KR102528180B1

KR102528180B1 - 잉크젯 전사용지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102528180B1
Application number: KR1020200165238A
Authority: KR
Inventors: 한상권; 안철원
Original assignee: 한솔제지 주식회사
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2023-05-03
Also published as: WO2022119141A1; KR20220076591A

Abstract

본 발명은 고품질의 고속 출력에 적합한 잉크젯 전사용지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 잉크젯 전사용지는 고속화된 출력기의 요구에 적합하도록 잉크 건조성, 전사 농도 및 전사 효율이 개선되고, 도공액(도공칼라)의 유동성이 개선되어 생산 속도가 향상될 수 있고, 다양한 초지 방식에 용이하게 적용될 수 있다.

Description

잉크젯 전사용지 및 그 제조방법{TRANSFER PAPER FOR INK-JET PRINTING AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 고품질의 고속 출력을 위한 용지에 관한 것으로, 구체적으로는 잉크의 건조성 및 전사 농도를 개선할 수 있는 잉크젯 전사용지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

2000년대 초반만 해도 국내외에 잉크젯 승화 전사용지(이하 “전사용지” 라고 함)를 생산하는 업체는 소수에 불과하였으나 잉크젯 승화 전사용지 기술의 편리성, 경제성, 고품질을 바탕으로 텍스타일 시장에서 침염시장과 그라비아(gravure) 전사용지 시장을 잉크젯 승화 전사용지 기술이 빠르게 대체하고 있다. 잉크젯 승화 전사용지는 기존 기술과 비교하여 비교적 공정이 간단하고 다양한 색상 표현이 가능할 뿐만 아니라 경제적으로도 다품종 소량 생산에 적합하여 생산 lot가 점점 줄어드는 텍스타일 시장에 적합한 생산 방식으로 자리 매김 하였다.

잉크젯 승화 전사용지 기술이 발전하면서 전사용지 뿐만 아니라 하드웨어인 출력기 시장도 기술의 발전이 급속도로 진행되고 있다. 잉크젯 출력기의 단점이었던 폭의 제한과 낮은 출력 속도를 극복한 장폭 고속 출력기가 보편화됨에 따라 고속 출력기에 적합한 전사용지의 품질 확보가 시급하게 요구되었다.

종래에는 잉크의 빠른 건조를 위하여 원지의 기공률을 조절하는 방법을 적용한 바 있으나, 이러한 방법은 양키 드라이어(yankee dryer)를 사용하는 초지방식에서만 적용이 가능하며, 일반적인 장망(fourdrinier) 초지 방식 또는 갭 포머(gap former)형 초지 방식에는 적용이 불가하다는 제한이 있다. 또한, 종래의 잉크젯 승화 전사용지에 사용되는 조성물은 고점도의 특성으로 인하여 도공액(도공칼라)의 유동성(레올로지)이 저하하는 문제점과 낮은 고형분 농도로 인한 건조부하의 단점을 가진다.

이에, 기존의 저속 출력기에 맞추어 설계된 잉크젯 승화 전사용지의 품질을 고속 출력 잉크젯 승화 전사용지에 적합하도록 개선하면서도 일반적인 초지 방식으로 적용이 용이한 제품의 개발이 필요하다.

본 발명은 고속 출력 시의 품질 향상을 위하여 잉크 건조성 및 전사 농도를 개선할 수 있는 잉크젯 전사용지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 잉크젯 전사용지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전사 도공층의 구성으로,

증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분 50 내지 200중량부를 포함하는, 잉크젯 전사용지를 제공한다.

일 구현예에 따르면, 증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분 60 내지 100중량부를 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 증점제는 치환도(degree of substitution, DS) 0.6~1.0의 Na-CMC 일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 입상 전분의 평균 입경(D50)은 10~50㎛일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 입상 전분은 변성전분, 생전분 및 전분 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 비호화 전분일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 원지층의 전사 도공층이 도포되지 않은 다른 면에 백(back) 도공층을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분 50 내지 200중량부를 상온에서 물과 혼합하여 원지층의 일면에 도포함으로써 전사 도공층을 형성하는 단계를 포함하는, 잉크젯 전사용지의 제조방법을 제공한다.

일 구현예에 따르면, 상기 원지층의 전사 도공층이 형성되지 않은 다른 면에 백(back) 도공층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 전사 도공층은 원지층의 일면에 1 층 또는 2 층으로 형성될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 전사 도공층의 건조 후 도공량은 1~10g/㎡일 수 있다.

일 구현예에 따르면, Gurley법으로 측정한 원지층의 투기도(기공률)는 20~60초일 수 있다. 또한 전사 도공층이 형성된 전사용지의 투기도는 3,000 내지 12,000초일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 전사 도공층을 형성하기 위한 도공 방식으로 에어-나이프(air-knife), 와이어 권취 로드(wire wounded rod) 및 커튼(curtain) 도포 방식으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

기타 본 발명에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 잉크젯 전사용지는 고속화된 출력기의 요구에 적합하도록 잉크 건조성, 전사 농도 및 전사 효율이 개선되고, 도공액(도공칼라)의 유동성이 개선되어 생산 속도가 향상될 수 있고, 다양한 초지 방식에 용이하게 적용될 수 있다.

도 1 내지 5는 입상 전분의 종류 및 크기에 따른 입자의 분포를 나타내는 도공층의 사진이다.
도 6은 입상 전분의 함량 별 입자의 분포를 나타내는 도공층의 사진이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서 내에서 특별한 언급이 없는 한, "내지"라는 표현은 해당 수치를 포함하는 표현으로 사용된다. 구체적으로 예를 들면, "1 내지 2"라는 표현은 1 및 2를 포함할 뿐만 아니라 1과 2 사이의 수치를 모두 포함하는 것을 의미한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 잉크젯 전사용지는 증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분 50 내지 200중량부를 포함하는 전사 도공층이 원지층의 일면에 형성된, 잉크젯 승화 전사용지를 제공한다.

전사 도공층은 잉크젯 인쇄로 인쇄된 잉크를 수용하였다가 적절한 열과 압력이 가해지면 잉크를 방출하는 역할을 한다. 만일 인쇄된 잉크가 신속히 건조되지 않으면 이미지가 인쇄된 전사용지를 권취하여 롤로 제조할 때 종이 뒷면에 이미지가 오프셋 되어 이미지 품질을 저해하고 추후 전사된 이미지에 고스트 현상을 야기할 수 있다. 고스트 현상이란, 의도하지 않은 이미지의 잔상이 나타나는 현상을 의미한다.

따라서 전사하고자 하는 이미지의 선명성을 향상시키기 위해서는 인쇄된 잉크가 전사용지에 신속하게 흡수되고 건조될 필요가 있다.

또한, 전사 도공층에 흡수된 잉크는 필요시에 전사하고자 하는 대상(예를 들어, 직물)으로 충분히 전달되어야 한다.

일구현예에 따르면, 증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분을 50중량부 이상, 또한 60중량부 이상, 예를 들면 200중량부 이하, 또한 150중량부 이하, 100중량부 이상 포함할 수 있다. 입상 전분의 함량이 지나치게 낮을 경우 잉크의 건조 속도가 저하할 수 있고, 반대로 지나치게 높을 경우 잉크의 잔류농도가 높아 전사효율이 낮아질 수 있다.

또한, 상기 증점제로 사용될 수 있는 Na-CMC의 치환도(degree of substitution, DS)는 0.6~1.0일 수 있고, 예를 들면 0.6 이상, 또한 0.7 이상, 또한 0.8 이상, 예를 들면 0.95 이하일 수 있다. 치환도가 지나치게 낮을 경우 배리어(barrier) 성능이 저하하여 전사율 및 전사 농도가 저하할 수 있고, 치환도가 지나치게 높을 경우 배리어 성능이 지나치게 높아 잉크 건조성이 저하할 수 있다.

일반적으로 종이의 제조 공정에는 전분이 많이 사용된다. 전분은 종이의 형태가 형성되기 전, 펄프로부터 기원하는 셀룰로오스 섬유 재료를 바인딩하기 위한 바인더로서 다른 원료와 함께 투입되거나, 종이의 형태가 형성된 후에 종이의 겉면에 도포될 수 있다. 하지만 기존 제지 공정에서 전분을 사용하는 형태는 전분을 용매와 혼합한 후 가열하여 호화시킨 상태로 사용하는 것이다. 본 발명에서는 입자 상태인 전분을 증점제와 혼합한 후 호화시키지 않은 상태로 종이의 겉면에 도공층을 형성한다. 그렇게 함으로써 별도의 무기 필러(예를 들어, 규산칼슘, 탈크, 탄산칼??, 알루미늄-마그세슘 규산염 등)를 사용하지 않으면서 전분 입자가 필러 역할도 동시에 할 수 있다. 본 발명자들은 비호화 입상 전분을 사용함으로써 건조성 및 전사 효율이 동시에 향상되고, 도공액의 농도가 높아 건조부하가 감소할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.

일 구현예에 따르면, 전분의 평균 입경은 10~50㎛, 예를 들면 10㎛ 이상, 20㎛이상, 30㎛ 이상, 또한 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하일 수 있다. 또한, 구체적으로 예를 들면 10 내지 20㎛일 수 있다. 전분 입자의 크기가 지나치게 작을 경우, 건조성 개선 효과가 미흡할 수 있고, 지나치게 클 경우 도공층 표면에 묻어 나와 오염을 유발할 수 있다.

상기 전분은 변성전분, 생전분 및 전분 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

변성전분으로는 양성전분, 산화전분, 에스테르화 전분, 에테르화 전분 등을 포함할 수 있다. 생전분으로는 소맥 전분, 옥수수 전분, 고구마 전분, 감자 전분, 타피오카 전분, 밀가루 전분 등을 포함할 수 있다. 전분 유도체로는 덱스트린 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 전분은 예를 들면, 에테르화 전분을 포함할 수 있다.

구체적으로 예를 들면, 양성전분은 3급 양성전분, 4급 양성전분 등을 포함할 수 있고, 예를 들면 아미노알킬 전분을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

산화전분으로는 차아염소산 산화전분, 디알데히드 전분 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

변성전분으로는 에스테르화 전분, 에테르화 전분, 아세틸아디핀산이전분(Acetylated Distarch Adipate), 아세틸인산이전분(Acetylated Distarch Phosphate), 옥테닐호박산나트륨전분(Starch Sodium Octenyl Succinate), 인산이전분(Distarch Phosphate), 인산일전분(Monostarch Phosphate), 인산화인산이전분(Phosphated Distarch Phosphate), 초산전분(Starch Acetate), 히드록시프로필인산이전분(Hydroxypropyl Distarch Phosphate)등의 산분해전분, 산처리전분, α화 전분, 가용성 전분α화전분, dextrin, 가교전분 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 전분은 특히 양성전분, 산화전분, 에스테르화 전분, 에테르화 전분일 수 있고, 특히 바람직하게는 에스테르화 전분일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 증점제 100중량부에 대하여, 입상 전분 50 내지 200중량부를 상온에서 혼합하여 전사 도공층을 형성하는 단계를 포함하는, 잉크젯 전사용지의 제조방법을 제공한다.

일 구현예에 따르면, Gurley 법으로 측정한 원지층의 투기도(기공률)는 20~60초일 수 있다. 또한 평량은 30 g/m²이상, 40 g/m²이상 또는 50 g/m²이상이고 100g/m² 이하일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 전사 도공층의 건조 후 도공량은 1~10g/㎡, 예를 들면 2g/㎡이상, 3g/㎡이상 또는 8 g/㎡ 이하, 5g/㎡ 이하일 수 있다.

상기와 같은 투기도와 평량 범위에서 도공층의 잉크가 원지층으로 흡수되는 정도를 감소시키면서도 잉크 건조 속도를 빠르게 하여 전사 도공층의 표면에 출력 잉크가 잔류하는 현상(hold out) 면에서 유리하고, 가열 전사 시 승화 잉크가 전사용지 이면으로 침투하는 것을 감소시켜 이면 배리어 면에서도 유리하다.

또한 도공층이 형성된 전사용지의 투기도는 Gurley 법으로 측정하였을 때 3,000 내지 12,000초 일 수 있다.

본 명세서에서 사용한 '원지' 또는 '원지층'이라는 용어는 펄프로부터 유래하는 셀룰로오스 섬유 재료로 제조된 종이로서 어떠한 도공층도 형성되기 전의 종이를 의미한다.

상기 전사 도공층을 형성하기 위한 도공 방식으로는 에어-나이프(air-knife), 와이어 권취 로드(wire wounded rod) 및 커튼(curtain) 도포 방식으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전사 도공층의 도공량은 1~10g/㎡, 예를 들면 1g/㎡ 이상, 2g/㎡ 이상, 3g/㎡ 이상, 또한 10g/㎡ 이하, 8g/㎡ 이하, 5g/㎡ 이하, 4g/㎡ 이하일 수 있다.

또한, 일 구현예에 따르면, 전사 도공층이 형성된 원지층의 반대쪽 면에 백(back) 도공층을 더 형성할 수도 있다. 백(back) 도공층은 전분, 폴리비닐알콜, 클레이 또는 탈크와 같은 안료 등의 혼합물을 도포하여 형성되며, 전사 도공층 상에 인쇄된 잉크가 원지층을 통과하여 전사용지 이면으로 배어 나오는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 백 도공층에 사용되는 전분은 물에 용해되고 가열 등에 의해 되어 호화된 상태로 원지층의 다른 면에 도포되기 때문에 비호화 입상 형태로 도포되는 전사 도공층 내부의 전분과는 구별되어야 한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 다음의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~5 및 비교예 1~5

표 1과 같은 조성으로 도공층 조성물을 제조하였다.

구체적으로, Na-CMC 및 변성전분 파우더(평균 입경 13~14um, 구형 에스테르화 전분 입자)를 배합 용기에 투입하고, 상온에서 농도에 맞게 물을 부어 강하게 교반하여 도공층 조성물을 제조한 후, 농도를 확인하였다.

Gurley 투기도 20 내지 60초의 특성을 가지는 원지를 준비하였다. 로드 바를 이용하여 상기 원지의 표면에 도공층 조성물을 도포하고 건조한 후, 무게를 측정하여 도공량을 확인하였다.

실험예 1: 전사용지 평가

각각의 도공층 조성물이 코팅된 전사용지를 잉크젯 출력기에 세팅하고, MIMAKI JV-33, 160A, 잉크테크 잉크를 사용하여 표준 이미지를 인쇄한 후 핫플레이트(hot plate) 위에 출력된 전사용지와 전사될 섬유(폴리에스터)를 겹치게 두고 전사과정에서 섬유 배면으로 전사잉크가 베어나오는 현상으로 인해 핫플레이트가 오염되는 것을 방지하기 위해 섬유 배면에 오염방지용 백지를 추가한 후에 200℃, 20psi, 35sec로 평판전사(Air Fusion)를 한 후 전사품질을 평가하였다.

전사된 섬유와 전사 후 남아있는 전사용지 상의 4가지 색상(CMYK) 부분의 농도를 광학농도계로 측정하였다.

전사농도는 섬유에 전사된 색상의 농도를 G. macbeth Spectro Eye에 의해 평가한 농도를 의미하고, 잔류농도는 전사 후 전사용지에 남아있는 색상의 농도를 의미하고, 출력농도는 잉크젯 출력기를 통해 전사용지에 출력된 색상의 농도를 의미한다.

전사율은 (1-잔류율)% 이고 잔류율(%)은 잔류농도/출력농도*100 로 계산한다.

건조성(5점법)은 (표준 이미지 5개(가로 5cm, 세로 3cm)를 인쇄 후 30초 경과한 후 매 15초 마다 표준이미지에 백지를 덮고 고무롤러로 5회 왕복하여 백지에 묻어 나온 이미지를 디지털카메라로 촬영하여 5 곳의 건조 정도를 한도견본과 비교하여 육안 상대 평가하였다.

표 1의 100g/m² 조성에 대한 전사품질 평가 결과를 표 2에, 80g/m² 조성의 결과를 표 3에, 70g/m² 조성의 결과를 표 4에, 57g/m² 조성의 결과를 표 5에, 45g/m² 조성의 결과를 표 6에 나타내었다.

실험예 2: 전사용지 관찰

전분입자의 형태 및 크기에 따른 건조 개선 효과를 확인하기 위하여, 표 7과 같은 각각의 조성물이 도포된 전사용지를 사용하였다.

구체적으로, 로드 바를 이용하여 원지의 편면에 CMC와 전분 혼합액을 2.5g/m² 도포한 후, 전자현미경(JEOL, FE-SEM)으로 관찰하여 도 1 내지 5에 나타내었다.

상기 결과에 따르면, 전분 입자가 클수록 도공방식에 제약이 있어 적용이 어렵고 도공 후 도공층 바깥으로 입자가 돌출되어 잉크젯 출력시 헤드를 오염시킬 우려가 있다. 반대로 입자가 너무 작으면 건조개선 효과가 감소한다.

입자의 형태에 따른 차이는 크지 않지만 구형이 도공방식에 보다 적합하다.

비교예 6

표 8과 같은 조성을 적용한 것을 제외하고, Gurley 투기도 21.3초, 평량 65g/m²의

원지에 대하여 실시예와 동일한 방법으로 도공층을 형성하고, 실험예 1과 같은 방법으로 평가하였다.

투기도는 L&W Air Permeability 측정설비로 측정되었다.

클레이를 적용한 경우의 평가 결과는 표 9에 나타내었다.

비교예 7

표 10과 같은 조성을 적용한 것을 제외하고, Gurley 투기도 21.3초, 평량 65 g/m²의 원지에 대하여 실시예와 동일한 방법으로 도공층을 형성하고, 실험예 1과 같은 방법으로 평가하였다.

투기도는 L&W Air Permeability 측정설비로 측정되었다.

표 9 및 10에 나타난 바와 같이, 클레이 또는 실리카와 같은 안료를 사용하는 경우 전사율, 전사농도, 잔류농도, 건조성 면에서 전분입자를 사용하는 실시예에 비하여 품질이 저하함을 알 수 있다.

상기 결과에 따르면, 본 발명에 따른 잉크젯 전사용지는 건조성을 개선하여 전사농도, 잔류농도, 출력농도 및 전사율을 향상시키는 효과를 확인하였다.

이상으로 본 발명에 대한 구체적인 내용을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 하나의 양태일 뿐이고, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아니한 것은 명백한 것이다.

Claims

증점제 100중량부에 대하여, 비호화 입상 전분 100 내지 150중량부를 포함하고, 별도의 무기 필러를 포함하지 않는 전사 도공층이 원지층의 일면에 형성된, 잉크젯 전사용지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 증점제는 치환도(degree of substitution, DS)가 0.6~1.0인 Na-CMC인 것인, 잉크젯 전사용지.
제1항에 있어서,
상기 비호화 입상 전분의 평균 입경이 10~50㎛인 것인, 잉크젯 전사용지.
제1항에 있어서,
상기 비호화 입상 전분이 변성전분, 생전분 및 전분 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 비호화 전분인 것인, 잉크젯 전사용지.
제1항에 있어서,
원지층의 전사 도공층이 도포되지 않은 다른 면에 백(back) 도공층을 더 구비하는, 잉크젯 전사용지.
증점제 100중량부에 대하여, 비호화 입상 전분 100 내지 150중량부를 상온에서 물과 혼합하고 별도의 무기 필러를 첨가하지 않은 도공액을 원지층의 일면에 도포함으로써 전사 도공층을 형성하는 단계를 포함하는, 잉크젯 전사용지의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 원지층의 전사 도공층이 형성되지 않은 다른 면에 백(back) 도공층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 잉크젯 전사용지의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 전사 도공층이 원지층의 일면에 1층 또는 2층으로 형성되는 것인, 잉크젯 전사용지의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 전사 도공층의 건조 후 도공량이 1~10g/㎡인 것인, 잉크젯 전사용지의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 원지층의 Gurley 법으로 측정한 투기도가 20~60초인, 잉크젯 전사용지의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 전사 도공층을 형성하기 위한 도공 방식으로 에어-나이프(air-knife), 와이어 권취 로드(wire wounded rod) 및 커튼(curtain) 도포 방식으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 잉크젯 전사용지의 제조방법.