KR20040110676A - 잉크젯 프린터용 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크 흡수량, 잉크 흡수 속도뿐만 아니라 내광성도 우수한 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는, 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 위치하며, 무기물 미립자, 바인더, 양이온성 라텍스 및 실리카가 코팅된 산화금속 미립자를 포함하는 잉크 수용층을 포함한다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 양이온성 라텍스와 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 함유하는 잉크 수용층을 포함함으로써, 잉크의 흡수력 및 내광성 등에 있어서 매우 향상된 성능을 나타낸다.

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체{Recording medium for ink jet printer}
본 발명은 기록 매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재층(substrate)의 일면에 위치하는 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체에 관한 것이다.
수성 잉크를 노즐을 통해 기록매체를 향해 분사하여 기록매체 상에 화상을 형성하는 잉크젯 기록장치는 프린팅 시 소음이 적고, 컬러 화상을 쉽게 기록할 수있으며, 출력 속도가 빠르고, 가격이 비교적 저렴하다는 점에서 유리하다. 따라서, 잉크젯 기록장치는 프린터, 팩시밀리 및 플로터기 등 인쇄매체에 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 잉크젯 기록장치의 특성을 유효하게 반영하는 기록매체로서 주로 펄프를 초조하여 이루어지는 종이 등의 기재층 표면에 수성 잉크를 충분히 흡수하면서도 화상을 선명하게 하는 특성을 가진 잉크수용층이 도공된 것이 제공되거나, 잉크젯 포토 용지라고 불리는 고급 용지는 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 인화지, 필름 등과 같은 기재층 상부에 잉크에 대하여 잉크의 흡수력, 선명성 및 안료 적성 등이 우수한 물질을 포함하는 잉크 수용층을 코팅하는 방식으로 제조된다.
그 잉크 수용층은 일반적으로 실리카나 알루미나로 대표되는 안료를 폴리비닐 알콜 등의 바인더 수지 내에 분산시킨 도공제를 지지체의 표면에 도포함으로써 적층된다. 예컨대, 일본국 특개소 57-82085호 공보에는, 무기안료와 유기안료를 포함하는 수용성 수지로 이루어진 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가, 또한, 동 특개소 62-268682호 공보에는, 미분말 실리카를 포함하며 또한 실라놀기를 갖는 폴리비닐알콜 공중합체로 이루어진 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가 각각 개시되어 있다.
잉크젯 프린터용 기록 매체에는 소비자들의 다양한 요구를 반영하기 위하여 여러 가지 특성의 물질들이 추가로 투입되는데, 용지의 백색도나 백감도를 증가시키기 위하여 형광 증백제나 염료 등을 단독 혹은 혼합으로 사용하고, 내수성을 증가시키기 위하여 경화제 등을 첨가하기도 한다. 그러나, 위와 같은 첨가제들은 일반적으로 잉크젯 프린터용 기록 매체의 내광성을 저해하는 작용을 한다.
내광성을 증가시키기 위하여 종래에는 금속염을 소량 사용하거나 스틸벤, 프탈산 등의 첨가제 등을 도입하였다. 이 중, 금속염을 사용할 경우, 잉크젯 프린터용 기록 매체의 광택도가 떨어지는 문제가 있으며, 스틸벤이나 프탈산 등의 첨가제를 사용할 경우, 무기물 미립자인 실리카졸이나 알루미나졸 등과 상용성에 문제가 있다. 이와는 달리 소수성 수지를 소량 혼합하는 방법도 있지만, 이 경우에도 상용성과 광택도에 문제가 있어 고품질의 잉크젯 프린터용 용지를 제조하는 데에는 한계를 보인다.
그러므로, 최근 광고용이나 내구성을 요하는 분야를 중심으로 잉크의 흡수력 및 내광성이 좋으면서, 기록 매체로서의 다른 속성을 해하지 않는 잉크젯 기록 매체에 대한 요구가 증가하고 있다.
따라서 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는, 잉크흡수성능 뿐만 아니라 내광성도 향상된 잉크 수용층을 갖는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체의 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
1... 후면 코팅층
2... 기재층
3... 언더 코팅층
4... 잉크 수용층
5... 보호층
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
기재층; 및
상기 기재층의 일면에 위치하며, 잉크 수용층의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 무기물 미립자 50 내지 85중량부, 바인더 5 내지 25중량부, 양이온성 라텍스 1 내지 10중량부, 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자 5 내지 25중량부 및 기타 첨가제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 잉크 수용층을 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.
상기 무기물 미립자는 종래 잉크젯 기록 매체로 공지인 각종의 고체 미립자를 사용하는 것이 가능하다. 무기물 미립자의 예로서는, 예를 들면, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 카올린, 클레이, 활석, 황산 칼슘, 황산 바륨, 이산화 티탄, 산화 아연, 수산화아연, 황화 아연, 탄산 아연, 규산 알루미늄, 규조토, 규산칼슘, 규산 마그네슘, 합성 실리카, 콜로이달 실리카, 알루미나, 콜로이달 알루미나, 수산화 알루미늄, 제올라이트, 수산화 마그네슘 등의 백색 무기물 안료 등을 들 수 있다.
상기 바인더는 폴리비닐 알콜계, 폴리비닐 피롤리돈계, 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계, 젤라틴, 폴리에틸렌 옥사이드, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계통의 고분자, 폴리에스테르 또는 4급 암모늄 형태의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다.
상기 양이온성 라텍스는 하기 화학식 1로 표시되는 양이온성 라텍스 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
<화학식 1>
식중, -A- 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -B- 는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지고 있어 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -C- 는 -A- 와 -B-에서 사용되지 않은 공중합 가능한 이중 결합의 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위이고, l은 10 내지 99몰%, m은 0 내지 10몰%, 그리고 n은 0 내지 90몰%이다.
상기 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자는 산화 금속 미립자의 표면이 실리카로 코팅된 물질로 산화 티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 바륨, 산화 토륨 등이 실리카로 코팅된 것을 사용할 수 있다.
상기 잉크 수용층은 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 첨가제로서는 가교제, 정착제, 염료, 형광 염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 잉크 수용층의 두께는 6 내지 60㎛인 것이 바람직하며, 상기 기재층의 두께는 70 내지 350㎛인 것이 바람직하다.
상기 기재층을 형성하는 기재는 백상지, 전산용지, 모조지, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 것일 수 있다.
본 발명의 잉크젯 프린터용 기록 매체는 상기 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 상기 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함하거나, 상기 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면 코팅층을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 매체의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
기록 매체는 필수적으로 기재층(2)과 잉크 수용층(4)을 포함한다. 그리고, 잉크 수용층(4)과 기재층(2) 사이에 위치하는 언더 코팅층(3)을 더 포함하거나, 기재층 아래에 위치하는 후면 코팅층(1)을 더 포함할 수 있으며, 잉크 수용층(4) 위에 잉크 투과 성능을 갖는 보호층(5)을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하기 위해서, 먼저 무기물 미립자, 바인더, 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자, 기타 첨가제 및 용매 등을 혼합하여 잉크수용층 형성용 조성물을 준비한다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 무기물 미립자는 종래 잉크젯 기록 매체로 공지인 각종의 고체 미립자를 사용하는 것이 가능하다. 무기물 미립자의 예로서는, 예를 들면, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 카올린, 클레이, 활석, 황산 칼슘, 황산 바륨, 이산화 티탄, 산화 아연, 수산화아연, 황화 아연, 탄산 아연, 규산 알루미늄, 규조토, 규산칼슘, 규산 마그네슘, 합성 실리카, 콜로이달 실리카, 알루미나, 콜로이달 알루미나, 수산화 알루미늄, 제올라이트, 수산화 마그네슘 등의 백색 무기물 안료 등을 들 수 있으며, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
특히 본 발명의 바람직한 효과를 달성하기 위해서 합성 실리카, 콜로이달 실리카, 알루미나, 또는 콜로이달 알루미나가 바람직한데, 이들을 사용하면 코팅층의 흡수성과 발색성이 향상되기 때문이다.
상기 무기물 미립자는 분말 상태로 사용할 수도 있으며, 경우에 따라 이들 성분이 미세 다공성 입자로 함유되어 있는 콜로이드성 졸 상태의 것을 사용할 수도 있다. 만약 졸 상태의 무기물 미립자를 사용하는 경우에는 졸 내에서 구형 형태의 입자는 잉크 흡수성이 없으므로 미세 다공성 형태의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 콜로이달 실리카나 알루미나는, 수성 잉크의 염료가 대부분 음이온성이기 때문에 양이온 표면 처리된 것이 더욱 바람직하며, 알루미나의 경우 보에마이트 구조나 유사 보에마이트 구조의 알루미나가 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 무기물 미립자의 함량은 잉크 수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 50 내지 85중량부인 것이 바람직하고, 60 내지 85중량부가 더욱 바람직하다. 무기물 미립자의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 잉크 흡수도가 떨어지거나 또는 기재와의 부착력이 떨어지는 문제점이 발생하여 바람직하지 않다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 바인더는 폴리비닐 알콜계; 폴리비닐 피롤리돈계; 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계; 젤라틴; 폴리에틸렌 옥사이드; 아크릴계 수지; 폴리에스테르계 고분자; 및 폴리우레탄계 고분자로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질을 사용할 수 있다.
상기 바인더중 폴리비닐 알콜은 잉크 적성이 좋고 안료에 대한 접착제 역할이 우수하여 주요 바인더로서 자주 사용되며, 특히 중합도가 1000 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1500 내지 5000이다. 검화도는 70 내지 100%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80 내지 99.5%이다.
또한 상기 폴리비닐 알콜의 함량이 너무 작으면 바인더의 역할을 하지 못하여 기재층의 부착력이 약해질 뿐만 아니라 상대적으로 안료와 같은 다른 성분이 많아져 잉크 수용층에 크랙이 생기는 등 면성이 나빠지고, 폴리비닐 알콜의 함량이 너무 많으면 잉크수용층이 거의 바인더로만 이루어지게 되어 잉크흡수도가 떨어지고 잉크 속건성도 떨어질 가능성이 있다.
이러한 점을 고려하여, 잉크수용층 형성용 조성물 중의 바인더의 함량은 잉크수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 5 내지 25중량부가 되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 20중량부이다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 양이온성 라텍스로서는 양이온성 그룹을 갖고 있는 폴리머 단위 구조를 가진 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 양이온성 라텍스를 사용할 수 있다.
식중, -A- 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는, 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -B- 는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지고 있어 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -C- 는-A- 와 -B-에서 사용되지 않은 공중합 가능한 이중 결합의 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위이고, l은 10 내지 99몰%, m은 0 내지 10몰%, 그리고 n은 0 내지 90몰%이다.
상기 화학식 1로 표시되는 양이온성 라텍스는 양이온성 그룹을 가지고 있는 단위 구조와 공중합 과정에서 가교 역할을 하는 단위, 및 이온성을 띠지 않는 단위 구조 등으로 이루어질 수 있다. 이들은 예를 들어 스티렌-아크릴(아크릴레이트)계 양이온성 라텍스를 사용할 수 있으며, TruDot DPX-7817-83, P2604, DPX-8246-34, DPX-8015-87, DPX-8087-06(미국 MeadWestvaco 사) 등을 구입하여 사용 가능하다.
일반적으로 잉크젯 프린터용 컬러 잉크에 사용되고 있는 염료는 직접 염료 또는 산성 염료로서 그 염료 분자 자체에 음이온성의 카르복실기나 술폰산기를 갖고 있어, 상기 라텍스와 같이 양이온성 물질과 이온 결합 등을 통해 고정이 되어 상기 염료에 의해 형성되는 화상의 내수성이나 정착성이 향상된다.
상기 양이온성 라텍스는 그 제조 과정에 따라 팽창이 되지 않는 단단한 코어(core)와 산에 의해 팽창이 될 수 있는 소프트한 쉘(shell)로 이루어진 코어-쉘 구조를 가질 수 있는데, 이 구조의 라텍스는 충전제 성질과 바인더 성질을 동시에 갖고 있어 충전제와 바인더를 같이 사용하는 조성에는 더 유리하여 선호적으로 사용된다.
본 발명에서 양이온성 라텍스의 사용은 자체 양이온성에 의한 염료의 고정으로 화상의 내수성이나 정착성이 향상되는 것 외에도 염료와의 콤플렉스를 형성하므로 공간적으로 염료가 안정화되는 추가적 효과가 발생한다. 이는 후술할 실리카가코팅된 산화 금속 미립자의 자외선 차폐 효과와 상승 작용을 일으켜 내광성을 더욱 향상시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 잉크수용층 형성용 조성물 중의 상기 양이온성 라텍스의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며 그 양이 너무 많으면 전체 충전제 함량의 과다와 같은 현상을 보여 잉크수용층의 크랙이 발생할 수 있거나 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 양이온성 라텍스의 함량은 잉크수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 1 내지 10중량부 정도가 바람직하다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에서, 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자는 산화 금속 미립자의 표면이 실리카로 코팅된 물질로 산화 티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 바륨, 산화 토륨 등이 실리카로 코팅하여 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 특히 본 발명의 바람직한 효과를 달성하기 위해서는 실리카가 코팅된 산화 아연 및 실리카가 코팅된 산화 티탄 등이 더욱 바람직한데, 이들은 자외선을 차폐하는 효과가 있어 코팅층의 내광성을 향상시키게 된다.
여기서 사용되는 실리카가 코팅된 산화 아연 및 산화 티탄 미립자는 그 입자 크기가 20 내지 200㎚가 바람직하고, 코팅된 실리카의 막 두께는 1 내지 15㎚가 바람직하다. 코팅된 실리카의 함량은 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자의 전체 중량 100중량부를 기준으로 5 내지 40중량부가 바람직하다.
여기서 산화 금속 미립자는 자외선 차폐의 효과로 내광성을 향상시키는 역할을 하며, 이 산화 금속 미립자 표면에 코팅된 실리카는 표면 활성을 낮추어 분산성을 향상시키고, 상기 무기물 미립자로 사용되는 실리카나 알루미나 등과의 상용성을 높이는 역할을 한다.
실리카가 코팅되어 있지 않은 산화 아연이나 산화 티탄 등은 표면 활성이 높아 분산도 잘 이루어지지 않아 잉크 수용층 형성용 조성물 조액시에도 어려움이 있으며, 이에 따른 상용성도 좋지 않아 상기 양이온성 라텍스와 쇼킹을 일으켜 코팅시에도 코팅 면성의 저하뿐만 아니라 투명도도 떨어져 인쇄 적성도 나빠지는 경향이 있다. 게다가 분산성이 좋지 않아 스스로 응집체를 형성하는 경우가 많아 내광성 효과를 제대로 얻기가 어렵다. 특히 상용성의 저하는 잉크젯 기록 매체에서 광택도를 저하시키기므로 사용이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 단점을 보완하면서 산화 금속 미립자의 내광성 향상 효과를 얻기 위해서 표면 활성을 낮추는 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 사용한다. 잉크 수용층의 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자의 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없고, 그 양이 너무 많으면 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자는 상기 무기물 미립자에 비해 잉크 흡수 능력이 낮으므로, 오히려 잉크젯 잉크 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다.
이러한 점을 고려하여, 잉크수용층 형성용 조성물 중의 실리카가 코팅된 산화 금속의 함량은 잉크수용층 형성용 조성물 중의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 5 내지 25중량부가 되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 20중량부이다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에는 기타 첨가제를 더 부가하여 물성을 보완할 수 있다.
상기 기타 첨가제중 하나인 가교제는 바인더 성분 및 무기물 미립자 성분을 가교시켜 내수성 및 표면 강도를 증가시킨다. 가교제의 함량이 너무 작으면 가교의 효과가 없고, 너무 많으면 가교가 너무 심하여 잉크 흡수도가 떨어지는 경향이 있다. 이러한 점을 고려하여, 가교제는 잉크수용층 형성용 조성물의 전체 고형분 100중량부를 기준으로 약 0.2 내지 약 8중량부로 사용할 수 있다.
가교제로는, 예를 들어, 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물, 지르코늄 화합물 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다. 이소시아네이트의 구체적인 예로는 톨릴린 디이소시아네이트 어덕트(TDI(Tolylene diisocyanate) adduct) 가 있고, 에폭사이드의 구체적인 예로는 에피크롤 히드린이 있으며, 디알데히드의 구체적인 예로는 글라이옥살, 글루타릭 디알데히드가 있고, 붕소 화합물의 구체적인 예로는 붕산, 보랙스(Borax)가 있으며, 지르코늄 화합물의 구체적인 예로는 탄산 지르코닐 암모늄, 초산 지르코닐, 지르코늄 옥시클로라이드, 지르코늄 히드록시클로라이드 등이 있다.
기타 첨가제로는 정착제, 염료, 형광 염료, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 젖음성 향상제 등을 들 수 있다. 상기 형광 염료는 눈으로 느껴지는 백색도(겉보기 백색도)를 증가시키는 역할을 수행한다.
상기 기타 첨가제의 함량이 너무 적으면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 너무많으면 기록 매체의 잉크 적성 및 코팅 특성이 저하될 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 잉크수용층 형성용 조성물 중의 기타 첨가제의 총 함량은 잉크 수용층 고형분의 약 0.01 내지 약 10중량부가 되도록 할 수 있다.
상기 잉크수용층 형성용 조성물에 있어서, 용매는 특별히 제한되지는 않으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물을 사용하는 것이 바람직하고, 기타 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매 또는 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭사이드 등을 사용할 수 있다. 여기에서 케톤류의 구체적인 예로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤이 있고, 글리콜 에테르류의 구체적인 예로는 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르가 있으며, 알콜류 용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 부탄올 또는 이소프로판올을 사용한다.
상기 용매의 함량은 잉크수용층 형성용 조성물의 고형분의 함량이 5 내지 40중량부가 되도록 사용할 수 있다. 상기 고형분의 함량이 너무 적으면 점도가 너무 낮아질 수 있을 뿐만 아니라 코팅시 건조에 어려움이 있고, 너무 많으면 점도가 너무 높아져 코팅면성이 나빠질 가능성이 있기 때문이다.
상기 용매중 물을 제외한 알콜류 및 기타 유기용매는 용매의 총함량중 약 5 내지 약 50중량%로 사용할 수 있다. 상기 물을 제외한 알콜류 및 기타 유기용매의 함량이 5중량% 미만이면 건조특성이 나빠지는 경향이 있고, 50중량%를 초과하는 경우 상기 조성물의 용해도 문제 발생과 가격 상승 요인이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
상술한 잉크수용층 형성용 조성물을 기재층의 일면에 코팅한 다음, 이를 건조하여 잉크수용층을 형성함으로써 기록 매체가 완성된다. 건조는 50 내지 130℃에서 이루어지며, 이 단계에서 가교제가 첨가되어 있는 경우 가교제에 의한 열가교 반응이 일어난다. 따라서 건조온도가 50℃ 미만이면 가교 반응성이 저하되며, 130℃를 초과하면 황변 현상이 일어날 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 과정에 따라 형성된 잉크수용층의 두께가 너무 얇으면 잉크 흡수를 다 하지 못하고, 너무 두꺼우면 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 경향이 있다.
이러한 점을 고려하여, 예를 들면, 잉크수용층의 두께는 약 6 내지 약 60㎛ 정도가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 기록 매체에서 기재층은 백상지, 전산용지, 모조지, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 또는 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 그리고 기재층의 두께는 취급이 용이하고 그 상부에 코팅층을 형성하는 경우 휘어짐을 방지할 수 있도록 70 내지 350㎛ 인 것이 적절하다.
또한, 본 발명의 기록 매체는 도 1에 도시된 바와 같이 기재층과 잉크수용층 사이에 이들간의 접착력을 향상시키기 위한 언더코팅층을 선택적으로 더 형성할 수 있다. 이때 언더코팅층은 폴리올과 폴리이소시아네이트의 이액형이나 아크릴계, 우레탄계, 아크릴-우레탄계, 비닐계 등의 일액형 프라이머로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성하며, 이 물질의 코팅량은 0.2 내지 2g/m2이며, 코팅두께는 0.2 내지 2.0㎛, 바람직하게는 약 1㎛ 정도가 적합하다.
상기 잉크수용층 상부에는 이들을 보호하기 위한 보호층(5)과 기재(2) 하부에는 후면 코팅층(1)을 선택적으로 형성할 수 있다.
보호층은 잉크 투과성이 뛰어나면서도 어느 정도 경화가 이루어져 표면 강도가 좋은 셀룰로오즈계, 폴리에틸렌옥사이드계와 가교제로 이루어진 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 약 0.5 내지 약 3㎛인 것이 바람직하다.
그리고 후면 코팅층은 연속 급지 향상과 컬링 현상을 보완하기 위해 상기 잉크 흡수층에 사용되는 바인더인 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 히드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄 계열과 상기의 가교제인 옥사졸린, 이소시아네이트, 에폭사이드, 아지리딘, 멜라민-포름 알데히드, 디알데히드, 붕소 화합물, 지르코늄 화합물 중에서 선택된 물질로 형성하며, 이의 두께는 0.5 내지 4㎛인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
다음과 같은 조성을 갖는 잉크수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
콜로이달 실리카 (미국 카봇제, PG 022) 65 중량부
실리카 코팅된 산화 아연(일본 쇼와 덴코제, Maxlight ZS) 10 중량부
폴리비닐 알콜(일본국 쿠라레이제, PVA 117) 10 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 8 중량부
글라이옥살(일본국 순정화학제) 2 중량부
솔비톨(삼양사제, 솔비톨 70) 2 중량부
글리세린(덕산화학제) 2 중량부
형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의
70 : 20 : 10 중량비 혼합용매 900 중량부
상기 잉크수용층 형성용 조성물을 평량 90g/m2의 백상지 상부에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 12㎛ 두께의 잉크수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
실시예 2
다음과 같은 조성을 갖는 잉크수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
콜로이달 알루미나(미국 카봇제, PG 003) 78.8 중량부
실리카 코팅된 산화티탄(일본 쇼와 덴코제, Maxlight TS) 8.5 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 7.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2630) 2.0 중량부
지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.1 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕산(삼전순약제) 0.1 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸포름아미드를
75 : 10 : 15 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
상기 잉크수용층 형성용 조성물을 평량 200g/m2의 젤라틴 처리된 인화지(일명 바리타(baryta)지) 상부에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 35㎛ 두께의 잉크수용층이 형성된 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
비교예 1
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
콜로이달 실리카 (미국 카봇제, PG 022) 73 중량부
폴리비닐 알콜(일본국 쿠라레이제, PVA 117) 12 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2604) 8 중량부
글라이옥살(일본국 준세이제) 2 중량부
솔비톨(삼양사제, 솔비톨 70) 2 중량부
글리세린(덕산화학제) 2 중량부
형광염료(경인합성제, SYNO WHITE SDL CONC.) 1 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸 포름아미드의
70 : 20 : 10 중량비 혼합용매 900 중량부
비교예 2
잉크수용층 형성용 조성물의 조성을 아래와 같이 실시한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조하였다.
* 잉크수용층 형성용 조성물의 조성
콜로이달 알루미나(미국 카봇제, PG 003) 78.8 중량부
산화티탄(엠씨아이제, CST-10) 8.5 중량부
폴리비닐 알코올(일본 쿠라레이제, PVA 224E) 7.0 중량부
양이온성 라텍스(미국 웨스트바코제, TruDot P-2630) 2.0 중량부
지르코늄 옥시 클로라이드(일본국 준세이제) 2.1 중량부
레벨링제(독일국 테고제, Flow 425) 1.0 중량부
형광염료(삼원산업제, SW5274F) 0.5 중량부
붕산(삼전순약제) 0.1 중량부
증류수, 에탄올 및 디메틸포름아미드를
75 : 10 : 15 중량비로 혼합한 용매 400 중량부
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 대한 한국 삼성전자사제 컬러 잉크젯 프린터(MJC-1130i)를 이용하여 화상 인쇄를 수행하였다.
이와 같이 화상이 인쇄된 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에 따른 잉크젯 기록 매체에 대하여, 잉크 흡수력, 칼라 화상의 내광성, 광택도 등에 대한 평가를 수행하였으며, 각 항목에 대한 평가 방법은 다음과 같았다.
평가 방법
1) 잉크흡수력 검사
A4 사이즈의 시편에 혼합블랙 위주의 표준 화상(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 바로 백상지를 겹치고 5kg의 쇠뭉치를 10초간 올려놓은 뒤 백상지에 묻어 나오는 잉크의 정도를 확인하였다.
시험 결과는 묻어 나오는 것이 없는 경우에는 "매우 우수"로, 묻어 나오는 것이 소량(5% 이내)인 경우에는 "우수한 편"으로, 묻어 나오는 잉크의 양이 약 5~50 % 이내인 경우에는 "나쁜 편"으로, 묻어 나오는 잉크의 양이 50% 이상인 경우에는 "매우 나쁨"으로 판정하였다.
2) 내광성 검사
A4 사이즈의 시편에 칼라 화상의 표준 화상(MJC-1130i 사용)을 찍은 후 내광성 테스트 챔버(제논 램프)에서 24시간 경과 후 표준 화상의 색바램 정도를 확인한다.
시험 결과는 광밀도(OD; Optical Density) 감소율이 10% 이내인 경우에는 매우 우수"로, 광밀도 감소율이 10~20% 인 경우에는 "우수한 편"으로, 광밀도 감소율이 20~40% 인 경우에는 "나쁜 편"으로, 광밀도 감소율이 40% 이상인 경우에는 매우 나쁨"으로 판정하였다.
3) 광택도 측정
광택도 측정기(T480A: Technidyne 사)를 사용하여 75°각도에서 시편의 광택도를 측정하였다.
이와 같이 수행된, 화상이 인쇄된 실시예 1 및 2과 비교예 1 및 2 에 따른 잉크젯 기록 매체에 대한, 잉크 흡수력, 내광성, 광택도 등에 대한 평가 결과를 표 1에 요약하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
잉크 흡수력 ◎ ◎ ◎ ○
내광성 ○ ◎ × △
광택도 78 89 77 80
◎ : 매우 우수, ○: 우수한 편, △ : 나쁜 편, ×: 매우 나쁨
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 제조한 잉크젯 프린터용 기록 매체는 양이온성 라텍스와 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 도입함으로써 수성 잉크의 흡수량 및 내광성이 향상됨을 알 수 있다.
실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 포함하지 않는 비교예 1의 경우에는 자외선을 차폐할 수 있는 성분이 없어 시간 경과에 따라 내광성이 급격히 떨어짐을 볼 수 있고 , 실리카가 코팅되어 있지 않은 산화 금속 미립자를 포함하는 비교예 2의 경우에는 자외선을 차폐할 수 있는 성분이 있기는 하나, 분산성과 상용성이 좋지 않아 잉크 수용층에 골고루 펴져 있지 못한 관계로 그 효과가 미약한 것으로 판단되며, 상용성이 좋지 않아 코팅 면성이 매끄럽지 못하여 실시예 2에 비해 광택도가 떨어짐을 알 수 있다. 거기다 양이온성 라텍스와 쇼킹을 일으켜 양이온성 라텍스가 제대로 효과를 발휘하지 못하여 잉크 흡수력도 약간 저하된 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 양이온성 라텍스와 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 함유하는 잉크 수용층을 포함함으로써, 잉크의 흡수력, 및 내광성 등에 있어서 개선된 성능을 보이게 되었다.

Claims (13)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층의 일면에 위치하며, 무기물 미립자, 바인더, 양이온성 라텍스 및 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자를 포함하는 잉크 수용층을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기물 미립자가 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 카올린, 클레이, 활석, 황산 칼슘, 황산 바륨, 이산화 티탄, 산화 아연, 수산화아연, 황화 아연, 탄산 아연, 규산 알루미늄, 규조토, 규산칼슘, 규산 마그네슘, 합성 실리카, 콜로이달 실리카, 알루미나, 콜로이달 알루미나, 수산화알루미늄, 제올라이트 및 산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더가 폴리비닐 알콜계; 폴리비닐 피롤리돈계; 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 또는 카르복시메틸 셀룰로오스의 셀룰로오스계; 젤라틴; 폴리에틸렌 옥사이드; 아크릴계 수지; 폴리에스테르계 고분자; 및 폴리우레탄계 고분자로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양이온성 라텍스가 하기 화학식 1로 표시되는 양이온성 라텍스 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
    <화학식 1>
    식중, -A- 는 3급 아미노기 또는 4급 암모늄기를 포함하는 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -B- 는 2개 이상의 불포화 이중 결합 그룹을 가지고 있어 공중합 가능한 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위; -C- 는 -A- 와 -B-에서 사용되지 않은 공중합 가능한 이중 결합의 모노머를 공중합하여 생성된 폴리머 단위이고, l은 10 내지 99몰%, m은 0 내지 10몰%, 그리고 n은 0 내지 90몰% 이다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자의 산화 금속 물질이 산화 티탄, 산화 아연, 산화마그네슘, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 바륨 및 산화 토륨으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 수용층이 가교제, 정착제, 염료, 형광 염료, 확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제 및 젖음성 향상제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 첨가제로 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 수용층 100 중량부를 기준으로 무기물 미립자의 함량은 50 내지 90 중량부, 바인더의 함량은 5 내지 25 중량부, 양이온성 라텍스의 함량은 1내지 10 중량부, 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자의 함량은 5 내지 25 중량부 및 기타 첨가제의 함량은 0.01 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자의 코팅된 실리카의 함량은 실리카가 코팅된 산화 금속 미립자 100 중량부를 기준으로 5 내지 40 중량부이며 코팅된 실리카의 막 두께는 1 내지 15 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 두께가 6 내지 60㎛이고, 상기 기재층의 두께가 70 내지 350㎛인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재층을 형성하는 기재가 백상지, 전산용지, 모조지, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 셀룰로오즈-아세테이트계 및 폴리에틸렌계 필름 중에서 선택된 하나의 투명 또는 반투명 필름, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이 단면 또는 양면 코팅된 종이, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 합성지, 인화지 및 바리타(baryta)지로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재층과 상기 잉크 수용층 사이에 위치한 언더코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크 수용층의 상부에 위치한 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재층의 잉크 수용층이 형성되지 않은 일면에 위치한 후면 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
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