KR20140017577A

KR20140017577A - 잉크젯 인쇄용 광택 기록 매체

Info

Publication number: KR20140017577A
Application number: KR1020137024684A
Authority: KR
Inventors: 제이알. 로마노 찰스 이.
Original assignee: 뉴페이지 코포레이션
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2014-02-11
Also published as: WO2012112745A3; CA2825968C; KR101927056B1; AU2012217618A1; BR112013019987B1; AU2012217618B2; WO2012112745A8; CN103370473A; EP2675951B1; BR112013019987A2; EP2675951A2; MX2013009542A; CN103370473B; WO2012112745A2; US20120212555A1; JP6099576B2; JP2014506844A; BR112013019987B8; MX349862B; CA2825968A1

Abstract

잉크젯 기록 매체 및 잉크젯 기록 매체를 형성하기 위한 코팅부 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 한 양태에 따르면, 잉크젯 기록 매체는 용지 기재 상에 잉크젯-수용성 코팅부를 포함하는 것을 개시하고 있다. 상기 잉크젯-수용성 코팅부는 안료들의 상승작용적 배합물, 결합제 및 다가 금속염을 함유하여, 특히 착색된 잉크들을 사용하여 고속 잉크젯 프린터로 인쇄할 때, 상기 잉크젯 기록 매체가 개량된 잉크젯 프린트 특성을 나타낸다.

Description

잉크젯 인쇄용 광택 기록 매체{GLOSSY RECORDING MEDIUM FOR INKJET PRINTING}

관련 출원들에 대한 교차 참고 문헌

본 출원은 2011년 2월 18일자로 가출원된 미국 출원 제61/444,498호, 2011년 4월 1일자로 가출원된 미국출원 제61/470,810호, 및 2011년 12월 6일자로 가출원된 미국출원 제61/567,181호의 이득을 청구하며, 그들의 내용은 본원에 참고용으로 포함되었다.

본 출원은 잉크젯 기록 매체 및 잉크젯 기록 매체를 형성하기 위한 코팅부 조성물에 관한 것이다. 특히 본원에 개시된 상기 잉크젯 코팅부 조성물은 다가 염을 함유하며, 유발 기록 매체는 특히 고속 잉크젯 인쇄와 같은 고속 다-칼라 인쇄에 유용하다.

전통적으로, 상업적 인쇄물은 인쇄 카탈로그, 팜플랫 및 오프셋 인쇄를 사용하는 광고용 우편물(direct mail)을 포함한다. 그러나, 잉크젯 기술에 있어서의 진보는 상업적 인쇄소 내로의 진출을 증가시켰다. 잉크젯 기술은 반응 속도, 비용 절감, 및 제품에 대한 요구 증가를 개선하기 위해 오프셋 인쇄에 양질의 대안을 제공한다. 양질의 가변형 영상 및 텍스트의 인쇄에 추가하여, 이들 프린터들은 신속하고 다량의 인쇄를 가능하게 하는 롤-공급식 용지 운반 시스템(roll-fed paper transport system)을 포함한다. 잉크젯 기술은 이제 지역 잡지, 신문, 소형 로트(small-lot) 인쇄물, 교과서, 및 전 세계적 업무용 인쇄물의 주문식(on-demand) 생산을 위해 사용되고 있다.

다량의 상업적 용례를 위한 디지털 인쇄의 완전한 이득을 갖는 오프셋 클래스(offset class) 품질, 생산성, 신뢰성 및 비용을 부여하는 연속 잉크젯 시스템들이 발전되어 왔다. 이와 같은 시스템들은 연속 잉크젯 인쇄가 업무용 프린터 및 이차 임프린팅(imprinting)의 코어베이스(core base) 이상으로 그리고 다량의 상업적 용례로 확장하도록 허용한다. 코닥(Kodak)의 프라스퍼(PROSPER) 잉크젯 기술이 그와 같은 시스템의 일 예에 해당한다.

본 발명의 특정 양태들에 따르면, 상업적 인쇄 용례에서 사용되는 고속 잉크젯 디바이스를 사용하여 인쇄할 때, 신속한 건조 시간, 고광택 및 양호한 화질을 제공하는 기록 매체가 개시되어 있다.

발명의 명칭이 "다기능 인쇄를 위한 용지 및 코팅부 매체"인 미국 특허 제7,803,224호(Schliesman 외)는 오프셋, 잉크젯 및 레이저 인쇄와 양립할 수 있는 잉크젯 기록 매체에 대해 개시하고 있다. 여기서 공개된 제형(formulation)은 많은 상업적 잉크젯 프린터들과는 잘 어울리는데 반해, 상기 코닥 프라스퍼 프린터와는 잘 어울리지 않는다. 상기 미국 특허 제7,803,224호의 내용은 참고용으로서 본원에 포함되었다.

본 출원은 잉크젯 기록 매체 및 잉크젯 기록 매체를 형성하기 위한 코팅부 조성물에 대해 설명하고 있다. 본 발명의 한 양태에 따르면, 용지 기재 상에 잉크젯-수용성 코팅부를 포함하는 광택 잉크젯 기록 매체가 개시되어 있다. 상기 잉크젯-수용성 코팅부는 안료들의 상승작용적 배합물, 결합제(binder) 및 다가 염을 함유함으로써, 상기 잉크젯 기록 매체가, 특히 착색된 또는 염료형(dye based) 잉크를 사용하여 고속 잉크젯 프린터로 인쇄될 때, 개량된 잉크젯 인쇄 특성을 나타낸다.

특정 실시예들에 따르면, 용지 코팅부는 일차 안료 및 이차 안료의 조합을 포함한다. 상기 일차 안료는 일반적으로 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 미세 입자들을 포함한다. 상기 이차 안료는 약 2 내지 5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 거친 안료일 수 있다. 상기 코팅부는 또한 결합제, 및 선택적으로 공중합-결합제(co-binder)를 포함한다. 대표적으로, 다가염(multi-valent salt)이 또한 상기 코팅부 조성물에 포함된다.

미세 탄산칼슘이 특히 상기 일차 안료로서 사용될 수 있다. 미세 탄산칼슘은 높은 휘도, 광택 및 불투명도를 제공한다.

다른 실시예는 상술된 코팅부가 제공되는 용지 기재를 포함하는 코팅부 시트에 관한 것이다. 상기 코팅부 시트는 다양한 타입의 잉크를 위해 흡수력이 크다. 그것은 잉크젯 프린터의 일부 단계들로부터 잉크를 신속하게 흡수한다.

본 발명의 코팅부 및 코팅부 용지는 특히 양쪽 염료 및 착색된 잉크젯 잉크들과 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 상술된 바와 같은 코팅부된 기질 상에 잉크젯 잉크를 적층하는 단계를 포함하는 인쇄 방법에 관한 것이다. 특정 양태들에 따라, 상기 잉크젯 잉크는 잉크젯 프린터로부터 적층되고 또한 상기 잉크젯 잉크는 수성 조성물 내에 적어도 하나의 안료계 착색제를 포함한다.

잉크젯 기록 매체를 생성하기 위한 코팅부는 일반적으로 적어도 안료들, 일차 안료 및 이차 안료를 포함한다. 상기 일차 안료는 탄산칼슘과 같은 미세 입자 크기 안료일 수 있다. 상기 이차 안료는 거친 안료일 수 있다. 상기 일차 및 이차 안료들은 일반적으로 무기 안료들이다. 또한, 상기 코팅부는 일반적으로 결합제, 및 선택적으로 공중합-결합제를 포함한다. 상기 안료는 일반적으로 건조 중량 기준(dry weight basis)으로 최대 부분의 코팅부 조성물을 포함한다. 달리 언급이 없으면, 구성 재료의 양은 중량 기준으로 총 안료 100부당 구성부들 관점에서 표시된다.

상기 코팅부의 일차 구성은 1 마이크로미터 미만의, 특히 약 0.4 내지 0.8 마이크로미터, 더욱 특히 약 0.5 내지 0.8 마이크로미터의 평균 입자 크기(d50)를 갖는 미세 안료일 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 일차 안료는 약 0.7 내지 5 마이크로미터, 특히 약 2 내지 3.5 마이크로미터의 d98을 갖는 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 상기 하나의 마이크로미터 비율은 약 60 내지 80%, 특히 약 35 내지 75%일 수 있다. 특히 유용한 일차 안료는 약 5-20, 특히 약 8-12 m²/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 특정 실시예들에 따라서, 상기 일차 안료는, 총 안료 100중량부당, 적어도 35 중량부, 특히 약 40 내지 약 90 중량부, 더욱 특히 약 45 내지 약 85 중량부일 수 있다. 안료들의 조합은 상기 조성물의 일차 안료를 제공할 때 사용될 수 있다.

특히 유용한 미세 중질탄칼슘(ground calcium carbonate)으로는 OMYA AG, Oftringen, Switzerland. COVERCARB^®HP로부터 이용 가능한 COVERCARB^®HP를 들 수 있으며, 이들은 일반적으로 약 0.4 내지 약 0.8 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는다. HYDROCARB^®90은 본 발명에서 일차 안료로서 작용할 수 있는 다른 상업적으로 이용 가능한 안료의 일예이다.

상기 이차 안료는 일반적으로 상기 일차 안료보다 크기가 큰 안료이다. 상기 이차 안료의 평균 입자 크기는 일반적으로 약 2 내지 5 마이크로미터, 특히 약 2.5 내지 4 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 이차 안료는 약 10 내지 20 마이크로미터, 특히 약 12 내지 17 마이크로미터의 d98을 갖는 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 상기 하나의 마이크로미터 비율은 약 10 내지 30%, 특히 약 15 내지 25%일 수 있다. 특히 유용한 이차 안료는 약 2-4, 특히 약 2.5-3.5 m²/g 범위의 BET 표면적을 가질 수 있다. 상기 이차 안료의 양은 일반적으로 총 안료 100중량부를 기준으로 하여 약 50 중량부 이하이다. 상기 이차 안료는 총 안료 100부당 5부 초과 안료의 양으로 존재할 수 있다. 안료들의 조합은 상기 조성물의 일차 안료를 제공할 때 사용될 수 있다. 특정 실시예에 따라서, 상기 이차 안료는 약 5-30부, 특히 약 8-12부의 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 이차 안료는 약 5-55부, 특히 약 10-50부의 양으로 존재할 수 있다. 이차 안료의 예로서는 탄산염, 규산염, 실리카, 이산화티타늄, 이산화알루미늄 및 수산화알루미늄을 포함한다. 특히 유용한 이차 안료들은 CARBITAL^®35 (Imerys, Roswell, Ga.) 및 HYDROCARB^®PG-3과 같은 거친 중질탄칼슘을 포함한다. 상기 일차 안료에서와 같이, 상기 이차 안료는 하나 이상의 안료 또는 안료 타입을 포함할 수 있다.

특정 실시예에 따라서, 상기 이차 안료의 평균(중간) 입자 크기는 상기 일차 안료의 평균 입자 크기의 약 4 내지 6배, 특히 약 5배이다.

보조 안료들은 선택적이며, 또한 광택, 백광 또는 다른 코팅 특성들을 개선할 필요에 따라 제형에서 사용되는 안료들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 건조 코팅 안료의 추가 20 중량부까지 보조 안료로 될 수 있다. 상기 안료의 15부 이하, 특히 10부 미만이 다른 탄산염 안료, 플라스틱 안료, Ti0₂, 또는 그들의 혼합물과 같은 보조 안료로 될 수 있다. 다른 보조 안료로는 음이온 이산화티타늄이 있으며, 이는 Itochu Chemicals America (White Plains, N.Y.)로부터 이용 가능하다. 중공 형성체들(hollow spheres)이 특히 용지 광택을 위해 유용한 플라스틱 안료들이다. 중공 형성체 안료들의 예로서는 ROPAQUE 1353 및 ROPAQUE AF-1055 (Rohm & Haas, Philadelphia, Pa.)를 포함한다. 고 광택 용지들은 작은 입자 크기를 갖는 미세 안료들이 사용될 때 얻을 수 있다. 상기 보조 안료들의 상대량은 상기 백광 및 소정의 광택 레벨에 기초하여 변할 수 있다. 본 발명의 특정 양태들에 따른 유용한 플라스틱 안료들은 약 40-70%의 허공 용적(void volume), 약 0.9-1.4 마이크로미터의 평균(중간) 입자 크기 및 약 90°-110℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.

일차 결합제가 접착을 위해 상기 코팅부에 첨가된다. 상기 일차 결합제는 다가 염의 혼합과 양립할 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 결합제는 전분 또는 단백질과 같은 생체고분자일 수 있다. 유용한 특정 실시예들에 따르면, 상기 중합체는 생체고분자 입자들, 특히 생체고분자 극미립자들 및 특정 실시예들에 따른 생체고분자 나노입자들을 포함할 수 있다. 특히 유용한 양태들에 따르면, 상기 생체고분자 입자들은 전분 입자들, 및 특히 400 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 전분 나노입자들을 포함한다. WO 2010/065750에 개시된 가교제와 반응하는 생체고분자-첨가제 착물을 포함하는 생체고분자 라텍스 콘주게이트를 함유하는 조성물들이 특히 유용하다. 생체고분자-계 결합제들, 및 특히 생체고분자 입자들을 함유하는 결합제들은 상기 코팅 제형의 다가 염의 함유물과 양립되는 것이 발견되며, 또한 코팅부의 생성과 처리를 용이하게 한다. 예를 들어, 일부의 경우, 코팅부 조성물들은 상기 코팅부 조성물을 위해 허용 가능한 점도를 지속하는 동안 하이솔리드(high solid)에서 준비될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 생체고분자 결합제들은 미국특허 제6,677,386호; 제6,825,252호; 제6,921,430호; 제7,285,586호; 및 제7,452,592호와, WO 2010/065750에 개시되어 있으며, 이들 각각의 문헌들 상의 관련 내용들은 참고를 위해 본원에 포함되었다. 생체고분자 나노입자들을 함유하는 적합한 결합제의 한 예로서는 Ecosynthetix Inc로부터 이용할 수 있는 Ecosphere^®2240을 들 수 있다.

상기 결합제는 또한 합성 중합 결합제일 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 결합제는 다가 염의 혼합과 양립할 수 있다. 상기 결합제는 비이온성 합성 라텍스일 수 있거나 또는 제형들 또는 다가 염들을 함유하는 코팅부에 대해 안정적으로 되는 스티렌-부타디엔과 같은 음이온 합성 라텍스일 수 있다. 다른 경우 다가 염들의 존재와 양립할 수 없는 이들 결합제들은 그들을, 특정 계면활성제들을 사용하는 것과 같은, 다양한 변형을 통해 양립시킬 수 있도록 변형될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 결합제는 합성 중합 라텍스 결합제와 천연 라텍스 결합제(생체고분자)의 혼합물일 수 있다. 특정의 유용한 배합물들에 따라, 상기 합성 결합제는 전체 결합제의 적어도 50 중량%, 특히 적어도 약 75 중량% 및 특별한 경우 적어도 약 90 중량%를 고려할 수 있다. 결합제들의 특별히 사용 가능한 조합의 한 예로로서는 Ecosynthetix Inc로부터 이용 가능한 Ecosphere^®2240 및 XL-2800(OMNOVA Solutions Inc로부터 이용 가능한 음이온 SBR 라텍스)을 들 수 있다. 전체 결합제 중량에 기반한 약 25 중량% 내지 50 중량% 에코스피어(Ecosphere)를 함유하는 조성물들이 특히 유용하다.

일차 결합제의 전체량은 일반적으로 총 안료 100부당 약 2 내지 약 15, 특히 약 5 내지 약 13부이다. 특정 실시예들에 따르면, 생체고분자 입자들을 함유하는 결합제는 오직 상기 코팅부 조성물에 있는 결합제일 수 있다.

상기 코팅부는 또한 상기 일차 결합제에 추가하여 사용되는 공중합-결합제를 포함할 수 있다. 유용한 공중합-결합제들의 예로서는 폴리비닐 알콜 및 단백질 결합제들을 포함한다. 존재할 때, 상기 공중합-결합제는 일반적으로 건조 중량 기준으로 안료 100부당 약 1 내지 약 10부의 공중합-결합제 양으로, 특히 100부의 건조 안료당 약 2 내지 7부의 공중합-결합제 양으로 사용된다. 일부 실시예들에서 사용되는 다른 공중합-결합제는 전분이다. 양이온 및 음이온 전분들 모두는 공중합-결합제로서 사용될 수 있다. ADM Clineo 716 전분은 에틸화된 옥수수전분(Archer Daniels Midland, Clinton, Iowa)이다. Penford PG 260은 사용 가능한 다른 전분 공중합-결합제의 예이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 코팅부는 칼슘이 안정되지 않은 어떠한 SBR 라텍스 결합제로부터 대체로 자유롭다(예를 들면, 0.2부 이하). 상기 결합제 레벨들은 주의깊게 제어될 수 있다. 만약 너무 적은 결합제가 사용될 경우, 상기 코팅 구조는 물리적 완전성을 결여하기 되고, 반면 너무 많은 결합제가 사용되는 경우, 상기 코팅부는 덜 다공적으로 되어 더 많은 잉크 건조 시간을 초래하게 된다.

상기 코팅부 조성물은 또한 다가 염을 포함한다. 본 발명의 특정 실시예들에 있어서, 상기 다가 금속은 2가 또는 3가의 양이온이다. 특히, 상기 다가 금속염은, 적합한 반대 이온들과 결합하여, Mg⁺², Ca⁺², Ba⁺², Zn⁺², 및 Al⁺³으로부터 선택된 양이온일 수 있다. Ca⁺² 및 Mg⁺²과 같은 2가 양이온들은 특히 유용하다. 양이온들의 결합들도 또한 사용될 수 있다.

상기 코팅부에 사용된 염의 특정 예로서는 (제한적이지는 않지만) 염화칼슘, 아세트산칼슘, 질산칼슘, 염화마그네슘, 아세트산마그네슘, 질산마그네슘, 황산마그네슘, 염화바륨, 질화바륨, 염화아연, 질화아연, 염화알루미늄, 알루미늄하이드록시클로라이드, 및 질화알루미늄을 포함할 수 있다. 유사한 염들이 숙련된 장인들에 의해 인식될 것이다. 특히 유용한 염들로는 CaCl₂, MgCl₂, MgS0₄, Ca(N0₃)₂, 및 Mg(N0₃)₂을 포함하는 동시에, 이들 염들의 수화물 형태들을 포함한다. 이들 염들의 결합이 또한 사용될 수 있다. 상기 염은 총 안료 100중량부당을 기준으로 약 2.5 내지 15 중량부, 특히 약 3 내지 10 중량부의 양으로 상기 코팅부에 존재할 수 있다.

수분 보유량을 개선하기 위해 수분 보유량 보조물이 또한 상기 코팅부에 포함될 수 있다. 다가 이온들을 함유하는 코팅부들은 상업적 용례를 위한 충분한 수분 보유 능력을 결여할 수 있다. 증가하는 수분 보유량에 더하여, 그것은 예상외로 생체고분자의 결합력을 강화시킨다는 이차적인 장점을 갖는다. 테이프 풀(tape pull)들은 보유 보조물을 포함하는 코팅부 제형들에 있어서 더욱 양호한 강도를 나타낸다. 본원에 사용되는 수분 보유량 보조물들의 예들로서는, 제한적이지는 않지만, 폴리에틸렌옥사이드, 하이드록시에칠셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 전분들, 및 그와 같은 용례들을 위해 판매되는 상업적으로 이용 가능한 제품들을 포함한다. 적합한 보유 보조물의 한 특정 예로서는 나트라졸 GR(아쿠알론)을 들 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 수분 보유량 보조물은 총 안료 100부당 약 0.1 내지 2부, 특히 약 0.2 내지 1부의 양으로 존재할 수 있다.

다른 선택적 첨가제들이 상기 코팅부의 특성을 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 클라리언트 T26 광학 광택제(Clariant Corporation, McHenry, 111.)와 같은 광택제들이 사용될 수 있다. 내수화제들 또는 가교제들이 사용될 수 있다. 특히 유용한 가교제로는 Sequarez 755(RohmNova, Akron, Ohio)를 들 수 있다. 채색 염료들이 색조를 조절하기 위해 첨가될 수 있다. 코팅부가 블레이드 코터와 함께 제공될 때, 항력을 감소시키기 위해 윤활제가 선택적으로 첨가된다. 특정 실시예들에 따라 디글리세리드 윤활제들이 특히 유용할 수 있다. 이들 선택적 첨가제들은 존재할 때 일반적으로 총 안료 100부당 약 0.1 내지 5부, 특히 약 0.2 내지 2부의 양으로 존재한다.

본 발명의 특정 양태들에 따라 생성된 코팅부 조성물들은 적절히 혼합, 펌핑 및 코팅될 수 있는 코팅부 조성물을 제공할 뿐만 아니라 소망의 영상 및 인쇄 특성을 제공하기 위한 구성 요소들의 상승작용적 배합물을 포함한다. 따라서, 상기 코팅부 조성물은 안료들의 입자 크기, 무기 안료 레벨, 및 약 50-75, 특히 약 55-70의 75도 광택을 갖는 코팅 용지를 생성하기 위해 캘린더링(calendering)할 수 있는 코팅부 조성물을 제공하기 위한 플라스틱 안료의 레벨을 균형화함으로써 얻을 수 있다. 비록 본 용례가 일차적으로 높은 광택 코팅부로 지향될지라도, 상기 코팅부 및 코팅 상태는 흐린 또는 낮은 광택 등급으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 안료를 감소시키고 또한 거친 탄산염을 증가시킴으로써, 약 25-40, 특히 약 30-35의 광택을 갖는 흐린 등급의 용지를 생성하기에 적합한 코팅부가 초래될 수 있다.

상기 제형의 처리 및 코팅을 용이하게 하기 위해, 상기 제형의 부룩필드 점도(90℉/20RPM)를 약 12000 cps 미만으로, 특히 약 10000 cps 미만으로 그리고 또 다른 경우 약 5000 cps 미만으로 유지시키는 것이 유익할 수 있다. 특정 양태들에 따라, 상기 점도는 약 2500 내지 4500 cps 사이일 수 있다. 전단 안전성이 있는 코팅부 조성물들이 특히 유용하다. 전단 안정성 코팅부들은 현격한 전단에 노출될 때 점도에 있어서의 어떠한 증가도 나타내지 않거나 또는 거의 나타내지 않는다. 전단 안전성은 공기 유입을 초래하지 않는 가장 높은 전단의 설정시 에펜바흐(Eppenbach)와 같은 혼합기에서 코팅부가 전단을 받음으로써, 그리고 다음에 높은 전단을 받게 되지 않는 제어 조성물과 비교하여 상기 코팅부의 점도를 측정함으로써 측정될 수 있다. 유처리제(dispersant)들이 코팅부 조성물의 전단 안전성의 인자일 수 있다.

특정 실시예들에 따라서, 상기 코팅부의 고형 비율을 약 35% 초과, 대표적으로는 40% 초과, 일부의 경우는 약 50% 초과, 및 또 다른 경우는 약 55% 초과 레벨로 유지시키는 것이 유리할 수 있다. 55-65% 범위의 높은 고체 함유량을 갖는 코팅부 조성물들이 특히 유용할 수 있다. 이와 같은 특성들을 충족시키는 코팅 제형의 생성은, 코팅부가 절충되는 지점까지 점도를 증가시키도록 상기 제형의 다른 구성 요소들과 상호작용할 수 있는 제형에서의 염의 존재 때문에, 훨씬 더 어렵게 된다.

일부 양태들에 따라, 상기 코팅부 조성물들은 높은 고체 함유량에서 형성될 조성물을 가능하게 하며 또한 여전히 허용 가능한 점도를 유지시키는 유처리제를 함유할 수 있다. 그러나, 하이솔리드 코팅부를 구비하기 위해 사용되는 특별 구성들로 인해, 대표적으로 사용되는 유처리제들은 그들이 허용될 수 없는 점도들을 유도하게 되므로 적합하지 않을 수 있다. 상기 제형에 포함될 때, 유처리제들은 대표적으로 총 안료 100부당 약 0.2-2부, 더욱 특별하게는 약 0.5-1.5부의 양으로 사용된다. 이같은 상기 코팅부 조성물의 특별 용례들에 적합화 될 유처리제들은 안료 친화성기들, 폴리에테르 폴리카복실레이트염들 및 폴리옥시알킬렌염들을 갖는 중합체들을 함유하는 유처리제들을 포함한다. 특정 예들은 제한없이 다음을 포함한다:

다른 유용한 유처리제들의 예들로서는 Disperbyk-199(안료 친화성기들을 갖는 공중합체 용액), Disperbyk-2015(안료 친화성기들을 갖는 아크릴산염 공중합체) 및 Anti-Terra 250(고분자량 산성 중합체의 알킬암모늄염 용액)을 포함하며, 이들 모두는 BYK에 의해 제조된다.

종래의 혼합 기술들이 이와 같은 코팅부 제조에 사용될 수 있다. 만약 전분이 사용되는 경우, 일반적으로 상기 전분은 상기 코팅부를 구비하기 전에 전분 쿠커(cooker)를 사용하여 조리된다. 특정 실시예들에 따라서, 상기 전분은 약 35% 고형으로 낮아질 수 있다. 별도로, 상기 일차 안료, 이차 및 어떠한 보조 안료들을 포함하는 모든 안료들은 어떠한 침전물도 발생하지 않게 하도록 몇분 동안 혼합될 수 있다. 실험실에서, 상기 안료들은 페달 혼합기를 사용하여 드릴 프레스 혼합기 상에서 혼합될 수 있다. 다음에, 상기 일차 결합제가 상기 혼합기에 첨가되고, 1-2분 후에 상기 공중합-결합제가 이어진다. 만약, 전분이 사용될 경우, 상기 전분은 일반적으로 상기 혼합기에 첨가되며, 그것은 여전히 상기 쿠커로부터 약 190°F로 데워지게 된다. 상기 최종 코팅부는 물에 혼합된 구성 요소들의 분산에 의해 형성된다. 상기 분산의 고체 함유량은 일반적으로 약 35 중량% 내지 약 60 중량%이다. 특히, 상기 고형들은 상기 분산의 약 45 중량% 내지 약 58 중량%일 수 있다.

또 다른 실시예는 상기 코팅부가 적어도 하나의 표면 상에 제공되는 용지 기재를 갖는 개량된 인쇄 용지에 관한 것이다. 제한적이지는 않지만, 롤 코터(coater), 제트 코터, 블레이드 코터 또는 로드 코터를 포함하는 어떠한 코팅 방법 또는 장치들이 사용될 수 있다. 코팅량은 일반적으로, 사이즈 프레스(size press), 예비 코팅되고, 규격화 또는 미규격화된 원지들에 대해, 측면당 3300 ft.²당 약 2 내지 약 10, 특히 약 5 내지 약 9 파운드이다. 코팅된 용지들은 일반적으로 용지 표면의 약 30 lb. 내지 약 250 lb./3300 ft.²의 범위가 된다. 다음에, 상기 코팅된 용지들은 선택적으로 종래의 방법들을 사용하여 원하는 광택으로 캘린더링된다. 본 발명의 특정 양태들에 따라, 최종 용지는 적어도 55%의, 특히 약 58% 내지 75% 사이의 75° 광택값을 갖는다. 광택은 TAPPI 표준, "75도에서 용지 및 판지의 경면 광택," 실험 방법 T 480 om-09에 따라 측정될 수 있다.

상기 기질 또는 베이스 시트는 종래 오프셋 그레이드(grade)들에서 사용된 종래의 원지일 수 있다. 상기 기본 중량/캘리퍼는 약 60# 텍스트 내지 9pt 범위일 수 있다. 본 발명의 특정 양태들에 따르면, 상기 베이스 시트는 다음과 같은 하나 이상의 특성들을 가질 수 있다: 230 미만의, 특히 약 80-150의 셰필드 평활도, 약 10-20 초의 걸리 다공도(Gurley porosity), 50 초과의 MK 형성 실험값 및 3,300 ft²의 림(ream) 크기에 대해 13 lbs/캘리퍼 pt. 초과의 베이스스톡 밀도(basestock density).

상기 최종 코팅된 용지는 인쇄를 위해 사용된다. 이미지를 생성하기 위해 잉크가 제공된다. 도포 후에, 잉크 비히클(ink vehicle)이 상기 코팅부를 관통하고 그 안에 흡수된다. 코팅부 구멍의 숫자와 균일성은 다층의 잉크가 제공될 때조차 균일하고 신속한 결과를 초래한다. 코팅된 용지는 또한 다기능 인쇄에 매우 적합할 수 있으며, 따라서 코팅된 용지 매체 상의 이미지는 염료들 또는 잉크 젯 프린터로부터의 채색 잉크, 레이저 프린터로부터의 토너 및 그라비어 또는 플렉소 프레스(gravure or flexo press)로부터의 잉크의 조합물로부터 생성된다.

본 용례들의 다른 양태들은 상술된 잉크젯 기록 매체가 잉크젯 프린터로 인쇄되는 인쇄 방법에 관련된다. 특정 실시예들에 따라, 상기 프린터는 적어도 하나의 수성 잉크 조성물에서의 안료-계 착색제를 채용한다. 상기 안료-계 착색제들은 음이온 유처리제들을 사용하여 안정화될 수 있다. 그와 같은 유처리제들은 중합될 수 있고, 반복 서브-유닛들을 함유하거나, 또는 천연적으로 모노머일 수 있다. 상기 인쇄 방법은, 예를 들어, 프린터가 적어도 2개의 다른 프린트 헤드들, 적합하게는 상기 매체에 대한 전폭 프린트 헤드들로부터 채색 이미지들을 제공하고, 순차적으로 상기 이미지들의 다른 채색 부분들이 기록되는, 연속 고속의 상업적 잉크젯 프린터를 채용할 수 있다.

일반적으로 "연속 스트림" 또는 "연속" 잉크젯 인쇄로서 언급되는 한가지 타입의 인쇄 기술이 잉크 액적들의 연속 스트림을 생성하는 압축된 잉크 소스를 사용한다. 종래의 연속 잉크젯 프린터들은 작업 유체의 필라멘트가 개별 잉크 액적들 내에서 파손되는 지점에 근접하여 위치되는 정전하 디바이스들을 사용하였다. 상기 잉크 액적들은 전기적으로 충전된 다음, 큰 전위차를 갖는 전극들을 편향시킴으로써 적절한 위치로 지향된다. 어떠한 인쇄도 필요치 않을 때, 상기 잉크 액적들은 잉크-포획 기구[캐쳐(catcher), 인터셉터(intercepter), 홈통, 등] 내로 편향되고 또한 재활용되거나 또는 제거된다. 인쇄가 요구될 때, 상기 잉크 액적들은 편향되지 않고 또한 인쇄 매체에 부딪치도록 허용된다. 선택적으로, 편향된 잉크 액적들은 상기 인쇄 매체에 부딪치도록 허용되는 반면, 미-편향된 잉크 액적들은 상기 잉크 포획 기구에 수집된다.

일반적으로, 연속 잉크젯 인쇄 장치들은 디멘드 디바이스(demand device) 상의 액적보다 빠르며, 양질의 인쇄 이미지와 그래픽을 생성한다. 그러나, 각각의 칼라 인쇄는 개별 액적 형성, 편향, 및 포획 시스템을 필요로 한다. 종래의 연속 잉크젯 프린터들의 예에 대하여는 1933년 12월 26일자로 한셀에게 허여된 미국특허 제1,941,001호; 1968년 3월 12일자로 스윗 등에게 허여된 미국특허 제3,373,437호; 1963년 10월 6일자로 헤르츠 등에게 허여된 미국특허 제3,416,153호; 1975년 4월 15일자로 이튼에게 허여된 미국특허 제3,878,519호; 및 1982년 8월 24일자로 헤르츠에게 허여된 미국특허 제4,346,387호에 개시되어 있다. 다른 타입의 연속 스트림 잉크젯 프린터에 대하여는 진마리 등에게 허여된 미국특허 제6,554,410호에 개시되어 있다. 상기 장치들은 다량의 용적을 갖는 잉크 액적들의 스트림을 선택적으로 형성하도록 작동 가능한 잉크-드롭-형성 기구(ink-drop-forming mechanism)를 포함한다. 또한, 가스 소스를 갖는 액적 디플렉터(deflector)가 잉크 액적들에 대해 소정 각도로 위치되며 또한 다른 용적을 갖는 잉크 액적들로부터 하나의 용적을 갖는 액적들을 분리시키기 위해 액적들의 스트림과 상호작용하도록 작동할 수 있다. 잉크 액적들의 하나의 스트림은 인쇄 매체에 부딪치도록 지향되며, 다른 스트림들은 잉크 캐쳐 기구로 지향된다. 상술된 특허들의 내용들은 본원에 참고로 포함되어 있다.

다음의 비 제한적 실예들이 본 발명의 특수 양태들을 설명한다.

이하의 제형들은 블레이더 코터에 의해 NewPage, Wickliffe, KY 밀에서 제조된 80# 원지 상에 6.5 lbs(3,300 ft.²당)로 코팅된다. 본 예에서 사용된 상기 원지는 일반적으로 연재 및 경재 섬유들의 혼합물을 포함한다. 연재 섬유들은 일반적으로 약 0-25% 양으로 존재하고, 경재 섬유들은 약 100-75%의 양으로 존재한다. 특히 유용한 원지에 따라, 상기 연재 및 경재 섬유들은 각각 15% 내지 85%의 비율로 존재한다. 상기 원지는 일반적으로 약 40-50 lb/ton 사이즈 프레스 전분 및 특정 실시예들에 있어서 약 45 lb/ton 사이즈 프레스 전분을 포함한다.

상기 잉크젯 수용성 코팅부들은 벤치 상부 블레이드 코팅 어플리케이터(bench top blade coating applicator) 상에 코팅되고 또한 3 nips/측면을 사용하여 1200 PLI/100°F에서 캘린더링된다. 테스트 타게트가 표준 코닥 채색 잉크들을 포함하는 Kodak 5300 프린터로 유발 용지 상에 인쇄된다. 청록색 또는 검정색 디맥스 패치(Dmax patch)가 QEA에 의해 제조되는 개인용 IAS 이미지 분석 시스템을 사용하여 모틀(mottle)에 대해 측정된다. 모틀은 낮은 공간 주파수(즉, 거친 등급에서의 노이즈)에서 발생하는 밀도 불균일도이다. 낮은 모틀값은 양호한 성능을 나타낸다.

표 1은 본 발명의 특정 양태들에 따른 잉크젯 코팅 제형의 다양한 구성들에 대한 비제한적 범위들을 제공한다.

[표 1]

비제한적 코팅 제형 범위

표 2는 본 발명의 특수 양태에 따른 대표적인 제형을 제공한다. 상기 제형은 Kodak 5300 프린터로 인쇄될 때 양호한 건조 시간과 화질을 제공한다. 이와 같은 프린터는 코닥 고속 PROSPER 프린터로 관찰되는 성능을 시뮬레이션한다.

[표2]

다양한 코팅부 조성물들이 준비되고 또한 벤치 상부 블레이드 코팅 어플리케이터 상에 코팅된다. 코팅량 타게트는 80# Wickliffe 베이스에 제공된 6.5# C2S였다. 10,000 cps 이상의 점도를 갖는 샘플들은 코팅되지 않았다. 샘플들은 고형, pH, 부룩필드@20rpm, Hercules@4400 rpm, 및 AA-GWR에 대하여 실험되었다. 코팅된 샘플들은 다음과 같은 수퍼링 상태(supering condition) 하에 처리되었다: 1200 PLI, 25 FPM, 100℉, 3 nips/측면.

그 결과들은 아래의 표 3에 제공되었다. 상기 데이터는 코팅 안료, 생산성, 및 광택의 비율 사이에 불균형이 존재한다는 사실을 보여준다. 만약 플라스틱 안료의 레벨이 너무 높으면, 고 광택이 얻어질 수 있으나, 점도가 너무 높아져, 상기 코팅부가 코팅되지 않을 수 있다. 만약 플라스틱 안료의 레벨이 너무 낮으면, 상기 점도는 감소할 수 있으나, 상기 광택이 너무 낮아진다. 상기 3개의 안료들 중, 상기 거친 탄산염은 산기 염과의 최소의 상호작용을 갖는다. 거친 탄산염을 결합시킴으로써, 점도가 감소되는 동안도 양호한 광택을 얻을 수 있다.

[표 3A]

[표3B]

상기 안료 비율의 효과는, 표 4에 개시된 바와 같이, 다른 비율의 3개의 안료들을 포함하는 조성물을 준비하고 또한 점도(90℉에서 부룩필드 점도)를 측정함으로써 평가되었다.

[표4]

표 3A 및 3B로부터의 데이터 요약

스털링 울트라(Sterling Ultra) 광택은 염을 갖지 않으며, 따라서 매우 열악한 화질을 갖는다.

다양한 코팅부 조성물이 준비되었고 또한 증가된 양의 이차 연료를 사용하여 벤치 상부 블레이드 코팅 어플리케이터 상에 코팅되었다. 상기 코팅량 타게트는 80# Wickliffe 베이스에 제공된 6.5# CIS였다. 샘플들은 고형, pH, 부룩필드@20rpm, Hercules@4400 rpm, 및 AA-GWR에 대하여 실험되었다. 코팅된 샘플들은 다음과 같은 수퍼링 상태(supering condition) 하에 처리되었다: 1200 PLI, 25 FPM, 100℉, 3 nips/측면. 그 결과들은 아래의 표 5에 제공되었다.

[표 5A]

[표 5B]

상기 안료 비율의 효과는, 표 6에 개시된 바와 같이, 다른 비율의 3개의 안료들을 포함하는 조성물을 준비하고 또한 점도(90℉에서 부룩필드 점도)를 측정함으로써 평가되었다.

[표 6]

표 5A 및 5B로부터의 데이터 요약

상기 유처리제를 상기 제형 내에 합체시키는 효과는, 표 7 및 8에 개시된 바와 같이, 다른 유처리제들을 포함하는 조성물을 준비하고 또한 점도(90℉에서 부룩필드 점도)를 측정함으로써 평가되었다.

[표 7]

표 7에 설명되어 있는 바와 같이, 유처리제를 갖지 않거나 또는 표준 유처리제(Dispex N-40, 아크릴 폴리머의 소디움염, BASF)를 갖는 하이솔리드 조성물들은 종래의 코팅 작업들로는 상기 조성물들을 적합하지 않게 하는 수용 불가능한 높은 점도를 나타낸다. 상술된 바와 같이 상기 유처리제들을 함유하는 조성물들은 수용 가능한 점도를 나타내며 또한 종래 코팅 작업들에 적합하다. 전단 안전성은 대표적은 코팅 작업들에 대한 코팅부 조성물의 적합성에 대한 일부 지시를 제공한다. 전단 안전성은, 상기 코팅부를 에펜바흐 혼합기에서의 전단에 종속시키고[공기 유입 없이 최대 전단에서 30분(일반적으로, 약 3,000 내지 30,000, 양호하게는 약 8,000 내지 25,000 특히 약 9,000 내지 12,000 s^-1의 전단 속도로)], 그런 다음 상기 점도를 측정함으로써 측정될 수 있다. 적합하게도, 높은 전단에 종속된 후의 상기 코팅부 조성물의 점도는 초기 점도의 약 35% 이내, 적합하게는 약 25%, 특히 약 10%이다. 개시 점도와는 크게 다른 전단 후의 점도를 나타내는 코팅부 조성물들은 전단 안전성을 나타내지 않을 수도 있으며 또한 생산에 있어서 문제를 야기시킬 수 있다. 고전단에 종속된 후에 허용 가능한 점도를 나타내고 또한 전단 안전성를 갖는 것으로 고려되는 상기 조성물들에 대하여는 예 7-1 내지 7-4에 개시되어 있다. 특히 유용한 유처리제들은 낮은 부룩필드 점도를 제공하며 동시에 전단이 인가된 후에 최소의 점도 변화를 나타내는 유처리제들을 포함한다.

[표 8]

표 8에 설명된 바와 같이, 본 예에서 개시된 유처리제들을 함유하는 하이솔리드 조성물들은 수용 가능한 점도 및 전단 안전성을 보여준다. 따라서, 이들 조성물들은 종래의 코팅 작업에 적합할 수 있다. 일부의 경우, 특별 코팅 작업에 적합한 범위로 코팅부의 점도를 낮추기 위해 상기 코팅부의 고체 함유량을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 특정 실시예들을 참고로 상세히 설명되었으나, 본 발명은 그와 같이 명확한 실시예들로 제한되지 않는다는 사실을 인식해야 할 것이다. 오히려, 본 발명의 내용을 고려하여, 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않는 한도 내에서 당업자들에게 많은 수정과 변형을 제공하게 될 것이다.

Claims

잉크젯 기록 매체로서,
용지 기재;
1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 일차 안료를 포함하는 잉크젯-수용성 코팅부;
3 내지 5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 이차 안료;
다가 염; 및
상기 다가 염과 양립할 수 있으며, 또한 총 안료 100중량부를 기준으로 하여 약 2 내지 15 중량부의 양으로 존재하는 결합제(binder)를 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 잉크젯 기록 매체는 약 55 내지 75%의 TAPPI 75° 광택도를 갖는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 잉크젯 기록 매체는 약 25 내지 40%의 TAPPI 75° 광택도를 갖는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 400 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 전분 나노입자들을 포함하는 천연 라텍스 결합제를 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 4 항에 있어서, 상기 결합제는 가교제와 반응하는 생체고분자-첨가제 착물(biopolymer-additive complex)을 포함하는 생체고분자 라텍스 콘주게이트(conjugate)를 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 안정된 음이온 합성 스티렌 부타디엔 라텍스 결합제를 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 일차 및 이차 안료들 각각은 탄산칼슘을 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 코팅부는 합성 라텍스 결합제와 천연 라텍스 결합제의 배합물을 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 다가 금속염은 염화칼슘, 아세트산칼슘, 질산칼슘, 염화마그네슘, 아세트산마그네슘, 질산마그네슘, 황산마그네슘, 염화바륨, 질화바륨, 염화아연, 질화아연, 염화알루미늄, 알루미늄하이드록시클로라이드, 질화알루미늄 및 그들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 잉크젯 기록 매체.
제 9 항에 있어서, 상기 다가 금속염은 염화칼슘을 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 총 안료 100부당 약 5 내지 15부의 양으로 존재하는 플라스틱 안료를 추가로 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 일차 안료는 총 안료 100부를 기준으로 하여 약 45 내지 85부의 양으로 존재하는 탄산칼슘을 포함하며, 상기 이차 안료는 총 안료 100부를 기준으로 하여 약 10 내지 50부의 양으로 존재하는 탄산칼슘을 포함하는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 용지 기재는 80 내지 150 사이의 셰필드 평활도(Sheffield smoothness)를 갖는 잉크젯 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 잉크젯-수용성 코팅부는 안료 친화성기(affinic group)들을 갖는 중합체들을 함유하는 유처리제(dispersant)들, 폴리에테르 폴리카복실레이트염들 및 폴리옥시알킬렌염들로 구성된 그룹들로부터 선택된 유처리제를 포함하는 잉크젯 기록 매체.
잉크젯-수용성 코팅부 조성물로서,
1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 일차 안료;
3 내지 5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 이차 안료;
다가 염; 및
총 안료 100중량부를 기준으로 하여 약 2 내지 15 중량부의 양으로 존재하는 결합제를 포함하는 잉크젯-수용성 코팅부 조성물.
제 15 항에 있어서, 상기 코팅부는 안료 친화성기들을 갖는 중합체들을 함유하는 유처리제들, 폴리에테르 폴리카복실레이트염들 및 폴리옥시알킬렌염들로 구성된 그룹으로부터 선택된 유처리제를 포함하는 잉크젯-수용성 코팅부 조성물.
제 16 항에 있어서, 상기 코팅부는 약 45 내지 65 중량%의 고체 함유량 및 약 2500 내지 약 12000 cps(90℉/20 rpm)의 부룩필드 점도(brookfield viscosity)를 갖는 잉크젯-수용성 코팅부 조성물.
제 17 항에 있어서, 상기 코팅부는 초기 점도보다 35% 이내로 높거나 또는 낮은 고전단 점도(high shear viscosity)를 나타내는 잉크젯-수용성 코팅부 조성물.
인쇄 방법으로서,
잉크젯 기록 매체를 제공하는 단계로서, 상기 잉크젯 기록 매체는:
용지 기재;
1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 일차 안료를 포함하는 잉크젯-수용성 코팅부;
3 내지 5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는 이차 안료;
다가 염; 및
상기 다가 염과 양립할 수 있으며, 또한 총 안료 100중량부를 기준으로 하여 약 2 내지 15 중량부의 양으로 존재하는 결합제를 포함하는, 상기 잉크젯 기록 매체를 제공하는 단계; 및
상기 잉크젯 기록 매체에 잉크젯 잉크를 인가하는 단계로서, 상기 잉크는 안료계 착색제를 포함하는 수성 잉크 조성물을 포함하는, 상기 잉크젯 잉크를 인가하는 단계를 포함하는 인쇄 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 잉크젯 잉크는 연속 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 상기 기록 매체에 인가되는 인쇄 방법.