KR20000076176A - 직쇄 및 측쇄 지방산으로부터 제조된 2-옥세타논 사이징제에 의해 사이징된 용지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침전 탄산 칼슘을 필러로서 함유하는 용지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 서로 포화결합으로 연결된 6-22개의 탄소를 함유하는 주사슬을 갖는 비측쇄 지방산과 측쇄 지방산으로부터 제조된 2-옥세타논 사이즈를 사용함에 의해 상기 용지의 잉크젯-프린터 가용성이 바람직하게 개선된다.
Description
알칼리 조건하에서 고급지(fine paper grade)의 생산량은 침전 탄산칼슘(PCC-precipitated calcium carbonate) 사용의 편리함, 노화에 대한 영속성 그리고 보다 좋은 광택성으로 인해 급격히 증가하였다. 초지기(paper machine)의 물 순환도 또한 보다 완벽하게 종료되는 것이 가능하게 되었다.
고급지의 현재 인쇄 응용은 사이징(sizing)에 특별한 중요성을 두고 있으며, 그 예는 비충격식 프린팅(NIP-non impact printing), 특히 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)이다. 잉크젯 프린터를 포함한 다양한 형태의 프린터 및 복사기에 사용하기 적합하고, 또한 다기능적이라고 예상되는 통상의 사무 용지는 소위 "다목적(multipurpose)" 사무 용지를 위한 요구조건을 만족시키지는 못하였다. 이러한 용지는 복사기 뿐만 아니라 다른 형태의 잉크젯 및 레이저 프린터에 상당한 프린트 가용성(printability)을 나타내는 것으로 예상된다(Malmstrom, O., Maier, K.H.: PCC가 부착된 사무 용지를 위한 사이징전략, 제지를 위한 주간지, 10/1996).
잉크젯 프린팅은 두 개의 기본적 변수로 장치된다: 콘티뉴어스-젯(continuous-jet) 및 도트-온-디맨드(DOD-dot on demand) 프린터. 오늘날 잉크젯 프린터의 응용은 모노크롬 사무용 프린터에서 4색 사진-품질 프린터, 온-라인 식별 및 마킹 장치와 대형 포맷 용지/롤 미듐 플로터에 이르기까지 다양한 범위에 응용되고 있다. 다른 NIP 방법에 비교해볼 때, 잉크젯 프린팅은 가장 큰 응용을 가지고 있다. 잉크젯 프린팅의 특별한 재산은 다색 용량 및 인쇄 속도이다. 또한 잉크젯 프린팅 방법과 관련된 비용도 상대적으로 저렴하다.
잉크젯 프린팅에 있어서, 프린팅 과정은 컴퓨터 시스템으로부터 용이하게 제어될 수 있으며, 그로 인해 모든 데이터 처리 기술 설비가 쉽게 응용가능하다. 예를 들면, 연색성 및 색상 평형의 조절은 데이터 시스템의 도움으로 간단하게 제어된다.
잉크젯 프린팅의 결과로부터 얻어진 경험에 따르면, 인쇄의 품질은 섬유 조성물, 따라서 주로 침엽수와 낙엽수의 비에 영향을 받는다. 최종 용지의 질과 관련해서는, 최종 용지에 존재하는 세공(pore)의 구조 및 형태가 상기 언급한 방법에 따른 프린팅 과정의 결과에 결정적인 영향을 준다. 용지 품질 면에서, 프린팅 결과는 용지의 비압축적 성질과 용지의 잉크 흡수 용량을 결정하는 다른 변수들에 의해 결정된다. 잉크젯 프린팅을 위한 최상의 용지는 프린트용 잉크를 흡수하는 충분한 용량을 갖는 한편 잉크가 용지의 섬유 또는 구멍으로 퍼지기 전에 충분히 빠른 속도로 건조되어야 한다. 따라서, 잉크젯 프린팅에 있어서, 용지(sheet)와 잉크 사이의 표면 화학적 상호작용이 강조된다.
용지 구조와 관련된 기본적 인자 외에도, 잉크젯 프린팅의 품질은 용지 제조에 사용되는 첨가제에 의해서 보완될 수 있는 데, 상기 첨가제에는 소수화 내부 사이즈 및 표면 사이즈 조성물, 고표면적의 표면 사이즈 전분 및 안료가 있다.
용지 사이징를 위한 조성물들이 용지의 소수성을 증가시킴에 의해 용지의 표면 화학적 성질을 보완하고 흑백 모노크롬 프린팅의 질을 개선하기 위한 의도로 개발되어져 왔다. 용지의 소수성을 증가시킴에 의해, 모세관력에 의해 용지의 측면 및 깊이 방향으로의 잉크 흡수에 대한 조절이 개선되었으며, 그것에 의해 용지에 대한 흑색 잉크의 보다 나은 프린팅 결과를 성취할 수 있게 되었다. 상기 방법에 의해, 용지 상에서 매우 명백한 프린팅 패턴과 흑색 잉크의 퍼짐성의 제거가 가능하게 되었다.
알칼리 조건하에서 제조되는 고급지에 사용하기 적합한 가장 일반적 사이징 조성물은 무수 알케닐숙신산(ASA) 및 알킬케텐 이합체(AKD)를 기재로 한다. 사이즈 형태는 양자 모두 셀룰로즈 섬유와 공유 결합을 형성할 수 있는 반응성 작용기와 상기 섬유의 바깥쪽으로 향하는 소수성 미부를 가지고 있다. 소수성 미부의 방향 및 특성에 의해 섬유가 물을 배척할 수 있도록 한다. ASA 및 AKD 사이즈는 초지기의 습한 말단부에 에멀젼의 형태로 투여되며, 사이징 작용은 건조기 및 기계 롤에서 발현된다.
하나의 β-락톤 고리를 함유하는 상업용 알킬케텐 이합체 사이즈는 2개의 포화된 직쇄-사슬 지방산 클로라이드의 이합화에 의해서 제조된다. 가장 일반적으로 사용되는 알킬케틴 이합체 사이즈는 팔미트산 및/또는 스테아르산으로부터 제조된다. 무수 알케닐숙신산, 또는 ASA 화합물은 긴-사슬 올레핀(C15 - C20)과 무수 말레인산의 반응 생성물로부터 얻어진다. 용지의 내부 사이징에 있어서, 용지의 소수성을 높이기 위해서는 ASA 및 AKD 사이즈의 투여 속도를 증가시켜야 하나, 이것에 의해 기계의 가동성이 악화되며, 공정에 있어서 다른 형태의 오염 문제가 증가한다.
불행하게도, 흑색 잉크의 프린팅 경향을 제어하기 위해 소수성을 보다 높이는 방법은 컬러 프린팅에 있어서는 최상의 결과를 제공하지는 아니한다. 사실 이 방법은 잉크 배척을 개선할 수 있음과 아울러 그에 따른 결과로 개선된 밀도를제공할 수 있다. 그러나, 컬러 프린팅에 있어서, 잉크의 적용 속도는 흑백 프린팅 보다 높으며, 보다 높은 흡수와 더불어 이것은 인쇄된 잉크의 건조를 종종 불충분하게 느리게 만들어, 프린트 용지 상의 중첩된 컬러의 혼합[소위 '컬러 블리딩'(colour bleeding)] 및 퍼짐을 야기하곤 한다.
따라서, 컬러 잉크젯 프린팅의 질을 개선하기 위해서는 다른 시도가 행해졌는데, 그 예로는 양을 조절하거나, 보다 높은 표면적을 갖는 필러(filler)를 사용하는 것이었다. 표면 사이징도 또한 용지의 프린트 가용성에 영향을 미칠 수 있다.
잉크젯 프린팅을 위한 용지 흡수 용량의 개선과 소수성의 균형을 위한 다양한 방법들이 제안되었지만, 다색 잉크젯 프린팅을 위한 최상의 고급 알칼리성 용지를 제조하기 위한 또 다른 방법들을 계속 찾고 있다.
본 발명은 퍼니쉬(furnish)에 첨가제를 함유하는 용지를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 알칼리성 소수화 용지 사이즈(size)를 사용한다. 이들 사이즈는 셀룰로즈 섬유와 공유 결합을 형성할 수 있는 반응성 작용기와 셀룰로스 섬유의 바깥쪽으로 향하는 소수성 미부(tail)를 갖는다.
첨가제를 함유하는, 특히 침전 탄산 칼슘을 필러로서 사용하고 중성 또는 알칼리 조건하에서 용지를 제조할 때, 포화결합으로 서로 연결된 6-22개의 탄소 원자로 구성된 주사슬을 갖는 1개 이상의 지방산으로부터, 그 지방산 중의 적어도 한 개의 지방산은 측쇄 탄소 사슬을 가지는 지방산들로부터 출발하여 제조된, 2-옥세타논을 기재로 한 사이즈를 용지에 첨가함에 의해 좋은 잉크젯 프린트 가용성을 성취할 수 있었다.
제지분야에 있어서, 2-옥세타논을 기재로 한 사이즈의 사용은 오래 전에 공지되었다(미국 특허 제2,627,477호 및 J.W. Davis, et. al. : 용지를 위한 새로운 사이즈 - 알킬케텐 이합체, Tappi 1956, Vol. 39, No. 1을 그 예로 들 수 있으나, 이 문헌에는 포화된 지방산들로부터 제조된, 그들 중의 적어도 하나는 측쇄 탄소 사슬을 갖는 2-옥세타논에 대한 언급은 없다).
전통적 AKD 사이즈와 유사하게, 상기 신규의 사이즈는 지방산들로부터 출발하여 제조될 수 있다. 그러나 상기 지방산들 중에서 적어도 하나의 지방산은 측쇄 탄소 사슬을 갖고, 지방산의 주사슬은 이중 결합을 함유하지 않는 것이 필수적이다. 출발 물질 지방산들에 있어서, 탄소 사슬의 길이는 탄소수 6-22개의 범위에서 변화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 선형-사슬 지방산과 측쇄 사슬 지방산의 혼합물(예를 들면 50/50의 비율로)이 잉크젯 프린트용 용지를 위한 최상의 품질을 제공하며, 또한 다목적용 용지를 제공한다는 것을 발견하였다. 용지 제조에 있어서, 바람직한 최종 결과를 얻기 위해 상기 신규 방법에서 요구되는 사이즈의 양은 전통적 사이즈 조성물에서 요구되는 양보다 적으며, 따라서 초지기에서 사이즈에 의해 발생하는 오염 및 먼지 점착을 완화할 수 있다는 것을 주의할 필요가 있다.
본 발명은 또한 2-옥세타논을 기재로 한 사이즈 조성물로 처리하여 제조한 용지에 관한 것으로, 상기 2-옥세타논을 기재로 한 사이즈 조성물은 지방산들로부터 제조할 수 있으며, 다만 그들 중의 한 개 이상의 지방산은 측쇄 탄소 사슬을 갖는다. 상기 용지는 알룸(alum) 및 침전 탄산칼슘을 함유할 수 있다.
신규 사이즈의 안정한 에멀젼은 표준 AKD 에멀젼과 같은 방식으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 용지는 통상 적어도 200 g, 바람직하게는 적어도 600 g, 가장 바람직하게는 적어도 1 kg의 사이즈에 의해서 사이징된다. 제조된 용지는 잉크젯 프린팅에 최적화될 수 있으며, 또한 복사기 및 레이저 프린터에도 사용될 수 있다(소위 다목적용 용지).
바람직하게도, 본 발명에 의해 제조된 용지는 잉크젯 프린팅에서 통상 발생하는 문제를 야기하지 않으면서 흑색 잉크 및 컬러 잉크를 사용하는 잉크젯 프린팅의 요구를 충족시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 용지는 흡수와 소수성의 균형에 의해 흑색 잉크 뿐만 아니라 컬러 잉크에도 고품질의 프린트 결과(즉, 최소한의 뒤비침, 고 프린트 밀도, 무퍼짐성, 무블리딩, 및 인쇄된 윤곽의 명확성)를 성취할 수 있다. 또한, 그러한 균형적 프린트 결과는 용지의 코팅, 표면 처리에 의한 소수성의 개선, 보통의 첨가 속도를 상회하는 보다 높은 양의 표면 사이즈 전분 등을 사용하지 않고도 본 발명에 따른 용지에 의해 성취될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 용지는 사무 용지 및 다목적용 용지로 사용되는 프린터 용지에 부과된 요구 조건을 충족시킬 수 있다.
잉크젯 프린팅에 있어서, 본 발명에 따른 사이즈 조성물은 또한 전통적 AKD 사이즈에 요구되는 양 보다 적은 양의 사이즈 투여에 의해서도 바람직한 프린트 결과를 성취할 수 있도록 하며, 그 결과로 전통적 AKD 사이즈에서 야기되는 초지기 오염과 먼지의 점착 및 롤에 대한 잔털 문제를 회피할 수 있다.
본 발명에 따른 사이즈 조성물의 한 형태는 이소-스테아르산으로부터 출발하여, 또는 적어도 40%의 이소-스테아르산을 함유하는 것이 바람직한 지방산의 혼합물로부터 출발하여, 또는 측쇄 탄소 사슬을 갖는 몇몇 다른 지방산의 혼합물로부터 출발하여 제조된 2-옥세타논 사이즈이다.
실시예 1
상기 방법을 평가하기 위해, 순환수 용지틀, 습식 프레스 및 건조 실린더를 사용하여 표준 SCAN 테스트 방법에 따라 80 g/m2의 주성분 중량을 갖는 테스트 용지를 먼저 제조하였다. 60/40 비율의 자작/솔 펄프, 섬유에 대해 0.3 중량%의 내부 사이즈 전분 Raisamel 135 ESP(Raisio chemicals Oy 사 제조), 용지에 대해 22 중량%의 PCC 필러 및 섬유에 대해 0.16 중량%의 보존제(retention agent)를 사용하여 펄프 슬러리를 제조하였다. 내부 사이즈를 섬유에 대해 0.06, 0.12, 0.20 중량%로 펄프 슬러리에 투여하였다.
상기 제조된 테스트 용지를 건조 후 즉시, 경화전이나 건조 다음날, 그리고 건조와 경화 후에 Cobb60 수분 흡수 테스트 및 슈뢰더(Schroder) 잉크 침투 테스트에서 테스트하였다. 경화는 테스트 용지를 105℃의 열실에 10분 동안 둠으로써 수행하였다.
실시예에 대한 비교 사이즈 조성물은 전통적 AKD 사이즈(Raisafob 5105)였다. 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈는 양이온 전분을 사용하여 전통적 AKD 사이즈와 같은 방식으로 분산시켰다.
| 사이즈조성물/투여 [%] | Cobb60테스트 [g/m2] | Schroder 테스트 [s] | ||||
| 즉시 | 다음날경화전 | 경화(10분, 105℃) | 즉시 | 다음날,경화전 | 경화(10분, 105℃) | |
| 팔미트산/스테아르산 비 60/40 | ||||||
| 0.06 | 65 | 37 | 34.1 | 5 | 25 | 27 |
| 0.12 | 18.7 | 15.9 | 16.3 | 〉1000 | 〉1000 | 〉1000 |
| 0.20 | 15.0 | 14.0 | 13.9 | 〉1000 | 〉1000 | 〉1000 |
| 팔미트산/스테아르산 비 40/60 | ||||||
| 0.06 | 29.8 | 23.1 | 26.1 | 47 | 70 | 112 |
| 0.12 | 17.3 | 16.0 | 15.6 | 〉1000 | 〉1000 | 〉1000 |
| 0.20 | 16.3 | 12.8 | 14.6 | 〉1000 | 〉1000 | 〉1000 |
| 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈100% 측쇄사슬 | ||||||
| 0.06 | 약 100 | 약 100 | 약 100 | 0 | 0 | 0 |
| 0.12 | 70.0 | 55.0 | 52.3 | 0 | 0 | 0 |
| 0.20 | 45.6 | 33.4 | 32.3 | 10 | 22 | 25 |
| 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈50/50 측쇄/비측쇄 | ||||||
| 0.06 | 약 100 | 약 100 | 약 100 | 0 | 0 | 0 |
| 0.12 | 22.8 | 24.7 | 19.8 | 165 | 137 | 217 |
| 0.20 | 17.3 | 16.2 | 15.7 | 775 | 〉1000 | 〉1000 |
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈(측쇄/비측쇄 탄소 사슬의 비가 50/50임)가 팔미트산/스테아르산의 혼합물을 기재로 한 전통적 사이즈에 상당한 사이즈 품질을 성취하였다.
실시예 2
60 m/min(4.1 kg/min)으로 작동하며, 80 g/m2의 주성분 무게를 갖는 고급 용지를 제조하는 파이로트 규모의 초지기에서 또 다른 형태의 AKD 사이즈를 평가하였다.
상기 파이로트 규모의 초지기에서 펄프 구성은 다음과 같다: 75/25 비율로 혼합되고 25。SR의 자유도(freeness)가 되도록 타작된 자작/솔 펄프. 용지에 대해 22 중량%의 침전 탄산칼슘을 필러로써 사용하였다. 내부 사이즈 전분으로 섬유에 대해 0.5 중량%의 Raisamel 135 ESP(Raisio chemicals Oy 사)를 사용하였고, 섬유에 대해 0.16 중량%의 보존제를 사용하였다.
내부 사이즈를 섬유에 대해 0.15 및 0.20 중량%로 펄프 슬러리에 투여하였다. 표면 사이즈로는 Raisio Chemicals Oy 사의 Raisamyl 408 SP 표면 사이즈 전분을 건조 주성분에 대해 8 중량%의 농도로 사용하였다.
파이로트 규모의 초지기에서 제조된 용지의 소수성을 Cobb60 수분 흡수 테스트에 의해 테스트하였다. 사용한 샘플은 포프 와인더(Pope winder)에서 즉시 채취한 것을 사용하였고, 테스트하기 전에 10분 동안 조율하였다. 그리고 롤에서 경화된 샘플을 사용하여 파이로트 규모의 초지기에서 제조된 용지의 소수성을 Cobb60 흡수 테스트 및 HST 잉크 침투 테스트에서 테스트하였다. HST 테스트는 잉크의 용지 내부로의 침투에 기초한 것으로서, 일정한 시간에 잉크 스팟(spot)의 반사율을 체크하는 것이다. 예를 들면, 반사율이 초기 값의 80%로 떨어질 때까지 소요된 시간을 체크하는 것이다. 잉크젯 프린팅과 용지 샘플의 적합성은 상업용 잉크젯-프린터(휴렛-패커드 사 제조)를 사용하여 테스트하였다. 프린팅 결과의 퍼짐성 및 블리딩의 평가는 인쇄된 용지를 시각 및 이미지 분석 설비에 의해, 그리고 인쇄된 컬러 면적의 광밀도를 측정함에 의해 행해졌다.
| 사이즈 조성물/투여 [%] | Cobb60테스트 [g/m2] | HST 테스트 [s] | |
| 10분 통풍후 즉시 | 롤에서 경화후 | 롤에서 경화후 | |
| 팔미트산/스테아르산 비 60/40 | |||
| 0.13 | 50.3 | 41.9 | 38 |
| 0.20 | 23.2 | 19.3 | 345 |
| 팔미트산/스테아르산 비 40/60 | |||
| 0.13 | 52.0 | 43.3 | 27 |
| 0.20 | 19.9 | 18.9 | 385 |
| 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈100% 측쇄사슬 | |||
| 0.13 | 57.7 | 48.1 | 12 |
| 0.20 | 39.9 | 33.3 | 54 |
| 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈50/50 측쇄/비측쇄 | |||
| 0.13 | 51.5 | 42.6 | 33 |
| 0.20 | 20.2 | 19.2 | 355 |
표 2에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈(50/50 비율의 측쇄/비측쇄 탄소 사슬)가 전통적 AKD 사이즈에 비교되는 소수성을 성취하였다.
| 팔미트산/스테아르산 비 60/40 | 팔미트산/스테아르산 비 40/60 | 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈100% 측쇄사슬 | 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈50/50 측쇄/비측쇄 | |
| 투여량 0.20% | 투여량 0.20% | 투여량 0.20% | 투여량 0.20% | |
| 잉크젯 프린팅,흑백 | ||||
| 건조시간 | 7 | 8 | 즉시 | 6 |
| 퍼짐성 | 6.5 | 6.3 | 10 | 5.5 |
| 밀도 | 1.38 | 1.44 | 1.1 | 1.42 |
| 전색(full-colour) 프린팅 | ||||
| 블리딩 | 7.4 | 7.5 | 6.5 | 6.5 |
| 프린트 면적 | 50749 | 51850 | 49595 | 48440 |
| 프린트 경계 | 2045 | 2016 | 1949 | 1905 |
| 밀도, 블랙 | 1.24 | 1.28 | 0.98 | 1.27 |
| 표면 사이즈소비량[l/min] | 1.51 | 1.43 | 1.60 | 1.33 |
표 3에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 흑백 프린팅에 있어서 50/50 비율의 측쇄/비측쇄 탄소 사슬을 갖는 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈가 인쇄 윤곽의 흐려짐을 특정하는 변수(테스트 패턴 블리딩, 퍼짐, 면적 및 경계)와 사이즈 소모량 사이의 최상의 균형을 성취한다. 또한 본 발명에 따른 표면 사이징은 전통적 소수화제 및 다른 표면-소수화 기법을 사용하지 아니하고 수행된 것임을을 주의하여야 한다.
실시예 3
본 발명에 따른 내부 사이즈, 특히 실험실- 및 파이로트- 규모의 테스트에서 가장 잘 수행하는 것으로 판명된 50/50 비율의 측쇄/비측쇄 탄소 사슬을 갖는 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈를 고급지를 제조하는 초지기에서 산업용 규모로 테스트하였다. 이 테스트의 비교 샘플은 전통적 AKD 사이즈를 사용하여 제조하였다. 제조된 용지의 조성은 PCC를 함유하는 통상의 고급지와 동일하며, 따라서 잉크젯 프린팅에 사용하기 적합하다. 상기 테스트 작동에서 제조된 용지의 주성분 무게는 70 g/m2이였다. 첨가된 사이즈의 양은 용지에 대해 1.3 kg/ton이였다.
테스트 작동 동안에 제조된 복수의 인쇄롤로부터 채취한 용지 샘플은 소수성(Cobb60 및 HST)과 잉크젯-프린팅과의 적합성을 특정하는 변수(퍼짐, 블리딩 및 광밀도)를 위해 차례로 분석하였다.
| 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈 50/50 측쇄/비측쇄 | 팔미트산/스테아르산비 40/60 | |
| Cobb60테스트 [g/m2] | 22.2 | 28.8 |
| HST 테스트 [s],표면 | 86.5 | 54 |
| 잉크젯 프린팅 | ||
| 표면 퍼짐성 | 3 | 4 |
| 표면 블리딩 | 2 | 2 |
| 잉크젯 프린팅 | ||
| 블랙 | 1.84 | 1.4 |
| 블랙, 혼합 | 1.10 | 1.13 |
| 시안 | 1.37 | 1.36 |
| 마젠타 | 0.93 | 0.92 |
| 옐로우 | 0.91 | 0.88 |
표 4의 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈로 사이징된 용지와 상업용 AKD 사이즈로 사이징된 용지의 잉크젯 적합성 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 이소스테아르산-기재 AKD 사이즈가 흑색 잉크와 컬러 잉크 양자 모두에 명백하게 더 나은 프린트 결과를 제공한다. 이소스테아르산-기재 사이즈에 의해 사이징된 용지는 용지를 통한 투과를 나타내지 아니하며, 퍼짐 또는 블리딩도 나타내지 아니한다. 또한 프린트된 잉크의 밀도는 상업용 AKD 사이즈에 의해 사이징된 용지 샘플보다도 근본적으로 보다 우수하다. 더 나아가, 용지 표면 소수화를 거치지 않고도 용지의 고품질 프린트 가용성을 성취할 수 있다는 것을 주의하여야 한다.
끝으로, 실제 규모의 제조 테스트를 토대로, 초지기 내에서 테스트 작동에 의해 제조된 용지가 잉크젯 프린팅에 적합할 뿐만 아니라, 복사기 및 레이저 프린터 출력을 위한 충분한 소수성과 같은 다목적 용지를 위한 요구 조건도 만족시킬 수 있음이 입증되었다. 상기 테스트를 하는 동안, 초지기의 작동성은 원활했고, 초지기 구성체의 표면에서 먼지 점착 또는 오염 등은 발견되지 아니하였다.
실시예 4
이 실시예에서, 생산의 슬러리 단계에서 용지의 내부 사이즈에 의해서 어느 정도의 소수성이 개발된 용지를 표면 처리하였다. 소수화 효과는 Cobb60에 따라 30 g/m2의 수준이였다. 용지의 표면 사이징은 헬리코르 장치(Helicor device)를 사용하여 수행하였다. 상기 장치에서 처리될 용지를 회전 드럼상에 놓고, 첨가된 표면 소수화제와 함께 표면 사이징 전분을 선택된 날개 압력을 사용하여 적용시켰다.
이 실시예에서 사용한 표면 사이징 전분은 10% 용액 상태의 산화된 양이온 전분(Raisamyl 406 SP, Raisio Chemicals Oy 사)이였다. 10% 농도를 갖는 이 전분 용액을 전분 건조물 상의 활성제를 기초로 측정한 서로 다른 양의 표면 사이즈 첨가제와 혼합하였다. 표면 사이즈 첨가제로 이소스테아린-스테아르산 AKD, 스티렌-아크릴레이트, 그리고 SMA 표면 사이즈 참가제를 테스트하였다. AKD 사이즈 내에서 아소스테아르산-스테아르산(즉, 측쇄/비측쇄 사슬)의 비율은 1:1이였다. 상기 스티렌-아크릴레이트로서, 사이즈 Raisafob P400(Raisio Chemicals Oy 사)를 사용하였다. 상기 SMA는 Raisio Chemicals 사에 의해 합성가공되었고, 상품명 Raisafob D100으로 판매되는 무수 스티렌 말레인산이다.
테스트 결과를 아래의 표 5에 요약하였으며, 사이징 결과는 Cobb60 및 HST 수치로 표시하였다.
| 표면 사이즈 첨가제 | 표면 사이즈의 첨가량 [%] | Cobb60[g/m2] | HST (80%) [s] |
| 용지 퍼니쉬 | 0 | 30.4 | 67 |
| 퍼니쉬 + 표면 사이즈 전분 | 0 | 46.6 | 60 |
| 이소스테이르/스테아르산 AKD | 0.5 | 22.4 | 126 |
| 1 | 22.4 | 137 | |
| 2 | 20.4 | 140 | |
| 4 | 20.0 | 182 | |
| 스티렌 아크릴레이트 | 1 | 41.6 | 65 |
| 2 | 39.2 | 69 | |
| 4 | 36.0 | 78 | |
| SMA | 1 | 38.4 | 75 |
| 2 | 29.2 | 115 | |
| 4 | 21.6 | 117 |
표 5의 수치에서 알 수 있듯이, 이소스테아르산을 함유하고 있는 지방산으로부터 만들어진 AKD 사이즈가 가장 적게 첨가되더라도 가장 좋은 성질을 나타내었으며, Cobb60 및 HST 테스트 수치 모두에 가장 높은 소수성을 제공하였다.
흑백 프린트 가용성을 평가하기 위해 사용된 테스트 결과는 아래의 표 6에 주어져 있다. 용지 테스트는 휴렛 패커드 500 C 잉크젯 프린터를 사용하여 프린트하고, 프린트의 광밀도를 측정하였다.
| 표면 사이즈 첨가제 | 표면 전분의 첨가량 [%] | 흑백 프린트:블랙 밀도 | 컬러 프린트 콤비-블랙 밀도 |
| 용지 퍼니쉬 | 0 | 1.33 | 0.98 |
| 퍼니쉬 + 표면 사이즈 전분 | 0 | 1.58 | 1.26 |
| 이소스테이르/스테아르 산 AKD | 0.5 | 1.67 | 1.19 |
| 1 | 1.76 | 1.22 | |
| 2 | 1.85 | 1.31 | |
| 4 | 1.86 | 1.32 | |
| 스티렌 아크릴레이트 | 1 | 1.58 | 1.23 |
| 2 | 1.60 | 1.25 | |
| 4 | 1.67 | 1.25 | |
| SMA | 1 | 1.74 | 1.27 |
| 2 | 1.75 | 1.31 | |
| 4 | 1.80 | 1.30 |
표 6의 결과는 흑백 잉크 프린팅이 용지의 표면 사이징에 사용되는 일반적인 화합물보다 더 나은 프린트 가용성을 제공한다는 것을 보여준다.
실시예 5
표면 사이즈 첨가제를 파이로트 초지기 상에서도 테스트하였는데, 상기 파이로트 초지기에서 예비의 표면 사이징을 갖지 아니하는 용지를 폰드(pond) 사이즈 프레스를 사용하여 사이징하였다. 용지 퍼니쉬(furnish)는 80 g/m2의 무게를 갖는 고급로 구성되어 있고, 20%의 PCC를 용지 퍼니쉬의 필러로서 함유하고 있다(통상의 다목적용 사무 용지). 표면 사이즈로써 8% 농도를 갖는 용액 상태의 산화된 양이온 표면 사이즈(Raisamyl 405 SP, Raisio Chemicals Oy 사 제조)를 사용하였다. 표면 사이즈 전분을 서로 다른 소수화 표면 사이즈 첨가제, 즉 기본 AKD(팔미트산/스테아르산, 60/40%), 이소스테아르산/스테아르산(측쇄/비측쇄, 50/50%), 스티렌-아크릴레이트(Raisafob P400, Raisio Chemicals Oy 사 제조) 및 SMA(무수 스티렌 말레인산, Raisafob D100, Raisio Chemicals Oy 사 제조)-기재 표면 사이즈 첨가제와 혼합하였다.
아래의 표 7은 필름 사이즈 프레스를 사용한 파이로트 초지기에서 얻은 테스트 결과를 보여준다.
| 전분 사이즈 첨가제 | 표면 전분 첨가량 [%] | Cobb60[g/m2] | HST (80%) [s] |
| 퍼니쉬 + 표면 사이즈 전분 | 0 | 42.3 | 143 |
| 기본 AKD | 0.25 | 25.6 | 255 |
| 0.50 | 23.8 | 273 | |
| 1 | 20.3 | 310 | |
| 2 | 19.2 | 380 | |
| 이소스테아르/스테아르산 AKD | 0.25 | 27.8 | 247 |
| 0.50 | 25.7 | 251 | |
| 1 | 22.3 | 239 | |
| 2 | 20.4 | 285 | |
| 스틸렌 아크릴레이트 | 2 | 30.8 | 223 |
| 4 | 25.6 | 229 | |
| SMA | 2 | 25.3 | 266 |
| 4 | 21.1 | 282 |
아래의 표 8은 용지의 잉크젯 프린트에서 얻은 결과를 보여준다. HP 560 C 프린터를 사용하여 인쇄하였고, 건조 평가 방법에 의해 프린트 결과를 분석하였다.
| 흑백 프린트 | 컬러 프린트 | |||||
| 표면 사이즈 첨가제 | 밀도 | 퍼짐성 | 건조시간 | 밀도 | 블리딩: 면적 | 블리딩: 경계 |
| 퍼니쉬 + 표면 사이즈 | 1.07 | 2.1 | 1 | 0.95 | 49057 | 1834 |
| 기본 AKD 0.5% | 1.19 | 1.6 | 16 | 0.97 | 51103 | 2019 |
| 기본 AKD 1.0% | 1.22 | 1.5 | 24 | 0.98 | 49152 | 1923 |
| 이소스테아린/스테아린산 AKD 1.0% | 1.18 | 1.6 | 7 | 0.97 | 48313 | 1913 |
| 이소스테아린/스테아린산 AKD 2.0% | 1.21 | 1.5 | 13 | 0.98 | 47609 | 1898 |
| 스티렌 아크릴레이트 1.0% | 1.14 | 1.8 | 2 | 0.95 | 47654 | 1847 |
| 스티렌 아크릴레이트 2.0% | 1.14 | 1.7 | 4 | 0.96 | 47966 | 1821 |
| SMA 1.0% | 1.20 | 1.6 | 17 | 0.96 | 47058 | 1808 |
| SMA 2.0% | 1.23 | 1.5 | 26 | 0.97 | 47099 | 1909 |
표 7 및 8에서의 수치에서 알 수 있는 바와 같이, 기본 AKD가 매우 좋은 소수성 결과를 나타내었다. 그러나 높은 소수성은 컬러의 너무 느린 건조에 의해 컬러 인쇄에서 색상의 불균형을 야기할 수 있다. 상기 결과는 사이즈 소비량, 흑백 인쇄, 그리고 컬러 인쇄에서의 가장 좋은 균형은 측쇄 및 비측쇄 탄소사슬로 구성된 이소스테아르산/스테아르산 AKD를 사용할 때 성취할 수 있다는 것을 보여준다.
Claims (6)
- 첨가제 특히 필러로써 침전 탄산칼슘을 함유하며, 중성 또는 알칼리 조건하에서 용지의 소수성을 조절하기 위해 펄프 슬러리 단계에 있는 용지에 2-옥세타논을 첨가하는 용지의 제조방법에 있어서, 서로 포화결합으로 연결되어 있는 6-22개의 탄소수로 구성된 주사슬을 갖는 한 개 이상의 지방산과 그 중에서 적어도 한 개 의 지방산은 측쇄 탄소 사슬을 갖는 지방산으로부터 제조된 2-옥세타논-기재 사이즈를 펄프 슬러리에 첨가하여 상기 용지의 잉크젯 가용성을 확보하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 선형-사슬 지방산과 측쇄-사슬 지방산의 혼합물로부터 제조된 2-옥세타논 사이즈를 펄프 슬러리에 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제2항에 있어서, 측쇄 지방산과 비측쇄 지방산의 비율이 약 1:1인 지방산의 혼합물로부터 제조된 2-옥세타논 사이즈를 펄프 슬러리에 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 2-옥세타논 사이즈를 슬러리 내의 섬유에 대해 약 0.05-0.25 중량%의 양으로 펄프슬러리에 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 사이징 외에도 제1항의 특징부에 의해서 정의되는 소수화 사이즈를 함유하는 사이즈를 사용하여 용지를 표면 사이징하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항 내지 제5항에 정의된 방법 중에서 어느 한가지 방법을 사용하여 제조된 용지.
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