KR100518033B1 - 종이 도공용 라텍스 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종이 도공용 라텍스 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지방족 공역디엔계 단량체(a)와, 에틸렌계 불포화 산 단량체(b)와, 그리고 (a), (b)단량체와 공중합이 가능한 비닐계 단량체(c)로 이루어진 단량체 혼합물을 특정 함량비로 두 단계로 나누어 유화공중합시켜 내블리스터성 및 접착강도가 균형적으로 상승되도록 하는 다음 수학식 1로 표시되는 조건을 만족하는 종이 도공용 라텍스 조성물에 관한 것이다.
w > 2200×S+5000000
상기 수학식 1에서 :
X는 공중합체 라텍스의 겔함량을 나타내고; Mw는 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량을 나타내고; Z는 그라프트율을 나타내고; S는 겔의 팽윤도를 나타낸다.

Description

종이 도공용 라텍스 조성물
본 발명은 종이 도공용 라텍스 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지방족 공역디엔계 단량체(a)와, 에틸렌계 불포화 산 단량체(b)와, 그리고 (a), (b)단량체와 공중합이 가능한 비닐계 단량체(c)로 이루어진 단량체 혼합물을 특정 함량비로 두 단계로 나누어 유화공중합시켜 내블리스터성 및 접착강도가 균형적으로 상승되도록 하는 다음 수학식 1로 표시되는 조건을 만족하는 종이 도공용 라텍스 조성물에 관한 것이다.
수학식 1
w > 2200×S+5000000
상기 수학식 1에서 :
X는 공중합체 라텍스의 겔함량을 나타내고; Mw는 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량을 나타내고; Z는 그라프트율을 나타내고; S는 겔의 팽윤도를 나타낸다.
최근 인쇄업계에 있어서 인쇄속도의 고속화와 더불어 웹옵셋타입(web offset type) 인쇄기의 보급이 날로 증대되고 있는 바, 웹옵셋타입의 인쇄방식은 시트옵셋타입(sheet offset type) 인쇄방식과는 달리 인쇄직후 고온고속건조를 실시하게된다. 이때, 종이에 남아있는 수분의 급격한 증발로 인하여 종이가 부풀어(blister) 오르게되므로 이의 방지가 필요하다. 따라서, 웹옵셋타입 인쇄용지(이하, "도공지"라 함)에는 내블리스터성(blister resistance)이 요구된다. 또한, 내블리스터성과 함께 우수한 접착강도가 요구되는 바, 내블리스터성과 접착강도는 서로 상반된 관계에 있어 두 특성을 동시에 만족시키기는 매우 어렵다.
종래에도 내블리스터성과 접착강도를 동시에 만족시키기 위한 여러 종류의 제안이 제시되었다.
예를 들어, 일본공개특허 소 57-10237호에는 바인더인 라텍스에 첨가되는 연쇄이동제의 양으로써 겔함량을 조절하는 방법이 게시되어 있다. 그러나 겔함량이 높으면 접착강도는 어느 정도 향상될 수 있으나 내블리스터성이 현저히 떨어져 겔함량 조절만으로는 양호한 결과를 얻기 힘들다.
일본공개특허 평 7-173798호에서는 분자량, 겔함량 그리고 입경의 관계로 내블리스터성과 접착강도의 균형을 이룰 수 있다고 게시되어 있으나, 이러한 경우 내블리스터성과 건조접착강도는 어느 정도 향상시킬 수 있으나, 옵셋타입 인쇄방식에서 요구되는 습윤접착강도를 향상시키기에는 불충분하다.
그리고, 일본공개특허 평 6-184993호에서는 분자량, 겔함량 그리고 겔의 팽윤도를 조절함으로써 내블리스터성과 접착강도의 균형을 이룰 수 있다고 게시되어 있으나, 그 개선 정도가 불확실하며, 내블리스터성을 향상시키기 위하여 겔함량을 낮추게 되면 겔의 팽윤도가 높아지고 분자량이 작아져 접착강도가 떨어지게 되고, 반대로 접착강도를 향상시키기 위하여 겔함량을 높이면 내블리스터성이 저하되므로 내블리스터성과 접착강도를 동시에 향상시키기에는 불충분하다.
이에 본 발명의 발명자들은 내블리스터성과 접착강도를 동시에 향상시킬 수 있는 종이 도공용 라텍스 조성물을 제조하고자 노력하였고, 그 결과 지방족 공역디엔계 단량체, 에틸렌계 불포화 산 단량체, 그리고 상기한 단량체들과의 공중합이 가능한 비닐계 단량체로 구성된 단량체 혼합물을 적정 비율로 두단계로 나누어 유화중합함에 있어 겔함량, 겔 팽윤도, 그라프트율 및 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량의 상호 관계가 상기 수학식 1을 만족하도록 함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 내블리스터성과 접착강도를 균형적으로 향상시키게 되는 종이 도공용 라텍스 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 지방족 공역디엔계 단량체(a), 에틸렌계 불포화 산 단량체(b), 그리고 상기한 (a) 및 (b) 단량체와 공중합이 가능한 비닐계 단량체(c)로 구성된 단량체 혼합물을 유화공중합시켜 얻어진 라텍스 조성물에 있어서,
상기 공중합체 라텍스는 겔의 함량(X), 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량(Mw), 그라프트율(Z) 및 겔의 팽윤도(S)가 다음 수학식 1을 만족하며, 중량평균분자량(Mw)은 최저 80000 이고, 겔의 팽윤도(S)는 최저 20 인 것을 그 특징으로 한다.
수학식 1
w > 2200×S+5000000
상기 수학식 1에서 : X, Mw, Z 및 S 각각 상기에서 정의한 바와 같다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 공중합체 라텍스 중합시 사용되는 단량체의 종류 및 함량을 특정 범위로 한정하고, 또한 공중합체 라텍스의 겔함량, 겔의 팽윤도, 제 2 단계에 투입되는 단량체 혼합물의 그라프트율 및 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량을 일정한 범위로 조절하여 내블리스터성과 접착강도를 균형적으로 향상시키는 종이 도공용 라텍스 조성물을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 종이 도공용 라텍스 조성물에 있어 겔함량(X) 범위는 30 ∼ 60를 유지하도록 하며, 이는 단량체(a)와 연쇄이동제의 투입량으로써 조절된다. 만약, 겔함량이 30 미만이면 접착강도가 저하되고, 60을 초과하면 내블리스터성이 저하되는 문제가 있다.
겔 팽윤도(S)는 최저 20 되도록 하며, 이는 그라프팅제와 연쇄이동제 그리고 단량체(a)와 (c)의 비율로써 조절된다. 겔 팽윤도 20 이상에서는 본 발명이 목적으로 하는 효과를 얻을 수 있으나, 20 미만으로 낮아지면 접착강도는 우수하나 내블리스터성이 급격히 저하되는 문제가 있어 사용이 곤란하다. 특히, 바람직하기로는 겔 팽윤도가 25 ∼ 50 범위를 유지하는 것이다.
테트라하이드로퓨란(THF) 가용분 중량평균분자량(Mw)은 최저 80000 되도록 하며, 이는 연쇄이동제 그리고 단량체(a)와 (c)의 비율로써 조절된다. THF 가용분 중량평균분자량이 80000 이상을 유지하면 본 발명이 목적으로 하는 효과를 얻을 수 있으나, 80000 미만이면 내블리스터성은 향상되나 접착강도가 급격히 저하되는 문제가 있다. 특히, 바람직하기로는 THF 가용분 중량평균분자량 범위가 85000 ∼ 125000를 유지하는 것이다.
그라프트율(Z)은 그라프트율(Z)은 70 ∼ 90 정도를 유지하도록 하는 것이 바람직하며, 이는 2 단계에서 투입되는 단량체의 함량으로써 조절하거나 또는 알릴 메타크릴레이트와 같은 그라프팅제 투입과 연쇄이동제 투입량으로써 조절한다. 만약 그라프트율이 70 미만이면 접착강도가 저하되고, 90을 초과하면 내블리스터성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 라텍스 조성물 제조시에 사용되는 단량체에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
지방족 공역디엔계 단량체(a)는 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2-클로로-1,3-부타디엔을 포함하며, 이들은 단독 또는 혼합 사용할 수 있다. 지방족 공역디엔계 단량체로서 특히 바람직하기로는 1,3-부타디엔을 사용하는 것이다. 상기한 지방족 공역디엔계 단량체는 전체 단량체중에 10 ∼ 60 중량% 사용되며, 그 사용량이 적으면 내블리스터성은 충분하지만 접착강도를 기대하기 힘들고, 그 사용량이 과다하면 접착강도는 우수하나 내블리스터성과 내수성이 불량해지는 문제가 있다.
에틸렌계 불포화 산 단량체(b)는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산과 같은 모노카르본산과 말레인산, 휴마린산, 이타콘산과 같은 디카르본산 또는 이들의 무수물을 포함하며, 이들은 단독 또는 혼합 사용할 수 있다. 상기한 에틸렌계 불포화 산 단량체는 전체 단량체중에 0.5 ∼ 10 중량%, 보다 바람직하기로는 0.5 ∼ 8 중량% 포함된다. 에틸렌계 불포화 산 단량체의 사용량이 적으면 라텍스의 안정성과 접착강도가 저하되고, 너무 과다하면 공중합체 라텍스의 점도가 높아 실용상 취급이 어려워 사용이 곤란하다.
그리고, 상기에서 예시한 (a), (b) 단량체와의 공중합이 가능한 비닐계 단량체(c)는 스틸렌, 알파메틸 스틸렌, 파라메틸 스틸렌, 비닐 톨루엔 등의 방향족 비닐 단량체; 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴산 부틸, 메타크릴산 부틸 등의 아크릴 또는 메타크릴산 에스테르류; 아크릴로 니트릴, 메타크릴로 니트릴 등의 시아노화 비닐을 포함할 수 있다. 바람직하기로는 방향족 비닐 단량체로서는 스틸렌을 사용하고, 아크릴 또는 메타크릴산 에스테르 단량체로서는 메타크릴산 메틸, 아크릴산 부틸을 사용하고, 시아노화 비닐 단량체로서는 아크릴로 니트릴을 사용하는 것이다. 그 밖에도 공중합 가능한 단량체로서는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸롤 아크릴아미드, N-메틸롤 메타크릴아미드 등의 에틸렌계 불포화 카르본산 아미드 또는 그것의 N-치환 화합물, 아크릴산-2-하이드록시 에틸, 메타크릴산-2-하이드록시 에틸 등의 수산기를 함유한 불포화 단량체류, 메타크릴산 그리시딜 등의 그리시딜기 함유 불포화 단량체, 초산 비닐 등의 비닐 에스테르류 등이 포함될 수 있다. 상기한 바와 같은 공중합이 가능한 단량체는 전체 단량체중에 30 ∼ 80중량%, 보다 바람직하기로는 50 ∼ 80 중량% 포함된다. 만약, 공중합이 가능한 단량체의 사용량이 적으면 접착강도는 우수하나 내블리스터성이 떨어지고, 너무 과다하면 내블리스터성은 우수하나 접착강도가 떨어진다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 단량체들의 혼합물을 유화공중합할 때 특정 비율로 2회에 걸쳐 투입한다. 다시말하면, 중합반응에 사용되는 단량체 혼합물중 초기과정에 일차로 투입하고, 80% 정도의 유화공중합이 진행되었을 때 나머지 잔량을 투입한다. 제 1 단계와 제 2 단계로 나누어 투입되는 단량체의 중량비는 84.5 ∼ 74.5 : 15.5 ∼ 14.5를 유지하도록 한다. 만약 제 1 단계에 투입되는 단량체의 비율이 너무 적으면 겔함량과 그라프트율이 저하되어 접착강도가 저하되며, 너무 과다하면 겔함량이 과다해져 내블리스터성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 제 1 단계 및 제 2 단계에 투입되는 (a), (c) 단량체의 조성 및 투입비도 고려되는 것이 바람직하며, 특히 그라프팅제는 제 1 단계에 투입되도록 하는 것이 그라프팅 효율 향상면에서 보다 바람직하며, 단량체(c)는 제 2 단계에 그리고 단량체(a)는 제 1 단계에 주로 투입하는 것이 그라프팅 효율과 THF가용분 중량평균 분자량 향상면에서 보다 바람직하다.
한편, 본 발명의 유화공중합 공정에서는 개시제로서는 과황산 칼륨, 과황산 암모니움, 과황산 나트륨 등의 과황산염, 과산화수소수 등의 수용성 개시제 혹은 그들과 중아황산 나트륨, 아민류 등의 환원제를 조합하여 레독스계 개시제로서도 사용 가능하다. 그리고, 수용성의 아조계 개시제, 과산화벤조일, 아조비스아이소부티로니트릴 등의 유용성 개시제 등도 사용 가능하다.
또한, 유화공중합을 실시하는데 있어서 생성하는 공중합체 라텍스의 입경조절 또는 공중합체 라텍스의 충분한 유화 안정성을 부여하기 위하여 유화제를 사용하는 바, 유화제로서는 고급 알콜의 황산 에스테르, 알킬벤젠 설폰산염, 지방족 설폰산염, 알킬 디페닐 에테르 설폰산염 등의 음이온 계면활성제, 폴리에틸렌 그리콜의 알킬에스테르형, 알킬 페닐 에테르형, 알킬 에테르형 등의 비이온 계면활성제, 또는 양이온성 계면활성제가 단독 또는 두가지 이상 복합사용될 수 있다.
본 발명의 공중합체 라텍스 제조에 사용되는 연쇄이동제의 예로서는 t-도데실머켑탄, n-도데실머켑탄, n-옥틸머켑탄, 머켑토에타놀, 머켑토프로피온산 및 그것의 에스테르 등의 유황원소 함유 화합물, 테트라에틸 티우람 설파이드 등이 설파이드류, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류, 알파메틸스틸렌 다이머 등의 일반유화공중합반응에서 분자량 조절제로서 사용되는 연쇄이동제를 단독 또는 두종류 이상 복합 사용할 수 있다.
그 밖에 본 발명에 따른 유화공중합 공정은 통상의 방법에 의한다.
상기한 바와 같은 유화공중합 과정에 의해 얻어진 본 발명의 종이 도공용 라텍스 조성물 중에는 안료로서 카오린 크레이, 탄산칼슘, 세틴 화이트, 산화티탄, 수산화알미늄, 황산바륨, 산화아염 등의 무기안료, 폴리 스틸렌, 스틸렌-부타디엔고무(SBR) 및 페놀수지 등의 유기안료가 단독 또는 두종류 이상을 조합 사용할 수 있다. 그 밖에도 필요에 따라 통상적으로 적용되고 있는 분산제, 내수화제, 점도 조절제, 소포제, 보수제, 염료, 형광염료, 윤활제, pH 조절제, 계면활성제, 부패 방지제 등의 첨가제의 사용도 가능하다.
이상의 제조공정에 의해 제조된 본 발명의 라텍스 조성물을 바인더 성분으로하여 종이 도공할 때, 안료(고형분)에 대하여 통상 5 ∼ 30 중량부(고형분) 범위로 사용한다. 또한, 바인더 성분으로서, 본 발명의 라텍스 조성물 이외에도 필요에 따라 전분, 카제인, 폴리비닐알콜 따위의 수용성 폴리머, 폴리초산비닐, 아크릴산 에스테르 공중합체 등의 라텍스를 병용하여 사용할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4 : 공중합체 라텍스의 제조
교반기가 부착된 5ℓ 오토크레이브에 물 100 중량부, 과황산 칼륨 1.5 중량부, 말레인산 1 중량부, 라우릴산 나트륨 0.2 중량부와 폴리스틸렌 주성분의 시드(seed : 평균입경 약 30 ㎚)입자 1.5 중량부를 투입하였다. 충분히 교반하여 혼합한 후, 질소를 이용 반응기내 산소를 제거하였다. 반응기내 온도를 65℃로 승온시킨 후, 다음 표 1에 제시한 비율에 따라 단량체를 두 단계로 나누어 반응기내에 16시간동안 연속 투입하였다. 다만, 비교예 4의 경우는 단량체 혼합물을 투입 단계 구분없이 반응기내에 16시간동안 연속 투입하였다.
단량체 첨가종료 후, 숙성반응을 통하여 잔류 단량체의 함량이 5000 ppm 이하가 되면 반응을 종료하고 수산화나트륨을 이용하여 pH를 8.0으로 조절한 후, 스팀스트리핑 공정을 통하여 미반응 단량체 및 휘발성 잔류 유기물을 제거하고 고형분 농도를 50%로 농축함으로써 공중합체 라텍스를 제조하였다.
실험예 1 : 공중합체 라텍스 특성 분석
상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4에서 제조한 공중합체 라텍스에 대해서는 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다.
1) 겔함량(X) 및 겔 팽윤도(S) 측정 :
폴리프로필렌 판위에 공중합체 라텍스를 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 두께로 바르고, 25℃에서 1일동안 정치건조한 후 80℃ 열풍순환건조기 중에서 1시간 건조하여 피막을 형성시켰다. 소숫점이하 네자리까지 측정할 수 있는 정밀저울을 이용하여 약 1 g 을 달고(W1), 이를 톨루엔(100 ㎖)에 넣고 용액중에서 1 일간 침적시킨 후, 이미 중량을 알고있는 300 메쉬(mesh) 금망(W2)을 통과시키고 금망에 잔류하는 잔류물의 무게(W3)를 측정하였다. 그 후, 150℃ 열풍순환건조기에서 1시간 동안 건조한 후 금망과 함께 무게를 측정하였다(W4). 그리고, 다음 수학식 2 및 3에 의하여 공중합체 라텍스의 겔함량과 겔의 팽윤도를 계산하였다.
공중합체 라텍스의 겔 함량(X, %) = × 100
공중합체 라텍스의 겔 팽윤도(S) =
2) 중량평균분자량(Mw)의 측정 :
폴리프로필렌 판위에 공중합체 라텍스를 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 두께로 바르고, 25℃에서 1일동안 정치건조한 후 80℃ 열풍순환건조기 중에서 1시간 건조하여 피막을 형성시켰다. 소숫점이하 네자리까지 측정할 수 있는 정밀저울을 이용하여 약 1 g 을 달고, THF(50 ㎖)에 넣고 용액중에서 2일동안 침적시킨 후, 용기로부터 THF용액을 채취하여 0.45 ㎛ 필터를 통과시키고 이 통과된 여액을 겔투과크로마토그라피를 이용하여 중량평균분자량을 측정하였다. 측정결과는 중량평균분자량 19000, 50000 및 100000 짜리 폴리스틸렌 표준 샘플의 검량선을 활용 환산하였다.
3) 공중합체 라텍스의 그라프트 효율 :
공중합체 라텍스의 제조에서 제 1 단계 반응을 완료한 후 라텍스 샘플을 채취하여 폴리프로필렌 판위에 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 두께로 바르고 25℃에서 1일동안 정치건조한 후 80℃ 열풍순환건조기 중에서 1시간 건조하여 피막을 형성하였다. 수숫점이하 네자리까지 측정할 수 있는 정밀저울을 이용하여 약 1 g을 달고(W5), 아세톤(50 ㎖)에 2일동안 침적시킨 후, 온도조절이 가능한 원심분리기를 이용하여 4℃에서 15000 rpm으로 100분간 겔과 졸 부분을 분리시킨 다음 겔부분을 진공오븐에서 잘 건조시켜 무게를 측정하였다(W6). 그리고, 다음 수학식 4에 의하여 제 1 단계 유화중합후의 아세톤에 대한 겔함량(G1)을 산출하였다.
G1=
그리고 제 2 단계까지 중합반응을 모두 완료한 공중합체 라텍스를 폴리프로필렌 판위에 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 두께로 바르고, 25 ℃에서 1 일동안 정치건조한 후 80 ℃ 열풍순환건조기 중에서 1시간 건조하여 피막을 형성하였다. 소숫점이하 네자리까지 측정할 수 있는 정밀저울을 이용하여 약 1 g을 달고(W7), 아세톤(50 ㎖)에서 2일동안 침적시킨 후, 온도조절이 가능한 원심분리기를 이용하여 4℃에서 15000 rpm으로 100분동안 겔과 졸 부분을 분리시킨 다음 겔부분을 진공오븐에서 잘 건조시켜 무게를 측정하였다(W8). 그리고, 다음 수학식 5를 이용하여 제 2 단계 유화중합 완료 후의 아세톤에 대한 겔함량(G2)을 산출하였다.
G2=
또한, 공중합체 라텍스의 그라프트 효율은 다음 수학식 6에 의하여 계산하였다.
공중합체 라텍스의 그라프트 효율(Z, %) = × 100
상기 수학식 6에서 : M2는 제 2 단계에서 사용된 단량체의 총량을 나타낸다.
이상의 방법을 이용하여 측정된 공중합체 라텍스의 겔함량(X), 겔의 팽윤도(S), THF 가용분의 중량평균분자량(Mw) 및 그라프트 효율(Z)의 관계는 다음 수학식 1에 의해 계산하였으며, 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
수학식 1
w > 2200×S+5000000
상기 수학식 1에서 : X는 공중합체 라텍스의 겔함량을 나타내고, Mw는 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량을 나타내고, Z는 그라프트율을 나타내고, S는 겔의 팽윤도를 나타낸다.
구 분 실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 5 1 2 3 4
단량체조성중량% 1,3-부타디엔 25/0 25/0 20/5 20/0 15/0 25/0 25/5 30/0 25
아크릴산 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 0.5/ 0.5 1.0
이타콘산 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 2
스틸렌 27.5/ 4 27.8/4 27.5/ 4 27.5/ 4 27.5/ 4 27.5/ 4 27.5/ 4 28/4 31.8
메틸 메타크릴레이트 25/5 25/5 25/5 25/5 25/5 25/5 25/5 25/5 30
아크릴로 니트릴 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5/0 5
알릴 메타크릴레이트 0.5/0 0.2/0 0.5/0 0.5/0 0.5/0 0.5/0 0.5/0 0/0 0.2
부틸 아크릴레이트 0/5 0/5 0/5 0/10 0/15 0/5 0/0 0/0 5
t-도데실머캅탄(중량부)* 1.0/0 1.0/0 0.8/ 0.2 1.0/0 1.0/0 2.0/0 1.8/ 0.2 1.0/0 1.0
공중합체라텍스특성 1단계 겔함량(G1, %) 50 48 35 32 22 20 23 65 -
겔 함량(X, %) 56 48 50 40 31 28 28 62 51
겔 팽윤도(S) 30 28 25 45 50 50 51 17 20
THF가용분중량평균분자량(×10000, Mw) 9.5 9.1 8.5 10.8 12.5 3.1 3.0 10.0 10.0
그라프트율(Z, %) 82 87 83 72 75 82 78 75 -
[X×Mw×Z/S]-[2200×S](×1000000) 12.9 22.9 15.5 6.8 5.7 1.3 1.2 27 -
단량체 조성 : 제1단계 유화공중합시 투여량 / 제2단계 유화중합시 투여량 *단량체 총량 100 중량부에 대한 사용량임.
본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 5의 공중합체 라텍스는 수학식 1로 표시되는 조건과 평균 분자량 및 겔 팽윤도를 만족시키고 있다. 이에 반하여, 비교예 1 및 2는 겔 함량이 지나치게 낮고 수학식 1로 표시되는 조건을 만족시키지 못하고 있으며, 비교예 3은 수학식 1로 표시되는 조건은 만족시키지만 겔 팽윤도가 낮고 겔 함량이 지나치게 높게 나타나고 있으며, 비교예 4는 단계 중합법을 실시하지 않은 예이다.
실험예 2 : 종이도공지의 평가시험
상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4에서 제조한 공중합체 라텍스 11 중량부(고형분 50%), No-1 카오린 크레이 70 중량부, 탄산칼슘 30 중량부, 분산제 0.3 중량부, 가성소다 0.1 중량부 및 산화전분 4 중량부를 혼합하고, 고형분의 함량이 62 중량% 되도록 배합하여 종이도공용 조성물을 제조하였다. 그리고, 각 종이도공용 조성물을 백상지에 도공량이 편면건조중량으로 15 g/㎡씩 양면 30 g/㎡을 도피하고, 즉시 120℃에서 20초동안 열풍건조하여 도공지를 얻었다.
제조한 각각의 도공지에 대해서는 다음의 방법에 따라 평가시험을 수행하였으며, 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
a) 건조 접착강도 :
도공지를 60℃, 선압 100 kg/cm의 조건으로 수퍼카렌다 처리를 2회 행한 후, RI 테스터를 이용하여 텍(tack) No. 14 인 잉크로 여러회 인쇄를 하고 인쇄면의 피킹(picking)을 눈으로 관찰하였다. 평가는 5점 상대평가를 하고, 수치가 높을 수록 접착강도가 높다.
b) 습윤 접착강도 :
도공지를 60℃, 선압 100 kg/cm의 조건으로 수퍼카렌다 처리를 2회 행한 후, RI 테스터를 이용하여 미리 물로 적신 모튼롤로 도공지 표면을 습윤시킨 후, 텍 No. 16인 잉크로 여러회 인쇄를 하고 인쇄면의 피킹(picking)을 눈으로 관찰하였다. 평가는 5점 상대평가를 하고, 수치가 높을 수록 접착강도가 높다.
c) 잉크 착육성 :
습윤 접착강도 실험법과 동일한 방법으로 실시하나 습윤 접착강도 실험에서 사용한 잉크텍보다 낮은(ink tack No.10) 것을 사용하였다. 이때 픽킹이 일어나지 않도록 주의하여 인쇄하며, 잉크의 전이상태를 육안으로 관찰하였다. 평가는 5점 상대평가를 하고, 수치가 높을 수록 접착강도가 높다.
d) 백지광택 :
주사식 광척도계를 이용하고, 입사각 75。, 반사각 75。에서 측정하였다.
e) 블리스터(Blister) 적성 :
온도조절이 가능한 오일 베스(bath)에 수퍼카렌더된 도공지를 넣고 블리스터가 발생되는 온도를 관찰하였다.
구 분 실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 5 1 2 3 4
도공지물성 건조접착강도 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 2.0 2.0 3.5 2.5
습윤접착강도 4.0 5.0 5.0 4.5 4.0 3.0 3.0 3.5 3.8
잉크착육성 4.0 5.0 4.0 4.5 5.0 3.5 3.0 3.0 3.5
백지광택(%) 57.8 59.3 58.9 61.0 62.1 57.6 56.9 54.9 55.9
블리스터온도(℃) 225 230 230 245 250 225 230 160 200
본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 5의 공중합체 라텍스를 이용하여 제조한 도공지는 모든 물성이 균형을 이루면서 우수하게 나타났다. 이에 반하여, 비교예 1과 2는 내블리스터성은 우수하나, 건조접착강도와 습윤접착강도가 현저하게 저하되었으며 잉크착육성과 백지광택도 저하되었다. 비교예 3은 건조접착강도와 습윤접착강도가 비교예 1과 2에 비하여 다소 우수한 것으로 나타났으나, 내블리스터성과 백지광택이 현저히 저하되었다. 비교예 4는 습윤접착강도는 우수하나, 내블리스터성과 백지광택이 저하되었다.
이상의 실험 결과를 토대로 한다면, 본 발명의 종이 도공용 공중합체 라텍스 조성물을 이용한 도공지는 접착강도, 잉크 착육성 및 내블리스터성이 현저히 향상되면서 전체적 물성균형을 이루는 효과를 가진다.

Claims (2)

  1. 지방족 공역디엔계 단량체(a), 에틸렌계 불포화 산 단량체(b), 그리고 상기한 (a) 및 (b) 단량체와 공중합이 가능한 단량체(c)로 구성된 단량체 혼합물을 유화공중합시켜 얻어진 라텍스 조성물에 있어서,
    상기 공중합체 라텍스는 겔의 함량(X), 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량(Mw), 그라프트율(Z) 및 겔의 팽윤도(S)가 다음 수학식 1을 만족하며, 중량평균분자량(Mw)은 적어도 80000 이고, 겔의 팽윤도(S)는 적어도 20 인 것임을 특징으로 하는 종이 도공용 라텍스 조성물.
    수학식 1
    w > 2200×S+5000000
    상기 수학식 1에서 :
    X는 공중합체 라텍스의 겔함량을 나타내고; Mw는 테트라하이드로퓨란 가용분의 중량평균분자량을 나타내고; Z는 그라프트율을 나타내고; S는 겔의 팽윤도를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공중합체 라텍스는 지방족 공역디엔계 단량체(a) 10 ∼ 60 중량%, 에틸렌계 불포화 산 단량체(b) 0.5 ∼ 10 중량%, 그리고 상기한 (a), (b) 단량체와의 공중합이 가능한 비닐계 단량체(c) 30 ∼ 80 중량%로 구성된 단량체 혼합물을 84.5 ∼ 74.5 : 15.5 ∼ 14.5 중량비 범위내에서 2 단계로 나누어 유화공중합하여 얻은 것임을 특징으로 하는 종이 도공용 라텍스 조성물.
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