[논문]잉크젯 코팅칼라 및 잉크젯 용지의 물성 향상을 위한 바인더 시스템 개선연구

이학래; 이상길; 윤혜정; 한장선; 오원덕; 최호열; 이대호

문제 정의

하지만 수용성 바인더인 폴리비닐알코올은 코팅칼라의 점도를 극도로 상승시킴으로써 도공 작업성을 악화시키고 건조에너지 상승 및 품질 악화에 지대한 영향을 미치고 있으며, 폴리비닐아세테이트는 제품의 불균일성과 잉크젯 바인더로서의 기능성 부족이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 잉크젯 용지의 코팅액 조성분 중 핵심적인 바인더로 사용되고 있는 폴리비닐아세테이트를 라텍스로 대체하기 위한 연구를 통하여 그 가능성을 타진하고, 잉크젯용지의 제조에 활용될 수 있는 새로운 라텍스의 품질특성을 확립함으로써 기존 라텍스의 활용범위를 확대코자 한다.

제안 방법

잉크젯 도공지의 인쇄품질을 평가하기 위해 색농도, 블리딩, 망점면적, 망점의 원형도를 측정하였다. 도공층의 표면 강도는 RI tester 와 IGT tester를 사용하여 dry-pick을 측정하였다.
제조된 도공지의 특성을 평가하기 위해 백색도, 불투명도, 광택도, 평활도를 평가하였다. 잉크젯 도공지의 인쇄품질을 평가하기 위해 색농도, 블리딩, 망점면적, 망점의 원형도를 측정하였다. 도공층의 표면 강도는 RI tester 와 IGT tester를 사용하여 dry-pick을 측정하였다.
제조된 도공액을 도공원지 위에 film coater PIT210을 이용하여 편면 픽업량이 8~9 g/m2가 되도록 조절하여 도공을 하였다. 도공 후 열풍 건조기를 이용하여 10 5℃ 에서 3분간 건조하였다.
제조된 도공지의 특성을 평가하기 위해 백색도, 불투명도, 광택도, 평활도를 평가하였다. 잉크젯 도공지의 인쇄품질을 평가하기 위해 색농도, 블리딩, 망점면적, 망점의 원형도를 측정하였다.
사용하였다. 증류수에 pH 조절을 위해 1N의 NaOH를 첨가한 뒤 실리카 안료를 투입하고 2000 rpm 이상에서 30분 이상 분산시킨 후 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트 혹은 라텍스를 혼합하고 poly-DADMAC을 첨가하였다.

대상 데이터

1.2 도공안료
안료로서 겔 타입의 실리카를 사용하였으며 그 특성은 Table 2와 같다.
양이온성 고분자로 poly-DADMAC을 사용하였다. 양이온성 고분자의 특성은 Table 4에 나타내었다.
잉크젯 도공지의 인쇄품질을 평가하기 위해 HP deskjet 5550과 EPSON stylus 830을 이용하여 인쇄하였다.

성능/효과

계면활성제는 양이온성 고분자와의 반응에는 영향하지 않으나 인쇄시 블리딩을 악화시킬 수 있다. SA라텍스의 경우 SA-2가 색 농도가 가장 우수하였고 SA-3, 4는 양호하며 SA-1, 5, 6은 색농도가 약간 감소하는 경향을 보였다. 블리딩 특성은 SA-3, 5가 약간의 블리딩 악화가 발생 하였고 SA-1, 2, 4, 6은 블리딩이 심각하게 악화되었다.
계면활성제는 양이온성 고분자와의 반응에는 영향하지 않으나 인쇄시 블리딩을 악화시킬 수 있다. SA라텍스의 경우 SA-2가 색 농도가 가장 우수하였고 SA-3, 4는 양호하며 SA-1, 5, 6은 색농도가 약간 감소하는 경향을 보였다. 블리딩 특성은 SA-3, 5가 약간의 블리딩 악화가 발생 하였고 SA-1, 2, 4, 6은 블리딩이 심각하게 악화되었다.
동일한 입도 크기를 가지는 라텍스의 경우 Tg가 낮은 라텍스가 점도가 증가하였고 보수도는 악화되었다. 도공액의 특성은 Tg가 중간이상일 때, 입도가 중간 이상일 때 특성이 양호하였다. 또한 전하밀도가 감소할 경우 도공액의 특성이 양호하였다.
도공지의 광학적 성질은 백색도, 광택도, 평활도의 경우 거의 차이가 없었고 불투명도는 라텍스의 사용시 약간 증가하였다. 라텍스를 사용하여 잉크젯 도공지를 제조하였을 경우 폴리비닐아세테이트를 사용하였을 경우와 거의 차이를 보이지 않았다.
Table 6의 결과를 보면 동일한 Tg 를 가지는 라텍스의 경우 입도 크기가 작은 라텍스의 점도가 증가하였고 보수도는 악화되었다. 동일한 입도 크기를 가지는 라텍스의 경우 Tg가 낮은 라텍스가 점도가 증가하였고 보수도는 악화되었다. 도공액의 특성은 Tg가 중간이상일 때, 입도가 중간 이상일 때 특성이 양호하였다.
블리딩 특성은 SA-3, 5가 약간의 블리딩 악화가 발생 하였고 SA-1, 2, 4, 6은 블리딩이 심각하게 악화되었다. 따라서 종합적으로 판단해 볼 때 인쇄적성은 SA-3이 가장 우수한 것으로 판단된다.
라텍스를 사용하여 잉크젯 도공지를 제조하였을 경우 폴리비닐아세테이트를 사용하였을 경우와 거의 차이를 보이지 않았다. 라텍스를 바인더로 사용하여 제조된 잉크젯 용지의 블리딩은 Tg가 높아질수록 향상되는 경향을 보였고 입자 크기가 너무 커지면 악화되는 경향을 보였다. 표면 강도는 SB 라텍스의 경우 Tg가 가장 높은 SB-B가 가장 높은 강도를 보였고 SA라텍스의 경우 Tg가 중간정도 이고 입도가 중간 크기인 SA-4가 가장 높은 강도를 보였다.
Tg가 중간인 SA-4에서 가장 우수한 표면 강도를 보였다. 바인더 입도는 크기가 매우 작을 경우는 표면 강도가 매우 떨어졌고 Tg가 높을 때에는 입자 크기가 증가할 경우 오히려 강도가 저하되는 경향을 보였다.
Table 7은 폴리비닐아세테이트와 개선된 라텍스를 이용하여 제조된 도공지의광학적 성질을 측정한 결과이다. 백색도의 경우 거의 변화가 없었고 불투명도는 라텍스를 사용하였을 경우 약간 증가하였으며 광택도와 평활도는 거의 차이가 없었다. Table 8은 잉크젯 용지에 인쇄 후 인쇄면의 색농도를 측정한 결과이다.
SA라텍스의 경우 SA-2가 색 농도가 가장 우수하였고 SA-3, 4는 양호하며 SA-1, 5, 6은 색농도가 약간 감소하는 경향을 보였다. 블리딩 특성은 SA-3, 5가 약간의 블리딩 악화가 발생 하였고 SA-1, 2, 4, 6은 블리딩이 심각하게 악화되었다. 따라서 종합적으로 판단해 볼 때 인쇄적성은 SA-3이 가장 우수한 것으로 판단된다.
라텍스를 바인더로 사용하여 제조된 잉크젯 용지의 블리딩은 Tg가 높아질수록 향상되는 경향을 보였고 입자 크기가 너무 커지면 악화되는 경향을 보였다. 표면 강도는 SB 라텍스의 경우 Tg가 가장 높은 SB-B가 가장 높은 강도를 보였고 SA라텍스의 경우 Tg가 중간정도 이고 입도가 중간 크기인 SA-4가 가장 높은 강도를 보였다. 바인더 입도 크기가 작은 경우는 표면강도가 매우 악화되며 Tg가 매우 높을 경우는 입자 크기가 증가할 경우 강도가 저하하였다.

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