KR20060036853A - 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법 - Google Patents

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KR20060036853A
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Abstract

본 발명은 잉크젯 기록 매체 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 기재층을 제공하는 단계; 상기 기재층 상부에 잉크 수용층을 형성하는 단계; 및 상기 기재층 하부에 용매를 처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법을 제공한다. 이로써, 장시간의 보관에도 컬 발생을 방지할 뿐만 아니라 우수한 인쇄 급지성을 보이는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조할 수 있다.
잉크젯, 기록매체, 보관성, 컬 방지

Description

잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법{method of fabricating recording medium for ink jet printers}
도 1은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 매체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10... 기재층
20... 잉크수용층
30... 언더코팅층
본 발명은 기록 매체의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컬 발생을 방지하기 위한 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 방식은 출력 속도가 빠르고, 프린터 가격이 낮으며, 고해상도의 화상을 제공할 수 있다는 장점으로 인하여 널리 이용되고 있다. 더군다나 이와 같은 잉크젯 프린팅 방식을 적용하는 포토 프린터의 급속한 보급에 따라 잉크젯 기록 매체도 일반 소비자들 사이에서 보편화되고 있다. 이와 더불어 소비자들의 다양 한 욕구를 반영하기 위하여 제품의 종류도 더욱 더 다양화되고 있다. 이를테면, 상기 잉크젯 기록 매체는 일반 용지를 비롯하여 특수 코팅된 전용지, 투명 필름, 전사 용지, 스티커, 사진 용지 등이 있다.
잉크젯 프린터 기록 매체는 일반적으로 기재층과 그 상부에 잉크에 대한 흡수성 및 정착성이 우수하고 내수성 및 내광성이 우수한 물질등을 코팅하여 형성된 잉크수용층으로 이루어진다. 여기서, 상기 기재층은 백상지, 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 합성지, 폴리프로필렌 필름, 인화지 중에 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 잉크수용층은 일반적으로 실리카나 알루미나로 대표되는 안료를 폴리비닐알코올 등의 바인더 수지 내에 분산시킨 도공제일 수 있다.
일본 특개소 제57-82085호 공보에는, 무기안료와 유기안료를 포함하는 수용성 수지로 이루어지는 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가, 또한, 동 특개소 제62-268682호 공보에는, 미분말 실리카를 포함하며 또한 실라놀기를 갖는 폴리비닐알코올 공중합체로 이루어지는 잉크 수용층을 갖는 기록 매체가 각각 개시되어 있다.
이와 같은 잉크제 프린터 기록 매체를 열방식, 피에조 방식 또는 페이스체인지 방식등을 채택한 잉크젯 프린터를 통하여 디지털 사진이나 화상의 인쇄에 이용하거나, 외벽 장식이나 디자인, 광고 분야에서 이용한다.
이때, 기록 매체의 기재층으로 특수 제작되는 인화지나 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 필름류를 사용하면 고급스러운 외관을 나타낼 수 있지만, 종이에 비해 가격이 비싸고, 동일 조건에서 잉크 흡수도가 떨어진다. 그래서, 저가형의 잉크젯 기록 매체는 일반적으로 셀룰로오스 계통의 백상지나 편면 또는 양면 아트지, 캐스트 코팅지등을 사용하는 경우가 많다. 상기의 저가형 종이류를 기재층으로 사용하면 가격적인면도 유리하고, 잉크 흡수도도 증가한다. 하지만, 이런 종류의 기재층을 사용할 경우, 두께가 낮은 경우는 제작 초기부터 컬이 발생될 수 있고 반면에 두께가 높더라도 장기 보관시 습기, 열, 빛 등에 의해 기재의 컬링 현상이 발생하여 인쇄시 급지성이 급격히 불량해지는 문제점을 초래한다. 종래의 경우, 기재 후면에 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 필름류를 합지하거나 기능성 재료를 코팅하는 방법을 많이 사용하고 있다. 이때, 기능성 재료는 잉크 수용층 조성물, 아크릴계 및 비닐 계열의 폴리머중에 하나 일 수 있다. 그러나, 합지의 경우, 우선, 공정 및 재료 추가로 인한 단가 상승이 있고, 합지 후 기능성 재료를 코팅하게 되면 필름층이 기재로부터 들뜨게 되고, 기능성 재료를 코팅 후 합지하는 경우는 잉크 수용층에 손상을 입힌다. 그리고, 기능성 재료를 후면에 코팅하게 되면 컬링 현상이 없는 적정한 조건을 찾기 어려우며, 아울러 단가가 상승하게 된다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점을 해결하여 생산 원가 및 공정을 줄이면서 장시간의 보관에도 용지의 컬 발생을 방지하며, 이와 더불어 인쇄 급지성이 향상된 잉크젯 기록 매체의 제조 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 기재층을 제공한다. 상기 기재 층 상부에 잉크 수용층을 형성한다. 상기 기재층 하부에 용매를 처리한다.
이때, 상기 용매는 비등점(b.P.)이 80 내지 200℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 용매의 처리량은 10 내지 500g/m2인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 상술한 방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제공한다.
이하, 도 1을 참조하여 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 잉크젯 기록 매체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1에서와 같이 기재층(10)을 제공한다. 이때, 상기 기재층의 종류는 크게 한정되지는 않지만, 생산 단가를 고려하여 저렴한 셀룰로오스 계열의 용지로 사용하는 것이 바람직하다. 이를테면, 상기 셀룰로오스 계열의 용지는 백상지, 편면 또는 양면 아트지 및 캐스트 코팅지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 또한, 상기 기재층의 두께는 취급에 용이하며, 코팅공정후에 건조시 기재층의 휘어짐을 방지하기 위하여 50 내지 300 g/㎡인 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기재층 상부에 잉크수용층 조성물을 코팅하여 잉크수용층(20)을 형성한다. 상기 잉크수용층 조성물은 안료, 바인더 및 용매로 이루어질 수 있 다.
상기 안료는 실리카나 알루미나일 수 있다. 여기서, 상기 안료는 코팅층의 고흡수성 및 고발색성을 위해서 졸 형태인 것이 바람직하다. 또한, 상기 실리카졸 또는 알루미나 졸은 잉크 흡수성을 향상시키기 위해 미세다공 형태의 입자로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기 안료의 입자 크기는 20 ~ 200 nm인 것 바람직하다. 이때, 상기 입자의 크기가 20nm 미만일 경우 잉크 흡수성이 떨어질 수 있으며, 이와 반대로 상기 입자의 크기가 200nm를 초과할 경우 광택도를 저하시킬 수 있다.
상기 바인더는 폴리비닐 알코올 계, 폴리비닐 피롤리돈 계, 셀룰로오스 계, 젤라틴, 폴리에틸렌 옥사이드, 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계 및 양이온성의 치환기를 갖는 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 결합물질일 수 있다. 이때, 기록 매체의 양이온성의 치환기가 도입된 공중합체로 이루어짐에 따라 음이온계의 잉크의 출력 효과를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 여기서 양이온성 치환기는 4급 암모늄일 수 있다.
상기 바인더와 상기 안료의 함량비는 잉크젯 기록 매체의 용도에 따라 다양할 있지만, 내수성을 개선하기 위해서는 수용성 또는 친수성 수지(바인더)의 함량보다는 상기 안료의 양이 많은 것이 바람직하다. 상기 바인더와 상기 안료의 함량비는 1:1 내지 1:99인 것이 바람직하다. 이때, 상기 바인더와 상기 안료의 함량비는 1:2 내지 1:19가 더욱 더 바람직하다. 이때, 안료의 양이 많아지면 광택도면에서 부족한 양상을 보이며, 기재층에 대한 접착력이 떨어지는 현상이 발생하므로 이 를 고려해야 한다.
상기 용매는 특별히 제한되지는 않으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물을 주로 사용한다. 여기서, 상기 잉크수용층용 조성물은 고분자의 용해와 코팅 후 건조등을 고려하여 휘발성 유기용매를 더 포함할 수 있다. 상기 휘발성 유기용매는 알코올류, 글리콜 에테르류, 케톤류 및 디메틸 포름아미드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 더욱 더 바람직하게는 상기 휘발성 유기용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 메틸 셀로솔브로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 이때, 상기 용매중 물을 제외한 알콜류 및 기타 유기용매는 용매의 총함량중 50중량%이하인 것이 바람직하다. 이때 너무 적을 때는 건조특성이 나빠지는 경향이 있고 또, 너무 많을 때에는 상기 조성물의 용해도 문제 발생과 가격 상승 요인이 발생할 가능성이 있기 때문이다.
상기 잉크 수용층 조성물은 잉크 수용층의 여러 기능적인 물성 보완을 위해 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 형광염료, 증백제, 탈크, 산화티탄, 광확산제, pH 조절제, 산화방지제, 소포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제 및 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 여기서, 상기 형광염료는 기록 매체에 있어 눈으로 감지하는 백색도 즉, 겉보기 백색도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 형광염료는 잉크수용층의 전체 고형분에 대해 0.01 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.
여기서, 잉크 수용층의 코팅 두께는 어느 정도의 두께 이상에서는 잉크 흡수 및 정착성에 변화가 없으므로 굳이 두껍게 형성할 필요가 없다. 그러므로, 잉크 수 용층의 두께는 건조 후 기준으로 8 내지 40㎛인 것이 바람직하다.
이어서, 상기 기재층 하부에 용매를 처리한다. 즉, 상기 용매를 상기 기재층 하부에 도포한후 건조한다.
상기 용매는 80 내지 200℃의 비등점을 갖는 것으로서, 이를테면, 상기 용매는 물, 톨루엔, 디메틸포름알데히드, 에틸아세테이트 또는 이들의 혼합용매중에 하나일 수 있다. 여기서, 상기 용매의 비등점이 80℃미만인 경우에 있어서, 건조가 급속하게 이루어져 컬 방지 효과가 나타나지 않으며, 반면에 비등점이 200℃를 초과하는 경우, 건조의 어려움이 있으며 용지의 코클링이 발생할 수 있다. .
여기서 잉크젯 기록 매체의 용도, 기재층의 종류 및 두께에 따라 용매의 처리량이 변할 수 있다. 또한, 상기 용매를 도포한 후에 건조 과정을 거치므로 기록 매체상에는 상기 용매가 거의 남아 있지 않는다. 그러므로 상기 용매를 많이 도포할 필요는 없다. 그러므로, 바람직한 처리량은 10 내지 500g/㎡일 수 있다. 이때, 상기 용매의 처리량이 많아지면 제조 원가 상승뿐만 아니라 오히려 역컬링 현상이 발생할 수 있다. 반면에 상기 용매의 처리량이 적어지면 컬 방지효과가 나타나지 않는다.
상기 용매 처리는 잉크 수용층 형성시 연속 작업으로 수행되거나 잉크 수용층 형성 후에 추가 공정으로 시행될 수 있다.
이로써, 상기 기재층 하부에 용매만을 도포후 건조과정을 거치면서 장기 보관시 용지의 컬 발생을 방지할 수 있다. 이는 상기 기재층 상부에 용매를 포함하는 잉크젯 기록매체의 코팅후 건조 과정을 거치면서 한 쪽 방향으로 컬이 발생할 수 있으므로, 상기 기재층 하부에 용매를 도포한 후 건조 과정을 거치게 함으로써 상기의 컬이 발생하는 힘을 상쇄시킴으로써 기록 매체의 컬 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 기재층과 상기 잉크수용층의 접착력을 향상시키기 위해 상기 기재층과 상기 잉크수용층사이에 언더코팅층 조성물을 이용하여 언더코팅층(30)을 더 형성할 수 있다.
상기 언더코팅층 조성물은 고광택의 수지를 사용함으로써 기재의 재질에 관계없이 광택이 우수한 기록 매체를 제조할 수 있다. 상기 수지는 폴리올계 수지, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 비닐 수지로 이루어진 군에서 하나일 수 있으며, 경화제와 함께 사용된다. 여기서, 상기 경화제는 폴리이소시아네이트일 수 있다. 이들은 백상지, 아트지, 캐스트 코팅지 등의 종이류에 모두 사용할 수 있으며 수용성 혹은 친수성을 가지는 잉크 수용층의 수지 및 안료 등과 상용성을 보인다.
여기서, 상기 언더 코팅층을 형성하지 않을 경우, 최종 제품은 저광택 혹은 무광택 기록 매체로 제작할 수 있다.
상기 언더코팅층 조성물은 자외선 차단제, 산화방지제 등을 첨가하여 기재층의 빛에 대한 취약성을 개선함으로써 용지의 내광성을 높일 수 있다. 일반적으로 기록 매체의 백색도를 증가시키기 위하여 잉크 수용층에 증백제나 염료를 첨가하는데, 이들은 장기적인 관점에서 인자부 및 비인자부의 황변 현상을 일으키는 요인이 된다. 이러한 증백제나 염료를 잉크 수용층이 아닌 언더 코팅층에 첨가함으로써 외부 환경에 대한 효과를 줄일 수 있게 되어 내광성을 개선할 수 있다.
상기 언더코팅층(30)은 0.1 내지 5㎛의 두께로 형성한다. 여기서 상기 언더코팅층(30)은 0.5 내지 2㎛의 두께를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 언더코팅층의 형성 방법은 통상적인 코팅 방식에 형성된다. 이를테면, 바 코팅 및 그라비아 코팅등의 적당한 코팅 방법에 의해 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시예(example)들을 제시한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예들은 기록매체의 제조예들이다.
<실시예 1>
기재층으로 두께 120g/m2 의 캐스트 코팅지(삼화제지사제)를 제공하는 한편,폴리올(DL-505SA-1, 대한민국 신성화학공업사제) 95 중량%, 폴리이소시아네이트(대한민국 신성화학공업사제) 5 중량%의 조성을 포함하는 언더코팅층 조성물을 바아 코터를 사용하여 상기 기재층의 상부에 코팅후, 100℃를 유지하는 오븐내에서 1분동안 건조시켜 약 1㎛의 두께를 갖는 언더코팅층을 형성하였다. 이어서, 상기 언더코팅층의 상부에 폴리비닐알코올(CM-318, 일본국 쿠라레이사제) 11 중량%, 알루미나졸(HN-AL30, 대한민국 하나이화사제) 87 중량%, 지르코늄옥시클로라이드(일본국 순정화학사제) 2 중량%를 포함하는 잉크수용층 조성물을 바아코터로 코팅한 후, 100℃를 유지하는 오븐내에서 3분동안 건조시켜 약 30㎛의 두께를 갖는 잉크수용층을 형성하였다.
이후에, 기재층 하부 즉, 잉크 수용층이 도포되어 있는 캐스트 코팅지 후면에 물 100중량%의 조성을 갖는 용매를 200 g/㎡의 처리량으로 바아 코터를 사용하여 도포한 다음, 100℃를 유지하는 오븐내에서 1분동안 건조하였다.
<실시예 2>
기재층 하부에 처리하는 용매의 조성을 제외하고는 <실시예 1>와 동일한 방법으로 기록 매체를 제조하였다.
상기 용매는 디메틸포름알데히드 100 중량%의 조성을 갖는다.
<실시예 3>
기재층 하부에 처리하는 용매의 조성을 제외하고는 <실시예 1>와 동일한 방법으로 기록 매체를 제조하였다.
상기 용매는 물 50 중량%, 디메틸포름알데히드 50 중량%의 조성을 갖는다.
<실시예 4>
기재층을 120g/m2의 두께를 갖는 아트지(한국제지사제)를 사용하는 것을 제외하고는 <실시예 1>과 동일한 방법으로 제조하였다.
<실시예 5>
기재층 상부에 언더 코팅층을 형성하는 것을 실시하지 않는 것을 제외하고는 <실시예 1>과 동일한 방법으로 제조하였다.
<실시예 6>
기재층으로 두께 90g/m2 의 백상지(신호제지사제)를 제공하는 한편, 폴리비닐알코올(CM-318, 일본국 쿠라레이사제) 15 중량%, 실리카(ML384, 대한민국 동양제 철화학사제) 83 중량%, 정착제(HANWET HF-59, 대한민국 한솔케미언스사제) 1 중량%, 지르코늄옥시클로라이드(일본국 순정화학사제) 1 중량%를 포함하는 잉크 수용층 조성물을 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 100℃의 온도를 유지하는 오븐내에서 2분동안 건조시켜 그 두께가 약 10㎛를 갖는 잉크수용층을 형성하였다.
이어서, 상기 기재층의 하부, 즉 잉크 수용층이 도포되어 있는 백상지 후면에 물 100%의 조성을 갖는 용매를 100g/m2의 처리량으로 바아 코터를 사용하여 도포한 다음, 100℃의 온도를 유지하는 오븐내에서 1분동안 건조시켰다.
<비교예 1>
기재층 하부에 용매 처리를 실시하지 않는 것을 제외하고는 <실시예 1>과 동일한 방법으로 제조하였다.
<비교예 2>
기재층 하부에 용매 처리를 실시하지 않는 것을 제외하고는 <실시예 4>와 동일한 방법으로 제조하였다.
<비교예 3>
기재층 하부에 용매 처리를 실시하지 않는 것을 제외하고는 <실시예 6>과 동일한 방법으로 제조하였다.
<비교예 4>
기재층의 하부에 용매의 처리량을 600g/m2 로 하는 것을 제외하고는 <실시예 6>과 동일한 방법으로 제조하였다.
<비교예 5>
기재층의 하부에 언더 코팅층을 형성하는 것을 실시하지 않고, 기재층을 평량 180g/㎡의 젤라틴 처리된 인화지(일본 왕자제지사제)를 사용하는 것을 제외하고는 <비교예 1>과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 7과 비교예 1 내지 5 에 따른 기록 매체의 컬 정도를 하기 표 1에 나타내었다.
제작 직후 (mm) 제작 후
24시간후 @ 32℃, 80%RH (mm) 48시간후 @ 32℃, 80%RH (mm) 24시간후 @ 50℃, 90%RH (mm) 24시간후 @ 50℃, 90%RH (mm)
실시예 1 0.5 1.5 2.0 2.0 1.5
실시예 2 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0
실시예 3 0.5 1.0 1.5 1.5 1.0
실시예 4 1.0 1.5 2.0 2.0 1.5
실시예 5 0.5 1.5 2.0 1.5 1.0
실시예 6 1.5 2.5 3.0 2.5 2.0
비교예 1 2.0 4.0 6.0 5.0 5.0
비교예 2 3.0 5.5 7.0 7.0 5.0
비교예 3 5.0 7.5 10.0 10.0 10.0
비교예 4 5.0 8.0 10.0 10.0 7.5
비교예 5 0.5 1.0 1.5 1.5 1.0
상기 표 1에 있어서, 제작 직후와 제작 후 여러 조건에서 방치한 후 컬정도를 측정한 것으로서, 컬 정도는 기록 매체의 네 모서리부분에서 바닥으로부터의 높이의 평균값으로 나타내었다. 상기 수치가 작을수록 컬링이 작은 것이므로 우수한 기록 매체라고 할 수 있다.
상기 표 1에서와 같이 기재층으로 종이를 사용할 경우, 기재 후면층에 용매 처리를 하게 되면 컬 현상이 현저히 줄어드는 것을 볼 수 있다. 또, 기재의 종류나 두께에 따라 컬 정도가 다르지만, 두께가 매우 낮은 백상지의 예에서도 볼 수 있듯이 기재층 하부에 용매만을 처리하여도 컬 정도가 양호하여 인쇄시 급지성이 향상될 수 있다. 이는 비교예 5, 즉 기재 후면에 폴리에틸렌이 처리되어 있어 컬 현상이 적은 두꺼운 인화지를 기재로 사용한 경우와 비교하여서도 대등한 결과가 나타남을 알 수 있다.
이상에서 볼 수 있듯이 저렴한 셀룰로오스 계통의 백상지, 아트지 및 캐스트 코팅지등의 기재층 일면에 잉크 수용층을 코팅하고, 그 기재층 후면에 단순히 용매만을 처리함으로써 컬 현상이 개선됨을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 기록 매체는 기재층 일면에 잉크 수용층을 도포하고, 그 기재층 후면에 단순히 용매만을 처리함으로써, 컬 현상이 개선됨과 동시에 인쇄 급지성이 향상된 잉크젯 기록 매체를 제작할 수 있다.
또한, 장시간의 보관이 가능하며, 인쇄 급지성이 향상되는 저가의 잉크젯 프린터용 기록 매체를 제조할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기재층을 제공하는 단계;
    상기 기재층의 상부에 잉크 수용층을 형성하는 단계; 및
    상기 기재층 하부에 용매를 처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용매는 비등점(b.p.)이 80 내지 200℃인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 용매는 상기 기재층 하부에 10 내지 500g/m2의 처리량으로 도포하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기재층은 셀룰로오스 계열의 용지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기재층 상에 언더 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체의 제조 방법.
  6. 제 1항의 제조 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 기록 매체.
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