KR101176340B1 - 종이코팅액 및 이것을 사용한 코팅지 - Google Patents

종이코팅액 및 이것을 사용한 코팅지 Download PDF

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소마아루 가부시끼가이샤
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Abstract

최소 하나의 안료(pigment), 하나의 바인더(binder) 및 하나의 유동성 개질제(flowability modifier)를 함유한 종이코팅액(paper coating fluid)이다.
그 유동성 개질제는 (a)성분(아크릴산 단위와 메타아크릴산 단위 중에서 선택한 최소 하나의 구성단위(구성단위 A)와, 아크릴산 에스테르단위와 메타아크릴산 에스테르 단위 중에서 선택한 최소 하나의 구성단위(구성단위 B)로 이루어진 코폴리머)와,
(b)성분(구성단위 A, 구성단위 B 및 소정의 구성단위 C로 이루어진 코폴리머)와,
(c)성분(증점제 및/또는 보수제)(단, (a)성분과 (b)성분은 제외함)
으로 이루어진 군(group)에서 선택한 2 이상의 성분을 함유한 것이다(단, (a)성분 또는 (b)성분을 반드시 함유함).
그 종이코팅액은 보수성(water-retentivity)을 향상시키고, 점성을 증가시켜도 유동성을 향상시켜, 고속코팅을 할 수 있다.
유동성 개질제, 종이코팅액, 구성단위, 보수성, 유동성

Description

종이코팅액 및 이것을 사용한 코팅지{PAPER COATING FLUID AND COATED PAPER MADE THEREWITH}
본 발명은 종이코팅액(paper coating fluid) 및 이것을 사용한 코팅지(coated paper)에 관한 것으로, 더 자세하게 말하면 보수성(water retenticity)와 유동성(flowability)의 향상을 나타낸 고속코팅이 가능한 종이코팅액 및 이 종이 코팅액으로 코팅하여 우수한 표면특성을 가진 코팅지에 관한 것이다.
일반적으로, 인쇄용지에는 평활성(flat and smooth properties), 광택성(glossiness), 인쇄적성(printability)을 향상하기 위하여 그 표면에 소정의 종이코팅액으로 코팅시킴으로써 형성된 코팅층(coating layer)이 설정되어 있다.
그 종이코팅액은 통상적으로 클레이(clay), 중질(heavy)칼슘카르보네이트 등 백색안료와, 라텍스(latex), 전분(starch) 등 바인더를 수중에서 분산시켜 얻어진 슬러리(slurry)로 조제시켜, 이 종이코팅액을 적당한 농도로 희석시킨 후에 사용하였다.
그 종이코팅액은 조정탱크(preparation tank)에서 코팅기(coating machine: coater)로 공급시킨 다음에, 고속주행 중에 있는 종이기재(paper substrate)의 표면 상에 연속적으로 도포시켜, 도포된 종이코팅액 중 잉여분은 블레이드(blade)등 코팅헤드(coating head)를 사용하여 제거하였다.
따라서, 종이기재상에서는 박막형상의 코팅액으로된 층이 형성되기 때문에, 그 다음의 건조에 의해 소정의 막두께를 가진 코팅층이 종이기재의 표면상에 형성된 코팅지를 얻을 수 있다.
그리고, 종이기재에서 제거된 종이코팅액의 잉여분은 그 조정탱크에서 다시 회수하여 새로운 종이코팅액과 혼합시켜 다시 사용되는 것이 일반적이다.
최근에는 코팅지의 생산성 향상등을 도모하기 위하여, 종이기재의 표면상에 종이코팅액을 코팅하는 공정(코팅공정)의 고속도화가 요구되었다.
특히, 코터(coater)의 운전속도의 고속화에 따라, 높은 전단(shearing)속도 하에서도 우수한 유동성을 갖는 것을 필요로 함과 동시에, 낮은 전단속도하에서도 적합한 점성을 갖는 것을 필요로 하였다.
또, 종이코팅액은 충분한 보수성(water retentivity)을 갖는 것을 필요로 하였다. 그 보수성이 불충분할 경우, 코팅액 중의 수분이 종이기재에 급속하게 침투하여 이행하기가 용이해지기 때문에, 종이기재상에 형성된 박막형상의 코팅액으로 된 층 중에 종이기재와 접촉하는 부분에서 종이코팅액 성분의 농도가 상승하는 경우가 있어, 얻어진 코팅지에 품질상의 결함을 발생하여, 조업상에서의 고장 등의 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위해, 종이코팅액에 첨가되는 여러가지의 보수제(water holding agent)와, 그 보수제를 첨가한 종이코팅용 조성물, 종이코팅액 등이 제안되었다.
구체적으로, 보수제로서 수용성 고분자인 아크릴아미드계 코폴리머를 사용한 종이코팅용 조성물(예로서, 특허문헌 1~3참조), 술폰화 방향족 폴리머로 이루어진 보수제와 이 보수제로 이루어진 종이코팅용 도료(예로서, 특허문헌 4 참조), 수용성 아니온화 변성 폴리비닐 알코올을 사용한 종이코팅액(예로서, 특허문헌 5 참조) 등이 개시되었다.
또, 보수제로서 카르복실산계 코폴리머(carboxylic acid-based copolymer)를 사용한 종이코팅액(예로서, 특허문헌 6~8 참조)등이 개시되어있다.
그러나, 상기 특허문헌에서 개시된 종이코탱액 등에서 사용되는 보수제에서는 보수성을 향상시킨 효과가 아직도 불충분하였다. 또, 보수성 향상을 위해 이들의 보수제의 첨가량을 증가시킬 때 종이코팅액의 점도(특히, 높은 전단속도하에서 점도)가 높아지게 되어, 그 종이코팅액의 코팅이 어렵게 되는 경우가 있었다.
즉, 종이코팅액의 보수성을 충분하게 확보하기 위하여, 유동성을 어느 정도 희생할 필요가 있다. 반면에, 그 유동성을 향상하기 위해서는 그 보수성이 불충분하게 되는 것이 용이하여, 이들의 2가지 특성이 우수한 종이코팅액을 얻는 것은 대단히 어렵게 되었다.
또, 얻어진 코팅지의 품질 면에 대해서도, 스트리크(streaks) 및 스크래치(scratches) 등의 결함이 발생하는 경우가 있었다.
또, 얻어진 코팅지의 인쇄적성(printability)에 대해서도, 백지광택(blank paper gloss), 인쇄광택(printing gloss), 드라이(dry) 및 웨트피크(wet pick) 표면강도, 내블리스터성(anti-blister properties), 평활성(flat and smooth properties), 잉크수용성(ink acceptance properties), 망점재현성(half-tone-dot reproducibility)등 여러 가지의 인쇄적성을 불충분하게 하는 문제도 있었다.
특허문헌 1 : 일본국 특개소 53-74117호 공보 (JP-A-53-74117)
특허문헌 2 : 일본국 특개평 5-222696호 공보 (JP-A-5-222696)
특허문헌 3 : 일본국 특개평 8-170298호 공보 (JP-A-8-170298)
특허문헌 4 : 일본국 특개평 2-289196호 공보 (JP-A-2-289196)
특허문헌 5 : 일본국 특개평 3-124899호 공보 (JP-A-3-124899)
특허문헌 6 : 일본국 특개평 2-53996호 공보 (JP-A-2-53996)
특허문헌 7 : 일본국 특개평 9-268496 호 공보(JP-A-9-268496)
특허문헌 8 : 일본국 특개 2002-13096호 공보 (JP-A-2002-13096)
이 발명은 위와 같은 종래 기술이 갖고 있는 문제점을 감안하여 완성된 것으로, 본 발명의 목적은 보수성을 향상시키면서 점성을 증가시켜도 유동성을 향상시킨 고속으로 코팅할 수 있는 종이코팅액(paper coating fluid)및 그 종이코팅액으로 코팅하여 얻어진 표면특성이 우수한 코팅지(coated paper)를 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 보수성과 유동성이 우수하고 고속으로 코팅할 수 있는 종이코팅액을 개발하기 위하여 광범위하게 연구를 거듭한 결과, 2종 이상의 소정의 성분을 함유한 유동개질제(flowability modifier)를 종이코팅액에 첨가시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명에 의해 최소 하나의 안료, 바인더 및 유동성 개질제를 함유한 종이코팅액으로써, 상기 유동성 개질제가 다음(a)성분, 다음(b)성분 및 다음(c)성분으로 이루어진 군(group)에서 선택한 2종 이상의 성분을 함유한 종이 코팅액을 제공한다(단, 상기(a)성분 또는 상기(b)성분은 반드시 포함함),
(a)성분: 아크릴산 단위와 메타아크릴산 단위에서
선택한 최소 하나의 구성단위(구성단위 A)와, 아크릴산에스테르 단위와 메타아크릴산 에스테르 단위에서 선택한 최소 하나의 구성단위(구성단위 B)로 이루어진 코폴리머,
(b)성분: 상기 구성단위 A, 상기 구성단위 B 및 다음 일반식(1)로 나타낸 구성단위(구성단위 C)로 이루어진 코폴리머,
Figure 112006056703449-pct00001
[단, 위 식에서,
R1은 수소원자, 메틸기 또는 카르복실기이고,
R2는 탄소수 1-4개를 가진 직쇄상 또는 분기상 알킬렌기이며,
R3는 수소원자 또는 탄소수 1~30개를 가진 탄화수소기이며,
R4는 수소원자 또는 카르복실기이며,
X는 -C(=0)- 또는 -C(=0)NH-이고,
Y는 카르보닐기 또는 2가의 탄화수소기이고,
m은 0 또는 1이고, n은 10~100의 정수(단, R2는 서로 같거나 다름.)이다.]
(c)성분 : 증점제(thickener) 및/또는 보수제(단, 상기 (a)성분과 상기 (b)성분을 제외함).
본 발명에서 유동성 개질제는 2단계(two-stage) 중합프로세스에 의해 제조된 생성물이 바람직하다.
본 발명에서 유동성 개질제는 (a)성분과 (b)성분의 쌍방 모두를 포함하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 의해 종이기재의 최소 한쪽의 표면에 상기 어느 하나의 종이코팅액을 코팅시켜 얻어진 코팅지(coated paper)를 제공한다.
본 발명의 종이코팅액은 보수성과 유동성 모두가 우수하며, 고속으로 코팅할 수 있는 효과를 나타낸다.
또, 본 발명의 코팅지(coated paper)는 우수한 표면특성을 갖는 효과가 있다.
도 1은 실시 예 1 및 2와 비교예 1~4에서 얻은 종이코팅액에 대하여 시간(S)에 대한 크리프 컴플라이언스(creep compliance)(X 10-3Pa-1)를 플롯팅(plotting)한 그래프이다.
도 2는 비교예 2에서 얻은 종이코팅액에 대하여 시간(S)에 대한 크리프 컴플라이언스(creep compliance)(X 10-3Pa-1)를 플롯팅한 그래프이다.
도 3은 실시예 4와 비교예 5 및 6에서 얻은 종이코팅액에 대하여 시간(S)에 대한 크리프 컴플라이언스(X 10-3Pa-1)를 플롯팅한 그래프이다.
아래에서, 본 발명의 실시의 가장 좋은 형태에 대하여 설명하나, 본 발명은 아래의 실시형태에 한정된 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않은 범위에서 당업자의 통상의 지식에 따라 적합하게 여러 가지로 설계를 변경하거나 개량 등을 할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액은 최소 안료, 바인더 및 유동성 개질제를 함유한 종이코팅액으로, 그 유동성 개질제가 소정의 (a)성분, (b)성분 및 (c)성분으로 이루어진 군(group)에서 선택된 2종 이상의 성분을 함유(단, (a)성분 또는 (b)성분을 반드시 함유함)한 것이다.
(a)성분은 아크릴산 단위와 메타아크릴산 단위 중에서 선택한 최소 1종의 구성단위(구성단위 A)와, 아크릴산에스테르단위 및 메타아크릴산에스테르 단위 중에서 선택된 최소 1종의 단위구성(구성단위 B)로 이루어진 코폴리머를 말한다.
이 코폴리머를 구성하는 구성단위의 하나인 구성단위 B는 예로서 아래의 일반식(2)로 나타낸 화합물(모노머)에서 유도된 구성단위이다.
Figure 112006056703449-pct00002
단, 위 일반식(2)에서 R5 및 R6은 수소원자 또는 메틸기이고, R7은 알킬기 또는 시클로알킬기이다.
상기 일반식(2)에서 R7로 나타낸 알킬기로는 예로서 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 옥틸기, 2-에틸헥실기, 도데실기, 헥사데실기 및 옥타데실기 등을 예시할 수 있다.
또, 시클로알킬기의 예로서, 시클로펜틸기와 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
상기 일반식(2)로 나타낸 모노머의 예로서, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 도데실아크릴레이트, 헥사데실 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트 및 이들의 대응하는 메타아크릴산에스테르 등을 들 수 있다.
또, (b)성분은 상기 구성단위 A와, 구성단위 B와, 상기 일반식(1)로 나타낸 구성단위(구성단위 C)로 이루어진 코폴리머이다.
상기 일반식(1)에서, R1으로 나타낸 기(group)는 수소원자, 메틸기 또는 카르복실기이다.
또, R2로 나타낸 기는 탄소수 1-4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬렌기이며, 예로서 에틸렌기, 프로필렌기, 트리메틸렌기, 또는 부틸렌기 등을 들 수 있다. 이들의 기 중에서 에틸렌기와 프로필렌기가 바람직하며, 에틸렌기가 더 바람직하다.
상기 일반식(1)에서 R3로 나타낸 탄화수소기는 지방족, 지방족고리(alicyclic) 또는 방향족 탄화수소기 중 어느 탄화수소기라도 좋으며, 예로서 탄소수 1~30개를 가진 직쇄상 또는 분기상 알킬기, 시클로 알킬기 및 페닐기 등을 들 수 있다.
알킬기의 구체적인 예로서, 옥틸기, 2-에틸헥실기, 도데실기, 헥사데실기 및 옥타데실기 등을 들 수 있다.
R3의 탄소수는 8~18개의 범위가 바람직하다.
일반식(1)에서 n은 10-100의 정수이며, 평균수로 나타낸 값이다. n은 20~50의 정수가 바람직하다.
(c)성분은 종이코팅액에 보수성과 점증성(thickening effect)를 부여하기 위해 통상적으로 사용되는 증점제 및/또는 보수제이다.
(c)성분은 상기 (a)성분과 (b)성분을 제외한 것이다.
이와 같은 특성을 나타낸 성분[(c)성분]의 구체적인 예로서, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 소듐알기네이트 및 카제인 등을 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액에 사용되는 유동성 개질제는 상기 (a)성분, (b)성분 및 (c)성분으로 이루어진 군(group)에서 선택한 2종 이상의 성분을 포함한 것이다. 여기서, 「2종 이상의 성분을 포함한다」라는 것은 그 자구(字句)의 의미와 같이, 다른 종류의 성분으로 2 이상의 성분을 포함하는 것을 의미하나, 그 밖에 동일종류의 성분(카테고리가 동일한 성분) 중에서 2 이상의 성분(코폴리머)를 포함하는 것도 의미한다.
즉, 예로서 (a)성분 중에서 치환기, 분자량 등 다른 코폴리머(a1, a2, a3...)를 2이상 포함한다는 것은 여기서「2 이상의 성분을 포함하는 것」에 포함한다.
또, 동일하게, (b)성분 중에서 치환기, 분자량 등 다른 코폴리머(b1, b2, b3,...)를 2 이상 포함하는 것도, 여기서 「2 이상의 성분을 포함하는 것」에 포함한다.
그리고, 유동성 개질제에는 (a)성분 또는 (b)성분이 반드시 포함하며, 이들 중 어느 성분도 포함하지 않고 (c)성분만이 포함되어 있는 경우는 없다.
본 발명에서는 (a)성분, (b)성분 및 (c)성분 중에서 특성을 달리하는 2 이상의 성분을 선택함으로써, 그 첨가량이 종래의 유동성 개질제와 동일하거나 그 이하의 사용량이라도 보수성, 유동성 등 종이코팅액이 요구하는 물성을 향상시켜 소정의 물성으로 할 수 있다.
또, 이와 같은 물성을 가진 본 발명의 종이코팅액을 사용하여 얻어지는 종이의 표면물성도 향상시킬 수 있다.
주로 종이코팅액에 유동성을 갖도록 하는 특성을 가진 (a)성분과, 주로 종이코팅액에 보수성을 갖도록 하는 특성을 가진 (b)성분을 함유한 유동성 개질제를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
각각의 성분(코폴리머)을 단독으로 첨가한 종래의 종이코팅액과 비교하여, 본 발명의 종이 코팅액은 더 적은 첨가량에서도 각각 성분의 특성에 따르는 효과가 상승적으로 나타낸다.
또, 본 발명의 종이코팅액은 과잉량의 첨가제를 첨가하지 않고도 지금까지 동시에 유지하는 것이 어려웠던 보수성과 유동성을 유지하면서, 고속으로 코팅할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액에 사용되는 유동성 개질제에서 (a)성분을 구성한 구성단위 A와 구성단위 B의 함유비(중량비)는 5:95~70:30이 바람직하며, 20:80~60:40이 더 바람직하다.
구성단위 A의 함유비가 이 범위보다 적을 경우, 종이코팅액의 보수효과가 불충분하게 되며, 이 범위 이상일 경우 B형 점도(B-type viscosity)가 상승함과 동시에, 그 코폴리머가 불안정하게 된다.
본 발명의 종이코팅액에서 구성단위 C의 함유비율(함량)은 (b)성분의 전체량에 대하여 0.1~50wt%가 바람직하며, 1~30wt%가 더 바람직하다.
0.1wt% 미만으로 될 경우, 종이코팅액의 점성 향상이 불충분하게 되고, 50wt%이상으로 될 경우 종이코팅액의 점도가 높아지게 되어 유동성이 저하된다.
또, 겔퍼미에이션 크로마토그래피(gel permeation chromtography: GPC)방법에 의해 측정된 폴리스티렌 환산 중량 평균분자량은 (a)성분에서 100,000~10,000,000의 범위가 바람직하며, (b)성분에서 10,000~1,000,000의 범위가 바람직하다.
그 분자량이 이들의 범위보다 더 작은 저분자량인 경우 그 종이코팅액은 보수성을 충분하게 유지할 수 없으며, 그 분자량이 이들의 범위보다 더 큰 고분자량인 경우, 종이코팅액의 점도가 높아지게 되어 그 종이 코팅액을 용이하게 처리하기 가 어려워진다(즉, 종이코팅액의 취급이 어렵게된다).
종이코팅액의 보수성과 점도의 밸런스(balance)를 적합하게 유지하기 위하여 중량평균분자량은 (a)성분에서 1,000,000~4,000,000의 범위가 바람직하며, (b)성분에서 1000,000~1,000,000의 범위가 바람직하다.
또, 본 발명의 종이코팅액에서 (a)성분과 (b)성분의 첨가비(중량비)는
(a)성분:(b)성분=1:9~9:1이 바람직하며, 3:7~7:3이 더 바람직하다.
(a)성분과 (b)성분의 첨가비(중량비)가 이 범위 내에 있을 경우, 종이코팅액의 보수성과 점도의 밸런스를 더 적합하게, 즉 우수하게 유지할 수 있다(즉, 우수한 밸런스를 확보할 수 있다.).
(a)성분의 코폴리머의 제조방법에 대해서는 특별하게 제한되어 있는 것은 아니며, 공지된 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
또, (b)성분의 코폴리머도 통상의 아크릴계 코폴리머의 제조에 사용되는 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
(b)성분의 코폴리머는 예로서 아크릴산과 메타아크릴산에서 선택한 최소 1종의 모노머와, 아크릴산에스테르와 메타아크릴산 에스테르에서 선택한 최소 1종의 모노머와, 상기 일반식(1)에서 나타낸 모노머를 공중합시켜 제조할 수 있다.
또, 아크릴산과 메타아크릴산 중에서 선택한 최소 1종의 모노머와, 아크릴산 에스테르와 메타아크릴산 에스테르 중에서 선택한 최소 1종의 모노머와, 다음 일반식(3)으로 나타낸 최소 1종의 모노머를 공중합시킨 다음, 그 얻어진 코폴리머에 다음 일반식(4)로 나타낸 기(group)를도입시켜 제조할 수 있다.
Figure 112006056703449-pct00003
단, 위 식(3)에서,
R1은 수소원자, 메틸기 또는 카르복실기이고, R2는 탄소수 1~4개를 가진 직쇄상 또는 분기상 알킬렌기이고, R4는 수소원자 또는 카르복실기이다.
Figure 112006056703449-pct00004
단, 위 식(4)에서,
R3는 수소원자 또는 탄소수 1~30개를 가진 탄화수소기이고, R8은 수소원자 또는 메틸기이며, X는 -C(=0)-또는 -C(=0)NH-이고, m은 0 또는 1이다.
모노머의 중합방법에 대해서도 특히 제한되어 있는 것은 아니며, 용액중합방법, 유화중합방법, 고상(solid phase)중합방법 등 임의의 어느 방법을 사용할 수 있다. 그 중합을 할 때, 중합개시제로서, 수용성아조화합물과 수용성 과산화물, 예로서 2,2-아조비스(2-아미드이노프로판)디히드로클로리드, 히드로겐 퍼옥사이드와, 수용성 무기과산화물, 또는 수용성 환원제와 수용성의 무기과산화물 또는 유기과산화물의 조합 등이 사용된다.
수용성 무기과산화물의 예로는 포타슘퍼술페이트와 암모늄 퍼술페이트 등을 들 수 있다.
수용성 환원제의 예로는 수용성인 통상의 래디컬 산화-환원중합 촉매성분으로서 에틸렌 디아민테트라아세트산과 그 소듐염 또는 포타슘염, 또는 이들의 화합물과 철, 동, 또는 크롬 등 중금속의 착화합물(complex compound), 술핀산과 그 소듐염 또는 포타슘염, L-아스코르빈산과 그 소듐염 또는 포타슘염 또는 칼슘염, 페로우스 피로포스페이트(ferrous pyrophosphate), 페로우스 술페이트(ferrous sulfate), 암모늄 페로우스 술페이트, 소듐 술페이트, 산성(acidic)소듐술피트, 소듐 포름알데히드술폭실레이트 및 환원당(reducing sugars)등 통상적으로 사용되는 환원제를 들 수 있다.
또 한편, 수용성 유기과산화물의 예로는 쿠멘(cumene)히드로퍼옥사이드, P-사이멘(cymene)히드로퍼옥사이드, tert-부틸 이소프로필벤젠 히드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠 히드로퍼옥사이드, P-멘탄히드로퍼옥사이드, 데칼린(decalin)히드로퍼옥사이드, tert-알루미늄 히드로퍼옥사이드, tert-부틸 히드로퍼옥사이드및 이소프로필히드로퍼옥사이드 등 히드로퍼옥사이드를 들 수 있다.
유화중합을 할 때 유화제가 사용된다.
유화제로는 통상적으로, 아니온성 계면 활성제, 또는 아니온성 계면 활성제와 노니온성(nonionic) 계면활성제의 조합이 사용된다.
아니온성 계면 활성제로는 알킬벤젠술포네이트, 알킬술포네이트, 알킬술페이트, 지방산금속염, 폴리옥시알킬에테르술페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 술페이트, 디알킬 숙시네이트 술포네이트 등 유화중합에 통상적으로 사용되는 공지된 아니온성 계면 활성제를 예시할 수 있다.
또, 노니온성(nonionic)계면 활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테 르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 글리세롤보레이트 및 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 포스페이트 등 폴리옥시에틸렌 사슬을 분자 내에 가져 계면활성능을 가지는 화합물(compounds);
이들의 화합물(compounds)의 폴리옥시에틸렌 사슬을 옥시에틸렌과 옥시프로필렌의 코폴리머로 치환시켜 얻을 수 있는 화합물;
소르비탄 지방산 에스테르, 글리세린지방산 에스테르;
펜타에리트리톨(pentaerythritol)지방산 에스테르 등을 들 수 있다.
중합할 때 그 분자량을 감소하기 위하여 모노머 성분 100 중량부 당 연쇄이동제(chain transfer agent) 0.01~2 중량부를 사용할 수 있다.
그 연쇄이동제의 예에는 사염화탄소(carbon tetrachloride), 브로모포름 및 브로모트리 클로로에탄 등 할로겐 치환 알칸;
n-도데실메르캅탄, tert-도데실메르캅탄, 옥틸메르캅탄, 테트라데실 메르캅탄 및 헥사데실 메르캅탄 등 알킬메르캅탄;
알킬 모노티오 글리콜레이트, 예로서 부틸 티오글리콜레이트, 이소-옥틸 티오글리콜레이트, 도데실 티오글리콜레이트 등 티오에스테르;
메타놀, 에타놀 및 이소프로파놀 등 알코올;
α-메틸스티렌 다이머(dimer), 테르피놀, 테르피넨 및 디펜텐을 포함하나, 특히 한정되어 있는 것은 아니다.
이 유화중합방법에 의해, 중합개시제 및 유화제와, 선택적으로 연쇄이동제를 함유하는 수용성매체(aqueous medium) 중에서 소정의 모노머를 소정의 비로 혼합시켜 통상적으로 온도 30~80℃의 범위에서 중합시킴으로써, 바람직한 코폴리머((a)성분과 (b)성분)의 미립자(fine particles)가 균질분산된 에멀젼을 얻을 수 있다.
또, (b)성분의 코폴리머를 제조할 때,
상기 일반식(1)로 나타낸 모노머 대신, 상기 일반식(3)으로 나타낸 모노머, 예로서 3-메틸-3-부텐-1-올을 공중합시켜 기본코폴리머(base copolymer)를 형성시킨 다음에, 상기 일반식(4)로 나타낸 기(group)를 도입시키는 방법에 의해, 그 기본 코폴리머를, 다음 일반식(5) 또는 (6)으로 나타낸, 화합물의 유리말단(free end)이 히드록실기에 의해 치환시킬 수 있는 하나의 기(group)로 블록킹(blocking)(폐쇄)되어있는 폴리옥시알킬렌 화합물과 반응시킬 수 있다.
Figure 112006056703449-pct00005
단, 위 식(5)에서, R3는 수소원자 또는 탄소수 1~3개를 가진 탄화수소기이고, R8은 수소원자 또는 메틸기이며, m은 0 또는 1이고, n은 10~100의 정수이다.
Figure 112006056703449-pct00006
단, 위 식(6)에서, R3는 수소원자 또는 탄소수 1~30개를 가진 탄화수소기이고, R8은 수소원자 또는 메틸기이며, n은 10~100의 정수이다.
상기 일반식(5)로 나타낸 폴리옥시알킬렌 화합물의 예로는 폴리옥시에틸렌 모노노노인산에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노데카노인산에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노도데카노인산에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노옥타데카노인산에스테르, 폴리옥시에틸렌과 노닐이소시아네이트에서 얻어진 우레탄 화합물, 폴리옥시에틸렌과 데실이소시아네이트에서 얻어진 우레탄 화합물, 폴리옥시에틸렌과 옥타데실 이소시아네이트에서 얻어진 우레탄 화합물 등을 들 수 있다.
또, 상기 일반식(6)으로 나타낸 화합물의 예로는 폴리옥시에틸렌 노닐에테르, 폴리옥시에틸렌 데실에테르, 폴리옥시에틸렌 도데실에테르, 폴리옥시에틸렌 옥타데실에테르, 폴리옥시에틸렌 부틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 데실페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르 및 폴리옥시에틸렌 도데실페닐에테르를 들 수 있다.
이들의 모노머는 단독으로 사용할 수도 있고 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 일반식(6)으로 나타낸 화합물은 그 기본 코폴리머의 측쇄와 반응이 용이한 유도체, 예로서 할라이드(halide)(할로겐화물) 또는 알칼리염으로 전환시킨 다음에 반응시킬 수도 있다.
이때의 반응은 통상적으로 하나의 화합물 중에 폴리옥시알킬렌사슬을 도입하여 사용하는 공지방법에 의해 실시할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액은 안료와 바인더 등을 함유한 재료(material에 상기 제조방법에 의해 제조된 (a)성분, (b)성분 및 (c)성분으로 이루어진 군(group)에서 선택한 2 이상의 성분을 함유한 유동성 개질제를 첨가하여 균일하게 혼합하거나 또는 용해시킴으로써 조제할 수 있다.
여기서, 본 발명의 종이코팅액을 조제할 때, 유동성개질제를 첨가하는 방법으로는 (1) 2 이상의 성분을 각각 별도로 첨가하는 방법(제 1첨가방법)과,
삭제
(2) 2 이상의 성분을 혼합한 유동성 개질제를 첨가하는 방법(제 2 첨가방법)과,
(3) 2 이상의 성분을 2단계 중합(two-stage polymerization)을 시켜 얻어진 유동성 개질제를 첨가하는 방법(제 3첨가방법)을 들 수 있다.
본 발명의 종이코팅액은 안료, 바인더 등을 함유한 재료에, (a)성분과 (b)성분 중 하나의 성분을 첨가한 다음에 다른 성분을 첨가하여 조제된 것, 즉 제 1 첨가방법을 사용하여 제조한 것이 바람직하다.
특히, 보수성과 유동성이 더 우수하여 고속으로 코팅할 수 있는 종이코팅액을 얻기 위한 관점에서, 이들의 성분은 (b)성분과 (a)성분의 순서로 첨가하는 것이 바람직하다. (a)성분과 (b)성분을 소정의 순서로 첨가할 때, 두 성분 중 하나의 성분을 첨가한 다음에 그 첨가한 성분과 안료와 바인더 등을 충분하게 균질화 할 때까지 혼합시켜 적당한 시간 동안 방치한 다음에, 다른 성분을 첨가할 수 있다. 혼합액을 방치하는 시간은 사용하는 안료와 바인더 등의 종류나 조제된 종이코팅액의 양 등에 따라 적합하게 설정할 수 있다.
또, 본 발명의 종이코팅액은 (a)성분, (b)성분 및 (c)성분 중에서 선택한 2 이상의 성분을 혼합함으로써 유동성 개질제를 사전에 조제하여, 그 유동성 개질제를 안료, 바인더 등을 함유한 재료에 첨가하여 조제하는, 즉 제 2 첨가방법을 사용하여 조제하는 것도 보수성과 유동성이 우수하여 고속으로 코팅할 수 있는 종이코팅액을 조제하기 위해 바람직하다.
또, 본 발명의 종이코팅액은 제 3첨가방법을 사용하여 조제하는 것도 바람직하다. 구체적으로, (a)성분, (b)성분 및 (c)성분 중 하나의 성분을, 이것을 구성하는 모노머를 중합시켜 조제한 다음에 다른 성분을, 이것을 구성하는 모노머를 소정의 계면활성제 등을 사용하여 중합반응계의 밸런스를 콘트롤 하면서 단계적으로 중합시키는, 2단계 중합을 함으로써 조제된 유동성 개질제를 안료, 바인더 등에 첨가하여 조제된 종이코팅액은 보수성과 유동성에서 우수하여 고속으로 코팅할 수 있는 종이코팅액을 조제하기 위해서 바람직하다.
본 발명의 종이코팅액은 본질적으로 그 기본성분으로써 안료, 바인더와 유동성개질제로 이루어져 있으나, 필요에 따라 첨가제 등 여러 가지의 다른 성분을 더 함유할 수도 있다.
이들의 다른 성분은 종래의 종이코팅액에 쓰여지는 성분 중에서 임의로 선택할 수 있으며, 특히 제한되어 있는 것은 아니다. 안료로는 예로서 클레이(clay), 칼슘카르보네이트(중질칼슘카르보네이트, 경질칼슘카르보네이트 함유), 카올린, 탈크(talc), 티타늄옥사이드, 실리카, 징크옥사이드, 알루미늄 히드록사이드, 백 토(white clay), 레이크(lake), 합성플라스틱 안료 등이 사용된다.
이들의 안료는 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 그 종이코팅액의 전량에 대하여 40~70wt%의 함유량으로 되도록 배합하는 것이 바람직하다.
또, 바인더(binder)는 종래의 종이코팅액에 쓰여지는 합성 또는 천연고분자 라텍스 등의 용액 등에서 임의로 선택할 수 있으며, 특히 제한되어 있는 것은 아니다.
이와 같은 고분자 화합물의 예로서, 스테렌-부타디엔계 코폴리머, 스티렌-아크릴계 코폴리머, 비닐아세테이트-아크릴계코폴리머, 에틸렌-비닐아세테이트계 코폴리머, 부타디엔-메틸메타아크릴레이트계 코폴리머, 비닐아세테이트-부틸 아크릴레이트계 코폴리머, 스테렌-무수말레인산계 코폴리머, 이소부텐-무수말레인산계 코폴리머, 아크릴산-메틸메타아크릴레이트계 코폴리머, 산화전분, 에스테르화 전분, 에테르화 전분, 효소변성전분, 카제인, 콩단백질 등을 들 수 있다.
이들의 바인더를 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있으며, 안료 100중량부에 대하여 3~30중량부를 배합하는 것이 바람직하며, 5~20중량부를 배합하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 종이코팅액에는 본 발명의 목적과 효과가 손상되지 아니한 범위에서 필요에 따라 분산제(dispersant), 소포제(defoamer), 내수화제(water resistance promoter) 및 착색제(coloring agent)등 첨가제와 개질제(modifiers)를 적합하게 함유시킬 수 있다.
분산제로는 예로서 소듐 폴리아크릴레이트, 소듐헥사메타 포스페이트, 소듐 피로포스페이트, 아크릴산-말레인산계 코폴리머의 소듐염 등을 들 수 있다.
본 발명의 종이코팅액은 위에서 구체적으로 설명한 특정의 유동성 개질제를 사용하기 때문에 보수성과 유동성이 향상된다.
그 보수성은 가압탈수법(pressure dehydrating method)에 의해 측정된 탈수량(가압탈수량)의 값을 기준으로 평가할 수 있다.
구체적으로는 리텐션 미터(retention meter) AA-GWR(제작업자 Kaltec Scientific, Inc.에 의해 제작된 제품)등을 사용하여 종이코팅액 100ml, 압력 150kPa, 가압시간 15초, 온도 20℃의 조건하에서 여과지에 대한 종이코팅액의 탈수량(가압탈수량(g/m2))을 측정하였다. 그 측정값이 더 작을수록, 보수성이 더 좋은 것으로 평가할 수 있다.
본 발명의 종이 코팅액에서는 가압탈수량이 50g/m2이하인 것이 바람직하며, 코팅지의 특성향상과 고속코팅성의 관점에서 40g/m2이하인 것이 더 바람직하다.
또, 하이시어(high shearing)(HS) 조건 하에서 종이코팅액의 유동성은 HS점도의 측정치를 기준으로 하여 평가할 수 있다.
구체적으로는 하이시어(HS)점도계를 사용하여, 8800rpm의 회전수에서 20℃에서의 HS점도(mPa.s)를 측정한다. 그 측정치가 작을수록 그 유동성이 더 높은 것으로 평가할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액에서는 특히 그라비어 인쇄용 코팅지(coated paper for gravure printings)를 얻기 위하여 사용될 경우, HS 점도는 40mPa.s이하가 바람직하며, 오프셋 인쇄용(offset printing) 코팅지를 얻기 위하여 사용될 경우 HS점도는 30mPa.s이하가 바람직하다.
한편, 종이코팅액의 점성은 B형 점도의 측정값을 기준으로 하여 평가할 수 있다. 구체적으로는, TAPPI기준 T648 Su-72에 의해, 회전수 60rpm에서, 20℃에서의 B형 점도(mPa.S)를 측정한다.
그 측정값이 클수록 점성이 높은 것으로 평가할 수 있다.
본 발명의 종이코팅액에서는 B형점도(60rpm)가 1000mPa.s이상인 것이 바람직하다. 또, 잉크접착성(ink adhesion properties)을 향상시킨 그라비어 인쇄용 코팅지를 얻기 위하여 사용되는 경우, B형 점도(60rpm)는 2000 mPa.s이 바람직하다.
또, 종이코팅액의 유동성은 크리프 컴플라이언스(creep compliance)의 측정값을 기준으로 하여 평가할 수 있다.
구체적으로는, 레오미터(rheometer) DAR-100(제작업자 Rheological Instrument AB의 제품)등을 사용하며, 아래에 나타낸 실시예에서 구체적으로 설명한 조건에서 크리프 컴플라이언스(creep compliance)(Pa-1)를 측정한다. 그 측정값이 클수록 유동성이 높은 것으로 평가할 수 있다.
그러나, 유동성이 너무 높으면 그 종이코팅액이 유출할 수 있어, 이 경우 균일한 코팅량으로 할 수 없으며, 코팅막을 형성할 수 없는 경우가 있다(즉, 균일하게 코팅할 수 없으며 코팅을 형성할 수 없다).
이와 같은 이유로, 본 발명의 종이 코팅액에서는 크리프 컴플라이언스 40~60Pa-1이 바람직하며, 45~55Pa-1이 더 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 코팅지(coated paper)에 대하여 설명한다. 본 발명의 코팅지는 종이기재의 최소 한쪽 표면에, 위에서 설명한 본 발명의 종이코팅액을 코팅하여 얻어진다.
즉, 본 발명의 코팅지는 보수성과 유동성이 향상되고, 또 고속으로 코팅할 수 있는 종이 코팅액을 사용하여 얻어진 것이므로, 스트릭(streaks)과 스크래치(scratches)등 결함의 발생이 어렵게되어 백지광택(blank paper gloss), 인쇄광택(printing gloss), 드라이(dry) 및 웨트픽(wet pick) 표면강도, 내블리스터성(anti-blister properties), 평활성(flat and smooth properties), 잉크 수용성(ink acceptance properties) 및 망점재현성(half-tone-dot reproducibility)등 모든 적성이 우수한 표면특성을 가진 코팅지이다.
본 발명의 코팅지를 구성하는 종이기재(paper substrate)의 예로는 상질지(fine quality paper), 중질지(medium quality paper), 판지 등을 들 수 있다.
또, 종이코팅액의 코팅이라는 것은 블레이드 코터(blade coater), 롤코터(roll coater) 또는 에어나이프 코터(air knife coater)등 통상의 코팅수단을 사용하는 통상의 방법에 의해, 종이기재의 한쪽면 또는 양쪽면에 종이코팅액을 박막형상으로 코팅한 다음, 그 박막을 건조처리하여 소정의 고형분 부착량의 코팅층을 형성하는 조작을 말한다.
본 발명에서 형성된 코팅층의 고형분 부착량은 특히 한정되어 있지 아니하 나, 2-30g/m2의 양이 바람직하다.
아래에서 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
그러나, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되어 있는 것은 아니다. 종이코팅액의 여러 가지의 물성치는 아래에서 나타낸 방법에 따라 측정하였다.
[B형 점도]: TAPPI 기준 T648 Su-72에 따라 회전수 6rpm과 60rpm에서 20℃의 B형 점도(mPa.S)를 측정하였다.
[HS 점도]: 하이시어 점도계(high shearing viscometer)(제작업자 Nippon Seiki Co. Ltd.의 제품)를 사용하여 회전수 8,800rpm에서 20℃의 HS점도(mPa. s)를 측정하였다.
[가압탈수량(보수성)]: 가압탈수법에 따라 리텐션 미터(retention meter)AA-GWR(제작업자 Kaltec Scientific, Inc.의 제품)을 사용하여, 종이코팅액 10ml, 압력 150kPa, 가압시간 15초, 온도 20℃의 각 조건하에서 여과지에 대한 종이코팅액의 탈수량(가압탈수량(g/m2))을 측정하였다.
가압탈수량의 측정치가 작을수록 보수성이 좋은 것을 나타낸다.
[크리프 컴플라이언스(creep compliance)]:
레오미터(rheometer) DAR-100(제작업자 Rheological Instrument AB의 제품)을 사용하여, 아래에서 나타낸 조건 하에서 100초간 하중(load)을 가한 후 크리프 컴플라이언스(creep compliance)(Pa-1)를 측정하였다.
프레시어링(preshearing): 전단속도=1.0×1011/s, 시간=10초
평형시간(balancing time): 120초
측정조건(하중): 응력=8.0×10-1Pa, 시간=100초, 인터벌(intervals)수=20
(그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)의 조제)
클레이(clay) 95 중량부, 플라스틱 피그멘트(plastic pigment)5 중량부, 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스 7중량부(고형분), 분산제(제조업자 SOMAR Corp.의 제품: SDA-40A) 0.1중량부(고형분)를 혼합시킨 후, 전체의 고형분 농도가 약 64wt%로 되도록 물을 가함으로써 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)을 조제하였다.
(그라비어 인쇄용 코팅칼라(2)의 조제)
클레이(clay) 50 중량부, 칼슘카르보네이트 50중량부, 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스 7 중량부(고형분), 분산제(제조업자 SOMAR Corp.의 제품: SDA-40A) 0.1중량부(고형분)를 혼합시킨 후, 전체의 고형분 농도가 약 64wt%로 되도록 물을 가함으로써 그라비어 인쇄용 코팅 칼라(2)를 조제하였다.
(오프셋(offset)인쇄용 코팅칼라의 조제)
클레이(clay) 35 중량부, 중질(heavy) 칼슘카르보네이트 63 중량부, 티타늄옥사이드 2 중량부, 스티렌-부타디엔 코폴리머 라텍스 8.5중량부(고형분), 분산제(제조업자 SOMAR Corp.의 제품; SDA-40K) 0.1중량부(고형분)를 혼합하여, 전체의 고형분 농도가 64.5wt%로 되도록 물을 가함으로써, 오프셋(offset)인쇄용 코팅칼라(coating color)를 조제하였다.
(실시예 1)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 40wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 52.6wt%와, 옥타데실폴리옥시에틸렌(3-메틸-3-부테닐)에테르의 에스테르 결합물 7.4wt%로 이루어진 코폴리머(중량 평균분자량:500.000) 0.075중량부(고형분)를 첨가하여 혼합하였다.
그 다음, (a)성분으로서, 메타아크릴산 단위 39wt%와, 아크릴산 단위 41wt%와, 메틸메타아크릴레이트 단위 20wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량: 2,000,000) 0.075중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다. 중량평균분자량은 GPC 방법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산값이며, 아래에서는 동일한 의미를 가진다.
(실시예 2)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 40wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 52.6wt%와, 옥타데실폴리옥시에틸렌(3-메틸-3-부테닐)에테르의 에스테르 결합물 7.4wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량:500,000) 0.075 중량부(고형분)와, (a)성분으로서, 메타아크릴산 단위 39wt%와, 아크릴산 단위 41wt%와, 메틸메타아크릴레이트 단위 20wt%로 이루어진 코폴리머(중량 평균분자량: 2,000,000) 0.075중량부(고형분)를 혼합한 유동성 개질제를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(실시예 3)
메타아크릴산 단위 35wt%, 에틸아크릴레이트단위 22wt% 및 메틸메타아크릴레이트 단위 43wt%를 중합 [(a)성분의 코폴리머, 중량평균분자량: 2,000,000]시킨 다음에, 그 계(system)내에서 메타아크릴산 단위 40wt%, 에틸아크릴레이트 단위 58wt% 및 옥타데실폴리옥시에틸렌(3-메틸-3-부테닐)에테르의 에스테르 결합물 2wt%를 중합[(b)성분의 코폴리머, 중량평균분자량: 500,000]시킴으로써, 2단계 중합타입의 유동성 개질제를 조제하였다.
그 다음, 상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, 조제한 2단계 중합타입의 유동성 개질제 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(실시예 4)
상기 오프셋 인쇄용 코팅칼라(1)에, (a)성분으로서, 메타아크릴산 단위 39wt%와, 에틸메타아크릴레이트 단위 61wt%로 이루어진 코폴리머(중량 평균분자량:2,000,000)0.075 중량부(고형분)와, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 40wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 55wt%와, 옥타데실 폴리옥시에틸렌 메타아크릴레이트의 에테르 결합물 5wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균 분자량:500,000) 0.075중량부(고형분)를 혼합한 유동성 개질제를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 1)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 40wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 52.6wt%와, 옥타데실 폴리옥시에틸렌(3-메틸-3-부테닐)에테르의 에스테르 결합물 7.4wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량: 500,000) 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 2)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, (a)성분으로서, 메타아크릴산 단위 39wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 41wt%와, 메틸 메타아크릴레이트 단위 20wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량: 2,000,000) 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 3)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(1)에, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 33wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 61wt%와, 폴리옥시에틸렌(2-프로페닐-4-노닐)페놀에테르(폴리옥시에틸렌 사슬에서 옥시에틸렌기의 평균몰수: 30몰)단위 6wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량:500,000) 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 4)
상기 그라비어 인쇄용 코팅칼라(2)에, (b)성분으로서, 메타아크릴산 단위 33wt%와, 에틸아크릴레이트 단위 61wt%와, 폴리옥시에틸렌(2-프로페닐-4-노닐)페놀에테르(폴리옥시 에틸렌 사슬에서 옥시에틸렌기의 평균몰수: 30몰)단위 6wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량:500,000) 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 5)
상기 오프셋 인쇄용 코팅칼라에, (c)성분으로서, CMC 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
(비교예 6)
상기 오프셋 인쇄용 코팅칼라에, (a)성분으로서, 메타아크릴산 단위 39wt%와, 에틸메타아크릴레이트 단위 61wt%로 이루어진 코폴리머(중량평균분자량: 2,000,000) 0.15중량부(고형분)를 첨가하여 혼합함으로써 종이코팅액을 조제하였다.
조제한 각 종이코팅액에 대하여, 상기 여러 가지의 물성치를 측정하였다. 그 결과를 표 1과 표 2에서 나타낸다.
표 1과 표 2에서 「첨가량(중량부)」은 유동성개질제 ((a)~(c)성분)의 첨가량을 나타낸다.
또 실시예 1~3과 비교예 1~4에서 얻은 종이코팅액의 시간(s)에 대하여 플롯(plot)한 크리프 컴플라이언스(creep compliance)(X10-3Pa-1)를 나타낸 그래프와, 비교예 2에서 얻은 종이코팅액의 시간(s)에 대하여 플롯한 크리프 컴플라이언스(X10-3Pa-1)를 나타낸 그래프와, 실시예 4와 비교예 5 및 6에서 얻은 종이 코팅액의 시간(s)에 대하여 플롯한 크리프 컴플라이언스(X10-3Pa-1)를 나타낸 그래프를 도1, 도2 및 도3에서 각각 나타낸다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
첨가량(중량부) 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
B형점도(mPa?s) 6rpm 8900 9300 11400 11400 5200 11600 8200
60rpm 1400 1560 1830 1750 950 1750 1400
HS점도(mPa?s) 17.3 17.4 18.9 17.7 18.7 17.5 19.0
가압탈수량(g/m2) 46.1 48.3 48.2 46.2 66.3 48.8 63.2
크리프컴플라이언스(×10-3Pa-1) 52.8 49.3 50.6 35.3 145.2 31.8 43.6
pH 9.72 9.65 8.26 8.30 9.49 8.40 8.83
고형분(wt%) 64.0 64.1 64.2 64.0 63.9 64.0 64.1
실시예4 비교예5 비교예6
첨가량(중량부) 0.15 0.15 0.15
B형점도(mPa?s)
 6rpm 16100 15400 17700
60rpm 2870 2800 3030
HS점도(mPa?s) 22.9 22.3 24.7
가압탈수량(g/m2) 73.7 81.2 73.7
크리프컴플라이언스(×10-3Pa-1) 8.6 6.3 7.5
pH 9.26 9.32 9.04
고형분(wt%) 64.7 64.7 64.5
도 1에서 나타낸 바와 같이, 안료와 바인더를 함유한 코팅칼라에 대하여 동일한 중량부의 유동성 개질제를 첨가시켜 조제한 것이라도, 실시예 1~3의 종이코팅액은 비교예 1,3,4의 종이코팅액과 비교하여 크리프 컴플라이언스의 값이 커져, 즉 유동성이 우수한 것임을 나타낸다.
또, 비교예 2의 종이코팅액은 실시예 1~3의 종이코팅액과 비교하여 크리프 컴플라이언스의 값이 현저하게 커져 유동성이 높아지나, B형 점도의 값이 작아져 코팅할 때 그 액이 유출될 우려가 있기 때문에 종이코팅액으로 적합하지 않다.
또, 비교예 2의 종이코팅액은 가압탈수량의 값도 크기 때문에 보수성도 충분하지 않으며, 균일한 코팅층을 형성하기가 어렵다.
또, 표 1에서 나타낸 바와 같이, 코팅칼라에서 동일한 중량부의 유동성 개질제를 첨가하여 조제한 것이라도, 실시 예 1~3의 종이코팅액은 비교예 1,3,4,의 종이코팅액과 비교하여 보수성과 유동성이 우수하여, 고속에서 코팅할 수 있는 종이코팅액이라는 것이 판명되었다.
또, 코팅칼라에 (b)성분, (a)성분의 순서로 첨가하는 실시예 1의 종이코팅액이 (a)성분과 (b)성분을 사전에 혼합한 것을 첨가하는 실시예 2의 종이코팅액과 비교하여 유동성에서 약간 우수하다는 것이 판명되었다.
그러나, 실시예 2의 종이코팅액이 취급의 간편성 또는 작업성 등을 고려한 겅우 실시예 1의 종이코팅액과 비교하여 우수하다.
한편, 도3에서 나타낸 바와 같이 코팅칼라에 동일한 중량부의 유동성 개질제를 첨가시켜 조제된 것이라도 실시예 4의 종이코팅액은 비교예 5와 6의 종이코팅액과 비교하여 크리프 컴플라이언스의 값이 커져, 즉 유동성에 있어서 우수하다는 것이 판명되었다.
또, 표2에서 나타낸 바와 같이, 코팅칼라에 동일한 중량부의 유동성 개질제를 첨가하여 조제한 것이라도, 실시예 4의 종이코팅액은 비교예 5,6의 종이코팅액과 비교하여 보수성과 유동성이 우수하여 고속에서 코팅할 수 있는 종이코팅액이라는 것이 판명되었다.
본 발명의 종이코팅액은 고속코팅성이 우수하기 때문에 코팅지의 생산성을 향상할 수 있다.
또, 본 발명의 코팅지는 생산성을 향상시키며, 또 우수한 표면 특성을 가진다.

Claims (4)

  1. 최소 안료, 바인더(binder) 및 유동성 개질제를 함유한 종이코팅액에 있어서,
    상기 유동성 개질제가 아래 기재의 (a)성분, 아래 기재의 (b)성분 및 아래 기재의 (c)성분으로 이루어진 군(group)에서 선택되는 2 이상의 성분을 함유한(단, 상기(a)성분 및 상기(b)성분을 반드시 함유함)종이코팅액.
    (a)성분: 아크릴산 단위와 메타아크릴산 단위 중에서 선택되는 최소 하나의 구성단위(구성단위 A)와, 아크릴산에스테르 단위 및 메타아크릴산에스테르 단위 중에서 선택되는 최소 하나의 구성단위(구성단위 B)에서 이루어지는 코폴리머.
    (b)성분: 상기 구성단위 A, 상기 구성단위 B와 아래 기재의 일반식(1)로 나타낸 구성단위(구성단위 C)에서 이루어지는 코폴리머
    Figure 112012000594825-pct00011
    (상기 일반식(1)에서, R1은 수소원자, 메틸기 또는 카르복실기이고, R2는 탄소수 1~4개의 직쇄상 또는 분기상 알킬렌기이며, R3는 수소원자 또는 탄소수 1~30개의 탄화수소기이고, R4는 수소원자 또는 카르복실기이며, X는 -C(=0)-또는 -C(=0)NH-이고, Y는 2가의 탄화수소기이며, m은 0또는 1이고, n은 10~100의 정수이다(단, R2는 서로 같거나 다름).
    (c)성분: 증점제 및/또는 보수제(단, 상기 (a)성분과 상기 (b)성분을 제외함)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유동성 개질제는 2단계 중합하여 이루어진 종이코팅액.
  3. 삭제
  4. 종이기재의 최소 한쪽 표면에,
    제 1항 또는 제 2항의 종이코팅액을 코팅하여 이루어진 코팅지.
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