KR20040058262A - 잉크젯 기록 매체 - Google Patents

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KR20040058262A
KR20040058262A KR10-2004-7006601A KR20047006601A KR20040058262A KR 20040058262 A KR20040058262 A KR 20040058262A KR 20047006601 A KR20047006601 A KR 20047006601A KR 20040058262 A KR20040058262 A KR 20040058262A
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inkjet
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KR10-2004-7006601A
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덩워쓰하워드로저
네이스비앤드류제이.
수하돌닉조셉
예일데이비드에이.
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시바 스페셜티 케미칼스 홀딩 인크.
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Abstract

본원에는 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 하나 이상의 피복층을 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템이 기재되어 있다. 당해 매체 시스템은 양호한 건조 시간 및 양호한 화상 형성 특성 뿐만 아니라 탁월한 내광 견뢰도를 나타낸다 .

Description

잉크젯 기록 매체 {Ink jet recording medium}
본 발명은 잉크젯 기록 매체, 특히 특정한 양쪽이온성(zwitterionic) 중합체 또는 올리고머를 포함하는 신규한 잉크젯 피복층에 관한 것이다.
잉크젯 인쇄기법은, 예를 들면, 프리젠테이션[투명화(transparency)], 그래픽 아트, 공학 도면 및 가정 사무실 용품에 사용된다. 이러한 용도에 사용되는 잉크젯 기록 매체를 위한 성능 필요 요건으로는 효율적인 잉크 흡수, 신속한 건조, 우수한 색채 견뢰도, 높은 화상 해상도, 기록 보관능(archivability) 및 컬(curl) 성능이 포함된다.
잉크젯 화상을 수용하는 각각의 층을 잉크젯 매체 또는 잉크젯 수용체라고 한다. 잉크젯 매체는 단순히 셀룰로즈 섬유지 또는 셀룰로즈 섬유와, 잉크를 섬유들 간의 공간에 흡수될 수 있도록 하는 충전제로 이루어질 수 있다.
잉크젯 기록지도 피복된 유형일 수 있으며, 이는, 예를 들면, 종이(지지체), 잉크-수용층(들) 또는 잉크-흡수층(들) 및 임의로, 보호 피복층으로 이루어진다. 잉크-수용층은 잉크를 수용하거나 화상을 건조하는 층이다. 얇은 보호 피복층은 전형적으로 기저층을 물리적으로 보호하거나 화상을 보호하기 위해 사용된다. 보호층은 끈적임을 감소시키고 광택성 외관을 제공할 수 있으며, 다른 층들과 같이, 잉크의 특정 성분을 위한 캐리어로서 작용할 수 있는 잉크-수용 표면을 제공할 수있다.
종이 지지체와 잉크 수용층(들) 사이에 차단층이 또한 전형적으로 사용된다.
잉크젯 기록 매체의 성분으로서 특정 중합체 또는 중합체의 블렌드를 사용하고자 하는 시도가 이루어져 왔다. 일반적으로, 잉크 흡수성, 건조 시간 및 화상 성능의 적절한 균형을 얻기 위해서는 블렌드를 사용한다.
미국 특허 제4,503,111호에는 폴리비닐피롤리돈과, 젤라틴 및 폴리비닐 알콜로부터 선택된 매트릭스-형성 친수성 중합체를 포함하는 피막인 기록 매체가 교시되어 있다.
미국 특허 제4,575,465호에는 비닐피리딘/비닐벤질 4급 염 공중합체와, 젤라틴, 폴리비닐 알콜 및 하이드록시프로필 셀룰로즈로부터 선택된 친수성 중합체를 포함하는 층을 갖는 투명한 지지체를 포함하는 잉크젯 투명화가 기재되어 있다.
미국 특허 제4,935,307호에는 하나 이상의 수 흡수성 친수성 중합체 물질(a), 산 관능기를 갖는 하나 이상의 소수성 중합체 물질(b) 및 하나 이상의 폴리에틸렌 글리콜(c)을 포함하는 잉크 수용층이 기재되어 있다.
미국 특허 제5,206,071호에는 지지체와 수-불용성 수-흡수성 잉크-수용성 매트릭스 층(여기서, 매트릭스 층은 하이드로겔 착물 및 중합체성 고분자량 4급 암모늄염을 포함한다)을 포함하는 잉크젯 필름 복합재가 교시되어 있다.
미국 특허 제6,096,826호에는 잉크젯 종이 피복 분야에서의 피페리돈 개질된 폴리(비닐 알콜)의 용도가 교시되어 있다.
미국 특허 제6,127,037호에는 친수성 수-불용성 중합체 또는 공중합체 이외에 폴리알킬 또는 폴리페닐 옥사졸린 중합체를 포함하는 잉크젯 기록 매체층이 교시되어 있다.
제WO 0037259호에는 지지체, 잉크 수용층, 및 친수성 성분과 소수성 성분 둘다 또는 이러한 둘 이상의 중합체의 혼합물을 함유하는 중합체를 포함하는 최상층을 포함하는 잉크젯 매체가 교시되어 있다.
유럽 공개특허공보 제0869010호에는 1급 또는 2급 아미노 그룹 및 비닐 에스테르 유도된 하이드록시 그룹을 함유하는 하나 이상의 공중합체를 포함하는 잉크젯 매체 중의 잉크 수용층이 기재되어 있다. 하이드록시 함유 그룹을 유도하는 단량체는 비닐 프로피오네이트와 같은 비닐 에스테르이다. 아미노 함유 그룹을 유도하는 단량체는 비닐 아미드이다.
미국 특허 제6,313,246호에는 종이 제조시 보유(retention) 및 배출(drainage) 보조제로서 및 제지 공정에서의 응집제(flocculant)로서의 특정 양쪽이온성 중합체의 용도가 기재되어 있다.
잉크젯 매체의 필요 요건이 균형을 이루도록 하는 것이 필요한데, 구체적으로는 우수한 잉크 흡수성과 건조 시간을 보유하면서 탁월한 내광 견뢰도를 갖는 잉크젯 매체를 성취하는 것이 필요하다.
이러한 목적은 잉크젯 매체의 하나 이상의 층에 특정 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 사용함으로써 성취된다.
따라서, 본 발명은 지지체 및 하나 이상의 피복층(여기서, 적어도 하나의 피복층은 쯔비터이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)을 포함하는 잉크젯 기록매체 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 위해, "잉크젯 매체", "잉크젯 기록 매체" 또는 "잉크젯 매체 시스템" 또는 "잉크젯 기록 매체 시스템"이라는 용어는 잉크젯 잉크를 수용하는 전체 조성물을 나타내거나, 또는 전체 조성물로 이루어진 각각의 층 또는 전체 조성물로 이루어진 각각의 층의 조합을 나타낸다.
"잉크 수용층"이라는 용어는 잉크를 수용하거나 화상을 형성하는 층을 의미한다. 잉크 수용층은 잉크를 흡수하기 위한 스폰지층으로 간주할 수 있다.
"보호 피복층"이라는 용어는 앞서 주지한 바와 같은 특이적인 특성을 제공하기 위해 사용될 수 있는 잉크젯 매체 시스템의 최상부 피복층, 즉 오버코트층(overcoat layer)을 의미한다. 보호 피복층은 전형적으로 잉크 수용층에 비해 얇다. 보호 피복층은 최외곽층이며, 잉크를 투과시킬 수 있거나 후속의 적층 단계에 적용될 수 있다.
"지지체"라는 용어는 잉크젯 매체의 기재 기판, 예를 들면, 종이 자체를 나타낸다. 본 발명의 지지체는 천연 재료이거나 합성한 것이다.
본 발명에 유용한 양쪽이온성 중합체 및 공중합체가, 예를 들면, 미국 특허 제6,313,246호에 기재되어 있으며, 이의 관련 설명이 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 하나 이상의 비이온성 단량체 0 내지 약 99.9%와 하나 이상의 양쪽이온성 단량체 약 100 내지 약 0.1%로부터 유도된다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 하나 또는 하나 이상의 비이온성 단량체와 하나의 양쪽이온성 단량체로부터 유도되거나, 하나의 비이온성 단량체와 하나 또는 하나 이상의 양쪽이온성 단량체로부터 유도되거나, 하나 이상의 비이온성 단량체와 하나 이상의 양쪽이온성 단량체로부터 유도될 수 있다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 단독중합체 또는 단독올리고머이거나 공중합체 또는 코올리고머일 수 있다.
본 발명의 양쪽이온성 단량체는, 예를 들면, 화학식및(여기서, L+는 화학식,,또는의 그룹이고, L-는 화학식의 그룹이며, Z-는 -CO2 -, -SO3 -,또는이고, Z+는 -N+R5R6R7이며, R1및 R8은 독립적으로 수소 또는 메틸이고, W+는 -S+R3- 또는 -N+R2R3-이며, W-는이고, Y1및 Y2는 독립적으로 -O- 및 -NR2로부터 선택되며, R2, R3, R4, R5, R6및 R7은 수소 및 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 측쇄 알킬로부터 선택되고, m은 2 또는 3이며, n은 1 내지 5이다)로부터 선택된다.
알킬은, 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 2급 부틸, 이소부틸 및 3급 부틸이다.
양쪽이온성이란 양이온성 치환체와 음이온성 치환체를 동일한 비율로 함유하여 전체 전하가 순수한 중성인 분자를 의미한다.
본 발명에 따르는 단량체는 중합 가능한 알릴성, 비닐성 또는 아크릴성 화합물이다.
비이온성 단량체는 전기적으로 중성이다. 대표적인 것으로는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸아세트아미드, 폴리(에틸렌 글리콜)(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜)모노메틸 에테르 모노(메트)아크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈, 글리세롤 모노((메트)아크릴레이트), 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 비닐 메틸설폰, 비닐 아세테이트, 디아세톤 아크릴아미드, 및 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 아미노 아크릴레이트 및 아미노 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트 및 관련 단량체가 있다.
아미노 메타크릴레이트는, 예를 들면, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 및 3급 부틸아미노에틸메타크릴레이트이다. 관련 단량체는, 예를 들면, 스테아릴 에톡시 (20) 메타크릴레이트 및 스테아릴 에톡시 (10) 알릴 에테르이다.
본 발명의 적합한 비이온성 단량체는, 예를 들면, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 메틸메타크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)이다.
양쪽이온성 단량체는 양이온성 관능기와 음이온성 관능기를 동일한 비율로 함유하여 전반적으로는 전기적으로 순수한 중성인, 중합 가능한 분자이다. 예로는 다음을 들 수 있다:
N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인,
N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인,
N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인,
N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인,
2-(메틸티오)에틸 메타크릴로일-S-(설포프로필)-설포늄 베타인,
2-[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]에틸 2-메틸 포스페이트,
2-(아크릴로일옥시에틸)-2'-(트리메틸암모늄)에틸 포스페이트,
[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]메틸 포스폰산,
2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린(MPC),
2-[(3-아크릴아미도프로필)디메틸암모니오]에틸 2'-이소프로필 포스페이트 (AAPI),
1-비닐-3-(3-설포프로필)이미다졸륨 하이드록사이드,
(2-아크릴옥시에틸) 카복시메틸 메틸설포늄 클로라이드,
1-(3-설포프로필)-2-비닐피리디늄 베타인,
N-(4-설포부틸)-N-메틸-N,N-디알릴아민 암모늄 베타인(MDABS),
N,N-디알릴-N-메틸-N-(2-설포에틸) 암모늄 베타인 등.
양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 양쪽이온성 단량체, 및 가능하게는 기타의 음이온성 단량체(들)로부터 유도된다. 이들은, 예를 들면, N,N-디메틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)-N-(3-설포프로필) 암모늄 베타인의 단독중합체와 같은 단독중합체, 아크릴아미드와 N,N-디메틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)-N-(3-설포프로필) 암모늄 베타인과의 공중합체와 같은 공중합체 및 아크릴아미드, N-비닐-2-피롤리돈 및 1-(3-설포프로필)-2-비닐피리디늄 베타인의 삼원공중합체와 같은 삼원공중합체를 포함한다.
양쪽이온성 중합체에서, 모든 중합체 쇄 및 쇄 중의 세그먼트는 엄밀히 전기적으로 중성이다. 따라서, 양쪽이온성 중합체는, 음이온 전하와 양이온 전하 둘 다가 동일한 양쪽이온성 단량체내에 도입되기 때문에 반드시 모든 중합체 쇄 및 세그먼트에 걸쳐 중성 전하를 유지시키는 고분자 양성 전해질의 아형이다.
본 발명의 양쪽이온성 단량체는 제WO 01/04201호에 기재된 방법에 따라 제조한다.
이들은 적당한 온도 및 반응 시간에서 적당한 유기 용매 속에서 다음의 반응식에 따라 제조한다.
위의 반응식 1에서,
X는 아민 반응물의 친핵성 질소에 의해 치환될 수 있는 이탈 그룹이며, 예를 들면, 할로겐, 토실레이트, 메실레이트 등일 수 있고,
M+는 양전하 짝이온, 예를 들면, 나트륨 또는 칼륨과 같은 금속 이온이며,
Y는 앞서 Y1또는 Y2에서 정의한 바와 같고,
p는 1 또는 2이다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는, 예를 들면, 아크릴아미드 메틸메타크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비이온성 단량체와,및로부터 선택된 양쪽이온성 단량체와의 공중합체 또는 코올리고머이다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는, 예를 들면, 아크릴아미드 메틸메타크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비이온성 단량체와 N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, 2-(메틸티오)에틸 메타크릴로일-S-(설포프로필)-설포늄 베타인, 2-[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]에틸 2-메틸 포스페이트, 2-(아크릴로일옥시에틸)-2'-(트리메틸암모늄)에틸 포스페이트 및 [(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]메틸 포스폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 양쪽이온성 단량체와의 공중합체 또는 코올리고머이다.
예를 들면, 본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 아크릴아미드, 메틸메타크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비이온성 단량체와 N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인 및 N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인으로부터 선택된 양쪽이온성 단량체와의 공중합체 또는 코올리고머이다.
예를 들면, 양쪽이온성 단량체는 화학식및인 N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인 및 N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인으로부터 선택된다.
본 발명의 공중합체 또는 코올리고머는, 예를 들면, 제WO 01/04201호에 기재되어 있는 바와 같이 제조한다. 이들은 분산된 상내에서의 중합, 예를 들면, 역 유화 중합 또는 분산 중합에 의해 제조할 수 있다. 또한, 이들은 중합체 생성물을 무수 분말로서 제조하기 위해 겔 중합에 의해 제조할 수도 있다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 임의의 분자량을 가질 수 있다. 이들은, 예를 들면, 약 10,000 내지 약 2,000,000의 분자량을 가질 수 있다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 유리하게는, 잉크젯 잉크 기록 매체 시스템의 임의의 층에 사용된다. 이들은 하나의 피복층에 사용되거나 층들 중의 하나 이상에 사용되거나 층 전부에 사용될 수 있다.
지지체 자체가 잉크젯 잉크 수용층일 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 유리하게는 지지체 상에 직접 피막으로서 사용된다.
따라서, 본 발명의 목적은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 피막을 지지체 상에 직접 포함하는 잉크젯 매체 시스템이다.
본 발명의 잉크젯 매체 시스템은 하나 또는 하나 이상의 잉크젯 수용층을 포함할 수 있다. 본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는 유리하게는 하나 또는 하나 이상의 수용층에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 지지체와 하나 이상의 잉크젯 잉크 수용층(여기서, 이들 층 중의 하나 또는 하나 이상은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)을 포함하는 잉크젯 매체 시스템이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지체, 하나 이상의 잉크젯 잉크 수용층 및 보호 피복층(여기서, 당해 보호 피복층은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)을 포함하는 잉크젯 매체 시스템이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지체, 하나 이상의 잉크젯 잉크 수용층(여기서, 수용층 중의 하나 또는 하나 이상은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다) 및 지지체와 잉크 수용층(들) 사이의 차단층을 포함하는 잉크젯 매체 시스템이다.
또한, 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머가 유리하게는 잉크젯 잉크의 구성분으로서 사용됨을 주지해야 한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 잉크젯 잉크와 양쪽이온성 중합체 또는올리고머를 포함하는 잉크젯 매체 시스템이다.
지지체는, 예를 들면, 종이 또는 투명 플라스틱이다. 또한, 지지체는 반투명 플라스틱, 매트 플라스틱, 불투명 플라스틱, 종이 등을 포함한다.
지지체는, 예를 들면, 셀룰로즈 에스테르, 셀룰로즈 아세테이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산, 메틸 에스테르, 에틸 에스테르, 폴리아미드(예 : 나일론), 폴리에스테르(예 : 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)), 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리설폰아미드일 수 있다.
차단층은 유리하게는 종이 지지체와 잉크 수용층 사이에 사용된다. 차단층은, 예를 들면, 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리에틸렌이다. 차단층은 또한 금속 호일, 예를 들면, 알루미늄 호일일 수 있다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 피복층은 어떠한 통상의 기법으로 경화시킨다. 예를 들면, 당해 피복층을 주위 조건하에서 공기 건조시켜 경화시키거나 오븐 경화시키거나 광경화시킨다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머는, 잉크젯 매체 시스템에 사용되는 광범위한 각종 중합체 또는 올리고머, 예를 들면, 중성, 음이온성 및 양이온성 폴리비닐알콜(PVOH) 및 젤라틴과 블렌딩시킬 수 있다.
잉크젯 매체 시스템, 일반적으로 잉크 수용층에 전형적으로 사용되는 중합체에는 젤라틴, 전분, 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 니트릴 부타디엔 고무 라텍스, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알콜, 비닐 알콜/비닐 아세테이트공중합체, 메틸 셀룰로즈, 하이드록시메틸 셀룰로즈, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 에틸 셀룰로즈, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로즈, 카복시메틸 셀룰로즈 및 폴리(N-비닐 피롤리돈)이 포함된다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 및 올리고머는 유리하게는 양이온성 중합체, 예를 들면, 디알킬아미노알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 4급 염 또는 산 염, 디알킬아미노알킬아크릴아미드 및 메타크릴아미드의 4급 염 또는 산 염, N,N-디알릴디알킬 암모늄 할라이드, 만니치(Mannich) 생성물 등으로부터 선택된 하나 이상의 단량체로부터 유도된 양이온성 중합체와 함께 사용된다. 대표적인 것으로는 N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 메틸 클로라이드 4급 염(DMAEA, MCQ), 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC) 등이 있다.
기타의 적합한 성분이 본 발명의 잉크젯 매체 시스템 및 피막에 존재할 수 있다.
부가 성분으로는, 예를 들면, 안료 및 충전제, 예를 들면, 무정형 및 결정형 실리카, 알루미늄 3수화물, 카올린, 탤컴, 백악, 베토나이트, 제올라이트, 유리 비드, 탄산칼슘, 칼륨 나트륨 알루미늄 실리케이트, 규조토, 알루미늄 및 마그네슘의 실리케이트 및 이의 혼합물이 포함된다. 이산화티탄도 특정한 용도에 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 유기 미립자에는 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 전분, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리테트라플루오로에틸렌이 포함된다. 안료, 충전제 및 유기 미립자는, 건조 피막의 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약15중량%의 양으로 본 발명의 피복층에 사용될 수 있다. 폴리올레핀은, 예를 들면, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이다.
본 발명의 양쪽이온성 중합체 및 올리고머는 유리하게는 나노다공성 또는 마이크로다공성 잉크젯 매체 시스템을 위한 결합제로서 또는 결합제의 일부로서 사용될 수 있다. 당해 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 결합제는 피복층의 소량, 예를 들면, 약 40중량% 미만, 예를 들면, 약 25중량% 미만 또는 약 10중량% 미만을 차지할 수 있다.
종이 기판은, 예를 들면, 점토로 피복시키는 것이 유리하다.
또한, 부가 첨가제로는 피복 혼합물의 습윤 또는 도포 작용을 조절하는 표면 활성제, 대전방지제, 증점제, 현탁제, 마찰 특성을 조절하거나 반사 특성을 변화시키거나 스페이서로서 작용하는 미립자, pH 조절 화합물, 광 안정화제, 산화방지제, 습윤제, 제균제, 가교결합제, 형광 증백제 등이 포함된다.
구체적인 예는 전분, 크산탄 검, 4급 암모늄염, 키틴, 셀룰로즈 유도체 및 수용성 금속염, 예를 들면, Ca, Ba, Mg의 염 또는 희토류 금속의 염이다.
잉크 착색제를 위한 안정화제 시스템이 개발되었다. 이러한 안정화제도 본 발명의 잉크젯 매체 시스템에 사용된다. 이들은, 예를 들면, 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제5,782,963호 및 제5,855,655호에 기재되어 있다.
잉크젯 매체 시스템의 피복층의 구성분으로서 유리하게 사용되는 부가 첨가제에는 공지된 종류의 중합체 안정화제가 포함된다. 예를 들면, 자외선 광흡수제, 장애 아민 광 안정화제(HALS) 및 산화방지제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체 안정화제가 포함된다.
예를 들면, 적합한 부가 첨가제는 다음으로부터 선택된다:
알킬화 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 하이드로퀴논 및 알킬화 하이드로퀴논, 토코페롤, 하이드록시화 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, 벤질 화합물로부터 유도된 장애 페놀, 하이드록시벤질화 말로네이트, 방향족 하이드록시벤질 화합물, 트리아진계 장애 페놀, 벤질포스포네이트, 아실아미노페놀, β-(3,5-디-3급 부틸-4-하이드록시페닐)프로피온산과 1가 또는 다가 알콜과의 에스테르, β-(5-3급 부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)프로피온산과 1가 또는 다가 알콜과의 에스테르, 3,5-디-3급 부틸-4-하이드록시페닐 아세트산과 1가 또는 다가 알콜과의 에스테르, β-(3,5-디-3급 부틸-4-하이드록시페닐)프로피온산의 아미드, 아스코르브산 및 아민계 산화방지제, 예를 들면, N,N-디-이소프로필-p-페닐렌디아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산화방지제.
산화방지제는, 예를 들면, 페놀계 산화방지제, 예를 들면, 하이드록시 치환된 벤조산의 염, 예를 들면, 알킬 그룹으로 추가로 치환된 하이드록실 치환된 벤조산의 염 및 살리실산의 염이다.
2-(2-하이드록시페닐)-2H-벤조트리아졸, 예를 들면, 공지된 시판 하이드록시페닐-2H-벤조트리아졸, 2-하이드록시벤조페논, 치환되거나 치환되지 않은 벤조산의 에스테르, 예를 들면, 4-3급 부틸-페닐 살리실레이트, 아크릴레이트 및 말로네이트, 옥사아미드, 트리스-아릴-o-하이드록시페닐-s-트리아진 및 입체장애 아민 안정화제, 예를 들면, N-H, N-아실, N-옥실, N-하이드록실, N-알킬, N-알콕시 및 N-하이드록시알콕시 장애 아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 UV 흡수제 및 광 안정화제.
예를 들면, 미국 특허 제6,254,724호에 기재되어 있는 바와 같은 니트록실, 하이드록실아민 및 하이드록실아민 염 안정화제가 본 발명의 기록 매체에 유리하게 사용된다. 미국 특허 제6,254,724호의 관련 부분이 본원에 참고로 인용되어 있다.
예를 들면, 보호 피복층이 제조된 기록 매체 시스템의 일부이든 이것이 후속의 적층 단계에 적용되든간에, UV 흡수제는 본 발명의 보호 피복층에 유리하게 사용된다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나 이상의 피복층(여기서, 당해 피복층 중의 적어도 하나는 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)을 지지체에 적용함을 포함하는, 잉크젯 매체 시스템의 제조방법이다.
본 발명의 잉크젯 매체 시스템의 각각의 피복층의 적용에는 공지된 방법이 사용될 수 있다. 공지된 방법은, 예를 들면, 마이어 바 피복, 리버스 롤 피복, 롤러 피복, 와이어-바 피복, 침지 피복, 에어-나이프 피복, 슬라이드 피복, 커텐 피복, 덕터 피복, 플렉소그래픽 피복, 권취 와이어 피복, 슬롯 피복, 슬라이드 호퍼 피복 및 그라비아 피복이다.
잉크젯 인쇄용 잉크는 널리 공지되어 있다. 이러한 잉크는 액체 부형제 및 이에 용해되거나 현탁된 염료 또는 안료를 포함한다. 사용되는 액체 부형제는 물 또는 물과 수 혼화성 유기 용매와의 혼합물을 포함한다. 잉크는 또한 기록 매체 시스템으로 혼입시키고자 하는 첨가제 또는 기타 성분을 위한 부형제일 수 있다.
보호 피복층의 두께는 전형적으로 약 1μ이다. 지지체의 두께는 전형적으로약 12 내지 약 500μ이다. 잉크 수용층의 두께는 전형적으로 약 0.5 내지 약 30μ이다.
하기의 실시에는 단지 예시를 목적으로 하는 것이며 본 발명을 어떠한 방식으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1 염료 내광 견뢰도
매체 중합체의 수용액/현탁액을 적당한 인취 바를 사용하여 폴리에틸렌 피복된 종이 시트에 적용하여 건조시킨 후에 15gsm(g/㎡) 피막을 제조한다. 매체 중합체 피막을 주위 조건하에 실온에서 24시간 동안 또는 오븐에서 180℉에서 3분 동안 건조시킨다.
IMAGE GEL 8394 및 IMAGE GEL 8396는 카인드 앤 크녹스(Kind and Knox)로부터 시판되는 잉크젯 수용 매체용의 최고 기술 수준의 젤라핀 중합체이다.
당해 실시예에서, 본 발명의 중합체는 아크릴아미드/N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)암모늄 베타인(85/15 w/w) 공중합체이다. 용액은 공중합체 고체를 기본으로 하여 LODYNE 양쪽성 플루오로 계면활성제 1중량%를 추가로 함유한다. 당해 중합체는 분자량이 279K(279,000) 및 1MM(1,000,000)인 것으로 확인된다.
50% 및 100% 광학 농도에서의 옐로우, 마젠타 및 시안의 색 스퀘어를 HP 970 Cxi 프린터를 사용하여 피복지에 인쇄한다. 이어서, 아틀라스 Ci65 크세논 내후성 시험기(WeatherOmeter), 내부 및 외부 보로실리케이트 필터, 50℃, 50% RH, 340nm에서 0.35w㎡의 방사조도에서 노출시키기 전 또는 노출시킨지 48시간 후에 L, a, b 칼라 및 광학 농도값을 기록한다.
결과가 아래 표에 기재되어 있다.
주위 경화
시안
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K 21182 24217 8.28.52.1 13.411.17.6
마젠타
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K 53-3 57-4 4.02.74.3 2.73.22.6
옐로우
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K 533 -131 3.11.52.0 0.51.02.5
오븐 경화
시안
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K1MM 181713 2523118 8.17.62.33.4 14.112.69.16.9
마젠타
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K1MM 55-5-5 1210 3.03.24.64.7 1.41.72.13.9
옐로우
중합체 광학 농도 손실율(%) δE
50% 100% 50% 100%
IG 8394IG 8396279K1MM 32-5-2 -20-23 1.02.23.91.2 2.70.70.61.6
본 발명의 매체 중합체를 포함하는 피막 상에 인쇄된 화상의 포토 페이드(photo fade) 특성을 유리하게 젤라틴 피막과 비교한다. 본 발명의 양쪽이온성 공중합체를 포함하는 수용층에 대해 염료 손실은 전반적으로 감소되고 모든 세 가지 색상에 대한 색 변화는 보다 균형잡힌 것으로 관찰된다.
실시예 3 염료 내광 견뢰도
매체 중합체의 수용액/현탁액을 적당한 인취 바를 사용하여 폴리에틸렌 피복된 종이 시트에 적용하여 건조시킨 후에 15gsm(g/㎡) 피막을 제조한다. 매체 중합체 피막을 오븐에서 180℉에서 3분 동안 건조시킨다.
IMAGE GEL 8396는 카인드 앤 크녹스(Kind and Knox)로부터 시판되는 잉크젯 수용 매체용의 최고 기술 수준의 젤라핀 중합체이다.
당해 실시예에서, 본 발명의 중합체는 아크릴아미드/메톡시PEG350 메타크릴레이트/N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)암모늄 베타인(60/25/15 w/w/w) 공중합체이다. 당해 중합체는 분자량이 250K(250,000)인 것으로 확인된다.
50% 및 100% 광학 농도에서의 옐로우, 마젠타 및 시안의 색 스퀘어를 HP 970 Cxi 프린터를 사용하여 피복지에 인쇄한다. 이어서, 아틀라스 Ci65 크세논 내후성 시험기(WeatherOmeter), 내부 및 외부 보로실리케이트 필터, 50℃, 50% RH, 340nm에서 0.35w㎡의 방사조도에서 노출시킨지 24시간 후, 48시간 후 및 72시간 후에 δE값을 기록한다.
특정 피막은 글리세린 10중량% 및 2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시-피페리딘-1-옥실(장애 니트록실) 1.5중량%를 추가로 함유한다.
δE의 결과가 아래 표에 기재되어 있다.
시안
중합체 50% 100%
24h 48h 72h 24h 48h 72h
IG 8396250K 9.26.4 11.210.1 11.910.9 12.811.5 16.117.1 16.416.1
마젠타
중합체 50% 100%
24h 48h 72h 24h 48h 72h
IG 8396250K250K + 글리세린 + 니트록실 3.37.14.5 9.621.913.4 12.527.817.6 2.57.47.0 7.714.712.4 9.718.615.8
옐로
중합체 50% 100%
24h 48h 72h 24h 48h 72h
IG 8396250K250K + 글리세린 + 니트록실 2.01.20.6 7.48.63.9 9.010.36.0 4.30.50.7 11.38.75.2 13.713.18.8
당해 실시예는 첨가된 니트록실 안정화제의 유리한 효과를 보여준다.
실시예 3
양쪽이온성 단량체를
N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인,
N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인,
N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인,
2-(메틸티오)에틸 메타크릴로일-S-(설포프로필)-설포늄 베타인,
2-[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]에틸 2-메틸 포스페이트,
2-(아크릴로일옥시에틸)-2'-(트리메틸암모늄)에틸 포스페이트 및
[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]메틸 포스폰산으로부터 선택된 단량체로 대체하여, 실시예 1과 실시예 2를 반복 수행한다.
탁월한 결과가 성취된다.
실시예 4
아크릴아미드를 메타크릴아미드, 메틸메타크릴레이트, 아크릴산 및 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)로부터 선택된 단량체로 대체하여, 실시예 1 내지 실시예 3을 반복 수행한다. 탁월한 결과가 성취된다.
실시예 5
양쪽이온성 단량체에 대한 음이온성 단량체의 비를 85/15 내지 5/95, 10/90, 15/85, 20/80, 25/75, 30/70, 35/65, 40/60, 45/55, 50/50, 55/45, 60/40, 65/35, 70/30, 75/25, 80/20, 90/10 및 95/5로 조절하여, 실시예 1 내지 실시예 4를 반복 수행한다. 탁월한 결과가 성취된다.
실시예 6
본 발명의 잉크 수용층이 젤라틴 및/또는 폴리비닐알콜을 추가로 포함하도록 하여, 실시예 1 내지 실시예 5를 반복 수행한다. 탁월한 결과가 성취된다.
실시예 7
본 발명의 잉크 수용층이 양이온성 중합체, 글리세린 또는 계면활성제를 추가로 포함하도록 하여, 실시예 1 내지 실시예 6을 반복 수행한다. 탁월한 결과가 성취된다.

Claims (16)

  1. 지지체와 당해 지지체 상의 하나 이상의 피복층(여기서, 적어도 하나의 피복층은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)을 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머가 하나 이상의 비이온성 단량체 0 내지 약 99.9%와 하나 이상의 양쪽이온성 단량체 약 100 내지 약 0.1%로부터 유도되는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 양쪽이온성 단량체가 화학식및(여기서, L+는 화학식,,또는의 그룹이고, L-는 화학식의그룹이며, Z-는 -CO2 -, -SO3 -,또는이고, Z+는 -N+R5R6R7이며, R1및 R8은 독립적으로 수소 또는 메틸이고, W+는 -S+R3- 또는 -N+R2R3-이며, W-는이고, Y1및 Y2는 독립적으로 -O- 및 -NR2로부터 선택되며, R2, R3, R4, R5, R6및 R7은 수소 및 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 측쇄 알킬로부터 선택되고, m은 2 또는 3이며, n은 1 내지 5이다)로부터 선택되고,
    비이온성 단량체가 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐-N-메틸아세트아미드, 폴리(에틸렌 글리콜)(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜)모노메틸 에테르 모노(메트)아크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈, 글리세롤 모노((메트)아크릴레이트), 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 비닐 메틸설폰, 비닐 아세테이트, 디아세톤 아크릴아미드, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 에스테르 및 산 및 관련 단량체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 비이온성 단량체가 아크릴아미드, 메틸메타크릴레이트 및 하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 양쪽이온성 단량체가 화학식,및의 단량체로부터 선택되는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 양쪽이온성 단량체가 N,N-디메틸-N-아크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-아크릴아미도프로필-N-(2-카복시메틸)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인, 2-(메틸티오)에틸 메타크릴로일-S-(설포프로필)-설포늄 베타인, 2-[(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]에틸 2-메틸 포스페이트, 2-(아크릴로일옥시에틸)-2'-(트리메틸암모늄)에틸 포스페이트 및 [(2-아크릴로일에틸)디메틸암모니오]메틸 포스폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머가 아크릴아미드, 메틸메타크릴레이트 또는 하이드록시에틸메타크릴레이트와 N,N-디메틸-N-메타크릴아미도프로필-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인 또는 N,N-디메틸-N-메타크릴로일옥시에틸-N-(3-설포프로필)-암모늄 베타인과의 양쪽이온성 공중합체 또는 코올리고머인 잉크젯 기록 매체 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 피막을 지지체 상에 직접 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 지지체와 하나 이상의 잉크젯 잉크 수용층(여기서, 당해 수용층 중의 하나 또는 하나 이상은 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하고, 임의로 젤라틴, 전분, 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 니트릴 부타디엔 고무 라텍스, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알콜, 비닐 알콜/비닐 아세테이트 공중합체, 메틸 셀룰로즈, 하이드록시메틸 셀룰로즈, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 에틸 셀룰로즈, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로즈, 카복시메틸 셀룰로즈, 폴리(N-비닐 피롤리돈) 및 양이온성 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 추가로 포함한다) 및 임의로, 지지체와 잉크젯 잉크 수용층 사이의 차단층을 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 지지체, 하나 이상의 잉크젯 잉크 수용층 및 보호 피복층(여기서, 잉크젯 잉크 수용층 또는 보호 피복층 또는 이들 둘 다는 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함한다)과 임의로, 지지체와 잉크젯 잉크 수용층 사이의 차단층을 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  10. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 잉크젯 잉크를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  11. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 무정형 실리카, 결정형 실리카, 알루미늄 3수화물, 카올린, 탤컴, 백악, 베토나이트, 제올라이트, 유리 비드, 탄산칼슘, 칼륨 나트륨 알루미늄 실리케이트, 규조토, 알루미늄의 실리케이트, 마그네슘의 실리케이트, 이산화티탄, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 전분, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 안료, 충전제 또는 유기 미립자를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 표면 활성제, 대전방지제, 증점제, 현탁제, pH 조절 화합물, 광 안정화제, 산화방지제, 습윤제, 제균제, 가교결합제 및 형광 증백제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 지지체가 셀룰로즈 에스테르, 셀룰로즈 아세테이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산, 메틸 에스테르, 에틸 에스테르, 나일론과 같은 폴리아미드, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리설폰아미드를 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 지지체가 종이 또는 투명한 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트인 잉크젯 기록 매체 시스템.
  15. 양쪽이온성 중합체 또는 올리고머를 포함하는 잉크젯 잉크.
  16. 제1항에 있어서, 나노다공성 또는 마이크로다공성 피복층을 포함하는 잉크젯 기록 매체 시스템.
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