KR19990070126A - 기록용 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물 또는 물과 고비점 용매의 혼합물을 주용매로 하는 잉크를 사용하여 화상을 형성시키는 잉크제트 프린터에 사용하기 위한 기록용 필름에 관한 것으로, 특히 잉크에 대한 흡수와 건조가 빠르면서 내수성이 향상되고 인쇄된 색상의 선명성과 내블록킹성 등이 개선되어 인쇄 및 보관에 보다 적합한 성능을 지닌 기록용 필름을 제공하는 것을 목적으로 하여 안출된 것이다.

본 발명은 투명 지지체 필름의 일면 또는 양면에 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴릭에시드를 함유하는 아크릴공중합체, 미세기공을 함유하는 실리카 입자 및 폴리비닐피롤리돈-폴리아크릴릭에시드 착화물을 포함하는 피막을 형성시킨 기록용 필름에 관한 것으로서, 이러한 기록용 필름은 잉크건조성 및 선명성, 내수성, 내블록킹성, OHP 적합성 등의 제반물성이 우수하여 잉크제트 프린터의 기록용 필름으로 사용하는 경우 특히 유용하다.

Description

기록용 필름

본 발명은 물 또는 물과 고비점 용매의 혼합물을 주용매로 하는 잉크를 사용하여 화상을 형성시키는 잉크제트 프린터에 사용하기 위한 기록용 필름에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 투명한 지지체 필름 표면의 적어도 일면에 친수성 고분자와 수소결합 착화물을 주성분으로 하는 피막을 형성시켜 얻어지는 기록용 필름에 관한 것이다.

최근 프리젠테이션 문화의 고급화, CAD와 같은 그래픽 분야의 성장 등에 의해 레이저 프린터나 잉크제트 프린터 등의 플롯터를 이용한 인쇄기술이 많이 개발되고 있다. 이들 인쇄기기 중 잉크제트 프린터는 값이 저렴하고 소음이 적으며 색상 표현이 자유로운 등의 장점을 가지고 있어 보급이 증가되는 추세이다.

잉크제트 프린터의 잉크 인쇄 기술도 다양하게 발전하고 있으며, 이중 대표적인 것으로는 전기장이나 열을 가함으로써 잉크가 매우 작은 노즐을 통해 인쇄 매체에 전사되는 방식이 있다. 따라서, 잉크의 장시간 사용에 의한 인쇄기기의 부식 및 노즐의 막힘을 방지할 수 있는 잉크 조성의 선정이 중요하다.

일반적으로 잉크제트 프린터에 사용되는 잉크의 성분은 물, 글리콜 등과 같은 고비점의 용매 및 수용성 염료로 이루어져 있으므로, 이러한 잉크에 적합한 기록매체는 잉크의 주성분인 물이나 비점이 높은 용매에 대한 빠른 흡수성이 요구된다.

잉크제트 프린터에 사용되는 기록용 필름으로는 인장강도, 열안정성, 내습성, 내수성, 치수안정성을 비롯하여, 특히 오버헤드 프로젝터(Overhead projector, OHP)용인 경우에는 투명성이 요구되므로 이의 재료로는 폴리에스테르 필름이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 소수성인 폴리에스테르 필름은 잉크제트 프린터용 잉크를 전혀 흡수하지 않으므로, 그 위에 직접 기록되는 잉크가 흡수되거나 건조되지 않아 실용적이지 못하다는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 투명한 지지체 필름의 적어도 일면에 친수성 고분자 피막을 형성시켜, 이를 잉크제트 프린터 등의 인쇄용 필름으로 사용하고 있다.

예를들어, 일본국 특허출원 소 60-44,386 호에는 투명 지지체 필름의 적어도 일면에 폴리비닐 알콜을 주성분으로 하는 투명 피막을 형성시키는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 조성으로 이루어지는 코팅층은 폴리비닐알콜 자체의 강한 수소결합에 의해 잉크 흡수성이 좋지 않은 단점이 있다. 또 미국 특허 제 4,503,111 호에는 투명 지지체 필름의 적어도 일면에 폴리비닐피롤리돈을 주성분으로 하는 잉크 흡수층을 도포하는 방법이 기재되어 있으나, 상기 방법은 피막 자체의 끈적임이 강하여 여러장을 겹쳐 사용할 경우 블록킹성이 발생하는 등 연속 인쇄 및 보관이 어려운 단점이 있다.

또한 현재 시판되고 있는 오버헤드 프로젝터용으로 사용되고 있는 잉크제트 프린터용 인쇄 필름은 친수성 피막이 도포되어 있으므로, 보관중 습기에 의해 손상될 위험성이 크며, 투명하기 때문에 수정이 어렵다는 문제를 갖고 있다.

잉크제트 프린터용 인쇄 필름의 요구물성으로는 잉크 흡수성 이외에 잉크 건조성, 내수성, 내블록킹성, 인쇄시 내스크레치성, 잉크 접착성, 인쇄된 색상의 선명성 등이 요구된다. 또한 지지체 필름으로 주로 사용되는 폴리에스테르 필름의 경우 소수성이므로 친수성 코팅층과의 접착력도 요구된다.

본 발명의 목적은 잉크제트 프린터용 잉크에 대한 흡수와 건조가 빠르면서도, 내수성이 향상되고 인쇄된 색상의 선명성과 내블록킹성이 개선된 것으로 인쇄 및 보관에 적합한 잉크제트 프린터의 기록용 필름을 제공하는 것이다.

본 발명은 투명지지체 필름의 일면 또는 양면에 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리아크릴릭 에시드를 함유하는 아크릴 공중합체, 미세기공을 함유하는 실리카 입자 및 폴리비닐피롤리돈-폴리아크릴릭 에시드 착화합물을 함유하는 5∼15㎛의 피막이 형성된 기록용 필름에 관한 것이다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 투명 지지체 필름위에 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 아크릴릭에시드를 함유하는 아크릴 공중합체, 미세기공성 실리카 및 폴리비닐알콜-폴리비닐피롤리돈 착화물을 주성분으로 하는 피막이 형성된 기록용 필름에 관한 것으로서, 상기의 아크릴 공중합체를 사용함에 의해 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈을 각각 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용한 경우에 비해 잉크 흡수성, 잉크 건조성이 향상되며, 미세다공성 실리카를 사용함에 따라 코팅 피막에 슬립성을 부여하여 내블록킹성이 개선되고 수분흡수성이 증가되어 잉크의 흡수성, 건조성의 개선은 물론 잉크가 전사된 인접 지역으로 확산하는 것을 억제하여 인쇄된 색상의 선명성을 증가시키는 한편, 폴리비닐피롤리돈-폴리아크릴릭 에시드 착화물을 병용함에 의해 내수성이 향상되어 장기 보관시 발생하는 문제점을 해결하였다.

본 발명에서 사용되는 지지체 필름으로는 폴리에스테르 필름, 아세테이트 필름, 폴리비닐클로라이드 필름, 폴리에틸렌 필름 등의 투명한 플라스틱 필름을 사용한다. 상기의 플라스틱 필름 중 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 필름이 유용하게 사용되는데, 폴리에스테르 필름은 소수성이므로 잉크 흡수층의 주성분인 수용성 고분자와는 상용성이 없어 피막과의 접착성이 떨어진다. 이를 개선하기 위해 폴리에스테르 필름에 화학적, 물리적인 처리를 하는 방법이나 지지체 필름과 잉크 흡수층에 모두 상용성이 있는 중간 코팅막을 형성시키는 방법이 사용될 수 있다. 지지체 필름의 두께는 일반적으로 50∼150㎛인 것이 적당하다.

폴리비닐알콜은 폴리비닐아세테이트를 메탄올 중에서 비누화하여 제조하는데, 분자량은 약 20,000∼100,000 정도의 것이 보편적으로 사용된다. 일반적으로 폴리비닐알콜은 극성이 강한 -OH기에 의해 용해성이 크지만, 비누화도에 따라서 물리적 화학적 성질이 달라진다. 비누화도가 80% 이하로 낮아지면 용해성은 좋아지지만, 내블록킹성과 내용제성이 떨어지며, 비누화도가 90% 이상이 되면, -OH기에 의한 자체 수소결합으로 친수성이 떨어지고, 용해성이 낮아져 본 발명에서의 다른 고분자와 상용성이 떨어진다. 따라서 본 발명에서는 비누화도가 80∼90%인 폴리비닐알콜이 바람직하다.

폴리비닐피롤리돈은 수분 흡수성은 물론이고, 유기용매에 대한 친화성도 있어 잉크의 주성분인 물 및 유기 용매의 흡수에 중요한 역할을 한다. 그러나 폴리비닐피롤리돈의 양이 많을수록 잉크 흡수성이 증가하는 반면에, 잉크의 번짐 현상, 내수성 저하와 함께 표면이 끈적거리는 현상이 나타난다. 또한, 폴리비닐피롤리돈의 분자량이 작을수록 코팅 피막이 끈적이는 현상이 현저하다. 따라서, 본 발명에서는 분자량이 약 500,000 이상의 것을 사용한다.

한편, 폴리비닐피롤리돈과 폴리아크릴릭 에시드는 액상으로 혼합되면, 수소결합의 도우너(DONOR)와 어셉터(ACCEPTOR)로서 작용하여 내수성이 강한 착화물을 형성하게 된다. 본 발명에서는 폴리비닐프롤리돈-폴리아크릴릭 에시드 착화물을 사용하여 인쇄된 화상 및 코팅층의 내수성의 향상을 도모하였다.

일반적으로 잉크제트 프린터 인쇄용 필름을 적층할 경우 필름 간의 밀착성 및 정전기적 특성에 의해 필름간의 자유로운 슬립성이 떨어지므로 블록킹 현상이 일어난다. 본 발명에서는 이를 해소하기 위해 미세 기공을 갖는 실리카 입자를 사용하는데, 상기의 실리카 입자는 기공에 의해 높은 수분 흡수성을 가지므로 내블록킹성은 물론 잉크흡수성을 향상시키며, 그 효과는 실리카 입자의 평균 직경, 기공의 직경 및 흡유량 등에 따라 조금씩 차이를 나타낸다.

또한, 코팅액의 주성분인 친수성 고분자와 상용성을 높인 아크릴 공중합체를 사용하여 잉크 흡수층과 지지체 필름과의 접착력도 향상되도록 하였다.

본 발명에서는 상기와 같은 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리아크릴릭 에시드를 포함하는 아크릴공중합체, 실리카 입자 및 폴리비닐알콜-아크릴릭에시드 착화물을 물/이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol, IPA)에 녹인 코팅액을 지지체 필름의 적어도 일면에 도포한 후 약 100∼150℃에서 건조하여 피막을 형성하는데, 이때 피막의 두께는 1∼25㎛로 하는 것이 적합하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명을 이로써 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

폴리비닐알콜(4% 수용액, 20℃에서 점도가 33cps)수용액 100중량부, 폴리비닐피롤리돈(분자량 800,000 이상) 20중량부와 아크릴릭 에시드를 함유하는 아크릴 공중합체 15중량부를 물과 이소프로필알콜에 분산시켜 약 10%의 고분자 용액 A를 만들었다.

같은 양의 폴릴비닐피롤리돈과 폴리아크릴릭 에시드를 물과 이소프로필알콜에 분산시켜 만든 10% 고분자용액 B 100중량부를 상기의 고분자 용액 A와 혼합하여 고분자 용액 C를 만들었다.

이 고분자 용액 C에 작은 기공을 갖는 실리카 입자 평균(입자직경 20㎛, 기공용적 0.1㎖/g, 비표면적 100㎡/g) 분산액 20중량부를 혼합하여 농도 약 10%의 코팅액을 만들었다.

상기의 코팅액을 일면에 코로나 처리한 두께 100㎛ 폴리에스테르 필름 위에 도포하고, 120℃에서 건조하여 두께 약 10㎛의 고분자 피막이 형성된 기록용 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1에서 고분자 용액 B를 제외하고 코팅액을 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 기록용 필름을 제조하였다.

[비교예 2∼3]

실시예 1에서 실리카 분산액을 5중량부(비교예 2), 40중량부(비교예 3)를 첨가하여 코팅액을 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 기록용 필름을 제조하였다.

상기의 실시예, 비교예에 의해 제조한 기록용 필름의 특성을 다음의 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

잉크건조성

상온에서 잉크제트 프린터로 인쇄한 후 인쇄된 상이 손에 묻어나지 않을 때까지 걸린 시간을 측정하여 비교하였다.

잉크선명성

상온에서 잉크제트 프린터로 인쇄하고, 완전히 건조한 후 색의 선명성 등을 육안으로 비교하였다. 이때 인접한 곳에서 이색(異色)이 출력될 경우 혼색현상으로 경계가 명확하지 않게 되는 블리딩(bleeding)현상, 인접한 잉크 도트끼리의 응집으로 정확한 이미지를 얻을 수 없게 되는 퍼들링(puddling) 현상과 색의 선명성을 종합적으로 평가하였다.

내수성

하기의 ①,②의 방법을 통해 종합적으로 평가하였다.

① 실시예 및 비교예에 의해 제조한 기록용 필름의 코팅층 위에 일정량의 물을 뿌린 후, 손으로 닦아냈을 때, 코팅층이 벗겨지는 정도를 비교, 평가하였다.

② 실시예 및 비교예에 의해 제조한 기록용 필름을 잉크제트 프린터로 인쇄, 건조한 필름을 물에 30초 동안 담근 후에 건조하여 상이 변한 정도를 비교, 평가하였다.

내블록킹성

200장의 인쇄 필름을 적층하고 한꺼번에 출력하여 인쇄 필름의 연속 피딩(feeding)에 장애가 발생하는 횟수로 평가하였다.

OHP 적합성

잉크제트 프린터로 인쇄한 후 오버헤드 프로젝터로 인쇄된 이미지를 투영하여 그 상을 비교하였다. 또한 광투과율과 광확산 정도인 헤이즈(Haze)를 측정하여 종합적으로 평가하였다.

[표 1]

	잉크건조성	잉크선명성	내수성	내블록킹성	OHP적합성
실시예	◎	◎	○	◎	◎
비교예 1	◎	◎	×	◎	◎
비교예 2	○	○	○	×	◎
비교예 3	◎	◎	○	◎	△

(상기 표에서 ◎은 매우 양호, ○은 양호, △은 보통, ×는 불량을 의미)

상기 실시예 및 비교예에서도 나타나듯이 본 발명에 따른 기록용 필름은 잉크건조성, 잉크선명성, 내수성, 내블록킹성, OHP 적합성 등의 제반 물성이 우수하기 때문에 인쇄 및 보관에 적합한 성능을 지녀 잉크제트 프린터용으로 사용할 때 특히 유용하다.

Claims (3)

1. 투명지지체 필름의 일면 또는 양면에 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴릭 에시드를 함유하는 아크릴 공중합체, 미세기공을 함유하는 실리카 입자 및 폴리비닐피롤리돈-폴리아크릴릭에시드 착화물을 포함하는 5∼15㎛의 피막이 형성된 것을 특징으로 하는 기록용 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 실리카 입자는 입자직경 0.1∼60㎛, 기공용적 0.05∼2.0㎖/g, 비표면적 10∼200㎡/g 인 것을 특징으로 하는 기록용 필름.
3. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐알콜은 분자량이 20,000∼100,000이고 비누화도가 80∼90% 이며, 폴리비닐피롤리돈은 분자량이 500,000 이상의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 기록용 필름.