KR101954703B1 - 다색 분산물의 제조방법 및 그에 의해 제조된 다색 분산물 - Google Patents

다색 분산물의 제조방법 및 그에 의해 제조된 다색 분산물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다색 분산물의 제조방법, 및 그에 의해 제조된 다색 분산물에 관한 것이다.

Description

다색 분산물의 제조방법 및 그에 의해 제조된 다색 분산물{PROCESS FOR PREPARING MULTI-COLOR DISPERSIONS AND MULTI-COLOR DISPERSIONS MADE THEREOF}
본 발명은 다색 분산물의 제조방법, 및 그에 의해 제조된 다색 분산물에 관한 것이다.
다색 코팅은 종래 코팅에 대한 수성 스프레이식 무결절성(seamless) 대안이다. 다색 코팅은 상이한 착색제를 함유한다. 스프레이 후, 착색제 입자는 표면 상에 분포되어 자연석 표면 또는 다른 유형의 다색 표면처럼 보인다. 형성된 장식용 및 내구성 다색 표면은 다색 코팅이 건축 보수 또는 신축에 유용하게 한다.
다색 코팅의 핵심부는 코팅 에멀젼내 착색제 입자를 보호하고 분리하는 바인더 시스템이며, 이 바인더 시스템은 최종 코팅의 단가와 성능을 결정하는데 중요한 역할을 한다.
적당한 바인더 시스템이 없으면, 다색 코팅은 엄격한 저장 및 처리 조건을 요할 수 있다. 다색 코팅은 코팅으로부터 용이하게 방출될 수 있다. 다색 코팅은 또한 필히 부자연스러워 보일 수 있다.
따라서, 적당한 바인더 시스템을 선택하여 다색 분산물을 제조하는 방법을 찾는 것이 여전히 관심사이다. 이러한 다색 분산물로부터 제조된 다색 코팅은 안정하면서 적용시 자연스러워 보이고, 경제적이며 친환경적이다.
개요
본 발명은 i) 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%를 구성하는 제1 착색제, 제1 폴리머 입자가 제1 착색제 분산물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%를 구성하는 폴리머 입자의 제1 수성 분산물, 각각 독립적으로 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%를 구성하는 제1 폴리사카라이드 및 제2 폴리사카라이드를 함께 접촉하여 제1 착색제 분산물을 제조하는 단계; ii) 제1 착색제 분산물을, a) 조성물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%를 구성하는 폴리머 입자의 제2 수성 분산물 및 b) 조성물의 0.1 wt.% 내지 10 wt.%를 구성하는 이온성 착화제를 포함하는 조성물과 접촉하여 보호된 제1 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계; iii) 제1 착색제와 상이한 제2 착색제로 단계 i) 및 ii)를 반복하여 보호된 제2 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계; 및 iv) 보호된 제1 및 제2 착색제 입자의 분산물을 혼합하여 다색 분산물을 수득하는 단계를 포함하고; 상기 제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량:중량비는 1:3 내지 3:1인, 다색 분산물의 제조방법에 관한 것이다.
임의로, 제1 착색제 분산물은 제1 착색제 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1.6 wt.%의 알기네이트를 추가로 포함하고, 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 것보다 적다.
본 발명은 또한 a) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 1 wt.% 내지 60 wt.%의 폴리머 입자를 포함하는 폴리머 입자의 수성 분산물; b) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 구아, 펙틴, 카라기난, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 제1 폴리사카라이드 0.1 wt.% 내지 10 wt.%; c) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 젤라틴, 메틸 셀룰로스, 하이드로프로필 메틸 셀룰로스, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 제2 폴리사카라이드 0.1 wt.% 내지 10 wt.%; d) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 이온성 착화제; e) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 제1 착색제; 및 f) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 제2 착색제를 포함하고; 상기 제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량:중량비는 1:3 내지 3:1이며, 제1 및 제2 착색제는 다색 분산물내 입자중에 별도로 보호된 다색 분산물에 관한 것이다.
임의로, 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1 wt.%의 알기네이트를 추가로 포함하고, 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 것보다 적다.
본 발명은 또한 다색 분산물을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
발명의 상세한 설명
성분들을 설명하기 위한 것으로, 괄호를 포함하는 모든 어구들은 삽입어구의 포함 및 비포함중 어느 하나 또는 양자를 의미한다. 예를 들어, 어구 "(코)폴리머"는 폴리머, 코폴리머 및 그의 혼합물을 선택적으로 포함하고; 어구 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 및 그의 혼합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "wt.%"는 중량 퍼센트를 가리킨다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 1 wt.% 내지 60 wt.%, 바람직하게는 2 wt.% 내지 50 wt.%, 및 바람직하게는 5 wt.% 내지 40 wt.%의 폴리머 입자를 포함하는 폴리머 입자의 수성 분산물을 포함한다.
본 발명에 사용되는 폴리머 입자는 적어도 하나의 에틸렌적 불포화 비이온성 모노머의 중합 생성물이다. 여기서, "비이온성 모노머"란 공중합 모노머 잔기가 pH 1 내지 14 사이에서 이온 전하를 갖지 않음을 의미한다. 본 발명에 사용된 에틸렌적 불포화 비이온성 모노머는 예를 들어, (메트)아크릴계 에스테르 모노머 (여기서, (메트)아크릴계 에스테르는 메타크릴계 에스테르 또는 아크릴계 에스테르를 의미한다), 예로서 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트; (메트)아크릴로니트릴; (메트)아크릴아미드; 아미노-작용성 및 우레이도-작용성 모노머; 아세토아세테이트-작용성 그룹을 가지는 모노머; 스티렌 및 치환된 스티렌; 부타디엔; 에틸렌, 프로필렌, α-올레핀, 예컨대 1-데센; 비닐 아세테이트, 비닐 부티레이트, 비닐 베르사테이트 및 기타 비닐 에스테르; 및 비닐 모노머, 예컨대 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드를 포함한다.
폴리머 입자의 수성 분산물은 전형적으로 당업계에 주지인 부가 중합 에멀젼 중합법으로 형성된다. 예를 들어, 음이온성 및/또는 비이온성 유화제, 예컨대 알칼리 금속 또는 암모늄 알킬 설페이트, 알킬 설폰산, 지방산, 옥시에틸화 알킬 페놀, 및 그의 혼합물을 비롯한 통상적인 계면활성제 및 블렌드가 사용될 수 있다. 자유 래디칼 부가 중합이 일어날 수 있는 적어도 하나의 에틸렌적 불포화 탄소-탄소 결합을 포함하는 중합성 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 사용된 계면활성제의 양은 보통 총 모노머의 중량을 기준으로 0.1 wt.% 내지 6 wt.%이다. 열 또는 산화환원 개시 공법이 사용될 수 있다. 통상적인 자유 래디칼 개시제, 예컨대 과산화수소, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, t-아밀 하이드로퍼옥사이드, 암모늄 및/또는 알칼리 퍼설페이트가 전형적으로 총 모노머의 중량을 기준으로 0.01 wt.% 내지 3.0 wt.%의 수준으로 사용될 수 있다. 모노머 혼합물은 순수하게(neat) 또는 수중 에멀젼으로서 첨가될 수 있다. 모노머 혼합물은 균일 또는 여러 조성물을 사용하여 반응 기간에 걸쳐 단일 첨가 또는 복수 첨가로 연속적으로 첨가될 수 있다. 추가 성분, 예컨대 자유 래디칼 개시제, 산화제, 환원제, 연쇄이동반응제, 중화제, 계면활성제, 및 분산제가 모노머 첨가 전, 첨가 동안 또는 첨가 후에 가해질 수 있다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 10 wt.%, 바람직하게는 0.2 wt.% 내지 7.5 wt.%, 및 바람직하게는 0.3 wt.% 내지 5 wt.%의 제1 폴리사카라이드를 추가로 포함한다.
적합한 제1 폴리사카라이드로는 구아, 펙틴, 카라기난, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 10 wt.%, 바람직하게는 0.2 wt.% 내지 7.5 wt.%, 및 바람직하게는 0.3 wt.% 내지 5 wt.%의 제2 폴리사카라이드를 추가로 포함한다.
적합한 제2 폴리사카라이드로는 젤라틴, 메틸 셀룰로스, 하이드로프로필 메틸 셀룰로스, 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다.
제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량비는 1:3 내지 3:1, 바람직하게는 2:3 내지 3:2이다.
임의로, 본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 0.6 wt.%, 및 가장 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 0.4 wt.%의 알기네이트를 추가로 포함한다. 알기네이트를 포함하는 구체예에서, 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 것보다 적다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%, 바람직하게는 0.5 wt.% 내지 3 wt.%의 이온성 착화제를 추가로 포함한다. 이온성 착화제는 제1 폴리사카라이드와 착물을 이루어 겔을 형성한다. 제1 폴리사카라이드와 착물을 이루어 겔을 형성하는 모든 이온성 착화제가 본 발명에 사용될 수 있다.
이들 이온성 착화제의 실례로는 Mg2+, Ca2+, Zn2+, 및 Ti4+ 이온의 인산염, 인산수소염, 황산염, 붕산염, 시트르산염 및 염산염을 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다. 바람직한 예는 붕산나트륨, 붕산, 및 염화칼슘이다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 30 wt.% 내지 99 wt.%, 바람직하게는 40 wt.% 내지 98 wt.%, 및 바람직하게는 50 wt.% 내지 95 wt.%의 물을 추가로 포함한다.
본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 4 wt.%, 및 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 3 wt.%의 제1 착색제, 및 0.1 wt.% 내지 5 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 4 wt.%, 및 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 3 wt.%의 제2 착색제를 추가로 포함한다.
착색제는 유기 또는 무기 착색제 입자, 바람직하게는 무기 착색제 입자이다. 착색제 입자의 실례는 이산화티탄 화이트, 카본 블랙, 램프 블랙, 블랙 산화철, 뱅갈라, 투명 레드 옥사이드, 옐로우 산화철, 투명 옐로우 옥사이드, 브라운 산화철, 프탈로시아닌 그린, 프탈로시아닌 블루, 나프톨 레드, 퀴나크리돈 레드, 퀴나크리돈 마젠타, 퀴나크리돈 바이올렛, DNA 오렌지, 유기 옐로우 및 이들의 조합을 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다. 착색제는 또한 코팅의 불투명 또는 은폐능에 실질적으로 기여할 수 있는 미립자 무기 물질일 수 있다. 이러한 물질은 전형적으로 굴절율이 1.8을 초과하고, 예로서는 이산화티탄 (TiO2), 산화아연, 황화아연, 황산바륨, 및 탄산바륨을 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다. 바람직한 것은 이산화티탄 (TiO2)이다.
임의로 착색제는 증량제와 혼합하여 사용된다. 본원에서 사용된 용어 "증량제"란 굴절율이 1.3 초과, 1.8 이하인 미립자 무기 물질을 가리키며, 예를 들어, 탄산칼슘, 점토, 황산칼슘, 알루미노실리케이트, 실리케이트, 제올라이트, 운모, 규조토, 고체 또는 공동 유리, 및 세라믹 비드를 포함한다.
임의로, 상이한 용도를 만족하기 위해, 본 발명의 다색 분산물은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 4 wt.%, 및 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 3 wt.%의 제3 착색제, 제4 착색제 등등을 추가로 포함한다.
다색 분산물내 모든 착색제 입자의 총 중량은 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 4 wt.%, 및 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 3 wt.%의 범위이다.
각 착색제는 다색 분산물내 입자중에 별도로 보호된다. 보통 각 착색제는 제1 폴리사카라이드 및 이온성 착화제의 겔 네트워크내에 별도로 보호된다.
본 발명의 다색 분산물은 다음 공정에 따라 제조된다:
단계 i) - 제1 착색제, 폴리머 입자의 제1 수성 분산물, 제1 폴리사카라이드, 및 제2 폴리사카라이드를 함께 접촉하여 제1 착색제 분산물을 제조하는 단계로서; 여기서 제1 착색제는 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 10 wt.%, 및 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 5 wt.%를 구성하고, 제1 폴리머 입자는 제1 착색제 분산물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%, 바람직하게는 1 wt.% 내지 50 wt.%, 가장 바람직하게는 5 wt.% 내지 40 wt.%를 구성하며, 제1 및 제2 폴리사카라이드는 각각 독립적으로 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 10 wt.%, 및 가장 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 5 wt.%를 구성한다.
제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량:중량비는 1:3 내지 3:1, 바람직하게는 2:3 내지 3:2이다.
임의로, 상기 단계 i)에서 제1 착색제 분산물의 제조는 제1 착색제 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1.6 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 1.2 wt.%, 및 가장 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 0.8 wt.%의 알기네이트와 접촉시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
알기네이트를 포함하는 구체예에서에서, 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 것보다 적다.
제1 착색제 분산물의 제조 후, 제1 착색제 분산물을 실온에서 1500 rpm으로 5 분동안 교반하고, 90℃에서 2000 rpm으로 계속 교반하면서 10 분동안 인큐베이션한다. 이어 제1 착색제 분산물을 2000 rpm으로 계속 교반하면서 10 분동안 수조에서 냉각한다. 제1 착색제 분산물을 뚜껑이 있는 플라스틱병으로 옮기고 4℃에서 보관한다.
단계 ii) - 제1 착색제 분산물을, a) 폴리머 입자의 제2 수성 분산물 및 b) 이온성 착화제를 포함하는 조성물과 접촉하여 보호된 제1 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계로서; 여기서 폴리머 입자는 조성물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%, 바람직하게는 1 wt.% 내지 50 wt.%, 및 가장 바람직하게는 5 wt.% 내지 40 wt.%를 구성하고, 이온성 착화제는 조성물의 0.1 wt.% 내지 10 wt.%, 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 7.5 wt.%, 및 가장 바람직하게는 0.1 wt.% 내지 5 wt.% 를 구성한다.
보호된 제1 착색제 입자의 분산물은 30 분동안 100 rpm으로의 교반하에 제조된다.
단계 iii)은 제1 착색제와 상이한 제2 착색제로 단계 i) 및 ii)를 반복하여 보호된 제2 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계이다.
상이한 다색 코팅 응용 요건에 따라, 보호된 제3, 제4, 제5, 제6 등등의 착색제 입자의 분산물이 상기 공정으로 제조될 수 있다.
단계 iv)는 보호된 제1 및 제2 착색제 입자의 분산물을 혼합하여 다색 분산물을 수득하는 단계이다. 제1 착색제 및 제2 착색제는 제1 폴리사카라이드 및 이온성 착화제의 겔 네트워크내에 별도로 보호되며, 상기 입자는 다색 분산물내에 분산적으로 분포된다.
다색 분산물은 적용 전 코팅 조성물로 만들어질 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 합체제(coalescing agent), 공용매, 계면활성제, 완충제, 중화제, 농후제, 비농후 리올로지 개질제(non-thickening rheology modifier), 분산제, 보습제, 습윤제, 방미제, 살생물제, 가소제, 항기포제, 소포제, 박리방지제(anti-skinning agent), 착색제, 유동제, 가교제 및 항산화제를 포함하나 이들로만 한정되지 않는 적어도 하나의 통상적인 코팅 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 사용된 농후제는 폴리비닐 알콜 (PVA), 소수성 개질된 알칼리 가용성 에멀젼 (HASE), 알칼리-가용성 또는 알칼리 팽윤성 에멀젼 (ASE), HEUR로서 업계에 알려져 있는 소수성 개질된 에틸렌 옥사이드-우레탄 폴리머, 셀룰로스 농후제, 예컨대 하이드록실 메틸셀룰로스 (HMC), 하이드록실에틸셀룰로스 (HEC), 소수성 개질된 하이드록시에틸셀룰로스 (HMHEC), 소듐 카복시메틸셀룰로스 (SCMC), 소듐 카복시메틸 2-하이드록시에틸 셀룰로스, 2-하이드록시프로필 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시에틸 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시부틸 메틸 셀룰로스, 2-하이드록시에틸 에틸 셀룰로스, 2-하이드록시프로필 셀룰로스를 들 수 있지만, 이들로만 한정되지는 않는다. 발연 실리카, 아타펄가이트 클레이 및 다른 종류의 클레이, 티타네이트 킬레이트제도 농후제로서 유용하다.
본 발명에 사용된 분산제는 비이온성, 음이온성 및 양이온성 분산제, 예컨대 적절한 분자량을 가지는 폴리산, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 (AMP), 디메틸 아미노 에탄올 (DMAE), 포타슘 트리폴리포스페이트 (KTPP), 트리소듐 폴리포스페이트 (TSPP), 시트르산 및 다른 카복실산을 포함할 수 있다. 바람직한 분산제는 적절한 분자량을 가지는 폴리산이다. 본 발명에 사용된 폴리산은 소수성 또는 친수성 개질된 것을 포함하는 폴리카복실산, 예를 들면 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산 또는 말레산 무수물과 다양한 모노머, 예컨대 스티렌, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르, 디이소부틸렌, 및 기타 친수성 또는 소수성 코모노머뿐 아니라 상기 언급된 분산제의 염, 및 그의 혼합물을 기반으로 한 호모폴리머 및 코폴리머를 포함하나 이들로만 한정되지 않는다. 이러한 폴리산 분산제의 분자량은 400 내지 50,000, 바람직하게는 400 내지 30,000, 더욱 바람직하게는 500 내지 10,000, 더욱더 바람직하게는 1,000 내지 5,000, 및 가장 바람직하게는 1,500 내지 3,000이다.
본 발명에 사용된 항기포제 및/또는 소포제는 실리콘-기반 및 광유-기반 소포제를 포함할 수 있으나 이들로만 한정되지 않는다. 본 발명에 사용하기 위한 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제를 포함할 수 있다. 바람직하게는 음이온성 및 비이온성 계면활성제, 및 더욱 바람직하게는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다.
본 발명에 사용하기 위한 살생물제는 유기 또는 무기 살생물제이다. 실례가 DuPont에 의한 US 특허 4127687호, Masuoka 등에 의한 US 특허 4898895호 및 WO1995032862A1호에 기술되었다. 바람직하게는, 살생물제는 디요오도메틸-p-톨릴설폰, 4,5-디클로로-2-옥틸-2H-이소티아졸-3-온 (DCOIT), 클로로메틸이소티아졸리논 및 메틸이소티아졸리논, 또는 그의 혼합물의 활성 구조를 가진다.
코팅 조성물의 제조는 적절한 코팅 성분들을 선택하고 알맞은 비율로 혼합하여 특정 가공 및 취급성을 가지는 코팅뿐만 아니라 목적 성질을 가지는 최종 건조 코팅 필름을 제공하는 과정을 포함한다.
수성 코팅 조성물은 솔질, 롤러 적용, 및 스프레이 방법, 예컨대 공기-분사 스프레이, 기조식 스프레이, 무기 스프레이, 고용적 저압 스프레이, 및 기조식 무기 스프레이를 포함할 수 있으나 이들로 한정되지 않는 통상적인 적용 방법으로 적용될 수 있다.
적합한 기재는 콘크리트, 시멘트 보드, 중밀도 파이어보드 (MDF) 및 파티클 보드, 석고 보드, 목재, 석조, 금속, 플라스틱, 벽지 및 텍스타일을 포함하나 이들로만 한정되지 않는다. 바람직하게는, 모든 기재는 수성 또는 용매형 프라이머로 사전 프라임된다.
실시예
I. 원료 물질
Figure 112014115353030-pct00001

II. 측정 과정
a) 착색제 보호 입자의 강도 및 외관
착색제 보호 입자의 강도 및 외관을 "입자 성질 점수(Particle Property Score, PPS)"로 평가하였다.
PPS는 입자 성질에 대한 수치적 평가 지수로서, 1 내지 5의 범위이다. PPS가 1이라는 것은 입자가 표준 구형체이고, 고탄성 및 강도를 갖고; 입자를 손으로 쉽게 취할 수 있음을 의미한다. PPS가 2라는 것은 입자가 불규칙한 모양으로 고탄성 및 강도를 갖고; 입자를 손으로 쉽게 취할 수 있음을 의미한다. PPS가 3이라는 것은 입자가 부드러운 감촉의 불규칙한 모양이고; 개별 입자들을 손으로 취할 수 없음을 의미한다. PPS가 4라는 것은 입자가 평평한 얇게 저민 모양이고 휴지와 마찬가지이고, 감촉이 부드러우며; 입자들이 기재상에 코팅될 수 있지만 명백히 거칠음을 의미한다. PPS가 5라는 것은 입자가 평평한 얇게 저민 모양이고 휴지와 마찬가지이고, 감촉이 부드러우며; 입자들이 아주 단백하게 기재상에 코팅될 수 있음을 의미한다.
PPS가 3보다 작은(3 포함) 입자는 스프레이 장비의 노즐을 막히게 할 것이며, 형성된 코팅 표면이 거칠고 자연스럽지 않다. 이들은 다색 용도에 적합치 않다. PPS가 4 또는 5인 입자는 스프레이 장비와 양립적이며, 형성된 코팅 표면은 자연스럽고 매끄럽다. 이들은 다색 용도에 허용가능하다.
b) 바인더 시스템에서 착색제 보호
착색제 보호를 육안 및 UV-VIS 분광계로 측정하였다. 육안 관찰은 착색제의 보호를 직접 평가하기 위해 사용되었다. 육안으로 물에서 색이 보호 입자로부터 방출된 것으로 관찰되면, 착색제가 잘 보호되지 않은 것이다. 반대로, 물에서 색 방출이 관찰되지 않으면, 착색제가 입자들로 잘 보호된 것으로 간주된다. 또, UV-VIS 분광계(UV-3600, Shimadzu(일본) 제품)를 착색제 보호능을 측정하는 데에 사용하였다. 착색제 보호 입자를 취한 후, 가시 스펙트럼(300 내지 800 nm의 파장 범위) 시험을 위해 잔류 분산물을 추출하였다. 색 방출 거동의 측정을 위해 평균 흡수값(Abs.)을 검출하였다. 높은 평균 흡수값은 착색제 방출이 더 많이 일어났음을 가리킨다. 스펙트럼에 흡수가 없으면, 평균 흡수값은 탈이온수의 것과 같다.
c) 라텍스 필름에서 착색제 보호
라텍스 필름에서의 착색제 보호 측정을 위해 명암도를 이용하였다.
폴리아크릴 시스템으로 작업하는 경우, 착색제 보호능은 그 건조 라텍스 필름의 명암도로 측정되었다. 필름을 고해상 디지털 스캐너(엠손 제인 "PERFECTION V500 PHOTOTM")로 스캔하였다. 라텍스 필름의 투명도를 정량적으로 나타내기 위해 공개 소스인 소프트웨어 이미지 J를 이용하여 평균 명암도를 계산하였다. 라텍스 필름의 명암도가 높을수록 투명성이 더 높다.
III. 제조 방법
a) 제1 혼합물의 제조
폴리사카라이드 분말을 수중 실온에서 1500 rpm으로 5 분 교반으로 분산시켜 용액을 형성하였다. 용액을 90℃에서 2000 rpm으로 계속 교반하면서 10 분동안 인큐베이션한 뒤, 2000 rpm으로 교반하면서 10 분동안 빙수조로 냉각하였다. 제조된 폴리사카라이드 용액을 뚜껑이 있는 플라스틱병으로 옮기고 4℃에서 보관한다. 폴리머 입자의 수성 분산물, PrimalTM AC 261C(폴리머 함량 50%) 및 착색제를 제조한 폴리사카라이드 용액에 2000 rpm으로 교반하면서 20 분간 첨가하였다.
b) 제2 혼합물의 제조
염을 탈이온수에 100 rpm으로 교반하면서 30 분동안 용해시켜 염 용액을 형성하였다. 염 용액과 폴리머 입자의 수성 분산물, PrimalTM AC 261C(폴리머 함량50%)과 2000 rpm으로 교반하면서 30 분동안 혼합하였다.
c) 단일-착색제 보호 바인더 분산물의 제조
약 10 g의 제1 혼합물을 약 30 g의 제2 혼합물에 100 rpm으로 저속 교반하면서 5 분동안 적하하였다. 제조된 바인더 분산물은 단일-착색제 보호 입자 및 분산물의 두 부분으로 구성된다. 이는 보호된 단일-착색제를 가지는 입자를 포함하는 분산물로서 칭해진다.
d) 다-착색제 분산물의 제조
상이한 각 착색제를 위해, 방법 a) 내지 c)를 반복하였다. 방법 c)에 따라 제조된 단일-착색제 보호 바인더 분산물들(입자 및 분산물 양자 포함)을 힘께 혼합하였는데, 각 바인더 시스템내의 착색제는 상이하다. 생성된 바인더 분산물을 다색 분산물로서 칭한다.
e) 라텍스 필름의 제조
방법 d)에 따라 제조된 다-착색제 분산물을 디핑법(dipping process)에 의해 백지 기재에 도포하고(약 0.1 g/cm2), 공기-건조하였다.
IV. 실험 실시예
실시예 단계 i) 성분
(착색제 분산물에 기초한 wt.%)		 단계 ii) 성분
(조성물에 기초한 wt.%)
폴리사카라이드 PrimalTM AC 261C 착색제 염 PrimalTM AC 261C
1# 1% 알기네이트 19% 1%
옐로우		 0.5% 염화칼슘 5%
2# 1% 겔란 0.5% 염화칼슘
3# 1% 구아 4% 붕산나트륨
4 1% 구아 + 0.43% 젤라틴 4% 붕산나트륨
5 1% 구아 + 0.43% 젤라틴 + 0.14% 알기네이트 4% 붕산나트륨
6 1% 젤라틴 + 1% 구아 4% 붕산나트륨
7 1.33% 젤라틴 + 0.67% 구아 4% 붕산나트륨
8# 1.6% 젤라틴 + 0.4% 구아 4% 붕산나트륨
9 0.67% 젤라틴 + 1.33% 구아 4% 붕산나트륨
10# 0.4% 젤라틴 + 1.6% 구아 4% 붕산나트륨
11# 2.2% 알기네이트 0.33%
옐로우;
0.33%
블루;
및
0.33% 레드		 0.5% 염화칼슘
12# 2.2% Laponite RDS 4% 붕산나트륨
13# 2.2% 구아 4% 붕산나트륨
14 1.4% 구아 + 0.6% 젤라틴 + 0.2% 알기네이트 4% 붕산나트륨
15# 2.2% 알기네이트 0.5%
염화칼슘
16# 2.2% Laponite RDS 2% 붕산나트륨
17# 2.2% 구아 50%
2% 붕산나트륨
 99.5%
18 1.4% 구아 + 0.6% 젤라틴 + 0.2% 알기네이트 2% 붕산나트륨
 98%
#: 비교 실시예.
실시예 1 내지 10은 상기 제조 방법 a) 내지 c)에 따라 제조된 단일-착색제 보호 바인더 분산물이며, 각 성분은 상기 표에 기술되었다.
실시예 12 내지 18은 상기 제조 방법 d)에 따라 제조된 다-착색제 분산물이고; 실시예 17 내지 18은 추가로 방법 e)에 따라 제조된 라텍스 필름으로 만들어진다.
V. 결과
1. 상이한 종류의 폴리사카라이드 비교
실시예 1 내지 5를 상이한 폴리사카라이드의 비교를 위해 사용하였다.
표 1에 나타난 바와 같이, 비교 실시예 1 (실시예 1#) 및 비교 실시예 2 (실시예 2#)는 본 발명이 아닌 폴리사카라이드를 사용하였고, 비교 실시예 3 (실시예 3#)은 제1 폴리사카라이드만을 사용하였다. 본 발명의 실시예 4 및 5는 제1 및 제2 폴리사카라이드를 둘 다 사용하였는데, 본 발명의 실시예 5는 알기네이트를 함유한다. 이들 모든 실시예의 입자를 PPS 측정을 위해 취하고, 잔류 분산물을 UV-VIS 분광계하에서 및 육안으로 탐지하였다. 결과를 표 2에 나타내었다. 비교 실시예 1 및 2는 착색제 보호가 우수(착색제 방출이 관찰되지 않고, 분산물내 평균 흡수값이 탈이온수의 것에 가깝다)하지만, PPS 점수가 나쁘다. PPS 점수가 나쁘다는 것은 표면이 거칠고 자연스러워 보이지 않음을 의미한다. 비교 실시예 3은 PPS 점수가 더 좋지만, 그의 착색제 입자가 잘 보호되지 않았고: 착색제 방출이 육안으로 관찰되었으며, 그 분산물의 평균 흡수값이 높았다.
실시예 육안에 의한 착색제 방출 평균
흡수값*		 PPS
1# No 0.005 1
2# No 0.082 2
3# 있음 3.453 4
4 No 0.377 5
5 No 0.325 5
#비교 실시예;
*탈이온수의 평균 흡수값은 -0.040이다.
비교 실시예 1 내지 3에 비해, 본 발명의 실시예 4 및 5는 더 나은 착색제 보호 및 더 좋은 최종 생성물 외관 및 강도를 이루었다.
2. 상이한 비율의 2종 폴리사카라이드 비교
실시예 6 내지 10을 폴리사카라이드 비율의 비교를 위해 사용하였다.
표 1에 나타난 바와 같이, 비교 실시예 8 (실시예 8#) 및 10 (실시예 10#)의 제1 폴리사카라이드 (구아) 대 제2 폴리사카라이드 (젤라틴)의 비는 각각 0.25 및 4인 반면; 본 발명의 실시예 6, 7, 및 9의 제1 폴리사카라이드 (구아) 대 제2 폴리사카라이드 (젤라틴)의 비는 각각 1, 0.5, 및 2이었다. 이들 모든 실시예의 입자를 PPS 측정을 위해 취하고, 잔류 분산물을 육안으로 탐지하였다. 결과를 표 3에 나타내었다. 비교 실시예 8 (실시예 8#) 및 10 (실시예 10#)은 본 발명의 실시예 6, 7, 및 9에 비해 착색제 보호능이 좋지 않았다.
실시예 육안에 의한 착색제 방출 PPS
6 No 5
7 No 5
8# 있음 5
9 No 4
10# 있음 3
#비교 실시예;
*탈이온수의 평균 흡수값은 -0.040이다.
3. 다-착색제 바인더 도포물의 성능
성능 측정을 위해, 실시예 11 내지 18을 방법 d)에 따른 다-착색제 바인더 시스템으로 만들었다. 표 1 및 4에 나타난 바와 같이, 제1 폴리사카라이드 (구아) 및 제2 폴리사카라이드 (젤라틴) 양자를 본 발명의 범위내 비율로 함유하는 본 발명의 실시예 (실시예 14 및 18) 만이 상당한 PPS 점수 및 착색제 보호를 나타내었다. 본 발명의 실시예 14 및 18은 또한 알기네이트를 포함한다.
실시예 육안에 의한 착색제 방출 평균 흡수값* PPS 명암도§
11# 없음 0.020 1 N/A
12# 있음 N/A 1
13# 있음 4.051 4
14 없음 0.405 5
15# 없음 N/A 1 113
16# 있음 N/A 1 N/A
17# 있음 N/A 5 94
18 없음 N/A 5 107
#비교 실시예;
*탈이온수의 평균 흡수값은 -0.040이다.
§기재 백그라운드의 명암도는 116이다.
본 발명의 실시예 18의 명암도는 기재 백그라운드의 것에 매우 가깝고, 본 적용을 위해 허용수준이다.
4. 바인더 시스템의 안정성
바인더 시스템의 안정성을 가속 시험으로 테스트하였다.
본 발명의 실시예 18을, 제조 후, 50 ℃에서 1 개월 유지하였다. 착색제 보호 입자를 취하고, 잔류 분산물을 추출한 다음, 원래 폴리머 입자의 수성 분산물, PrimalTM AC 261C와 비교하였다. 유의적인 색상 변화는 관찰되지 않았다(1 개월 후 실시예 18의 명암도는 153인데 반해, 원래 라텍스 바인더의 명암도는 158이었다). 착색제는 1 개월 저장후 잘 보호되었다(방출 없음). 따라서, 본 발명의 바인더 시스템은 안정하고, 다색 코팅 적용에 적합하다.

Claims (7)

  1. i) 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%를 구성하는 제1 착색제, 제1 폴리머 입자가 제1 착색제 분산물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%를 구성하는 폴리머 입자의 제1 수성 분산물, 각각 독립적으로 제1 착색제 분산물의 0.1 wt.% 내지 15 wt.%를 구성하는 제1 폴리사카라이드 및 제2 폴리사카라이드를 함께 접촉하여 제1 착색제 분산물을 제조하는 단계;
    ii) 제1 착색제 분산물을, a) 조성물의 0.5 wt.% 내지 75 wt.%를 구성하는 폴리머 입자의 제2 수성 분산물 및 b) 조성물의 0.1 wt.% 내지 10 wt.%를 구성하는 이온성 착화제를 포함하는 조성물과 접촉하여 보호된 제1 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계;
    iii) 상기 제1 착색제를 대신하여 상기 제1 착색제와는 상이한 제2 착색제를 사용하는 것을 제외하고는 상기 단계 i) 및 ii)와 동일한 과정을 수행하여, 보호된 제2 착색제 입자의 분산물을 수득하는 단계; 및
    iv) 보호된 제1 및 제2 착색제 입자의 분산물을 혼합하여 다색 분산물을 수득하는 단계를 포함하고;
    여기서 제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량:중량비는 1:3 내지 3:1인,
    다색 분산물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 착색제 분산물이 제1 착색제 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1.6 wt.%의 알기네이트를 추가로 포함하고, 여기서 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 양보다 적은, 다색 분산물의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이온성 착화제가 Mg2+, Ca2+, Zn2+, 또는 Ti4+의 인산염, 인산수소염, 황산염, 붕산염 또는 염산염인 다색 분산물의 제조방법.
  4. a) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 1 wt.% 내지 60 wt.%의 폴리머 입자를 포함하는 폴리머 입자의 수성 분산물;
    b) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 구아, 펙틴, 카라기난, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 제1 폴리사카라이드 0.1 wt.% 내지 10 wt.%;
    c) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 젤라틴, 메틸 셀룰로스, 하이드로프로필 메틸 셀룰로스, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택되는 제2 폴리사카라이드 0.1 wt.% 내지 10 wt.%;
    d) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 이온성 착화제;
    e) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 제1 착색제; 및
    f) 다색화 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 5 wt.%의 제2 착색제를 포함하고;
    여기서 제1 폴리사카라이드 대 제2 폴리사카라이드의 중량:중량비는 1:3 내지 3:1이고, 제1 및 제2 착색제는 다색 분산물내 입자중에 별도로 보호된 다색 분산물.
  5. 제4항에 있어서, 다색 분산물의 총 중량에 기초해, 0.1 wt.% 내지 1 wt.%의 알기네이트를 추가로 포함하고, 여기서 알기네이트의 양은 제2 폴리사카라이드의 양보다 적은, 다색 분산물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 이온성 착화제가 Mg2+, Ca2+, Zn2+, 또는 Ti4+ 이온의 인산염, 인산수소염, 황산염, 붕산염, 시트르산염 또는 염산염인 다색 분산물.
  7. 제4항에 따른 다색 분산물을 포함하는 코팅 조성물.
KR1020147033461A 2012-06-06 2012-06-06 다색 분산물의 제조방법 및 그에 의해 제조된 다색 분산물 KR101954703B1 (ko)

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