KR100223581B1 - 수성 ppc 코팅액 조성물 - Google Patents

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Abstract

수성 PPC(plain paper copier, 일반 용지 복사기)코팅액 조성물에 관한 것으로서, 유기 용매를 전혀 사용하지 않는 수성 PPC 코팅액의 제공으로 환경 오염 문제를 해결할 수 있고, 작업 환경이 상당히 개선되며, PET 필름, 나일론 필름, PP 필름 및 PE 필름 등과 같은 PPC용 필름을 코팅하게 되면 인쇄성을 우수하게 할 뿐만 아니라, 우수한 토너 접착력, 우수한 급지성, 재밍 방지성(슬립성) 및 높은 투명도를 부여한다.

Description

수성 PPC 코팅액 조성물
[산업상이용분야]
본 발명은 PPC(plain paper copier, 일반 용지 복사기) 코팅액 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에멀전 폴리머와, 고분자 입자 및/또는 실리카 입자, 및 대전 방지제를 최적량으로 순수에 첨가하여 분산시킨 우수한 토너 접착력과 급지성 및 재밍 방지성(슬립성)을 갖는 수성 PPC 코팅액 조성물에 관한 것이다.
[종래 기술]
PPC 코팅액은 PET 필름, 나일론 필름, PP 필름 및 PE 필름 등과 같은 PPC용 필름을 코팅하여 인쇄성을 우수하게 할 뿐아니라, 우수한 토너 접착력, 우수한 급지성, 재밍 방지성 및 높은 투명도를 부여하기 위해 사용되는 코팅액이다.
종래의 PPC 코팅액은 유기용매 가령, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 노말헥산 등을 사용하는 유기 용매법에 의한 코팅액으로서, 이와 같은 PPC 코팅액은 기본 코팅 물질 성분, 예를 들면, 에틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트와의 코폴리머; 급지성을 높히기 위한 성분, 예를 들면, 고분자 입자, 실리카 입자, 윤활제 및 인쇄성 향상 및 정전기 방지를 위한 성분, 예를 들면, 대전 방지제로 구성되는데, 상기 종래 유기 용매법에 의한 PPC 코팅액은 유기 용매의 증발로 인한 환경 오염의 유발과 이로인한 작업 환경의 열악성 등의 문제를 야기시킨다. 또한 상기 유기 용매법에 의한 코팅 방법은 In-Line 코팅 방법(필름 생산과 동시에 코팅을 하는 방법)에는 적용할 수 없다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 에멀전 폴리머(에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트)와, 고분자 입자 및/또는 실리카 입자, 및 대전 방지제를 최적량으로 순수에 첨가하여 분산시켜 우수한 토너 접착력과 급지성 및 재밍 방지성(슬립성)을 갖는 수성 PPC 코팅액 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 유기 용매를 전혀 사용하지 않는 수성 PPC 코팅액의 제공으로 환경 오염 문제의 해결과 작업 환경을 상당히 개선시키고 In-Line 코팅 방법에 적용시키는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 순수, 에멀전 폴리머, 고분자 및/또는 실리카 입자 및 첨가제를 포함하는 수성 PPC 코팅액 조성물을 제공하며, 또한, 첨가제 용액으로서 윤활제 및/또는 대전 방지제 용액을 더욱 포함하는 수성 PPC 코팅액 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 순수 100 중량부, 에멀전 폴리머 2내지 4 중량부, 고분자 및/또는 실리카 입자 0.001 내지 0.2 중량부, 윤활제 0.001 내지 0.1 및 대전 방지제 0.005 내지 0.1 인 것이 바람직하다.
상기 에멀전 폴리머는 2.52 중량부인 것이 더욱 바람직하며, 상기 고분자 및/또는 실리카 입자는 0.01 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
상기 에멀전 폴리머는 에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 코폴리머 에멀전이며, 상기 에틸아크릴레이트/메타크릴레이트 코폴리머 에멀전은 에틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 비율을 50 내지 90 : 50 내지 10 으로 하고, 로릴설페이트 및 포타슘설페이트를 사용한 에멀전 중합 방법에 의해 합성된 코폴리머 에멀전이다. 또한, 상기 고분자는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 폴리설폰메타크릴레이트인 고분자이다.
[작 용]
PPC용 필름의 특성은 인쇄성이 우수해야할 뿐아니라, 우수한 토너 접착력, 우수한 급지성, 재밍 방지성, 높은 투명도의 성질을 동시에 갖추어야 하며, 또한, 급지성과 재밍 방지성은 복사기 및 레이저 프린터에서 복사 및 프린트를 할 때 복사기나 프린터 같은 하드웨어를 보호하기 위해서 요구되는 필수적인 성질이다. 한편, 토너 접착력과, 급지성 및 재밍 방지성은 서로 상반되는 작용을 하고, 또한 환경 문제 및 작업 환경 문제 등도 함께 고려하여 유기 용매를 사용하지 않는 수성 PPC 코팅액을 제공해야 하기 때문에 이러한 제 성질과 문제점을 동시에 민족시키는 수성 PPC 코팅액의 조성을 찾아내는 일은 쉬운 일이 아니다. 즉, 토너 접착력을 증가시키면 급지성 및 재밍 방지성이 저하되고, 반대로 급지성 및 재밍 방지성을 증가시키면 토너 접착력이 저하된다. 이 문제는 에멀전 폴리머 특성의 변화(유리 전이 온도 및 구조 변화)와, 급지성 향상을 위한 윤활제 등과 같은 화학 물질의 첨가만으로는 해결할 수 없다. 토너 접착력은 물리적인 결합에 의한 것이므로 이를 높이려면 유리 전이 온도를 낮추어야하고, 유리 전이 온도를 낮추면 반대로 급지성 및 재밍 방지성이 급격하게 감소하기 때문에 어떠한 에멀전 폴리머를 사용하더라도 이 두 조건을 동시에 만족시키기는 어렵다. 따라서 이들의 상반된 조건을 동시에 만족시키는 조성이 본 발명의 수성 PPC 코팅액의 개발에 있어서 기술적인 관건이라고 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 우선 토너 접착력이 우수한 낮은 유리 전이 온도 0℃근처의 에멀전 폴리머를 합성한 후, 토너 접착력을 테스트 하여 우수한 에멀전 폴리머를 선정하고, 급지성과 재밍의 문제는 코팅 층의 표면에 요철을 형성시키는 방식으로 해결하기 위하여 여기에 고분자 입자 또는/ 및 실리카 입자, 그리고, 인쇄성 향상 및 정전기 방지를 위한 성분인 대전 방지제 등을 첨가하여 수성 PPC 코팅액을 조액하였다. 이것을 PPC용 필름 위에 실험실 코팅, 파이롯트 코팅을 한 후 토너 접착력, 급지성, 투명도 등의 물성 테스트를 하였다.
본 발명에 있어서, 토너 접착력과 유리 전이 온도와 관련한 에멀전 폴리머의 경우, 메틸메타크릴레이트 호모폴리머는 유리 전이 온도가 너무 높기 때문에 토너 접착력이 거의 없고, 반면 에틸아크릴레이트 호모폴리머의 경우는 유리 전이 온도가 너무 낮아 에멀전 폴리머로 사용할 수 없다. 그러나 에틸아크릴레이트 호모폴리머와 메틸메타크릴레이트 호모폴리머는 그 호모폴리머의 유리 전이 온도가 각각 -24℃, 105℃이기 때문에, 에틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트를 이용한 코폴리머를 합성하는 경우에, 이들을 구성하는 두 단량체의 상대비를 조절함으로써 유리 전이 온도를 -24℃와 105℃ 사이의 범위에서 조절할 수 있어, 본 발명의 목적에 부합하는 유리 전이 온도 0℃ 근처의 에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 코폴리머를 합성하여 사용할 수 있다.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
가) 에멀전 폴리머의 합성
에멀전 폴리머(에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트)의 합성
성 분 무게(그램) 무게비
순 수 1000 100.0 에틸아크릴레이트 240 24.0 메틸메타크릴레이 60 6.0 소듐로릴설페이트 1.5 0.15 포타슘설페이트 0.7 0.07
상기 표 1의 조성을 이용하여 중합 방법에 의해 에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 에멀전 폴리머를 하기와 같이 합성하였다.
순수 1000㎖와 소듐로릴설페이트를 삼구 플라스크에 넣고 물에 완전히 녹인후 에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트(중합 방지제 및 용존 산소를 제거한 것)혼합액을 첨가하였다. 용존 산소가 완전히 제거될 때 까지 질소 가스를 반응기의 토출 밸브 쪽에서 30분 이상 버블링시켰다. 반응기 안을 질소 가스로 채운 후 압력을 1/2기압으로 내렸다. 중탕 가열을 시작하여 온도가 약 40℃로 되었을 때 개시제인 포타슘설페이트를 첨가하고, 온도가 75℃에 도달하였을 때, 이 때 부터 2시간 동안 계속 교반하면서 반응을 진행시켰다. 반응이 끝난 후, 계속 교반하면서, 온도를 상온으로 내려 에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 에멀전 폴리머를 합성하였다.
나) 수성 PPC 코팅액 조성물의 제조
수성 PPC 코팅액 조성물의 제조(고분자를 이용)
성 분 중량부 고형분%
순 수 97.35 0.00 에멀전 폴리머 2.52 88.40 고분자(폴리메틸메타크릴레이트) 0.01 0.68 윤활제 0.01 0.68 대전 방지제 0.11 10.24
상기 표 2의 조성을 이용하여 수성 PPC 코팅액의 조성물을 하기와 같이 제조하였다.
순수, 고분자 입자, 윤활제 및 대전 방지제를 호모믹서를 사용하여 잘 분산된 예비 혼합액(premixture)을 만든 후, mixing pot에 이 예비 혼합액과 에멀전 폴리머를 첨가하고 약 20분간 교반하여 수성 PPC 코팅액의 조성물을 제조하였다.
실시예 2
수성 PPC 코팅액 조성물의 제조(실리카 입자를 이용)
성 분 중량부 고형분%
순 수 97.35 0.00 에멀전 폴리머 2.52 88.40 실리카 입자 0.001 0.68 윤활제 0.01 0.68 대전 방지제 0.11 10.24
상기 표 3의 조성을 이용하여, 상기 표 2의 조성을 이용하여 수성 PPC 코팅액의 조성물을 제조한 동일한 방법으로 수성 PPC 코팅액의 조성물을 제조하였다.
본 발명의 실시예 1에 따른 수성 PPC 코팅액으로 처리한 PP 필름과 시판 3M PP2500 성능을 다음과 같이 비교하였다.
수성 PPC 코팅액으로 처리한 PP 필름과 시판 3M PP2500 성능 비교
항목/구분 실시예 3M PP2500 테스트 방법
인 쇄 성(1) 우 수 우 수 HP LaserJet 4
토너 접착력(2) 〉90% 〉95% Tape test(810D)
마찰계수(3) 2.1 2.0 Friction meter
재 밍(4) 없 음 없 음 Heat pressure
해이즈(5) 1.9 5.9 Haze meter
지 문 없 음 없 음 육안 관찰
1) 인쇄성 : HP LaserJet 4를 사용하여 프린트한 후, 육안으로 확인한다.
2) 토너 접착력 : 사무용으로 많이 사용하는 3M 스카치 테이프 (810D)를 사용하여 프린트된 부분을 가로 세로 1mm X 1mm의 정사각형으로 100등분하여 흠집을 낸 후, 테이프를 붙였다가 90도 방향으로 떼었을 때 박리되는 정사각형들의 숫자를 가지고 측정한다(예를 들면 20개가 박리되면 접착력은 80%, 80개가 박리되면 접착력은 20%임).
3)마찰계수 : 마찰계수 측정기(Friction meter)의 표준 방법에 따라 코팅면/코팅면 사이의 최대 정지 마찰계수를 측정한다.
4)재밍 : 코팅된 필름을 코팅된 면끼리 마주보도록 겹쳐놓고, 그 위에 가로 세로 2cm X 15cm이고 무게 300g인 추를 올려놓고 150℃의 오븐 안에서 30초간 방치 후 꺼내 보았을 때 코팅면 끼리 들러 붙었는지를 육안관찰한다.
5)해이즈 : Haze meter의 표준 방법에 따라 실시한다.
유기 용매를 전혀 사용하지 않는 수성 PPC 코팅액의 제공으로 환경 오염 문제를 해결할 수 있고, 작업 환경이 상당히 개선되며, In-Line 방식의 코팅에 적용할 수 있고, PET 필름, 나일론 필름, PP 필름 및 PE 필름 등과 같은 PPC용 필름을 코팅하게 되면 인쇄성을 우수하게 할 뿐아니라, 우수한 토너 접착력, 우수한 급지성, 재밍 방지성(슬립성) 및 높은 투명도를 부여한다.

Claims (4)

  1. 순수 100 중량부와;
    에틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 코폴리머 에멀전 2 내지 4 중량부와;
    폴리메틸메타크릴레이트, 폴리설폰메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 고분자 및/또는 실리카 입자 0.001 내지 0.2 중량부와;
    윤활제 0.001 내지 0.1 중량부와;
    대전방지제 0.005 내지 0.1 중량부를;
    포함하는 수성 PPC 코팅액 조성물
  2. 제1항에 있어서, 상기 코폴리머 에멀전은 2.52중량부인 수성 PPC 코팅액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고분자 및/또는 실리카 입자는 0.01중량부인 수성 PPC 코팅액 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에틸아크릴레이트/메타크릴레이트 코폴리머 에멀전은 에틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 비율을 50∼90 : 50∼10으로 하고, 소듐로릴설페이트 및 포타슘설페이트를 사용한 에멀전 중합 방법에 의해 합성된 코폴리머 에멀전인 수성 PPC 코팅액 조성물,
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