KR920007676B1 - 잉크 분사 기록지 - Google Patents

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쥐. 저스티스 론다
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Abstract

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Description

잉크 분사 기록지
본 발명은 잉크 분사 기록에 적합한 기록지에 관한 것이다.
잉크 분사 기록과정은 고속전자프린트에 있어서 가장 중요한 기술중의 하나로 등장했다. 이들의 등장에 따라 특별한 기록특성을 갖는 특수한 종이의 필요성이 생기기 시작했다.
잉크 분사 기록에서의 기본 형상기술은 잉크에 연결된 하나 혹은 그 이상의 분사조립체를 포함한다. 각 잉크 분사는 연속적인 흐름이나 개별적인 요구에 따라 방울로서 균일한 잉크 유출을 방출하는 수단이나 자력제한식, 압전식, 열식등에 의해 전자기적으로 작동되는 적은 구멍을 포함한다. 방울은 이동섬유의 표면에 떨어지며 인쇄글자를 형성하도록 제어된다.
잉크 분사 기록 과정에서 얻어지는 기록의 질은 분사동작과 잉크 및 기록지의 특성에 상당히 많은 영향을 받는다. 잉크는 압력하에서 안정된 잉크방울을 형성할 수 있어야 하며 잉크 분사 구멍으로부터 바로 나올수 있어야 한다. 수성염료와 휴멕턴트를 포함하는 수성잉크는 분사 조립체에서 마르는 것을 방지할 수 있어야 한다. 하지만 기록지에 의해서 이들 잉크가 흡수되는 것을 둘 혹은 그 이상의 잉크방울이 기록지의 표면에 중복될 때 다색 프린트 부분에서는 특히 문제가 될 수 있다.
선명한 화상을 얻기 위하여, 기록지는 잉크를 급속히 흡수해야 하며 동시에 용지표면에서 잉크염료를 용해시키지 않아야 한다. 전자특성은 셋트오프(즉, 잉크가 종이로부터 용지취급롤러로 전송되는 것)를 감소시키며, 후자특성은 화상 광학적으로 뛰어난 질을 갖도록 한다. 불행히도, 이 두 특성은 서로 상반된다. 고흡수율을 갖는 용지는 잉크가 용지에 깊에 흡수되도록 하며 그결과로, 용지표면에 형성되는 상의 광학적 밀도는 감소된다. 이들은 또한 페더링(feathering), 가장자리 선명도의 감소, 이면투과(show-through)등에 영향을 받는다. 대단히 큰 규격의 용지로서 저흡수율을 갖는 용지는 용지표면에서 잉크를 보유하는 좋은 광학적 밀도를 가지고 있으나 잉크입자가 바로 흡수되지 않으므로 셋트-오프할 가능성이 높다.
완벽한 잉크분사 기록지는 매직막으로 된 압지같은 것이 기술되어 왔다. 압지는 용지의 빛흡수 및 반사특성이 높으므로 그 표면에 보유된 색상을 매직막이 확실하게 하는 동안 잉크입자를 급속히 흡수한다. 색상이 용지섬유에 깊이 흡수되면, 그의 흡수력은 감소되며, 섬유질은 잉크를 측면으로 전달하고 따라서 상은 희미해지고 이면투과가 생긴다. 피. 에이. 맥매너스등의 “잉크 분사에 의한 칼라상에 대한 용지의 필수조건” 타피 66권 제7호 1983년 7월판 81-5페이지 참조.
잉크 분사 기록지의 직접현상에 대한 노력은 가벼운 무게, 투과성밀도 및 용지의 적재양을 수정된 흡수특성(일본공개 74340/1977. 쥬죠 용지 제조사 참조)을 얻기 위하여 조정되어 왔다. 다른 노력은 어떤 양이온형 용제를, 예를 들면 양이온화 석유레진등을 좀더 바람직한 잉크 흡수 특성을 얻기 위하여 규정된 용지에 첨가하도록 연구되었다(미스이시 밀즈사 일본공개 109783/1981 참조) 또한 다른 시도는 기록지의 표면에 어떤 염료 매염제를 포함하는 염료흡수층을 제공하는 것이 있었다.
수기야마등의 미국특허 제4,371,582호는 물의 정착을 개선하기 위하여 수성염료를 사용하는 잉크 분사 기록에 사용될 수 있도록 설계된 양이온 폴리며 라텍스를 포함하는 기록지에 대해 기술하고 있다. 상기 양이온 폴리머는 수용성이며 3기 아미노군이나 4기 아미노군 및 등폴리머형 에칠렌화 비포화 합성물등일 수 있다. 불용성 폴리머는 라텍스처럼 기록지의 한면에 제공되며 강한 착색력이 있는 설포군을 포함하는 수용성 염료와 함께 쓰일 수 있다.
스완손등의 미국특허 제4, 381,185호에는 양이온군을 포함하는 용지에서 수용성 폴리머 염료를 사용하여 프린트하는 과정이 기재되어 있다. 양이온군은 양이온 폴리마인, 혹음 비조직용 첨가제, 칼슘 클로라이드, 바리움 아세테이트, 알루미늄나이트레트와 같은 첨가제를 부가함에 의하여 용지에 인입될 수 있다. 고흡수율과 화사으이 질 사이의 갈등의 상술된 잉크 분사 기록지를 사용하는 상의질을 개선하기 위한 노력으로 상기 문제를 만족하게 해결할 수 없게 하였다. 잉크염료, 물 정착의 급속한 개선과 페더링 감소를 위하여 더 개선할 필요가 있다. 본 발명의 주목적은 빠른 셋팅, 고밀도 및 양호한 물견뢰도를 갖는 비-옵셋팅상을 제공할 수 있는 잉크 분사 기록지를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 수성 다가금속염과 양이온 폴리머를 포함하는 기록면을 갖는 기판을 포함하는 기록지를 제공하는 것이며 폴리머는 음이온 염료와 이온적으로 결합되고 불용성인 양이온균을 포함한다. 기록지는 상기 염이나 폴리머를 종이와 같은 흡수재료에 수용액상태로 첨가하므로서 형성될 수 있거나 종이나 플라스틱막과 같은 기판의 면에 수용제나 다른 첨가제에 의하여 고착제와 함께 폴리머나 염을 포함하는 코팅에 의해서 형성될 수도 있다.
본 발명의 잉크 분사 기록지는 다가금속염이나 양이온 폴리머가 단독으로 사용되는 기록면에도 적합하지 않은 기록특성을 가지고 있다. 결과적으로, 실상과 거의 동일한 고품질의 화상이 얻어진다.
기록면에서 양이온 폴리머 하나만을 사용하는 데에서 생기는 단점중의 하나는 폴리머가 염료로 불용화하기 전에 잉크가 표면적을 적시어야 한다. 또하나의 단점은 폴리머가 젖는 시간이 길어질지 모르며 따라서 기록지에 잉크가 급속히 흡수되는 것을 방지하려는 경향이 있을지 모른다. 결과적으로, 양이온 폴리머만 가지고 있는 기록지는 셋트오프에 큰 경향성을 가지고 있다. 염료는 기록지의 표면에 용액상태로 남아 있어 프린터에서 용지취급수단에 의해 스며들기에 충분한 시간동안 존재하게 된다. 인쇄후에, 앞으로의 처리과정에 있어서 상이 더럽혀지지 않도록 하기 위하여 프린터나 다른 수단으로부터 전송되기 전에 이들 용지를 건조시켜야만 한다. 이것은 인쇄과정을 지연시키거나 제한한다. 본 발명에 따르면, 수용성 다가금속염이 기록면에서 양이온 폴리머와 함께 사용된다. 염첨가에 따른 결과로, 잉크에 함유된 염료는 더 빠르고 부수적으로 셋트(불용화)되어 실제적으로 셋트 오프에 대한 경향성이 적어진다. 용지표면에 부딪히는 잉크방울에 들어 있는 염은 급속히 용해되며 따라서 잉크방울은 염료가 불용화되기 전에 완전히 젖을 필요가 없다. 따라서 염은 기록지 셋트의 신속성에 기여한다. 본 발명의 기록지는 건조에 따르는 휘어짐이 더 적어진다. 특히 비교적 넓은 면적은 걸쳐서 많은 양의 잉크가 투여되었을때는 기록지의 휘어짐이나 뒤틀림이 발생되며 이러한 것은 기록지의 질을 저하시킨다.
기록지 표면에 염만이 쓰일때는, 급속한 셋트는 수행되지만 상의 물 견뢰도가 저하되어 페더링이 발생될 가능성이 높아진다. 이것은 염료-염합성체가 기록지에 대하여 양호한 점착성이 없기 때문이다. 양이온 폴리머는 물 견뢰도를 개선하고 페더링을 감소시키는 염료와 기질 사이에 중합체적 가교 결합의 네트워크를 형성시키는 본 발명에서 그러한 점착성을 제공한다. 따라서, 염과 폴리머를 적절한 기질을 선택하여 함께 사용하면, 기록지는 좀더 ＂매직 필름의 압지＂에 가까워지며 밀도가 개선된 상이 얻어지고 물 견뢰도와 선명도가 얻어진다.
기록지에서의 수용성 염과 양이온 폴리머 결합의 장점은 이 결합이 종이 제조업자로 하여금 최상의 상을 얻기 위한 특수기록잉크를 종이의 기록특성에 맞도록 조절할 수 있게 하는 것이다. 특히, 몇몇 유용한 염료를 포함한 기록잉크는 다른 것보다 불용화하기가 더 어렵다. 어떤 경우에는 염료가 염과 양이온 폴리머의 결합을 사용하여 급히 불용화 되지 못하는데, 다른 결합을 사용하면, 예를들어 고가염을 함유하는 결합을 사용하면 이들 염료는 효과적으로 불용화된다. 따라서, 염과 폴리머의 결합은 종이 제조업자에게 기록질을 향상시키기 위하여 그의 제1품의 기록특성에 맞추기 위한 수단을 제공해준다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 양이온 폴리머는 중합체적인 양이온적 아민, 즉, 4가아민 혹은 3.0%를 초과하는 질소를 갖는 쉽게 양자화되는 3가 염이며, 다가금속염은 Ba²+, Ca2+, Al3-1, Zr4+및 Zn2-1으로 된 그룹과 pKa값이 2.0보다 큰 산의 음이온으로부터 선택된 염이다.
본 발명에 사용된 양이온 폴리머는 기록면에서 염료불용화에 적절한 양이온군을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이들 양이온군은 잉크 수용액으로부터 염료가 빨리 침전되도록 음이온 염료와 치환될 대응이온을 수반한다.
본 발명에 사용된 양이온 폴리머는 종이 제조업에서 호부제로 사용되는 폴리머에서 양이온 기능의 고등급이 발견되는 것을 특징으로 한다. 호부제에서의 양이온 기능성은 종이에서의 그것과 유사하며 소수성을 종이에 전해주는 호부제에 사용된다. 상기한 바와 같이, 종이에서의 통상적인 호부제는 염료불용화에 적합한 양이온군을 함유하지 않는다. 종이제조업에서 보존제로 사용되는 어떤 양이온 폴리머는 높은 양이온특성과 용지형성후에 종이에 첨가된다면 높은 양이온 특성을 가지며 본 발명의 기록지에 사용될 수 있다. 하지만 똑같은 폴리머가 보존제로 사용되어도 종이제조과정의 젖는 과정끝에서 첨가된다면 음이온 염료에 대하여 치환되지 않을 대응이온을 픽업한다. 따라서 통상의 용지에서는 이러한 폴리머가 보존제로 사용되며, 폴리머는 염료 불용화에 적절한 양이온군을 함유하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 양이온 폴리머는 4가 아민폴리머나 산기의 조건에 따라 4가 아민으로 변환되는 아민의 폴리머인 중합체적 아민이다. 이들 폴리머의 양이온적 특성은 폴리머에서의 질소가 양이온 4가 암모니움군이기 때문에, 질소응축으로 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 사용된 중합체적 양이온 아민은 중량에 있어서 0.1%를 초과하거나 바람직하게는 1.5%를 초과하며 좀더 바람직하게는 3.0%를 초과하는 질소를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 사용된 양이온 폴리머의 다수는 출원인에게 알려지지 않은 정확한 합성물인 상업적으로 유용한 물질이다. 폴리머는 본 발명의 기록지에 사용될 때 염료불요화에 적합한 양이온군을 함유하는 양이온 모노머로부터 폴리머를 형성는 모노머 기본 단위의 최소한 3몰%를 유출하는 것으로 되어 있다. 폴리머에서 단량체 단위가 10몰%에서 100몰%가 양이온인 것이 바람직하다.
본 발명에 유용한 양이온 폴리머를 결정하는데 스크린 테스트가 사용될 수 있다. 이 테스트는 다이렉트 블랙 염료 3%용액을 응축시키는 폴리머의 예정된 농도를 함유하는 용액의 능력에 기초한 것이다. 이 테스트에 따르면 양이온 폴리머 1g과 이온화된 물 20g을 함유하는 수용액이 준비되어 첨가된다.; 염료를 시험 용액에 여과시켜서 근본적으로 녹은 염료가 전혀 없는 맑은 액체용액으로 만들도록 농축시키는 이러한 폴리머가 본 발명에 유용하다. 폴리머는 다른 것보다 더 빨리 염료를 농축시키는 염료는 다시 용해될 가능성이 적은 것이 바람직하다. 양이온 폴리머의 유용한 종류는 일렉트로 포토그래픽, 일렉트록래픽 혹은 일렉트로스테이토 그래픽에 통상적으로 사용되는 전기도전 폴리머이다. 그러한 폴리머의 예는 미국특허 3,011,918; 3,544,318; 4,148,639; 4,171,417; 4,316,943; 3,813,264등에 기재되어 있다. 이들 폴리머는 디알리 디메틸암모니움, 클로라이드, N-알칼리 암모니움 클로라이드, 메타크리록시에틸 트리메탈암모니움 클로라이드, 2-하이드록시-3-메타크리록시프로필 트리메탈암모니움 클로라이드, 메타크리록시에틸 트리메틸암모니움 메토설페이트, 비닐벤질 트리메틸 암모니움 클로라이드 및 4가화된 4-비닐피리딘과 같은 4가 다이알리디아킬 암모니움 클로라이드와 같은 양이온 모노머의 코폴리머나 호모폴리머이다.
본 발명에 유용한 양이온 폴리머에 상업적으로 적절한 대표적인 예로는 워코픽스 808(구 아니딘-포름알 데히드폴리머; 선 화학(주), 칼곤 261LV 및 칼곤 7091R.V(폴리디메티디알리암모늄클로라이드; 칼곤(주), 날코 8674(양이온 폴리아민; 날코(주)), 캣 플록 C(양이온 호모폴리머; 칼곤(주))이다. 수용성 양이온 폴리머와 양이온 격자는 본 발명에 유용하다.
수용성 폴리머(즉, 23℃에서 20g/100ml이상 물에 녹을 수 있음)는 수용액상태로 보일 수 있고 본 발명에 바람직한데 그것은 용지의 기공 네트워크를 폐쇄하거나 잉크흡수를 방지하지 않으면서 용지섬유의 표면에 균일하게 인가되기 때문이다. 양이온 격자의 사용은 이러한 실시예에 한정되는 것이 바람직하며 기록표면은 종이표면은 종이표면의 코팅이나 코팅에 의한 소성기질에 의하여 형성된다. 격자상의 양이온 폴리머는 수용성 염료나 비즈이며 이들은 용지면을 적실 잉크방울이 라텍스비드에 정확하게 인가되기에 충분히 높은 코팅중량이 인가될 때 용지기질의 흡수성을 실제적으로 감소시킨다. 이들 격자가 적은 양만 사용될때는 잉크가 중합체적인 비드 사이에 인가되어 적적히 흡수되지 않는다. 격자는 염의 첨가에 의해 불안정해지므로 적절하지 못하다.
본 발명에 사용되는 다가금속염은 원소주기표의 전이금속이나 2, 3족의 다가양이온의 수용성염이다. 전형적으로, 이들염은 23℃에서 5g/100ml이상 용해될 수 있다. 가장 적합하며 가격면에서도 유용한 염은 Zn2+, Al3+, Mg2+, Zr4+및 Ba2+염이다. 염은 요지를 Fe2+, Fe3+및 Cu2+와 같은 색으로 착색할 가능성이 있으므로 사용량을 제한하거나 금지하여야 한다. 바람직하게, 염은 상기한 다가양 이온과 2.0이상 더 바람직하게는 3.0이상의 PKa값을 갖는 약산의 음이온이다. 알륨과 같은 강산음이온의 염은 잉크 분사 염료를 불용화시킬수 있으나 노화를 촉진하는 산을 용지에 전이시키므로 바람직하지 못하다. 따라서 클로라이드, 설페이트, 클로레이트, 나이트레이트가 유용하며 바람직한 염은 아세테이트, 포메이트, 클로로하이드레이트, 말로네이트, 석시네이트 및 다른 약 유기산의 염이다.
본 발명에 사용된 염의 특별한 예로는 알륨, 칼슘 포메이트, 알루미늄 클로로하이드레이트이다. 어떤 지르콤염은 지르콤 옥시클로라이드 및 저르콤 하이드록시클로라이드와 같이 유용하다.
염은 중량 양이온 폴리머 100부에 대하여 10내지 1000부, 더 바람직하게는 25 내지 200부, 더욱 바람직하게는 75내지 125부인 것이 바람직하다. 염 및 폴리머는 염료를 불요화시킬 수 있는 양만큼 기질에 인가될 수 있다. 전형적으로 이양의 범위는 대략 면단 0.1s 내지 15g/m²(건조중량)이다. 본 발명의 기록지는 종지, 합성지, 소성막 기질등으로 되어 있다. 기록지는 양이온 성분의 수용액을 구멍이 많은 기질에 뿌리거나 잠구며 혹은 코팅층을 준비하거나 하여 코팅된 종이제품이나 투명체를 형성한다. 본 발명의 다른 실시예는 양이온 폴리머와 염을 포함하는 젤라틴-바리타 코팅과 같은 불이 들어가면 부풀거나 투과되는 코팅을 포함하는 층으로 코팅된 것이다. 또다른 실시예는 양이온 폴리머와 염 및 선택적으로 관수바인더를 포함하는 코팅을 갖는 소성막으로 되어 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 종이의 유형에는 일반적으로 제한이 없다. 대부분의 경우에, 0.3 내지 1.2범위의 농도에서 1300sq · ft당 12내지 30파운드의 범위에서 기본중량을 가지며 0 내지 40%의 충전량이 유용하다. 워터리프, 소형(브리스토우 Ka=77ml/M²·sec1/2, 대형(브리스토우 Ka=3ml/M²=sec1/2) 및 본드 페이퍼가 유용하다. 워터리프, 로우사이즈, 본드 페이퍼가 어려 경우에 더 유용하다. 본 발명에 사용되는 용지는 상업적으로 펄프로 제조할 수 있으며 펄프는 매무 균일한 흡수특성이 있는 것이 바람직하다.
기록지가 그의 자체무게를 지탱할 수 있을 정도가 된 후에 제지과정에서 용지의 한면 또는 양면에 양이온 폴리머와 염의 수용액을 인가시켜서 편리하고 경제적으로 기록지는 준비된다. 제지과정이 끝나고 종이가 건조된 후에 언제든지 사이즈 프레스에서 용지에 염과 폴리머를 첨가하기도 용이하다. 염과 폴리머는 용지가 젖은 단계에서는 첨가될 수 없으며 그것은 폴리머가 보존제로 작용하며 펄프퍼니시에서 양이온군은 파인 및 섬유와 상호 작용하여 염료를 불요화하게 한다. 사이즈 프레스에 적합한 용액은 중량으로 1내지 30% 레진과 1내지 30%염을 포함한다.
코팅된 용지는 종래의 용지 코팅물에 양이온 폴리머 혹은 라텍스 혹은 수용성 다가금속염을 합성시키거나 종래의 코팅기술을 이용하여 용지기질에 코팅을 하므로서 제조할 수 있다. 이러한 종래의 코팅은 클레이(예를 들면, 벤토나이트), 다이아토마시어스 어스, 바리타, 칼슘 카보네이트; 및 젤라틴, 에테르파이드 스타치, 폴리비닐 알콜 갖은 바인더 같은 백색염료를 포함한다. 미국특허 4,425,405(무라가미드)에는 백색충전제와 폴리비닐피로리돈을 포함하는 합성물 코팅이 기술되어 있다. 코팅딘 잉크분사용지의 다른 실시예는 하이드로스코픽폴리머 및 양이온 레진과 염의 합성물로 코팅되어 있다. 본 발명에 유용한 하이드로스코픽 폴리머는 일본 공개 57-173,194에 기재되어 있고 메타클리릭산 전분 코폴리머 같은 폴리머를 포함한다. 염 및 양이온 폴리머는 이들 합성물에 100부 합성물당 0.1 내지 30부의 양이 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 코팅된 용지는 상기한(예로, 사이즈프레스에서) 용지의 한면 혹은 양면에 염과 폴리머의 소용액을 인가시키거나 워터베이스드 바인더/백색 충전 코팅 합성물로 오보코팅, 하므로서 제조 될 수 있다. 후자코팅의 실시예에서, 폴리머 및 염은 그들의 잉크 분사 기록특성이 전달될 때 용지에서 코팅으로 옮겨진다.
합성펄프용지는 합성플프와 합성펄프만으로 만들어진 목재펄프로 만들어진 용지를 포함한다. 통상의 합성 펄프는 에틸렌, 프로필렌, 스티렌, 비닐 아세테이트, 아크릴릭 에스터스, 폴리아미데스, 및 폴리에스터등의 호모폴리머나 비닐 모노포리머의 코폴리머이다. 폴리에틸렌 합성펄스가 바람직하다. 전합성용지의 사용에는, 폴리머와 염의 점착성을 향상시키기 위하여 용지를 코로나 방전시키거나 기질에 표면을 정착시키도록 기록면 합성물에 용제를 혼합하거나 바인더를 형성하는 물팽창막의 첨가에 의해 용지를 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 잉크 분사 기록지는 투명소성기질의 형성된다. 기질의 선택이 특히 결절적인 것은 아니며, 이러한 목적으로 열소성막이 널리 쓰인다. 열소성막의 대표적인 예로는 폴리에틸렌 테네프탈레이드, 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리메틸메타크리레이트, 폴리에틸렌, 셀룰로이스아세테이트등이 있다.
본 발명의 기록지는 종래의 코팅기술을 사용하는 합성용지나 소성막에 적용된다. 이 경우에, 코팅 합성물에서 물팽창가능한 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 대표적인 물팽창 바인더는 에테리파이드전분, 젤라틴, 폴리비닐알콜, 폴리(하이드록시에틸 아크릴레이트), 폴리(하이드록시 메타아크릴레이트), 카복시에틸셀루로이스, 카복시메틸셀루로이스, 하이드록시에틸셀루로이스, 하이드록시 프로필셀루로이스, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리(비닐 피로리도), 폴리(에틸렌 옥사이드), 등이다. 통상 바인더는 양이온 폴리머와 염의 중량 100부당 1내지 2000부의 양이 사용된다. 합성막 및 용지의 코팅능력을 코팅에 소량의 염료첨가에 의해 향상시키는 것이 계획되고 있다.
투명의 경우에는, 물감의 양이 지지물을 불투명하게 하지 않도록 적어야 한다.
본 발명의 잉크 분사 기록지는 기질의 표면에 수용성 양이온 염료를 이온적으로 결합시키도록 작동된다. 수용산염료 및 다이렉트염료는 본 발명에 유용하다. 이러한 염료는 이 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있으며 상업적으로 유용하다. 유용한 염료의 대표적인 예는 타르트라진(CI 19140), 퀴노린 옐로우(CI 47005), 에오신(CI 45380), 에리트로신(CI 45430), 브릴리언트시아닌 6(CI 42660), 에시드블랙 1(CI 20470), 에시드블랙 36(CI 27275) 에시드 블루 블랙 10(CI 20470), 에시드 블루 249(CI 74220); 등의 산성염료와 다이렉트 블랙 19, 다이렉트 블랙 49, 다이렉트 블랙 56, 다이렉트 블랙 74, 다이랙트 블랙 103, 다이랙트 블랙GW, 카파민 블랙 ESA, 딥 블랙 X4(CI 아이랙트블랙 154), 블랙 G(CI 35233), 프라로시아닌블룩(CI 74180), 다이렉트블루 110, 다이렉트 블루 19, 다이렉트 스칼렛4BS(CI 29160)등과 같은 다이렉트 염료를 포함한다. CI 번호는 다이어스 및 칼라리스트, 브레드포드, 요크셔(1971) 협회의 3판의 칼라인덱스에 있는 확인번호이다.
본 발명에 결합되어 사용되는 수용액 잉크분사 인쇄잉크는 흡수성물질, 용해제, 표면활성제등과 같은 다양한 첨가제와 함께 종래의 방법으로 형성될 수 있다.
잉크 합성물은 본 발명의 기록지를 사용함에 의하여 얻어지는 기록특성에 영향을 미친다. 상기한 바와 같이, 어떤염료는 다른것보다 불용화되기 어렵다. 어떤 경우에는 칼슘염 대신에 3가염을 사용하는 것이 예를 들면 불용화를 향상시키는데 바람직하다. 물 흡수성을 향상시키기 위하여 기록면이나 기록본체용지에 고흡 수물감을 사용하는 것이 바람직하다. 이런 물감의 예로는 칼슘카보네이트, 클레이스, 알루미늄실리케이트, 우레아 포름알데히드 충전물등이다. 이들 물감은 사이즈프레스나 코팅합성물에 협동하도록 염과 폴리머의 수용액에 첨가될 수 있다. 기록지가 양이온 혹은 비-이온 계면화성제를 포함하여, 잉크가 표면을 적시는 속도를 증가시키며 이렇게 하여 셋트 및 흡수화를 향상시킨다. 본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 자세히 설명된다. 다르게 표시되지 않은 모든 부, 퍼센트 및 양은 중량에 대한 것이다.
상업제품은 제조자로부터 공급받은 형태로 쓰인다.
하기 시험과정은 실시예에서 기술된 테스트 용지를 비교하고 평가하기 위한 것이다.
[스프레이 테스터]
스프레이 테스터는 테스트 용지에 일정량의 잉크를 균일하게 인가하도록 사용된다. 테스터는 용지 전송기로 작동하고 테스트 용지를 이동시키는 더블 핀치벨트시스템 위에 조정가능하게 설치된 0.25인치 플렉쉬글래스 튜브에 의해 압축된 잉크소스에 접속되어 있는 자동공기 원자화 노즐(모델 1/8 JJAU J-14, E.J. 파스(주))을 사용한다. 전기적이며 공기역학적으로 공기원자화 노즐이 제어되어 잉크가 인가됨에 따라 용지는 전송기를 따라 이동한다. 전송속도, 원자화 공기의 압력, 액체압력, 용지상의 스프레이 노즐의 위치를 조절함에 따라 잉크 인가비율이 3 내지 30g/m²로 변한다. 표시되지 않은 것은 테스터가 벨트시스템을 8인치/sec로 구동시키고, 30psig의 공기압에서 6psig의 액체기압을 갖도록 하며 이렇게하여 12g/m²의 잉크가 테스트 용지에 인가되며 잉크 점유면적은
Figure kpo00001
인치이다.
[오프셋트]
오프셋트는 기록지가 기록과정에서 처리됨에 따라 셋트 오프되는 잉크의 경향성을 측정하며 오프셋트가 관찰되지 않을때까지 시간량(초)의 단위로 표시된다. 오프셋트는 고무오프셋트휠이 원자화 노즐의 용지통로 하향으로 1인치폭과 1인치직경으로 놓이며 휠에 1파운드의 압력이 가해짐에 따라 측정된다. 용지는 용지통로를 따라 휠이 운동할 때 통과된다. 용지통로에서 휠의 위치를 종정하고 필요하다면 예정된 시간만큼 종이를 정지시켜서, 오프셋트되지 않는 시간이 결정되게 한다. 일반적으로 오프셋트가 없는 시간은 짧은 것이 바람직하다.
[광학농도]
스프레이 테스터는 선상이나 용지의 펠트측에 이크를 12g/m2만큼 인가시키는데 사용된다. 스프레이된 상은 건조되며 상 강도(광학농도)는 맥베드 512덴시토미터를 사용하여 잉크가 칠해진 면적에서 측정된다. 판독값은 테스트 용지의 측면에서 상강도에 따라 평균화되고 결과숫자가 기록된 것이다.
[페더링]
이스터브룩 2668 팁을 장착한 만년필이 브리스토 헤드박스가 용지를 접촉한 곳으로부터 0.4인치(시계방향으로), 브리스토 휠의 접선에 대하여 55°의 위치에서 브리스토 테스터에 고정되어 있다. 헤드박스 조립체는 이 테스트에는 적합하지 않다. 펜은 용지표면에서 떠 있게 되며 따라서 펜의 중량은 10.2그람이고 용지에 대한 접촉압력이 균일하게 된다. A1×11인지 그레인 롱 용지종류가 브리스토테스터 휠에 부착되어 있으며 선형속도는 0.606cm/sec로 조정된다. 용지가 펜을 통과함에 따라 종류의 길이를 선이 그대로 그린다. 선택된 2인치 길이의 줄쳐진 요지는 1×3인치 글래스 마이크로 스코프 슬라이드에 장착된다. 퀀티멧 이미지 분석기가 만년필에 의해 그려진 선의 실제 둘레를 측정하는데 사용된다. A 10mm 혹은 더 큰 선 길이가 검사되며 트레이스선의 주변에서 퍼센트 증가가 결정된다.
[쇼우 드루우]
쇼우 드루우는 인쇄된 용지에 잉크가 투과된 양을 측정하는 것이다. 맥베드 512 덴시토미터로서 12g/m² 히인쇄된 용지의 뒷면을 판독하므로서 평가할 수 있다.
[물 견뢰도]
테스트 용지에는 스프레이 테스터를 사용하여 12g/m2의 잉크가 뿌려진다. 뿌려진 견본은 반으로 전달된다. 하나는 광학농도 측정에 사용되고 하나는 비이온화된 물컵으로 사용된다. 물에 대하여 잉크의 인가와 정착사이의 시간간격은 1분이다. 잉크가 묻은 샘플이 1분동안 젖은후에, 물에서 상하로 움직여서 용해된 잉크가 다 제거되도록 한다. 견본은 제거되어 건조된다. 건조후에, 담구었던 반의 상농도와 담구지 않았던 상의 농도가 맥베드 512덴시토미터에 의해 판독된다. 이 덴시토미터의 판독값의 차이점이 물 견뢰도이며 1분의 침수후에 광학적 농도의 감소가 기록되는 것이다.
[컬 테스트]
브리스토 테스터를 사용하여 테스트 용지가 젖은후 마를때 휘어진 면적을 측정하는 테스트가 수행된다. 테스트 용지는 50%의 상대습도를 가진 방에서 습하게 된다. 용지는 길이 방향으로 잘려서 폭 51mm 길이 280mm인 띠가 된다. 각 띠는 헤드박스의 단부로부터 2mm정도 휠의 안쪽 단부에서 브리스토 헤스터의 휠에 감긴다. 헤드박스내의 40μl의 잉크기 띠에 약 10g/m2정도 인가되는 속도로 브리스토 테스터를 셋트한다. 잉크가 인가되자마자, 띠는 휠로부터 제거되어 29mm씩 절단되어 각 테스트 피스는 51×29mm이다. 잉크 트레이스는 한쪽 단부에서 2mm, 다른쪽에서는 31mm이다. 테스트피스는(각 트레이스마다 5피스) 건조시에 휘어질 수 있게 된다. 약 30분후에 각 테스트피스의 2mm단부상에 무게가 놓이며 양 모서리를 측정하여 다른 단부의 높이를 측정하고 평균치를 취하므로서 컬이 측정된다. 최대높이는 42mm이다. 컬된 종이의 5개의 판독값은 최종 컬의 높이를 평균한 것이다.
[실시예 1]
모이스트라이트X-02 제로그래픽과 오프셋트용지(메드회사제품) 비이온화된 물 중량 2500부당 1000부의 날코 8674 레진(날코제품)과 1000부 알룸이 용해된 수용액으로 사이즈 프레스된다. 수용액은 오븐 건조대에서 총량 8.6g/m2의 수용액이 용지양변에 인가된다. 테스트용지의 기록특성은 상술한 바와 같이 평가된다. 다음의 표 1에서 테스트용지의 기록특성은 동일성질의 처리되지 않은 특성과 비교된다. 표시(W) 및 (F)는 종이의 테스트시에 안쪽면과 겉면을 표시한다. 표(1)의 결과는 광학농도, 물 견뢰도, 오프셋팅, 페더링 및 컬이 본 발명의 기록면을 사용함으로써 개선되는 것을 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00002
[실시예 2]
워터리프의 기본용지의 양면은 비이온화된 물 500부에서 칼슘포르메이트 100부 및 날코 8674 레진 200부가 용해된 수용액으로 실험실 사이즈 프레스에서 처리되고 건조된다. 처리된 용지의 기록특성과 동일하지만 미처리된 용지의 특성이 표 2에 도시되어 있다. 이들 결과는 워티리브등은 매우 흡습성이 강한 기본용지이며 매우 희미한 상농도를 제공하고, 소의 드루우 및 높은 페더링이 본 발명에 적절히 사용될 수 있다.
[표 2]
Figure kpo00003
[실시예3]
사이즈되지 않는 용지의 양면은 칼슘포르메이트와 CAT FLOC C(칼곤 제품)이 용해된 수용액으로 표 3에 도시된 양만큼의 비이온화된 물에서 실험실 사이즈 프레스 처리되며 용지의 기록특성이 비교된다. 표 3에 도시된 결과는 높은 광학농도, 감소된 페더링, 양호한 물견뢰도 및 낮은 컬을 제공하는 염과 양이온 레진의 조합물로 처리된 테스트 용지에 대한 것이다. 비교하면, 양이온 레진만의 사용은 양호한 물견뢰도, 감소된 페더링 및 컬, 그리고 낮은 광학농도를 갖는 기록지를 제공한다. 염으로 처리된 테스트 용지는 감소된 물 견뢰도와 높은 페더링을 갖는다.
[표 3]
기록 특성
Figure kpo00004
[실시예 4]
본드용지의 사이즈되지 않는 양면이 표 4에 도시된 용액으로 실험실 사이즈 프레스되며 그들의 기록특성이 비교된다. 기록면에 염만을 사용한 용지는 감소된 물견뢰도와 약한 페더링을 제공한다. 낮은 염농도에서는 광학농도 역시 만족스럽지 못하다. 레진만을 사용한 기록지는 높은 오프셋트와 비교적 낮은 광학농도를 나타낸다. 본 발명에 따른 레진과 염의 합성물 사용은 뛰어난 상 강도와 물견뢰도 및 만족한 오프셋팅을 제공한다. 컬 역시 감소되며 염이나 레진 하나만을 사용했을 때보다 더 감소된다.
[표 4]
기록 특성
Figure kpo00005
* 선 화학사 제품
[실시예 5]
투명한 기록지는 알콜로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 투명지가 세척되고 코로나 방전을 통하여 준비된다. 용지는 20부의 날코 8674 전기도전성레진, 20부의 칼슘포메이트, 20부의 위트코 216 레진(위트코 화학(주)) 및 나머지는 물로된 코팅합성물로 코팅되어 있다.
[실시예 6]
본 발명에 따라 코팅된 용지는 20부의 젤라틴과 80부의 바리타를 포함하는 합성물 100부에 대하여 3부의 알루미늄 클로로 하이드레이트와 워코픽스 808 양이온 폴리머(선화학사 제품)을 첨가한 합성물로 내부로 사이즈된 본드 용지 로스톡의 한면을 코팅해서 형성된다. 수용액을 준비하는데 사용되는 합성물은 코팅중량 8.2g/m2에서 로스톡에 코팅된 20% 고체를 포함한다. 비교를 위해, 20부의 젤라틴과 80부의 바리타를 포함하고 양이온 폴리머나 알루미늄 클로로하이드레이트는 전혀 없는 코팅합성물로 용지가 코팅된다. 이 합성물은 건조중량 7.9g/m2인 20% 고체를 포함하는 액체슬러리에 인가된다. 각 용지에는 12g/m2의 양만큼 수성 블랙다이랙트 염료잉크분사잉크가 뿌려진다.
두 용지의 기록특성은 표 5에 도시된 바와 같다.
[표 5]
Figure kpo00006
표 5의 결과는 젤라틴-바리타 코팅이 양호한 잉크 분사 기록농도를 제공하는 것을 나타내고 있다. 양이온 폴리머 및 염은 이 기록특성으로부터 제거되지 않아서 매우 양호하게 물견뢰도를 향상시킨다.
[실시예 7]
코팅된 기록지는 폴리비닐 알콜(엘바놀 71-30, 듀퐁사) 10부와 바리타 90부의 합성물 100부에 15부의 워코픽스 808과 5부의 알루미늄 클로로하이드레이트를 첨가하여 준비한 코팅 합성물을 내부적으로 사이즈된 본드로 스톡의 한면에 인가하므로서 형성된다. 인가된 코팅은 건조중량 11.7g/m2의 고체 20%를 포함하는 수성 슬러리이다. 비교를 위하여, 통일한 워코픽스 808 및 알루미늄 클로로하이드레이트 합성물이 8.5g/m2의 코팅중량에서 로스톡에 인가된다. 두 용지의 기록 특성은 표 6에 도시된다.
[표 6]
Figure kpo00007
표 6의 결과는 PUA-바리타 코팅에서, 양이온 폴리머 및 염은 광학농도와 물견뢰도를 개선한다. 표 5의 결과와 비교하면 좀더 비싼 젤라틴-바리타 용지의 기록특성에 가깝도록 PUA-바리타의 저렴한 코팅의 기록특성을 개선하도록 양이온 폴리머와 염이 사용될 수 있음을 알 수 있다. 본 발명을 그의 특수한 실시예를 참고로 하여 자세히 기술하였으나 발명의 정신과 배경에서 벗어나지 않고 다양한 수정이나 변형이 가능하므로 다음의 청구 범위로서 이를 제한한다.

Claims (28)

  1. 잉크 분사 기록에 유용한 기록지에 있어서, 기질이 양이온 폴리머와 수용성 다가금속염을 포함하며, 상기 폴리머는 음이온 염료와 이온적으로 상호작용하도록 양이온군을 표면에 제공하며 불용화하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양이온 폴리머가 수용성인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리머가 양이온 폴리아민인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리아민이 중량단위로 1.5%를 초과하는 질소내용물을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  5. 제2항에 있어서, 상기 양이온 폴리머를 형성하는 최소한 10%의 폴리머릭 유니트가 양이온 모노머로부터 유래된 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  6. 제3항에 있어서, 상기 다가금속염이 Ca2+, Ba2+, Zr2+, Zr4+, Al3+및 Mg2+로 구성된 군으로부터 선택된 양이온의 염인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 염이 2.0보다 큰 pKa를 갖는 산의 염인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 염이 3.0보다 큰 pKa를 갖는 산의 염인 것을 특징으로 하는 잉크분사 기록지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 염이 상기 양이온 폴리머 중량 100부당 약 25내지 200부 중량이 상기면에 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  10. 제1항에 있어서, 상기 염과 양이온 폴리머가 약 0.1 내지 15g/m2의 양만큼 결합되어 상기 면에 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기질이 종이, 합성지, 및 소성막으로 된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기질이 종이인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기록면이 종이로 형성된 용지와 상기 염 및 상기 폴리머의 수용액을 접촉시켜 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  14. 제12항에 있어서, 상기 기록면이 상기 용지의 표면전체에 형성된 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 코팅이 물 투과성 혹은 물 팽창성 바인더를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 코팅이 백색 충전물을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  17. 제13항에 있어서, 상기 수용액이 사이즈 프레스에서 상기 용지에 인가되는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  18. 제1항에 있어서, 상기 표면이 수성잉크에 의해 상기 표면을 적시는 것을 향상시키는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  19. 제1항에 있어서, 상기 표면이 고흡수물감을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  20. 제12항에 있어서, 상기 기질이 로우사이즈 용지인 것을 특징으로 하는 잉크분사 기록지.
  21. 제8항에 있어서, 상기 염이 아세테이트, 포르메이트, 클로로 하이드레이트, 말로네이트 혹은 석시네이트인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  22. 제1항에 있어서, 상기 염이 지르코늄염인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록지.
  23. 기질의 표면에 잉크방울의 열을 분사시키는 단계를 포함하는 잉크 분사 기록 방법에 있어서, 상기 기질이 그의 주 표면중 최소한 하나를 포함하고 기록면은 수용성 다가금속염과 양이온 폴리머를 포함하며, 상기 폴리머는 상기 표면에 음이온 염료가 이온적으로 상호 작용하도록 양이온 군을 인가시키고 불용화시키는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 양이온 폴리머가 수용성인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 양이온 폴리머가 양이온 폴리머인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 다가금속염이 Ca2+, Ba2+, Zn2+, Al3+, Zr4+및 Mg2+로 된 군으로부터 선택된 양이온인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 염이 2.0보다 큰 pKa를 산의 염으로 된 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 염이 아세테이트, 포르메이트, 클로로 하이드레이트, 말로네이트 혹은 석시네이트인 것을 특징으로 하는 잉크 분사 기록방법.
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