KR101329927B1 - 팽창성 미소구체 및 이온성 화합물을 함유하는 조성물, 및 이의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는, 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는 조성물, 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.

Description

팽창성 미소구체 및 이온성 화합물을 함유하는 조성물, 및 이의 제조 및 사용 방법{COMPOSITIONS CONTAINING EXPANDABLE MICROSPHERES AND AN IONIC COMPOUND, AS WELL AS METHODS OF MAKING AND USING THE SAME}
본 출원은, 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명의 명칭이 "팽창성 미소구체 및 이온성 화합물을 함유하는 조성물, 및 이의 제조 및 사용 방법(COMPOSITIONS CONTAINING EXPANDABLE MICROSPHERES AND AN IONIC COMPOUND, AS WELL AS METHODS OF MAKING AND USING THE SAME)"인, 2005년 3월 11일자로 출원된 미국 가출원 제 60/660,703 호의 혜택을 주장한다.
본 발명은 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는, 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는 조성물, 및 이러한 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
종이 기재 내에 존재하는 고가의 셀룰로스 섬유의 양은 부분적으로 기재의 밀도를 결정한다. 따라서, 종이 기재 내에 고가의 셀룰로스 섬유가 다량으로 존재하면 보다 조밀한 고가의 기재가 제조되는 반면에, 종이 기재 내에 셀룰로스 섬유가 소량으로 존재하면 덜 조밀한 저가의 기재가 제조된다. 코팅된 및/또는 코팅되지 않은 종이 제품, 판지 및/또는 기재의 밀도를 감소시키면, 반드시 그것의 제조 비용이 절감된다. 이는 모든 종이 기재의 제조 및 사용에서 그러하다. 이는 특히 예를 들면 봉투, 절첩 상자(folding carton) 뿐만 아니라 기타 포장재 용도에서 사용되는 종이 기재에서 그러하다. 이러한 봉투 및 포장재 용도에서 사용되는 기재는 특정한 두께 또는 캘리퍼를 갖는다.
목표 캘리퍼에서 종이 기재의 밀도를 감소시키면, 목표 캘리퍼를 달성하는데 보다 적은 셀룰로스 섬유가 요구된다. 종이 기재의 밀도가 감소되면, 제조 비용이 절감되는 것 외에도, 제조 효율이 증가 및 실현된다. 이러한 제조 효율은 부분적으로는 제조 동안 종이 기재의 건조 요건(예를 들면 시간, 노동력, 자본 등)의 절감으로 인한 것이다.
기본 종이 기재의 밀도를 감소시키는 예는 (1) 판지의 중심 겹(plies)에 BCTMP와 같은 큰 부피의 섬유 및 기타 기계적 섬유를 갖는 다층 초지기; (2) 물 제거 동안 조밀화를 감소시키기 위한 연장된 닙 프레스부; 및 (3) 고온 연질 캘린더링, 고온 강철 캘린더링, 증기 보습, 슈 닙(shoe nip) 캘린더링 등과 같은 대안적 캘린더링 기술을 사용함을 포함한다. 그러나, 이러한 잠재적인 해법은 높은 자본 및 비용을 필요로 한다. 따라서, 이것은 경제적으로 실행불가능할 수 있다.
또한 추가로, 전술된 고비용의 밀도 감소 방법을 실현하여 목표 캘리퍼를 갖는 종이 기재를 제조한다 하더라도, 이러한 기재는 이러한 방법이 종이 기재의 허용가능하게 평활하고 압축성인 표면을 제공하는 경우에만 유용하다. 현재, 인쇄 모틀(print mottle)이 현저하게 감소하고 허용가능한 평활도를 갖는 기재를 제공하도록, 허용가능한 평활도 및 압축성을 갖는 종이 기재의 밀도를 감소시키는 잠재적인 저비용 해법은 거의 존재하지 않는다.
저밀도 코팅된 및 코팅되지 않은 종이 제품, 판지 및/또는 기재가 심미적 및 경제적 관점에서 매우 바람직하다. 그러나, 현재의 방법으로는 나쁜 인쇄 품질 및/또는 인쇄적성을 갖는 기재를 제공한다. 또한, 통상적인 방법을 사용해서는 허용가능한 평활도 목표를 달성하기 어렵다.
한 가지 방법은 종이 기재에 팽창성 미소구체를 사용함으로써 상기 문제점들을 보다 저비용으로 해결하는 것이다. 이러한 방법을 부분적으로는, 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 6,846,529, 6,802,938, 5,856,389 및 5,342,649 및 공개된 특허출원 20040065424, 20040052989 및 20010038893에서 찾을 수 있다.
그러나, 이러한 미소구체는 제지 공정에서 사용될 때 결과물인 종이 기재 내에서 비교적 낮은 보유도(retention)를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 그 결과, 팽창성 미소구체는 백수로 흘러들어가 손실되고 팽창성 미소구체를 결과물인 종이 기재 내로 혼입시키는 효율은 낮아지므로, 전술된 수많은 고비용 해법에 또다른 고비용 해법을 더하는 셈이 된다.
따라서 밀도를 감소시키고, 부피를 증가시키고, 종이 기재 내에 평활도 및 인쇄 모틀과 같은 우수한 성능 특성을 보유시키는, 보다 저비용의 보다 효율적인 해법이 여전히 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 한 양태는 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 조성물이다. 한 실시양태에서, 조성물은 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 유기 및 무기 이온성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리유기 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리아민 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 가교된 화합물, 분지화된 화합물 또는 이것들의 조합이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리에틸렌이민 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 600 이상의 중량평균분자량을 갖는다. 추가의 실시양태는 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 조성물에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 조성물은 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 유기 및 무기 이온성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 양이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 알루미나 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 실리카, 알루미나, 산화주석, 지르코니아, 산화안티몬, 산화철 및 희토류 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유하는 콜로이드 및/또는 졸이다. 추가의 실시양태는 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 입자에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 조성물은 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 이온성 화합물에 결합된다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 이온성 화합물에 비-공유적으로 결합된다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 음이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 양이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 유기 및 무기 이온성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리유기 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리아민 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 가교된 화합물, 분지화된 화합물 또는 이것들의 조합이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 하나 이상의 폴리에틸렌이민 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 600 이상의 중량평균분자량을 갖는다. 추가의 실시양태는 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 입자에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 조성물은 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 이온성 화합물에 결합된다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 이온성 화합물에 비-공유적으로 결합된다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 팽창성 미소구체의 외부 표면은 음이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 양이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 유기 및 무기 이온성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 양이온성이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 알루미나 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이다. 또다른 실시양태에서, 이온성 화합물은 실리카, 알루미나, 산화주석, 지르코니아, 산화안티몬, 산화철 및 희토류 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유하는 콜로이드 및/또는 졸이다. 추가의 실시양태는 조성물의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 하나 이상의 팽창성 미소구체를 하나 이상의 이온성 화합물과 접촉시켜 혼합물을 형성함으로써 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 혼합물을 추가로 원심분리시킴으로써, 하나 이상의 이온성 화합물을 포함하는 제 1 상 및 본 발명의 입자를 포함하는 제 2 상을 형성할 수 있다.
또다른 양태에서, 본 발명은 하나 이상의 이온성 화합물을 하나 이상의 팽창성 미소구체에 흡착시킴으로써 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 임의의 상기 및/또는 하기 양태들을 함유하고 이것들로부터 및/또는 이것들에 의해 제조된 코팅된 및/또는 코팅되지 않은 종이 및/또는 판지 기재에 관한 것이다. 따라서, 한 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 다수의 셀룰로스 섬유를 함유할 수 있다.
또다른 양태에서, 본 발명은 본원에서 기술된 코팅된 및/또는 코팅되지 않은 종이 및/또는 판지 기재로부터 제조된 물품 및 포장재에 관한 것이다.
또다른 양태에서, 본 발명은 0.1 내지 5 중량％의 다수의 팽창성 미소구체를 함유하는 기재, 물품 및/또는 포장재에 관한 것으로서, 여기서 상기 기재, 물품 및/또는 포장재는 TAPPI 시험 방법 T 538 om-1에 의해 측정시 250 SU 미만의 셰필드 평활도(Sheffield Smoothness) 및 6 이하의 스캐닝 2차 시안 인쇄 모틀(scanning 2nd cyan print mottle)을 갖는다. 본 발명의 한 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는 캘린더링될 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 팽창성 미소구체의 외부 표면은 이온성 화합물에 결합된다. 또다른 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는 0.1 내지 3 중량％의 다수의 팽창성 미소구체를 함유한다. 또다른 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는 0.1 내지 2 중량％의 다수의 팽창성 미소구체를 함유한다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는 하나 이상의 코팅층을 함유한다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 코팅층은 하나 이상의 탑(top) 코트 및 하나 이상의 베이스(base) 코트로 이루어진다. 또다른 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는, 캘린더링 후, TAPPI 시험 방법 T 538 om-1에 의해 측정시 250 SU 미만의 셰필드 평활도 및 6 미만의 스캐닝 인쇄 모틀을 갖는다. 또다른 실시양태에서, 기재, 물품 및/또는 포장재는 TAPPI 시험 방법 T 555 om-99에 의해 측정시 약 1.0 내지 0.5의 파커 프린트(Parker Print) 표면 평활도를 갖는다.
또다른 양태에서, 본 발명은 셀룰로스 섬유의 웹 및 부피 증가제(bulking agent)를 함유하는 하나 이상의 종이 또는 판지 기재를 함유하는 물품 또는 포장재에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 물품은 1 온스 이하의 중량을 갖는다. 또다른 실시양태에서, 물품은 1 온스로부터의 차이가 동일한 개수의 층을 갖는 통상적인 포장재의 것보다 큰 절대값인 중량을 갖는다.
조성물의 제조 및 사용 방법을 포함하여, 상기 모든 양태 및 실시양태가 추가로 상세하게 후술된다.
본 발명자들은 본 발명에 이르러, 밀도를 감소시키고, 부피를 증가시키고, 종이 기재 내에 평활도 및 인쇄 모틀과 같은 우수한 성능 특성을 보유시키는, 보다 저비용의 보다 효율적인 해법을 발견하게 되었다.
본 발명을 종이 또는 판지 기재의 임의의 통상적인 제조 방법에 도입시킬 수 있다. 그 예를 본원에서 전문이 참고로 인용된 문헌["Handbook for pulp and paper technologists", G.A.Smook(1992), Angus Wilde Publications]에 기술된 바와 같이 교재에서 찾을 수 있다.
따라서 본 발명의 한 실시양태는 팽창성 미소구체를 함유하는 종이 또는 판지 기재이다.
팽창성 미소구체의 양은 다양할 수 있고, 기재 또는 최종 종이 또는 판지 제품의 총중량에 따라 달라질 것이다. 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 0.001 중량％ 초과, 더욱 바람직하게는 0.02 중량％ 초과, 가장 바람직하게는 0.1 중량％ 초과의 팽창성 미소구체를 함유할 수 있다. 추가로, 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 20 중량％ 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량％ 미만, 가장 바람직하게는 5 중량％ 미만의 팽창성 미소구체를 함유할 수 있다. 팽창성 미소구체의 양은 기재의 총중량을 기준으로 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0 및 20.0 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
팽창성 미소구체는 미소구체 내부에 공극을 형성하는 팽창성 셀을 함유할 수 있다. 팽창성 셀은 탄소 및/또는 헤테로원자-함유 화합물을 포함할 수 있다. 탄소 및/또는 헤테로원자-함유 화합물의 예는 유기 중합체 및/또는 공중합체일 수 있다. 중합체 및/또는 공중합체는 분지화 및/또는 가교될 수 있다.
팽창성 미소구체는 바람직하게는 열활성화성 팽창제를 함유하는 열팽창성 열가소성 중합체성 중공 구체이다. 팽창성 미소구체 조성물, 이의 함량, 제조 방법 및 용도의 예를 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,615,972 호; 제 3,864,181 호; 제 4,006,273 호; 제 4,044,176 호 및 제 6,617,364 호에서 찾을 수 있다. 본원에서 참고로 인용된, 공개된 미국특허출원 20010044477; 20030008931; 20030008932; 및 20040157057을 추가로 참고할 수 있다. 이러한 팽창성 미소구체는 예를 들면 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리-알킬 메타크릴레이트, 폴리스티렌 또는 비닐 클로라이드로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 팽창성 미소구체는 임의의 중합체 및/또는 공중합체를 함유할 수 있지만, 중합체는 바람직하게는 -150 내지 +180 ℃, 바람직하게는 50 내지 150 ℃, 가장 바람직하게는 75 내지 125 ℃의 Tg 또는 유리전이온도를 갖는다. Tg는 -150, -140, -130, -120, -110, -100, -90, -80, -70, -60, -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170 및 180 ℃, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
미소구체는 일정량의 열에너지가 가해지면 구체를 팽창시키는 내압을 미소구체의 내벽에 제공하는 기능을 하는 하나 이상의 팽창제를 함유할 수도 있다. 팽창제는 액체 및/또는 기체일 수 있다. 추가로 팽창제의 예는 저-비등점 분자 및 이의 조성물 중에서 선택될 수 있다. 이러한 팽창제는 보다 저분자량의 알칸, 예를 들면 네오펜탄, 네오헥산, 헥산, 프로판, 부탄, 펜탄, 및 이의 혼합물 및 이성질체 중에서 선택될 수 있다. 이소부탄이 폴리비닐리덴 클로라이드 미소구체를 위한 바람직한 팽창제이다. 적합한 코팅된 팽창 및 비-팽창 미소구체가 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,722,943 호 및 제 4,829,094 호에 개시되어 있다.
본 발명의 팽창성 미소구체는 비-팽창 상태에서 약 0.5 내지 200 마이크론, 바람직하게는 2 내지 100 마이크론, 가장 바람직하게는 5 내지 40 마이크론의 평균직경을 가질 수 있다. 평균직경은 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 및 200 마이크론, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
추가로, 본 발명의 팽창성 미소구체는 평균직경의 약 1 내지 15 배, 바람직하게는 1.5 내지 10 배, 가장 바람직하게는 2 내지 5 배의 최대 팽창률을 가질 수 있다. 최대 팽창률은 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 및 15, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
팽창성 미소구체는 음성 또는 양성 하전될 수 있다. 추가로, 팽창성 미소구체는 중성일 수 있다. 또한 추가로, 팽창성 미소구체는 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순(net)제타전위를 갖는 본 발명의 조성물 및/또는 입자 내로 혼입될 수 있다.
본 발명의 한 실시양태는 팽창성 미소구체를 함유하는 조성물 또는 입자이다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자에서, 팽창성 미소구체는 중성, 음성 또는 양성 하전될 수 있거나, 바람직하게는 음성 하전될 수 있다.
추가로 본 발명의 조성물 및/또는 입자는 전술되거나 후술된 바와 동일한 물리적 특성을 갖는 팽창성 미소구체를 함유할 수 있고, 팽창성 미소구체에 대해 전술되거나 후술된 바와 동일한 방식 및 양으로 본 발명에 따른 종이 기재 내로 혼입될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시양태는 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 조성물 및/또는 입자이다. 팽창성 미소구체는 양성, 중성 및/또는 음성 하전될 수 있다. 추가로, 이온성 화합물은 양성 및/또는 음성 하전될 수 있다. 바람직하게는, 이온성 화합물은 팽창성 미소구체의 순전하와 반대되는 순전하를 갖는다. 예를 들면, 팽창성 미소구체의 순전하가 음성일 경우, 이온성 화합물의 순전하는 임의의 순전하일 수 있지만, 바람직하게는 양성 순전하를 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명의 조성물 및/또는 입자가 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유할 때, 본 발명의 조성물 및/또는 입자는 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순제타전위를 갖는다. 바람직하게는, 순제타전위는, 분석 및 물리 분야에 공지된 제타전위의 통상적인 표준 측정 방법, 바람직하게는 실온에서 미세전기영동을 사용하는 방법에 의해 측정시 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 이상 내지 +500, 바람직하게는 0 이상 내지 +200, 더욱 바람직하게는 0 이상 내지 +150, 가장 바람직하게는 +20 내지 +130 mV이다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자는 0, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450 및 500 mV, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위인 순제타전위를 갖는다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자의 순제타전위를 측정할 때, 바람직하게는 이러한 전위는 pH가 임의의 pH, 바람직하게는 약 9.0 이하, 더욱 바람직하게는 약 8.0 이하, 가장 바람직하게는 약 7.0 이하일 때, 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서, 분석 및 물리 분야에 공지된 제타전위의 통상적인 표준 측정 방법, 바람직하게는 실온에서 미세전기영동을 사용하는 방법에 의해 측정된다. pH는 약 9.0, 8.5, 8.0, 7.5, 7.0, 6.5, 6.0, 5.5, 5.0, 4.5, 4.0, 3.5, 3.0, 2.5, 2.0, 1.5, 1.0 및 0.5, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자의 순제타전위를 측정할 때, 바람직하게는 이러한 전위는 pH가 약 9.0 이하, 더욱 바람직하게는 약 8.0 이하, 가장 바람직하게는 약 7.0 이하일 때, 임의의 이온강도, 바람직하게는 10-6 내지 10-1 M의 이온강도에서, 분석 및 물리 분야에 공지된 제타전위의 통상적인 표준 측정 방법, 바람직하게는 실온에서 미세전기영동을 사용하는 방법에 의해 측정된다. 이온강도는 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2 및 10-1 M, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
이온성 화합물은 음이온성 및/또는 양이온성일 수 있고, 팽창성 미소구체가 음이온성일 때 바람직하게는 양이온성일 수 있다. 추가로, 이온성 화합물은 유기 화합물, 무기 화합물 및/또는 유기 화합물과 무기 화합물의 혼합물일 수 있다. 또한 추가로, 이온성 화합물은 슬러리 및/또는 콜로이드의 형태일 수 있다. 끝으로, 이온성 화합물은 1 ㎚ 내지 1 마이크론, 바람직하게는 2 ㎚ 내지 400 ㎚의 입경을 가질 수 있다. 이온성 화합물은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 및 1000 ㎚(1000㎚는 1 마이크론과 같음), 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위인 입경을 가질 수 있다.
이온성 화합물은 후술되고/되거나 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의적인 어떤 물질 및 통상적인 첨가제일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 이온성 화합물은 후술되는 보유 보조제 중 어느 하나 또는 이의 조합일 수 있다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자에서 이온성 화합물 대 팽창성 미소구체의 중량비는, 조성물 및/또는 입자가 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순제타전위를 갖는 한, 1:500 내지 500:1, 바람직하게는 1:50 내지 50:1, 더욱 바람직하게는 1:10 내지 10:1일 수 있다. 이온성 화합물/팽창성 미소구체 중량비는 1:500, 1:400, 1:300, 1:200, 1:100, 1:50, 1:40, 1:30, 1:20, 1:10, 1:5, 1:1, 5:1, 10:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1, 100:1, 200:1, 300:1, 400:1 및 500:1, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
이온성 화합물은 무기 화합물일 수 있다. 무기 이온성 화합물의 예는 실리카, 알루미나, 산화주석, 지르코니아, 산화안티몬, 산화철 및 희토류 금속 산화물을 함유할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 무기 화합물은 바람직하게는 팽창성 미소구체와 접촉할 때 슬러리 및/또는 콜로이드 및/또는 졸의 형태를 가질 수 있고, 1 ㎚ 내지 1 마이크론, 바람직하게는 2 ㎚ 내지 400 마이크론의 입경을 갖는다. 무기 이온성 화합물이 콜로이드 및/또는 졸의 형태를 가질 때, 바람직한 이온성 화합물은 실리카 및/또는 알루미나를 함유한다.
이온성 화합물은 유기 화합물일 수 있다. 유기 이온성 화합물의 예는 탄소-함유 화합물일 수 있다. 추가로, 유기 이온성 화합물은 질소, 산소 및/또는 할로겐과 같은 헤테로원자를 함유할 수 있다. 또한 추가로, 유기 이온성 화합물은 히드록시, 아민, 아미드, 카르보닐, 카르복시 등의 기와 같은 헤테로원자-함유 작용기를 함유할 수 있다. 추가로 유기 이온성 화합물은 하나 초과의 양성 전하, 음성 전하 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 유기 이온성 화합물은 중합체성 및/또는 공중합체성일 수 있고, 이것은 추가로 고리형이거나 분지화 및/또는 가교될 수 있다. 유기 이온성 화합물이 중합체성 및/또는 공중합체성일 때, 화합물은 바람직하게는 600 내지 5,000,000, 더욱 바람직하게는 1000 내지 2,000,000, 가장 바람직하게는 20,000 내지 800,000의 중량평균분자량을 갖는다. 이온성 화합물의 중량평균분자량은 600; 700; 800; 900; 1000; 2000; 3000; 4000; 5000; 7500; 10,000; 15,000; 20,000; 25,000; 30,000; 40,000; 50,000; 60,000; 70,000; 80,000; 90,000; 100,000; 200,000; 300,000; 400,000; 500,000; 600,000; 700,000; 800,000; 900,000; 1,000,000; 1,250,000; 1,500,000; 1,750,000; 2,000,000; 3,000,000; 4,000,000; 및 5,000,000, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
바람직하게는, 유기 이온성 화합물은 아민을 함유하는 화합물일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유기 이온성 화합물은 폴리아민일 수 있다. 그 예는 폴리(DADMAC), 폴리(비닐아민) 및/또는 폴리(에틸렌 이민)을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자는 하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 함유할 수 있다. 팽창성 미소구체 및 이온성 화합물은 서로 접촉할 수 있다. 예를 들면, 이온성 화합물은 팽창성 미소구체의 외부 및/또는 내부 표면과 접촉한다. 바람직하게는, 이온성 화합물은 팽창성 미소구체의 외부 표면과 접촉한다. 이러한 접촉은 팽창성 미소구체가 이온성 화합물로 코팅되고/되거나 상기 화합물과 함침되는 상황을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 이론적으로 뒷받침되기를 바라는 것은 아니지만, 이온성 화합물은 공유결합력 및/또는 비-공유결합력, 바람직하게는 비-공유결합력에 의해 팽창성 미소구체의 외부 표면에 결합됨으로써, 내부 팽창성 미소구체와 여기에 층을 이룬 외부 이온성 화합물을 갖는 입자를 형성한다. 그러나, 팽창성 미소구체 층의 외부 표면의 일부분은 외부 이온성 화합물 층에 의해 완전히 덮이지 않을 수 있는 반면에, 팽창성 미소구체 층의 외부 표면의 또다른 부분은 외부 이온성 화합물 층에 의해 실제로 완전히 덮일 수 있다. 이로써 팽창성 미소구체 층의 외부 표면의 어떤 부분은 노출될 수 있다. 또한, 팽창성 미소구체의 외부 표면은 하나 이상의 이온성 화합물을 함유하는 층에 의해 완전히 덮일 수 있다.
팽창성 미소구체를 이온성 화합물과 접촉, 혼합, 흡수, 흡착 등을 시킴으로써 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 제조할 수 있다. 팽창성 미소구체 및 이온성 화합물의 상대적인 양을 전통적인 수단을 사용하여 조절할 수 있다. 바람직하게는, 팽창성 미소구체 및 이온성 화합물의 상대적인 양을, 결과물인 본 발명의 조성물 및/또는 입자가 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순제타전위를 갖도록 하는 방식으로, 조절할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물 및/또는 입자 내의 팽창성 미소구체와 접촉된 이온성 화합물의 중량비는, 조성물 및/또는 입자가 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순제타전위를 갖는 한, 1:100 내지 100:1, 바람직하게는 1:80 내지 80:1, 더욱 바람직하게는 1:1 내지 1:60, 가장 바람직하게는 1:2 내지 1:50일 수 있다. 본 발명의 조성물 및/또는 입자 내의 팽창성 미소구체와 접촉된 이온성 화합물의 중량비는 1:100, 1:90, 1:80, 1:70, 1:60, 1:50, 1:40, 1:30, 1:20, 1:10, 1:1, 10:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 80:1, 90:1 및 100:1, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
이온성 화합물과 팽창성 미소구체의 접촉시간은, 결과물인 조성물 및/또는 입자가 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 약 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 순제타전위를 갖는 한, 밀리초 내지 년의 범위에서 다양할 수 있다. 바람직하게는, 접촉은 0.01 초 내지 1 년, 바람직하게는 0.1 초 내지 6 개월, 더욱 바람직하게는 0.2 초 내지 3 주일, 가장 바람직하게는 0.5 초 내지 1 주일 동안 일어난다.
팽창성 미소구체와 이온성 화합물을 접촉시키기 전에, 각각의 팽창성 미소구체 및/또는 이온성 화합물은 건조되고/되거나, 각각 슬러리, 습윤 케이크, 고체, 액체, 분산액, 콜로이드, 겔 중에 존재할 수 있다. 추가로, 각각의 팽창성 미소구체 및/또는 이온성 화합물은 희석되고/되거나 농축물 형태일 수 있다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자는 비-팽창 상태에서 약 0.5 내지 200 마이크론, 바람직하게는 2 내지 100 마이크론, 가장 바람직하게는 5 내지 40 마이크론의 평균직경을 가질 수 있다. 조성물 및/또는 입자의 평균직경은 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 및 200 마이크론, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
추가로, 본 발명의 조성물 및/또는 입자는 평균직경의 약 1 내지 15 배, 바람직하게는 1.5 내지 10 배, 가장 바람직하게는 2 내지 5 배의 최대 팽창률을 가질 수 있다. 최대 팽창률은 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 및 15, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명의 조성물 및/또는 입자를, 제지 공정 전 및/또는 동안에, 전술된 접촉 수단을 사용하여 제조할 수 있다. 바람직하게는 팽창성 미소구체를 이온성 화합물과 접촉시켜 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 제조한 후, 결과물인 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 연속적으로 및/또는 동시적으로 후술되는 섬유와 접촉시킨다.
본 발명의 종이 기재가 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 함유할 때, 본 발명의 조성물 및/또는 입자의 양은 다양할 수 있고, 기재, 또는 최종 종이 또는 판지 제품의 총중량에 따라 달라질 것이다. 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 0.001 중량％ 초과, 더욱 바람직하게는 0.02 중량％ 초과, 가장 바람직하게는 0.1 중량％ 초과의 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 함유할 수 있다. 추가로, 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 20 중량％ 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량％ 미만, 가장 바람직하게는 5 중량％ 미만의 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 함유할 수 있다. 본 발명의 조성물 및/또는 입자의 양은 기재의 총중량을 기준으로 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0 및 20.0 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
종이 기재는 셀룰로스 섬유의 웹을 함유한다. 본 발명의 종이 기재는 재생 섬유 및/또는 초기 섬유(virgin fiber)를 함유할 수 있다. 재생 섬유는 건조 공정을 적어도 한 번 거친다는 점에서 초기 섬유와 상이하다. 특정 실시양태에서, 셀룰로스/펄프 섬유의 적어도 일부분은 양마, 대마, 황마, 아마, 사이잘마 또는 마닐라마를 포함하지만 이것으로만 제한되지는 않는 비-목재 초본 식물로부터 제공될 수 있지만, 법적 규제 및 기타 고려사항으로 인해 대마 및 기타 섬유 공급원들을 사용하는 것이 비현실적이거나 불가능할 수 있다. 표백 또는 비-표백 펄프 섬유가 본 발명의 공정에서 사용될 수 있다.
본 발명의 종이 기재는, 기재의 총중량을 기준으로, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 99 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함하여, 1 내지 99 중량％, 바람직하게는 5 내지 95 중량％의 셀룰로스 섬유를 함유할 수 있다.
바람직하게는, 셀룰로스 섬유의 공급원은 연질목재 및/또는 경질목재로부터 유래된다.
본 발명의 종이 기재는, 종이 기재 내 셀룰로스 섬유의 총량을 기준으로, 1 내지 100 중량％, 바람직하게는 10 내지 60 중량％의, 연질목재종으로부터 유래된 셀룰로스 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 범위는 종이 기재 내 셀룰로스 섬유의 총량을 기준으로 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다.
종이 기재는, 대안적으로 또는 부가적으로 종이 기재의 총중량을 기준으로 0.01 내지 100 중량％, 가장 바람직하게는 10 내지 60 중량％의, 연질목재종으로부터 유래된 섬유를 함유할 수 있다. 종이 기재는 종이 기재의 총중량을 기준으로 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 중량％ 이하, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 연질목재를 함유한다.
종이 기재는 300 내지 750, 더욱 바람직하게는 450 내지 750의 캐나다표준여수도(csf)를 갖는 연질목재종으로부터 유래된 연질목재 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 범위는 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740 및 750 csf, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다. 캐나다표준여수도는 TAPPI T-227 표준 시험에 의해 측정된다.
본 발명의 종이 기재는, 종이 기재 내 셀룰로스 섬유의 총량을 기준으로 1 내지 99 중량％, 바람직하게는 30 내지 90 중량％의, 경질목재종으로부터 유래된 셀룰로스 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 범위는 종이 기재 내 셀룰로스 섬유의 총량을 기준으로 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다.
종이 기재는, 대안적으로 또는 부가적으로 종이 기재의 총중량을 기준으로 0.01 내지 100 중량％, 바람직하게는 60 내지 90 중량％의, 경질목재종으로부터 유래된 섬유를 함유할 수 있다. 종이 기재는 종이 기재의 총중량을 기준으로 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99 및 100 중량％ 이하, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 미세분(fines)을 함유한다.
종이 기재는 300 내지 750 csf, 더욱 바람직하게는 450 내지 750 csf의 캐나다표준여수도(csf)를 갖는 경질목재종으로부터 유래된 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 범위는 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740 및 750 csf, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다. 캐나다표준여수도는 TAPPI T-227 표준 시험에 의해 측정된다.
종이 기재가 경질목재 섬유와 연질목재 섬유 둘 다를 함유할 때, 경질목재/연질목재 비는 0.001 내지 1000, 바람직하게는 90/10 내지 30/60인 것이 바람직하다. 이러한 범위는 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 및 1000, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위 뿐만 아니라, 이러한 비의 역수를 포함하는 임의의 범위 및 부분범위를 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명의 종이 기재 내에 함유된 연질목재 섬유 및/또는 경질목재 섬유는 물리적 수단 및/또는 화학적 수단에 의해 개질될 수 있다. 물리적 수단의 예는 전자기적 및 기계적 수단을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 전기적 개질을 위한 수단은, 섬유를 광 및/또는 전류와 같은 전자기적 에너지 공급원과 접촉시킴을 포함하는 수단을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 기계적 개질을 위한 수단은 무생물을 섬유와 접촉시킴을 포함하는 수단을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 이러한 무생물의 예는 예리하고/하거나 무딘 모서리를 갖는 것을 포함한다. 이러한 수단은 예를 들면 절단, 혼련, 강타, 관통 등의 수단을 포함한다.
화학적 수단의 예는 가교 및 착물의 침강을 포함하는 통상적인 화학적 섬유 개질 수단을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 이러한 섬유 개질의 예는 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 6,592,717, 6,592,712, 6,582,557, 5,579,415, 6,579,414, 6,506,282, 6,471,824, 6,361,651, 6,146,494, H1,704, 5,731,080, 5,698,688, 5,698,074, 5,667,637, 5,662,773, 5,531,728, 5,443,899, 5,360,420, 5,266,250, 5,209,953, 5,160,789, 5,049,235, 4,986,882, 4,496,427, 4,431,481, 4,174,417, 4,166,894, 4,075,136 및 4,022,965에 기술된 것일 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 추가의 섬유 개질의 예가 본원에서 전문이 참고로 인용된, 논의된 형광증백제(즉 OBA)의 첨가를 포함할 수 있는, 2005년 2월 19일자로 출원된 미국특허출원 제 60/654,712 호에 기술되어 있다.
"미세분"의 공급원을 세이브올(SaveAll) 섬유, 재순환된 스트림, 거부된 스트림, 폐섬유 스트림에서 찾을 수 있다. 이러한 스트림이 제지 공정에 첨가되는 속도를 조절함으로써, 종이 기재 내에 존재하는 "미세분"의 양을 조절할 수 있다.
종이 기재는 바람직하게는 경질목재 섬유와 연질목재 섬유와 "미세분" 섬유의 조합을 함유한다. "미세분" 섬유는 전술된 바와 같이 재순환되며, 전형적으로 그 평균길이가 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 90 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 80 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 75 ㎛ 이하이다. 미세분의 길이는 바람직하게는 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 ㎛ 이하, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위이다.
종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 0.01 내지 100 중량％, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량％, 가장 바람직하게는 0.01 내지 15 중량％의 미세분을 함유한다. 종이 기재는 종이의 총중량을 기준으로 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 중량％ 이하, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 미세분을 함유한다.
종이 기재는 대안적으로 또는 부가적으로 종이 기재 내에 함유된 섬유의 총중량을 기준으로 0.01 내지 100 중량％, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량％, 가장 바람직하게는 0.01 내지 15 중량％의 미세분을 함유할 수 있다. 종이 기재는 종이기재 내에 함유된 섬유의 총중량을 기준으로 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 및 100 중량％ 이하, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 미세분을 함유한다.
바람직한 실시양태에서, 전술된 임의의 섬유는 높은 ISO 휘도를 갖도록 처리될 수 있다. 이러한 방식으로 처리된 이러한 섬유의 예는 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명의 명칭이 "증가된 휘도를 갖는 펄프 및 종이(PULP AND PAPER HAVING INCREASED BRIGHTNESS)"인, 2006년 2월 21일자로 출원된 미국특허출원 제 11/358,543 호; 및 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명의 명칭이 "증가된 휘도를 갖는 펄프 및 종이(PULP AND PAPER HAVING INCREASED BRIGHTNESS)"인, 2006년 2월 21일자로 출원된 PCT 특허출원 제 PCT/US06/06011 호에 기술된 것을 포함하지만 이것으로만 제한되지는 않는다.
바람직하게는 이러한 실시양태에서 펄프, 섬유 및/또는 종이 기재가 임의의 휘도 및/또는 CIE 백도를 가질 수 있지만, 이러한 휘도 및/또는 CIE 백도는 하기와 같다.
바람직하게는, 본 발명의 섬유 및/또는 펄프 및/또는 종이 기재는 임의의 CIE 백도를 가질 수 있지만, 바람직하게는 70 초과, 더욱 바람직하게는 100 초과, 가장 바람직하게는 125 초과 또는 심지어는 150 초과의 CIE 백도를 갖는다. CIE 백도는 125 내지 200, 바람직하게는 130 내지 200, 가장 바람직하게는 150 내지 200일 수 있다. CIE 백도 범위는 70, 80, 90, 100, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 및 200 이상의 CIE 백도 포인트, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. CIE 백도를 측정하고 이러한 백도를 섬유 및 섬유로부터 제조된 종이에서 달성하는 예를, 예를 들면 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 6,893,473에서 찾을 수 있다.
본 발명의 섬유, 펄프 및/또는 종이 기재는 임의의 ISO 휘도를 가질 수 있지만, 바람직하게는 80 초과, 더욱 바람직하게는 90 초과, 가장 바람직하게는 95 초과의 ISO 휘도 포인트를 갖는다. ISO 휘도는 바람직하게는 80 내지 100, 더욱 바람직하게는 90 내지 100, 가장 바람직하게는 95 내지 100의 ISO 휘도 포인트일 수 있다. 이러한 범위는 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 및 100 이상의 ISO 휘도 포인트, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다. ISO 휘도를 측정하고 이러한 휘도를 제지 섬유 및 섬유로부터 제조된 종이에서 달성하는 예를, 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 6,893,473에서 찾을 수 있다.
본 발명의 종이 기재는 임의의 통상적인 방법, 예를 들면 pH 마커/펜 및 통상적인 TAPPI 방법 252 및 529(고온 추출 시험 및/또는 표면 pH 시험)에 의해 측정시 1.0 내지 14.0, 바람직하게는 4.0 내지 9.0의 pH를 가질 수 있다. 이러한 범위는 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5 및 9.0의 pH, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다.
본 발명에 따른 종이 기재는 임의의 기본중량을 갖는 초지기에서 제조될 수 있다. 종이 기재는 10 lb/3000ft2 이상, 바람직하게는 20 이상 내지 500 lb/3000ft2, 더욱 바람직하게는 40 이상 내지 325 lb/3000ft2를 포함하여, 높은 또는 낮은 기본중량을 가질 수 있다. 기본중량은 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 425, 450, 475 및 500 lb/3000ft2, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. 물론 이러한 중량은 1300ft2를 기준으로 하도록 쉽게 환산될 수 있다.
본 발명에 따른 종이 기재는 0.001 인치의 두께 당 1 내지 20 lb/3000ft2, 바람직하게는 4 내지 14 lb/3000ft2, 가장 바람직하게는 5 내지 10 lb/3000ft2의 겉보기 밀도를 가질 수 있다. 종이 기재는 0.001 인치의 두께 당 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 lb/3000ft2, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 겉보기 밀도를 가질 수 있다. 물론, 이러한 중량은 1300ft2를 기준으로 하도록 쉽게 환산될 수 있다.
본 발명에 따른 종이 기재는 2 내지 35 mil, 바람직하게는 5 내지 30 mil, 더욱 바람직하게는 10 내지 28 mil, 가장 바람직하게는 12 내지 24 mil의 캘리퍼를 가질 수 있다. 종이 기재는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 및 35 mil, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 캘리퍼를 가질 수 있다. 본 발명의 임의의 전술된 캘리퍼는 후술되는 것과 같은 캘린더링 수단을 거치기 전 또는 후의 본 발명의 종이 기재의 캘리퍼일 수 있다.
본 발명에 따른 종이 기재는 400 셰필드 단위(SU) 미만의 셰필드 평활도를 가질 수 있다. 그러나, 바람직한 셰필드 평활도는 최종 제품 종이 기재의 의도된 용도에 따라 다를 것이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 종이 기재는, TAPPI 시험 방법 T 538 om-1에 의해 측정시, 350 SU 미만, 더욱 바람직하게는 250 SU 미만, 가장 바람직하게는 200 SU 미만, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 셰필드 평활도를 가질 수 있다. 종이 기재는 400, 350, 300, 275, 250, 225, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 및 10, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위인 셰필드 평활도를 가질 수 있다.
본 발명의 종이 기재의 셰필드 평활도는, 본 발명의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 종이 기재의 셰필드 평활도에 비해, 1 ％ 이상, 바람직하게는 20 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 30 ％ 이상, 가장 바람직하게는 50 ％ 이상 개선된다. 본 발명의 종이 기재의 셰필드 평활도는, 본 발명의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 종이 기재의 셰필드 평활도에 비해, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 및 1000 ％ 개선된다.
본 발명의 종이 기재는 보유 보조제, 사이징제, 결합제, 충전제, 증점제 및 보존제를 포함하는 임의적 물질을 포함할 수도 있다. 충전제의 예는 점토, 탄산칼슘, 황산칼슘 반수염 및 황산칼슘 탈수물을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 바람직한 충전제는 탄산칼슘이고, 바람직한 형태는 침강된 탄산칼슘이다. 결합제의 예는 폴리비닐 알콜, 암레스(Amres)(키멘(Kymene) 유형), 베이어 파레즈(Bayer Parez), 폴리클로라이드 유화액, 개질된 전분, 예를 들면 히드록시에틸 전분, 전분, 폴리아크릴아미드, 개질된 폴리아크릴아미드, 폴리올, 폴리올 카르보닐 첨가생성물, 에탄디알/폴리올 축합물, 폴리아미드, 에피클로로히드린, 글리옥살, 글리옥살 우레아, 에탄디올, 지방족 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트, 1,6 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트 수지, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 기타 임의적 물질은 콜로이드 및/또는 졸과 같은 실리카를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 실리카의 예는 규산나트륨 및/또는 붕규산염을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 임의적 물질의 기타 예는 물을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 용매이다.
본 발명의 종이 기재는 부피 및 다공성-향상 첨가제 셀룰로스 섬유 내에 분산된 응집제(coagulation agent), 응결제(flocculation agent) 및 포획제(entrapment agent)로 이루어진 군에서 선택된 보유 보조제를 함유할 수 있다.
부피-향상 첨가제를 위한 보유 보조제는 상당한 ％의 첨가제를 판지의 주변부가 아닌 중앙에 보유시킬 수 있다. 적합한 보유 보조제는 부피 증가제를 응집, 응결 또는 포획함으로써 기능을 수행한다. 응집은 초기에 분산된 콜로이드 입자의 침강을 포함한다. 이러한 침강은 적합하게는 입자 표면 상에서의 전기적 중화 또는 높은 전하 밀도 패치의 형성에 의해 수행된다. 미세분, 섬유, 점토 등과 같은 천연 입자는 음이온성이기 때문에, 응집은 유리하게는 양이온성 재료를 전체 시스템에 첨가함으로써 수행된다. 이러한 선택된 양이온성 재료는 적합하게는 높은 전하 대 질량비를 갖는다. 적합한 응집제는 무기 염, 예를 들면 명반 또는 알루미늄 클로라이드 및 이의 중합생성물(예를 들면 PAC 또는 폴리알루미늄 클로라이드 또는 합성 중합체); 폴리(디알릴디메틸 암모늄 클로라이드)(즉 DADMAC); 폴리(디메틸아민)-코-에피클로로히드린; 폴리에틸렌이민; 폴리(3-부테닐트리메틸 암모늄클로라이드); 폴리(4-에테닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드); 폴리(2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄 클로라이드); 폴리(5-이소프레닐트리메틸암모늄 클로라이드); 및 폴리(아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드)를 포함한다. 높은 전하 대 질량비를 갖는 기타 적합한 양이온성 화합물은 모든 폴리술포늄 화합물, 예를 들면 2-클로로메틸의 첨가생성물로부터 제조된 중합체; 1,3-부타디엔 및 디알킬술파이드, 아민, 예를 들면 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 또는 다양한 디알킬아민과, 비스-할로, 비스-에폭시 또는 클로로히드린 화합물, 예를 들면 1,2-디클로로에탄, 1,5-디에폭시헥산 또는 에피클로로히드린의 반응에 의해 제조된 모든 폴리아민, 구아니딘의 모든 중합체, 예를 들면 폴리아민을 함유 또는 함유하지 않는 구아니딘과 포름알데히드의 생성물을 포함한다. 바람직한 응집제는 약 90,000 내지 200,000의 분자량을 갖는 폴리(디알릴디메틸 암모늄 클로라이드)(즉 DADMAC) 및 약 600 내지 5,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌이민이다. 본원에서 모든 중합체 및 공중합체의 분자량은 중합체 시스템의 분자량을 측정하는데 통상적으로 사용되는 중량평균분자량을 기준으로 한다.
본 발명의 판지의 제조에 적합한 또다른 유리한 보유 시스템은 응결이다. 이는 기본적으로 반대 전하를 갖는 고분자량 거대분자를 통한 입자들의 가교 또는 네트워크화이다. 대안적으로, 가교는 이중 중합체 시스템의 사용에 의해 수행된다. 단일 첨가제 사용법에 유용한 거대분자는 양이온성 전분(아밀라제 및 아밀로펙틴), 양이온성 폴리아크릴아미드, 예를 들면 폴리(아크릴아미드)-코-디알릴디메틸 암모늄 클로라이드; 폴리(아크릴아미드)-코-아크릴로일옥시에틸 트리메틸암모늄 클로라이드, 양이온성 검, 키토산 및 양이온성 폴리아크릴레이트이다. 천연 거대분자, 예를 들면 전분 및 검은 통상적으로는 2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄 클로라이드로써 처리됨으로써 양이온성으로 되지만, 기타 화합물, 예를 들면 2-클로로에틸-디알킬아민, 아크릴로일옥시에틸디알킬 암모늄 클로라이드, 아크릴아미도에틸트리알킬암모늄 클로라이드 등도 사용될 수 있다. 이중 중합체 사용법에 유용한 이중 첨가제는 고분자량 음이온성 거대분자, 예를 들면 음이온성 전분, CMC(카르복시메틸셀룰로스), 음이온성 검, 음이온성 폴리아크릴아미드(예를 들면 폴리(아크릴아미드)-코-아크릴산), 또는 미세하게 분산된 콜로이드 입자(예를 들면 콜로이드성 실리카, 콜로이드성 알루미나, 벤토나이트 점토, 또는 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)에서 폴리플렉스(Polyflex)로서 판매되는 중합체 미세 입자)와 함께 응집제로서 작용하는 임의의 화합물이다. 천연 거대분자, 예를 들면 셀룰로스, 전분 및 검은 전형적으로 클로로아세트산으로 처리됨으로써 음이온성으로 되지만, 인산화와 같은 기타 방법도 사용될 수 있다. 적합한 응결제는 약 100,000 내지 30,000,000의 분자량을 갖는 질소-함유 유기 중합체이다. 바람직한 중합체는 약 10,000,000 내지 20,000,000의 분자량을 갖는다. 가장 바람직한 중합체는 약 12,000,000 내지 18,000,000의 분자량을 갖는다. 적합한 고분자량 중합체는 약 500,000 내지 30,000,000의 분자량을 갖는 폴리아크릴아미드, 음이온성 아크릴아미드-아크릴레이트 중합체, 양이온성 아크릴아미드 공중합체, 및 약 500,000 내지 2,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌이민이다.
섬유판 내에 부피 증가제를 보유시키기 위한 세 번째 방법은 포획이다. 이는 입자를 섬유 네트워크 내에 기계적으로 포획시키는 것이다. 포획은 적합하게는, 예를 들면 고분자량 음이온성 폴리아크릴아미드 또는 고분자량 폴리에틸렌옥사이드(PEO)의 존재 하에서 네트워크를 형성함으로써 네트워크 형성을 최대화함으로써, 달성된다. 대안적으로, 이중 첨가제, 예를 들면 PEO 및 페놀성 수지의 반응에 의해, 분자 네트가 네트워크 내에 형성된다.
임의적 물질이 종이 기재의 횡단면 전체에 걸쳐 분산될 수 있거나, 종이 기재의 횡단면 내부에 보다 많이 집중될 수 있다. 더욱이, 예를 들면 결합제 및/또는 사이징제와 같은 기타 임의적 물질이 종이 기재의 횡단면의 외부 표면 쪽으로 보다 많이 집중될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 결합제 또는 사이징제와 같은, 많은 ％의 임의적 물질이, 기재의 외부 표면으로부터, 바람직하게는 기재의 총두께의 25 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ％ 만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 결합제/사이징제와 같은 이러한 임의적 물질을 기재의 횡단면의 함수로서 위치시키는 예는 예를 들면 "I-빔" 구조를 갖는 종이 기재이고, 이것을 예를 들면 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명의 명칭이 "고-표면 사이징 및 저-내부 사이징을 함유하는, 높은 치수안정성을 갖는 종이 기재(PAPER SUBSTRATES CONTAINING HIGH SURFACE SIZING AND LOW INTERNAL SIZING AND HAVING HIGH DIMENSIONAL STABILITY)"인 미국 가출원 60/759,629에서 찾을 수 있다. 부피 증가제를 첨가함을 포함하는 추가의 예를, 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명이 명칭이 "부피 증가제, 고-표면 사이징, 저-내부 사이징을 함유하는, 높은 치수안정성을 갖는 종이 기재(PAPER SUBSTRATES CONTAINING A BULKING AGENT, HIGH SURFACE SIZING, LOW INTERNAL SIZING AND HAVING HIGH DIMENSIONAL STABILITY)"인 미국 가출원 60/759,630; 및 본원에서 전문이 참고로 인용된, 발명의 명칭이 "개선된 강성도 및 부피를 갖는 종이 및 이의 제조 방법(PAPER WITH IMPROVED STIFFNESS AND BULK AND METHOD FOR MAKING SAME)"인 미국특허출원 제 10/663,699 호(현재는 공개번호 2004-0065423으로서 공개됨)에서 찾을 수 있다.
결합제의 한 예는 100 내지 75 ％의 ％ 가수분해율을 갖는 폴리비닐 알콜과 같은 폴리비닐 알콜이다. 폴리비닐 알콜의 ％ 가수분해율은 75, 76, 78, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 98 및 100 ％ 가수분해율, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명의 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 0.05 내지 20 중량％의 PVOH를 함유할 수 있다. 이러한 범위는 기재의 총중량을 기준으로 0.001, 0.002, 0.005, 0.006, 0.008, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18 및 20 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위를 포함한다.
본 발명의 종이 기재는 기재의 총중량을 기준으로 0.05 내지 20 중량％, 바람직하게는 5 내지 15 중량％의, 전분 및/또는 이의 개질된 및/또는 작용성 등가물과 같은 표면 사이징제를 함유할 수도 있다. 기재 내에 함유된 전분의 중량％는 기재의 총중량을 기준으로 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18 및 20 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. 개질된 전분의 예는 예를 들면 산화된, 양이온성, 에틸화된, 히드로에톡실화된 것 등을 포함한다. 작용성 등가물의 예는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐아민, 알긴산염, 카르복시메틸 셀룰로스 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자를 셀룰로스 섬유와 연속적으로 및/또는 동시적으로 접촉시킴으로써 종이 기재를 제조할 수 있다. 또한 추가로, 접촉을, 임의의 전술된 양의 셀룰로스 및 단리된 본 발명의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자 또는 이의 임의의 조합을 함유하는 본 발명의 종이 기재를 제공하는 허용가능한 농도 수준에서 수행할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 셀룰로스 섬유 1톤 당 0.25 내지 20 lb의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자를 첨가함으로써, 본 발명의 종이 기재를 제조할 수 있다. 셀룰로스 섬유 1톤 당 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자의 양은 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 lb일 수 있다.
접촉을, 진한 스톡(thick stock), 묽은 스톡(thin stock), 헤드 박스 및 코팅기를 포함하지만 이것으로만 제한되지는 않는 제지 공정 중 임의의 시점에서 수행할 수 있는데, 바람직한 첨가 시점은 묽은 스톡이다. 추가의 첨가 시점은 기계 체스트(machine chest), 스터프 박스(stuff box), 및 팬 펌프(fan pump)의 흡입을 포함한다.
추가의 임의적 물질을 셀룰로스 섬유와 접촉시킴으로써, 종이 기재를 제조할 수 있다. 접촉을, 진한 스톡, 묽은 스톡, 헤드 박스, 사이즈 프레스, 워터 박스 및 코팅기를 포함하지만 이것으로만 제한되지는 않는 제지 공정 중 임의의 시점에서 수행할 수 있다. 추가의 첨가 시점은 기계 체스트, 스터프 박스 및 팬 펌프의 흡입을 포함한다. 셀룰로스 섬유, 팽창성 미소구체 및/또는 임의적 성분을 순차적으로, 연속적으로 및/또는 동시적으로 서로의 임의의 조합으로 접촉시킬 수 있다. 셀룰로스 섬유와 팽창성 미소구체를, 첨가 전 또는 제지 공정 동안, 임의의 조합으로 예비-혼합할 수 있다.
종이 기재는 하나 이상의 닙을 함유하는 프레스부에서 압착될 수 있다. 그러나 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 압착 수단이 사용될 수 있다. 이러한 닙은 프레스의 단일 펠티드(felted), 이중 펠티드, 롤 및 연장된 닙일 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 그러나 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 닙이 사용될 수 있다.
종이 기재는 건조부에서 건조될 수 있다. 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 건조 수단이 사용될 수 있다. 건조부는 건조 캔, 실린더 건조, 콘데벨트(Condebelt) 건조, IR, 또는 해당 분야에 공지된 기타 건조 수단 및 장치를 포함 및 함유할 수 있다. 종이 기재는 임의의 선택된 양의 물을 함유하도록 건조될 수 있다. 바람직하게는 기재는 10 ％ 이하의 물을 함유하도록 건조된다.
종이 기재는 사이즈 프레스를 통과할 수 있는데, 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 사이징 수단이 허용가능하다. 사이즈 프레스는 예를 들면 퍼들(puddle) 모드 사이즈 프레스(예를 들면 경사, 수직, 수평) 또는 계량된 사이즈 프레스(예를 들면 블레이드 계량된, 로드 계량된)일 수 있다. 사이즈 프레스에서, 결합제와 같은 사이징제가 기재와 접촉할 수 있다. 임의적으로 이러한 동일한 사이징제들이 필요한 대로 제지 공정의 습부에 첨가될 수 있다. 사이징 후, 종이 기재는 전술된 예시된 수단 및 제지 분야에 통상적으로 공지된 기타 건조 수단에 의해 다시 건조되거나 건조되지 않을 수 있다. 종이 기재는 임의의 선택된 양의 물을 함유하도록 건조될 수 있다. 바람직하게는, 기재는 10 ％ 이하의 물을 함유하도록 건조된다.
종이 기재는 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 캘린더링 수단에 의해 캘린더링될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 예를 들면 습식 스택 캘린더링, 건식 스택 캘린더링, 강철 닙 캘린더링, 고온 연질 캘린더링 또는 연장된 닙 캘린더링 등이 사용될 수 있다. 이론에 의해 뒷받침되기를 바라는 것은 아니지만, 본 발명의 팽창성 미소구체 및/또는 조성물 및/또는 입자가 존재함으로 인해, 특정 종이 기재의 경우, 이의 의도된 용도에 따라, 가혹한 캘린더링 수단 및 환경이 덜 필요하거나 필요없게 된다고 생각된다. 캘린더링 동안에, 기재는 임의의 닙 압력을 받을 수 있다. 그러나, 바람직하게는 닙 압력은 5 내지 50 psi, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 psi일 수 있다. 닙 압력은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 및 50 psi, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
종이 기재는 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 미세후처리(microfinish) 수단에 의해 미세후처리될 수 있다. 미세후처리는 종이 기재의 표면을 후처리하는 마찰 공정을 포함하는 수단이다. 종이 기재는 연속적으로 및/또는 동시적으로 캘린더링 수단을 사용하거나 사용하지 않고서 미세후처리될 수 있다. 미세후처리 수단의 예를 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국 공개 특허출원 20040123966 및 여기에서 언급된 참고문헌에서 찾을 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 본 발명의 종이 기재는 코팅된 종이 기재일 수 있다. 따라서 이러한 실시양태에서, 본 발명의 종이 판지 및/또는 기재는 임의적으로 두 코팅층 및 다수의 코팅층을 포함하여 하나 이상의 코팅층을 함유할 수도 있다. 코팅층은 두 표면을 포함하여 종이 판지 및/또는 기재의 하나 이상의 표면에 도포될 수 있다. 추가로, 코팅층은 종이 판지 및/또는 기재에 침투할 수 있다. 코팅층은 결합제를 함유할 수 있다. 추가로 코팅층은 임의적으로 안료를 함유할 수도 있다. 코팅층의 기타 임의적 성분은 계면활성제, 분산 보조제, 및 인쇄 조성물을 위한 기타 통상적인 첨가제이다.
코팅층은 분지화 및/또는 가교될 수 있는 코팅 중합체 및/또는 공중합체를 함유할 수 있다. 이러한 목적에 적합한 중합체 및 공중합체는 270 ℃ 미만의 융점 및 -150 내지 +120 ℃의 유리전이온도(Tg)를 갖는 중합체이다. 중합체 및 공중합체는 탄소 및/또는 헤테로원자를 함유한다. 적합한 중합체의 예는 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 니트로셀룰로스, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 사란(Saran) 및 스티렌 아크릴산 공중합체일 수 있다. 대표적인 코팅 중합체는 메틸 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스 아세테이트 공중합체, 비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 부타디엔 공중합체 및 스티렌-아크릴릭 공중합체를 포함한다. 임의의 표준 종이 판지 및/또는 기재 코팅 조성물, 예를 들면 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 6,379,497 호에 기술된 조성물 및 방법이 사용될 수 있다. 그러나 사용될 수 있는 바람직한 코팅 조성물의 예는 본원에서 전문이 참고로 인용된, 2004년 9월 20일자로 출원된 미국특허출원 제 10/945,306 호에 기술되어 있다.
코팅층은 표준 방법, 특히 인쇄 방법에 의해 제조된, 필요한 임의의 통상적인 두께를 갖는 다수의 층 또는 단일 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 코팅층은 베이스 코트층 및 탑 코트층을 함유할 수 있다. 베이스코팅층은 예를 들면 저밀도 열가소성 입자 및 임의적으로 제 1 결합제를 함유할 수 있다. 탑 코트층은 예를 들면 하나 이상의 안료 및 임의적으로 제 1 결합제와 상이한 결합제이거나 그렇지 않을 수 있는 제 2 결합제를 함유할 수 있다. 베이스 코트층의 입자 및 탑 코트층의 하나 이상의 안료는 각각의 결합제 내에 분산될 수 있다.
코팅층의 두께는 매우 다양할 수 있고 임의의 두께가 사용될 수 있다. 일반적으로, 코팅층의 두께는 코팅 내 각 성분의 평균 밀도 및 중량비를 기준으로 산정시 최소 약 1.8 내지 약 9.0 ㎛이다. 코팅층의 두께는 바람직하게는 약 2.7 내지 약 8.1 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 3.2 내지 약 6.8 ㎛이다. 코팅층 두께는 1.8, 2.0, 2.2, 2.5, 2.7, 3.0, 3.2, 2.5, 3.7, 4.0, 4.2, 4.5, 4.7, 5.0, 5.2, 5.5, 5.7, 6.0, 6.2, 6.5, 6.7, 7.0, 7.2, 7.5, 7.7, 8.0, 8.2, 8.5, 8.7 및 9.0 ㎛, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
코팅층의 코트 중량은 매우 다양할 수 있고 임의의 통상적인 코트가 사용될 수 있다. 베이스 코트는 일반적으로 약 4 내지 약 20 gsm의 양으로 종이 기재에 도포된다. 베이스 코트의 코트 중량은 바람직하게는 약 6 내지 약 18 gsm, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 약 15 gsm이다. 베이스 코트의 코트 중량은 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 gsm, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위이다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 기재는 임의의 기본중량을 가질 수 있지만, 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 20 lb/3000ft2 이상, 바람직하게는 140 내지 325 lb/3000ft2의 기본중량을 가질 수 있다. 코팅된 종이 기재는 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320 및 325, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위의 기본중량을 가질 수 있다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 기재는 임의의 겉보기 밀도를 가질 수 있지만, 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 0.001 인치의 두께 당 4 내지 12 lb/3000ft2, 바람직하게는 5 내지 10 lb/3000ft2의 겉보기 밀도를 가질 수 있다. 이러한 실시양태의 코팅된 종이 기재의 겉보기 밀도는 0.001 인치의 두께 당 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 및 12 lb/3000ft2, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 기재는 임의의 겉보기 밀도를 가질 수 있지만, 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 8 내지 32 mil, 바람직하게는 12 내지 24 mil의 캘리퍼를 가질 수 있다. 이러한 실시양태의 코팅된 종이 기재의 캘리퍼는 8, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 28, 30 및 32 mil, 및 여기에 속하는 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 기재는 임의의 셰필드 평활도를 가질 수 있지만, 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 TAPPI 시험 방법 T 538 om-1에 의해 측정시 50 미만, 바람직하게는 30 미만, 더욱 바람직하게는 20 미만, 가장 바람직하게는 15 미만의 셰필드 평활도를 가질 수 있다. 이러한 실시양태의 코팅된 종이 기재의 셰필드 평활도는 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 및 5 SU, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. 셰필드 평활도는 캘린더링 전 또는 후에 측정될 수 있다. 본 발명의 코팅된 기재의 셰필드 평활도는, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재의 셰필드 평활도에 비해, 10 ％, 바람직하게는 20 ％, 더욱 바람직하게는 30 ％, 가장 바람직하게는 50 ％ 개선된다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 기재는 임의의 파커 프린트 평활도(10 kgf/㎠)를 가질 수 있지만, 한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 TAPPI 시험 방법 T 555 om-99에 의해 측정시 2 이하, 바람직하게는 1.5 미만, 더욱 바람직하게는 1.3 미만, 가장 바람직하게는 약 1.0 내지 0.5일 수 있는 파커 프린트 평활도(10 kgf/㎠)를 가질 수 있다. 본 발명의 코팅된 종이 기재의 파커 프린트 평활도(10 kgf/㎠)는 2.0, 1.8, 1.6, 1.4, 1.2, 1.0, 0.8, 0.6, 0.4 및 0.2, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. 본 발명의 코팅된 기재의 파커 프린트 평활도는 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재의 파커 프린트 평활도에 비해 5 ％, 바람직하게는 20 ％, 더욱 바람직하게는 30 ％, 가장 바람직하게는 40 ％ 개선된다. 파커 프린트 평활도의 바람직한 개선률은 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재의 파커 프린트 평활도에 비해 10 내지 20 ％이다.
본 발명에 따른 코팅된 종이 기재는 2차 시안 스캐너 모틀에 의해 측정시 개선된 인쇄 모틀을 가질 수 있다. 스캐너 모틀을 하기 절차에 따라 결정한다: 대표적인 샘플을 1.35 ± 0.05의 반사 밀도에서 시안 처리 잉크를 사용하여 상업적인 오프셋 리쏘 제조에 전형적인 제어된 조건에서 인쇄된 안료 코팅된 종이 또는 판지 중에서 선택한다. 100 ％ 고체 시안 인쇄 반사 이미지를 디지털로 스캐닝하고 신경망 모델을 통해 변환하여 0(모틀을 갖지 않는 완벽하게 균일한 잉크층)에서 10(인쇄된 영역의 가시적인 반사 밀도 또는 색상의 불규칙적인 불균일성인 인쇄 모틀로 인해 가시적으로 두드러지거나 허용되지 않거나 유사하게 거부될만함)까지의 인쇄 모틀 지수를 생성한다. 이러한 2차 시안 스캐너 모틀 시스템으로부터 유래된 데이터를 (0 내지 10 가이드라인을 사용하여) 주관적 시각 인식과 상관시키거나, 하기 식을 사용하는 토비아스 어소시에이츠(Tobias Associates)의 토비아스 모틀 시험기를 사용하여 측정되는 동등한 모틀값으로 변환시킬 수 있다: 토비아스 = 스캐너 모틀 * 8.8 + 188.
상기 식을 설정하는 절차 및 상세한 사항을 기술하는 방법을 본원에서 전문이 참고로 인용된, 2004년 9월 20일자로 출원된 미국특허출원 제 10/945,306 호에서 찾을 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명의 판지 기재의 코팅된 또는 코팅되지 않은 종이는 임의의 2차 시안 스캐너 인쇄 모틀을 갖는다. 그러나, 2차 시안 스캐너 인쇄 모틀은 0 내지 10, 바람직하게는 6 이하, 더욱 바람직하게는 5 이하, 가장 바람직하게는 4 이하일 수 있다. 2차 시안 스캐너 인쇄 모틀은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명의 코팅된 기재의 인쇄 모틀은, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재에 비해 5 ％, 바람직하게는 20 ％, 더욱 바람직하게는 30 ％, 가장 바람직하게는 50 ％ 개선된다. 인쇄 모틀의 바람직한 개선률은 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재의 인쇄 모틀에 비해 10 내지 20 ％이다. 본 발명의 기재는, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자를 함유하지 않는 통상적인 코팅된 종이 기재의 2차 시안 스캐너 인쇄 모틀에 비해, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 및 1000 ％ 개선된 2차 시안 스캐너 인쇄 모틀을 갖는다.
코팅된 종이의 또다른 바람직한 실시양태에서, 코팅층의 바람직한 예는 기재의 한 표면 상에 베이스 코트를 포함한다. 베이스 코트는 중합체성 결합제 내에 분산된 저밀도 열가소성 입자를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 "저밀도 열가소성 입자"는 공극 공기 부피를 포함하여 건조 상태에서 1.2 ㎏/ℓ 미만의 밀도를 갖는 열가소성 또는 탄성 중합체로부터 형성된 입자이다. 밀도는 바람직하게는 0.8 ㎏/ℓ 미만, 더욱 바람직하게는 0.6 ㎏/ℓ미만, 가장 바람직하게는 약 0.3 내지 약 0.6 ㎏/ℓ이다. 저밀도 열가소성 입자는 바람직하게는 팽창성이 아니고, 더욱 바람직하게는 약 3 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 2 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 1.0 마이크론의 직경을 갖는다. 임의의 이론에 의해 뒷받침되기를 바라는 것은 아니지만, 저밀도 열가소성 입자가 포함됨으로써 베이스 코트가 보다 압축성으로 되고 재료의 이로운 성질이 향상된다고 생각된다. 개선된 성질은 베이스 코트 내에 저밀도 열가소성 입자를 갖지 않는다는 것을 제외하고 동일한 특성을 갖는 유사한 재료에 비해 감소된 2차 시안 스캐너 모틀, 향상된 시트 및 인쇄 광택 및/또는 향상된 셰필드 및 파커 프린트 평활도를 포함한다.
임의의 이론에 의해 뒷받침되기를 바라는 것은 아니지만, 코팅 두께의 양 및 압축성(압축 범위) 하중 대 백 트랩 오프셋 인쇄 모틀을 감소시키는데 필요한 코팅 높이의 감소분은, 오프셋 인쇄 압력에서 기본 종이 판지의 형성의 Z-방향 불균일성에 직접 비례한다고 생각된다. 예를 들면, 오프셋 인쇄 압력은 전형적으로, 파커 프린트 표면 평활도(PPS, 마이크론)의 R(고무) 10 ㎏/㎠로서 표준화시, 약 10 ㎏/㎠이다. 이러한 하중 범위가 사용되는 경우, 사용된 하중 범위에서의 베이스 코트의 압축성은 점-대-점 인쇄 압력 변동을 방지 또는 감소시키기 위해서 Z-방향 경질 섬유-대-섬유 크로스오버점을 "변동 또는 완충"시켜야 한다. 이러한 변동이 존재할 때, 이러한 변동은 초기에 및 후속 인쇄 장치에서의 잉크 필름 전사, 따라서 후속 오프셋 블랭킷(임프레션 실린더)로의 잉크 필름의 불균일한 백 트랩핑 부분에서 변동을 초래한다.
사용될 수 있는 저밀도 열가소성 입자는 매우 다양할 수 있고, 약 175 ㎚ 이상의 입경을 갖는 중공 중합체 플라스틱 안료 및 결합제를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 그 예는 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)의 로파크(ROPAQUE, 등록상표) HP1055 및 AF1353, 및 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)의 HS 2000NA 및 HS 3000NA 플라스틱 안료이다. 베이스 코트 내에 존재하는 저밀도 열가소성 입자의 양은 매우 다양할 수 있지만, 바람직하게는 베이스 코트 조성물의 약 30 중량％ 미만이다. 더욱 바람직하게는, 이것은 베이스 코트 조성물의 약 1 내지 약 15 중량％, 가장 바람직하게는 베이스 코트 조성물의 약 2 내지 약 10 중량％, 및 선택된 실시양태에서 베이스 코트 조성물의 약 3 내지 약 7 중량％의 양으로 존재한다.
베이스 코트는 탄산칼슘(또는 이의 등가물)과 저밀도 열가소성 입자의 조합을 함유할 수 있다. 저밀도 열가소성 입자의 양은 저밀도 열가소성 입자와 탄산칼슘(또는 이의 등가물)의 합산된 총중량을 기준으로 0.5 내지 30 중량％, 바람직하게는 1 내지 8 중량％, 더욱 바람직하게는 3 내지 7 중량％, 가장 바람직하게는 4 내지 6 중량％일 수 있다.
또다른 필수적인 성분으로서, 베이스 코트는 하나 이상의 중합체성 결합제를 포함한다. 유용한 결합제의 예는 코팅된 종이에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 예를 들면 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 스티렌 아크릴레이트, 폴리비닐 알콜 및 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 및 공중합체, 비닐 아세테이트 공중합체, 카르복실화 SBR 라텍스, 스티렌 아크릴레이트 공중합체, 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴, 스티렌/부타디엔/아크릴레이트/아크릴로니트릴 폴리비닐 피롤리돈 및 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리(2-에틸-2-옥사졸린, 폴리에스테르 수지, 젤라틴, 카제인, 알긴산염, 셀룰로스 유도체, 아크릴릭 비닐 중합체, 콩단백질 중합체, 히드록시메틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스, 전분, 에톡실화, 산화 및 효소 변환된 전분, 양이온성 전분, 수용성 검, 수용성 및 수-불용성 수지 또는 중합체 라텍스들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 바람직한 중합체성 결합제는 카르복실화 SBR 라텍스, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌/부타디엔 공중합체, 스티렌/아크릴레이트 공중합체, 및 비닐 아세테이트 중합체 및 공중합체이다.
충분한 입경을 갖는 결합제 라텍스 입자는 무기 또는 유기 부피 증가 안료와 함께 포함될 때 초기 부피 증가 효과를 제공한다. 라텍스 입자는 일반적으로 종이 코팅 용도의 경우 약 100 내지 약 300 ㎚의 입경을 갖는다. 압축성을 제공하기에 충분한 크기를 갖는 라텍스 입자는 일반적으로 175 ㎚ 이상의 입경을 갖는다. 압축성을 제공하는 라텍스의 크기는 베이스 코트에서 사용되는 무기 및 유기 안료의 평균 크기에 직접 비례한다. 전형적으로, 판지 베이스 코트에서 사용되는 분쇄된 탄산칼슘(GCC)의 공급원은 히드로카르브(HYDROCARB, 등록상표) 60(오미아(OMYA)에서 입수)이다. 이러한 분쇄된 탄산칼슘은 입자의 60 ％가 2 마이크론 미만인 습식 볼-밀링된 제품이다. 반대로 입자의 40 ％는 약 2 마이크론 이상이다. 바람직하게는, 라텍스 입경은 주로 히드로카르브 60 탄산칼슘 또는 유사한 제품으로 이루어진 베이스 코트의 경우 175 ㎚ 이상이다. 더욱 바람직하게는, 라텍스 입경은 185 ㎚ 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 라텍스 입경은 190 ㎚ 이상이다.
탄산칼슘의 공급원은 임의의 양으로 혼합될 수 있다. 예를 들면 입자의 60 ％가 2 마이크론 미만인 분쇄된 탄산칼슘 공급원은 탄산칼슘의 총중량을 기준으로 10 내지 90 중량％의 양으로 존재할 수 있다. 입자의 60 ％가 2 마이크론 미만인 탄산칼슘 공급원의 양은 탄산칼슘의 총중량을 기준으로 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 및 90 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
탄산칼슘의 공급원은 임의의 양으로 혼합될 수 있다. 예를 들면 입자의 40 ％가 2 마이크론 미만인 분쇄된 탄산칼슘 공급원은 탄산칼슘의 총중량을 기준으로 10 내지 90 중량％의 양으로 존재할 수 있다. 입자의 40 ％가 2 마이크론 미만인 탄산칼슘 공급원의 양은 탄산칼슘의 총중량을 기준으로 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 및 90 중량％, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시양태에서, 추가의 안료 또는 충전제가 코팅된 종이 및 판지의 성질을 개선하는데 사용된다. 이러한 추가의 안료는 매우 다양할 수 있고, 코팅된 종이 및 판지에서 전형적으로 사용되는 무기 안료, 예를 들면 실리카, 점토, 황산칼슘, 규산칼슘, 활성화 점토, 규조토, 규산마그네슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 및 수산화알루미늄을 포함한다. 추가로 초기 코팅 부피를 증가시키기 위해서, 로제트 결정과 같은 부피 큰 구조를 갖는 침강된 탄산칼슘과 같은 무기 입자가 첨가될 수도 있다. 본 발명의 가장 바람직한 실시양태에서, 로제트 또는 기타 부피 큰 구조를 갖는 무기 안료가, 초기 부피 또는 두께를 갖는 베이스 코트를 제조하기 위해, 베이스 코트에 첨가될 수 있다. 로제트 구조는 보다 큰 코팅 두께를 제공함으로써, 주어진 코트 중량에 대해 개선된 코팅 피복률을 제공한다. 이로써, 건조된 코팅은 코팅된 SBS 판지 초지기 상의 고온 연질 정련(gloss) 캘린더에 의해 압축될 때 Z-방향으로 보다 쉽게 이동할 수 있게 됨으로써, 감소된 개수의 로우 스팟(low spot)을 갖는 평평하게 코팅된 표면을 형성하게 된다. 바람직한 무기 안료는 침강된 탄산칼슘, 기계적 또는 화학적으로 조작된 점토, 하소 점토, 및 건조시 코팅의 평균 밀도를 감소시키는 작용을 하는 기타 안료 유형을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 이러한 안료는 건조된 베이스 코트에 압축성을 제공하지 않는다. 이것은 평균 코팅 밀도를 상승적으로 감소시키고, 주어진 코팅 중량에서 평균 코팅 두께를 증가시킴으로써, 압축성 재료, 예를 들면 크기가 보다 큰 결합제 및 중공 플라스틱 구체를 오프셋 인쇄 닙에서 인쇄 압력의 점-대-점 변동으로부터 기본 판지의 형성의 Z-방향 불균일성을 완충하는데에 있어 보다 효율적이도록 한다.
베이스 코트의 코트 중량은 매우 다양할 수 있고 임의의 통상적인 코트가 사용될 수 있다. 베이스 코트는 일반적으로 종이 기재에 약 4 내지 약 20 gms의 양으로 도포된다. 베이스 코트의 코트 중량은 바람직하게는 약 6 내지 약 18 gms, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 약 15 gms이다. 베이스 코트의 두께는 매우 다양할 수 있고 임의의 두께가 사용될 수 있다. 일반적으로 베이스 코트의 두께는 코팅 내 각 성분의 평균 밀도 및 중량비를 기준으로 산정시 최소 약 1.8 내지 약 9.0 ㎛이다. 베이스 코트의 두께는 바람직하게는 약 2.7 내지 약 8.1 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 3.2 내지 약 6.8 ㎛이다. 상이한 형태에 대한 패킹(packing) 인자를 고려할 때, 불투과성 표면에 도포될 때 평균 두께는 여기서 주어진 이론적인 값보다 훨씬 더 클 것이다. 그러나, 일반적으로 판지의 거친 본성 및 12 g/㎡의 평균코트중량에서의 베이스 코트를 도포 및 계량하는데 사용되는 도포 및 계량 시스템 때문에, 종이 내 거친 하이 스팟(high spot)에서의 코팅 두께는 2 내지 3 마이크론 정도로 작을 수 있는 반면, 큰 표면 섬유들 사이의 계곡(valley)은 10+ 마이크론 정도로 큰 코팅 두께를 가질 수 있다. 베이스 코트의 강성 블레이드 계량은 매우 균일한 탑 코트가 도포된 평평한 표면을 제공한다.
재료의 추가의 성분은 탑 코트이다. 탑 코트는 하나 이상의 중합체성 결합제 내에 분산된 하나 이상의 무기 안료를 포함한다. 중합체성 결합제 및 무기 안료는 코팅된 종이 및 판지의 코팅에서 전형적으로 사용되는 것이다. 유용한 안료 및 결합제의 예는 베이스 코트에서 사용되는 것이다.
탑 코트의 코트 중량은 매우 다양할 수 있고 임의의 통상적인 코트가 사용될 수 있다. 탑 코트는 일반적으로 약 4 내지 약 20 gms의 양으로 종이 기재에 도포된다. 베이스 코트의 코트 중량은 바람직하게는 약 6 내지 약 18 gms, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 약 15 gms이다. 탑 코트(16)의 두께는 매우 다양할 수 있고 임의의 두께가 사용될 수 있다. 일반적으로, 베이스 코트의 두께는 코팅 내 각 성분의 평균 밀도 및 중량비를 기준으로 산정시 최소 약 1.8 내지 약 9.0 ㎛이다. 베이스 코트의 두께는 코팅 내 각 성분의 평균 밀도 및 중량비를 기준으로 산정시 바람직하게는 약 2.7 내지 약 8.1 ㎛, 더욱 바람직하게는 최소 약 3.2 내지 약 6.8 ㎛이다. 공극 부피가 모든 안료 중에서 결합제 및 첨가제에 의해 채워지는 시점은 "임계 공극 부피"라고 지칭된다. 페인트 산업에서, 이러한 시점은 무광 페인트에서 유광 페인트로 변하는 시점이라고 지칭된다.
본 발명의 코팅된 종이 또는 판지는 공지된 통상적인 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 코팅 배합물을 형성하고 종이 기재에 도포하는 방법 및 장치는 종이 및 판지 분야에 잘 공지되어 있다. 예를 들면, 본원에서 참고로 인용된, 앞에서 언급된 지 에이 스무크(G.A.Smook)의 문헌 및 여기에서 언급된 참고문헌을 참고하도록 한다. 이러한 모든 공지된 방법이 본 발명의 실시에서 사용될 수 있으며 상세하게 기술되지는 않을 것이다. 예를 들면 필수적인 안료와 중합체성 또는 공중합체성 결합제와 임의적 성분들의 혼합물을 적당한 액체 매체, 바람직하게는 물에 용해 또는 분산시킬 수 있다.
탑 코트 및 베이스 코트 코팅 배합물의 고체 함량은 매우 다양할 수 있고 통상적인 고체 함량이 사용된다. 베이스 코트 코팅 배합물의 고체 함량은 바람직하게는 약 45 내지 70 ％인데, 왜냐하면 이 범위에서 건조 요구가 증가함에 따라 재료가 탁월한 스캐너 모틀 특성을 나타내기 때문이다. 베이스 코트 코팅 배합물 내 고체 함량은 더욱 바람직하게는 약 57 내지 69 ％, 가장 바람직하게는 약 60 내지 약 68 ％이다. 선택된 실시양태에서 베이스 코트 코팅 배합물 내 고체 함량은 약 63 내지 67 ％이다.
코팅 배합물은 임의의 적합한 기술, 예를 들면 캐스트 코팅, 블레이드(Blade) 코팅, 에어나이프 코팅, 로드 코팅, 롤 코팅, 그라비어 코팅, 슬롯-다이 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 메이어(Meyer) 로드 코팅, 역(reverse) 롤 코팅, 압출 코팅 등에 의해 기재에 도포될 수 있다. 또한 코팅 조성물은 로드 계량 또는 기타 계량 기술을 사용하여 초지기의 사이즈 프레스에서 도포될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 베이스 코트 코팅 배합물은 블레이드 코팅기를 사용하여 도포되며, 탑 코트 코팅 배합물은 블레이드 코팅기 또는 에어나이프 코팅기를 사용하여 도포된다. 가장 바람직한 실시양태에서, 베이스 코트는 강성 블레이드 코팅기를 사용하여 도포되며, 탑 코트는 구부러진 블레이드 코팅기 또는 에어나이프 코팅기를 사용하여 도포된다.
코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 또는 판지 기재는 코팅 조성물로써 처리된 후에 건조된다. 코팅 배합물로써 처리된 종이 또는 판지 웹을 건조시키는 방법 및 장치는 종이 및 판지 분야에 잘 공지되어 있다. 예를 들면 앞에서 언급된 지 에이 스무크의 문헌 및 여기에서 언급된 참고문헌을 참고하도록 한다. 임의의 통상적인 건조 방법 및 장치가 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 방법 및 장치는 본원에서는 많이 상세하게 기술되지는 않을 것이다. 바람직하게는 건조 후 종이 또는 판지 웹은 약 10 중량％ 이하의 수분함량을 가질 것이다. 건조된 종이 또는 판지 웹 내의 수분의 양은 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 10 중량％이다.
건조 후, 코팅된 또는 코팅되지 않은 종이 또는 판지 기재를 예를 들면 앞에서 언급된 지 에이 스무크의 문헌 및 여기에서 언급된 참고문헌에 기술된 바와 같은 하나 이상의 후-건조 단계에 적용시킬 수 있다. 예를 들면, 예를 들면 코팅된 종이를 캘린더에 의해 형성된 닙에 통과시킴으로써, 평활도를 개선하고 인쇄 모틀 성능 뿐만 아니라 종이의 기타 성질을 개선하도록, 종이 또는 판지 웹을 캘린더링시킬 수 있다. 정련 캘린더(고무 롤과 대면하는 크롬강철) 또는 고온 연질 정련 캘린더(복합 중합체성 표면과 대면하는 크롬강철)가 탑코팅된 종이 또는 판지 표면에 광택을 부여하는데에 사용된다. 이러한 캘린더에서 필요한 열 및 압력의 양은 닙에 들어가는 웹의 속도, 롤 크기, 롤 조성 및 경도, 비하중(specific load), 탑 코트 및 베이스 코트 중량, 하부 거친 판지의 조도, 코팅의 결합제 강도, 및 코팅 내에 존재하는 안료의 조도에 따라 달라진다. 일반적으로, 탑 코트는 매우 미세한 입경의 점토 및 분쇄되거나 침강된 탄산칼슘, 결합제, 레올로지 보조제 및 기타 첨가제를 함유한다. 전형적으로 고온 연질 캘린더는 1 m 이상의 직경을 갖고, 매우 뜨거운 열전달 유체에 의해 내부적으로 가열된다. 가열된 강철 롤의 직경은 초지기의 너비에 따라 직접 달라진다. 일반적으로, 300" 또는 250" 너비의 초지기에 비해, 400"의 보다 넓은 초지기는, 롤의 중량으로 인해 롤이 중심부 내로 처지지 않도록, 훨씬 더 큰 직경의 롤을 필요로 한다. 크라운 상쇄되는(crown compensating), 수력적으로 및 내부적으로 부하되고 가열된 롤이 사용된다. 전형적으로 사용되는 표면 온도는 100 내지 200 ℃이다. 바람직한 범위는 130 내지 185 ℃이고 닙 하중은 20 내지 300 kN/m이다.
기재 및 코팅 층은 함침 수단을 포함하는 임의의 통상적인 코팅층 도포 수단에 의해 서로 접촉한다. 코팅층을 도포하는 바람직한 방법은 하나 이상의 처리부를 갖는 인-라인 코팅 공정이다. 코팅부는 예를 들면 브러쉬, 로드, 에어나이프, 스프레이, 커튼, 블레이드, 전사 롤, 역-롤 및/또는 캐스트 코팅 수단 뿐만 이나라 이것들의 임의의 조합을 포함하는, 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 공지된 코팅 수단일 수 있다.
코팅된 기재는 건조부에서 건조될 수 있다. 제지 및/또는 코팅 분야에 통상적으로 공지된 임의의 건조 수단이 사용될 수 있다. 건조부는 IR, 공기 충돌식 건조기 및/또는 증기 가열된 건조 캔, 또는 코팅 분야에 공지된 기타 건조 수단 및 장치를 포함 및 함유할 수 있다.
코팅된 기재는 제지 분야에 통상적으로 공지된 임의의 후처리 수단에 의해 후처리될 수 있다. 하나 이상의 후처리부를 포함하는 이러한 후처리 수단의 예는 정련 캘린더, 연질 닙 캘린더 및/또는 연장된 닙 캘린더를 포함한다.
본 발명의 조성물, 입자 및/또는 종이 기재를 제조하는 상기 언급된 방법은, 연마, 연삭, 슬리팅, 스코어링(scoring), 천공, 스파킹(sparking), 캘린더링, 시트 후처리, 변환, 코팅, 라미네이팅, 인쇄 등을 포함하는 임의의 통상적인 제지 공정 뿐만 아니라 변환 공정에 도입될 수 있다. 바람직한 통상적인 공정은 코팅된 및/또는 코팅되지 않은 종이 제품, 판지 및/또는 기재로서 사용될 수 있는 종이 기재를 제조하도록 조절되는 것을 포함한다.
기재는 기타 통상적인 첨가제, 예를 들면 전분, 광물성 및 중합체성 충전제, 사이징제, 보유 보조제 및 강화 중합체를 포함할 수도 있다. 사용될 수 있는 충전제는 유기 및 무기 안료, 예를 들면 광물, 예를 들면 탄산칼슘, 카올린, 활석, 팽창된 및 팽창성 미소구체이다. 기타 통상적인 첨가제는 습윤강도 수지, 내부 사이즈, 건조강도 수지, 명반, 충전제, 안료 및 염료를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재는, 종이 및/또는 판지 기재를 사용하는, 해당 분야에 통상적으로 공지된 임의의 모든 최종 용도에서 사용될 수 있다. 이러한 최종 용도는, 각각 봉투 및 용지에서부터 절첩 상자에 이를 수 있는, 각각의 기재 내에서 높은 기본중량 및 낮은 기본중량을 필요로 하는 것들을 포함하여, 종이 및/또는 판지 포장재 및/또는 물품의 제조를 포함한다. 추가로, 최종 제품, 물품 및/또는 포장재는 골진 구조물과 같은 다중 종이 기재층을 가질 수 있는데, 여기서 하나 이상의 층은 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재를 함유한다.
한 실시양태에서, 물품은 다수의 종이 기재를 함유하고, 여기서 임의의 및/또는 모든 종이 기재는 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재를 포함할 수 있다.
이러한 특정 실시양태에서, 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자는 종이 물품 및 기재의 부피를 증가시키는 수단이다. 그러나, 이러한 실시양태에서, 임의의 부피 증가 수단이 사용될 수 있는데, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재가 바람직한 부피 증가 수단이다. 더욱이, 여러 부피 증가 수단이 본 발명의 물품/포장재/기재에서 사용될 수 있다.
기타 대안적인 부피 증가 수단의 예는 계면활성제, 리액토페이크(Reactopaque), 예비-팽창된 구체, BCTMP(표백된 화학열기계적 펄프), 미세후처리, 및 종이 또는 판지 기재 내에 I-빔 구조를 형성하는 다층 구조물일 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 이러한 부피 증가 수단은 종이 기재에 혼입 또는 도포되면, 가혹한 캘린더링 조건을 사용하지 않아도(즉 단일 닙에서의 압력 및/또는 캘린더링 수단 당 보다 적은 닙을 사용), 적당한 인쇄 품질, 캘리퍼, 기본중량 등을 제공하면서도, 물품이 하기 물리적 사양 및 성능 특성을 갖는 종이 기재를 함유하는 것을 허용한다.
본 발명의 실시양태에 따른 물품은, 부피 증가 수단이 첨가제일 때, 후처리된 제품 1톤 당 0.01 내지 20 lb, 바람직하게는 0.5 내지 10 lb의 부피 증가 수단을 함유할 수 있다. 부피 증가 수단이 첨가제일 때, 부피 증가 수단은 후처리된 제품 1톤 당 0.01, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 및 20 lb로 존재할 수 있다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 3.5 내지 8 mil, 더욱 바람직하게는 4.2 내지 6.0 mil, 가장 바람직하게는 4.9 내지 5.2 mil의 캘리퍼에서 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 12 내지 30 lb/1300ft2, 바람직하게는 16 내지 24 lb/1300ft2, 가장 바람직하게는 16 내지 22 lb/1300ft2의 기본중량에서 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 0.001 인치의 두께 당 3.0 내지 7.0 lb/1300ft2, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 5.0 lb/1300ft2, 가장 바람직하게는 3.75 내지 4.25 lb/1300ft2의 밀도에서 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 500 msf 이하, 바람직하게는 150 내지 500 msf, 더욱 바람직하게는 225 내지 325 msf의 MD 걸리 강성도(MD Gurley Stiffness)에서 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다. MD 걸리 강성도는 표준 변환 수단에 적응하기에 충분해야 하며, 바람직한 변환 수단은 봉투 및 용지의 제조 분야에 통상적으로 공지된 것이다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 250 msf 이하, 바람직하게는 50 내지 250 msf, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 msf의 CD 걸리 강성도에서 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다. CD 걸리 강성도는 표준 변환 수단에 적응하기에 충분해야 하며, 바람직한 변환 수단은 봉투 및 용지의 제조 분야에 통상적으로 공지된 것이다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 350 SU 미만, 바람직하게는 150 내지 300 SU, 가장 바람직하게는 175 내지 275 SU의 셰필드 평활도를 갖는 본 발명의 종이 기재를 함유할 수 있다.
물품이 봉투 및/또는 용지일 때, 본 발명의 이러한 실시양태에 따른 물품은 다층일 수 있고, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재를 함유하는 하나 이상의 층을 함유하는데, 이러한 층은 1 내지 15 인치의 너비 및 1 내지 15 인치의 길이를 갖는다. 너비는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 및 15 인치, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다. 길이는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 및 15 인치, 및 여기에 속하는 임의의 모든 범위 및 부분범위일 수 있다.
본 발명에 따른 물품은 연속적이거나 연속적이 아닐 수 있는, 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자 및/또는 종이 기재를 함유하는 다층을 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 물품의 예는 봉투 산업에 일반적으로 공지된 임의의 표준 크기 및 형상의 봉투일 수 있다. 추가로, 물품은 다수의 용지를 함유하는 봉투일 수 있다. 본 발명의 봉투는 바람직하게는 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자인 부피 증가 수단을 갖는 종이 기재를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 물품은 바람직하게는 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자인 부피 증가 수단을 갖는 종이 기재로 만들어진 다수의 용지를 함유한다.
가장 바람직하게는 물품은 바람직하게는 본 발명의 팽창성 미소구체, 조성물, 입자인 부피 증가 수단을 갖는 종이 기재로 만들어진 봉투 및 다수의 용지를 함유한다.
본 발명의 물품은, 전술된 부피 증가 수단을 갖는 기재를 함유하지 않는 물품보다 1개 이상 만큼 더 많은 개수의 다수의 용지를 함유하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 물품은 전술된 부피 증가 수단을 갖는 기재를 함유하는 하나 이상의 (연속적 또는 불연속적) 층을 갖는다. 가장 바람직한 부피 증가 수단은 물품의 하나 이상의 층 내에 함유된, 기재에 도포된 팽창성 미소구체, 조성물 및/또는 입자의 것이다. 추가로, 물품의 한 층은 용지일 수 있다.
본 발명의 포장재는 평균적으로 1 온스 이하, 바람직하게는 1 온스 미만의 중량을 갖는다. 본 발명의 포장재는 하나 또는 다수의 층을 갖고, 1 온스로부터의 차이가 동일한 개수의 층을 갖는 통상적인 포장재의 것보다 큰 절대값인 중량을 갖는다. 따라서, 본 발명의 포장재에는 통상적인 포장재보다 더 많은 층들이 1 온스 미만의 포장재 총중량을 유지하면서 혼입될 수 있다.
본 발명의 포장재는 평균적으로 1 온스 이하, 바람직하게는 1 온스 미만의 중량을 갖는다. 본 발명의 포장재는 하나 또는 다수의 층을 갖고, 100 온스로부터의 차이가 동일한 개수의 층을 갖는 통상적인 포장재의 것보다 큰 절대값인 중량을 갖는다. 따라서, 본 발명의 포장재에는 통상적인 포장재보다 더 많은 층들이 1 온스 미만의 포장재 총중량을 유지하면서 혼입될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 범주를 제한하려는 의도가 아닌 하기 실시양태 실시예의 도움을 받아 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 코팅된 종이 기재의 인쇄 모틀 대 기재 내의 팽창성 미소구체의 양을 나타내는 그래프이다.
도 2는 이온성 화합물(예를 들면 PEI)을 미소구체에 흡착시키기 전후의 미소구체의 입경분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 상이한 혼합 시간 및 상이한 이온성 화합물 대 팽창성 미소구체 중량비에서, 팽창성 미소구체(즉 X-100)에 결합된 저분자량 및 고분자량 이온성 화합물(예를 들면 PEI)로부터 형성된 입자의 제타전위를 나타내는 그래프이다.
도 4는 이온성 화합물(저분자량 및 고분자량 이온성 화합물(예를 들면 PEI)) 대 팽창성 미소구체 중량비 및 혼합 시간의 함수로서의, 브리트 쟈(Britt Jar) 분석 및 팽창제(blowing agent)(즉 이소부탄) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 이온성 화합물(저분자량 및 고분자량 이온성 화합물(예를 들면 PEI)) 대 팽창성 미소구체 중량비 및 혼합 시간의 함수로서의, 본 발명의 조성물 및/또는 입자를 함유하는 종이 기재의 밀도 감소율을 나타내는 그래프이다.
실시예 1: 팽창성 미소구체를 함유하는 코팅된 종이 기재
예를 들면 절첩 상자로서 유용한 코팅된 종이 기재를 통상적인 제지 공정을 사용하여 제조한다. 종이 기재를 10 psi의 압력에서 캘린더링한 후, 통상적인 코팅 수단을 사용하여 통상적인 코팅을 종이 기재에 도포하였다. 코팅층을 기재에 도포한 후, 인쇄 모틀을 측정하였다(시각적 관찰과 훨씬 더 예민하고 객관적인 표준 방법(스캐닝) 둘 다를 사용). 2차 시안 스캐너 모틀 시스템으로부터 유래된 데이터 사이의 관계를 (0 내지 10 가이드라인을 사용하여) 주관적 시각 인식과 상관시키거나, 하기 식을 사용하는 토비아스 어소시에이츠의 토비아스 모틀 시험기를 사용하여 측정되는 동등한 모틀값으로 변환시킬 수 있다: 토비아스 = 스캐너 모틀 * 8.8 + 188.
상기 식을 설정하는 절차 및 상세한 사항을 기술하는 방법을 본원에서 전문이 참고로 인용된, 2004년 9월 20일자로 출원된 미국특허출원 제 10/945,306 호에서 찾을 수 있다. 이어서, 후속적인 실험에서, 팽창성 미소구체를 상기 통상적인 공정에 혼입시켜, 기재의 총중량을 기준으로 1 중량％ 및 2 중량％의 팽창성 미소구체를 갖는 종이를 제조하였다. 각각 10 psi 및 20 psi의 캘린더 압력 수단을 사용하여 두 세트의 실험을 수행하였다. 그 결과를 각각에 대해 표 1에 기록하였다.
표 1의 결과는, 팽창성 미소구체를 함유하는 기재는, 코팅될 때, 2차 시안 스캐너 모틀 시스템에 의해 측정시 현저하게 개선된 인쇄 모틀을 제공한다는 것을 명백하게 보여준다.
실시예 2: 팽창성 미소구체를 함유하는 추가의 코팅된 종이 기재
예를 들면 절첩 상자로서 유용한 코팅된 종이 기재를 통상적인 제지 공정을 사용하여 제조한다. 코팅층을 기재에 도포한 후, 인쇄 모틀(시각적 관찰과 훨씬 더 예민하고 객관적인 표준 방법(스캐닝) 둘 다를 사용) 뿐만 아니라 기타 특성을 측정하였다(표 2에 기록). 이어서 후속적인 실험에서, 팽창성 미소구체를 상기 통상적인 공정에 10, 5, 2 및 1 lb/ton의 양으로 혼입시켜, 팽창성 미소구체를 함유하는 종이를 제조하였다. 그 결과를 각각에 대해 표 2에 기록하였다. 추가로, 표 1은 제지 공정에 첨가된 팽창성 미소구체의 양의 함수로서의 2차 시안 스캐너 모틀을 보여준다. 대조물 1 및 2는 제지 공정에 첨가되는 팽창성 미소구체를 갖지 않는다.
인쇄 코드
 샘플
확인		 캘린더 압력
 팽창성 미소구체의 중량％
 임프레션 세팅
 인쇄 오더
 대략적 캘리퍼
 프레스에서의 캘리퍼
 2차 시안 모틀 6차 시안 모틀 텍스춰
 설명
스캐너 시각적 관찰 스캐너 시각적 관찰
O1 12A 저-pll 10 psi 1％ 20-pt 20-5 20.2 20.0 9.1 4.0 4.4 1.5 4.0
O2 12A 고-pll 25 psi 1％ 20-pt 20-2 18.8 20.0 8.3 4.0 4.8 2.0 4.0
O3 11A 저-pll 10 psi 2％ 22-pt 22-3 21.6 21.5 7.6 5.0 4.0 2.0 4.0
O4 11A 고-pll 25 psi 2％ 22-pt 22-2 20.7 21.0 5.7 4.0 4.9 2.0 4.0
O5 10C 저-pll 10 psi 0％ 20-pt 20-3 18.8 20.0 10.1 5.0 4.7 2.0 4.0 시험용 대조물
O6 10C 고-pll 25 psi 0％ 20-pt 20-4 18.3 20.0 9.9 5.0 5.3 2.0 4.0 시험용 대조물
인쇄 모틀
0.0(탁월함)에서 10.0까지의 등급에서, 수성 덧인쇄(overprint) 코팅 없이, 2"×2" (5×5 ㎝)에서의 스캐너 모틀. 시각적 모틀은 3"×16" (15×40 ㎝)에서 최악이고 덧인쇄 코팅이 있을 때 최상이다. 덧인쇄 코팅은 대부분의 시트에서 약 1.0 만큼 더 나쁜 스캐너 모틀을 제공할 수 있다. 텍스춰는 KCMY 덧인쇄에서 1.0 내지 5.0이다.
스캐너 인쇄 모틀 시각적 인쇄 모틀 및 텍스춰 등급
0.0 - 3.9 1.0 - 1.9 = 탁월함, 시장 기준을 상회
4.0 - 5.9 2.0 - 2.9 = 우수함, 시장 기준
6.0 - 7.9 3.0 - 3.9 = 양호함, 시장 기준을 하회
8.0 - 9.9 4.0 - 4.9 = 나쁨, 인쇄 작업에 따라서는 거부될 수
있음
10.0+ 5.0+ = 거부됨
Figure 112012040359200-pat00001
Figure 112012040359200-pat00002
후-알루미늄증착(post-aluminization)을 통한 표면 전하 역전
· 표준 팽창성 입자를 양이온성 콜로이드성 알루미나의 층으로써 덮는 변형된 공정(음이온성 표면 전하의 역전을 초래)
·콜로이드성 알루미나의 현탁액(고체 함량 28％, pH = 4.5)을 제조함
·격렬하게 교반하는 동안 처리된 입자(40 중량％ 슬러리)를 알루미나 현탁액에 천천히 첨가하여 입자를 분산시킴; 1시간 동안 혼합을 계속함
·입자를 다량의 물로써 세척하고 진공 여과를 사용하여 건조시킴
Figure 112012040359200-pat00003
· 양이온성 표면 전하가 효과적으로 생성되었음
실험
· X-100의 전하 개질
- PEI의 흡착
- 전하 역전 과정에서 슬러리 내의 입자의 시각적 관찰
- 흡착된 PEI의 측정
- 제타전위의 측정
·보유도 분석
- 브리트 쟈
- 보유되지 않은 X-100의 측정(GC에서 이소부탄)
·부피 팽창
- 대조물 및 전하-개질된 입자를 함유하는 윌리엄즈 수초지
·시스템 전하의 측정
- 흡착되지 않은 PEI 및 전하 개질된 X-100이 헤드박스 전하에 미치는
영향을 정량
실험
· X-100의 전하 개질
- 재료
· 저분자량 PEI(25,000) 및 고분자량 PEI(750,000)
· 642 SLX80
· 4에서 40까지 변동하는 X-100/PEI의 비
- 방법
· 1 시간에서 4 시간까지 변동하는 혼합시간
· 비상용성을 시각적으로 관찰함
· PEI, X-100 혼합물을 원심분리하고 세척하여 과량의 PEI를 제거함
Figure 112012040359200-pat00004
흡착 조건
Figure 112012040359200-pat00005
본원 전체에서 사용된 바와 같이, 범위는 모든 부분범위를 포함하여, 범위 내의 각각의 모든 값을 기술하는 것으로 사용된다.
상기 교시에 비추어, 본 발명에서는 수많은 변경양태 및 변형양태가 가능하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위 내에서, 본 발명은 본원에서 구체적으로 기술된 것과 달리 실시될 수 있다는 것을 이해하도록 한다.
본원에서 언급된 모든 참고문헌 및 이러한 문헌에서 언급된 모든 참고문헌은 본 발명 및 본 발명의 모든 실시양태의 대상과 관련한 부분에 대해 본원에서 참고로 인용된다.

Claims (16)

  1. 다수의 셀룰로스 섬유; 및
    하나 이상의 팽창성 미소구체 및 하나 이상의 이온성 화합물을 포함하고, 10-6 내지 0.1 M의 이온강도에서 9.0 이하의 pH에서 0 mV 이상의 제타전위를 가지며, 상기 이온성 화합물이 상기 팽창성 미소구체의 외부 표면 상에 흡착되어, 팽창성 미소구체와 그 위에 층을 이룬 이온성 화합물을 갖는 입자를 형성하는 조성물
    을 포함하는 종이 또는 판지 기재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제타전위가 0 mV 초과인 종이 또는 판지 기재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제타전위가 0 초과 내지 +150 mV인 종이 또는 판지 기재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제타전위가 +20 초과 내지 +130 mV인 종이 또는 판지 기재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 유기 및 무기 이온성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 하나 이상의 폴리유기 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 하나 이상의 폴리아민 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 가교된 화합물, 분지화된 화합물 또는 이것들의 조합인 종이 또는 판지 기재.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 하나 이상의 폴리에틸렌이민 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  10. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 600 이상의 중량평균분자량을 갖는 하나 이상의 폴리에틸렌이민 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  11. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 600 내지 40,000의 중량평균분자량을 갖는 하나 이상의 폴리에틸렌이민 화합물인 종이 또는 판지 기재.
  12. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 양이온성인 종이 또는 판지 기재.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 알루미나 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 종이 또는 판지 기재.
  14. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 실리카, 알루미나, 산화주석, 지르코니아, 산화안티몬, 산화철 및 희토류 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 콜로이드를 포함하는 종이 또는 판지 기재.
  15. 제1항에 있어서, 상기 이온성 화합물이 실리카, 알루미나, 산화주석, 지르코니아, 산화안티몬, 산화철 및 희토류 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 졸을 포함하는 종이 또는 판지 기재.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 하나 이상의 종이 또는 판지 기재를 포함하는 물품으로서, 하나 이상의 기재가 셀룰로스 섬유의 웹 및 부피 증가제를 포함하고, 이러한 물품이 1 온스 이하의 중량을 갖고, 1 온스로부터의 차이가 동일한 개수의 층을 갖는 통상적인 포장재의 것보다 큰 절대값인 중량을 갖는 물품.
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