KR20030047983A - 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층을 형성하기 위한나노입자 세라믹 응집체 수분산액 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탈이온수에 분산된 나노입자 세라믹 응집체를 포함하는, 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층 형성용 나노입자 세라믹 응집체 수분산액에 관한 것이다. 도포하기에 적합한 점도 10 내지 200mPa ·s에서 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치로 측정한 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경은 0.05 내지 0.3㎛이고, 측정 결과에 따라 작성한 나노입자 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선에서, 피크의 최대 높이에 대한, 피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭(1/2 폭)의 비가 0.7 이하이다. 당해 세라믹 수분산액은 정교하고 선명한 화상을 인쇄할 수 있는 잉크 제트 기록 매체를 제공한다.

Description

잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층을 형성하기 위한 나노입자 세라믹 응집체 수분산액{Aqueous nanoparticle ceramic agglomerate dispersion for forming ink-absorbing layer of ink-jet recording medium}
발명의 배경
발명의 분야
1. 본 발명은 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층에 적합하고 잉크 제트 기록 매체로의 정교하고 선명한 화상의 인쇄를 용이하게 하는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액에 관한 것이다.
2. 관련기술의 설명
통상적인 잉크 제트 기록 매체는 두께가 100 내지 300㎛인 종이 또는 폴리에틸렌 필름과 같은 지지체, 지지체 위에 피복시켜 형성시킨 두께가 30 내지 200㎛인 잉크 흡수층 및 잉크 흡수층 위에 분무시켜 형성시킨 수용성 수지 등으로 이루어진 두께가 1 내지 10㎛인 보호층을 포함한다.
일반적으로, 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층은 다음과 같이 형성된다. 분말 산화규소(이후 SiO2라고 한다) 응집체와 분말 산화알루미늄(이후 Al2O3라고 한다) 응집체와 같은 나노입자 세라믹 응집체를 탈이온수에 가하여 수분산액이 피복에 적합한 점도 10 내지 200mPa ·s를 갖도록 나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 형성시킨다. 당해 수분산액에, 예를 들면, 양이온성 중합체, 에탄올, 프로판올, 에틸 아세테이트, 폴리비닐 알콜 및 붕산을 가하여 피복물을 제조한다. 피복물을 지지체 표면 위에 도포하고 건조시킨다.
나노입자 세라믹 응집체 수분산액에 사용되는 위의 원료는 일반적으로, 예를 들면, 버너로부터 수소 및 산소의 존재하에 SiCl4와 AlCl3를 사용하여 기상 합성 방법으로 제조한다. 생성된 나노입자 세라믹 분말은 평균 직경이 7 내지 40nm로 지극히 작다. 따라서, 세라믹 입자는 불가피하게 서로 상호작용하고 쉽게 응집한다. 이러한 나노입자 세라믹 분말을 볼밀로 해쇄(解碎)시킨 후 탈이온수에 가하는 경우에도 나노입자 세라믹 분말은 평균 직경이 1 내지 30㎛인 세라믹 분말 응집체로서 존재한다.
잉크 제트 기록 매체로 화상을 인쇄하는 경우, 잉크 제트 프린터의 도트 노즐을 통해 방출된 미세한 잉크 액적들은 잉크 흡수층에 흡수된다. 다색 인쇄의 경우, 이러한 과정이 상이한 색의 잉크를 사용하여 수 회 반복된다.
잉크 제트 프린터에서 보다 고성능을 향한 경향으로 인해 잉크 제트 프린터로부터 방출되는 잉크 액적의 크기는 20㎛ 이하로 감소되었다. 이러한 잉크를 위의 통상적인 잉크 제트 기록 매체로 방출시키는 경우, 잉크 액적은 잉크 흡수층에서 국소적으로 유동하고 블리딩(bleeding)을 야기시킨다. 그 결과, 인쇄 화상은 얼마나 초미세 잉크 액적이냐에 상관없이 선명하지 않다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층에 적합하고 잉크 제트 기록 매체로의 정교하고 선명한 화상의 인쇄를 용이하게 하는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 잉크 흡수층이 잉크 제트 프린터로부터 방출된 초미세 잉크 액적을 방출된 위치에서 유지할 수 있도록 잉크 흡수층용 나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 조사하였고 다음과 같은 결론에 도달하였다.
a) 통상적인 나노입자 세라믹 응집체 수분산액에서, 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경은 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치로 측정한 바에 따르면 1 내지 30㎛이다. 당해 측정 결과에 따라 작성한 크기 분포 곡선은 도 2에 도시되어 있다. 피크의 최대 높이에 대한, 피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭(이후 1/2 폭이라고 한다)의 비는 1 내지 1.5이다. 이러한 비는 나노입자 세라믹 응집체가 비교적 거칠고 이의 크기가 균일하지 않음을 나타낸다. 즉, 응집체의 크기 균일도가 부적합하다. 크기 분포가 광범위한 이러한 나노입자 세라믹 응집체를 함유하는 보조 삽입층에서 잉크 흡수층의 보다 큰 응집체는 다수의 초미세 잉크 액적을 흡수한다. 즉, 초미세 잉크 액적은 방출된 위치에서 유지될 수 없고 방출된 위치로부터 블리딩한다.
b) 위의 통상적인 나노입자 세라믹 응집체 수분산액은 일반적으로 통상적인 혼합기를 사용하여 1 내지 50%의 나노입자 세라믹 응집체를 탈이온수에 분산시킴으로써 제조된다. 이러한 분산액을 통상적인 초음파 균질화기를 사용하여 소정의 시간 동안 처리하는 경우 또는 제트 밀 장치(jet-mill apparatus)를 사용하여 소정의 시간 동안 처리하는 경우(여기서, 분산액의 초고압 카운터 제트 스트림은 서로 충돌한다), 나노입자 세라믹 응집체는 수성 매질 속에서 신속하게 해쇄된다. 나노입자 세라믹 응집체가 처리 시간을 조절함으로써 다음 조건을 충족시키는 경우, 생성된 분산액 속의 나노입자 세라믹 응집체는 비교적 작고 균일한 크기를 갖고 이러한 나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 함유하는 잉크 흡수층은 방출된 위치에서 블리딩없이 미세한 잉크 액적을 유지할 수 있고 잉크 제트 기록 매체로 인쇄된 화상은 상당히 정교하고 선명하다. 즉, 조건은, 도포하기에 적합한 점도 10 내지 200mPa ·s에서 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 탈이온수에 분산된 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경이 0.05 내지 0.3㎛이고, 측정 결과에 따라 작성한 입자 크기 분포에 대한 도 2에 도시한 곡선의, 피크의 최대 높이에 대한, 피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭(1/2 폭)의 비가 0.7 이하이다.
따라서, 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층을 형성하기 위한 본 발명에 따르는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액은 탈이온수에 분산된 나노입자 세라믹 응집체를 포함하고, 여기서, 도포하기에 적합한 점도 10 내지 200mPa ·s에서 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치로 측정된 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경은 0.05 내지 0.3㎛이고 측정 결과에 따라 작성한 나노입자 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선에서 피크의 최대 높이에 대한, 피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭의 비가 0.7 이하이다.
도 1은 본 발명에 따르는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액 속의 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선이고,
도 2는 통상적인 나노입자 세라믹 응집체 분산액 속의 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선이다.
바람직한 양태의 설명
본 발명에서, 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경의 범위는 0.05 내지 0.3㎛이다. 평균 직경이 0.05㎛ 미만인 경우, 인쇄 화상의 품질에 있어서 더 이상 뚜렷한 차이는 없다. 직경이 0.3㎛를 초과하는 경우, 직경이 20㎛ 이하인 상이한 색의 수 개의 미세한 잉크 액적이 동일한 나노입자 세라믹 응집체에 흡수되어 잉크 블리딩을 야기시킨다. 따라서, 생성된 화상이 선명하지 않다.
나노입자 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선에서 피크의 최대 높이에 대한 1/2 폭의 비의 범위는 0.7 이하이다. 1/2 폭이 0.7을 초과하는 경우, 당해 평균 직경으로부터 상당히 벗어나는 직경을 갖는 다수의 세라믹 응집체가 존재한다. 잉크 흡수층이 이들 세라믹 응집체를 함유하는 경우, 비교적 큰 응집체들 각각은 상이한 유형의 칼라 잉크를 흡수하여 잉크 블리딩을 야기시킨다. 그 결과, 인쇄 화상이 불규칙한 색을 나타낸다.
나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 도포하는 데 적합한 점도의 범위는 10 내지 200mPa ·s이다. 점도가 10mPa ·s 미만인 경우, 분산액은 지지체 위에 유지되지 않는다. 점도가 200mPa ·s를 초과하는 경우, 분산액은 지지체에 균일하게 도포될 수 없다.
본 발명에 따르는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액을 이제 다음 실시예를 참고하여 설명할 것이다.
원료로서 SiCl4, AlCl3또는 TiCl4를 사용하여 각각 표 1에 제시한 수평균 1차 입자 직경(이후 평균 입자 직경이라고 한다)을 갖는 나노입자 SiO2분말, 나노입자 Al2O3분말 및 나노입자 TiO2분말을 수소와 산소를 함유하는 버너 속에서 기상 가수분해로 제조한다. 이들 나노입자 세라믹 분말은 응집체로서 존재하기 때문에, 이들은 소정의 시간 동안 통상적인 건식 해쇄기에서 해쇄되고, 교반하면서 비드 밀 속의 탈이온수에 가하여 각각 점도가 표 1에 제시한 바와 같은 통상적인 나노입자 세라믹 응집체 수분산액(이후 세라믹 수분산액이라고 한다) 1 내지 15를 제조한다.
각각의 이들 나노입자 세라믹 응집체 수분산액 1 내지 15를 제트 밀 장치로 처리하는데, 여기서, 분산액의 카운터 제트 스트림은 충돌 위치의 제트 스트림 반경 0.1mm, 제트 스트림 속도 600m/sec 및 노즐에서의 제트 스트림의 유량 15ℓ/min으로 소정의 시간 동안 서로 충돌하여 나노입자 세라믹 응집체를 해쇄시킨다. 이런 식으로 본 발명에 따르는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액 1 내지 15(이후 본 발명의 세라믹 수분산액이라고 한다)를 제조한다.
통상적인 세라믹 수분산액 1 내지 15와 본 발명의 세라믹 수분산액 1 내지 15를 22℃에서 2시간 동안 유지시킨 후, 각각의 분산액의 점도를 E형 점도계[제조원: 도키 산교 가부시키가이샤(Toki Sangyo K.K.)]를 사용하여 2.5rpm에서 측정한다. 분산액 속의 나노입자 세라믹 응집체의 입자 크기 분포를 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치를 사용하여 측정하고, 응집체의 평균 직경을 결과에 따라서 계산한다. 또한, 크기 분포 곡선을 작성하여 피크의 최대 높이에 대한 1/2 폭(피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭)의 비를 결정한다. 이들 결과를 표 1에 제시한다.
각각의 분산액 1000ml에 양이온성 중합체 10 내지 40g, 에탄올 50 내지 100ml, 프로판올 15 내지 30ml, 에틸 아세테이트 10 내지 20ml, 폴리비닐 알콜 20 내지 50g 및 붕산 10g을 가하여 잉크 흡수층 형성용 피복물을 제조한다. 피복물을 두께가 200㎛인 물 흡수지의 기록 표면에 도포하고 신속하게 냉각시킨 후, 50℃ 열풍으로 3분 동안 건조시킨다. 이와 같이 두께가 80㎛인 잉크 흡수층을 갖는 잉크 제트 기록 매체를 제조한다.
잉크 제트 칼라 프린터 PM-3300C[제조원: 세이코 엡슨 코포레이션(Seiko Epson Corporation)]를 사용하여 황색, 마젠타 및 시안의 짙은 화상을 잉크 제트 기록 매체로 인쇄하고 적색, 녹색 및 청색의 단색광에 대한 반사 밀도를 측정한다. 그 결과를 표 2에 제시한다.
크기가 250 ×180mm인 사람의 칼라 화상을 잉크 제트 기록 매체로 인쇄하고 화상 품질을 고정밀도 디지털 현미경을 사용하여 배율 3000으로 관찰한다.
표 1의 결과는 본 발명에 따르는 세라믹 수분산액 1 내지 15의 응집체의 직경이 통상적인 세라믹 수분산액 1 내지 15의 응집체의 직경보다 작고 균일함을 입증한다. 본 발명에 따르는 세라믹 수분산액 1 내지 15 중의 하나로 형성된 잉크 흡수층이 비교적 미세하고 균일한 응집체를 함유하기 때문에 잉크 제트 프린터로부터 방출된 잉크 액적이 방출된 위치에서 정밀하게 유지된다. 따라서, 잉크 제트기록 매체로 인쇄된 화상은 밀도가 높고 상당히 선명하다.
따라서, 본 발명에 따르는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액은 잉크 제트 프린터의 성능 향상에 기여하는 잉크 제트 기록 매체를 제공할 수 있다.

Claims (1)

  1. 탈이온수에 분산된 나노입자 세라믹 응집체를 포함하는, 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층을 형성하기 위한 나노입자 세라믹 응집체 수분산액으로서,
    도포하기에 적합한 점도 10 내지 200mPa ·s에서 레이저 회절 입자 크기 분포 측정 장치로 측정한 나노입자 세라믹 응집체의 평균 직경이 0.05 내지 0.3㎛이고,
    측정 결과에 따라 작성한 나노입자 세라믹 응집체의 크기 분포 곡선에서, 피크의 최대 높이에 대한, 피크의 최대 높이의 1/2 높이 위치의 피크 폭의 비가 0.7 이하임을 특징으로 하는 나노입자 세라믹 응집체 수분산액.
KR10-2003-7000009A 2000-07-03 2001-06-21 잉크 제트 기록 매체의 잉크 흡수층을 형성하기 위한나노입자 세라믹 응집체 수분산액 KR20030047983A (ko)

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