KR19990061689A - 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양이온성 고분자물질과 바인더로 이루어진 통상의 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물에 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스 항균제가 일정 함량 첨가되어 있어, 이를 사용하여 기재(종이, 필름, 합성시트 등)의 한면 또는 양면에 도공처리하여 잉크젯 프린터용 기재를 제조하면 실제 인쇄시 잉크의 건조속도가 빠르고 잉크인자의 번짐현상을 조절할 수 있으므로 인쇄화상이 우수하며 서류의 장기보존시 미생물에 의한 보존성열화를 방지할 수 있는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물에 관한 것이다.

Description

잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물
본 발명은 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양이온성 고분자물질과 바인더로 이루어진 통상의 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물에 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스 항균제가 일정 함량 첨가되어 있어, 이를 사용하여 기재(종이, 필름, 합성시트 등)의 한면 또는 양면에 도공처리하여 잉크젯 프린터용 기재를 제조하면 실제 인쇄시 잉크의 건조속도가 빠르고 잉크인자의 번짐현상을 조절할 수 있으므로 인쇄화상이 우수하며 서류의 장기보존시 미생물에 의한 보존성열화를 방지할 수 있는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 여러 종류의 비충격방식 프린터중에서도 유일하게 비접촉식이라는 특징을 가지고 있다. 따라서, 기록매체의 형상에 크게 구애받지 않고 저렴한 출력이 가능하며, 다른 방식의 프린터들에 비하여 칼라화에 따른 비용 내지 중량의 증가가 거의 없다는 장점을 갖고 있다. 또한, 저소음 및 고속의 출력속도와 고품질의 출력물을 얻을 수 있으며, 저가의 칼라출력이 가능하므로 현재 사무용 내지 개인용 프린터중에서 전세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 프린터 중의 하나이다.
잉크젯 프린터에 사용되는 잉크는 사무실 환경을 고려하여 무공해성이며, 이와 더불어 다량의 습윤물질을 함유한 수성잉크를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 수성잉크를 사용함으로써 잉크의 건조속도가 느려지게 되고 이러한 건조지연으로 인하여 인자 흐려짐 현상이 나타나 고해상도를 구현하기 어려운 것은 물론이고, 토너를 사용하여 기록을 행하는 레이저프린터 및 복사기에서 요구되는 기록소재에 비하여 약간 복잡한 물성조절이 필요하게 된다.
상술한 잉크젯 프린터의 잉크특성으로 인하여 다수의 국내외 소재 제조업체들은 상기 잉크젯 수성잉크에 적합한 전문적인 기록소재의 개발에 노력한 결과, 잉크망점의 크기 조절능력, 단위 잉크망점 표면에 고착되는 색료량의 조절능력, 번짐성 조절능력, 색상간 번짐 방지능력, 고선명 화질, 지분특성 및 화상내광성 등의 화상품질과 화상의 내수성을 부분적으로 만족시키는 다수의 제품들이 개발되어 왔다. 따라서, 최근에는 프린터의 속도 및 해상도, 화상처리기술의 향상과 함께 디지탈 카메라의 보급이 활발하게 진행되어 사진을 출력하는 경우도 증가하게 되었다.
그러나, 잉크젯 프린터용 잉크의 경우 잉크운반체로 다량의 물을 사용함으로써 나타나는 잉크의 건조속도가 지연되는 단점을 보완하여 고해상도를 구현하기 위하여, 표면층에 잉크흡수성이 강한 실리카 등의 안료와 흡수성이 강한 유기물질을 다량 사용하고 있다. 이에 따라 이들 유기물질을 먹이로 하는 세균은 제품과 출력물의 도공층에 번식하게 되고 따라서 소재의 처리과정에서 위생의 문제나 사진의 손실이 발생할 가능성이 있다.
또한, 잉크젯 프린터용 기록소재의 대부분은 수성잉크에 대응하기 위하여 기록층에 상당량의 유기바인더를 사용하기 때문에 이에 따른 생산 후 유통, 수송, 보관 기간 중에 세균오염에 의한 제품품질의 변질, 비위생화의 소지가 있어서, 보건안전에 대한 요구가 점차 늘고 있는 작금의 사회 추세로 인해 개선의 필요가 있으며, 인쇄화상의 출력 후에도 상기한 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염의 무기항균제를 특정비율로 함유하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물을 제조하였다.
친수성표면을 갖는 기재의 한면 또는 양면에 본 발명에 따른 항균성 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물이 도공처리된 잉크젯 프린터용 기재는 실제 인쇄시 잉크의 건조속도가 빠르고 잉크인자의 번짐현상을 조절할 수 있어 인쇄화상이 우수할 뿐만 아니라 서류의 장기 보존시 미생물에 의한 보존성열화를 방지하는 효과를 가진다.
본 발명은 양이온성 고분자물질과 바인더로 이루어진 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물에 있어서, 상기 코팅조성물에는 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스 항균제가 전체 코팅조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량% 포함되어 있는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 용지상에 잉크젯 프린터를 이용하여 프린팅을 수행함으로써 발생하는 잉크젯 프린터용의 수성 칼라잉크(옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙잉크 등)의 특성에 따른 잉크의 번짐성, 뒤비침 등의 화상열화현상을 최소화하고, 단위 망점의 크기조절, 광흡수밀도를 조절할 수 있으며, 특히 장기보존시에 세균오염을 감소시킬 수 있는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물에 관한 것이다.
본 발명에서는 잉크젯 기록소재의 화상수용층에 항균성을 갖는 항균활성부가 시간의 경과로 거의 소멸되지 아니하는 특성을 가지는 특정 무기항균제를 채용한다. 동일한 종류의 항균성 금속염을 함유한다고 하더라도 그 제조공정상의 차이에서 비롯되는 안정성의 차이가 발생되고, 또한 조성에 따라 항균특성에 큰 차이가 생길 수 있으므로 항균제의 선택 및 채용 방법이 매우 중요하다할 것이다.
이에 본 발명에서는 상기의 기재도공용 코팅조성물내에 항균제로 열안정성이 낮은 유기항균제 대신에 열에 의한 화학변성이 발생되지 않는 안정한 형태의 무기항균제를 첨가한다.
본 발명에 따른 무기항균제는 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스로서 평균입경이 0.5 ∼ 5.0 ㎛이고, 은함량이 최소 3% 이상인 백색의 분말로서 1% 증류수에 분산시에 수용액의 pH가 4.5 ∼ 8.5 이내인 것을 사용한다. 이러한 특성을 가지는 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스가 함유됨으로써 수송중 저장온도의 상승에 따른 항균특성이 감소하지 않는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스는 기재도공용 코팅조성물로서 함께 함유되는 바인더 성분과의 상승작용에 의해 도공면의 암화를 막아 시간 경과에 따른 항균활성 감소를 억제하게된다. 또한, 본 발명의 항균제는 잉크젯 프린터용 코팅조성물의 제조공정에 통상적으로 사용되는 백색안료인 실리카, 탄산칼슘, 이산화티탄, 클레이, 알루미나, 제올라이트 등과 쉽게 혼합이 가능하므로 혼합분산을 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 항균제는 전체 코팅조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직한 바, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 항균제 첨가효과를 얻을 수 없고, 10 중량%를 초과하여 과량 함유하는 것은 경제적으로 바람직하지 못하다.
상기에서 설명한 바와 같은 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스가 항균제로서 함유된 본 발명의 기재도공용 코팅조성물을 구성하는 성분 및 함량에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기재도공용 코팅조성물은 양이온성 고분자물질과 바인더를 주성분으로 하고, 여기에 안료, 형광증백제 및 색감조절제(메틸-바이올렛) 중에서 1 종 이상을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 코팅조성물은 수분흡수성이 있거나 수성도공을 행할 수 있도록 코로나방전, 산처리 등을 행하여 표면을 개질시킨 기재들에 도공하여 양호한 화상특성과 항균성을 지닌 잉크젯 프린터용 기록소재를 만들기 위한 것으로서, 우선 잉크의 망점크기를 조절하기 위한 성분으로 안료를 사용하는데, 이러한 안료는 입자크기가 0.2 ∼ 5 ㎛이고, 비표면적이 50 ∼ 1000 ㎡/g인 클레이, 활석, 중질탄산칼슘, 실리카졸, 실리카겔, 알루미나, 경질탄산칼슘 및 벤토나이트 중에서 선택된 1 종 이상을 사용한다. 특히 실리카의 경우, 습식 제조방법에 의한 겔형실리카로서 내부공극의 크기가 200Å이하인 것을 사용하여야 입수가능한 바인더의 내부공극으로의 침투에 의한 표면적의 감소를 예방할 수 있다. 상기한 안료는 기재도공용 코팅조성물중에 40 ∼ 80 중량% 범위내에서 함유되며, 그 함량이 40 중량% 미만이면 잉크의 망점크기를 조절하는데 바람직하지 않고, 그 함량이 80 중량%를 초과하면 도공층 안료 탈락으로 인한 분진 발생의 문제가 있어 바람직하지 않다.
양이온성 고분자물질은 도공층에 화상 내수성을 부여하기 위하여 첨가한다. 양이온성 고분자물질로는 수불용성으로서 안료 및 바인더와의 혼합성 및 상용성이 우수하면서 비휘발성 성분으로서 건조후 보존간의 내수성의 멸실이 예방될 수 있도록 4가 암모늄염 말단기를 가지며 분자량이 1,000 ∼ 100,000 이내인 것을 사용한다. 예컨대, 폴리아민계 양이온성 고분자와 양이온성 전분이 1 : 1 ∼ 1 : 2의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있고, 또한 염료의 정착제로서 사용가능한 고분자라면 모두 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅조성물은 도공층의 접착성을 높이기 위해 바인더를 포함시키는데, 이러한 바인더로는 완전검화형의 중합도 1,000 ∼ 10,000이내의 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 카르복실메틸셀룰로오스(CMC), 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC), 전분 및 양성전분의 일부 및 전부를 선택적으로 사용한다. 이때, 완전검화형의 바인더를 사용하는 이유는 항균제의 항균성분인 은(Ag)의 산화에 따른 변색에 대한 저항성을 향상시키기 위해서이며, 그 중합도가 1,000 미만이면 용지표면의 공극을 메워 도공량을 감소시켜 인쇄품질을 저하시킬 염려가 있고, 10,000을 초과하면 도공에 요구되는 점도를 과도하게 초과하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상술한 기재도공용 코팅조성물을 기재에 도공하기 위하여 양이온성 고분자 혼합물을 분산조에 투입하여 혼화하고, 1,000 rpm이상의 고속교반으로 전환한 후에 백색안료를 서서히 투입하고 30분이상을 교반, 분산시켜 양이온성 고분자를 백색안료의 외부표면 및 내부공극의 표면상에 흡착시키고 항균제와 바인더를 혼입하여 기재 한면 또는 양면에 에어나이프, 로드바, 블레이드, 롤 등의 코터에 의하여 도공 후 건조/고화작업을 거치고 카렌다에 의해 평활화작업을 실시하여 항균성 잉크젯 프린터용지를 제조함으로써, 실제 인쇄시 잉크의 건조속도가 빠르고 잉크인자의 번짐현상을 조절할 수 있어서 인쇄화상이 우수하며 서류의 장기보존시 미생물에 의한 보존성열화를 방지할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 코팅조성물의 기재로는 수성도공이 가능한 흡수성표면이나 친수화 처리(산표면처리나 코로나 방전처리)된 표면을 갖는 물질은 사용가능하며 천, 플라스틱 필름, 표면처리된 종이 등 특별한 제한을 두지 않는다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 3
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물을 제조하였다.
구 분 실시예(중량%) 비교예(중량%)
1 2 3 1 2 3
안료 실리카a) 60 - 60 60 - 60
고분자물질 폴리아민b) 20 - 20 20 - 20
바인더 폴리비닐알콜c) 19 9 - 20 10 -
하이드록시프로필셀룰로오스d) - 50 - - 50 -
폴리비닐피롤리돈 - 40 - - 40 -
NYLGUM A-45e) - - 19 - - 20
항균제 은(Ag)계칼륨지르코늄 인산염세라믹스f) 1 1 1 - - -
a) 실리카: 일본 미즈사와 p-78fb) 폴리아민: Cypro HS50, Cytec Koreac) 완전검화형 폴리비닐알콜, 중합도 1,700d) 하이드록시프로필셀룰로오스: 분자량 100,000, 검화도 0.8e) NYLGUM A-45: 변성전분, 네덜란드 아베베사 제품f) α-103, 동아 아프켐 제품
실험예 : 인쇄화상 및 항균성 측정
상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 3에서 제조한 각각의 기재도공용 코팅조성물을 각각 8 g/㎡ 되도록 기재위에 도공하여 칼라프린터용 기재 샘플을 제조하였다.
그리고, 코팅액을 1 주일 동안 상온방치한 후 변색여부를 관찰하고, 각각 칼라프린터 기재 샘플에 대하여 인쇄화상을 출력한 후 선예성(sharpness), 인쇄농도, 색상번짐에 대하여 각각 ◎(양호), ○(보통), △(미흡)의 기준으로 한 출력차트를 기준으로 평가하였으며, 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
·선예성 : 레이저 프린터 출력물과 출력샘플을 4배 확대하여 비교 측정함.
·인쇄농도 : 화상농도계(Optical densitometer)로 측정함.
·색상번짐 : 황색의 고체부내의 흑색선의 굵기를 확대하여 측정함.
또한, 미국재료협회 시험법(ASTM)의 쉐이크 플라스크법(Shake Flask Method)에 의하여 대장균(E.Coli)을 균주로 하여 항균력 평가를 실시하여 균감소율(%)을 산출하여 판정하였다. 이때, 균감소율(K)은 다음 수학식 1로 계산하였고 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
상기 수학식 1에서: A는 시험균주액만을 진탕 배양한 것의 24시간 후의 생균수를 나타내고; B는 항균력 시험분의 24시간 후의 생균수를 나타낸다. 또한, 균수 측정단위는 세균수/㎖로 하였다.
기 재 코팅조성물 균감소율(%) 인쇄화상
변색여부 선예성 인쇄농도 색상번짐
기재 1 실시예 1 99 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 2 98 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 3 99 변색안됨 ○ ○ ◎
비교예 1 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 2 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 3 0 변색안됨 ○ ○ ◎
기재 2 실시예 1 99 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 2 98 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 3 99 변색안됨 ◎ ○ ◎
비교예 1 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 2 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 3 0 변색안됨 ◎ ○ ◎
기재 3 실시예 1 99 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 2 99 변색안됨 ◎ ◎ ◎
실시예 3 99 변색안됨 ◎ ○ ○
비교예 1 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 2 0 변색안됨 ◎ ◎ ◎
비교예 3 0 변색안됨 ◎ ○ ○
국내유통 A사 제품 변색안됨 ○ ◎ △
수입유통 B사 제품 변색안됨 ◎ ◎ ◎
기재 1 : 일반도공원지로 사용되는 목재펄프 주성분인 평량 80g/㎡인 종이.기재 2 : 코로나 방전으로 친수성을 부여한 평량 60g/㎡인 투명한 폴리에스테르 필름상에 불완전검화형 바인더(일본 KURARAY사, Kl-318) 100 중량부에 폴리프로필렌옥사이드(중합도 1,000) 10 중량부로 이뤄진 흡수층을 도 공량 5g/㎡ 비율로 도공한 투명필름.기재 3 : 상기 원지 2의 폴리에스테르 대신에 평량 52g/㎡합성지를 사용하고 동 일한 흡수층을 갖는 필름.
상기 표 2에 나타낸 결과에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 3의 경우 항균제 첨가에 따른 균감소율이 현저하면서도, 변색여부, 선예성, 인쇄농도 및 색상번짐 등의 인쇄화상이 모두 우수한 결과를 보이는 것을 알 수 있다. 또한, 국내 유통제품 또는 수입제품에 비교하여 현저한 균감소율을 보유하였다. 반면에 항균제를 사용하지 않은 비교예 1 ∼ 3은 균감소율이 없었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물을 기재에 도공처리함으로써, 잉크건조 및 흡수특성을 조절하여 프린트출력물의 화상품질이 우수할 뿐만 아니라 무기항균제인 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스에 의한 항균작용이 장기간 지속되므로 세균번식이 억제되고 비습한 환경에서도 서류의 보존성이 증대된다. 즉, 최근에 급속히 보급되고 있는 잉크젯 프린터/플로터/팩시밀리 등에 사용이 가능토록 높은 인자밀도, 고내수화상, 최적의 망점형상 및 크기를 갖는 고품질의 화상구현을 제공하면서 동시에 특정 무기항균제의 사용으로 인하여 다양한 성분이 혼합되는 잉크젯 프린트지내의 도공층에서의 항균활성부의 수가 오랜 저장/유통기간중에 반응에 의해 변화나 소멸되지 않으므로 잉크젯 프린트지의 저장/유통 안정성을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 무기항균제의 암화에 대한 저항성이 높은 폴리비닐알코올(PVA)계 바인더와 변색안정성이 향상된 항균제(예, 동화 아프켐사의 Alfa-103)를 사용하여 도공면의 암화를 방지함으로써, 시간의 변화에 따른 도공표면의 색상변화로 인한 보존된 기록의 변화를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 열안정성이 낮은 유기계열의 항균제 대신에 열에 의한 화학변성이 발생되지 않는 무기항균제인 은계 칼륨지르코늄인산염세라믹스를 사용함으로써 수송중 저장온도의 상승에 따른 항균특성의 감소가 없게 된다.
또한, 본 발명에 의한 잉크젯용 용지소재는 변색안정성과 내열안정성이 우수한 무기항균제 및 항균제의 항균성분인 은의 산화에 따른 변색에 대한 저항성을 향상시키기 위한 완전검화형의 폴리비닐알코올을 도공층 성분으로 사용함으로써 가공시 혹은 가공후의 변색에 의한 상품가치 하락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 양이온성 고분자물질과 바인더로 이루어진 잉크젯 프린터 기재도공용 코팅조성물에 있어서, 상기 코팅조성물에는 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스 항균제가 전체 코팅조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량% 포함되어 있는 것임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 은(Ag)계 칼륨지르코늄인산염세라믹스 항균제는 평균입경이 0.5 ∼ 5.0 ㎛이고, 은(Ag) 함량이 3% 이상인 것으로서 1% 증류수내에서 pH가 4.5 ∼ 8.5인 것임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 완전검화형의 중합도 1,000 ∼ 10,000 이내의 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 하이드록시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 전분 및 양성전분 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 고분자물질은 4가암모늄 말단기를 갖는 폴리암모늄설페이트염 또는 폴리암모늄클로라이드염과 양이온성 전분이 1 : 1 ∼ 1 : 2 중량비로 혼합된 혼합물인 것임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물에는 입자크기가 0.2 ∼ 5.0 ㎛이고, 비표면적 50 ∼ 1,000 ㎡/g인 클레이, 활석, 중질탄산칼슘, 실리카졸, 실리카겔, 알루미나, 경질탄산칼슘 및 벤토나이트 중에서 선택된 1 종 이상의 안료가 함유된 것임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 기재도공용 항균성 코팅조성물.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000050252A (ko) * 2000-05-30 2000-08-05 안정오 항균 도료제법
KR100694189B1 (ko) * 2005-05-17 2007-03-14 주식회사 우진페인트 양이온 수지를 이용한 유해 중금속 처리조성물
WO2021162174A1 (ko) * 2020-02-12 2021-08-19 존스미디어 주식회사 탈취 및 항균 기능이 있는 부직포 잉크젯 출력소재

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