KR100759891B1 - 착색 도료 조성물, 당해 조성물로 피복된 셀룰로즈 제품 및 당해 조성물을 구성하는 수용성 중합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안료(a), 결합제(b), 형광 증백제(c) 및 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체(d)의 수성 분산액을 포함하는 착색 도료 조성물로서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 100mol%와 음이온성 반복 단위(ii) 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 평균 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 착색 도료 조성물에 관한 것이다.
착색 도료 조성물, 수용성 중합체, 비이온성 반복 단위, 음이온성 반복 단위, 형광 증백제.

Description

착색 도료 조성물, 당해 조성물로 피복된 셀룰로즈 제품 및 당해 조성물을 구성하는 수용성 중합체{A coating colour composition, a cellulosic article coated therewith and a water-soluble polymer comprised therein}
본 발명은 피복된 종이, 판(board) 및 기타 셀룰로즈 재료의 제조에 유용한 착색 도료 조성물, 특히 레올로지(rheology) 강화된 도료 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 도료 조성물로부터 제조된 피복품 및 추가로 이러한 도료 조성물에서 사용될 수 있는 신규한 중합체에 관한 것이다.
예를 들면, 인쇄 적성, 광택 및 광학 특성을 개선시키기 위해, 착색 도료 조성물을 형성된 종이 또는 판의 표면에 도포하는 방법이 공지되어 있다. 이러한 착색 도료 조성물은 피복 착색제로서 공지되어 있다. 통상적으로, 피복 착색제는 안료(들)와 결합제의 블렌드를 포함하는 수성 분산액으로서 도포된다.
일반적으로, 착색 도료 조성물은 하나 이상의 안료, 형광 증백제(FWA), 결합제, 레올로지 조절제 및 임의의 기타 화학제를 포함한다. 안료는 통상적으로 백색 무기 미립자 물질, 예를 들면, 탄산칼슘 또는 카올린이며, 통상적으로 착색 도료 조성물 중의 분산 고체의 75중량% 이상, 종종 85중량% 이상을 차지한다. 또한 광학 증백제(OBA)로서 공지된 형광 증백제(FWA)는 광 반사 특성을 강화시켜 피복 시트의 백도 및 휘도를 개선시킨다. 결합제는 안료를 피복되는 종이 또는 판지에 부착시키기 위한 것이며 통상적으로 접착성 중합체성 물질이다. 결합제는 수불용성 접착성 중합체의 분산 입자를 포함하는 수성 라텍스일 수 있다. 또는, 결합제는 수용성 전분을 포함하는 수성 조성물일 수 있다. 또한, 결합제가 수성 라텍스 중합체 및 전분을 둘 다 포함할 수도 있다. 착색 도료 조성물의 레올로지는 통상적으로 특정 적용에 적합하도록 조절된다.
통상적으로, 착색 도료 조성물은 종이 또는 판지의 표면에 바 또는 블레이드일 수 있는 피복 도포기를 사용하여 도포한다. 블레이드 피복기는 이들이 1,200m/분(3,930ft/분)을 초과하는 속도로 피복하고 70% 이하의 피복 고체를 사용할 수 있으므로 일반적이다. 또한, 블레이드는 종이 또는 판지의 표면에 피막의 균일한 분포를 초래하며, 과도한 피막을 제거하여 평탄하고 평평한 피복면을 남긴다. 인쇄 적성을 개선시키기 위해 피막이 평탄하고 평평한 표면을 갖는 것이 중요하다.
통상적으로 도포하기에 가장 적합한 레올로지를 달성하기 위해 매우 협소한 파라미터 내로 레올로지를 조절하는 것이 필요하다. 착색 도료 조성물의 적용이 통상적으로 고전단에 이를 노출시킴을 포함하므로, 도료 조성물이 적당한 레올로지 특성 및 수분 보유 특성을 나타내는 것이 중요하다. 이러한 이유로, 착색 도료 조성물에 레올로지 개질제를 혼입시키는 것이 표준 관행이다. 착색 도료 조성물의 수분 보유 특성은 조성물의 수분 보유 능력에 관한 것이다. 종이 또는 판지로의 물의 방출은 피막의 평탄한 표면을 위해 비교적 느려야 한다. 종이 또는 판지로 물을 신속하게 침투시키면 블레이드에 도달하기 전에 피막으로부터 제거되어야 하는 물의 양이 과도하게 되어, 피막을 충분하게 평탄하게 하는 블레이드의 능력을 손상시킨다. 추가로, 시트로 물이 과도하게 방출되면 종종 결합제 이동으로서 공지된 결합제의 불균일한 분포가 발생한다. 통상적으로, 결합제 이동은 피막의 z-방향을 통해 발생한다. 결합제 이동의 결과는 표면 특성의 손상이다.
각종 중합체성 물질이 착색 도료 조성물 및 이로부터의 피막의 레올로지 및 수분 보유 특성을 개선시키기 위한 목적으로 사용되어 왔다. 천연 중합체, 예를 들면, 나트륨 카복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈 및 나트륨 알기네이트를 적용하는 것이 널리 공지되어 있다. 또한, 폴리비닐 알콜 및 아크릴 중합체를 포함하는 각종 합성 중합체가 이러한 목적으로 제시되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 제4,423,118호에는 증점제로서 용해도가 제한된 에틸렌계 불포화 카복실산, 에틸렌계 불포화 아미드 및 소수성 단량체의 공중합체를 포함하는 착색 도료 조성물이 기술되어 있다. 바람직한 조성물은 아크릴산 30 내지 97중량%, 아크릴아미드 1 내지 50중량% 및 아크릴로니트릴 2 내지 70중량%를 포함한다.
착색 도료 조성물에서 최적의 레올로지 및 수분 보유 특성 달성시, 피복지 또는 판지는 손상된 광학 특성의 단점을 제공할 수 있다. 따라서, 최적의 레올로지 특성을 나타내면서 수분 보유도가 높으며 피복지 또는 판지가 개선된 광학 특성을 갖는 착색 도료 조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 안료(a), 결합제(b), 형광 증백제(c) 및 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체(d)의 수성 분산액을 포함하는 착색 도료 조성물로서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 100mol% 및 음이온성 반복 단위(ii) 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 착색 도료 조성물이 제공된다.
안료는 무기 물질, 예를 들면, 탄산칼슘, 카올린, 점토, 규산알루미늄 또는 규산마그네슘, 예를 들면, 고령토, 황산바륨, 새틴 화이트, 이산화티탄, 활석, 석고 및 백운모일 수 있다. 또는, 안료는, 예를 들면, 중공 또는 고체인 직경이 0.1 내지 1.0㎛인 미소구를 포함하는 중합체성 플라스틱 안료일 수 있다. 이러한 중합체성 플라스틱 안료는 폴리스티렌계일 수 있으며, 중합체는 때때로 부타디엔 또는 아크릴 성분을 갖는다. 그러나 바람직하게는, 안료는 무기 화합물, 보다 바람직하게는 탄산칼슘 또는 점토, 예를 들면, 카올린 또는 탄산칼슘과 점토의 블렌드이다. 안료 또는 안료의 블렌드의 선택은 통상적으로 특정 적용에 의해 결정된다. 예를 들면, 저피복량(LWC) 종이에 대한 안료 성분 단일 피막은 단지 점토로 이루어질 수 있다. 또한, 종이 또는 판의 표면에 다층 피막을 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 피막(예비 피막)은 바람직하게는 안료 성분으로서 100% 탄산칼슘으로 이루어지는 반면, 상부 피막에 대해서는 안료 성분으로서 탄산칼슘과 점토의 블렌드를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 안료는 통상적으로 40 또는 50% 이상의 고체의 수성 분산액으로서 제공된다. 바람직하게는 안료 분산액은 60 또는 70% 이상의 고체이고 80% 이하일 수 있다. 특히 바람직한 안료 분산액은 70 내지 72% 탄산칼슘을 포함한다.
안료 분산액의 안정성을 돕기 위해, 때때로 분산제를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 분산제는 중합체성 분산제, 예를 들면, 비교적 저분자량 수용성 음이온성 중합체일 수 있으나, 분산제는, 예를 들면, 계면활성제일 수 있다. 특히 바람직하게는, 예를 들면, 유럽 특허공보 제129329호에 기술된 분자량이 1,000 내지 6,000인 나트륨 폴리아크릴레이트이다.
안료는 통상적으로 착색 도료 조성물에 존재하는 전체 고체의 75중량% 이상, 예를 들면, 85 또는 90중량% 이상을 차지할 수 있다.
결합제는, 예를 들면, 부타디엔/스티렌, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌, 아크릴산 에스테르, 아크릴산 및 에스테르/스티렌/아크릴로니트릴, 에틸렌/비닐 클로라이드 및 에틸렌/비닐 아세테이트의 공중합체 또는 단독 중합체, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리에틸렌 및 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리우레탄계 수성 라텍스 중합체 분산액일 수 있다. 결합제 분산액은 수성 유화 중합에 의해 제조할 수 있다. 바람직한 결합제는 스티렌/부틸 아크릴레이트 또는 스티렌/부타디엔/아크릴산 공중합체 또는 스티렌/부타디엔 고무로 이루어진다. 본 발명에서 사용될 수 있는 기타 중합체 라텍스는, 예를 들면, 미국 특허공보 제3,265,654호, 제3,657,174호, 제3,547,899호 및 제3,240,740호에 기술되어 있다. 통상적으로, 분산액은 크기 범위가 0.05 내지 2μ인 입자 및 함량이 40 내지 55중량%인 결합제를 포함한다.
형광 증백제(FWA)는 광 스펙트럼의 자외선 부분으로부터 광을 취하여 가시 스펙트럼으로 이를 방출하는 형광 능력을 갖는 화학물질일 수 있다. 바람직하게는, 형광 증백제는, 예를 들면, 영국 공개특허공보 제2026566호 및 영국 공개특허공보 제2026054호에 기술된 바와 같은 스틸벤 형광 증백제 또는 유럽 공개특허공보 제624687호에 기술된 바와 같은 비스-스틸벤 형광 증백제이다. 형광 증백제는 디아미노스틸벤 디설폰산 유도체 및 디스티릴 비페닐 유도체를 포함한다. 바람직하 게는 형광 증백제는 통상적으로 30중량% 이상, 예를 들면, 약 60중량%의 수성 농축 슬러리의 형태로 제공된다.
본 발명에 따르는 착색 도료 조성물은 바람직하게는 안료를 10 내지 70중량% 함유한다. 결합제는 바람직하게는 중합체성 화합물의 무수 함량을 안료의 1 내지 30중량%, 바람직하게는 5 내지 25중량%, 보다 바람직하게는 7 내지 20중량%로 만들기에 충분한 양으로 사용된다. 본 발명에 따라 사용되는 형광 증백제의 양은 형광 증백제가 바람직하게는 안료의 중량을 기준으로 하여 0.01 내지 1중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1중량%의 양으로 존재하도록 계산한다. 레올로지 개질제는 바람직하게는 안료의 0.01 내지 5중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2중량%의 양으로 사용된다. 수성 분산액은 분산액의 전체 중량을 기준으로 하여 50 내지 80%의 고체를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 분산액이 약 70% 고체이다.
본 발명에 따르는 착색 도료 조성물을 제조하는 바람직한 방법은 수성 결합제 에멀젼 및 수성 안료 분산액을 안료 및 결합제의 적절한 비율을 제공하는 양으로 배합하고, 안료, 결합제 및 형광 증백제가 수성 매질에 균일하게 분포되도록 격렬한 교반하에 형광 증백제의 수성 분산액을 가하는 것이다. 정확한 고체 함량을 수득하기 위해 보다 많은 물을 가할 필요가 있을 수 있다. 바람직하게는, 기타 성분을 충분히 혼합하여 기타 성분의 균일한 분포를 보장하고 필요한 경우, 추가의 물을 가하면서 수용성 중합체[성분(d)]를 수성 분산액에 가한다. 그러나, 상이하게는 성분들을 함께 혼합할 수 있다. 예를 들면, 형광 증백제 배합물을, 예를 들면, 용융 유화를 사용하여 결합제로 혼합시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 착색 도료 조성물은 양호한 수분 보유 특성을 포함하는, 최적의 레올로지 특성을 나타내고, 광학 특성이 개선된, 특히 휘도 및 백도가 개선된 피복지 또는 판지를 제공한다. 본 발명의 놀라운 특성은 바로 이들 개선이 (1) 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위 90 내지 100mol% 및 음이온성 반복 단위 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고 (2) 50,000 내지 500,000의 특정 범위 내의 분자량의 특정 배합 양태를 갖는 중합체[성분(d)]를 사용한 결과라는 것이다.
본 발명에 따르는 수용성 중합체인 성분(d)은 착색 도료 조성물에서 레올로지 개질제로서 작용하거나 수분 보유를 돕는다. 그러나, 중합체가 또한 피복지 또는 판의 광학 특성을 개선시키는 것이 명백하므로 단지 레올로지 개질제로서 간주되지 않아야 한다. 사실상, 수용성 중합체[성분(d)]는 광학 특성 개선시 보조제로서 작용한다고 여겨질 수 있다.
본 발명에 따르는 수용성 중합체는 수용성 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된다. 바람직하게는 단량체 또는 단량체들의 수 용해도는 5g/100ml 이상, 보다 바람직하게는 10g/100ml 이상이다. 단량체 또는 단량체 블렌드는 착색 도료 조성물의 성능을 손상시키는 수불용성 단량체를 사실상 함유하지 않아야 한다.
본 발명에 따르는 수용성 중합체 성분은 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위 90 내지 100mol% 및 음이온성 반복 단위 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어진다. 중합체는 수용성 비이온성 에틸렌계 불포화 단량체와 수용성 음이온성 에틸렌계 불포화 단량체와의 블렌드로부터 유도될 수 있다. 또는, 음이온성 반복 단위는 음이온성 그룹으로 전환될 수 있는 후 반응성 반복 단위에 의해 생성될 수 있다. 예를 들면, 펜던트 아미드 그룹을 함유하는 반복 단위는 알칼리 작용에 의해 가수분해되어 상응하는 카복실산을 생성시킬 수 있다.
수용성 중합체는 바람직하게는, 예를 들면, 10 내지 25%, 가장 바람직하게는 15 내지 20% 농도의 수용액으로서 제공된다. 중합체는 적합한 중합 기술, 예를 들면, 겔, 비드, 가역상 유화 중합 또는 바람직하게는 용액 중합에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 중합체는 분말, 비드, 수용액, 가역상 유제의 형태로 또는 탈수 가역상 유제(액체 분산 중합체)로서 제공될 수 있다.
수용성 중합체 성분의 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위는 바람직하게는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐, 하이드록시에틸 아크릴레이트 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 단량체 또는 단량체의 블렌드로부터 유도된다.
바람직하게는, 수용성 중합체 성분의 음이온성 반복 단위는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 알릴 설폰산 및 비닐 설폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 음이온성 단량체 또는 단량체의 블렌드로부터 유도된다. 음이온성 단량체(들)는 유리산 또는 수용성 알칼리 금속 또는 암모늄 염의 형태로 존재할 수 있다.
바람직한 형태에서, 착색 도료 조성물의 수용성 중합체 성분은 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 99.5mol%, 보다 바람직하게는 92.5 내지 99mol% 및 음이온성 반복 단위(ii) 0.5 내지 10mol%, 보다 바람직하게는 1 내지 7.5mol%로 본질적으로 이루어진다.
착색 도료 조성물의 성능이 수용성 중합체 성분이 음이온성 반복 단위를 2.5 내지 5mol% 포함하는 경우 추가로 증진된다는 것을 발견하였다. 따러서, 특히 바람직한 형태에서, 본 발명에 따르는 착색 도료 조성물은 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 95 내지 97.5mol% 및 음이온성 반복 단위(ii) 2.5 내지 5mol%로 본질적으로 이루어진 수용성 중합체를 포함한다.
바람직하게는, 착색 도료 조성물의 수용성 중합체 성분의 평균 분자량은 50,000 내지 300,000, 보다 바람직하게는 100,000 내지 250,000, 특히 150,000 내지 250,000, 매우 특히 180,000 내지 230,000, 가장 바람직하게는 약 200,000이다.
본 발명의 또 다른 측면은 안료(a), 결합제(b), 형광 증백제(c) 및 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체(d)의 수성 분산액을 포함하는 착색 도료 조성물로 피복된 셀룰로즈 제품으로서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 100mol% 및 음이온성 반복 단위(ii) 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 평균 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 셀룰로즈 제품에 관한 것이다.
본 발명에 따라 피복된 셀룰로즈 제품은 본 발명에서 기술하는 바람직한 양태 중의 하나를 포함한다. 본 발명의 이러한 측면에 따라 피복된 셀룰로즈 제품은 개선된 인쇄 적성, 광택, 휘도 및 백도 특성이 조합되어 있다. 바람직하게는, 피복된 셀룰로즈 제품은 피복지 또는 피복판이다.
통상적으로, 피복된 셀룰로즈 제품은 미피복 제품을 피복 착색제가 도포될 수 있는 피복 도포기에 통과시켜 제공될 수 있다. 피막을 임의로 가열된 공기 건조기를 사용하여 건조시킨다. 목적하는 경우, 수 개의 피막 층을 제품에 도포할 수 있다. 바람직한 형태에서, 피복된 셀룰로즈 제품이 피복지 또는 피복판인 경우, 종이 또는 판의 미피복 시트를 피복 도포기(피복 바 또는 블레이드일 수 있음)에 통과시키고, 이로부터 착색 도료 조성물을 종이 또는 판의 표면에 도포시킨다. 목적하는 경우, 종이 또는 판 위의 피막을 가열된 공기 건조기를 사용하여 건조한다. 추가의 피막 층을 목적하는 경우, 종이 또는 판의 미피복 표면에 도포할 수 있다. 또한, 수개의 피막을 종이 또는 판의 표면(들)에 도포하여 다층 피막을 형성시킬 수 있다. 또한, 피막을, 예를 들면, 캘린더링 장치를 사용하여 연마할 수 있다. 통상적으로, 종이 또는 판의 피복 시트는 2개의 롤러 사이를 통과하며, 롤러 중의 하나는 연마하고자 하는 피복면에 대하여 슬립핑(slipping)하도록 디자인한다. 이러한 슬립핑 효과는 고도로 연마된 피복 시트의 표면을 제공하기 위해 디자인된다.
본 발명의 추가의 측면에서, 착색 도료 조성물의 중합체 성분은 신규한 배합물이다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면은 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체로서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 99.5mol% 및 음이온성 반복 단위(ii) 0.5 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 평균 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 수용성 중합체에 관한 것이다. 또한, 착색 도료 조성물의 중합체 성분의 바람직한 형태 모두는 또한 본 발명의 이러한 측면에 구체적으로 포함된다.
수용성 중합체는 바람직하게는, 예를 들면, 10 내지 25%, 가장 바람직하게는 15 내지 20% 농도의 수용액으로서 제공된다. 중합체는 적합한 중합 기술, 예를 들면, 겔, 비드 또는 용액 중합에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 단량체 또는 단량체 블렌드의 수용액의 중합은 정확한 도포 농도에서 중합체를 제공하기 위해 요구되는 추가의 용해 단계가 배제되므로 가장 편리한 기술일 수 있다. 따라서, 수용성 중합체의 수용액은 편리하게는 개시제 및 중합 물질의 적당한 분포를 보장하기 위해 교반하면서 개시제, 예를 들면, 과황산암모늄의 수용액을 단량체 또는 단량체 블렌드의 15 내지 20% 수용액에 가하고, 중합을 수행하여 제공될 수 있다.
다음 실시예는 본 발명을 예시한다.
실시예 1
중합체 A의 제조
물 735kg에 용해된 아크릴아미드 720kg 및 아크릴산 18kg을 포함하는 단량체 블렌드를 제조하였다. 물 2300kg을 반응기에 가하고, 물 6kg에 용해된 과황산암모늄 0.12kg을 가한 다음, 혼합물을 잘 교반하였다. 단량체 블렌드를 1.5시간에 걸쳐 반응기에 가하면서 반응기를 교반하였다. 단량체를 가하면서 물 150kg에 용해된 과황산암모늄 1.41kg을 2시간에 걸쳐 반응기에 가하였다. 중합이 완료되면, 생성된 중합체 수용액의 pH를 46% 수산화나트륨 용액을 사용하여 조절하였다.
중합체 B의 제조
아크릴아미드 702kg 및 아크릴산 36kg을 사용하는 것을 제외하고는 중합체 A의 제조에 대해 기술된 방법을 반복하였다.
착색 도료 제조에 사용되는 중합체 성분의 특징
중합체 A 및 B는 상기 제조에서 주어진 바와 같이 아크릴아미드와 나트륨 아크릴레이트와의 공중합체이다. 중합체 C는 아크릴아미드와 암모늄 아크릴레이트와의 공중합체이고, 중합체 D는 수성 유제로서 제조되고 에스테르 그룹을 비누화시키기 위해 수성 수산화나트륨에 용해시킨 에틸 아크릴레이트 50중량%와 메타크릴산 50중량%와의 공중합체이다. 중합체 특성을 표 1에 요약하였다.
중합체 조성(mol%) 중합체 농도(중량%) 평균 분자량
AA ACM EA MAA
A Na 염으로서 2.5 97.5 19.8 216,000
B Na 염으로서 5 95 19.6 242,000
C NH3 염으로서 20 80 16 450,000
D 46.2 53.8 30 250,000
주)
AA : 아크릴산
ACM : 아크릴아미드
EA : 에틸 아크릴레이트
MAA : 메타크릴산
실시예 2
착색 도료 조성물의 제조 및 시험
배합물 1
양(중량 기준)
탄산칼슘(2μ 이하의 입자 크기 95%) 50부
카올린(2μ 이하의 입자 크기 90%) 50부
스티렌 부타디엔 라텍스 중합체(Dow DL 935) 10부
형광 증백제 1부
(디아미노 스틸벤 헥사설폰산 Tinopal SPP)
카올린 및 탄산칼슘을 함께 혼합하여 착색 도료 조성물을 수성 분산액으로서 제조하였다. 스티렌/부타디엔 라텍스 중합체를 안료 분산액과 혼합하고, 형광 증백제인 디아미노 스틸벤 헥사설폰산(Tinopal SPP, Ciba Specialty Chemicals) 1부를 가하였다.
분산액 4개의 샘플을 취하고, 각각의 중합체 A 내지 D에 1,800 내지 2,000mPa.s의 브룩필드 점도를 제공하는 양으로 가하였다. 피복 착색제 배합물의 샘플은 고체 함량이 62%이고, pH가 8.2이다.
각각의 중합체에 대한 최적의 양을 표 2에 나타내었다.
중합체 양(안료 기준, 중량%)
A 0.80
B 1.00
C 1.00
D 0.35

수분 보유량 GWR(gsm)
수분 보유값 GWR을 2분 체류 시간, 1.5bar 압력 및 5㎛ 폴리카보네이트 막 필터의 파라미터를 사용하여 중량 수분 보유 측정기에서 측정하였다(gsm). 중합체 A 내지 D를 포함하는 각각의 샘플에 대한 측정을 나타내었다. 수분 보유 측정치를 표 3에 나타내었다.
중합체 수분 보유량 GWR(gsm)
A 130
B 110
C 130
D 144
고전단 점도
고전단 점도를 10,000s-1에서 ICI 원추형 판 점도계로 측정하였다(mPa.s). 중합체 A 내지 D를 포함하는 각각의 샘플에 대한 점도 측정치를 표 4에 나타내었다.
중합체 10,000s-1에서 고전단 점도(mPa.s)
A 220
B 145
C 105
D 60

광학 성능
각각 중합체 A 내지 D를 포함하는 피복 착색제 배합물의 샘플을 20g/m2의 피복 중량을 제공하기 위해 k-바 3을 사용하여 종이에 피복하고, 휘도 및 백도를 Technibrite ERIC 950으로 측정하였다. 휘도 및 백도 측정치를 표 5에 나타내었다.
중합체 ISO 휘도(%) CIE 백도(%)
A 81.65 74.24
B 81.35 72.7
C 81.0 72.65
D 79.98 71.0

실시예 3
착색 도료 조성물의 제조 및 시험
배합물 2
양(중량 기준)
탄산칼슘(2μ 이하의 입자 크기 75%) 100부
스티렌 아크릴 라텍스 중합체 11부
형광 증백제 1부
디아미노 스틸벤 테트라설폰산
각각의 성분을 실시예 2에서 나타낸 제조 방법과 유사한 방법으로 함께 혼합하여 배합물 2에 따르는 피복 착색제를 제조하였다. 분산액 4개의 샘플을 취하고, 각각의 중합체 A 내지 D에 1,100 내지 1,400mPa.s의 브룩필드 점도를 제공하는 양으로 가하였다. 피복 착색제 배합물의 샘플은 고체 함량이 70%이고, pH가 9.0이다. 각각의 중합체에 대한 최적의 양을 표 6에 나타내었다.
중합체 양(안료 기준, 중량%)
A 0.65
B 0.41
C 0.32
D 0.15

수분 보유량 GWR(gsm)
수분 보유값 GWR을 실시예 2에서와 같이 측정하였다. 수분 보유 측정은 표 7에 나타내었다.
중합체 수분 보유량 GWR(gsm)
A 180
B 190
C 200
D 191
고전단 점도
고전단 점도를 실시예 2에서 나타낸 바와 같이 측정하였다. 고전단 점도 측정은 표 8에 나타내었다.
중합체 10,000s-1에서 고전단 점도(mPa.s)
A 80
B 65
C 75
D 80

광학 성능
각각 중합체 A 내지 D를 포함하는 피복 착색제 배합물의 샘플을 실시예 2에 나타낸 바와 같이 종이에 피복하고 광학 휘도 및 백도를 측정하였다. 측정은 표 9에 나타내었다.
중합체 ISO 휘도(%) CIE 백도(%)
A 86.7 82.75
B 86.2 81.35
C 85.9 80.65
D 83.38 77.40

실시예 4
착색 도료 조성물의 제조 및 시험
배합물 3
양(중량 기준)
탄산칼슘(2μ 이하의 입자 크기 99%) 20부
카올린 80부
스티렌 부타디엔 아크릴로니트릴 라텍스 중합체 12부
형광 증백제 1부
디아미노 스틸벤 헥사설폰산(Tinopal SPP)
각각의 성분을 실시예 2에서 나타낸 제조 방법과 유사한 방법으로 함께 혼합하여 배합물 3에 따르는 피복 착색제를 제조하였다. 분산액 4개의 샘플을 취하고, 각각의 중합체 A 내지 D에 1,800 내지 2,000mPa.s의 브룩필드 점도를 제공하는 양으로 가하였다. 피복 착색제 배합물의 샘플은 고체 함량이 61.6%이고, pH가 7.5이다.
각각의 중합체에 대한 최적의 양은 표 10에 나타내었다.
중합체 양(안료 기준, 중량%)
A 0.43
B 0.48
C 0.35
D 0.225

수분 보유량 GWR(gsm)
수분 보유값 GWR을 실시예 2에서와 같이 측정하였다. 수분 보유 측정은 표 11에 나타내었다.
중합체 수분 보유량 GWR(gsm)
A 130
B 110
C 130
D 120
고전단 점도
고전단 점도를 실시예 2에서 나타낸 바와 같이 측정하였다. 고전단 점도 측정은 표 12에 나타내었다.
중합체 10,000s-1에서 고전단 점도(mPa.s)
A 435
B 250
C 100
D 135

광학 성능
각각 중합체 A 내지 D를 포함하는 피복 착색제 배합물의 샘플을 실시예 2에 나타낸 바와 같이 종이에 피복하고 광학 휘도 및 백도를 측정하였다. 측정은 표 13에 나타내었다.
중합체 ISO 휘도(%) CIE 백도(%)
A 80.5 77.7
B 79.88 77
C 79.28 76.7
D 77.90 74.4

결과는 중합체 A 및 B가 상이한 형태의 안료를 포함하는 상이한 피복 착색제 배합물에 대한 레올로지 및 휘도 면에서 전면적으로 최상의 성능을 제공함을 명백히 보여준다.

Claims (11)

  1. 안료(a),
    결합제(b),
    형광 증백제(c) 및
    수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체(d)의 수성 분산액을 포함하는 착색 도료 조성물로서,
    수용성 중합체가,
    아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐, 하이드록시에틸 아크릴레이트 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 단량체 또는 단량체들의 블렌드로부터 유도된 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 100mol%와
    아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 알릴 설폰산 및 비닐 설폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 음이온성 단량체 또는 단량체들의 블렌드로부터 유도된 음이온성 반복 단위(ii) 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 평균 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 착색 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 음이온성 반복 단위의 단량체가 유리산 또는 수용성 알칼리 금속 또는 암모늄 염의 형태로 존재하는 착색 도료 조성물.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 99.5mol%와 음이온성 반복 단위(ii) 0.5 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지는 착색 도료 조성물.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 92.5 내지 99mol%와 음이온성 반복 단위(ii) 1 내지 7.5mol%로 본질적으로 이루어지는 착색 도료 조성물.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서, 수용성 중합체가 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 95 내지 97.5mol%와 음이온성 반복 단위(ii) 2.5 내지 5mol%로 본질적으로 이루어지는 착색 도료 조성물.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 수용성 중합체의 평균 분자량이 50,000 내지 300,000인 착색 도료 조성물.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 수용성 중합체의 평균 분자량이 100,000 내지 250,000인 착색 도료 조성물.
  9. 제1항에 따르는 착색 도료 조성물로 피복된 피복지.
  10. 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 수용성 중합체로서,
    아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐, 하이드록시에틸 아크릴레이트 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 단량체 또는 단량체들의 블렌드로부터 유도된 본질적으로 비이온성인 친수성 반복 단위(i) 90 내지 100mol%와
    아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 크로톤산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 알릴 설폰산 및 비닐 설폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수용성 음이온성 단량체 또는 단량체들의 블렌드로부터 유도된 음이온성 반복 단위(ii) 0 내지 10mol%로 본질적으로 이루어지고, 평균 분자량이 50,000 내지 500,000임을 특징으로 하는 수용성 중합체.
  11. 제1항에 따르는 착색 도료 조성물로 피복된 피복판.
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