KR102200837B1 - 내수성이 우수한 도공지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계와, PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성하는 단계와, 상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계 및 원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함하는 도공지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의해 제조된 도공지는 망점의 면적 및 라운드니스(Roundness)가 작고 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있고 내수성이 우수하다.

Description

내수성이 우수한 도공지의 제조방법{Manufacturing method of coated paper having excellent water resistance}
본 발명은 도공지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 망점의 면적 및 라운드니스(Roundness)가 작고 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있고 내수성이 우수한 도공지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
원지 위에 세라믹 안료와 바인더를 주성분으로 하는 도공액을 도공한 종이를 도공지라고 한다.
도공은 종이의 백색도, 광택 등 미적인 상품가치 그리고 인쇄적성의 향상에 그 목적이 있다.
도공액이 도공(도포)되어 형성된 도공층은 원지가 가지지 못한 평활성을 부여하고, 공극 구조를 형성하여 잉크수리(ink receptivity)에 큰 영향을 미친다.
디지털프린팅을 통해 선명한 이미지를 얻기 위해서는 인쇄용지 표면에 다량의 잉크를 흡수할 수 있는 도공층을 가지고 있어야 하며, 도공층은 다량의 잉크 염료를 표면에 잘 흡착시켜 높은 색농도를 발현시킬 수 있어야 한다.
식품포장지, 전자인쇄 분야 등 다양한 산업에서 디지털프린팅이 적용되면서 다양한 환경에 사용되는 도공층의 내수성(water-resistant property, 耐水性) 확보에 관한 이슈가 커지고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0077506호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 망점의 면적 및 라운드니스(Roundness)가 작고 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있고 내수성이 우수한 도공지를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계와, PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성하는 단계와, 상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계 및 원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함하는 도공지의 제조방법을 제공한다.
상기 실리카 졸을 준비하는 단계는, 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate) 및 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질이 1:1∼10:1의 부피비로 이루도록 상기 촉매를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 촉매는 NH4OH를 포함할 수 있다.
상기 실리카 입자는 10~100㎚의 평균 입경을 가질 수 있고, 상기 실리카 졸은 상기 실리카 입자 10∼35중량%를 함유하는 졸일 수 있다.
상기 실리카 졸은 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서, 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서 탄산리튬을 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비 를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 개질 바인더 용액을 형성하는 단계에서, 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다.
상기 개질 바인더 용액을 형성하는 단계에서, 상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더와 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 전체 함량 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계와, PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 바인더 용액을 준비하는 단계와, 상기 실리카 졸, 상기 바인더 용액 및 탄산 리튬을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계 및 원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함하는 것을 도공지의 제조방법을 제공한다.
상기 실리카 졸을 준비하는 단계는, 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate) 및 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질이 1:1∼10:1의 부피비로 이루도록 상기 촉매를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 촉매는 NH4OH를 포함할 수 있다.
상기 실리카 입자는 10~100㎚의 평균 입경을 가질 수 있고, 상기 실리카 졸은 상기 실리카 입자 10∼35중량%를 함유하는 졸일 수 있다.
상기 실리카 졸은 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서, 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 망점의 면적 및 라운드니스(Roundness)가 작고 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있고 내수성이 우수하다.
도 1은 실험예 1에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처(Drop watcher)를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
도 2는 실험예 2에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
도 3은 실험예 3에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
도 4는 실험예 4에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
도 5는 실험예 5에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
도 6은 접착강도 기준을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도공지의 제조방법은, 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계와, PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성하는 단계와, 상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계 및 원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함한다.
상기 실리카 졸을 준비하는 단계는, 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate) 및 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질이 1:1∼10:1의 부피비로 이루도록 상기 촉매를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 촉매는 NH4OH를 포함할 수 있다.
상기 실리카 입자는 10~100㎚의 평균 입경을 가질 수 있고, 상기 실리카 졸은 상기 실리카 입자 10∼35중량%를 함유하는 졸일 수 있다.
상기 실리카 졸은 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서, 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서 탄산리튬을 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 개질 바인더 용액을 형성하는 단계에서, 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다.
상기 개질 바인더 용액을 형성하는 단계에서, 상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더와 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 전체 함량 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 도공지의 제조방법은, 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계와, PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 바인더 용액을 준비하는 단계와, 상기 실리카 졸, 상기 바인더 용액 및 탄산 리튬을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계 및 원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함한다.
상기 실리카 졸을 준비하는 단계는, 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate) 및 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질이 1:1∼10:1의 부피비로 이루도록 상기 촉매를 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 촉매는 NH4OH를 포함할 수 있다.
상기 실리카 입자는 10~100㎚의 평균 입경을 가질 수 있고, 상기 실리카 졸은 상기 실리카 입자 10∼35중량%를 함유하는 졸일 수 있다.
상기 실리카 졸은 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성하는 단계에서, 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도공지의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
도공층의 고인쇄적성은 미세한 기공 구조 및 친수성(hydrophilic property)에 영향을 받는다.
미세한 기공구조 및 친수성 확보를 위하여 나노 실리카 입자와 친수성 바인더가 사용된다. 실리카(SiO2)는 수계(water-based) 실리카 졸의 형태로 첨가된다.
그러나, 50℃ 이상의 온도에서 도공층은 물(water)과 접촉시 코팅층이 변형 및 제거되는 현상이 관찰되며, 따라서 내수성 향상을 위한 조성 개발이 필요하다.
도공층의 내수성은 기재(substrate)와 코팅층의 결합을 담당하는 바인더 개질 및 나노 실리카 입자에 의한 미세 기공의 소수성 제어가 중요하다.
<실시예 1>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비한다.
상기 실리카 졸은 물과 같은 용매에 실리카(Silica) 입자가 분산되어 있는 졸이다. 상기 실리카 졸은 실리카 입자가 10∼35중량%, 더욱 바람직하게는 15∼20중량% 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 도공층 형성을 위한 건조에 시간이 오래 걸리고 충분한 양의 실리카 입자가 도공층에 함유되지 않게 되어 인쇄적성이 떨어질 수 있고, 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 35중량%를 초과하는 경우에는 실리카 입자의 응집 등에 의해 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 이에 따라 인쇄적성이 떨어질 수 있다. 상기 실리카 졸은 도공층의 인쇄적성, 물성 등과, 졸의 분산성, 안정성 및 물성 등을 고려하여 실리카 입자의 평균 입경이 10~100㎚, 더욱 바람직하게는 10~60㎚ 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 입자의 입경이 10㎚ 미만일 경우에는 실리카 졸의 제조가 어려울 수 있으며, 100㎚를 초과하는 경우에는 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크를 토출하는 경우에 망점의 면적이 커지고 라운드니스(Roundness)가 커질 수 있으며 잉크 흡수성이 좋지 않아 인쇄적성이 좋지 않을 수 있다.
상기 실리카 졸은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
실리카 졸(silica sol) 제조를 위한 출발물질로 실리카 소스 물질, 용매 및 촉매를 준비한다.
상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 물유리, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 용매는 물(H2O), 에탄올 등의 알콜류, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 촉매는 NH4OH와 같은 염기성 물질일 수 있다.
상기 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성한다. 상기 교반은 10∼500rpm 정도로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질은 1:1∼10:1 정도의 부피비로 이루도록 하는 것이 바람직하다.
합성된 실리카 졸은 상온보다 높은 온도, 예컨대 50∼80℃로 승온하여 유지하게 되면 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 성장이 일어나게 된다.
상기 실리카 졸은 상술한 방법 등으로 직접 제조할 수도 있고, 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수도 있다.
상기 실리카 졸에 실란 커플링제를 첨가하고 교반하여 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자를 표면개질할 수도 있다. 상기 실란 커플링제는 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 표면개질 공정에서 실리카 졸은 실란 커플링제와 반응하여 가수분해 반응이 일어나고, 실리카 졸에 함유된 실리카 입자는 실란 성분으로 표면개질되게 된다. 실란 커플링제는 실리카 표면의 Si-OH와 커플링 반응이 일어나 가수분해 반응이 일어나고 실리카 입자 표면에 코팅되게 되고, 실리카 입자는 표면개질되게 된다. 실란 커플링제에 의해 표면개질되면, 코어(core)는 실리카 입자로 이루어지고, 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)은 실란 커플링제로 구성되는 구조를 갖게 된다. 코어를 감싸는 쉘은 실란 성분으로 대부분이 구성되므로 실란 성분 간의 상호 반발 작용에 의해 실리카 입자끼리 서로 뭉치는 현상이 억제되므로 분산성과 안정성 등이 개선될 수 있다. 이와 같은 표면개질에 의해 실리카 졸의 분산성, 안정성 등이 개선될 수 있고, 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크가 토출하는 경우에 망점의 면적이 작아지고 라운드니스(Roundness)가 감소할 수 있으며 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있다.
PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성한다. 상기 바인더 용액은 물(H2O) 등의 용매에 상기 바인더가 용해된 용액이다.
상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 바인더의 내수성을 향상시키기 위하여 첨가한다.
상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더와 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 전체 함량 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 가교반응을 통한 내수성 향상 극대화를 위해 첨가한다.
상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성한다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 탄산리튬을 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 분산제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 분산제는 암모늄 폴리메타크릴레이트(Ammonium polymethacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(Ammonium polyacrylate), 소듐폴리아크릴산(Sodium polyacrylic acid) 및 소듐엑사메타포스페이트(Sodium hexameta phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 분산제는 상기 도공액에 0.1∼4중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼3중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 증점제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC; Carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(Methylcellulose) 및 소듐알지네이트(Sodium alginate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 증점제는 상기 도공액에 0.01∼3중량%, 더욱 바람직하게는 0.2∼2중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
원지에 상기 도공액을 도포하고 건조한다. 상기 도공액은 원지 표면에 편면 도포할 수 있으며, 양면 도포할 수도 있음을 물론이다. 도공액이 도포된 원지는 열풍건조기 등을 이용하여 건조할 수 있다. 상기 건조는 80∼150℃, 더욱 바람직하게는 100∼120℃ 정도의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 10초∼30분, 더욱 바람직하게는 20초∼5분 동안 실시하는 것이 바람직하다.
도공액이 도포되어 건조된 원지를 슈퍼 캘린더 등을 이용하여 캘린더링할 수도 있다. 상기 캘린더링은 55∼85℃, 바람직하게는 65∼75℃의 온도에서 압력 200∼400psi, 더욱 바람직하게는 250∼350psi 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하다.
<실시예 2>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비한다.
상기 실리카 졸은 물과 같은 용매에 실리카(Silica) 입자가 분산되어 있는 졸이다. 상기 실리카 졸은 실리카 입자가 10∼35중량%, 더욱 바람직하게는 15∼20중량% 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 도공층 형성을 위한 건조에 시간이 오래 걸리고 충분한 양의 실리카 입자가 도공층에 함유되지 않게 되어 인쇄적성이 떨어질 수 있고, 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 35중량%를 초과하는 경우에는 실리카 입자의 응집 등에 의해 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 이에 따라 인쇄적성이 떨어질 수 있다. 상기 실리카 졸은 도공층의 인쇄적성, 물성 등과, 졸의 분산성, 안정성 및 물성 등을 고려하여 실리카 입자의 평균 입경이 10~100㎚, 더욱 바람직하게는 10~60㎚ 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 입자의 입경이 10㎚ 미만일 경우에는 실리카 졸의 제조가 어려울 수 있으며, 100㎚를 초과하는 경우에는 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크를 토출하는 경우에 망점의 면적이 커지고 라운드니스(Roundness)가 커질 수 있으며 잉크 흡수성이 좋지 않아 인쇄적성이 좋지 않을 수 있다.
상기 실리카 졸은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
실리카 졸(silica sol) 제조를 위한 출발물질로 실리카 소스 물질, 용매 및 촉매를 준비한다.
상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 물유리, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 용매는 물(H2O), 에탄올 등의 알콜류, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 촉매는 NH4OH와 같은 염기성 물질일 수 있다.
상기 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성한다. 상기 교반은 10∼500rpm 정도로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질은 1:1∼10:1 정도의 부피비로 이루도록 하는 것이 바람직하다.
합성된 실리카 졸은 상온보다 높은 온도, 예컨대 50∼80℃로 승온하여 유지하게 되면 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 성장이 일어나게 된다.
상기 실리카 졸은 상술한 방법 등으로 직접 제조할 수도 있고, 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수도 있다.
PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성한다. 상기 바인더 용액은 물(H2O) 등의 용매에 상기 바인더가 용해된 용액이다.
상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 바인더의 내수성을 향상시키기 위하여 첨가한다.
상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더와 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 전체 함량 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 상기 PAA(Poly acrylic acid), 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 가교반응을 통한 내수성 향상 극대화를 위해 첨가한다.
상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성한다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자가 표면개질되게 할 수도 있다. 상기 실란 커플링제는 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 표면개질 공정에서 실리카 졸은 실란 커플링제와 반응하여 가수분해 반응이 일어나고, 실리카 졸에 함유된 실리카 입자는 실란 성분으로 표면개질되게 된다. 실란 커플링제는 실리카 표면의 Si-OH와 커플링 반응이 일어나 가수분해 반응이 일어나고 실리카 입자 표면에 코팅되게 되고, 실리카 입자는 표면개질되게 된다. 실란 커플링제에 의해 표면개질되면, 코어(core)는 실리카 입자로 이루어지고, 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)은 실란 커플링제로 구성되는 구조를 갖게 된다. 코어를 감싸는 쉘은 실란 성분으로 대부분이 구성되므로 실란 성분 간의 상호 반발 작용에 의해 실리카 입자끼리 서로 뭉치는 현상이 억제되므로 분산성과 안정성 등이 개선될 수 있다.
상기 도공액을 형성할 때, 탄산리튬을 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수 있다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 분산제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 분산제는 암모늄 폴리메타크릴레이트(Ammonium polymethacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(Ammonium polyacrylate), 소듐폴리아크릴산(Sodium polyacrylic acid) 및 소듐엑사메타포스페이트(Sodium hexameta phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 분산제는 상기 도공액에 0.1∼4중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼3중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 증점제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC; Carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(Methylcellulose) 및 소듐알지네이트(Sodium alginate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 증점제는 상기 도공액에 0.01∼3중량%, 더욱 바람직하게는 0.2∼2중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
원지에 상기 도공액을 도포하고 건조한다. 상기 도공액은 원지 표면에 편면 도포할 수 있으며, 양면 도포할 수도 있음을 물론이다. 도공액이 도포된 원지는 열풍건조기 등을 이용하여 건조할 수 있다. 상기 건조는 80∼150℃, 더욱 바람직하게는 100∼120℃ 정도의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 10초∼30분, 더욱 바람직하게는 20초∼5분 동안 실시하는 것이 바람직하다.
도공액이 도포되어 건조된 원지를 슈퍼 캘린더 등을 이용하여 캘린더링할 수도 있다. 상기 캘린더링은 55∼85℃, 바람직하게는 65∼75℃의 온도에서 압력 200∼400psi, 더욱 바람직하게는 250∼350psi 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하다.
<실시예 3>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비한다.
상기 실리카 졸은 물과 같은 용매에 실리카(Silica) 입자가 분산되어 있는 졸이다. 상기 실리카 졸은 실리카 입자가 10∼35중량%, 더욱 바람직하게는 15∼20중량% 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 도공층 형성을 위한 건조에 시간이 오래 걸리고 충분한 양의 실리카 입자가 도공층에 함유되지 않게 되어 인쇄적성이 떨어질 수 있고, 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 35중량%를 초과하는 경우에는 실리카 입자의 응집 등에 의해 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 이에 따라 인쇄적성이 떨어질 수 있다. 상기 실리카 졸은 도공층의 인쇄적성, 물성 등과, 졸의 분산성, 안정성 및 물성 등을 고려하여 실리카 입자의 평균 입경이 10~100㎚, 더욱 바람직하게는 10~60㎚ 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 입자의 입경이 10㎚ 미만일 경우에는 실리카 졸의 제조가 어려울 수 있으며, 100㎚를 초과하는 경우에는 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크를 토출하는 경우에 망점의 면적이 커지고 라운드니스(Roundness)가 커질 수 있으며 잉크 흡수성이 좋지 않아 인쇄적성이 좋지 않을 수 있다.
상기 실리카 졸은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
실리카 졸(silica sol) 제조를 위한 출발물질로 실리카 소스 물질, 용매 및 촉매를 준비한다.
상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 물유리, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 용매는 물(H2O), 에탄올 등의 알콜류, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 촉매는 NH4OH와 같은 염기성 물질일 수 있다.
상기 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성한다. 상기 교반은 10∼500rpm 정도로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질은 1:1∼10:1 정도의 부피비로 이루도록 하는 것이 바람직하다.
합성된 실리카 졸은 상온보다 높은 온도, 예컨대 50∼80℃로 승온하여 유지하게 되면 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 성장이 일어나게 된다.
상기 실리카 졸은 상술한 방법 등으로 직접 제조할 수도 있고, 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수도 있다.
상기 실리카 졸에 실란 커플링제를 첨가하고 교반하여 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자를 표면개질할 수도 있다. 상기 실란 커플링제는 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 표면개질 공정에서 실리카 졸은 실란 커플링제와 반응하여 가수분해 반응이 일어나고, 실리카 졸에 함유된 실리카 입자는 실란 성분으로 표면개질되게 된다. 실란 커플링제는 실리카 표면의 Si-OH와 커플링 반응이 일어나 가수분해 반응이 일어나고 실리카 입자 표면에 코팅되게 되고, 실리카 입자는 표면개질되게 된다. 실란 커플링제에 의해 표면개질되면, 코어(core)는 실리카 입자로 이루어지고, 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)은 실란 커플링제로 구성되는 구조를 갖게 된다. 코어를 감싸는 쉘은 실란 성분으로 대부분이 구성되므로 실란 성분 간의 상호 반발 작용에 의해 실리카 입자끼리 서로 뭉치는 현상이 억제되므로 분산성과 안정성 등이 개선될 수 있다. 이와 같은 표면개질에 의해 실리카 졸의 분산성, 안정성 등이 개선될 수 있고, 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크가 토출하는 경우에 망점의 면적이 작아지고 라운드니스(Roundness)가 감소할 수 있으며 잉크 흡수성이 개선되어 인쇄적성이 개선될 수 있다.
PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액을 준비한다. 상기 바인더 용액은 물(H2O) 등의 용매에 상기 바인더가 용해된 용액이다.
상기 실리카 졸, 상기 바인더 용액 및 탄산 리튬을 혼합하여 도공액을 형성한다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 분산제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 분산제는 암모늄 폴리메타크릴레이트(Ammonium polymethacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(Ammonium polyacrylate), 소듐폴리아크릴산(Sodium polyacrylic acid) 및 소듐엑사메타포스페이트(Sodium hexameta phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 분산제는 상기 도공액에 0.1∼4중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼3중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 증점제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC; Carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(Methylcellulose) 및 소듐알지네이트(Sodium alginate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 증점제는 상기 도공액에 0.01∼3중량%, 더욱 바람직하게는 0.2∼2중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
원지에 상기 도공액을 도포하고 건조한다. 상기 도공액은 원지 표면에 편면 도포할 수 있으며, 양면 도포할 수도 있음을 물론이다. 도공액이 도포된 원지는 열풍건조기 등을 이용하여 건조할 수 있다. 상기 건조는 80∼150℃, 더욱 바람직하게는 100∼120℃ 정도의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 10초∼30분, 더욱 바람직하게는 20초∼5분 동안 실시하는 것이 바람직하다.
도공액이 도포되어 건조된 원지를 슈퍼 캘린더 등을 이용하여 캘린더링할 수도 있다. 상기 캘린더링은 55∼85℃, 바람직하게는 65∼75℃의 온도에서 압력 200∼400psi, 더욱 바람직하게는 250∼350psi 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하다.
<실시예 4>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비한다.
상기 실리카 졸은 물과 같은 용매에 실리카(Silica) 입자가 분산되어 있는 졸이다. 상기 실리카 졸은 실리카 입자가 10∼35중량%, 더욱 바람직하게는 15∼20중량% 함유되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 도공층 형성을 위한 건조에 시간이 오래 걸리고 충분한 양의 실리카 입자가 도공층에 함유되지 않게 되어 인쇄적성이 떨어질 수 있고, 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량이 35중량%를 초과하는 경우에는 실리카 입자의 응집 등에 의해 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 이에 따라 인쇄적성이 떨어질 수 있다. 상기 실리카 졸은 도공층의 인쇄적성, 물성 등과, 졸의 분산성, 안정성 및 물성 등을 고려하여 실리카 입자의 평균 입경이 10~100㎚, 더욱 바람직하게는 10~60㎚ 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카 입자의 입경이 10㎚ 미만일 경우에는 실리카 졸의 제조가 어려울 수 있으며, 100㎚를 초과하는 경우에는 졸의 분산성, 안정성 등이 좋지 않을 수 있고 상기 실리카 졸을 이용하여 도공층을 형성해서 상기 도공층에 잉크를 토출하는 경우에 망점의 면적이 커지고 라운드니스(Roundness)가 커질 수 있으며 잉크 흡수성이 좋지 않아 인쇄적성이 좋지 않을 수 있다.
상기 실리카 졸은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
실리카 졸(silica sol) 제조를 위한 출발물질로 실리카 소스 물질, 용매 및 촉매를 준비한다.
상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 물유리, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 용매는 물(H2O), 에탄올 등의 알콜류, 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 촉매는 NH4OH와 같은 염기성 물질일 수 있다.
상기 용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성한다. 상기 교반은 10∼500rpm 정도로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질은 1:1∼10:1 정도의 부피비로 이루도록 하는 것이 바람직하다.
합성된 실리카 졸은 상온보다 높은 온도, 예컨대 50∼80℃로 승온하여 유지하게 되면 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 성장이 일어나게 된다.
상기 실리카 졸은 상술한 방법 등으로 직접 제조할 수도 있고, 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수도 있다.
PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride), OPP(Oriented Polypropylene) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액을 준비한다. 상기 바인더 용액은 물(H2O) 등의 용매에 상기 바인더가 용해된 용액이다.
상기 실리카 졸, 상기 바인더 용액 및 탄산 리튬을 혼합하여 도공액을 형성한다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 바인더 용액을 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 실란 커플링제를 더 혼합하여 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자가 표면개질되게 할 수도 있다. 상기 실란 커플링제는 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 표면개질 공정에서 실리카 졸은 실란 커플링제와 반응하여 가수분해 반응이 일어나고, 실리카 졸에 함유된 실리카 입자는 실란 성분으로 표면개질되게 된다. 실란 커플링제는 실리카 표면의 Si-OH와 커플링 반응이 일어나 가수분해 반응이 일어나고 실리카 입자 표면에 코팅되게 되고, 실리카 입자는 표면개질되게 된다. 실란 커플링제에 의해 표면개질되면, 코어(core)는 실리카 입자로 이루어지고, 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)은 실란 커플링제로 구성되는 구조를 갖게 된다. 코어를 감싸는 쉘은 실란 성분으로 대부분이 구성되므로 실란 성분 간의 상호 반발 작용에 의해 실리카 입자끼리 서로 뭉치는 현상이 억제되므로 분산성과 안정성 등이 개선될 수 있다.
상기 도공액을 형성할 때, 분산제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 분산제는 암모늄 폴리메타크릴레이트(Ammonium polymethacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(Ammonium polyacrylate), 소듐폴리아크릴산(Sodium polyacrylic acid) 및 소듐엑사메타포스페이트(Sodium hexameta phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 분산제는 상기 도공액에 0.1∼4중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼3중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
상기 도공액을 형성할 때, 증점제를 더 혼합하여 상기 도공액을 형성할 수도 있다. 상기 증점제는 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC; Carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(Methylcellulose) 및 소듐알지네이트(Sodium alginate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 증점제는 상기 도공액에 0.01∼3중량%, 더욱 바람직하게는 0.2∼2중량% 함유되게 하는 것이 바람직하다.
원지에 상기 도공액을 도포하고 건조한다. 상기 도공액은 원지 표면에 편면 도포할 수 있으며, 양면 도포할 수도 있음을 물론이다. 도공액이 도포된 원지는 열풍건조기 등을 이용하여 건조할 수 있다. 상기 건조는 80∼150℃, 더욱 바람직하게는 100∼120℃ 정도의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 10초∼30분, 더욱 바람직하게는 20초∼5분 동안 실시하는 것이 바람직하다.
도공액이 도포되어 건조된 원지를 슈퍼 캘린더 등을 이용하여 캘린더링할 수도 있다. 상기 캘린더링은 55∼85℃, 바람직하게는 65∼75℃의 온도에서 압력 200∼400psi, 더욱 바람직하게는 250∼350psi 정도의 압력으로 실시하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸(Silica sol) 제조를 위한 출발물질로 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 에탄올, NH4OH 및 증류수를 준비하였다. 증류수 4.2㎖에 에탄올 405㎖를 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였으며, 여기에 TEOS 4.05㎖를 첨가하고 30분 동안 교반한 후, NH4OH 22.5㎖를 촉매로 첨가하여 3시간 동안 교반하여 실리카 졸(Silica sol)을 형성하였다.
분자량 10000인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 95℃의 증류수에 녹여 PVA 용액을 제조하였다. 상기 PVA 용액에 PVA가 20중량% 함유되게 하였다.
상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하여 40℃에서 90분 동안 교반하고, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 도공액을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 PVA 용액에 함유된 PVA의 함량이 1:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하였다.
바 코터를 이용하여 PET에 실험예 1에 따라 제조된 도공액을 편면 도포하고, 상온(실온)에서 10분 동안 건조한 후, 100℃의 오븐에서 10초 동안 건조하여 도공지를 제조하였다.
<실험예 2>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸(Silica sol) 제조를 위한 출발물질로 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 에탄올, NH4OH 및 증류수를 준비하였다.
증류수 4.2㎖에 에탄올 405㎖를 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였으며, 여기에 TEOS 4.05㎖를 첨가하고 30분 동안 교반한 후, NH4OH 22.5㎖를 촉매로 첨가하여 3시간 동안 교반하여 실리카 졸(Silica sol)을 형성하였다.
분자량 10000인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 95℃의 증류수에 녹여 PVA 용액을 제조하였다. 상기 PVA 용액에 PVA가 20중량% 함유되게 하였다.
상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하여 40℃에서 90분 동안 교반하고, MPTMS(Methacryloxypropyl trimethoxy silane)을 첨가한 후 60분 동안 교반하였으며, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 도공액을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 PVA 용액에 함유된 PVA의 함량이 1:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하였다. 상기 MPTMS는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량 100중량부에 대하여 4중량부를 이루도록 혼합하였다.
바 코터를 이용하여 PET에 실험예 2에 따라 제조된 도공액을 편면 도포하고, 상온(실온)에서 10분 동안 건조한 후, 100℃의 오븐에서 10초 동안 건조하여 도공지를 제조하였다.
<실험예 3>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸(Silica sol) 제조를 위한 출발물질로 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 에탄올, NH4OH 및 증류수를 준비하였다.
증류수 4.2㎖에 에탄올 405㎖를 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였으며, 여기에 TEOS 4.05㎖를 첨가하고 30분 동안 교반한 후, NH4OH 22.5㎖를 촉매로 첨가하여 3시간 동안 교반하여 실리카 졸(Silica sol)을 형성하였다.
분자량 10000인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 95℃의 증류수에 녹여 PVA 용액을 제조하고, 여기에 VTMO(vinyltrimethoxysilane)를 첨가하여 교반한 후, 상온으로 냉각하여 PVA-VTMO 용액을 형성하였다. 상기 PVA 용액에 PVA가 15.5중량% 함유되게 하였다. 상기 VTMO는 상기 PVA 100중량부에 대하여 20중량부 첨가하였다. PVA-VTMO 용액 90g에 PAA(Poly acrylic acid) 10g을 85℃에서 2시간 동안 증류수 900g에 녹이고, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 개질 PVA 용액을 제조하였다.
상기 실리카 졸과 상기 개질 PVA 용액을 혼합하여 40℃에서 90분 동안 교반하고, MPTMS(Methacryloxypropyl trimethoxy silane)을 첨가한 후 60분 동안 교반하였으며, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 도공액을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 개질 PVA 용액에 함유된 PVA의 함량이 1:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 PVA 용액을 혼합하였다. 상기 MPTMS는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량 100중량부에 대하여 4중량부를 이루도록 혼합하였다.
바 코터를 이용하여 PET에 실험예 3에 따라 제조된 도공액을 편면 도포하고, 상온(실온)에서 10분 동안 건조한 후, 100℃의 오븐에서 10초 동안 건조하여 도공지를 제조하였다.
<실험예 4>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸(Silica sol) 제조를 위한 출발물질로 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 에탄올, NH4OH 및 증류수를 준비하였다.
증류수 4.2㎖에 에탄올 405㎖를 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였으며, 여기에 TEOS 4.05㎖를 첨가하고 30분 동안 교반한 후, NH4OH 22.5㎖를 촉매로 첨가하여 3시간 동안 교반하여 실리카 졸(Silica sol)을 형성하였다.
상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하여 40℃에서 90분 동안 교반하고, MPTMS(Methacryloxypropyl trimethoxy silane)을 첨가한 후 60분 동안 교반하였으며, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지한 후, 탄산리튬을 첨가하고 90분 동안 교반하고, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 도공액을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 PVA 용액에 함유된 PVA의 함량이 1:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 PVA 용액을 혼합하였다. 상기 MPTMS는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량 100중량부에 대하여 4중량부를 이루도록 혼합하였다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 5중량% 함유되게 하였다.
바 코터를 이용하여 PET에 실험예 4에 따라 제조된 도공액을 편면 도포하고, 상온(실온)에서 10분 동안 건조한 후, 100℃의 오븐에서 10초 동안 건조하여 도공지를 제조하였다.
<실험예 5>
실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸(Silica sol) 제조를 위한 출발물질로 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate), 에탄올, NH4OH 및 증류수를 준비하였다.
증류수 4.2㎖에 에탄올 405㎖를 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였으며, 여기에 TEOS 4.05㎖를 첨가하고 30분 동안 교반한 후, NH4OH 22.5㎖를 촉매로 첨가하여 3시간 동안 교반하여 실리카 졸(Silica sol)을 형성하였다.
분자량 10000인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 95℃의 증류수에 녹여 PVA 용액을 제조하고, 여기에 VTMO(vinyltrimethoxysilane)를 첨가하여 교반한 후, 상온으로 냉각하여 PVA-VTMO 용액을 형성하였다. 상기 PVA 용액에 PVA가 20중량% 함유되게 하였다. 상기 VTMO는 상기 PVA 100중량부에 대하여 20중량부 첨가하였다. PVA-VTMO 용액 90g에 PAA(Poly acrylic acid) 10g을 85℃에서 2시간 동안 증류수 900g에 녹이고, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 개질 PVA 용액을 제조하였다.
상기 실리카 졸과 상기 개질 PVA 용액을 혼합하여 40℃에서 90분 동안 교반하고, MPTMS(Methacryloxypropyl trimethoxy silane)을 첨가한 후 60분 동안 교반하였으며, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지한 후, 탄산리튬을 첨가하고 90분 동안 교반하고, 24시간 동안 상온(실온)에서 유지하여 도공액을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 개질 PVA 용액에 함유된 PVA의 함량이 1:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 PVA 용액을 혼합하였다. 상기 MPTMS는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자의 함량 100중량부에 대하여 4중량부를 이루도록 혼합하였다. 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 5중량% 함유되게 하였다.
바 코터를 이용하여 PET에 실험예 5에 따라 제조된 도공액을 편면 도포하고, 상온(실온)에서 10분 동안 건조한 후, 100℃의 오븐에서 10초 동안 건조하여 도공지를 제조하였다.
도공지의 평가를 위해 완성된 도공지 표면에 드롭 와처(Drop watcher)를 이용하여 잉크를 토출하고, 광학현미경으로 관찰한 이미지를 토대로 망점의 면적(Dot area), 망점의 라운드니스(Roundness)을 산출하였다.
라운드니스(Roundness)는 아래의 수학식으로 계산하였다.
[수학식]
Figure 112018123208403-pat00001
상기 수학식에서 'r'은 망점의 장축 반지름을 의미하고, 'A'는 망점의 면적을 의미한다.
실험예 1 내지 실험예 5에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처(Drop watcher)를 이용하여 잉크를 토출하고, 망점의 면적(Dot area)과 라운드니스(Roundness)를 측정하여 아래의 표 1에 나타내었다.
실험예 1 실험예 2 실험예 3 실험예 4 실험예 5
Roundness 1.45 1.43 1.26 1.14 1.07
Dot Area(㎛2) 7921 7744 6889 6724 6561
도 1은 실험예 1에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처(Drop watcher)를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이고, 도 2는 실험예 2에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이며, 도 3은 실험예 3에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이고, 도 4는 실험예 4에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이며, 도 5는 실험예 5에 따라 제조된 도공지 표면에 드롭 와처를 이용하여 잉크를 토출한 모습을 보여주는 사진이다.
표 1, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 실험예 1, 실험예 2, 실험예 3, 실험예 4, 실험예 5 순으로 망점의 면적이 작고 라운드니스(Roundness)도 작은 것으로 나타났다. 망점의 면적이 작고 라운드니스가 작다는 것은 잉크 흡수성이 개선됨으로써 인쇄적성이 우수하게 나타나는 것을 의미한다.
코팅층의 내수성은 코팅층의 접착강도를 이용하여 평가하였는데, 일정한 규격(2 × 2 cm)의 필름을 45℃ 물에 48시간 동안 담근 후 접착강도 변화를 측정하였다. 도 6에 접착강도 기준을 나타내었다.
도 6을 참조하면, 절단 모서리들(edges of the cuts)이 완전히 평탄하고 격자면들(squares of the lattice)이 단 하나도 떨어져나가지(detached) 않은 경우에 접착강도 기준으로 '0'을 나타낸다.
접착강도 평가 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
구분 접착강도
(BEFORE) 		접착강도
(AFTER)
실험예 1 0 2
실험예 2 0 2
실험예 3 0 0
실험예 4 0 0
실험예 5 0 0
표 2를 참조하면, 실험예 1과 실험예 2의 경우에 내수성에 문제가 있는 것으로 판단된다. 실험예 3 내지 실험예 5의 경우에는 도공지의 내수성이 우수한 것으로 나타났다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 실리카 입자를 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계;
    PE(Polyethylene), PVdC(Poly(Vinylidene Chloride) 및 OPP(Oriented Polypropylene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 바인더를 포함하는 바인더 용액에 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질과 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 혼합하여 개질 바인더 용액을 형성하는 단계;
    상기 실리카 졸 및 상기 개질 바인더 용액을 혼합하여 도공액을 형성하는 단계; 및
    원지에 상기 도공액을 도포하고 건조하는 단계를 포함하며,
    상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자는 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제로 표면개질되어 있고,
    상기 표면개질에 의해 코어(core)는 상기 실리카 입자로 이루어지고 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)은 상기 실란 커플링제로 구성되는 구조를 이루며,
    상기 개질 바인더 용액을 형성하는 단계에서,
    상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하고,
    상기 포름산(formic acid, HCOOH) 및 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질은 상기 바인더 용액에 함유된 바인더와 상기 VTMO(Vinyltrimethoxysilane) 및 VTEOS(Vinyltriethoxysilane)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 전체 함량 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 실리카 졸을 준비하는 단계는,
    용매에 실리카 소스 물질과 촉매를 첨가하고 교반하면서 반응시켜 실리카 졸을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 실리카 소스 물질은 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS; Tetraethylorthosilicate) 및 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촉매와 상기 실리카 소스 물질이 1:1∼10:1의 부피비로 이루도록 상기 촉매를 첨가하고,
    상기 촉매는 NH4OH를 포함하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리카 입자는 10~100㎚의 평균 입경을 갖고,
    상기 실리카 졸은 상기 실리카 입자 10∼35중량%를 함유하는 졸인 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제가 상기 실리카 졸에 첨가되고 교반되어 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자가 표면개질되어 있는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도공액을 형성하는 단계에서,
    글리시독시프로필 메틸디메톡시실란(Glycidoxypropyl methyldimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리메톡시 실란(Glycidoxypropyl trimethoxy silane), 글리시독시프로필 트리에톡시 실란(Glycidoxypropyl triethoxy silane), 메타크릴록시프로필 메틸디메톡시 실란(Methacryloxypropyl methydimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리메톡시 실란(methacryloxypropyl trimethoxy silane), 메타크릴록시프로필 트리에톡시 실란(Methacryloxypropyl triethoxy silane) 및 아크릴록시프로필 트리메톡시실란(Acryloxypropyl trimethoxy silan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란 커플링제가 혼합되어 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자가 표면개질되어 있는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 상기 실리카 졸에 함유된 실리카 입자 100중량부에 대하여 1∼30중량부를 이루도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 도공액을 형성하는 단계에서 탄산리튬을 더 혼합하여 상기 도공액을 형성하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탄산리튬은 상기 도공액에 0.01∼15중량% 함유되게 혼합하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 실리카 졸에 함유된 실리카와 상기 바인더 용액에 함유된 바인더가 0.5:1∼2:1의 중량비를 이루도록 상기 실리카 졸과 상기 개질 바인더 용액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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