KR950011867B1 - 전자 복사용 매트 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

전자 복사용 매트 필름 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전자 복사용 매트 필름 및 그 제조방법
본 발명은 전자복사용 매트 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건식 전자 복사용 매트 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자 복사기의 눈부신 발전에 힘입어 복사 기능이 다양화되고, 이에 따라 소요되는 복사 시트도 그 종류가 매우 다양화되고 있다.
전자 복사기의 이용 분야 중 특히 설계 도면의 경우, 제1원도의 복사에 있어 종래의 청사진 복사에서 볼 수 없었던 고해상력 및 고속 복사가 실현되어 설계도면 문화를 변화시키고 있다.
전자 복사를 이용한 설계 도면의 복사는 디아조 필름를 주로 이용하여 왔다.
디아조 필름으로 복사한 제2원도는 해상력이 매우 우수할 뿐만 아니라 외관이 수려하고, 도면의 수명이 반영구적이라는 장점이 있다.
반면에, 디아조 필름으로 전자 복사할 경우 노광 장치 및 현상 장치와 같은 별도의 복사 장치가 필요하고, 더욱 현상시 사용되는 현상액은 작업자에게 유해할 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키는 등의 문제점이 있어, 현재에는 그의 우수한 장점에도 불구하고 디아조 필름에 대한 수요가 점차로 줄고 있는 실정이다.
디아조 필름의 대체물로서 여러가지 전자 복사용 매트 필름들이 개발되고 있다.
예를 들면 멜라민 수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리비닐 수지 등과 같은 유기 고분자 물질을 매트 총바인더로 사용한 전자 매트 필름들이 개발되었거나 시판중에 있다.
그러나 이들은 복사후 해상력이 종래의 디아조 필름에 비하여 떨어질 뿐만 아니라 연화점이 낮아 복사 드럼의 고열에 의해 변형되기 쉽고, 복사시 이송이 원활하지 못하여 구겨지는 등의 개선해야할 많은 문제점들을 안고 있다.
본 출원인은 이에 대하여 많은 연구를 거듭한 끝에, 전자 복사용 매트 필름의 복사후 형태 안정성이 비록 복사 속도에 의한 드럼의 온도와 직접적으로 관련되지만 매트 필름과 드럼간의 접촉면에도 관련되고 또한 표면에 코팅된 고분자 바인더와도 밀접한 관계가 있음을 발견하였다.
또한, 복사시의 필름 주행성은 표면의 마찰 계수와 관련이 있고, 복사후의 해상력은 기본적으로 복사 필름의 표면 비저항과 표면 거칠기에 좌우된다는 사실도 발견하였다.
본 발명은 이와같은 관점에서 종래의 전자 복사용매트 필름에서의 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서 주행 안정성, 형태 안정성 및 해상력이 뛰어난 신규의 전자 복사용 매트 필름을 제공하려는 데에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 지지필름상에 형성된 카르복실레이트아크릴 공중합체, 평균입경이 서로 다른 2종의 입자 및 계면 활성제를 필수성분으로 포함하는 매트층, 상기 매트층 위에 형성된 수용성 아크릴 수지 및 대전 방지제를 필수성분으로 포함하는 표면 처리층으로 이루어진 전자 복사기용 매트 필름을 제공하며, 또한 본 발명은 필름지지체의 편면 또는 양면에 카르복실레이트 아크릴 공중합체, 입자 입경이 서로 다른 2종의 입자 및 계면 활성제를 필서 성분으로 포함하는 매트층 형성 조성액을 도포, 건조시켜 매트층을 형성하고 이어서 수용성 아크릴 수지 및 대전 방지제를 필수 성분으로 포함하는 표면처리 조성액을 상기의 매트층 위에 도포 건조시켜 표면 처리층을 형성하는 것으로 이루어지는 전자 복사용 매트 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 매트층 형성 조성액은 다음의 조성비로 이루어진다.
카르복실레이트 아크릴 공중합체 25~30중량부
평균입경 1~6㎛의 입자 10~20중량부
평균입경 2~12㎛의 입자 0.1~1중량부
계면 활성제 0.01~0.3중량부
용매
메틸에틸 케톤 50~100중량부
에틸셀로솔브 50~100중량부
상기 매트층 형성 조성액중 카르복실레이트 아크릴 공중합체는, 매트층바인더로서 첨가되며, 연화점이 150℃이상이고 상대습도 65% 조건에서 스워드 록커(Sword Rocker)경도계로서 피막 경도가 40인것으로 피막 성형성이 우수하고 수(水)계 또는 용제계 고분자 물질로 전처리된 폴리에스테르 필름 표면과의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 피막이 단단하고 내열성이 우수하다.
이는 종래의 매트층의 경도 증진 또는 내열성 부여를 위해 멜라멘 수지를 경화시키거나 경화제를 첨가하여 폴리우레탄 수지를 가교시켜 매트층을 형성하는 것에 비해 훨씬 우수한 특성을 나타낸다.
즉, 종래 멜라민 수지 사용시에는 복사할 때 받는 고열에 의해 건강에 유해한 환경오염 물질인 멜라민 포름 알데히드가 방출되는 단점이 있으며, 경화제를 첨가하는 경우에는 완전한 가교를 일으킬 수 있도록 건조 온도를 상승시키거나 건조와 별개로 별도의 숙성실에 장시간 방치시켜 숙성이 일어날 수 있도록 해야 하는 추가적 공정이 필요하므로 경제성 면에서 불리하다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 폴리우레탄수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리비닐 수지 등의 유기 고분자 소지보다 연화점이 높고, 피막 경도가 크고, 별도의 경화제의 첨가 없이도 내열성과 기계적 강도가 큰 피막을 형성할 수 있는 카르복실레이트 아크릴 공중합체를 매트층 바인더로 사용하므로써 해결할 수 있게 되었다.
본 발명에서 입자 직경이 서로 다른 2종의 입자를 매트층 형성에 사용하는 것은, 첫째, 카르복실레이트 아크릴 공중합체에 의해 형성되는 투명하고 광택있는 피막 표면을 불투명하고 광택이 없는 표면 상태로 전환시키고, 둘째, 표면의 거칠기를 상기 입자로 조절하여 최종적으로는 복사기 드럼과의 접촉면적을 최소화하여 내열성을 증진시키고, 셋째로, 마찰 계수를 작게하여 복사 필림의 주행성을 향상시키고자 하기 위함이다.
본 발명에서 사용될 수 있는 입자로는 특별히 제한되는 것은 없으나 실리카, 탄산칼슘, 카오린, 알루미나 클레이 등의 무기입자 및 질화면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 유기입자로서 이들 입자의 크기와 상호간의 비율은 다음과 같이 한정된다. 입자의 크기는 큰 입자의 평균 입자 직경이 2~12㎛, 작은 입자의 평균 입자직경이 1~6㎛이면 본 발명의 목적하는 바를 이룰 수 있다. 여기서 작은 입자는 매트 필름의 표면을 곱게하여 주어 복사시 해상력을 높이고, 표면의 불투명도를 높혀주며, 광택을 제거하는 역할을 한다.
상기와 같은 작은 입자에 의한 효과들은 입자의 크기가 6㎛이하일때 나타나며 입자의 크기가 작아질수록 그 효과가 커진다.
그러나 입자의 크기가 1㎛미만이면 입자의 분산성이 저하되어 균일한 매트 도포 조성액을 제조하는데 어려움이 발생하게 되므로 경제적인 면을 고려할 때 입자의 하한치를 1㎛로 하는 것이 바람직하다.
입자의 크기가 큰 입자는 매트 필름의 표면에 간헐적으로 돌기를 형성하여 필름의 마찰 계수를 저하시키고 복사 드럼과의 접촉 면적을 작게하여 필름의 주행성과 열안정성을 향상시키어 준다. 이와같은 목적을 위한 큰 입자의 평균 입경은 2~12㎛가 바람직하다. 2㎛미만일 경우 상기의 효과를 기대하기 어렵게 되고 12㎛를 초과하면 입자의 중량이 증가되어 매트 코팅 조성물에서 침강하게 되어 균일한 매트 코팅면의 제막이 어려워지는 문제점이 있다. 본 발명에 있어서 입자의 크기가 작은 입자와 큰 입자의 상호간의 혼합비도 매트 필름이 해상력과 주행성에 상당한 영향을 준다.
작은 입자와 큰 입자의 바람직한 혼합비는 작은 입자 1중량부에 대하여 큰 입자 0.01~0.05중량부가 바람직하다. 큰 입자가 작은 입자 1중량부에 대하여 0.01중량부 미만이면 표면 돌기를 형성하여 필름의 마찰계수를 저하시킴으로 복사 드럼과의 접촉 면적을 감소시켜 주행성과 열안정성을 향상시키고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기 어렵겨 0.05중량부를 초과하면 필름 표면이 큰 입자에 의한 조대화 현상이 발생하여 해상력이 불량하게 되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 매트층의 형성에 있어 계면 활성제의 사용은 필름 지지체 상에서 표면 장력을 감소시켜 궁극적으로 코팅액의 퍼짐성을 좋게하여 코팅 피막을 균일하게 함으로써 필름의 표면에 얼룩무늬가 지는 소위 피쉬 아이(Figh eye)의 발생을 예방하기 위함이다.
이와 같은 목적으로 본 발명에서는 불소계 계면 활성제를 아크릴 공중합체 28중량부에 대하여 0.01~0.3중량부 사용하는 것이 바람직하다.
계면 활성제의 양이 0.3중량부를 초과하면 매트층의 표면이 소수화(hydrophobic)되어 매트층 위에 형성될 표면 처리층과의 상용성이 불량하게 되는 문제점이 있다.
이외에 매트층의 백도를 증진시키고 피막을 견고하게 하기 위하여 산화 티탄을 첨가하여 줄 수도 있다. 상기 목적의 산화 티탄의 첨가는 공지의 기술이다. 그러나 산화 티탄의 첨가시에는 산화 티탄의 비중이 매트층의 다른 성분에 비하여 크기 때문에 매트 코팅 조성액 중에서 침강되므로 균일한 코팅 조성액의 제조를 위하여 공지되어 있는 침강 방지제를 함께 사용하는 것이 바람직하다.
산화 티탄을 본 발명의 매트층 형성 조성물에 첨가하여 사용하는 경우, 산화 티탄의 첨가는 먼저 산화 티탄과 침강 방지제 및 용제를 혼합하여 샌드밀, 볼밀 또는 롤밀 등의 공지된 훈련 방법을 사용하여 입자들이 충분히 훈련되도록 한 밀 용액을 준비한 뒤 상기한 매트층 형성 조성물과 함께 교반시킴으로써 이루어진다.
이와 같이 제조된 매트층 형성 조성액을 수계 또는 용제계 고분자 물질로 전처리한 2출 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 리버스롤 코팅, 그라비아 코팅, 메이어바 코팅, 슬롯 코팅, 닢 코팅, 나이프오버롤 코팅 등의 공지된 코팅 기술을 사용하여 건조후의 두께가 3~12㎛되도록 도포량을 조절하여 도포하고 100~160℃의 온도로 건조를 행하여 본 발명의 효과를 발현시킬 수 있는 매트층을 형성한다.
또한 본 발명에서는 매트 필름의 표면 비저항, 정전기 발생을 감소시키고 필름의 내구성과 해상력을 증가시키기 위하여 매트층 표면에 수용성 아크릴 수지와 대전 방지제로 이루어진 표면 처리층을 형성한다.
상기의 표면 처리층은 다음의 조성비를 갖는 표면처리 조성액을 매트층 위에 건조시킨 후 두께가 0.5㎛ 정도되도록 도포량을 조절하여 도포함으로써 형성되어 진다.
수용성 아크릴 수지 1.5중량부
대전방지제 0.1~1.0중량부
용매
물 30~70중량부
메틸에틸 케톤 80~150중량부
본 발명에 있어서 사용되는 수용성 아크릴 수지는 별도의 한정요소는 없으나 양 이온성 수성 아크릴 수지가 바람직하다.
이러한 아크릴 수지는 전처리된 매트층의 아크릴 공중합체와 상용성이 우수하여 피막 접착력이 양호할 뿐만 아니라 토너의 주종 바인더와 동일계통으로서 토너 밀착력도 우수한 특징이 있다.
전술한 바와 같이, 복사후의 해상력은 표면 거칠기와 표면 비저항에 좌우되는 바 본 발명에 사용되는 대전 방지제로서는 계면 활성형이든, 고분자 형이든 특별한 제한은 없지만 온도가 20℃, 상대습도 50%인 조건에서 표면 비저항 값이 109~1011Ω/□ 범위를 만족시키면 어느 유형이나 사용 가능하다.
대전 방지제의 적정 첨가량은 수용성 아크릴 수지 2중량부에 대하여 0.1~1.0중량부가 바람직하다.
이와 같이 대전 방지제를 표면 처리층으로 하여 매트 필름 상에 도입함으로써 대전 방지제를 매트층에 직접 첨가할 때 동일한 표면 비저항을 얻기 위하여 대전 방지제의 첨가량이 많아지게 되어 그 결과 피막 접착력이 약화되고 피막의 경도가 유연하게 되어 경시에 따른 블로킹이 발생되는 문제점을 해소할 수 있게 된다.
본 발명에서 사용될 수 있는, 시판되고 있는 대전 방지제로는 듀퐁사의 Zelec NK, NETY, 센쇼화성 ELECON A-20, 삼양화성의 SUNSTAT 2012-A, 보우세이사의 AS 89E50, 제일공업제약의 RESISTSA 210, 310, 500, 송본유지제약의 EFF-COL72, 214, 아메리칸 사이아나미드사의 CYASTATSN, A 앨리드 콜로이드사의 DIAPEN A40, ALLOSTAT 447, 684, VISCALEX EM15, HV30등이 있다.
본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다.
그러나 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
카르복실레이트 아크릴 공중합체(연화점 170℃)28중량부, 평균입경 4㎛의 실리카 입자 16중량부, 평균입경 8㎛의 실리카 입자 0.5중량부 불소계 계면 활성제 0.1중량부를 메틸에틸케톤 70중량부와 에틸셀로솔브 80중량부로 이루어진 혼합 용매에 첨가하고 균일하게 혼합하여 제1매트층 형성 조성액을 제조하였다.
이어서 산화 티탄 0.3중량부, 침강 반지제 1.2중량부를 에틸셀로솔브 10중량부와 톨루엔 10중량부로 이루어진 혼합용매에 첨가한 뒤 볼밀을 사용하여 충분히 혼련시켜 밀용액을 제조하고, 이 밀 용액과 상기의 제1매트층 형성 조성액을 혼합하여 매트층 형성 코팅 조성액을 제조하였다.
이렇게 제조된 매트 형성 코팅 조성액을 그라비아 코팅기를 사용하여 두께 75㎛의 2축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(제조사:영국 ICI, 상품명:542)양면에 건조 도포량이 8g/㎡되도록 도포하고 130℃에서 2분간 건조하여 폴리에스테르 필름에 매트층을 형성시켰다.
다음에 수용성 아크릴 수지 2중량부, 대전 방지제 0.5중량부를 물50중량부와 메틸에틸케톤 120중량부로 이루어진 혼합 용매에 용해시킨 표면 처리 코팅 조성액을 그라비아 코팅 방법을 이용하여 상기의 폴리에스테르 필름에 형성되어진 매트층 위에 건조 도포량이 1g/㎡되도록 도포하고 130℃의 온도에서 30초간 건조하여 폴리에스테르 필름에 매트층이 형성되고 다시 상기 매트층 위에 표면 처리층이 형성된 필름을 얻었다.
[실시예 2]
실시예1에서 제1매트층 형성 조성액의 평균입경 4㎛ 및 8㎛의 실리카입자 대신에 평균입경 4㎛ 의 질화면과 평균입경 8㎛의 질화면을 사용한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 폴리에스테르 필름에 매트층이 형성되고 다시 상기 매트층 위에 표면 처리층이 형성된 필름을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예1에서 표면 처리층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 폴리에스테르 필름에 매트층 만을 형성한 필름을 제조하였다.
[비교예 2]
실시예1에서 제1매트층 형성 조성액의 평균입경 8㎛의 실리카 입자를 2중량부로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 폴리에스테르 필름에 매트층 만을 형성한 필름을 제조하였다.
[비교예 3]
실시예1에서 제1매트층 형성 조성액의 계면 활성제를 1.0중량부로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 폴리에스테르 필름에 매트층 만을 형성한 필름을 제조하였다.
[비교예 4]
실시예1에서 표면처리 조성액의 대전 방지제를 1.5중량부로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 폴리에스테르를 필름에 매트층 만을 형성한 필름을 제조하였다.
실시예1~2 및 비교예 1~4에서 제조한 필름들을 다음이 방법으로 특성을 평가하여 그 결과를 표에 나타내었다.
평가방법
1. 피막 접착력
폭 1㎝, 길이 3㎝ 크기의 시료 부위에 크로스-해치(cross hatch)시킨 후 스카치 테이프로 180°박리시킨 후의 상태를 나타내었다.
⊙ : 1~2개 부분에서 박리되었다.
○ : 많은 부분에서 박리되었다.
× : 모든 부분에서 박리되었다.
2. 마찰 계수
ASTM D-1894-73 측벙법에 의거하여 필름-필름간이 마찰계수를 측정하였다.
3. 표면 비저항
주위 온도 20℃, 상대습도 50% RH의 조건에서 표면 비저항 측정장치(제조사:TOA 일렉트로닉스, 모델명:SM-8000시리즈)를 사용하여 각 시료에 대해 10회씩 측정한 후 그 평균값을 시료의 표면 비저항값으로 산정하였다.
4. 표면 거칠기 시험
직경 6㎝ 타원형을 연속적으로 그릴 수 있는 장치에 시료를 설치한 후 연필(제조사:(독일)스타에톨레르 社(SRAEDTSER), 상품명:디나그라프앤-제로(DYNAGRAPH No))을 시료에 대하여 수직으로 350g 하중으로 설치한 후 100회 타원 운동시킨 후의 연필 마모 길이를 측정하여 표면 거칠기를 평가하였다.
[표 1]
필름 물성 평가
주) ⊙ : 유슈, ○ : 양호, △ : 미흡, × : 불량
상기 표에서 보듯이 본 발명에 의해 제조된 필름은 해상력이 좋고 복사후의 형태 안정성이 높으며 복사시 주행성이 좋고 토너 밀착력이 양호함을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 필름 지지체의 평면 또는 양면에 카르복실레이트 아크릴 공중합체, 입자 입경이 서로다른 2종의 입자 및 계면 활성제를 필수성분으로 포함하는 매트층 형성 조성액을 도포, 건조시켜 매트층을 형성하고, 이어서 수용성 아크릴 수지 및 대전 방지제를 필수성분으로 포함하는 표면처리 조성액을 상기의 매트층 위에 도포, 건조하여 표면 처리층을 형성하는 것으로 이루어지는 전자 복사용 매트 필름의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 매트층 형성 조성액은 하기의 조성비를 갖음을 특징으로 하는 제조방법.
    카르복실레이트 아크릴 공중합체 25~30중량부
    평균입경 1~6㎛의 입자 10~20중량부
    평균입경 2~12㎛의 입자 0.1~1중량부
    계면 활성제 0.01~0.3중량부
    용매
    메틸에틸 케톤 50~100중량부
    에틸셀로솔브 50~100중량부
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 카르복실레이트 아크릴 공중합체는 연화점 150℃이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 입자는 실리카, 탄산칼슘, 카오린, 알루미나, 클레이, 질화면, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기한 평균입경 1~6㎛의 입자와 평균입경 2~12㎛의 입자의 상호간 첨가 비율은 평균입경 1~6㎛의 입자/평균입경 2~1㎛의 입자=1/0.01~1/0.05중량비인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기한 계면 활성제는 카르복실레이트 아크릴 공중합체 28중량부에 대하여 0.1~0.3중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기한 표면처리 조성액은 하기의 조성비를 갖음을 특징으로 하는 제조방법.
    수용성 아크릴 수지 1~5중량부
    대전방지제 0.1~1.0중량부
    용매
    물 30~70중량부
    메틸에틸 케톤 80~150중량부
  8. 지지필름상에 형성된 카르복실레이트 아크릴 공중합체, 평균입경이 서로 다른 2종의 입자 및 계면 활성제를 필수성분으로 포함하는 매트층, 상기 매트층 위에 형성된 수용성 아크릴 수지 및 대전 방지제를 필수성분으로 포함하는 표면 처리층으로 이루어진 전자 복사기용 매트필름.
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