KR20050057552A

KR20050057552A - 잉크젯 잉크 수용체 시이트용 조성물

Info

Publication number: KR20050057552A
Application number: KR1020057004931A
Authority: KR
Inventors: 조나단 피. 키친; 마니샤 사카르; 샤오후아 리
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2005-06-16
Also published as: AU2003255270A1; EP1545894A1; JP2006500254A; WO2004028821A1; US20040059045A1

Abstract

잉크젯 인쇄가능한 물품이 제공된다. 물품은 이미지 수용층이 위에 배치되어 있는 기재를 포함한다. 수용체 층은 (a) 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, (b) 수분산성 양이온성 우레탄 중합체 및 (c) 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.

Description

잉크젯 잉크 수용체 시이트용 조성물{COMPOSITIONS FOR INK-JET INK-RECEPTOR SHEETS}

본 발명은 일반적으로 잉크젯 인쇄, 더욱 특히 잉크젯 인쇄 용도에 유용한 잉크젯 수용성 코팅에 관한 것이다.

잉크젯 인쇄는 디지털 방식으로 저장된 텍스트 및 사진을 종이, 또는 오버헤드 투명성 필름 또는 수지 코팅된 종이와 같은 다른 특정 기재 위에, 하드카피 출력으로 전사하기 위한 편리한 고품질의 방법으로 잘 확립되어 있다. 잉크젯 인쇄기 잉크에 대해 불침투성인 플라스틱과 같은 기재상에 만족스럽게 인쇄하기 위해서는, 잉크 수용성 층이 통상 그 기재상에 코팅된다. 이 목적을 위해 2가지 구별되는 유형의 잉크 수용성 층이 사용될 수 있다. 주로 모세관 작용에 의해 잉크를 흡수하는 다공성 수용성 층이 사용될 수 있다. 대안적으로, 잉크를 흡수하기 위해 팽창하는 (통상적으로는 비-다공성인) 중합체 코팅이 사용될 수 있다. 본 개시 내용의 많은 측면들은 주로 팽창성 중합체 유형의 향상된 잉크 수용성 코팅에 관한 것이다.

다양한 친수성 중합체들이, 팽창하여 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 수성 잉크 조성물을 흡수하도록 고안된 잉크 수용성 층에 사용되어져 왔다. 그러한 친수성 중합체에는, 폴리비닐 알코올, 알킬 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸옥사졸린, 폴리에틸렌 옥시드 및 젤라틴 유도체가 포함된다. 이들 중에서, 알킬 셀룰로스 유도체가 다양한 수성 잉크를 급속히 흡수하나 습한 조건 하에서 저장 중에 점질성으로 되지 않는 코팅을 제공한다는 점에서 유리한 것으로 밝혀졌다.

알킬 셀룰로스 유도체들 중, 히드록시프로필메틸 셀룰로스가 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 알킬 셀룰로스 유도체를 포함하는 잉크 수용성 코팅이, 예를 들어, U.S. 4,575,465(Viola), U.S. 4,865,914(Malhotra), U.S. 4,592,954(Malhotra), U.S. 5,277,965(Malhotra), 및 U.S. 6,214,459(Beck 등)에 기재되어 있다. U.S. 5,206,071(Atherton 등) 및 U.S. 5,567,507(Paff 등)에 기재되어 있는 바와 같이, 알킬 셀룰로스 유도체가 또한 2개 이상의 층으로 구성된 잉크 수용체를 위한 비점질성 탑코트로서 사용되어져 왔다.

잉크젯 인쇄기에 의해 생성된 이미지는, 적어도 통상적 사진이 손상없이 물이 가볍게 튀기는 것에 대해 견딜 수 있도록 하는 정도로, 적절히 내수성인 것이 매우 바람직하다. 잉크젯 잉크에 통상 사용되는 착색제는 매우 수용성인 염료를 포함하기 때문에, 이는 특히 도전적인 목표이다.

내수성 이미지를 달성하기 위해, 이미지 염료가 잉크 수용성 층 내에서 고정화되거나 "고착"되고, 잉크 수용성 층이 자체가 물에 불용화되도록 할 필요가 있다. 잉크 수용성 층 내에서의 이미지 염료의 고정화 및/또는 불용화는 층 내에서의 양이온성 중합체의 혼입에 의해 종종 달성된다. 경우에 따라 "매염제" 또는 "염료 고정제(fixative)"라고도 기술되는 상기 유형의 물질은, 당업계에서 염료의 음이온성 부분과 매염제의 양이온성 부분 사이의 정전기적 인력을 통해 이미지 층 내에서의 음이온성 염료의 확산을 제한하는 것으로 종종 추정되고 있다.

매우 다양한 폴리양이온성 중합체들이 잉크 수용성 코팅제용 매염제로서의 용도에 대해 제안되어 왔다. 방향족 또는 지방족인 4급 아민 염 중합체가 종종 이 목적을 위해 사용되며, 이는 예를 들어, U.S. 4,575,465(Viola), U.S. 4,554,181(Cousin 등), U.S. 4,578,285(Viola), U.S. 4,547,405(Bedell 등), U.S. 5,206,071(Atherton 등), U.S. 5,342,688(Kitchin 등), 및 U.S. 6,194,077(Yuan 등)에 기재되어 있다. U.S. 5,474,843(Lambert 등) 및 U.S. 5,567,507(Paff 등)에 기재되어 있는 바와 같이, 폴리비닐피리딘 및 폴리에틸렌이민과 같은 비-4급화 중합체성 아민의 염도 또한 매염제로서 사용되어져 왔다. U.S. 5,866,268(Sargeant 등)에서는, 일부 양이온성 중합체를 포함하는 질소 함유의 물질도 또한 히드록시프로필메틸 셀룰로스와 조합되어져, 잉크 수용성 코팅을 형성하였다. 가장 통상적으로는, 매염제로 사용되는 양이온성 중합체가 수용성이나, 불수용성 라텍스 및 분산액도 또한 제안되었다. 후자의 예가 U.S. 5,686,602(Farooq 등)에 기재되어 있다.

가장 통상적으로 사용되는 잉크젯 인쇄 잉크는 수용액이다. 실제로, 이 이유로 인해, 친수성 중합체가 잉크 수용성 코팅에서의 일차 팽창성 결합제로 특히 유용한 것이다. 이 결합제 물질은 친수성 성질로 인해 다양한 정도로 수용성을 가지는 경향을 가진다. 그러므로, 내수성 이미지를 달성하기 위해서는, 결합제를 물에 불용화시키는 것이 바람직하다.

결합제 물질은 화학적 가교결합을 통해, 전형적으로 펜던트 히드록시, 아민 또는 카르복실기와 관련된 축합 반응을 통해 물 중 불용화될 수 있다. 이 목적을 위해 사용될 수 있는 화학적 가교제는 예를 들어, 아지리딘, 옥사졸린, 에폭시드, 알데히드 및 알데히드 전구체, 활성화된 유기 할라이드, 활성화된 에틸렌성 화합물 또는 다가 금속 염 또는 킬레이트일 수 있는 다작용성 분자를 포함한다. 그러나, 승온의 경우를 제외하고는, 알킬 셀룰로스 유도체는 많은 가교제에 대해 비교적 불활성이다. 승온에 대한 노출은 많은 잉크 수용성 층이 발포되도록 유발하기 때문에, 잉크 수용성 층을 불용화시키는 많은 용도들에 있어 화학적 가교제의 사용은 비실용적이다.

알킬 셀룰로스 유도체는 또한 비교적 다량의 특정한 콜로이드성 금속 옥시드 입자(30 중량% 이상)와의 혼합에 의해 불용화될 수 있다. 이러한 유형의 조성물은 U.S. 5,686,602(Farooq 등)에 기재되어 있다. 그러나, 이러한 방식으로 달성되는 불용화는 팽창 용량 및 속도의 희생 대가로 얻어지는 것으로서, 그 결과로서 바람직한 잉크 흡수성이 감소되게 된다.

일부 수용성 중합체는 또한 테트라에톡시실란과 같은 알콕시실란 유도체와의 혼합에 의해 불용화될 수 있다. 메카니즘이 숙고 대상이며, 이는 수용성 중합체의 폴리규산과의 사슬 얽힘 및 실리카 겔 상의 흡착과 관련된 것으로 생각되어지며, 그 양자 화합물은 모두 알콕시실란의 가수분해 생성물로서 형성될 수 있다. 잉크젯 인쇄에서의 이 접근법의 적용이 U.S. 6,194,075(Sargeant 등) 및 유럽 특허 583,141에 예시되어 있다. 콜로이드성 금속 옥시드에 의한 불용화에서와 같이, 비교적 다량의 실란이 전형적으로 필요하며(30% 이상), 이도 또한 팽창 용량 및 속도의 희생 대가로 이루어진다.

특정한 본질적으로 수용성인 중합체성 결합제의 불용화가 또한 결합제와, 용이하게 가교결합되는 제2 수용성 중합체의 혼합에 의해 달성되었다. 성분들 중 단 한 성분만이 자기-가교결합되는 상기 유형의 이원성 중합체 블렌드가 반-상호침투 중합체 네트워크(SIPN)로 알려져 있다. 알킬 셀룰로스 및 제2 중합체의 SIPN를 기재로 하는 잉크젯 수용성 코팅이 예를 들어, U.S. 6,214,459(Beck 등) 및 U.S. 5,932,355(Iqbal 등)에 기재되었다. 일반적으로, 그러한 블렌드는 단지 제한적인 내수성만을 나타낸다.

본질적으로 수용성인 중합체를 함유하는 잉크 수용성 코팅의 물 중 용해 속도의 감소는, 또한 수용성 중합체와 불수용성 중합체 분산액을 배합함으로써 달성되었다. 예를 들어, U.S. 4,578,285(Viola)에서는, 이 목적을 위해 불수용성 폴리우레탄의 수성 분산액이 사용되었다. 폴리우레탄 분산액 및 알킬 셀룰로스의 블렌드를 함유하는 잉크 수용성 코팅이 예를 들어, PCT 공보 9939914, 0058106, 0061375 및 0000352, 및 U.S. 6,225,381(Sharma 등)에 기재되어 있다. 양이온성 폴리우레탄 분산액은 잉크 수용성 코팅에 통상적으로 첨가되는 매염제와 같은 다른 양이온성 첨가제와 상용성을 가지기 때문에, 상기 목적을 위해 종종 사용된다. 그러나 분산된 폴리우레탄 성분에 의해 초래되는 알킬 셀룰로스의 불용화도는 실제적으로 유용한 잉크젯 수용성 코팅에 대해 제한된다. 폴리우레탄의 낮은 첨가율(약 50 중량% 미만)에서는, 분산된 입자들이 응착되어 연속상을 형성하지 않으며, 그 결과로서 여전히 실질적으로 가용성인 코팅이 수득된다. 높은 첨가율(약 50 중량% 초과)에서는, 폴리우레탄 성분이 코팅 전반에 걸쳐, 응착되어 연속 상을 형성할 수 있으며, 그 결과로서 거의 완전한 불용화도가 수득된다. 그러나 이러한 조건 하에서, 코팅의 팽창 속도 및 용량은 잉크젯 기록을 위한 바람직하지 못한 수준으로 감소된다. 알킬 셀룰로스, 및 높은 수준의 폴리우레탄을 함유하는 폴리우레탄 분산액의 블렌드가 잉크젯 인쇄 이외의 용도에서, 예를 들어, U.S. 5,134,180(Loth 등)에 기재되어 있는 바와 같이, 불수용성 콜크(caulk)의 제형에서의 용도에서 기재되어 있다.

일부 결합제 시스템에서, 알콕시실란은 결합제를 물에 불용화시키는데 사용되었다. 예를 들어, 특정한 코팅 제형물에서의 상기 목적을 위한 알콕시실란의 사용이 U.S. 6,194,075(Sargeant 등) 및 EP 583,141에 기재되어 있다. 이 물질들의 사용은 실제로 잉크 수용성 코팅의 수용성을 감소시키는 것으로 밝혀졌으나, 코팅의 물 흡수성이 문제가 되는 것으로 밝혀졌다. 특히, 코팅의 물 흡수성이, 첨가된 알콕시실란의 양을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

이에 따라, 당업계에서는 (코팅, 및 코팅에 흡수된 잉크의 양자 모두에 대한) 양호한 내수성, 및 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 수성 잉크 조성물에 대한 양호한 흡수성을 나타내는 잉크 수용성 코팅 및 코팅이 혼입된 잉크젯 인쇄 매체가 필요하다. 이하 기술되는 바와 같이, 상기 필요 및 기타 필요가 본 발명에 의해 충족된다.

발명의 개요

한 측면에서, 잉크젯 인쇄에 특히 적당하고, 양호한 내수성을 나타내는 잉크 수용성 코팅 조성물이 개시된다. 코팅 조성물은 셀룰로스성 중합체, 양이온성 폴리우레탄, 및 알콕시실란 및 아미노 아크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다. 바람직하게, 예를 들어, 폴리에스테르 또는 폴리에테르 골격을 가질 수 있는 양이온성 폴리우레탄은 분산액의 형태이고, 더욱 바람직하게는 수성 분산액의 형태이다. 셀룰로스성 중합체는 바람직하게 히드록시프로필 메틸 셀룰로스와 같은 수용성 셀룰로스성 중합체이다. 예를 들어, 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 아세테이트 염과 같은 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염일 수 있는 아미노 아크릴레이트 중합체는 바람직하게 약 100,000 g/mol 이상, 더욱 바람직하게 약 1×10⁶ g/mol 이상, 가장 바람직하게는 약 2×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가진다. 알콕시실란은 바람직하게 아미노알킬 실란이다. 잉크 수용성 코팅은 또한 매염제 또는 가교제와 같은 다른 성분들도 포함할 수 있고, 연속/분산 상 형태를 가질 수 있다.

다른 한 측면에서, 수용성 셀룰로스 중합체, 양이온성 폴리우레탄 분산액, 및 약 100,000 g/mol 이상, 바람직하게 약 1×10⁶ g/mol 이상, 더욱 바람직하게 약 2×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체를 포함하는 조성물이 개시된다.

다른 한 측면에서, 이미지 수용성 층이 위에 배치되어 있는 기재를 포함하는 잉크젯 인쇄가능한 물품이 개시된다. 이미지 수용성 층은 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, 수분산성 양이온성 폴리우레탄 중합체, 및 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.

다른 한 측면에서, 잉크젯 수용성 표면의 제조 방법이 본원에 개시된다. 그 방법에 따라, 기재를 제공하고; (a) 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, (b) 수분산성 양이온성 우레탄, 및 (c) 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 조성물로 기재를 코팅한다.

다른 한 측면에서, 잉크젯 수용성 코팅의 제조 방법이 본원에 개시된다. 그 방법에 따라, 수용성 알킬 셀룰로스 중합체 및 양이온성 우레탄 중합체를 포함하는 물-함유의 블렌드를 제공한다. 이어서, 그 블렌드를 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질로 처리하고, 이로써 건조 후에 물에 불용성인 처리된 블렌드를 생성시킨다.

다른 한 측면에서, 잉크젯 인쇄 기재에 사용하기에 적합한 코팅 조성물이 제공된다. 코팅 조성물은 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, 수분산성 양이온성 우레탄 중합체, 및 알킬 셀룰로스 중합체를 물에 불용화시키기 위해 적용되는 불용화제를 포함한다. 불용화제는 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택된다. 바람직하게, 불용화제는 알킬 셀룰로스/폴리우레탄 블렌드를 물에 불용화시키기 위해 추가로 적용된다.

다른 한 측면에서, 잉크젯 인쇄 기재에 사용하기에 적합한 코팅 조성물이 본원에 개시된다. 코팅은 알킬 셀룰로스 중합체, 및 폴리에스테르 골격을 가지는 양이온성 폴리우레탄 중합체를 포함하고, 매염제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 측면 및 기타 측면이 이하에 더욱 상세히 기술된다.

개관

(전체로서의 코팅, 및 코팅에 흡수된 잉크의 양자 모두에 대한) 양호한 내수성, 및 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 수성 잉크 조성물에 대한 양호한 흡수성을 가지는 잉크젯 수용성 코팅이, 알콕시 실란을 폴리우레탄(PU) 알킬 셀룰로스(AC) 결합제에 혼입시킴으로써 제조될 수 있음이 이제 발견되었다. 놀랍게도, PU-AC 결합제가, 다른 통상적으로 사용되는 결합제 시스템에 대한 경우에 비해, 자체 물에 불용화되기 위해 상당히 더 적은 양의 알킬 실란을 필요로 하는 것으로 나타난다. 궁극적으로, 알콕시 실란이 물 흡수에 대해 가질 수 있는 해로운 영향이 최소화될 수 있고, 잉크 수용성 코팅이 우수한 내수성 및 우수한 잉크 흡수를 모두 가지는 상기 물질을 기재로 하여 제조될 수 있다.

또한, (전체로서의 코팅, 및 코팅에 흡수된 잉크의 양자 모두에 대한) 양호한 내수성, 및 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 수성 잉크 조성물에 대한 양호한 흡수성을 가지는 잉크젯 수용성 코팅이, 약 100,000 g/mol 이상의 분자량을 가지는 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체를 PU-AC 결합제에 혼입함으로써 제조될 수 있음도 발견되었다. 놀랍게도, 상기 분자량 범위 내의 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체의 PU-AC 결합제에서의 사용이, 이 시스템에서 보다 낮은 분자량의 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체로 달성되는 결과에 비해, 잉크 수용성 층에 우수한 내성을 부여하는 것으로 나타난다.

상기 시스템의 각종 성분 및 특성에 대해 많은 가능성들이 존재한다. 이 가능성들 중 일부가 이하에 기재되나, 당업자는 그 가능성이 모든 가능성들을 다 나타내는 것을 의미하지 않음을 인지할 것이다.

셀룰로스성 물질

수많은 셀룰로스성 물질이 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 이에는, 예를 들어, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 히드록시프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트, 알킬 셀룰로스, 및 알킬기의 탄소수가 1 내지 3인 히드록시 알킬 셀룰로스, 셀룰로스 히드록시알킬 프탈레이트, 히드록시 프로필 에틸 셀룰로스 프탈레이트, 히드록시프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트, 히드록시프로필 셀룰로스, 셀룰로스 검, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 이들 중에서, 수용성 셀룰로스성 물질의 사용이 바람직하고, 히드록시프로필 메틸 셀룰로스의 사용이 특히 바람직하다. 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물에 특히 유용한 시중 입수가능한 히드록시프로필 메틸 셀룰로스의 한 예가 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company; 미국 미시간주 미드랜드 소재)에 의해 상표명 Methocel K-35로 시판된다.

본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물의 일부 용도에 있어서, 열가소성 개질된 셀룰로스성 물질이 이용될 수 있다. 그러한 물질은, 잉크 수용성 층을 특정한 기재에 결합시키는데 요구되어질 수 있고, 이로써 이미지 수용성 층의 상기 기재에 대한 접착을 용이하게 하거나 향상시킬 수 있는 온도에서의 결합제의 연화를 허용하는 가능성을 가진다는 점에서 특정한 용도들에서 유리할 수 있다.

우레탄

각종 우레탄이 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물에 이용될 수 있다. 전형적으로, 바람직하게 양이온성 중합체인, 이 우레탄은 건조될 경우에 피도포 기재상에 중합체성 필름을 형성시키는 유형의 용매 매질 중의 우레탄의 분산액 또는 라텍스의 형태로 적용되게 된다. 이미지 수용성 층의 (바람직하게 셀룰로스성인) 잉크 흡수성 성분과 조합되는 우레탄은 연속/분산 상 형태를 가질 수 있거나, 그 혼합물이 균질할 수 있다. 수득된 형태는 전형적으로 혼합물 내의 상기 2가지 성분의 상대적 양에 적어도 부분적으로 의존한다.

본원에 개시된 잉크 수용성 조성물에 이용되는 폴리우레탄 분산액 또는 라텍스는 바람직하게 물-함유의 폴리우레탄 분산액, 즉 용매 매질이 주로 물인 분산액이다. 그러한 수성 분산액의 한 특별한 예는 30% 고체 폴리우레탄, 15% N-메틸피롤리돈 및 55% 물로 구성된다.

폴리우레탄 중합체는 중합체의 골격 내에 각종 작용기 또는 부분기를 함유하는 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅에 사용하기 위해 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르 또는 폴리에스테르 골격을 함유하는 폴리우레탄이 이용될 수 있다. 폴리에스테르 골격의 사용은, 수득된 코팅이 종종 우수한 높은 내수성을 나타내는 것으로 밝혀진 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물의 일부 용도에서 특히 유리하다. 본원에 개시된 코팅 조성물에 사용하기에 적합한, 폴리에스테르 골격을 가지는 양이온성 우레탄 분산액은 위트코 케미칼 코포레이션(Witco Chemical Corporation; 미국 코네티컷주 그린위치 소재)으로부터 제품명 UCX로 시중 입수가능하다. 본원에 개시된 코팅 조성물에 사용하기에 적합한, 폴리에스테르 골격을 가지는 양이온성 우레탄 분산액도, 또한 위트코 케미칼 코포레이션으로부터 제품명 W213으로 시중 입수가능하다.

폴리우레탄 분산액은 방향족 또는 지방족일 수 있다. 그러나 방향족 폴리우레탄은 황변화가 덜 일어나기 쉬운 건조된 필름을 생성시킨다는 점에서, 그것의 사용이 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅에서 바람직하다.

알콕시 실란

각종 알콕시실란들이 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅에 이용될 수 있다. 가능한 알콕시실란의 예에는, 예를 들어 테트라알콕시실란, 예컨대 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 테트라이소프로폭시 실란, 프로필트리메톡시 실란, 및 아미노알콕시 실란, 예컨대 N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필 트리메톡시 실란이 포함된다.

일부의 경우에서, 이 알콕시실란들은 알콕시실란, 물, 및 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐 알코올), 폴리(에틸렌 글리콜), 비닐알코올/비닐 아민 공중합체 및 젤라틴으로 구성된 군으로부터 선택되는 것들과 같은 하나 이상의 수용성 중합체를 포함하는 혼합물의 (가능하게는 산 촉매된) 반응 생성물을 포함하는 불수용성 중합체성 네트워크를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 불수용성 중합체 네트워크의 일부 예가 U.S. 6,194,075(Sargeant 등)에 더욱 상세하게 기재되어 있다

본원에 개시된 잉크 수용성 코팅에 있어서, 코팅 내의 알콕시실란의 중량%는 잉크 수용성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게 약 1 내지 약 20% 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 12% 범위, 가장 바람직하게 약 2 내지 약 7% 범위 내일 수 있다.

기재

본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물은, 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 인쇄용지 또는 복사용지와 같은 셀룰로스성 기재와 조합되어 사용 시에 특히 유용하다. 그러나, 이 코팅 조성물은 또한 투명한 플라스틱 필름, 반투명한 플라스틱 필름, 불투명한 (예컨대, 백색의) 플라스틱 필름, 직물, 부직포, 카드보드 및 이들의 조합물과 같은 다른 기재와 조합되어 사용될 수도 있다. 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물과 함께 사용될 수 있는 플라스틱 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리카르보네이트, 셀룰로스 아세테이트, 폴리술폰, 폴리스티렌, 나일론 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드와 같은 폴리올레핀 블렌드, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 필름은 잉크 수용성 코팅의 필름으로의 접착을 촉진하도록 표면 처리될 수 있다.

프라이머

본원에 개시된 잉크 수용성 코팅을 폴리에스테르 투명성 필름과 같은 필름 기재에 도포하고자 하는 용도에 있어, 기재는 일부의 경우에서 잉크 수용성 코팅과 기재 간의 접착을 촉진하기 위해 프라이머로 처리될 수 있다. 그러한 프라이머에는, 예를 들어 (전형적으로 유기성인) 용매 매질 내에 용해되어 있을 수 있는 할로겐화 페놀이 포함될 수 있다. 이 목적에 적당할 수 있는 가능한 할로겐화 페놀의 구체적 예에는 p-클로로-m-크레졸, 2,4-디클로로페놀, 2,4,5-트리클로로페놀, 2,4,6-트리클로로페놀 및 4-클로로레조르시놀이 포함된다. 적당할 수 있는 유기 용매 매질의 구체적 예에는, 아세톤 및 메탄올이 포함된다. 프라이머는 또한 부분 가수분해된 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리비닐리덴 클로라이드, 젤라틴, 및/또는 이들 물질들 중 하나 이상을 기재로 하는 중합체 또는 공중합체와 같은 다른 물질들을 함유할 수도 있다.

계면활성제

본원에 기재된 코팅 조성물은 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 계면활성제를 함유할 수 있고, 이 계면활성제는 불화 또는 비불화 물질일 수 있다. 불화 계면활성제는 하나 이상의 플루오로방향족 부분기를 포함할 수 있다. 이 물질은, 예를 들어 조성물의 발포 또는 버블링을 감소시킴, 목적 기재상에의 코팅의 균일한 필름 형성을 촉진함, 도트 크기를 조절함, 적합한 습윤을 확실히 함, 및/또는 잉크 수용성 층에 의한 잉크 또는 염료 흡수 또는 잉크 수용성 층으로의 잉크 또는 염료의 확산을 증진시킴의 작용들을 할 수 있다.

매염제

본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물은 또한 통상 사용되는 잉크젯 염료 또는 안료를 불용화시키는데 적합한 각종 매염제를 포함할 수 있다. 그러한 매염제는 예를 들어, 비닐피리딘 또는 비닐벤질 중합체 또는 공중합체를 기재로 하는 4급 염을 포함한다. 그러한 염은 예를 들어, U.S. 4,340,522(Bronstein-Bonte 등) 및 U.S. 4,575,465(Viola)에 기재되어 있다. 이 염은 친수성 중합체, 예컨대 젤라틴, 히드록시프로필 셀룰로스, 폴리비닐 알코올, 또는 이 물질들의 혼합물과 함께 사용될 수 있다. 다른 매염제는 4급 암모늄 화합물, 예컨대 폴리(디알릴디메틸암모늄 할라이드), 폴리(디에틸알릴아민 히드로클로라이드), 폴리(디알킬디알릴 암모늄 할라이드), 폴리(디메틸디아릴 암모늄 클로라이드), 폴리(디알릴디메틸암모늄 포스페이트), 하나 이상의 구아니딘 부분기를 가지는 중합체성 매염제, 및 이들의 혼합물을 포함한다.

잉크 수용성 코팅은 또한 일부의 경우들에서 매염제로도 작용할 수 있는 금속 염 킬레이트화제를 함유할 수도 있다. 이에 따라, 예를 들어 잉크 수용성 코팅은 나트륨, 칼슘, 알루미늄 및 마그네슘 술페이트 및 할라이드를 위한 금속 염 킬레이트화제를 포함할 수 있다.

잉크 수용성 코팅은 또한 4급 양이온성 중합체와 같은 매염제와 가교결합되어, 불수용성 생성물을 생성시키는, 젤라틴과 같은 결합제를 함유할 수 있다. 결합제 및 양이온성 중합체는 다작용성 가교제에 의해 함께 가교결합되어, 잉크젯 기록을 위한 불수용성 잉크 수용성 코팅 층을 형성할 수 있다. 일부의 경우들에서, 이 가교결합은 상호침투 중합체 네트워크(IPN)의 형성을 초래할 수 있다. 이 가교결합된 물질 내의 4급 양이온성 중합체는 알킬 메타크릴레이트 및 알킬 아크릴레이트와 같은 불수용성 단량체와, 4급화 디알킬아미노알킬 메타크릴레이트 및 메틸 4급화 디알킬아미노알킬 아크릴레이트와 같은 수용성 단량체의 반응을 통해 형성될 수 있다. 수용성 단량체는 IPN-형성 반응이 일어나도록 할 수 있는 히드록실, 카르복실 또는 아민기와 같은 하나 이상의 반응성 작용기를 가질 수 있다.

충전제 및 입상물

본원에 기재된 잉크 수용성 코팅은 또한, 일부의 경우들에서 잉크 건조시간을 향상시키기 위해 작용할 수 있는, 마이크로결정성 충전제를 포함하는 각종 충전제를 함유할 수도 있다. 적합한 충전제의 예에는, 마이크로결정성 셀룰로스, 실리카 겔, 비결정성 실리카, 콜로이드성 실리카, 클레이, 탈크, 규조토, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산알루미늄, 합성 제올라이트, 산화아연, 리토폰, 새틴 화이트, 셀룰로스 펄프, 알루미나, 중합체성 미소구 또는 비이드, 예를 들어, 폴리(메틸메타크릴레이트)로부터 유도되는 중합체성 미소구 또는 비이드, 및 이들의 각종 조합물이 포함된다.

가소화제 및 말림방지 첨가제

말림을 조절하는 것을 보조하는 첨가제가 또한 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅에 이용될 수 있다. 그러한 물질에는, 예를 들어, 폴리히드록시 물질, 예컨대 자일리톨, 글리세롤, 만니톨, 펜타에리트리톨 글루콘산, 트리메틸올 프로판, 및 저분자량 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜과 같은 가소화 화합물, 또는 PEG 600, Pycal 94 및 Carbowax 600과 같은 폴리에테르가 포함될 수 있다.

코팅 방법

본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물은 각종 방법에 의해 기재에 도포될 수 있다. 그러한 방법에는 예를 들어, 나이프 코팅, 와이어 바 코팅, 그라비어 코팅 및 압출 코팅이 포함된다. 바람직하게, 이 코팅은 단일 층으로서 기재에 도포된다.

기타 물질

본원에 기재된 잉크 수용성 코팅은 또한 코팅 조성물의 가공 또는 다른 측면을 향상시키기 위해 혼입될 수 있는 각종 다른 첨가제들을 함유할 수도 있다. 그러한 다른 첨가제에는, 잔탄검과 같은 증점제, 촉매, 접착촉진제, 글리콜, 소포제, 대전방지 물질 등이 포함된다.

물 견뢰도 시험

이 시험에서, 건조된 이미지화된 기재의 스트립을 테이블 상에 평평하게 놓고, 약 20 g의 물을 거기에 부었다. 약 30초 후에, 한 장의 종이 타월을 사용하여, 이미지화된 영역에서 물을 제거하였다. 이어서, 이미지 제거 또는 뒤틀림의 양을 기록하였다. 이미지화된 영역으로부터 제거된 각 잉크의 양을 기초로 하여, 샘플을 1 내지 5의 등급으로 시각적으로 등급분류하였으며, 이 때 1은 이미지의 파괴가 없는 0 내지 5%의 잉크 제거를 가리키며, 5는 이미지의 총 파괴를 초래하는 70% 이상의 잉크 제거를 가리킨다. 그 사이의 등급들은, 다양한 잉크 제거량을 가리킨다.

광택도 시험

가드너-BYK(Gardner-BYK; 미국 메릴랜드주 실버스프링 소재)에 의해 제조된 광택도측정기를 이용하여, ASTM 시험 D 523에 따라, 시편에 대해 60°의 입사각에서 광택도 값을 측정하였다. 보다 높은 광택도 값은, 전형적으로 보다 큰 표면의 평탄성을 가리킨다.

말림 시험

이 시험에서, 샘플을 판상 샘플 홀더에 놓고, 4시간동안, 온도가 70℉이고 상대 습도가 50%인 대기에 노출시킨다. 이어서, 샘플을 다시 4시간동안, 온도가 60℉이고 상대 습도가 10%인 대기에 노출시킨다. 그 후에, 가장 많은 말린 샘플 말단에 대한(샘플 홀더의 표면에 수직인 축을 따라 샘플의 말단으로부터 측정된) 말림의 양(mm)을 말림 값으로 판독하였다.

습윤 블리드 시험

이 시험에서, 이미지화된 샘플을 95℉(35℃) 및 80% 습도로 예비-컨디셔닝된 체임버에 4일간 넣어두었다. 이 조건 하에서, 많은 염료들이 이미지에서 본래의 위치로부터 이동하였고, 그 결과로서 이미지의 번짐 또는 확산 및 색상 변화가 있는 것으로 관찰된다. 번짐 및 색상 변화의 정도를 1 내지 5의 등급으로 등급분류하였고, 이 때 1은 습윤 블리드에 대한 최고의 내성(식별가능한 확산 또는 색상 변화가 거의 없거나 전혀 없음)을 가리키고, 5는 습윤 블리드에 대한 최저의 내성(이미지가 현저히 열화됨)을 가리킨다.

물 문지름(water rub) 시험

이 시험에서, 수개의 물 방울을 피험 코팅에 적용하였다. 이어서, 코팅을 깨끗한 직물로 문지르고, 직물 상의 코팅의 양을 1 내지 5의 등급으로 등급분류하며, 이 때 1은 직물 상에 존재하는 코팅이 거의 없거나 전혀 없음을 가리키고, 5는 코팅의 거의 모두 또는 완전 모두가 제거되었음을 가리킨다.

실험

이제, 본원에 개시된 조성물 및 잉크 수용성 코팅 및 시이트를 하기 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명한다. 이 실시예들은 본원에 개시된 조성물 및 방법의 각종 측면을 설명하기 위한 것이다. 이에 따라, 여기에 제시된 샘플이 모두 본원에 개시된 조성물 및 방법의 모든 발명적 진보성이 있는 측면에 따른 샘플인 것은 아님을 인지하도록 한다. 실제로, 일부 실시예들은 어떠한 발명적 진보성이 있는 측면에 속하지 않을 수 있으나, 이는 하나 이상의 발명적 진보성이 있는 측면에 대한 비교예로서 작용한다. 그러므로, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위를 참고로 하여 해석되어져야 한다.

실시예들에서, 달리 지시되지 않는 한, 코팅 조성물에 대해 열거된 모든 퍼센트는 코팅 조성물 고체의 총 중량을 기준으로 하는 중량%이다.

실시예들에서, 하기 약자는 이하 나타낸 의미를 가진다:

"K-35"는 다우 케미칼 컴퍼니(미국 미시간주 미드랜드 소재)로부터 시중 입수가능한 히드록시 프로필 메틸 셀룰로스인 Methocel K-35을 가리키고;

"SYN"는 인터폴리머 코포레이션(Interpolymer Corporation; 미국 메사츄세츠주 캔톤 소재)으로부터 시중 입수가능한 양이온성 아크릴레이트 중합체인 Syntran HX31-65를 가리키며;

"UCX"는 크롬프톤 코포레이션(Crompton Corporation; 미국 코네티컷주 그린위치 소재)으로부터 시중 입수가능한, 폴리에스테르 골격을 가지는 양이온성 우레탄 분산액을 가리키고;

"W213"는 크롬프톤 코포레이션으로부터 시중 입수가능한, 폴리에테르 골격을 가지는 양이온성 우레탄 분산액을 가리키며;

"A1120"는 크롬프톤 코포레이션으로부터 시중 입수가능한 N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필트리메톡시 실란을 가리키고;

"TEOS"는 테트라에틸 오르토실리케이트를 가리키며;

"Z-6040"는 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation; 미국 미시간주 미드랜드 소재)으로부터 시중 입수가능한 감마-글리시독시 프로필트리메톡시실란을 가리키고;

"PC 8713"는 헤르큘레스 코포레이션(Hercules Corporation; 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재)으로부터 시중 입수가능하고, 6백만 g/mol의 대략적 분자량을 가지는 양이온성 개질 폴리아크릴아미드를 가리키며;

"XAMA-7"는 이켐코(Ichemco; 이탈리아 밀란 소재)로부터 시중 입수가능한 폴리아지리딘 가교제를 가리키고;

"CX100"은 제네카 레진스(Zeneca Resins; 미국 메사츄세츠주 윌밍턴 소재)로부터 시중 입수가능한 다작용성 아지리딘 액체 가교제인 NeoCryl CX-100을 가리키며;

"폴리 DMAEMA(Poly DMAEMA)"는 폴리디메틸아미노에틸메타크릴레이트 아세테이트 염을 가리키고;

"A4M"는 1×10⁶의 분자량을 가지는 메틸 셀룰로스를 가리키며;

"N-250L"는 헤르큘레스 케미칼 코포레이션(Hercules Chemical Corporation; 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재)으로부터 시중 입수가능한 저분자량의 히드록시 에틸 셀룰로스인 Natrosol 250L을 가리키고;

"PVP"는 130만의 분자량을 가지는 폴리비닐피롤리돈을 가리키며;

"A-500"은 폴리머 케미스트리 인노베이션즈 인코포레이션(Polymer Chemistry Innovations, Inc.; 미국 아리조나주 턱손 소재)으로부터 시중 입수가능한 폴리에틸 옥사졸린인 Aquazol 500을 가리키고;

"U-NFW"는 시바 스페셜티 케미칼즈 코포레이션(Ciba Specialty Chemicals Corporation; 미국 뉴욕주 태리타운 소재)으로부터 시중 입수가능한 술폰화 디스티릴 비페닐인 Uvitex NFW을 가리킨다.

실시예 E1 내지 E10

이 실시예들은 본원의 교시에 따른 수개의 코팅 조성물의 제조를 설명한다.

표 1에 E1 내지 E10으로 나타낸 코팅 조성물을, 성분들을 물에 지정된 중량비로 혼합함으로서 제조하였다. 나이프 코터를 이용하여 코팅 수용액을 젤라틴으로 프라이밍된 수지 코팅된 종이에 도포함으로써 코팅을 제조하였다. 이어서 코팅을 2분동안 265℉(129℃)의 대류 오븐에서 건조시켰다. 건조된 코팅 중량은 1.0 내지 1.5 g/sf(10.7 내지 16.1 g/m²)범위 내였다. 건조된 코팅된 종이를 8.5 인치×11 인치의 시이트(21.6 cm×28.0 cm)로 절단하였고, 포토 품질 해상도로 광택있는 포토지에 인쇄하도록 설정되어 있는 휴렛 펙커드(Hewlett Packard) 970 잉크젯 인쇄기(휴렛 펙커드 코포레이션(미국 캘리포니아주 팔로 알토 소재)으로부터 시중 입수가능함)를 이용하여 시험 패턴으로 이미지화하였다. 시험 패턴은 1 인치×1 인치(2.54 cm×2.54 cm) 블록 및 주요 색상(시안, 마젠타 및 황색) 및 청색, 녹색, 적색 및 흑색의 선으로 구성되었다.

실시예 E1 내지 E10에서 형성된 이미지화된 기재를 30분동안 건조시켰고, 그 후에 그것에 대해 물 견뢰도 시험을 행하였다. 결과가 표 1에 나와 있다.

코팅 고형물의 % 조성 및 물 견뢰도

실시예	E1	E2	E3	E4	E5	E6	E7	E8	E9	E10
히드록시프로필메틸 셀룰로스(K-35)	53	50	50	50	50	55	75	53	53	52
염료 고정제(Syntran HX31-65)	10	15.3	15.5	15.5	15.5	15	25	10	10	13
폴리우레탄 분산액(UCX)	0	30.2	30	30	30	0	0	0	0	0
폴리우레탄 분산액(W213)	30	0	0	0	0	30	0	30	30	28
폴리 DMAEMA(MW 2×10⁶)	7	0	0	0	0	0	0	0	0	0
폴리 DMAEMA(MW 5000)	0	0	0	0	0	0	0	7	0	0
폴리 DMAEMA(MW 22,000)	0	0	0	0	0	0	0	0	7	0
양이온성 아크릴아미드 공중합체(PC 8713)	0	0	0	0	0	0	0	0	0	7
알콕시 실란(A1120)	0	4.5	0	2.25	2.25	0	0	0	0	0
알콕시 실란(TEOS)	0	0	4.5	2.25	0	0	0	0	0	0
알콕시 실란(A2120)	0	0	0	0	2.25	0	0	0	0	0
물 견뢰도	2	2	3	1	1	5	5	5	5	5

표 1의 결과가 가리키는 바와 같이, 코팅 조성물 내에서의 특정한 분자량을 초과하는 아미노아크릴레이트의 존재는 현저하게 더 양호한 물 견뢰도를 일으킨다. 특히, E1에서 물 견뢰도 등급 2가 수득되었고, 한편 사용된 DMAEMA의 분자량만이 E1과 상당히 상이한 E8 및 E9에서는, 각 경우에서 물 견뢰도 등급 5가 수득되었다.

그 결과는 또한 양이온성 중합체의 구조가 조성물의 물 견뢰도에 중요한 역할을 한다는 것을 제시한다. 이에 따라, E1 및 E10은 주로, E10은 양이온성 중합체로서 아크릴아미드를 이용하고, E1은 아미노 아크릴레이트를 이용한다는 점에서 조성에 있어 상이하다. 그러나, 아크릴아미드 및 아미노 아크릴레이트가 동일한 평균 분자량을 가지더라도, 아미노 아크릴레이트(등급 2)가 아크릴아미드(등급 5)보다 훨씬 더 양호한 물 견뢰도를 유발하였다.

표 1의 결과는 또한, PU-AC 코팅 조성물의 물 견뢰도를 향상시킴에 있어 알콕시 실란의 영향을 입증한다. 특히, E6는 알콕시 실란없이 PU-AC 결합제를 사용할 경우, 수득된 결합제가 매우 불량한 물 견뢰도(등급 5)를 가짐을 보여준다. 그러나, E2 내지 E5에서와 같이 알콕시 실란을 첨가하는 경우, 물 견뢰도가 현저히 향상된다. 그 결과는 알콕시 실란이 실란들의 혼합물일 경우에 특히 뚜렷하다. 이에 따라, 실시예 E4 및 E5에서 보는 바와 같이, N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필트리메톡시 실란과 TEOS 또는 N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필메틸디메톡시 실란의 혼합물을 함유하는 코팅 조성물은, N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필트리메톡시 실란 또는 TEOS 단독을 함유하는 코팅 조성물보다 물 견뢰도가 더 양호한 것으로 나타난다(실시예 E2 및 E3을 각기 참고한다).

표 1의 결과는 또한, PU-AC 결합제 조성물 내에서의 염료 고정제 또는 매염제의 존재가 그 자체로서 코팅 조성물의 물 견뢰도를 반드시 향상시키는 것은 아님을 제시한다. 특히, E1 내지 E10가 모두 동일한 매염제를 함유하였을지라도, 광범위하게 다양한 물 견뢰도 값들을 나타냈다. 이는, 양호한 물 견뢰도를 수득하기 위해서는, 염료 및 결합제 자체를 모두 물에 불용화시키는 물질이 코팅 조성물 내에 필요하다는 것을 입증한다.

실시예 E11 내지 E19

이 실시예들은 물 견뢰도의 향상이, 광택도 및 습윤 블리드 내성과 같은 다른 바람직한 성질의 희생없이, 본원에 개시된 코팅 조성물로써 달성될 수 있음을 설명한다.

실시예 E1 내지 E10의 일반적 방법을 따라, 표 2에 E1 내지 E19로 나타낸 코팅 조성물을, 성분들을 물에서 지정된 중량비로 혼합함으로써 제조하였다. 이어서, 수득된 코팅의 물 견뢰도 등급을 물 견뢰도 시험에 따라 구하였고, 이를 표 2에 나타냈다. 유사하게, 수득된 코팅의 광택도 및 습윤 블리드를 각기 광택도 시험 및 습윤 블리드 시험에 따라 구하였고, 이를 표 2에 나타냈다.

코팅 고체의 % 조성, 물 견뢰도, 광택도 및 습윤 블리드

실시예	E11	E12	E13	E14	E15	E16	E17	E18	E19
히드록시프로필메틸 셀룰로스	55	51	49	49	62	53	72	52	57
염료 고정제(Syntran HX31-65)	14	13	13	13	16	16	19	16	0
폴리우레탄 분산액(W213)	24	30	30	30	21	31	0	30	34
폴리 DMAEMA(MW 2×10⁶)	7	6	6	8	0	0	9	0	8
CX100	0	0	2	0	0	0	0	2	2
물 견뢰도	2	2	2	2	4	4	4	4	4
광택도	84	79	76	65	87	85	87	85	55
습윤 블리드	2	2	2	2	1	2	4	2	4

표 2의 결과가 나타내는 바와 같이, 양이온성 폴리우레탄, 수용성 히드록시 프로필 메틸 셀룰로스 및 양이온성 매염제로 주로 이루어진 코팅 조성물 E15 및 E16는 광택이 있고 양호한 습윤 블리드 내성을 나타냈으나, 내수성이 불량하였다. E11 및 E12로 나타내는 이 코팅 조성물에 대한 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 중합체의 첨가는, 광택도 또는 습윤 블리드 내성에 해로운 영향을 주지 않으면서, 코팅의 내수성을 상당히 향상시켰다.

표 2의 결과는 또한 E13, E18 및 E19로 나타내는 바와 같이, E11 및 E12의 코팅에 가교제를 사용함이 실질적으로 내수성에 영향을 주지 않음을 제시한다. 한편, E19을 E11 내지 E14와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 코팅 조성물에서의 매염제의 부재는, 가교제를 사용한 경우에도, 물 견뢰도, 광택도 및 습윤 블리드에 해로운 영향을 주는 것으로 나타났다.

실시예 E20 내지 E33

실시예 E1 내지 E10의 일반적 방법을 따라, 표 3에 E20 내지 E33으로 나타낸 코팅 조성물을, 성분들을 물에서 지정된 중량비로 혼합함으로써 제조하였다. 이어서, 수득된 코팅의 물 견뢰도 등급을 물 견뢰도 시험에 따라 구하였고, 이를 표 3에 나타냈다. 유사하게, 수득된 코팅의 광택도 및 말림을 각기 광택도 시험 및 말림 시험에 따라 구하였고, 이를 표 3에 나타냈다.

코팅 고체의 % 조성, 물 견뢰도, 광택도 및 말림

실시예	K-35(%)	SYN(%)	UCX(%)	W213(%)	XAMA-7(%)	A1120(%)	TEOS(%)	Z-6040(%)	광택도(%)	말림(mm)	물 견뢰도 시험
E20	32	20	45	-	3	-	-	-	86	8	1
E21	32	20	-	45	3	-	-	-	79	4	4
E22	49	16	31	-	-	2	-	2	84	10	1
E23	32	20	45	-	-	4	-	4	84.5	9	2
E24	50	15.5	30			4.5			87	11	1
E25	50	15.5	30	-	-	-	4.5	-	89	15	3
E26	50	15.3	30	-	-	2.5	2.5	-	78	9	1
E27	47	15	29	-	-	4.5	-	4.5	82	6	1
E28	50	15.3	30.2		-	4.5			86	14	2
E29	50	15.3	-	30.2	-	4.5	-	-	77	10	4
E30	75.5	20	-	-	-	4.5	-	-	85.5	61	3
E31	60	-	35.5	-	-	4.5	-	-	87	19	1
E32	75	25	-	-	-	-	-	-	88	76	5
E33	35	19	40	-	-	6	-	-	82	4	1

표 3의 결과는 폴리에테르-기재의 우레탄에 비해, 폴리에스테르-기재의 우레탄이 물 견뢰도에 대해 미치는 유리한 영향을 설명한다. 이에 따라, E20 및 E21은, E20은 폴리에스테르 골격을 가지는 우레탄을 함유하나, E21은 폴리에테르 골격을 가지는 폴리우레탄을 함유하는 것을 제외하고는, 조성적으로 동일하다. 그러나, E20가 우수한 내수성을 가지나, E21는 불량한 내수성을 가진다. E28 및 E29에서도 유사한 결과가 나타난다. 실제로, E20의 내수성이 양호하여, 이미지화된 기재가 어떠한 현저한 염료의 블리딩없이 수주동안 물에 잠수할 수 있었다. E20은 또한, 일부의 경우에서 폴리에스테르 골격을 가지는 우레탄의 사용이 (적어도 트리스-아지리딘 가교제의 존재 하에) 알콕시 실란 또는 아미노 아크릴레이트 중합체의 부재 하에서도, 양호한 물 견뢰도를 제공한다는 것을 설명한다.

표 3의 결과는 또한 우레탄이 말림에 대해 미치는 유익한 영향을 나타낸다. 이에 따라, 가장 불량한 말림 값이 폴리우레탄이 결핍된 E30 및 E32에서 관찰되었다.

표 3의 결과는 또한 폴리에테르-기재의 우레탄에 비해, 폴리에스테르-기재의 우레탄이 광택도에 대해 미치는 유리한 영향을 설명한다. 이에 따라, E20 및 E21는, E20이 폴리에스테르 골격을 가지는 우레탄을 함유하나, E21가 폴리에테르 골격을 가지는 폴리우레탄을 함유하는 것을 제외하고는, 조성적으로 동일하다. 그러나, E20가 E21에 비해 다소 양호한 광택도를 가진다. 유사한 결과가 E28 및 E29에서도 나타난다.

실시예 E34 내지 E38

이 실시예들은 본원에 개시된 잉크 수용성 코팅 조성물에서의 각종 팽창성 중합체의 물 문지름 성질에 대한 영향을 설명한다.

실시예 E1 내지 E10의 일반적 방법을 따라, 표 4에 E34 내지 E38로 나타낸 코팅 조성물을 기재로 하여 수개의 잉크 수용성 기재들을 제조하였다. 이 코팅 조성물을, 물에서 지정된 중량%의 하기 물질들을 함께 혼합함으로써 제조하였다: 35% W213, 7% 폴리 DMAEMA, 10% SYN, 1% U-NFW(광증백제), 및 47%의, 표 4에 나타낸 물팽창성 중합체를 물에서 함께 혼합함으로써 상기 코팅 조성물들을 제조하였다. 이어서, 처리된 기재들에 물 문지름 테스트를 행하였고, 그 결과를 또한 표 4에 나타냈다.

각종 물-팽창성 중합체를 기재로 하는 코팅에 대한 물 문지름 시험 결과

실시예	팽창성 중합체 유형	물 문지름 시험
E34	K-35	2
E35	A4M	1
E36	N-250L	1
E37	PVP	3
E38	A-500	5

표 4의 결과는, 다른 통상적으로 사용되는 팽창성 중합체를 기재로 하는 유사 코팅에 비해, 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물에서의 팽창성 중합체로서의 셀룰로스성 물질의 사용이 제공하는 놀랍도록 양호한 물 문지름 내성을 설명한다. 특히, 히드록시 프로필 메틸셀룰로스(E34), 메틸 셀룰로스(E35) 및 히드록시 에틸 셀룰로스(E36)를 기재로 하는 코팅들은 모두 양호하거나 우수한 물 문지름 내성을 나타냈다. 대조적으로, PVP(E37) 및 폴리에틸 옥사졸린(E38)을 기재로 하는 상응하는 코팅 제형물이 현저하게 더 불량한 물 문지름 내성을 나타냈으며, 후자가 특히 나쁘다.

실시예 E39 내지 E48

이 실시예는 알콕시 실란의 중량%가 코팅의 내수성에 대해 미치는 영향을 설명한다.

실시예 E1 내지 E10의 일반적 방법을 따라, 표 5에 E39 내지 E46으로 나타낸 코팅 조성물을 기재로 하여 수개의 잉크 수용성 기재들을 제조하였다. 각 경우에서, 건조된 코팅 두께는 약 1.4 g/ft²(15 g/m²)이었다. 이어서, 수득된 기재에 물 문지름 시험을 행하였고, 그 결과를 또한 표 5에 나타냈다.

각종 수준의 셀룰로스/알콕시 실란에 대한 물 문지름 시험 결과

실시예	K-35(%)	A1120(%)	UCX	물 문지름 시험
E39	95	5	-	4
E40	90	10	-	4
E41	85	15	-	3
E42	80	20	-	2
E43	75	25	-	2
E44	70	30	-	1
E45	60	40	-	1
E46	50	50	-	1
E31	60	4.5	35.5	1

표 5의 결과가 나타내는 바와 같이, 용이하게 문질러 없어지지 않는 코팅을 달성하기 위해서는 약 20% 이상의 알콕시 실란의 수준이 필요하였고, 전혀 문질러 없어지지 않는 코팅을 달성하기 위해서는 약 30% 이상의 알콕시 실란의 수준이 필요하였다. 이 수준들에서, 부분적으로, 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 유형의 수성 잉크 조성물에 대한 코팅 조성물의 흡수의 동반 감소로 인해, 알콕시 실란은 이미지 품질에 대해 해로운 영향을 가진다(예컨대, 이미지 품질이 30%의 알콕시 실란 수준에서 현저히 불량하다). 실제로, 알콕시 실란의 양이 약 10%를 초과할 때, 알콕시 실란의 수준이 증가함에 따라, 이미지 품질이 점진적으로 불량해진다.

대조적으로, E31은 더욱 낮은 수준의 알콕시 실란에서 우수한 물 문지름 성질을 나타냈다. 또한 표 3에서 보는 바와 같이, E31은 우수한 물 견뢰도(물 견뢰도 시험에서 등급 1)를 나타냈다. 그러므로, 이 실시예들은 본원에 기재된 잉크 수용성 코팅 조성물에 양이온성 우레탄 분산액이 포함됨으로써, (전체로서의 코팅, 및 코팅에 흡수된 잉크의 양자 모두에 대한) 양호한 내수성에 필요한 알콕시 실란의 수준이 현저하고도 놀랍게 감소된다는 것을 설명한다. 게다가, 알콕시 실란의 수준의 감소는, 코팅이 잉크젯 인쇄기에 통상 사용되는 수성 잉크 조성물에 대한 양호한 흡수성을 가지게 한다. 궁극적으로, 알콕시 실란이 물-기재의 잉크의 흡수에 대해 미칠 수 있는 해로운 영향이 최소화될 수 있고, 잉크 수용성 코팅이 우수한 내수성 및 우수한 잉크 흡수의 양자 모두를 가지는 상기 물질을 기재로 하여 제조될 수 있다.

필요한 대로, 본 발명의 상세 내용이 본원에 개시되었으나; 개시된 실시양태는 단지 예시적이라는 것을 이해하도록 한다. 그러므로, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능적 상세 내용은 제한적으로 해석되어서는 안되나, 다만 청구범위의 기초로서, 또한 본 발명을 다양하게 이용할 수 있도록 당업자를 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되도록 한다.

Claims

셀룰로스성 중합체;

양이온성 폴리우레탄 분산액; 및

알콕시실란 및 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 물질

을 포함하는 잉크 수용성 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 상기 셀룰로스성 중합체가 수용성이고, 상기 양이온성 폴리우레탄이 수분산성인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 셀룰로스성 중합체가 알킬 셀룰로스인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 셀룰로스성 중합체가 히드록시프로필 메틸 셀룰로스인 조성물.
제1항에 있어서, 양이온성 우레탄이 폴리에테르 연결기를 가지는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 양이온성 우레탄이 폴리에스테르 연결기를 가지는 것인 조성물.
제6항에 있어서, 양이온성 우레탄이 폴리에스테르 골격을 가지는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 물질이 약 100,000 g/mol 이상의 분자량을 가지는 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체인 조성물.
제8항에 있어서, 약 1×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 아미노 아크릴레이트 중합체를 포함하는 조성물.
제8항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 약 2×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 것인 조성물.
제8항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염인 조성물.
제8항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 아세테이트 염인 조성물.
제1항에 있어서, 알콕시 실란을 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 아미노알콕시 실란을 추가로 포함하는 조성물.
제14항에 있어서, 아미노알콕시 실란이 N-베타 아미노에틸 감마-아미노프로필트리메톡시 실란인 조성물.
제1항에 있어서, 양이온성 매염제를 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 가교제를 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 알킬셀룰로스 중합체가 조성물 내에서 연속상으로서 존재하고, 양이온성 우레탄이 조성물 내에서 분산상으로서 존재하는 것인 조성물.
수용성 셀룰로스 중합체;

양이온성 폴리우레탄 분산액; 및

약 100,000 g/mol 이상의 분자량을 가지는 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체

를 포함하는 조성물.
제19항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 약 1×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 것인 조성물.
제19항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 약 2×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 것인 조성물.
제19항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트인 조성물.
제19항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 아세테이트 염인 조성물.
기재; 및

상기 기재상에 배치되어 있으며, (a) 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, (b) 수분산성 양이온성 우레탄 중합체 및 (c) 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 이미지 수용체 층

을 포함하는 잉크젯 인쇄가능한 물품.
제24항에 있어서, 상기 기재가 셀룰로스성 기재인 잉크젯 인쇄가능한 물품.
제24항에 있어서, 상기 알킬셀룰로스 중합체가 조성물 내에서 연속상으로서 존재하고, 양이온성 우레탄이 조성물 내에서 분산상으로서 존재하는 것인 잉크젯 인쇄가능한 물품.
제24항에 있어서, 양이온성 폴리우레탄이 약 100,000 g/mol 이상의 분자량을 가지는 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체인 잉크젯 인쇄가능한 물품.
제24항에 있어서, 조성물이 약 1×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 아미노 아크릴레이트 중합체를 포함하는 것인 잉크젯 인쇄가능한 물품.
제24항에 있어서, 상기 양이온성 아미노 아크릴레이트 중합체가 약 2×10⁶ g/mol 이상의 분자량을 가지는 것인 잉크젯 인쇄가능한 물품.
기재를 제공하는 단계; 및

(a) 수용성 알킬 셀룰로스 중합체, (b) 수분산성 양이온성 우레탄, 및 (c) 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 조성물로 기재를 코팅하는 단계

를 포함하는, 잉크젯 수용성 표면의 형성 방법.
제30항에 있어서, 알킬 셀룰로스 중합체가 성분 (c)의 존재 하에서 수용성인 방법.
제30항에 있어서, 우레탄이 중합체인 방법.
제30항에 있어서, 우레탄이 수분산성인 방법.
수용성 알킬 셀룰로스 중합체 및 양이온성 우레탄 중합체를 포함하는 수용성 블렌드를 제공하는 단계; 및

알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 물질로 블렌드를 처리함으로써, 물에 불용성인 처리된 블렌드를 생성시키는 단계

를 포함하는, 잉크젯 수용체 코팅의 형성 방법.
제34항에 있어서, 처리된 블렌드를 기재에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
수용성 알킬 셀룰로스 중합체;

수분산성 양이온성 우레탄 중합체; 및

알킬 셀룰로스 중합체를 물에 불용화시키기 위해 적용되는, 알콕시실란 및 폴리디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 염으로 구성된 군으로부터 선택되는 불용화제

를 포함하는, 잉크젯 인쇄 기재에 사용하기에 적합한 코팅 조성물.
제36항에 있어서, 불용화제가 알킬 셀룰로스 중합체를 물에 불용화시키기 위해 추가로 적용되는 코팅 조성물.
알킬 셀룰로스 중합체; 및

폴리에스테르 골격을 가지는 양이온성 폴리우레탄 중합체

를 포함하는, 잉크젯 인쇄 기재에 사용하기에 적합한 코팅 조성물.
제38항에 있어서, 매염제를 추가로 포함하는 코팅 조성물.