KR20020011391A - 개선된 광증백제 캐리어를 갖는 종이 코팅 조성물 - Google Patents

개선된 광증백제 캐리어를 갖는 종이 코팅 조성물 Download PDF

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KR20020011391A
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에릭 에프. 복
찰레즈 엘. 버딕
엘. 드라케 왈스
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조이스 엘. 모리슨
허큘레스 인코포레이티드
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Abstract

광증백제(OBA) 및 5 중량%의 중합체 농도로 분산시 1,500 cps 미만의 수 중 수성 브룩필드 점도를 나타내는 저점도의 비이온계 수용성 다당류 유도체를 포함하는 종이 코팅 조성물로서, 상기 종이 코팅물은 상기 비이온계 수용성 다당류 유도체를 포함하지 않는 동일한 제제에 비해 개선된 광택성을 제공한다. 이 조성물로 코팅된 종이는 70 보다 큰 광백색도 값을 나타낸다.

Description

개선된 광증백제 캐리어를 갖는 종이 코팅 조성물{Paper Coating Composition with Improved Optical Brighteners Carriers}
기술분야
본 발명은 코트지의 광백색도(optical brightness)를 증가시키는 종이 코팅 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 시스템을 더욱 효과적으로 만드는 광증백제(optical brightening agent)를 위한 개선된 캐리어를 갖는 종이 코팅 조성물에 관한 것이다.
배경기술
본 발명 이전에, 코트지의 제조업자들은 종이의 외관을 시각적으로 개선시키기 위해 최종 코트지 제품에 높은 백색도(brightness)를 달성하길 종종 원했다. 따라서, 종이의 백색도를 증가시키기 위하여 종이의 제조업자들이 고백색도의 안료(예, 탄산칼슘 및 이산화티탄)를 사용하고 종이 코팅 제제의 성분으로서 형광제를 사용하는 것은 확립된 관행이었다. 이들 형광제(더욱 통상적으로는, 광증백제라 함)는 스펙트럼의 자외선 파장 중 광선파를 흡수하여 작용하며 가시광선 스펙트럼에 이들 광파를 재방출시킨다.
상기 광증백제(OBA)를 사용하는 경우의 단점은 다른 보조 활성증가제(activity-enhancing adjunct) 없이 단독으로 사용시 그들의 효과가 상당히 떨어진다는 것이다. OBA는 안료 및 합성 격자체(synthetic lattices)에 대한 고유 친화성이 없으며, 따라서 현대의 코팅 분야에서는 OBA에 대해 친화성을 갖는 어떤 다른 코팅 성분과 함께 사용되지 않는 한 OBA는 비교적 비효과적이다. 따라서, 종이 코팅물에서 OBA의 효과를 증가시키는 것으로 실험적으로 확인된 "OBA 캐리어"로 알려진 다른 첨가제와 함께 OBA를 사용하는 것은 제지 업계에서 확립된 관행이 되었다.
현재 상업적으로 사용되고 있는 통상의 OBA 캐리어에는 일반적으로 폴리비닐 알코올 및 소듐 카르복시메틸셀룰로오스가 있다. OBA 활성을 증가시키는 것으로서 문헌에 기재된 기타 물질에는 히드록시에틸셀룰로오스, 전분, 카세인, 멜라민 포름알데히드 수지, 우레아 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜이 있다. 이들 물질 상당수는 코팅물에 통상적으로 사용되는 코바인더(co-binder)이며, 일부는 가교제이다. 따라서, 이들 물질은 제지 업계에서 OBA를 효과적으로 이용할 수 있게 하는 유용한 도구이다.
선택된 캐리어와 함께 OBA를 사용하여 선행 기술의 OBA 및 캐리어를 사용하여 얻어진 코트지 보다 더 높은 백색도 값을 얻을 수 있다면 매우 바람직하다.
미국특허 제5,622,749호는 형광 증백제와 함께 분산제 또는 보조제로서 PVA 또는 CMC를 사용하는 것을 개시하고 있다. 일본특허공보 JP 90023639 B는 광 또는 열에 의한 변색 또는 황변을 막기 위하여 스틸벤(stilbene)형 OBA와 함께 보조 증백제로 PVA 또는 그의 유도체를 사용하는 것을 개시하고 있다.
일본특허공보 JP 61014979 (86) A는 음이온계 형광제 용 캐리어로서 수용성셀룰로오스 유도체(예, 히드록시에틸셀룰로오스)를 사용하는 것을 개시하고 있다. 독일특허공보 DE 20 17276-A는 OBA의 효과를 개선시키기 위한 폴리비닐피롤리돈을 첨가하여 안료, 바인더, 음이온계 분산제, 경우에 따라서는 OBA 및 수 중에 분산된 통상의 첨가제를 함유하는 조성물을 개선시키는 것에 관하여 기술하고 있다.
미국특허 제3,892,675호는 단독 결합제(sole binding agent)로서 점토 및 폴리비닐 아세테이트와 같은 백색 안료 익스텐더(white pigment extender)를 함유하는 코팅 조성물 중에 부분적으로 수용성인 OBA를 사용하는 것을 개시하고 있으며, 상기 제제용 증점제로는 CMC와 같은 셀룰로오스 에테르를 개시하고 있다. 문헌(Paper Technology, 33, No. 9) 24 내지 30쪽(1992)의 "OBA 및 가교제의 역할(The Role of OBAs and Crosslinking-Agents)"이라는 표제 하의 제이 디 바나드(J. D. Barnard)의 간행물에는 종이의 백색도 및 내수성을 결정함에 있어 OBA 및 가교제의 역할이 기술되어 있다. 상기 간행물 25쪽에는 OBA 용 상기 캐리어를 모두 열거하고 있다.
발명의 요약
본 발명은 착색된(pigmented) 종이 코팅물에서 광증백제(형광제)용 캐리어로 사용되는 점도가 낮고 비이온계인 수용성 다당류 유도체의 종이 코팅용 첨가 시스템에 관한 것이다. 상기 조성물로 코팅된 종이는 상기 다당류 유도체를 사용하지 않고 동일한 OBA로 코팅된 종이 보다 백색도가 상당히 큰 표면을 갖는다.
본 발명은 또한 종이에 도포되는 전분 코팅물의 사이즈 프레스(size press)에도 사용가능하다. 이 경우, 1차 성분으로서 전분, OBA 및 캐리어를 제외하고는어떤 안료도 존재하지 않을 것이다.
본 발명은 광증백제(OBA) 및 주위 온도(25℃)에서 5 중량%의 중합체 농도로 수 중에 분산시 용액의 브룩필드 점도(Brookfield viscosity)가 약 1,500 센티포이즈(centipoise) 미만인 저점성이고 비이온계인 수용성 다당류 유도체를 포함하는 종이 코팅 조성물에 관한 것이며, 상기 종이 코팅물은 상기 비이온계 수용성 다당류 유도체를 포함하지 않는 동일한 제제에 비해 개선된 광백색도를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 조성물로 종이를 코팅하는 것을 포함하는 종이를 증백시키는(brightening) 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 갖는 종이 코팅물을 포함한다.
본 발명은 또한 광증백제(OBA) 및 25℃에서 5 중량%의 중합체 농도로 수 중에 분산시 용액의 브룩필드 점도가 약 1,500 센티포이즈 미만인 저점성이고 비이온계인 수용성 다당류 유도체를 배합하는 것을 포함하는 상기 종이 코팅 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
발명의 상세한 설명
놀랍게도, 본발명자들은 저분자량 형태의 비온계인 수용성 다당류 유도체를 종이 코팅 제제의 성분으로서 형광제로 알려진 다른 어떤 첨가제와 함께 사용시 선행기술의 첨가 시스템과 비교할 때 코트지의 백색도를 상당히 증가시키거나 다른 이점을 제공한다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따르면, 다당류 유도체로는 비이온계이고 수용성인 셀룰로오스 에테르가 바람직하다. 이 셀룰로오스 유도체로는 히드록시에틸셀룰로오스(HEC), 히드록시프로필셀룰로오스(HPC), 메틸셀룰로오스(MC), 메틸히드록시에틸셀룰로오스(M HEC), 메틸히드록시프로필셀룰로오스(MHPC), 에틸히드록시에틸셀룰로오스(EHEC), 히드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC), 히드로프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸구아, 히드록시프로필구아, 히드록시에틸스타치 및 히드록시프로필스타치를 들 수 있다. 또한, C4-28알킬 또는 아릴, 또는 아릴알킬기를 사용하여 소수성을 띠도록 본 발명의 다당류 유도체를 개질할 수 있다. 셀룰로오스 에테르로서 바람직한 것은 저분자량의 HEC이다.
본 발명에서는 모두 본질적으로 착색된 종이 코팅에서 두가지 성분, 즉 1) 저점성이고 비이온계인 수용성 다당류 유도체 및 2) 형광제가 사용된다. 안료 및 바인더를 또한 함유하는 표준 착색 종이 코팅 제제에서 상기 두가지 성분을 첨가제로 사용할 경우 OBA 또는 수용성 중합체를 단독으로 사용하는 경우 보다 코트지에 더 높은 백색도를 부여한다.
종이 코팅의 경우에서는, 분산 안료(예, 카올린 점토 및 탄산칼슘)를 수 중에 분산시킨 다음, 이를 바인더(예, 폴리스티렌 부타디엔 중합체) 및(또는) 가열된(cooked) 전분의 수용액에 첨가하여 코팅 제제를 제조하는 것이 전형적인 관행이다. 다른 종이 코팅 성분, 예컨대 유변학적 개질제, 살생제, 윤활제, 거품방지 화합물, 가교제 및 pH 조절 첨가제가 또한 코팅물에 소량 존재할 수도 있다.
코팅 제제에 사용가능한 안료로는 카올린, 탄산칼슘(초크), 차이나(China) 점토, 무정질 실리카, 실리케이트, 황산바륨, 새틴 화이트, 알루미늄 삼수화물, 활석, 이산화티탄 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 바인더의 예로는 전분, 카세인, 콩단백질, 폴리비닐아세테이트, 스티렌 부타디엔 라텍스, 아크릴렝이트 라텍스, 비닐아크릴릭 라텍스 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 종이 코팅물에 존재할 수 있는 다른 성분에는 분산제(예, 폴리아크릴레이트), 윤활제(스테아르산 염), 방부제, 오일 기재(예, 탄화수소 오일 중에 분산된 실리카) 또는 수 기재(헥살렌 글리콜)일 수 있는 거품방지제, pH 조절제(수산화나트륨), 유변학적 개질제(소듐 알기네이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 단백질, 고점도성 히드록시에틸셀룰로오스) 및 알칼리 용해성 격자체가 있다.
본 발명에 따르면, 수용성 다당류 유도체를 안료 성분을 기준으로 약 3.0 부의 활성비의 상한선을 갖는 용량으로 코팅 제제에 첨가한다. 상기 상한선은 바람직하게는 약 2.0 부, 더욱 바람직하게는 약 1.0 부이다. 상기 다당류 유도체의 하한선은 약 0.1 부, 바람직하게는 약 0.2 부, 더욱 바람직하게는 약 0.3 부이다.
본 발명의 저점성이고 수용성인 다당류 유도체를 물 95 부 중에 중합체 5 중량부의 비로 용해시킨 경우, 주위 온도에서 표준 브룩필드 장치로 측정된 용액의 점도는 1,500 cps 미만이다. 상기 점도는 바람직하게는 1,000 cps 미만, 더욱 바람직하게는 500 cps 미만이다.
고점도의 수용성 중합체를 사용하는 선행기술에 비하여 이러한 수용성 중합체를 사용하는 경우의 이점은 종이 웹으로의 계측(metering)의 용이성을 제한할 코팅물의 과도한 증점을 초래하지 않으면서 종이 코팅물에 이러한 저점도의 첨가제를 비교적 높은 함량으로 도입할 수 있다는 점이다.
종이 코팅 제제로의 도입 용이성을 개선시키기 위해서, 다당류 유도체를 진한 수성 현탁액 형태로 제조할 수 있다(미국특허 제4,883,536호 및 제5,028,263호 참조). 다당류 유도체의 진한 현탁액은 예를 들어 특정 무기 분산제 및 안정화제를 수 중에 적합한 방법으로 용해시킨 다음, 이 용액에 25 중량%의 다당류 유도체를 첨가하여 제조할 수 있다. 이러한 특허 기술에 기초하여 허큘레스 인코포레이티드(Hercules Incorporated)사는 상업 제품[즉, 등록상표 어드미랄(ADMIRAL) 3089FS 유동화 중합체 현탁액(Fluidized Polymer Suspension), 등록상표 어드미랄 2089FS 유동화 중합체 현탁액 및 등록상표 어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액]을 개발하였다. 등록상표 어드미랄 3089FS 유동화 중합체 현탁액은, HEC 농도가 5 중량%가 되도록 하는 비로 물에 첨가시 약 2,000 cps 보다 큰 수성 점도를 나타내는 HEC 중합체를 포함한다. 이와 비교시, 등록상표 어드미랄 2089FS 유동화 중합체 현탁액 및 등록상표 어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액은 각각 HEC 농도가 5 중량%가 되도록 하는 비로 수 중에 첨가시 약 500 cps 미만의 수성 점도를 나타내는 저점도의 HEC 수용성 중합체를 포함한다.
코팅물에 통상의 양으로 존재하는 다당류 유도체 이외에도, OBA 성분이 안료를 기준으로 약 4.0 부의 활성비의 상한선을 갖는 양으로 존재하여야 한다. OBA의 상기 상한선은 바람직하게는 약 2.0 부, 더욱 바람직하게는 약 1.0부이다. OBA의 양의 하한선은 약 0.1 부, 바람직하게는 0.2 부, 더욱 바람직하게는 약 0.3부이다.
본 발명에 따르면, 종이 코팅물을 다양한 수단을 사용하여 종이 또는 판지의 표면에 도포하여 소정의 코트 중량을 얻고, 이어서 건조시켜 최종적인 종이 제품을얻는다. 코팅물을 종이의 표면에 도포하기 위하여 통상적인 방법이 상당수 선행기술에서 공지되어 있다. 가장 통상적인 코팅기(coater) 3가지는 블레이드(blade), 로드(rod) 및 에어 나이프(air knife)이다. 블레이드 코팅기는 금속 또는 세라믹 블레이드를 소정의 각 및 압력으로 사용하여 마이크로메터 두께의 몇 몇 코팅물을 시트에 계측하여 코팅한다. 블레이드 코팅기는 가장 흔한 종류의 코팅기이다.
본 발명의 비온계인 수용성 셀룰로오스 유도체와 함께 사용하기에 바람직한 것으로 밝혀진 형광제 또는 OBA에는 4,4'-비스(트리아지닐) 아미노-스틸벤-2,2'-디술폰산(테트라 술폴화됨) 및 4,4'-비스-2-술포스티릴-비페닐(디스티릴비페닐)이 있다. 제지 업계에서는 통상적으로, OBA의 상기 제1형(테트라 술폰화물)을 종이 코팅물에 사용한다. 디스티릴비페닐(DSBP)는 종이 코팅물용으로 최근에 제공된 OBA의 새로운 종류이다. 기타 다른 OBA 첨가제(예, 디술폰화 및 헥사술폰화 치환 형광제)를 또한 본 발명에 효과적으로 사용가능하다.
본 발명에 따르면, OBA 및 본발명의 저점성이고 비이온계인 수용성 다당류 유도체는 70 유닛 보다 큰, 바람직하게는 80 유닛 보다 큰, 더욱 바람직하게는 90 유닛 보다 큰 물리적백색도(whiteness) 및 백색도(brightness) 값을 나타내며, 이 때 상기 물리적백색도는 등록상표 X-라이트(Rite) 968 분광측정기로 측정한 것이며, 상기 백색도는 등록상표 디아노(Diano) 5-4 백색도 측정기 및 비색계로 측정한 것이다. 또한, 이 종이는 선행기술의 OBA 캐리어와 비교시 개선된 슈퍼칼렌더 광택(supercalender gloss)을 나타낸다.
본 발명은 본 발명의 다당류 유도체가 폴리비닐 알코올(PVA)에서 요구되는광범위한 가열(cooking) 및 준비를 필요로 하지 않기 때문에 폴리비닐 알코올을 사용하는 선행 기술에 비해 여러가지 이점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 선행기술에 비해 사용의 용이성면에서 크게 개선되었다. 또한 본 발명은 OBA 캐리어로 PVA를 사용하는 선행기술에 비해 코트지의 광택능(glossing ability)에 미치는 역효과도 적다.
아래 실시예들은 단지 예시적인 목적으로 기재된 것이며, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 당업자의 통상적인 지식 범위에서 다른 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 할 것이다.
실시예
표준 방법
서로 다른 2개의 코팅 제제의 매스터배치(master batch)를 제조하였다. 제1단계에서, 안료(전부 카올린 점토이거나 또는 카올린과 탄산칼슘의 50 대 50 블렌드임)를 총 고체비(solids)를 75%로 하여 수성 슬러리로 만들었다. 분산 보조제로서 등록상표 디스펙스(Dispex) N 40 제품(소듐 폴리아크릴레이트)을 안료를 기준으로 0.15의 활성부로 사용하였다. 1 시간의 고전단 혼합 후에, 스티렌 부타디엔 라텍스 10 부를 천천히 교반하면서 안료 슬립(slip)에 첨가하였다. 이어서, 고체비가 약 63%가 될 때까지 묽은 물을 첨가하였고, 수산화암모늄(30%)을 사용하여 pH를 8.5로 조절하였다. 각각의 샘플 코팅물에 사용되는 별개의 각 분취물(aliquot)에서 최종 고체비를 61%로 감소시켰다.
이 두 제제에서, 한 제제는 코팅 안료로서 100%의 카올린 점토를 사용하였고, 다른 제제는 50%의 카올린 점토와 50%의 탄산칼슘의 혼합물을 사용하였으며, 따라서 선택되는 안료 종류면에서 차이가 있었다(아래 표 1 및 2 참조). 모든 시험에서 스티렌 부타디엔 라텍스의 표준 바인더는 안료 100 부를 기준으로 10 부로 사용하였다.
각각의 종이 코팅 타입은 100%의 카통린 점토 안료를 기재로 한 것인가 또는 카올린과 탄산칼슘의 혼합물을 기재로 한 것인가에 관계 없이 수개의 분취물로 나누었고, 이들 분취물 각각에 각종 수용성 중합체 첨가제 및 OBA를 첨가하였다. OBA 캐리어로서 폴리비닐 알코올을 사용한 종이 코팅 시험의 경우, 완전히 수화시키기 위해서는 PVA를 200℉에서 40 분 이상 동안 가열(cooking)하는 것이 필요하였다. OBA 캐리어로서 HEC를 사용한 시험에서는, 수화시키기 위해 HEC를 가열(cooking)하는 것은 필요하지 않았다. 대신, 뒤의 중합체는 용액 또는 유동화 중합체 현탁액 형태로 코팅물에 직접 첨가하였고, 오직 약 15분 동안 원위치에서 교반하여 수화시켰다. 서로 상이한 두개의 OBA, 즉 4,4'-비스(트리아지닐)아미노-스틸벤-2,2'-디술폰산(TETRA) 및 4,4'-비스 2-술포스티릴-비페닐(DSBP)을 본 연구에 사용하였다.
운전율(runnability) 목적으로, 소듐 카르복시메틸셀룰로오스 또는 소듐 알기네이트를 각각의 종이 코팅물에 첨가하여 브룩필드 점도를 약 1,500 cps로 만들었고, 이 때 브룩필드 점도는 100 rpm에서 RVT 점도계 #4 스핀들로 측정하였다. 이어서, 제조된 제제를 실험실용 등록상표 다우(Dow) 코팅기를 사용하여 다양한 속도에서 여러통(rolls)의 상업적인 62# 종이에 코팅하여 코트 중량의 범위를 얻었다. 완성된 코트지를 회수하였고, 종이 샘플을 종이 3,000 평방 피트당 약 5 파운드의 동일한 코트 중량 픽업에 해당하는 각 시험기로부터 선택하였다.
이어서, 등록상표 X-라이트 968 분광측정기를 사용하여 이들 코트지 샘플의 물리적백색도를 측정하였고, 등록상표 디아노 S-4 백색도 측정기 및 열량계를 사용하여 그의 백색도를 측정하였다. 이들 장치에 대한 표준 방법을 각 측정에 사용하였다.
실시예 1
(100% 카올린 점토 코팅물)
본 실시예에서는, 종이 코팅 안료 성분으로서 100%의 카올린 점토를 사용하였다. 시험된 이 코팅 제제를 아래 표 1에 나타냈다. 각각의 코팅 시험에 사용된 각 수용성 중합체의 OBA 캐리어에 관한 사항을 아래 표2에 나타냈다.
이들 다양한 제제로 처리된 종이에서 관찰된 최종 종이의 특성들을 아래 표 4 및 5에 나타냈다.
본 시험에서, 안료를 기준으로 0.5부의 활성중합체의 양에서, OBA로 디스티릴비페닐 1.0 부를 갖는 등록상표 어드미랄 1089 FS 유동화 중합체 현탁액 즉, 저점도의 비이온계 히드록시에틸셀룰로오스는 상기 첨가 량에서 시험된 다른 모든 OBA 캐리어들 중 최대 백색도 및 두번째로 높은 물리적백색도를 나타냈다. 이들 결과를 아래 표 3에 나타냈다. 히드록시에틸셀룰로오스의 실험적으로 점도가 극히 낮은 용액은 가장 높은 물리적백색도를 나타냈다. 그러나, 이와 비교시, 등록상표 어드미랄 3089 FS 유동화 중합체 현탁액(등록상표 어드미랄 1089 FS 유동화 중합체 현탁액의 고점성 유사체)은 더 낮은 백색도 및 물리적백색도를 나타냈다. 이러한결과들은 본 발명에서의 뜻밖의 발견, 즉 저점도의 히드록시에틸셀룰로오스가 5%의 수성 농도에서 1,500 cps 보다 큰 수성 점도를 나타내는 HEC 보다 코트지용 OBA 캐리어로서 더욱 효과적이다라는 점을 본질적으로 확인시켰다.
디스티릴비페닐(OBA)은 4,4'-비스(트리아지닐)아미노-스틸벤-2,2'-디술폰산 (TETRA)에 비하여 평균 0.6 포인트의 백색도 증가 또는 4.4 포인트의 물리적백색도를 나타냈다(아래 표 4 참조).
100%의 카올린 점토 배합
등록상표 휴버(Huber) 히드라스퍼스(Hydrasperse) (#2 카올린 점토) 100 부
등록상표 다우 620 SBR (스티렌 부타디엔 라텍스) 10 부
디스펙스 N-40 (분산 보조제) 0.1 부
물을 첨가하여 61%의 고체비로 만듬
OBA 캐리어 0.0, 0.50 또는 1 부
OBA:4,4'-비스(2-술포스티릴)(비페닐)(DSBP)4,4'-비스(치환된 트리아지닐)메이노-스틸벤-2,2'-디술폰산(TETRA) 0 또는 1 부
CMC 7LCT or 9M31CF(점도 조절 목적) 1500 cps의 점도로 코팅물을 증점시키기 위해 첨가됨
OBA 캐리어
명칭 설명
등록상표 어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 등록상표 나트로솔(Natrosol) 250LR 히드록시에틸셀룰로오스의 25% 활성 유동화 중합체 현탁액, 5%의 활성 중합체의 수성 점도(<500 cps)
어드미랄 3089F 유동화 중합체 현탁액 나트로솔 250JR 히드록시에틸셀룰로오스의 25% 활성 유동화 중합체 현탁액, 5% 활성 중합체 수성 점도(>500 cps) .
어드미랄? 3089FS 유동화 중합체 현탁액 등록상표 나트로솔 250GR 히드록시에틸셀룰로오스의 25% 활성 유동화 중합체 현탁액, 5% 활성 중합체 수성 점도(2,000 cps)
실험적인 초극저점도의 HEC 히드록시에틸셀룰로오스의 페록사이드-분해 용액, 10% 활성 중합체 용액 점도 (<100 cps)(미국특허 제 5,480,984 참조)
등록상표 클루셀(Klucel) 히드록시프로필셀룰로오스 타입 99-L 저분자량의 히드록시프로필셀룰로오스, 5% 활성 중합체 수성 점도 < 500 cps
등록상표 쿨미날(Cluminal) MHPC 25 메틸히드록시프로필셀룰로오스 저분자량의 메틸히드록시프로필셀룰로오스, 5% 활성 중합체 수성 점도(< 500 cps)
등록상표 쿨미날 MC25S 메틸셀룰로오스 저분자량의 메틸셀룰로오스 5% 활성 수성 점도 < 500 cps
에어볼(Airvol) 203S 폴리비닐 알코올(에어사 제품) 88%의 가수분해된 폴리비닐 알코올
100%의 카올린 점토 코팅물 중에 첨가된 DSBP(1부) OBA를 갖는 0.5부용량의 각종 OBA 캐리어
OBA 캐리어(0.5 부) 코트지의 백색도 코트지의 물리적백색도
어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 87.0 87.7
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 86.3 82.6
어드미랄 3089FS 유동화 중합체 현탁액 86.4 82.1
실험적인 초극저점도의 HEC 85.9 88.3
등록상표 클루셀 히드록시프로필셀룰로오스 타입 99-L 86.0 87.3
등록상표 쿨미날 MHPC 25 메틸히드록시프로필셀룰로오스 85.7 87.1
등록상표 쿨미날 MC25S 메틸셀룰로오스 85.5 86.4
100%의 카올린 점토 코팅물 중의 2종의 OBA(1부)를 갖는 0.5부 용량의 각종 OBA 캐리어
OBA 캐리어(0.5 부) 코트지의 백색도 코트지의 물리적백색도
OBA 종류: TETRA DSBP TETRA DSBP
OBA 캐리어
어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 85.7 87.0 81.5 87.7
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 85.3 86.3 81.5 82.6
어드미랄 3089FS 유동화 중합체 현탁액 85.5 86.4 81.3 82.1
실험적 초극저점도의 HEC 85.7 85.9 81.5 88.3
등록상표 클루셀 히드록시프로필셀룰로오스 타입 99-L 85.7 86.0 81.9 87.3
쿨미날 MHPC 25 메틸히드록시프로필셀룰로오스 85.2 85.7 81.1 87.1
쿨미날 MC25S 메틸셀룰로오스 85.4 85.5 81.4 86.4
실시예 2
(카올린 점토 50% 대 탄산칼슘 50%의 코팅물)
일련의 본 실험에서, 코팅 안료 성분으로 탄산칼슘(50%)와 함께 50%의 카올린 점토를 사용하였다. 시험에 사용한 종이 코팅 제제를 아래 표 5에 나타냈다. 각각의 수용성 중합체/OBA 캐리어에 대한 설명을 표 2에 나타냈다. 이들 각종 제제로 처리된 종이에서 관찰된 최종 종이의 특성들을 아래 표 6 내지 9에 나타냈다. 이들 코팅물 모두에 다양한 양의 켈긴(Kelgin) LV 소듐 알기네이트를 첨가하여 목표 코팅 점도로 증점시켰다.
코트지는 슈퍼칼렌더(supercalender)로 통상적으로 광택(glossing)처리되었기 때문에 백색도 및 광택값들을 슈퍼칼렌더링된 샘플상에서 얻었다. 슈퍼칼렌더 조건은 2회 통과(passes), 100℉, 분당 16.5 피트 및 직선 인치당 1,600 파운드였다.
코팅 조성물 중 안료를 기준으로 0.5 내지 1.0부에서, DSBP, OBA 및 저점도의 히드록시에틸셀룰로오스를 포함한 코트지는 평가된 다른 모든 OBA 캐리어 중에서 최대 백색도를 나타낸다는 사실이 확인되었다(아래 표 6 및 8 참조). 이에 비하여, 등록상표 어드미랄 3089 FS 유동화 중합체 현탁액(등록상표 어드미랄 1089 FS 유동화 중합체 현탁액의 고점성 유사체) 또는 PVA를 도입한 종이 코팅물은 더 낮은 백색도 값을 나타냈다.
또한, 선택된 OBA의 종류도 코트지의 백색도에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 디스트릴비페닐 OBA는 4,4'-비스(트리아지닐)아미노-스틸벤-2,2'-디술폰산(TE TRA)과 비교시 0.5부 용량의 OBA 캐리어에서 평균 1.1 포인트의 백색도 증가를 나타냈다. 1.0 부 용량의 OBA 캐리어에서는, 디스티릴페닐(OBA)은 4,4'-비스(트리아지닐)아미노-스틸벤-2,2'-디술폰산(TETRA)과 비교시 1.5 포인트의 백색도 증가를 나타냈다.
각종 코트지 샘플들의 백색도 광택을 측정한 결과, 0.5부의 저점성 히드록시에틸셀룰로오스를 도입한 종이 코팅물은 OBA 종류와 관계 없이 최대 광택을 나타냈다.
50%의 카올린 점토과 50%의 탄산칼슘의 종이 코팅물
휴버 히드라스퍼스(#2 카올린 점토) 50 부
휴버 히드라카르브(Hydracarb) 90 (탄산칼슘) 50 부
다우 620 SBR (스티렌 부타디엔 라텍스) 10 부
디스펙스 N-40 (분산 보조제) 0.1 부
물을 첨가하여 61%의 고체비로 만듬
OBA 캐리어 0.0, 0.25, 0.50, 0.75,or 1 부
OBA:4,4'-비스(2-술포스티릴)(비페닐)(DSBP)4,4'-비스(치환된 트리아지닐)메이노-스틸벤-2,2'-디술폰산(TETRA) 0또는 1 부
켈긴 LV 소듐 알기네이트(점도 조절용) 1,500 cps의 목표 점도로 코팅물을 증점시키기 위해 첨가함
50%의 카올린 점토와 50%의 탄산칼슘의 종이 코팅 배합을 갖는 두 용량에서의 히드록시에틸셀룰로오스 및 폴리비닐 알코올(1 부의 DSBP형 OBA 첨가)
0.5 부의 OBA 캐리어를 갖는 코트지의 슈퍼칼렌더 백색도 1.0 부의 OBA 캐리어를 갖는 코트지의 슈퍼칼렌더 백색도
OBA 캐리어
어드미랄 1089 FS 유동화 중합체 현탁액 87.7 87.9
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 86.8 87.7
어드미랄 3089 FS 유동화 중합체 현탁액 87.1 87.6
두 종류의 OBA, 즉 50%의 카올린 점토 대 50% 의 탄산칼슘의 종이 코팅 배합을 갖는 히드록시에틸셀룰로오스 및 폴리비닐 알코올
OBA 캐리어 슈퍼칼렌더 백색도 슈퍼칼렌더 백색도
OBA 캐리어 0.5부 OBA 캐리어 1부
OBA의 종류 Tetra 1부 DSBP 1부 Tetra 1부 DSBP 1부
어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 86.3 87.7 86.2 87.9
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 85.7 86.8 86.3 87.7
어드미랄 3089 FS 유동화 중합체 현탁액 86.4 87.1 86.3 87.6
DSBP(OBA) 1부를 갖는 각종 저점도의 히드록시에틸셀룰로오스의 종류(50%의 카올린 점토 대 50%의 탄산칼슘의 종이 코팅 배합)
OBA 캐리어 슈퍼칼렌더 백색도 슈퍼칼렌더 백색도
OBA 캐리어 0.5부 OBA 캐리어 1.0부
대조군(No OBA 캐리어) 87.1 85.7
어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 89.6 88.6
어드미랄 3089 FS 유동화 중합체 현탁액 89.6 88.6
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 89.6 88.1
100%의 카올린 점토 코팅물 및 각종 OBA 캐리어 및 여러가지 OBA(1 부)로 처리된 슈퍼칼렌더링된 종이에 대한 광택
OBA 캐리어 TETRA OBA 코트지의 광택 DSBP OBA 코트지의 광택
어드미랄 1089FS 유동화 중합체 현탁액 0.50부 56.1 58.5
에어볼 203S 폴리비닐 알코올 0.50 부 55.3 55.9
어드미랄 3089FS 유동화 중합체 현탁액 0.50부 54.6 57.2

Claims (34)

  1. 광증백제(optical brightening agent, 즉 OBA) 및 주위 온도에서 5 중량%의 중합체 농도로 분산시 수용액의 브룩필드 점도(Brookfield viscosity)가 약 1,500 cps 미만인 저점도의 비이온계 수용성 다당류 유도체를 포함하고, 상기 비이온계 수용성 다당류 유도체를 포함하지 않는 동일한 제제에 비해 개선된 광백색도(optical brightness)를 제공하는 종이 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 1종 이상의 안료 및 바인더가 존재하는 종이 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비이온계 다당류 유도체가 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 메틸히드록시에틸셀룰로오스, 메틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드로프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸구아, 히드록시프로필구아, 히드록시에틸스타치 및 히드록시프로필스타치로부터 선택되는 것인 종이 코팅 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비온계 수용성 다당류가 C4-28알킬 또는 아릴, 또는 아릴알킬기로 소수성적으로 개질된 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다당류 유도체의 5% 수성 점도의 상한선이 약 1,000 cps 미만인 종이 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다당류 유도체의 5% 수성 점도의 상한선이 500 cps 미만인 종이 코팅 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 다당류 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 약 3.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  8. 제2항에 있어서, 상기 다당류 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 2.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 다당류 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 1.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  10. 제2항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 0.1부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  11. 제2항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 0.2부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  12. 제2항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체의 양이 안료 성분을 기준으로 0.3부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  13. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 4.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  14. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 2.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  15. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 1.0부의 활성부 상한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  16. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 약 0.1부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  17. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 0.2부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  18. 제2항에 있어서, 상기 OBA의 양이 안료 성분을 기준으로 0.3부의 활성부 하한선을 갖는 것인 종이 코팅 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 상기 OBA가 스틸벤 유도체인 종이 코팅 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 상기 OBA가 4,4'-비스-2-술포스티릴-비페닐로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 종이 코팅 조성물.
  21. 제2항에 있어서, 상기 안료가 카올린, 탄산칼슘(초크), 차이나(China) 점토, 무정질 실리카, 실리케이트, 황산바륨, 새틴 화이트, 알루미네이트 삼수화물, 활석, 이산화티탄 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 종이 코팅 조성물.
  22. 제2항에 있어서, 상기 바인더가 전분, 카세인, 콩단백질, 폴리비닐아세테이트 및 스티렌 부타디엔 라텍스, 아크릴레이트 라텍스 및 비닐아크릴릭 라텍스 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 종이 코팅 조성물.
  23. 제1항의 조성물로 종이를 코팅하는 것을 포함하는 종이를 증백(brightening)시키는 방법.
  24. 제1항의 종이 코팅 조성물.
  25. 광증백제 및 저점도의 비이온계 다당류 유도체를 혼합하는 것을 포함하는 제1항의 조성물의 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서, 제지의 제조시 상기 OBA 및 비이온계 다당류 유도체를 바인더 및 안료의 수성 혼합물에 첨가하는 것인 방법.
  27. 제1항에 있어서, 상기 저점도의 수용성 다당류 셀룰로오스 유도체가 25℃ 의수 중 5 중량%의 중합체 농도에서 약 500 cps 미만의 수성 브룩필드 점도를 갖는 종이 코팅 조성물
  28. 제23항에 있어서, 70 보다 큰 백색도(brightness) 값을 나타내는 종이.
  29. 제23항에 있어서, 80 보다 큰 백색도 값을 나타내는 종이.
  30. 제23항에 있어서, 90 보다 큰 백색도 값을 나타내는 종이.
  31. 제23항에 있어서, 70 보다 큰 물리적백색도(whiteness) 값을 나타내는 종이.
  32. 제23항에 있어서, 80 보다 큰 물리적백색도 값을 나타내는 종이.
  33. 제23항에 있어서, 90 보다 큰 물리적백색도 값을 나타내는 종이.
  34. 제23항에 있어서, 선행기술의 캐리어와 비교시 개선된 슈퍼칼렌더 광택(supercalender gloss)을 나타내는 것인 종이.
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