KR102657470B1 - 잉크 차단 기능이 있는, 종이를 캐리어로 하는 승화 인쇄용 전사 재료 - Google Patents

잉크 차단 기능이 있는, 종이를 캐리어로 하는 승화 인쇄용 전사 재료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일 면에 색-수용 층이 코팅된 원지를 포함하는 염료 승화 공정용 전사 재료에 있어서, 상기 원지는 펄프의 질량에 대하여 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리머 분산물을 적어도 1.5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 전사 재료에 관한 것이다. 본 발명은 또한, (a) 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계로, 원지를 제조하는 중에 펄프의 질량에 대해 적어도 1.5 중량%의 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머 분산물이 펄프 현탁액에 첨가되는, 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계; (b) 원지를 건조 및 평활화하는 단계; (c) 원지의 표면에 색-수용 층을 적용하는 단계; 및 (d) 단계 (c)에서 얻은 전사 재료를 건조시키는 단계들을 포함하는, 본 발명에 따른 전사 재료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 승화에 의해 수용 재료 위에 이미지를 전사하기 위한 방법으로, 잉크젯 인쇄 방법에 의해 본 발명에 따른 전사 재료에 이미지가 인쇄되고, 상기 이미지는 승화에 의해 수용 재료 상에 전사되는 것을 특징으로 하는 이미지 전사 방법에 관한 것이다.

Description

잉크 차단 기능이 있는, 종이를 캐리어로 하는 승화 인쇄용 전사 재료
본 발명은 염료 승화 공정용 전사 재료 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 전사지로부터 수용 재료 상으로 잉크젯 인쇄 이미지를 전사하는 방법에 관한 것이다.
유연한 시트형 전사 재료를 먼저 인쇄하고, 인쇄 이미지를 인쇄 대상으로 전사하는 전사 인쇄 공정은, 섬유 또는 기계적인 이유로 직접 프린팅 공정으로는 제대로 인쇄할 수 없는 강체와 같은 인쇄 재료에 사용할 수 있다. 이러한 전사 인쇄 공정의 특정 실시형태가 예를 들어 B. Thompson: Printing Materials - Science and Technology(1998), 468 페이지에 설명된 염료 승화 공정(dye sublimation process)이다. 이 방법에서, 인쇄 잉크를 사용하여 인쇄할 이미지 전사 재료에 적용한다. 인쇄 잉크는 인쇄물이 열에 노출되어 건조되고, 궁극적으로 인쇄될 재료에 이미지로서 다시 기체 상태로 증착된다. 승화 염료는 예를 들어 직물에 개별적이고 개인화된 인쇄를 가능하게 하는 디지털 인쇄, 특히 잉크젯 인쇄 공정에 의해 전사 재료에 유리하게 적용될 수 있다. 승화에 의해 최종 인쇄 기재로 전사될 수 있는 염료를 사용한 잉크젯 인쇄 공정용 인쇄 잉크가 예를 들어 DE 102 46 209 A1에 기재되어 있다.
전사될 인쇄 이미지가 잉크젯 인쇄 기술에 의해 인쇄되는 전형적인 전사 재료는 색-수용 층으로 코팅된 캐리어, 예를 들어 원지를 포함한다.
염료 승화 공정에 적합한 전사 재료는 한편으로는 전사될 이미지로 인쇄할 때 잉크 액체를 잘 흡수할 수 있어야 하는데, 그렇지 않으면 인쇄 선명도가 저하되기 때문이다. 한편, 다른 한편으로는, 인쇄 이미지를 인쇄할 재료로 전사하는 동안 승화 가능한 염료는 가능한 한 적게 손실되어야 한다. 이상적으로는, 인쇄 이미지가 전사 재료에서 인쇄될 재료로 전사될 때, 캐리어의 종이 내부와 전사 프레스 표면에 침투하여 발생하는 승화성 염료의 손실(소위 잉크 침투(ink penetration))을 완전히 방지해야 한다.
이전에 승화 인쇄에 사용하기 위해 시판되는 전사 재료는 기본적으로 두 그룹으로 나눌 수 있다. 한편으로는, 필름-형성 바인더가 색-수용 층에 사용되고, 필름-형성 바인더가 이미 잉크 침투에 대해 특정 장벽 기능을 가지고 있는 전사 재료 그룹이 있다. 다른 한편으로는, 주로 색-수용 층에 필름-형성 바인더를 사용하지 않는 미세다공성 색-수용 층이 사용된다. 마지막으로 언급한 이들 제품에서, 잉크 침투는 캐리어 후면 또는 캐리어와 색-수용 층 사이에 적어도 하나의 장벽 층을 적용함으로써 해결된다. 그러나 생산 중 및 후속 적용 모두에서 장벽 층의 점착성(tackiness)으로 인해 문제가 발생한다. 응용 분야의 또 다른 문제는 장벽 층을 적용함으로써 컬(curl) 특성(원치 않는 용지의 감김(rolling))이 현저하게 저하된다는 것이다.
EP 1 101 682 A1호에는 인쇄되는 면에 공기 투과도(air permeability)가 낮은 코팅 종이가 기재되어 있다. 이는 승화 전사 단계 동안 승화성 염료의 일부가 캐리어의 다공성 종이 내부에 침투하여 궁극적으로 인쇄될 재료로 전사할 수 없는 것을 방지하기 위한 것이다. 그러나, 인쇄면의 다공성이 낮은 종이는 특히 높은 인쇄 속도에서 잉크젯 잉크를 매우 느리게 흡수하여, 건조가 느리고 하고, 표면에 잉크 번짐이 발생하여 인쇄 선명도가 만족스럽지 않게 한다.
이것은 또한 팽윤성, 비다공성 색-수용 층을 갖는 EP 1 878 829 A1호에 기재된 전사 재료에도 적용된다. EP 1 878 829 A1호는 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PES), 폴리아크릴레이트 및 추가의 합성 열가소성 폴리머와 같은 합성 폴리머를 원지(base paper)에 추가 코팅으로 사용하면, 염료 승화법에 의해 인쇄될 재료 상으로 전사되는 인쇄 이미지의 품질 특성이 저하될 것이라고 설명한다. 이는, 이들 폴리머가 불리하게도 높은 색 보유력을 가져서 염료의 전사율이 더 낮아지기 때문이다.
US 2008/229962 A1호는 실리카 및 비교적 적은 양의 결합제를 함유하여 상당한 공기 투과도를 갖는 원지용 코팅을 제안한다. 그에 따라 전사될 이미지가 있는 전사 재료의 인쇄 중에 잉크 액체의 흡수는 양호해지지만, 이 코팅은 염료의 침투, 즉 종이 내부로의 침투 그리고 궁극적으로 이미지화될 재료로 전사하는 동안 전사 프레스의 표면에의 침투의 결과로 승화성 염료의 손실을 충분히 방지하지 못한다.
EP 3 302 991 A2호는 또한 우수한 잉크 흡수 및 인쇄 품질을 특징으로 하는, 소량의 결합제 및 무기 충전제를 갖는 다공성 색-수용 층을 기술하고 있다. 승화성 염료의 손실을 방지하기 위해, 전사 재료 후면 또는 원지와 잉크 수용 층 사이에 장벽 층을 형성한다. 그러나 한쪽 면에 도포된 폴리머계 장벽 층으로 인해, 원지의 컬 특성이 증가하여, 이후 공정에서 문제가 된다. 또한 배면에 도포된 장벽 층은 배면의 점착성으로 이어져, 염료 승화 공정에서 전사 재료를 도포하는 동안 전사 프레스의 표면에 전사 재료가 바람직하지 않게 부착될 수 있다.
소위 열전사 재료가 DE 10 2014 116550 A1호에도 기술되어 있다. 특히, 색-수용 층에는 융점이 35℃ 내지 150℃이고, 평균 입자 크기가 0.3 내지 5㎛인 열가소성 입자를 사용하는 것이 제안되어 있다. 열가소성 입자에 의해, 염료 승화법으로 인쇄 이미지를 전사하는 동안, 열전사 재료의 앞면에 색-수용 층의 부착이 평직물 상에서 최적화된다. DE 10 2014 116550 A1호의 색-수용 층은 완전 건조(bone dry)에서 결합제 함량이 55 내지 80%이고, 또한 안료를 함유할 수 있다. 색-수용 층에 함유된 바인더의 경우, 비다공성인 필름형 층이 안료의 존재 하에서도 존재한다. 따라서 DE 10 2014 116550 A1호에 기술된 공정의 단점은 미세 다공성 색-수용 층이 사용될 때보다 건조 속도가 상당히 느려서 잉크젯 잉크 액체가 매우 느리게 흡수된다는 점이다. 고속의 인쇄 속도에서 느린 건조로 인해 전사 재료 표면에 잉크가 흘러 인쇄 이미지의 인쇄 선명도가 만족스럽지 않게 된다. 또한, 섬유에 대한 열전사 재료의 앞면의 눈에 띄는 접착력을 얻기 위해서는 색-수용 층에 많은 양의 열가소성 입자가 사용되어야 한다. 색-수 용층에 있는 열가소성 입자의 양이 많기 때문에, 전사 재료의 인쇄 품질(선 선명도)과 전사 품질(섬유 상에서의 광학 밀도)이 크게 저하될 수 있다. 이 접근 방식으로는 인쇄 및 전사 품질과 독립적으로 직물 접착력을 제어하는 것도 불가능하다.
종래 기술의 이러한 배경에 대해, 본 발명의 목적은 염료 승화 공정을 위한 전사 재료를 제공하는 것으로, 상기 전사 재료는 전사 캐리어를 통한 승화성 염료의 침투를 허용하지 않거나 허용하더라도 아주 소량만 허용하고, 이 전사 재료를 사용하면 종래 기술의 전사 재료의 공지된 문제점이 발생하지 않는다.
상기 목적은 일 면에 색-수용 층이 코팅된 원지를 포함하는 염료 승화 공정용 전사 재료로, 상기 원지는 펄프의 건조 중량에 대하여 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리머 분산물을 적어도 1.5 중량% 함유하는 전사 재료에 의해 달성된다.
놀랍게도, 본 발명에 따라 전사 재료의 원지에 적어도 명시된 양의 특정 폴리머 분산물 및 이들의 혼합물을 도입하면, 승화성 염료를 염료 승화 공정에 사용할 때, 승화성 염료의 침투를 현저하게 개선하고 심지어는 방지하는 것을 알게 되었다. 과학적 이론에 얽매이지 않고, 본 발명에 따른 전사 재료의 원지 내 폴리머 분산물은, 원지가 추가 장벽 층에 의해 완전히 밀봉될 필요가 없이, 승화성 염료 잉크에 대한 장벽(barrier)을 형성하는 것으로 보인다. 여기서 장벽 효과는 승화성 염료와 특정 폴리머 사이의 수착(sorption) 과정에 기반한 것으로 보이다. 본 발명에 따른 전사 재료에는 추가적인 장벽 층이 필요하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 전사 재료는 예를 들어 점착성, 손상된 컬 특성 및 색-수용 층의 지나친 다공성, 잉크의 느린 건조 및 번짐(bleeding) 및 이와 관련된 불만족스러운 인쇄 선명도와 같은 상기 장벽 층의 적용과 관련된 단점이 없다.
본 발명에 따른 전사 재료는 원지를 포함한다.
원지는 바람직하게는 미코팅 또는 표면-사이징된(surface-sized) 종이이다. 펄프 섬유, 알킬펜텐 다이머, 지방산 및/또는 지방산 염과 같은 사이징제 이외에, 원지는 에폭시화 지방산 아미드, 알케닐 또는 알킬 숙신산 무수물, 전분, 나무 수지, 폴리아민-폴리아미드 에피클로로히드린 같은 습윤 고형물, 음이온성, 양이온성 또는 양쪽성 폴리아미드 같은 건조 고형물, 형광 증백제, 안료, 염료, 소포제, 및 제지 산업에 알려진 추가 화학 첨가제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 첨가량이 0.2% 이하인 사이징제, 첨가량이 0.5% 이하인 습윤 고형물 및 첨가량이 1.0% 이하인 건조 고형물이 종이 생산에 사용된다. 이 경우 추가된 양은 재료 사이클에서 비용과 불필요하고 통제되지 않은 에이전트의 다중 회로를 피하기 위해 가능한 한 적게 계량된다.
원지 표면이 사이징될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 사이징제는 예를 들어 폴리비닐 알코올 또는 전분 덱스트린 또는 산화 전분 또는 전분 에테르와 같은 변성 전분이다. 원지는 상단 와이어를 사용하거나 사용하지 않고 Fourdrinier 기계에서 생산할 수 있다. 원지의 평량은 30 내지 200 g/㎡, 특히 40 내지 120 g/㎡일 수 있다. 원지는 비압축 형태 또는 압착(평활) 형태로 사용할 수 있다. 밀도가 0.6 내지 1.05 g/㎤, 특히 0.70 내지 0.9 g/㎤인 원지가 특히 적합하다. 평활화는 캘린더 가공으로 일반적인 방식으로 수행할 수 있다.
이러한 목적에 전형적인 임의의 펄프는 원지의 제조에 사용될 수 있다. 원지 제조용 펄프는 분쇄 후 섬유질 함량이 200㎛ 미만이고, 10 내지 35 중량%이며, 평균 섬유 길이가 0.5 내지 0.75㎜인 유칼립투스 펄프가 바람직하다. 200㎛ 미만의 제한된 섬유 함량을 갖는 펄프를 사용하면 필러를 사용할 때 발생하는 강성 손실이 감소되는 것으로 밝혀졌다.
활엽수 펄프(NBHK-Northern Bleached Hardwood Kraft Pulp) 및 침엽수 펄프를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 원지는 펄프의 질량에 대해 적어도 1.5 중량%의 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머 분산물(이하에서, 또한 본 발명에 따른 폴리머 분산액이라고도 함)을 함유한다.
본 발명에 따른 폴리머 분산물을 적어도 1.5중량% 사용하면 놀랍게도 종래 기술에서와 같이 추가적인 장벽 층을 필요로 하지 않고서도 전사 재료의 장벽 특성이 상당히 개선된다. 본 발명에 따라 사용되는 폴리머 분산물의 양은 예를 들어 사이징제, 습윤 고형물 또는 건조 고형물과 같이 원지의 제조에 사용되는 전형적인 폴리머 분산물의 양보다 분명히 더 많다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리아크릴레이트는 예를 들어 스티렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머 또는 메틸 메타크릴레이트이다. 스티렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머에서 알킬은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 및/또는 헥실을 의미한다. 스티렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머의 알킬은 바람직하게는 에틸 또는 부틸이다. 코폴리머는 스티렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머의 알킬 아크릴레이트 부분에서 전술한 알킬기의 혼합물로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 폴리에스테르는 바람직하게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락타이드, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐 및 폴리이소부틸렌이 폴리올레핀으로 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 원지는 펄프의 질량에 대해 적어도 2 중량%, 특히 적어도 2.5 중량%, 바람직하게는 적어도 3 중량%의 본 발명에 따fms폴리머 분산물을 함유한다. 그러한 전사 재료는 더 개선된 장벽 효과를 가져서, 그러한 전사 재료의 경우에 잉크 침투의 상당한 감소가 있음이 밝혀졌다. 폴리머 분산물이 원지의 두께에서 균일하게 분포되는 경우 특히 실용적인 것으로 입증되었다. 이것은 기본 재료의 전체 영역에 걸쳐 특히 높은 수준의 일정한 장벽 효과를 보장한다.
펄프 섬유 이외에, 다른 천연 또는 합성 섬유의 일부도 원지를 제조하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 전체 섬유 질량 중 기타 섬유의 함량은 40 중량% 미만이고, 보다 바람직하게는 기타 섬유의 함량은 20 중량% 미만이다.
바람직한 실시형태에 따르면, 원지는 펄프의 질량에 대해 적어도 5 중량%, 특히 5 내지 20 중량%, 매우 특히 바람직하게는 8 내지 15 중량%의 합성 섬유 특히, 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유한다. 합성 섬유는 바람직하게는 2 내지 6㎜, 바람직하게는 4 내지 6㎜의 길이를 갖는다. 합성 섬유의 직경은 30 내지 110㎛, 바람직하게는 50 내지 100㎛일 수 있다.
원지에 합성 섬유를 추가로 사용함으로써 본 발명에 따른 전사 재료의 장벽 효과가 더욱 향상될 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 전사 재료의 잉크 침투율(ink penetration)은 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 특히 바람직하게는 15% 미만이다. 실제로는 최대 30%의 잉크 침투가 허용되지만 승화 가능한 염료의 손실이 발생한다. 잉크 침투율이 20% 이하인 전사 재료는 염료 손실이 훨씬 적어 전반적으로 더 효율적이다.
원지는 충전제(filler) 및 안료(pigment)를 함유할 수 있다.
원지 제조를 위한 충전제 및 안료는 예를 들어 카올린, 석회석, 대리석 또는 백운석과 같은 천연 형태의 탄산칼슘, 침강 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 이산화티타늄, 탈크, 실리카, 산화알루미늄, 규산알루미늄 및 규산마그네슘 또는 실리카, 및 원지에서의 이들의 혼합물일 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 원지는 하나 이상의 안료를 펄프의 질량에 대해 적어도 5 중량% 함유한다. 소수성 안료, 특히 카올린, 탄산칼슘, 규산알루미늄 및 규산마그네슘 또는 실리카, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 특히 실제적으로 적합한 것으로 입증되었다. 본 발명에 따른 원지에 이러한 소수성 안료를 사용하면, 승화성 염료에 대한 장벽 효과가 추가로 개선된다는 것이 밝혀졌다. 과학 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 이것은 또한 승화성 염료와 소수성 안료 사이의 상호작용 또는 수착 과정을 기반으로 하는 것으로 보이며, 이를 통해 승화성 염료의 이주 속도(migration rate)가 상당히 감소된다. 이 상호작용은 비표면적이 높은 소수성 안료를 사용하여 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 소수성 안료는 80 ㎡/g보다 큰 비표면적을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전사 재료의 원지의 한쪽 면에 색-수용 층(color-receiving layer)이 코팅되어 있다. 색-수용 층은 인쇄될 원지의 측면에 배열된다.
색-수용 층은 다공성 또는 미세다공성 층일 수 있다. 본 발명의 의미에서 다공성 색-수용 층은 인쇄 전에 일련의 공기로 채워진 공동(공극)을 포함한다. 이러한 기공은 모세관력으로 인해 잉크를 매우 빠르게 흡수하여, 인쇄 이미지를 빠르게 건조시킬 수 있다. 필름형 색-수용 층과 대조적으로, 이러한 다공성 색-수용 층은 높은 함량의 안료 입자를 갖고, 비교적 낮은 함량의 (필름-형성) 바인더를 갖는다.
다공성 색-수용 층은 통기성(air permeability)이 높으며 이는 Bendtsen 방법으로 측정할 수 있다. 그의 공극 부피는 예를 들어 액체 흡수 측정 또는 수은 공극 측정법에 의해 검출 및 결정될 수 있다.
따라서 다공성 색-수용 층은 무기 안료 및 결합제를 함유한다. 실리카, 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 벤토나이트, 산화알루미늄 또는 산화알루미늄 수화물과 같은 음이온성, 중성 또는 단지 약한 양이온성 표면을 갖는 안료가 특히 바람직하다. 그러나 미립자 폴리머 화합물도 존재할 수 있으며, 고융점 열가소성 또는 열경화성 폴리머가 바람직하다. 본 발명의 추가 실시형태에서, 색상 흡수 층(color absorption layer)은 또한 둘 이상의 안료의 혼합물을 함유할 수 있다. 안료는 바람직하게는 100㎚ 내지 30㎛, 더 바람직하게는 200㎚ 내지 10㎛의 평균 입자 크기를 갖는다.
색-수용 층은 바람직하게는 추가로 고분자 결합제, 바람직하게는 친수성 고분자 결합제를 함유한다. 결합제(binder)는 수용성 결합제 또는 물에 분산된 결합제일 수 있다. 바람직한 결합제는 스티렌 코폴리머, 폴리비닐 알코올, 전분, 변성 전분, 폴리비닐 아세테이트, 아크릴레이트 또는 폴리우레탄 분산물이다. 안료 대 결합제의 질량비는 100:1 내지 100:50, 바람직하게는 100:40 내지 100:2이다.
색-수용 층의 도포 중량은 바람직하게는 1 g/㎡ 내지 50 g/㎡, 더욱 바람직하게는 3 g/㎡ 내지 30 g/㎡이다. Bendtsen에 따라 측정된 색-수용 층의 공기 투과도는 바람직하게는 100 mL/분 초과, 특히 바람직하게는 200 mL/분 내지 500 mL/분이다.
색-수용 층은 바람직하게는 수성 코팅 물질을 적용함으로써 종이 기재에 적용되며, 여기서 제지 산업에서 통상적인 적용 방법이 사용될 수 있다. 블레이드, 스크레이퍼, 필름 프레스 또는 커튼 코팅을 사용하는 것이 좋다. 특히 다층 커튼 코팅법이 바람직하다.
코팅 화합물은 습윤제(wetting agent), 농축기(thickener), 레올로지 보조제, 염료 및 형광 광택제(brightener)와 같은 추가의 전형적인 첨가제를 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 전사 재료에서 하나 이상의 추가 층이 원지와 색-수용 층 사이에 배열될 수 있다. 이들은 바람직하게는 친수성 결합제를 함유하는 층이다.
본 발명은 추가로 하기 단계를 포함하는 본 발명에 따른 베이스 물질의 제조 방법을 제공한다:
(a) 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계로, 원지를 제조하는 중에 펄프의 질량에 대해 적어도 1.5 중량%의 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머 분산물이 펄프 현탁액에 첨가되는, 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계;
(b) 원지를 건조 및 평활화하는 단계;
(c) 원지의 표면에 색-수용 층을 적용하는 단계; 및
(d) 단계 (c)에서 얻은 전사 재료를 건조시키는 단계.
본 발명에 따른 방법은 염료 승화법을 위한 전사 재료의 제조를 위한 종래 공지된 방법과 비교하여, 색-수용 층과 원지 사이에 또는 원지 뒷면(색-수용 층이 코팅되지 않은 면)에 장벽 층을 추가로 적용하는 단계가 생략되는 것을 특징으로 하는데, 이는 원지 제조시에 고분자 분산물을 첨가함으로써 장벽 효과가 나기 때문이다. 이를 통해 전사 재료 생산 중 공정 단계와 원자재를 절약할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 종래 기술로부터 공지된 공정보다 훨씬 더 효율적이다.
본 발명에 따른 전사 재료와 관련하여 위에서 주어진 사양은 본 발명에 따른 방법에 상응하게 적용된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 방법은 단계 (a)와 단계 (b) 사이에 하기 추가 단계 (a1)을 포함한다:
(a1) 사이즈 프레스 또는 필름 프레스에서 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 분산물을 적어도 1.0 g/㎡ 포함하는 함침 용액으로 원지를 함침(impregnation)시키는 단계.
함침 용액은 단계 (a)에서 원지 제조를 위한 펄프 현탁액에 이미 첨가된 폴리머 분산물과 동일한 폴리머 분산물을 포함할 수 있다. 원지를 추가로 함침하면 제지기의 젖은 단부에서 생산성 손실 없이 잉크 침투가 더욱 감소된다. 제지기의 젖은 단부에 다량의 폴리머 분산물을 사용하는 것은 일반적으로 피하는 데, 이는 입자의 전하 및 콜로이드 상호 작용에 기반한 백수 회로(white-water circuit)의 민감한 균형을 방해하고, 이는 제조 공정의 생산성에 불리한 영향을 미치기 때문이다. 제지기의 젖은 단부와 사이즈 프레스 또는 필름 프레스 모두에 폴리머 분산물을 추가하는 옵션은 생산 효율성을 악화시키는 공정-관련 리스크를 감소시킬 수 있음을 의미하는데, 이는 종이를 생산하는 중에 2개의 다른 시점에서 폴리머 분산물의 특정 총량이 도입되어, 제지기의 젖은 단부나 사이즈 프레스 또는 필름 프레스에서 폴리머 분산물의 농도가 국부적으로 과도하게 높게 되지 않아, 위에서 설명한 단점이 발생하지 않기 때문이다.
바람직한 실시형태에 따르면, 원지는 단계 (a1)에서 본 발명에 따른 폴리머 분산물의 적어도 1.5 g/㎡, 바람직하게는 적어도 2.0 g/㎡, 특히 바람직하게는 적어도 2.5 g/㎡, 매우 특히 바람직하게는 적어도 3.0 g/㎡인 함침 용액으로 함침된다.
본 발명에 따른 폴리머 분산물에 더하여, 단계 (a1)에서 사용되는 함침 용액은 종이 제조에 전형적으로 사용되며, 원지의 제조와 관련하여 상기 기재된 첨가제, 예를 들어 사이징제, 습윤 고형물, 건조 고형물, 광학 광택제, 충전제, 안료, 염료, 소포제 및 제지 산업에 알려진 추가 화학 첨가제를 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 또한 승화에 의해 수용 재료 상에 이미지를 전사하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전사 재료는 잉크젯 인쇄 공정에 의해 이미지로 인쇄되고, 이미지는 승화에 의해 수용 재료에 전사된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태에 따르면, 수용 재료는 폴리에스테르 직물, 폴리에스테르 부직포 또는 폴리에스테르로 코팅된 재료로부터 선택된다.
도 1은 본 발명에 따른 전사 재료의 단면을 개략적으로 도시한다. 여기서 도면부호 1은 종이로 된 베이스를 의미한다. 원지는 본 발명에 따른 폴리머 분산물을 함유한다. 원지의 한쪽 면에는 잉크젯 인쇄를 위한 색-수용 층(2)이 코팅되어 있다.
하기 실시 예들을 사용하여 본 발명을 추가로 설명한다.
실시 예
원지 제작(production of a base paper)
원지를 제조하기 위해 유칼립투스 펄프를 사용하였다. 그라인딩을 위해, 펄프는 리파이너의 도움으로 25°SR의 그라인딩 정도까지 약 5% 수성 현탁액(두꺼운 스톡)으로 그라인딩되었습니다. 얇은 재료에서 펄프 섬유의 농도는 펄프 현탁액의 질량에 대해 약 1 중량%였다. 0.15 중량%의 중성 사이징제, 알킬 케텐 다이머(AKD), 0.60 중량%의 습윤 강화제, 폴리아민-폴리아미드 에피클로로히드린 수지(Kymen®), 1.0 중량% 전분(C-Bond HR 35845) 및 30 중량%의 천연 분쇄 CaCO3와 같은 추가 첨가제를 얇은 스톡에 첨가했다. 양은 펄프 질량을 나타낸다. pH가 대략 7.5로 조정된 얇은 스톡을 헤드박스로부터 제지기의 와이어로 가져오고, 그 후 제지기의 와이어 섹션에서 웹의 탈수로 시트를 형성하였다. 프레스 섹션에서, 종이 웹은 웹 중량에 대해 60 중량%의 수분 함량으로 더 탈수되었다. 가열된 건조 실린더를 사용하여 제지기의 건조 섹션에서 추가 건조를 수행하였다. 기본(basis) 중량 63 g/㎡, 필러 함량 18 중량%, 수분 약 5.5%의 원지를 제조하였다.
색-수용 층용 코팅 재료의 제조(production of a coating material for the color-receiving layer)
부분 비누화 폴리비닐 알코올(Kuraray의 Mowiol® 18-88)의 9.5 중량% 수용액 557g을 48 중량%의 고형분을 함유하는 침전된 탄산칼슘(Schaefer Kalk의 Precarb® 800)의 희석 현탁액 441g에 첨가하였고, 용해 교반기를 사용하여 혼합물을 혼합하였다. 그런 다음 Air Products의 습윤제 Surfynol® 440을 0.5g 첨가하였다. 수득된 코팅 재료는 26.6 중량%의 고형물 함량, 150 mPas의 점도, 7.5의 pH 및 36 mN/m의 표면 장력을 갖는다.
전사 재료 생산(production of transfer material)
얻어진 표면을 사이징하고, 건조시키며, 평활화된 원지의 한 면을 잉크 수용 층용 코팅 재료로 코팅하였다.
본 발명에 따른 실시 예 및 비교 예의 제조
상술한 본 방법에 따라 아래의 표에 기재된 전사 재료를 제조하였다. 각각의 경우에서, 표 1의 첫 번째 열에 주어진 장벽 성분은 원지 제조 중에 유칼립투스 펄프에 대한 교환으로 사용되었다. 제1 비교 예는 펄프에 대한 교환으로 원지 제조시 추가의 장벽 성분을 첨가하지 않고 생성된 기재(base material)에 해당하므로 "장벽 성분이 없는"으로 지칭한다. 표의 첫 번째 열에서 "장벽 성분이 없고 장벽 층이 추가된" 비교 예는 전술한 방법에 따라 제조되었으나, 이 경우 제조시 원지에 장벽 성분이 첨가되지 않았고, 색-수용 층 반대쪽에 있는 원지 측면에는 예를 들어 완전히 가수분해된 폴리비닐 알코올(예: Mowiol® 28-99)과 같은 열가소성 폴리머로 제작된 장벽 층이 추가로 제공되었다.
전사 재료/*Advansa Standard 1.7-6-309 NSD 사용
원지에 첨가된 장벽 성분 장벽성분/중량% 광학 밀도 잉크 투과율 % 전사 공정에서 점착성 컬 평균
장벽 성분 없음 0 비교 4.31 80 등급 1 0
장벽 성분 없으나 추가 장벽층 0 비교 4.45 20 등급 3 5
PE 섬유(Advansa*) 5 비교 4.38 50 등급 1 0
스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머/PE 섬유(Plexthol DV 544/Advansa*) 1/5 본 발명 4.37 30 등급 1 0
스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머(Plexthol DV 544) 1 비교 4.35 50 등급 1 1
스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머(Plexthol DV 544) 3 본 발명 4.32 25 등급 1 0
스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머(Plexthol DV 544) 5 본 발명 4.51 10 등급 2 0
양이온 스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머(Eurocryl 2324) 1 비교 4.33 50 등급 1 1
양이온 스틸렌-알킬 아크릴레이트 코폴리머(Eurocryl 2324) 5 본 발명 4.47 0 등급 2 0
표 1에 열거된 데이터는 본 발명에 따른 기록 재료(recording material)의 원지에 본 발명에 따른 폴리머 분산물을 펄프의 질량에 대해 적어도 1.5 중량% 사용하면 원하는 장벽 효과, 즉 잉크 침투가 적다는 것을 보여준다. 이 경우 우수한 광학 밀도와 같은 긍정적인 특성은 인쇄 중에 유지되고, 전사 공정에서 매우 우수한 컬 거동과 낮은 점착성이 관찰된다. 우수한 장벽 특성, 전사 공정에서의 낮은 점착성 및 매우 우수한 컬 특성의 조합은 본 발명에 따른 기록 재료로만 달성될 수 있다. 표 1의 결과는 장벽 층이 없거나 추가 장벽 층이 있는 종래 기술에 설명된 기록 재료와 원지 내에 본 발명에 따른 폴리머 분산물이 펄프의 질량에 대해 1.5 중량% 미만인 기록 재료로는 이러한 특성 조합을 달성할 수 없음을 보여준다.
방법(methods)
생성된 전사 재료를 칼라 이미지로 인쇄하였다. 이 경우 Sawgrass의 승화 잉크 SubliJet IQ가 포함된 잉크젯 프린터 EPSON Workforce Pro WF 5110을 사용하였다.
잉크 침투 결정(determination the ink penetration)
시험될 승화 전사지는 프린트 챔버에서 23℃ 및 50% 습도의 표준 기후 조건 하에서 적어도 1시간 동안 DIN A4 포맷으로 저장된다.
인쇄는 상업적으로 이용 가능한 승화 데스크톱 프린터에서 수행된다. 인쇄 파일에는 검은색으로 인쇄할 잉크의 양을 다르게 줄인 10개의 원형 색상 필드가 포함되어 있다. 왼쪽 상단의 인쇄 필드는 100% 잉크량으로 인쇄되고, 다음은 각 경우에 10% 적은 잉크량으로 인쇄된다. 인쇄 필드 아래에서 필드 지정은 %로 지정되며, 100%-적용된 잉크량(%)로 표시된다. 예를 들어, 80% 잉크량으로 인쇄된 잉크 필드는 20%라는 문구로 표시된다. 도 2는 인쇄 파일을 보여준다.
인쇄한 후에, 종이를 표준 기후 조건에서 1시간 동안 건조시킨다. 그 후, 높이 표시기가 있는 Sefa ROTEX AUTO X REL 트랜스퍼 프레스에서 승화 공정을 수행한다. 이를 위해 오픈 트랜스퍼 프레스를 200℃로 가열한다. 온도에 도달하면, 직물을 먼저 기본 열판에 놓은 다음 인쇄면이 직물 방향을 향하도록 인쇄된 용지를 놓는다. 바로 그 후에, 표백된 펄프로 만든 80 g/㎡ 복사 용지인 소위 커버 용지를 인쇄된 승화 용지의 뒷면에 놓고 전사 프레스를 닫는다. 승화는 중간 접촉 압력에서 30초 동안 지속된다.
승화 시간이 경과한 후, 전사 프레스를 열고 3개의 층을 서로 조심스럽게 분리한다. 직물은 폐기된다. 승화 잉크는 뒷면으로의 잉크 침투가 불량한 경우 승화되며, 잉크 침투 강도에 따라 복사 용지에 다소 침전된다. 잉크의 양은 중요한 역할을 한다. 인쇄된 승화 용지 상에 잉크 양이 많을수록, 뒷면 또는 표지 방향으로 잉크가 침투하는 경향이 높아진다.
인쇄된 승화 용지에는 서로 다른 양의 잉크의 색상 필드가 위치하므로, 커버 시트 상에서 잉크 침투 그라데이션도 볼 수 있다. 커버 시트의 육안 검사는 잉크 침투를 평가하기 위해 수행된다. 일광에서도 식별 가능한 색상 필드는 잉크 침투에 대한 % 값으로 표시 및 지시된다.
불량한 잉크 투과성을 갖는 승화 종이에 대해 70 내지 90%의 값이 얻어진다. 잉크 침투력이 개선된 용지의 경우 60-40%의 값을 얻는다. 잉크 침투에 대한 거동이 매우 우수한 용지는 30-0%의 값을 달성한다. 잉크 침투 경향의 정확한 비율(scaling)은 % 값으로 지정할 수 있다. 도 3은, 하나의 예로서, 블룸 표시가 있는 커버 시트를 보여준다. 이 커버 시트는 80%에서 시각적으로 식별할 수 있고 잉크 침투 측면에서 낮은 값을 구성한다. 승화 잉크에 대한 차단 효과가 매우 우수한 용지를 사용하면 표지에 아무 것도 보이지 않는다(도 4).
전사 과정에서 점착성 결정(determining the tackiness in the transfer process)
전사 재료 후면의 점착성은 촉각 평가에 의해 결정된다. 이를 위해 전사 재료를 두 핑거 사이에 놓고, 가능한 한 균일한 압력으로 고정한다. 핑거가 분리되었을 때, 공지된 전사 재료 샘플과 비교하여 점착성을 1에서 5까지의 등급 시스템으로 결정하였다. 전사 공정이 원활하게 진행되기 위해서는 2 이상의 등급이 바람직하다.
등급 1: 끈적임 없음
등급 2: 약간의 끈적임
등급 3: 중간 정도의 점착성
등급 4: 강한 점착성
등급 5: 매우 강한 점착성
컬 평균 결정(determining the curl average)
컬 평균은 본 발명에 따른 전사 재료나 표 1에 나열된 종래 기술(비교 예들)의 전사 재료의 3개의 DIN A4 샘플을 사용하여 시험하였다. 제지기의 시험 스트립으로부터 DIN A4 샘플을 제조함에 있어서, 다음 지점에서 측정해야 한다(도 5 참조).
1. FS 에지: 부드러운(tender) 쪽 에지로부터 약 1.5㎝에서 DIN A4 샘플
2. M: 종이 웹의 중앙에서 DIN A4 샘플
3. AS: 드라이브 에지(AS 에지)로부터 약 1.5㎝에서 DIN A4 샘플
준비된 샘플은 클라이언트 측(FS, M, AS)에 라벨을 붙이고 클라이언트 측이 매끄러운 표면에서 위를 향하도록 하여 50±2% 상대 습도 및 23±1℃에서 30분 동안 보관한다.
컬 평균값은 각 DIN A4 샘플에 대해 아래의 그림에서 숫자 1-4, 5-8 및 9-12로 표시된 각 샘플의 측정된 4개의 모서리 지점으로부터 평균값을 계산하여 결정된다. 그리고 이들 3개의 개별 DIN A4 샘플의 평균값으로부터 평균값을 형성함으로써, 즉 컬 평균값은 개별 DIN A4 샘플의 3개의 계산된 평균값의 평균값이다. 다음 평가 체계는 DIN A4 샘플의 단일 모서리 지점에서 각 개별 컬 값의 결정에 적용된다.
0 = 컬 없음
1 - 3 cm = 약간 컬
> 3cm = 허용되지 않는 컬
이 경우, 측정 시작 전, 즉 상기 소정의 조건(온도, 상대습도)에서 30분 동안 보관하기 전에 코너가 위치했던 지점으로부터, 위에서 언급한 미리 정의된 조건(온도, 상대 습도)에서 30분 후에 DIN A4 샘플 부분까지 측정하는데, 코너 지점의 원래 지점에서 출발하여 대각선 방향으로 DIN A4 샘플의 중심으로(각 코너에서 다음 코너로 대각선 방향으로 가상의 직선을 그렸을 때 형성하는, DIN A4 샘플의 중심에서의 교차점)까지, 매끈한 표면 상에 여전히 놓여 있는 평탄부 즉 샘플의 코너에서 발생할 수 있는 감아올림이 일어난 후 매끈한 표면 상에 여전히 놓여 있는 DIN A4 샘플의 부분까지의 거리를 측정한다.
컬 평균값은 각 DIN A4 샘플에 대해 각 샘플의 측정된 4개의 코너 포인트로부터의 평균값을 계산하여 결정되며, 숫자 1-4, 5-8 및 9-12로 위의 도면에서와 같이 지정되고, 개별 DIN A4 샘플의 3개의 평균값으로부터 평균값을 형성함으로써, 즉 컬 평균값은 개별 DIN A4 샘플의 3개의 계산된 평균값의 평균값이다. 다음 평가 체계는 DIN A4 샘플의 단일 모서리 지점에서 각 개별 컬 값의 결정에 적용된다.
0 = 컬 없음
1 - 3 cm = 약간 컬
> 3cm = 허용되지 않는 컬
이 경우, 측정 시작 전, 즉 상기 소정의 조건(온도, 상대습도)에서 30분 동안 보관하기 전에 코너가 위치했던 지점으로부터, 위에서 언급한 미리 정의된 조건(온도, 상대 습도)에서 30분 후에 DIN A4 샘플 부분까지 측정하는데, 코너 지점의 원래 지점에서 출발하여 대각선 방향으로 DIN A4 샘플의 중심으로(각 코너에서 다음 코너로 대각선 방향으로 가상의 직선을 그렸을 때 형성하는, DIN A4 샘플의 중심에서의 교차점)까지, 매끈한 표면 상에 여전히 놓여 있는 평탄부 즉 샘플의 코너에서 발생할 수 있는 감아올림이 일어난 후 매끈한 표면 상에 여전히 놓여 있는 DIN A4 샘플의 부분까지의 거리를 측정한다.

Claims (13)

  1. 일 면에 색-수용 층이 코팅된 원지를 포함하는 염료 승화 공정용 전사 재료에 있어서, 상기 원지는 펄프의 질량에 대하여 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리머 분산물을 적어도 1.5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원지는 펄프의 질량에 대하여 폴리머 분산물을 적어도 3 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전사 재료의 잉크 침투율이 30% 미만 또는 20% 미만인 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원지는 펄프의 질량에 대하여 안료를 적어도 5 중량% 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  5. 제4항에 있어서, 상기 안료가 소수성 안료인 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  6. 제5항에 있어서, 상기 소수성 안료는 카올린, 탄산칼슘, 규산알루미늄 및 규산마그네슘, 실리카 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  7. 제5항에 있어서, 상기 소수성 안료의 비표면적이 80 ㎡/g보다 큰 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  8. 제1항에 있어서, 원지는 펄프의 질량에 대해 적어도 5 중량%의 합성 섬유를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 분산물이 원지의 두께 방향으로 고르게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 전사 재료.
  10. 다음 단계들을 포함하는, 제1항에 따른 전사 재료를 제조하기 위한 방법.
    (a) 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계로, 원지를 제조하는 중에 펄프의 질량에 대해 적어도 1.5 중량%의 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머 분산물이 펄프 현탁액에 첨가되는, 제지기 상에서 원지를 제조하는 단계;
    (b) 원지를 건조 및 평활화하는 단계;
    (c) 원지의 표면에 색-수용 층을 적용하는 단계; 및
    (d) 단계 (c)에서 얻은 전사 재료를 건조시키는 단계.
  11. 제10항에 있어서, 단계(a)와 단계 (b) 사이의 공정이 다음의 추가 단계 (a1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 재료 제조 방법.
    (a1) 사이즈 프레스 또는 필름 프레스에서 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 분산물을 적어도 1.0 g/㎡ 포함하는 함침 용액으로 원지를 함침시키는 단계.
  12. 승화에 의해 수용 재료 위에 이미지를 전사하기 위한 방법으로, 잉크젯 인쇄 방법에 의해 제1항에 따른 전사 재료에 이미지가 인쇄되고, 상기 이미지는 승화에 의해 수용 재료 상에 전사되는 것을 특징으로 하는 이미지 전사 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수용 재료는 폴리에스테르 직물, 폴리에스테르 부직포 또는 폴리에스테르가 코팅된 재료 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 이미지 전사 방법.
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