잉크 수용층(2)의 각종 구성 성분이 수용성이기 때문에 환경오염 문제가 없으며, 필름의 제조 공정이 간단하고 제조 원가도 저렴하게 된다.

또한 본 발명의 잉크젯 프린터용 필름은 보호층이 생략된 단층 구조로서 생산성이 향상되며, 내수성, 내약품성, 투명성, 잉크 흡수 건조성 및 발색성이 우수하다. 잉크의 성분이 안료인 경우에도 무기물 및 메틸셀룰로즈 유도체에 의해 우수한 발색성을 발휘하게 된다.

이하, 실시예 및 비교실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

그러나 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1∼실시예 5]

100㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름을 기재 필름으로 사용한다. 상기 기재 필름상 일면에 표 1의 조성을 갖는 잉크 수용층용 코팅액(고형분 10%)을 그라비아 코터로 코팅하고 150℃에서 2분 건조하여 잉크젯 프린터용 필름을 제조한다.

이때 잉크 수용층 제조시 코팅액의 도포량은 고형분이 15g/m²가 되도록 한다.

[표 1]

잉크 수용층용 코팅액 조성

[비교실시예 1]

100㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름을 기재 필름으로 사용한다. 상기 기재 필름상 일면에 표 2의 조성을 갖는 잉크 수용층용 코팅액 및 보호층용 코팅액을 그라비아코터로 코팅하여 잉크젯 프린터용 필름을 제조한다. 이때 잉크 수용층 제조시 코팅액의 도포량은 고형분이 15g/m²가 되도록 하고, 보호층 제조시 코팅액의 도포량은 고형분이 2g/m²가 되도록 한다.

[표 2]

잉크 수용층용 코팅액과 보호층용 코팅액의 조성

[비교실시예 2∼비교실시예 3]

100㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름을 기재 필름으로 사용한다. 상기 기재 필름상 일면에 표 3과 같이 조성된 잉크 수용층용 코팅액만을 그라비아 코터를 사용하여 코팅하여 잉크젯 프린터용 필름을 제조한다.

이때 코팅액의 도포량은 고형분이 15g/m²가 되도록 한다.

[표 3]

잉크 수용층용 코팅액 조성

실시예 1∼ 실시예 5 및 비교실시예 1∼ 비교실시예 3에서 각각 제조한 잉크젯 프린터용 필름의 물성을 측정한 결과는 아래 표4과 같다.

[표 4]

물성 측정 결과

◎ → 우수함,○ → 보통임,△ → 수준미달임

본 발명의 잉크젯 프린터용 필름은 보호층이 생략된 단층 구조로서 생산성이 향상됨과 동시에 잉크 수용층(2)을 구성하는 성분들이 수용성이기 때문에 코팅액 제조시 환경오염을 유발시키는 유제용제나 암모니아를 사용할 필요가 없다. 그 결과 환경오염 문제가 해결됨과 동시에 제조 공정이 간단해지고 제조 원가도 절감된다.

또한 본 발명의 잉크젯 프린터용 필름은 잉크 수용층(2)이 잉크를 흡수하여 발색시키는 역할과 동시에 잉크의 퍼짐과 건조를 촉진시키는 역할도 수행할 수 있어 보호층 없이도 우수한 발색성 및 잉크 건조성을 갖는다.

아울러 본 발명의 필름은 구성 성분들이 효율적인 배합으로 발색성, 잉크 흡수성 및 투명성도 향상된다. 특히, 염료와 안료를 동시에 사용하는 잉크젯 프린터용 필름으로 적합하다.

Claims (5)

1. 투명한 기재 필름(1)상에 잉크 수용층(2)이 코팅된 구조를 갖고, 상기 잉크 수용층(2)이 [A] (a) 폴리비닐피롤리돈 단독 중합체 및/또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체 10∼95 중량%, (b) 폴리비닐 알코올로 5∼50 중량% 및 (c) 선택적으로 에멀젼화된 아크릴 공중하체 및/또는 메틸셀룰로즈 유도체 0∼40 중량%로 조성된 바인더, [B] 계면활성제 및 [C] 무기물인 잉크 흡수 보조제로 구성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 필름.
2. 1항에 있어서, 잉크 수용층(2)의 두께가 7∼30㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 필름.
3. 1항에 있어서, 잉크 수용층(2)의 성분이 수용성인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 필름.
4. 1항에 있어서, 폴리비닐피롤리돈 단독 중합체 및/또는 비닐피롤리돈과 디메틸아미노에틸메틸아민의 공중합체가 이온을 함유하여 염(Salt) 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 필름.
5. 1항에 있어서, 무기물인 잉크 흡수 보조제가 실리카 또는 알루미나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 필름.