KR20060019574A - 부직포 인쇄 매질 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20060019574A
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존 프랭크 주니어. 베이커
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리메이 인크.
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Abstract

본 발명의 부직포 인쇄 매질은 열가소성 폴리머 연속 필라멘트로 형성된 제1 부직포층 및, 상기 제1 부직포층에 결합되어 일체화된 단일의 복합체 시트 재료를 형성하는 하나 이상의 추가의 부직포층을 포함한다. 상기 제1 부직포층은 인쇄 잉크를 수용하는 바깥쪽 표면을 구비하고, 상기 부직포 인쇄 매질은 ASTM D-737-80에 따른 다공도가 75 CFM 이하, 바람직하게는 25CFM 이하이다. 상기 제1 부직포층은, 열가소성 폴리머 연속 필라멘트를 함께 결합하고, 또한 상기 제1 부직포층을 상기 하나 이상의 추가의 부직포층에 결합하는 열가소성 폴리머 바인더를 포함한다.
부직포, 인쇄 매질

Description

부직포 인쇄 매질 및 그 제조방법{NONWOVEN FABRIC PRINTING MEDIUM AND METHOD OF PRODUCTION}
본 발명은 인쇄용 매질로 사용되기에 적합한 부직포에 관한 것이다. 보다 상세히, 본 발명은, 잉크젯 프린터에 의해 또는 다른 종래 기술에 따른 프린팅 방법에 의해 인쇄하기 적합한 부직포에 관한 것이다.
아마도 종이가 가장 널리 사용되고 있는 매질이지만, 강도, 방수성, 내후성, 문서품질(archival quality) 또는 다른 물성의 부재로 인해 종이가 사용될 수 없는 경우가 많이 있다. 예를 들어, 옥외 간판 또는 현수막은 비, 바람, 추위와 같은 기후적 요소 및 자외선 노출에 견뎌야 한다. 이러한 용도를 위해, 다양한 대안적 인쇄 매질, 예를 들어, 비닐 코팅된 부직포, 필름 및 부직포들이 개발되고 있다. 예를 들어, Dupont은 그래픽과 인쇄용으로 상표명 Tyvek® 의 부직포를 시판하고 있다. Tyvek는 극세 고밀도 폴리에틸렌 섬유가 열 및 압력에 의해 결합된 플래쉬 스펀 부직포이다. 폴리에틸렌은 비교적 낮은 융점을 가지므로, Tyvek은 약 170℉ 를 초과하는 온도의 인쇄공정에서는 바람직하지 않다.
다양한 선행 특허문헌, 예를 들어, 미국특허 제 5,240,767호 및 5,853,861호 는 인쇄 매질로서의 부직포 사용을 제안하고 있다. 그러나, 부직포를 상업적으로 허용가능한 인쇄 기재로서 만들기 위해 필요한 구조적 성질 및 물리적 성질은 거의 주목받지 못하고 있다. 종래 제조 방법에 의한 부직포의 제조에 내재하는 문제 중 하나는, 섬유의 침적이 불균일하거나 변동 가능하여, 두껍고 얇은 스팟을 만들거나, 혹은 기초 중량에서의 다른 변동으로 인해 상기 재료가 인쇄 매질로서의 사용에는 부적절하게 되는 것이다. 그 결과, 극소수의 부직포만이 인쇄 매질로서 상업적으로 허용될 수 있는 실정이다.
본 발명은, 두께, 기초중량이 충분히 균일하고 구조적 물성이 충분하여, 다양한 상업적 인쇄 작업, 예를 들어, 잉크젯 프린팅, 레이저 프린팅, 나아가, 철판 인쇄법(flexography), 리쏘그라피, 레터프레스 인쇄(letterpress printing), 그라비어 및 오프셋 인쇄 등, 보다 전통적인 인쇄 기술에서 사용되기에 적합한 부직포를 제공하는 것에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명의 부직포 인쇄 매질은 열가소성 폴리머 연속 필라멘트로 형성된 제1 부직포층 및, 상기 제1 부직포층에 결합되어 일체형 복합체 시트 재료를 형성하는 하나 이상의 추가의 부직포를 포함한다. 제1 부직포층은 인쇄 잉크를 수용하기 위해 카렌더화된 바깥쪽 표면을 구비하며, 상기 부직포 인쇄 매질은 ASTM D-737-80에 따른 기공율(porosity)이 75 CFM 이하, 바람직하게는 25 CFM이하 이다. 제1 부직포층은, 열가소성 폴리머의 연속 필라멘트와 결합시키고, 또, 이 제1 부직포층을 하나 이상의 추가의 부직포층에 결합시키는 열가소성 폴리머 바인더를 포한한다. 유리한 일구현예에서, 제1층의 연속 필라멘트는 삼엽 단면(trilobal cross-section)을 가지며, 폴리에스테르로 형성되어 있다. 특정한 구현예에서, 제1 부직포층은, 3엽 단면의 연속 폴리에스테르 단순 중합체 매트릭스 필라멘트로부터 형성된 스펀본드 부직포 및, 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점 폴리에스테르 코폴리머의 섬유상 바인더를 포함하고, 상기 하나 이상의 추가의 부직포층 복합체는 상기 제1 부직포에 결합된 제2의 스펀본드 부직포를 포함하며, 상기 제2 스펀본드 부직포는 3엽 단면의 폴리에스테르 단순 중합체 연속 필라멘트 및, 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점 폴리에스테르 공중합체의 섬유상 바인더를 포함한다.
본 발명의 상세한 기술
본 발명은 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이며, 상기 도면에서 모든 구현예는 아니지만 몇몇 구현예들이 도시될 것이다. 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기술된 구현예들이 제한적으로 해석되어서는 안되고, 본 구현예들은, 본 명세서의 개시내용이 법적으로 요구되는 사항을 만족시키기 위해 제공된 것이다.
본 발명에 따른 예시적 인쇄 매질을 도 1에 도시하였다. 인쇄 매질(10)은 둘 이상의 부직포층을 포함하는 복합체 부직포를 포함하며, 이 부직포층들은 대향하는 면-대-면(face to face) 관계로 함께 결합되어 있다. 복합채 매질은 "층(들)"을 포함하는 것으로 설명되지만, 상기 용어는 단지, 인쇄 매질 내에 상이한 영역들에 존재할 수 있는 다양한 조성물 및/또는 구조물에 관한 논의를 용이하게 하기 위해 사용된 것이다. 인쇄매질은, "층들"로부터 형성되었다고 기술된 경우에도, 그 두께를 통틀어 일관된 물성을 나타내는 일체의 구조물(unitary structure)을 제공할 수 있다.
제1 부직포층(16)은 바람직하게는, 복수개의 열가소성 폴리머 연속 필라멘트로 형성된 스펀본드 부직포이다. 더욱 특정하게, 이 스펀본드 부직포는 약 80 내지 100 중량%의 열가소성 폴리머 연속 필라멘트를 포함한다. 본 명세서에서, "필라멘트" 및 "연속 필라멘트"라는 용어는, 일반적인 의미에서, 무한 길이 혹은 수 피트 이상의 매우 긴 길이의 섬유상 재료를 가리키기 위해 사용된 것이다. 공지된 바와 같이, 스펀본드 부직포는, 열가소성 섬유 형성 폴리머를 수많은 오리피스(orfice)를 가지는 방사구금(spinneret)을 통해 압출하여 필라멘트를 형성하고, 상기 압출된 폴리머 필라멘트를 기계적으로 혹은 고속 공기로 연신 또는 감쇄(attenuation)시키고, 이 필라멘트를 집합면 상에 랜덤(random)하게 침적시켜 웨브(web)를 형성하고, 필라멘트를 결합하여 강하고 서로 밀착한 패브릭(fabric)을 형성함에 의해 제조된다. 제1층(16) 내에 필라멘트 농도(titer)는 필라멘트 당 데니어로(dpf)로 표시되며, 통상 대략 1 내지 10 dpf의 범위를 가지며, 예를 들어, 4 내지 6 dpf의 범위이다. 특정의 바람직한 구현예에서, 제1층(16)내의 스펀본드된 필라멘트는 약 4 dpf의 섬도(fineness)를 가지며, 특히 3엽 단면 형상을 가진 4dpf의 섬유이다. 대안적 구현예에서, 스펀본드된 필라멘트는 혼합 데니어를 가질 수 있다.
스펀본드 제1층(16) 내의 연속 필라멘트는 허용가능한 기계적 물성 및 화학적 저항성을 제공하는, 임의의 섬유 형성의 열가소성 폴리머로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 연속 폴리머 필라멘트는 폴리에스테르 단순 중합체 및/또는 공중합체로부터 형성될 수 있거나, 혹은 폴리아미드 단순중합체 및/또는 공중합체 혹은 이들의 혼합체로부터 형성될 수 있다. 예시적 폴리에스테르는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 예시적 폴리아미드는, 나일론 6 및 나일론 6,6을 포함한다. 본 발명의 유리한 특정 구현예에서, 제1층(16) 내의 연속 필라멘트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로부터 형성된다. 상기 필라멘트는, 안정화제, UV 억제제, 안료, 표백제, 광택 억제제(delusterants), 형광 증백제 등을 추가로 포함할 수 있다.
제1층(16)은, 3엽, 4엽, 5엽, 원형, 타원형 및 아령형상 등의 다양한 단면을 가진 스펀 본드 연속 필라멘트로부터 형성될 수 있다. 단일의 단면 또는 다양한 단면을 가진 필라멘트의 혼합물이 제1층(16) 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 제1층(16)은 3엽 단면을 가진 스펀본드 필라멘트로부터 형성된다. 필라멘트의 3엽 단면은 프린트 선명도(print definition)를 강화시키며, 광을 반사하기 보다는 흡수하는 것으로 보이는 기본 재료를 제공하여 밝은 외관을 제공할 수 있다. 3엽 필라멘트는 잉크의 포획(capture) 및 잉크 수용성 코팅을 강화시킨다.
본 발명자는, 균일한 구조를 가공하는 스펀본드 층은 합성 인쇄 매질을 위하여, 특히 가열된 카렌더 롤을 사용하여 카렌더 가공된 경우, 기대 이상으로 매끄러운 인쇄 표면을 제공할 수 있는 것을 확인하였다. 상기 부직포는, 매끄러운 카렌더롤을 사용하여 완전히 매끄러운 표면으로 제공될 수 있거나, 혹은 적절하게 패턴화된 카렌더 롤을 사용하여, 캔버스 혹은 다른 천과 같이, 균일하게 텍스쳐화된 표면으로 제공될 수 있다. 카렌더 가공 전, 제1층(16)의 예시적 겉보기 밀도는, 예를 들어, 0.100 g/cc 내지 0.150 g/cc와 같이, 약 0.100 g/cc 내지 0.250 g/cc의 범위이다.
제1층(16) 내 적절한 내층 강도를 제공하기 위해, 스펀본드 제1층의 연속 필라멘트는 접촉점에서 서로 접착되어 있다. 스펀본드 제1층(16) 내의 연속 필라멘트가 접착되어 있을지라도, 부직포는 가요성을 유지하며, 충분한 기공성을 가져서 유리한 잉크 전달 특성을 제공한다. 제1층(16) 내의 접착은 열적으로 또는 초음파 에너지에 의해 수행되며, 예를 들어, 열가소성 바인더 필라멘트의 접착, 열가소성 수지 접착 등에 의해 수행된다. 접착은 (면 접착으로 알려진 바와 같이) 부직포 구조 전체를 통하여 이루어질 수 있으며, 이 경우, 인쇄 표면에 유리하게 텍스쳐화된 외관을 제공할 수 있다. 혹은, 접착은 ("점 접착으로 알려진 바와 같이) 불연속적인 영역에서 존재하여, 인쇄 표면에 대하여 유리한 텍스쳐화된 외관을 제공할 수 있다. 유리한 특정 구현예에서, 제1층(16)은 섬유상 바인더를 사용하여 접착된다. 섬유상 바인더는, 제조 과정 중에서 적절한 수준의 접착을 유도하기에 적절한 양으로 연속 바인더 필라멘트로서, 제1층(16) 내에 포함될 수 있다. 바인더는 전형적으로 제1층(16) 내에 약 2 내지 20 중량%의 양으로, 예를 들어 약 10 중량%로 존재한다. 본 발명의 대안적 측면에서, 제1층(16) 내의 스펀본드 필라멘트는 성분으로서 열가소성 바인더 폴리머를 포함한 다성분 필라멘트일 수 있다. 예를 들어, 이러한 대안적 구현예에서, 스펀본드 필라멘트는 시스/코어 배열을 가지며, 시스 부분은 바인더 폴리머로 이루어진다.
제1층(16)에서 사용된 바인더 필라멘트는 일반적으로 연속 필라멘트 보다 그 융점 또는 연화점이 약 10℃ 이상 더 낮은 폴리머로 이루어진다. 바인더 필라멘트는 동일한 폴리머로부터 형성될 수 있거나, 혹은, 융점이 보다 높고 보다 낮은 바인더 필라멘트의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바인더 필라멘트는, 제1 부분이 약 225℉와 같이 보다 낮은 융점을 가지고, 제2부분이 약 375℉와 같이 보다 높은 융점을 가지는, 필라멘트 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적 바인더 필라멘트는, 하나 이상의 보다 저융점의 폴리머 또는 코폴리머, 예를 들어, 폴리에스테르 코폴리머를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 유리한 구현예의 경우, 스펀본드 층은, 폴리에틸렌 이소프탈레이트와 같은 보다 낮은 융점의 폴리에스테르 코폴리머로부터 형성된 바인더 필라멘트가 산재되어 있는 폴리에스테르 단독 중합체 매트릭스 필라멘트를 압출하여 제조된다. 제조 공정 중, 제1층(16)의 보다 높은 융점의 연속 매트릭스 필라멘트가 접착되어 서로 밀착되어 있는 층을 형성하고, 보다 낮은 융점을 가지는 바인더 필라멘트는 연화 및 유동되어 크로스-오버 지점에서 매트릭스 필라멘트를 접착하고, 이후, 연속 바인더 필라멘트로서 반드시 쉽게 구별될 수 있는 것은 아니다.
기초 중량 및 두께의 균제도를 향상시키기 위해, 제1층(16)은, 동일하거나 상이한 구조를 가진, 하나 이상의 추가의 부직포층에 적층된다. 2 이상의 층을 함께 적층하는 것은 개개 층들에서 기초 중량의 불균제도 효과를 감소시킨다. 도 1에 나타낸 구현예에서, 제2 부직포층(17)은 제1 부직포층(16)에 접착되고, 제2 층은 복합체 매질(10)의 이면을 형성한다. 도 1에 도시한 구현예에서, 제1층(16)과 제2층(17)은 연속 필라멘트로 이루어진 스펀본드 부직포이다. 다른 구현예에서, 복합체 지지체(10)는 서로 적층된, 3개, 4개 또는 그 이상의 스펀본드 부직포층을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 예를 들어, 공기 함유 부직포(air-laid nonwoven), 소면 부직포(carded nonwoven), 스펀 레이스 부직포(spunlace nonwoven) 또는 함습 부직포(wet-laid nonwoven)와 같이, 다른 구조의 부직포의 하나 이상의 중간층 부직포층이 상기 복합체에 통합될 수 있다. 2개 이상의 부직포 층을 포함하는 구현예의 경우, 각각의 스펀본드층을 포함하는 섬유 및 재료는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 스펀본드 층은 조성, 데니어, 기초중량 또는 섬유 단면의 면에서 다를 수 있다.
도시된 구현예에서, 제2층(18) 또한, 보다 높은 융점의 매트릭스 필라멘트 및 보다 낮은 융점의 바인더를 포함하는, 복수개의 실질적으로 연속인 열가소성 폴리에스테르 필라멘트로 형성된 스펀본드 부직포일 수 있다. 제2층(18)에 제공된 바인더 필라멘트는, 일반적으로, 그 융점 또는 연화점이 매트릭스 필라멘트 보다 약 10℃ 이상 낮은 폴리머로 이루어진다. 바인더 필라멘트는 동일한 폴리머로부터만 형성되거나 혹은 보다 높고 보다 낮은 융점의 바인더 필라멘트 조성의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바인더 필라멘트는 필라멘트의 혼합물로서, 그의 제1 부분은 약 225℉ 와 같이 보다 낮은 융점을 가지고, 제2 부분은 약 375℉와 같이 보다 높은 융점을 가질 수 있다. 예시적인 바인더 필라멘트는, 하나 이상의 저융점 폴리올레핀 폴리머 또는 코폴리머, 하나 이상의 낮은 융점의 폴리에스테르 폴리머 또는 코폴리머, 혹은 이들의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 본 발명의 유리한 일구현예에서, 바인더 필라멘트는 낮은 융점 폴리에스테르 코폴리머, 특히 폴리에틸렌 이소프탈레이트 코폴리머로부터 형성되고, 매트릭스 필라멘트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체로부터 형성된다.
제2층(18)의 제조에 사용되는 바인더 필라멘트는 당해 기술분야의 공지된 임의의 단면을 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 제2층(18)의 바인더 필라멘트는 초기 형성된 바와 같이 원형 단면을 가진다. 바인더 필라멘트는, 부직포를 접착하기 위해 당해 기술분야에 알려진 것과 모순되지 않는, 데니어 또는 데니어의 혼합일 수 있다.
인쇄 매질(10)에 있어 하나의 중요한 성질은 기초 중량이다. 자동화된 공급 프린터의 바람직한 조작을 위해, 인쇄 매질은 야드 제곱 당 약 3 온스 (osy) 이상 [미터 제곱당 102 그램 이상]의 기초 중량을 가져야 한다. 바람직하게는, 인쇄 매질은, 야드 제곱 당 3 내지 12 온스 [미터 제곱 당 102 내지 407 그램]의 기초 중량을 가진다. 특히 적절한 것은, 기초 중량이 3.0 내지 4.0 osy [미터 제곱당 102 내지 136 그램]이다. 기초 중량이 높을수록 뻣뻣한 시트 재료가 요구되는 응용에서 성공적으로 사용될 수 있다.
복합체 인쇄 매질(10)은 상당히 강하고 찢어짐에 대한 저항성이 있다. 인쇄 매질은, 기계 방향(MD:machine direction) 및 단면 방향(XD)으로 100 파운드 이상, 200 파운드를 초과하는 보다 무거운 기초 중량의 경우, 바람직하게는 120 파운드 이상의 파지 강도(grab tensile strength)를 가진다. 본 발명에 따른, 2개의 상이한 미코팅된(uncoated) 인쇄 매질의 대표적 인장특성은 하기 표 1에 주어진 바와 같다.
시료 기초 중량(osy) MD 파지 인장(lbs.) XD 파지 인장(lbs.)
A 4.6 154 140
B 8.2 242 240
파지 인장 강도는 인스트론®시험기와 같은 인장 시험기에서 예비 절단한 시료를 연신하여 파단하는데 필요한 힘이다. 시료는, 표준 시험법 ASTM 4632-96에 따라 기계 방향(MD) 및 단면 방향(XD)으로 시험한다. 기초 중량은 ASTM D 2776-96에 따라 측정한다.
기재의 안정성에 영향을 주는 다른 중요한 특징은, 잉크 전송(ink transport) 특성이다. 잉크는 매질에 어느 정도 침투하지만 웨브의 내부까지 침투하여 흐릿한 색체를 나타낼 정도로는 침투하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 어느 정도의 다공성이 매질 내에 요구된다. 매질의 다공도는 주어진 압력에서 웨브의 주어진 면적을 통해 공기의 흐름을 확인하는 표준 공기 투과성 측정에 의해 계측될 수 있다. 표준 시험법 ASTM D-737-80이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 매질은 ASTM D-737-80에 의해 계측하였을 경우, 75 CFM 이하, 바람직하게는 50 CFM 이하의 공기 다공도를 가진다. 바람직한 공기 다공도는 5 내지 25 CFM이다.
본 발명의 복합체 인쇄 매질(10)은, 전체가, 목재 펄프 또는 다른 반응성 혹은 퇴화성 재료 없이, 비교적 불활성인 폴리머로부터 제조될 수 있으므로 특히 유리한 문서 특성(archival property)을 가진다. 본 발명의 인쇄 매질은 경량이고 가요성이며, 종이와 대조적으로, 심지어 접힘 후에도 주름 저항성을 가진다. 나아가, 본 발명의 인쇄 매질은 반복적인 접힘과 폄을 주름, 찢어짐 또는 인장강도의 손실없이 견딜 수 있다. 추가로, 본 발명의 인쇄매질은 근본적으로 소수성인 합성 고분자로부터 전체가 형성될 수 있으므로 물 또는 고습 환경에 대한 노출에도 민감하지 않다. 본 발명의 인쇄 매질의 연속 필라멘트 접착 구조물은 깨끗하고 린트가 없는(non-linting) 재료이므로, 공기로부터의 입자를 피해야 하는 크린룸 등의 용도로 사용할 수 있다. 프린트 매질은 컬(curl)과 구겨짐(winkling)에 저항성을 가지며, 실이 풀리거나 너덜너덜 해지지 않는 깨끗한 절단 에지를 형성한다. 본 발명의 인쇄 매질은 강도의 손실 없이, 접착, 봉재, 홀-펀칭, 스테이플(staple)로 고정하기, 또는 핀으로 꽂는 등의 처리를 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 복합체 인쇄매질(10)을 제조하기 위해 적절한 방법 및 장치를 도시한 것이다. 2개의 스펀본드 부직포 웨브(16, 18)는 각각 롤(84, 86)으로부터 해연되어, 중첩되는 대향의 면 대 면 관계로 합쳐진다. 중첩된 층(88)은 이어서, 제1 닙(90)을 통해 수직방향으로 이송된다. 상기 제1 닙(90) 내에서, 제1 스펀본드 부직포층(16) 내에 존재하는 저융점 코폴리머 바인더 및 제2층(18) 내에 존재하는 코폴리머 바인더는 가열되어 상기 바인더가 연화 및 융합하여 추가의 접착제 또는 바인더의 필요없이 층들을 서로 접착하도록 한다. 상기 제1 닙(90)은 당해 기술분야에 공지된 종래 기술의 방식으로 구성된다. 도 2에 도시한 구현예에서, 제1 닙(90)은 한쌍의 공조하는 카렌더 롤(94, 96)에 의해 형성되며, 상기 롤들은 바람직하게는 매끈하고, 강(steel)으로 형성되는 것이 유리하다. 공조 카렌더 롤(94, 96)은 바람직하게는 고정 간격 닙을 제공한다. 상기 고정 간격 닙은, 중첩된 층(88)이, 적용될 수 있는 임의의 과잉 압력에 무관하게, 목적하는 간격 두께보다 더 얇은 상태로 제1 닙(90)을 빠져나가는 일이 없도록 한다. 도 2에 도시된 유리한 구현예에서, 압력은 최고 롤(97)을 사용하여 제1 닙(90)에 적용된다.
제1 닙(90)의 온도와 압력을 포함한 접착 조건은 상이한 폴리머에 대하여 당해 기술분야에 공지된 바와 같다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부직포 스펀 본드 필라멘트를 포함하고, 추가로 폴리에틸렌 이소프탈레이트 바인더 필라멘트 및/또는 섬유를 추가로 포함하는 복합체 인쇄 매질의 경우, 제1 닙(90)은 바람직하게는 약 120℃ 내지 230℃의 온도, 바람직하게는 약 200 내지 225℃ 사이의 온도까지 가열된다. 제1 닙(90)은, 예를 들어 약 80 내지 220 pli와 같이, 전형적으로 선형 인치 당 약 40 내지 350 파운드(pli)의 범위의 압력으로 움직인다.
파선으로 도시한 대안적 구현예에서, 2개의 중첩된 층(88)은 부분적으로 추가의 롤에 감겨서 최상부롤(97)을 지나서 롤 (97)과 롤 (94)에 의해 정의된 닙을 통과할 수 있으며, 상기 닙은 롤(94, 96) 사이의 닙(90)을 통과하기 전에, 약 200℃의 온도까지 가열된다. 카렌더 롤(94, 96) 전에, 중첩된 웨브(88)를 추가의 가열된 롤(97) 상을 통과시키는 것은, 중첩된 층(88)이 닙(90)으로 들어가기 전에 이를 예열한다. 이러한 예열에 의해 접착 속도가 증가할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 제1 닙(90)을 빠져나오는 중첩된 층은, 이어서 제2 닙(98)으로 들어간다. 제2 닙(98)은 최상부롤(96) 및 저부롤(104)에 의해 형성된다. 롤 (96) 과 롤(94)는 바람직하게는 강(steel)이다.
제2 닙(98) 내의 압력은 전형적으로 제1 닙(90)에서의 압력보다 높아서, 상기 제1 닙(90)을 탈출하는 중첩된 층을 가압한다. 따라서, 제2 닙(98)에 의해 형성된 간격은 제1 닙(90)에 의해 제공된 간격보다 좁다. 제2 닙(98) 내의 압력은 일반적으로 120 내지 1100 pli, 예를 들어 약 180 내지 320 pil 이다. 제2 닙(98)은 추가로 120 내지 230℃, 바람직하게는 약 200 내지 225℃의 범위의 온도까지 가열될 수 있다. 층 내부의 열가소성 공중합체 바인더의 존재로 인해, 2개의 층(16, 18)은 서로 접착되어, 일체화된 단일의 강하게 접착된 복합체 부직포를 형성하며, 추가의 접착제 조성물은 필요하지 않다. 수득한 접착된 복합체 지지체(14)는 제2 닙을 떠나서 냉각롤(106) 위로 전송되고 롤(112) 위에서 종래 수단에 의해 권취된다.
복합체 인쇄 매질(10)은 코팅되지 않고 카렌더 가공된 상태로 사용될 수 있거나, 혹은 한쪽 혹은 양쪽 표면상에 잉크 수용성 코팅을 구비할 수 있다. 이러한 코팅은 카렌더 가공 전 또는 후, 또는 전과 후에 적용될 수 있다. 적절한 코팅은 코팅된 종이를 제조함에 있어 종래 기술에서 사용되는 종류의 코팅 조성물을 포함한다. 이러한 코팅 조성물은 일반적으로 수성이거나 혹은 다른 용매계의 바인더를 포함하며, 안료 및, 실리카, 칼슘 카아보네이트, 카올린, 소성 카올린, 클레이, 티타늄 옥시드, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 마그네슘 카아보네이트, 마그네슘 옥시드, 아연 산화물, 주석 산화물, 아연 수산화물, 알루미늄 옥시드, 알루미늄 수산화물, 탈크, 바륨 설페이트 및 칼슘 실리케이트, 보헤마이트, 유사-보헤마이트, 규조토(diatomaceous earth), 스티렌 플라스틱 안료, 우레아 수지 풀라스틱 안료 및 벤조 구아민 플라스틱 안료를 포함할 수 있다. 예시적 바인더는, 폴리비닐 알코올, 스티렌-부타디엔 중합체, 아크릴 중합체, 스티렌 아크릴 중합체 및 비닐 아세테이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체를 포함한다. 상업적으로 구할 수 있는 이러한 바인더의 예는, RHOPLEX B-15 및 RHOPLEX P-376 과 같은 아크릴 중합체, Polyco 2152 및 Polyco 3250과 같은 비닐 아세테이트/아크릴 중합체 (모두, Rhom and Hass 사 제조) 및, Dow Chemical Company에 의해 제조된 CP 620과 같은 스티렌/부타디엔 중합체를 포함한다. 코팅 조성물은 추가로, 난연제, 형광 증백제, 발수제, 항균제, UV 안정화제와 흡수제 등과 같은 첨가제를 포함한다. 코팅 조성물은 인쇄 작업에서 사용하기 위한 특정의 인쇄 기술을 위해 맞춤 제작될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 잉크젯 인쇄를 위한 인쇄 매질의 경우, 잉크젯 공정에서 사용되는, 용매계 또는 수성의 염료 또는 안료에 수용적인 코팅을 포함할 수 있는 반면, 레이저 프린팅을 위한 매질은 레이터 프린팅에 사용되는 토너에 적합한 코팅을 가질 수 있다. 이러한 종류의 적절한 코팅 조성물은 다양한 공급자에 의해 시판되고 있으며, 특정의 최종 사용 인쇄 용도를 위해 적절한 코팅 제제는 쉽게 구할 수 있다.
인쇄 매질이 예를 들어 사진과 같은 고해상도의 이미지를 위한 것인 경우, 표면은 바람직하게는 매끈한 카렌더 롤로 카렌더 가공되어 표면 조도 Rz가 10 ㎛ 이하, 바람직하게는 5㎛ 이하가 되도록 한다. 공지된 바와 같이, 표면 조도 파라미터 (Rz)는 5 개의 Rmax 값의 평균을 나타낸다 (R max는 임의의 5개의 샘플링 길이 내에서 골짜기 높이에 대한 최대 피크를 나타냄). 표면 조도 파라미터 (Rz)는, 예를 들어, Qualitest International Inc. 또는 Edmund Optics 로부터 시판되고 있는 표면 조도 시험기를 사용하여 쉽게 계측가능하다.
전술한 본 발명의 측면 및 다른 측면들과 본 발명의 이점들은, 본 발명의 이하 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 도면에서,
도 1은 본 발명에 따라 형성된 예시적 인쇄 매질의 확대된 단면의 모식도이고,
도 2는 본 발명의 인쇄 매질을 제조하기 위한 예시적 방법의 모식도이다.
이하, 실시예는 본 발명에 따른 특정 구현예를 추가로 설명하기 위한 목적으로 제공된 것이다. 그러나, 본 발명은 실시예에서 주어진 상세 기술에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
인쇄 매질은, Reemay Elite 사의 지명하에 BBA Nonwoven사에 의해 제조된 야드 제곱 당 1.0 온스의 스펀본드 부직포를 조합하여 제조하였다. 각각의 부직포는, 폴리에틸렌 이소프탈레이트 공중합체 바인더와 함께 압출된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독 중합체 연속 필라멘트로 이루어졌으며, 이 후, 전체에 결쳐 열적으로 결합되었다. 3개의 층은 가열된 카렌더를 통과함에 의해 열적으로 상호 적층화된다. 상기 층에 존재하는 폴리에틸렌 이소프탈레이트 공중합체는 가열된 카렌더에 의해 활성화되어 층들을 단일의 결합된 부직포로 함께 접착하도록 한다. 수득한 복합체는 균일하여 잉크젯 프린터를 위해 가능한 프린트 매질로서 구체화된다. 개인용 컴 퓨터와 연결되어 사용되는 고해상도의 HP 잉크젯 프린터를 가지고 실험을 수행하였다. 카렌더화된 열적 적층물이 고해상도 셋팅을 구비한 프린터로 공급되었을 경우, 그 결과는 매우 놀라운 것이었다. 인쇄물의 선명도는 HP 프리미엄 Plus Ink Jet Photo Paper에 필적하는 것이었으나, 부직포의 카렌더화된 본성은 인쇄된 이미지에 캔버스화 또는 텍스쳐화된 외관을 주는 것이었다. 추가의 이점은, 카렌더 가공된 스펀본드 인쇄 매질 상에 수득한 인쇄 이미지는 매우 뻣뻣한 HP photo paper에 필적할만한 것이었다.
실시예 2
실시예 1의 카렌더 가공된 스펀본드 부직포를 프린팅함에 의해 매우 만족스러운 것으로 우수한 색체와 디테일(detail)을 얻을 수 있는 반면, 종래 기술에 따른 잉크젯 코팅에 대한 폴리에스테르의 수용성 및 장기간 안정성이 상기 매질에 잉크젯 수용성 코팅을 도포함에 의해 강화될 수 있다. 이들 코팅 조성물은 일반적으로 폴리비닐 알코올, 비닐 아세테이트 공중합체 또는 다른 중합체 및 공중합체를 포함하는 폴리머 바인더 내의 안료 분산물이다. 잉크젯 수용성 코팅이 혼화성이고 사용가능하는지를 확인하기 위해, 실시예 1의 카렌더화된 부직포의 시트에 다양한 코팅 수준을 적용하였다. 2개의 코팅을 평가하였다: 로드 아일랜드, 크랜스톤, 1381 크랜스톤 스트리트 소재의 Bercen Inc. 제조의 Berjet® 2006 및 2007. 상기 코팅 화합물은 7.5lb/ream (3300 sq. ft.) 내지 17.5 lb/ream (~25 gsm/sq. meter)사이의 수준에서 적용하였다. 1660 Kenneth Drive, Mt. Prospect, IL 소재의 Sun Process Converting Inc.로부터 구한 다른 코팅 조성물에 대하여도 평가를 하였다. 코팅된 인쇄 매질을 최적의 인쇄 품질로 세팅된 HP CP 1160 및 HP 7150 프린터를 통과시켰을 때, 이미지 품질, 컬러 해상도 및 컬러 밝기가 HP의 best Premium Plus Photo Paper에 필적할만하거나 혹은 보다 우수하였다. 색이 배어나오거나 색의 이전은 관찰되지 않았다.
본 발명의 인쇄 매질은, 좁은 포맷의 잉크젯 프린팅, 넓은 포맷의 상업적 잉크젯 프린팅; (통상 PC 에 연결된) 소비자용 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅; 철판 인쇄, 리소그라피, 오프셋 프린팅, 레터 프레스 프린팅 및 그라비어 프린팅을 포함한 다양한 인쇄 응용을 위해 인쇄 매질로서의 용도를 가진다. 본 발명의 인쇄매질은 고온에 대한 저항성이 우수하기 때문에, 높은 온도의 퓨저 롤(fuser roll)을 이용하는 흑백 및 컬러 레이저 프린터에서의 인쇄 매질로서 사용될 수 있다. 본 발명의 인쇄 매질은 사진용 프린터 및, 고해상도가 요구되는 다른 용도에서도 우수하다. 본 발명의 인쇄매질은, 가요성의 고강도 패키징 재료에 고해상도의 인쇄가 요구되는 경우 패키징 제조업자에 의해 수행되는 종류의 인쇄에 적합하다. 본 발명에 따라, 비코팅의 카렌더 가공된 제품과 코팅되지 않은 Tyvek을 비교한 시험은, Tyvek 에 대해 주요한 향상을 나타낸다. Tyvek의 전형적인 잉크젯 프린팅은 잉크가 이전한 경우 이미지 주변에 그림자를 나타내나, 본 발명에 따른 인쇄 매질에서는 이러한 현상이 나타나지 않았다.

Claims (26)

  1. 열가소성 폴리머 연속 필라멘트에 의해 형성된 제1의 부직포층 및, 상기 제1 부직포 층에 결합되어 일체화된 단일의 복합체 시트 재료를 형성하는, 하나 이상의 추가의 부직포층을 포함하고,
    상기 제1 부직포층은 인쇄 잉크를 수용하는 바깥쪽 면(outer surface)을 구비하고,
    상기 부직포 인쇄 매질은, ASTM D-737-80에 따라 측정하였을 때, 75 CFM 이하의 다공도(porosity)를 가지는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 매질의 다공도는 ASTM D-737-80에 따라 측정하였을 때, 25 CFM 이하인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부직포층은, 상기 제1층의 열가소성 폴리머 연속 필라멘트와 함께 결합되는 열가소성 폴리머 바인더를 포함하고,
    동일한 열가소성 바인더가 상기 제1 부직포층을 상기 하나 이상의 추가의 부직포층에 접합시키는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 바인더는, 처음부터 섬유 형태인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1층의 연속 필라멘트는 3엽 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 연속 필라멘트는 폴리에스테르로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 바인더는 상기 연속 필라멘트의 폴리에스테르 폴리머 보다 더 낮은 융점을 가지는 폴리에스테르 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바깥쪽 면은, 표면 조도 Rz가 10㎛ 이하인 매끄러운 카렌더화된 표면인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부직포층은, 3엽 단면의 연속 폴리에스테르 단독 중합체 매트릭스 필라멘트, 및 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 보다 낮은 융점을 가진 폴리에스테르 공중합체의 섬유상 바인더로부터 형성된 스펀본드 부직포를 포함하는 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 추가의 부직포층은 상기 제1 부직포에 결합된 제2 스펀 본드 부직포를 포함하고, 상기 제2 스펀본드 부직포는, 3엽 단면을 가진, 연속의 폴리에스테르 단독 중합체 매트릭스 및, 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에스테르 공중합체의 섬유상 바인더로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스펀본드 층의 필라멘트는 필라멘트 당 약 1 내지 10 데니어인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  12. 제1항에 있어서,
    전체 기초중량은 제곱 야드 당 3 온스 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 인 쇄 매질.
  13. 제1항에 있어서, 상기 바깥쪽 표면에 잉크-수용성 조성물의 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  14. 제1항에 있어서,
    CD 및 XD 의 양쪽 방향으로 파지 인장 강도가 120 파운드 이상인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  15. 인쇄 잉크를 수용하는 카렌더화된 바깥쪽 표면을 구비하고, 3엽 단면의 폴리에스테르 단독중합체 매트릭스 연속 필라멘트 및 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에스테르 공중합체의 섬유상 바인더로부터 형성된 스펀본드 부직포를 포함하는 제1 부직포층, 및
    상기 제1 부직포층에 결합되고, 3엽 단면의 연속 폴리에스테르 단독중합체 매트릭스 필라멘트와, 제2부직포층의 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에스테르 공중합체 섬유상 바인더로부터 형성된 스펀본드 부직포를 포함하는 제2 부직포층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 층에 존재하는 공중합체 바인더는 제1 및 제2층을 함께 결합시키고,
    상기 인쇄 매질은 ASTM D-737-80에 따른 다공도가 25 CFM 이하인 것을 특징 으로 하는 인쇄 매질.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 부직포층은 전부 폴리에스테르로 형성되는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 카렌더화된 바깥쪽 표면 상에 잉크-수용성 조성물의 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 매질.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 부직포층은, 저융점 폴리에스테르 공중합체의 상기 바인더 필라멘트에 의해 서로 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 부직포층 들사이에 배치되고 이에 결합되는 하나 이상의 중간 부직포 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  20. 표면조도 Rz가 10㎛ 이하인 바깥 표면을 가지고, 필라멘트 당 약 1 내지 10 데니어의 연속 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체 매트릭스 필라멘트 및 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에틸렌 이소프탈레이트 공중합체의 섬유상 바인더로부터 이루어진 제1 부직포층 및,
    상기 제1 부직포층에 결합되고, 연속의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독 중합체 매트릭스 필라멘트와, 제2 부직포층의 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에틸렌 이소프탈레이트 공중합체의 섬유상 바인더로부터 형성된 제2 부직포층을 포함하고,
    제1 및 제2 층 내에 존재하는 상기 폴리에틸렌 이소프탈레이트 공중합체 바인더는 또한 제1 및 제2층들을 서로 결합하고,
    상기 인쇄매질은 기초중량이 야드 제곱 당 3 내지 12 온스이며, ASTM D-737-80에 따른 다공도가 25CFM 이하인 것을 특징으로 하는 부직포 인쇄 매질.
  21. 인쇄 매질을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
    연속의 열가소성 폴리머 필라멘트의 부직포 제1층을 형성하는 단계;
    부직포 제2층을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 부직포층을 서로 덮는 관계로 유도하는 단계;
    상기 제1 및 제2층을, 대향하는 면 대 면 관계로 결합하여 복합체 부직포를 형성하는 단계;
    상기 제1 부직포층의 노출된 바깥쪽 면을 카렌더 가공(calendering)하여 인쇄 잉크를 수용하도록 이루어진 카렌더화된 바깥쪽 표면을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 인쇄매질은 ASTM D-737-80에 따른 다공도가 75CFM 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 결합 단계는 공조하는 한쌍의 카렌더 롤 사이의 닙을 통해 인쇄 매질을 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 결합단계는, 추가로 제2의 한 쌍의 공조 카렌더 롤 사이의 제2 닙을 통해 상기 인쇄매질을 이송하는 단계를 포함하고, 상기 제2 닙은 상기 제1 닙 보다 높은 압력을 행사하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 닙 내의 간격은 상기 제1 닙 내의 간격 보다 좁은 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제1 부직포층의 바깥쪽 표면에 잉크-수용성 코팅을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제1 부직포층을 형성하는 단계 및 상기 제2 부직포층을 형성하는 단계는, 3엽 단면의 연속 폴리에스테르 호모 폴리머 매트릭스 필라멘트 및 상기 연속 매트릭스 필라멘트를 결합하는 저융점의 폴리에스테르 공중합체의 섬유상 바인더로부터 각각의 스펀본드 부직포층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2층을 대향하는 면 대 면 관계로 결합하는 단계는, 각각의 부직포층을 가열하여 상기 제1 및 제2층 내에 존재하는 공중합체 바인더를 연화시켜 상기 층들을 서로 융합 및 결합시키는 것을 포함하는 방법.
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