KR20020059692A - 탄산칼슘 안료용 폴리(비닐 알콜) 결합제 - Google Patents

탄산칼슘 안료용 폴리(비닐 알콜) 결합제 Download PDF

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Abstract

미세한 입자크기의 탄산칼슘의 고 고형물 농도에서 개선된 저 전단 점도를 갖는 종이 코팅 조성물의 제조방법이 제공된다. 저 전단 점도의 개선은 미세한 입자크기의 탄산칼슘을 주성분으로서 함유하는 안료 입자의 수성 슬러리에, 미세한 입자크기의 부분 가수분해된 저분자량 폴리(비닐 알콜) 분말을 용해시킴으로써 달성된다. 폴리(비닐 알콜)의 용해는 외부 가열 없이 또는 슬러리에 물을 첨가하지 않으면서 달성된다. 이어서, 슬러리를 다른 성분과 배합하여 잉크젯 용지 코팅 조성물을 제조할 수 있는데, 상기 코팅 조성물은 종이 기재에 적용될 경우 우수한 잉크젯 인쇄성을 제공한다.

Description

탄산칼슘 안료용 폴리(비닐 알콜) 결합제{POLY(VINYL ALCOHOL) BINDER FOR CALCIUM CARBONATE PIGMENT}
종이 산업에서, 가공된 종이에 목적하는 강도 및 미학적 특성을 부여하기 위해 종이 코팅 조성물이 사용되고 있다. 전형적으로 상기 코팅 조성물은 점토, 탄산칼슘, 실리카 및 이산화티탄과 같은 무기 안료와, 전분 및 합성 중합체 에멀션과 같은 안료 결합제로 주로 구성된 수성 분산액이다. 상기 코팅 조성물은 또한 증점제, 습윤제 및 윤활제와 같은 첨가제를 적은 농도로 함유할 수 있다.
상기 코팅 조성물은 일반적으로 고속 코팅기, 예를 들어 블레이드 코터, 에어 나이프 코터, 로드 코터 및 롤 코터에 의해 종이와 같은 셀룰로즈계 물질의 연속 웹에 적용된다. 생산성을 증가시키기 위해 보다 빠른 코터를 사용하고, 건조 비용을 줄이고 결합제 분포(이는 종이 품질을 향상시킴)를 개선하기 위해 고형물 고함량의 코팅 조성물을 사용하는 추세에 있다.
탄산칼슘과 같은 미세한 입자크기의 안료를 함유하는 코팅물이 잉크젯 기록 용지의 특성을 개선하는데 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 미국 특허 제 5,643,631 호(도니기안(Donigian) 등, 1997) 및 미국 특허 제 5,783,038 호(도니기안 등, 1998)는 열노화된 침강 탄산칼슘 및 결합제, 예를 들어 폴리(비닐 알콜), 전분 및카복시메틸 셀룰로즈를 혼입한 열 잉크젯 기록 용지를 개시하고 있다. 폴리(비닐 알콜) 또는 전분 용액중의 미세한 입자크기의 탄산칼슘 슬러리의 코팅 조성물로 종이를 처리하면, 잉크젯 인쇄물의 광학 밀도가 개선되었다. 적당한 폴리(비닐 알콜) 결합제의 예는 98 내지 98.8% 가수분해되는 에어볼(Airvol, 등록상표) 107 폴리(비닐 알콜)이었다. 상기 결합제는 안료 슬러리를 첨가하기 전에 용액을 수득하기 위해 "가열(cooking)"되었다.
폴리(비닐 알콜) 및 그의 유도체를 잉크젯 코팅 시스템에서 결합제로서 사용하는 것은 당해 분야에 널리 알려져 있다. 예를 들어, 핀치(C.A. Finch)의 논문[Polyvinyl Alcohol - Developments, Wiley, 1992, pp. 555-556]은 잉크젯 인쇄용지용 결합제로서의 폴리(비닐 알콜)의 용도를 기술하고 있다. 98 내지 99% 가수분해되고 25 내지 31cP의 4% 점도를 갖는 폴리(비닐 알콜)(Poval-PVA-117)이 일반적으로 사용되는 것으로 보고되었다.
보일란(John Boylan)의 논문[Tappi Journal, Vol. 80, No. 1, 1997년 1월, pp. 68-70, 제목: "잉크젯 인쇄용지에서의 폴리비닐 알콜의 사용(Using Polyvinyl Alcohol in Ink-Jet Printing Paper)"]은 종이를 코팅하기 위한 다양한 등급의 폴리(비닐 알콜)의 용도를 기술하고 있다. 부분 가수분해된 등급의 폴리(비닐 알콜)은 종이 코팅물에서 실리카 안료와 함께 사용되는 경우 잉크의 광학 밀도 및 건조 시간의 면에서 가장 우수한 인쇄성을 제공하는 것으로 주목되고 있다. 그러나, 고형물이 소량 증가하면서 폴리(비닐 알콜)/실리카 코팅물의 최종 점도가 급격히 증가한다. 점도 증가 때문에 최대 고형물 함량이 폴리(비닐 알콜)의 등급에 따라 약25 내지 30%가 된다. 부분 가수분해된 저 분자량/중간 분자량 등급은 코팅 고형물의 농도를 가장 높게 할 수 있다.
종이 코팅물용 안료 결합제로서의 폴리(비닐 알콜)의 용도에 관한 많은 특허가 있다.
예를 들면, 미국 특허 제 4,478,910 호(오시마(Oshima) 등, 1984)는 수용성 중합체 결합제 및 미세한 실리카 입자를 포함하는 코팅층을 갖는 특정 사이징도(sizing degree)의 기재 시이트를 포함하는 잉크젯 기록 용지를 개시하고 있다. 상기 실리카 입자는 200㎡/g보다 큰 비표면적을 갖고, 폴리(비닐 알콜) 또는 그의 유도체가 그의 광학 밀도 때문에 결합제로서 바람직하다. 구라레이(Kuraray)에 의해 제조된 PVA 117이 실시예에서 사용되었다.
미국 특허 제 4,780,356 호(오토마(Otouma) 등, 1988)는 종이 표면상에 다공성 입자를 가진 종이 시이트를 포함하는 기록 용지를 개시하고 있다. 상기 다공성 입자(예: 실리카, 실리카-알루미나, 알루미나 및 실리카-보리아)는 10 내지 5000Å의 평균 공극크기, 0.05 내지 3.0cc/g의 공극부피 및 0.1 내지 50㎛의 평균 입자크기를 갖는다. 폴리(비닐 알콜)은 입자를 위한 결합제로서, 결합제 및 입자의 총 중량을 기준으로 5 내지 60 중량%(바람직하게는 20 내지 40 중량%)의 양으로 사용될 수 있다. 구라레이에 의해 제조된 PVA 117이 실시예에서 사용되었다.
미국 특허 제 5,057,570 호(밀러(Miller) 등, 1991)는 부분 가수분해된 저분자량 폴리(비닐 알콜)의 건조한 입자상 고형물을 고형물 고함량의 수성 안료 분산액에 첨가하고 외부 가열 없이 용해될 때까지 혼합하는, 고형물 고함량의 수성 종이 코팅 조성물의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 수성 안료 분산액은 전형적으로 점토 및/또는 탄산칼슘을 70 내지 76%의 고형물 농도로 함유한다.
미국 특허 제 5,270,103 호(올리버(Oliver), 1993)는 안료, 폴리(비닐 알콜) 결합제 및 추가의 결합제 성분을 포함하는, 코팅물을 갖고 수성 잉크로 인쇄하기에 적합한 리시버 시이트를 개시하고 있다. 상기 폴리(비닐 알콜)은 그의 87 몰% 이상이 가수분해되고, 바람직하게는 99 몰% 이상이 가수분해된다.
일본 특허 제 1999-4983 호는 폴리(비닐 알콜)을 유기 및/또는 무기 분말과 혼합하고 그 혼합물을 물과 합하여, 고농도의 폴리(비닐 알콜)을 갖는 덩어리지지 않은 분산액을 수득하는 것을 개시하고 있다. 상기 분산액은 유용한 접착제 및 도료인 것으로 보고되어 있다. 상기 폴리(비닐 알콜) 분말은 500㎛ 이하의 평균 입자크기 및 500 내지 3000(바람직하게는 100 내지 2500)의 중합도를 갖고, 그의 75 내지 95 몰%(바람직하게는 75 내지 90 몰%)가 가수분해된다. 상기 2가지 물질은 폴리(비닐 알콜)/유기 및/또는 무기 입자 1/0.2 내지 1/15의 부피비로 배합된다. 무기 입자의 예는 점토, 실리카, 탄산칼슘 및 황산바륨이다.
상기한 바와 같이, 미세한 입자크기의 탄산칼슘이 잉크젯 기록 용지용 코팅 조성물에서 특히 유용한 안료인 것으로 밝혀졌지만, 미세한 입자크기는 입자가 잉크젯 용지 코팅 조성물에 필요한 농도로 슬러리내에 주입된 후 저 전단속도 범위에서 매우 높은 점도를 초래한다. 이러한 저 전단속도 범위에서의 고 점도는 코팅 공정 동안 분산액을 취급하는데 있어서 문제를 일으킨다.
발명의 요약
본 발명은 미세한 입자크기를 갖는 탄산칼슘의 고 고형물 농도에서 개선된 저 전단 점도를 갖는 종이 코팅 조성물을 제조하는 것에 관한 것이다. 저 전단 점도의 개선은 미세한 입자 크기의 부분 가수분해된 저분자량 폴리(비닐 알콜) 분말을, 미세한 입자크기의 탄산칼슘을 주성분으로 하는 안료 입자의 수성 슬러리에, 가열 없이 그리고 물을 첨가하지 않으면서 용해시킴으로써 달성된다. 폴리(비닐 알콜)은 200㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖고, 그의 85 내지 90 몰%가 가수분해되며, 50 내지 600의 중합도를 갖는다. 이어서, 안료 입자 100부당 폴리(비닐 알콜) 0.1 내지 50부를 함유하는 슬러리를 다른 성분과 배합하여 잉크젯 용지 코팅물과 같은 특정 용도를 위한 종이 코팅 조성물을 제조할 수 있다.
미세한 입자크기의 부분 가수분해된 저분자량 폴리(비닐 알콜) 분말을 우선 미세한 입자크기의 탄산칼슘 슬러리에 직접 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 것은 다음과 같은 여러가지 이점이 있다.
폴리(비닐 알콜)을 탄산칼슘 슬러리와 혼합하기 전에 폴리(비닐 알콜)을 가용화시킬 필요가 없어서, 슬러리에 많은 물을 첨가하고 고형물의 양을 감소시키는 문제가 없게 되고;
폴리(비닐 알콜)을 가열 없이 탄산칼슘 슬러리에 가용화시킬 수 있고;
탄산칼슘 슬러리의 저 전단 점도가 현저히 감소되어, 최종 코팅 배합물의 혼합 효율이 보다 높게 되고 여과성이 개선되며 펌프 효율이 개선될 수 있고;
전단 점도를 증가시키기 않으면서 안료 슬러리의 고형물 농도를 증가시킬 수있어서, 최종 코팅 배합물의 취급을 보다 용이하게 할 수 있고;
셀룰로즈계 기재에 대한 탄산칼슘의 결합이 탄산칼슘의 높은 표면적에도 불구하고 비교적 소량의 폴리(비닐 알콜)(예: 안료 100부당 폴리(비닐 알콜) 5 내지 15부)을 사용하여 달성되고;
최종 코팅 배합물에서 추가의 결합제가 필요하지 않고;
폴리(비닐 알콜)/탄산칼슘 코팅 배합물이, 잉크젯 용지 코팅물로서 종이 기재에 적용될 경우, 우수한 잉크젯 인쇄성을 제공한다.
본 수성 안료 분산액은 전형적으로 10 내지 50%, 바람직하게는 20 내지 30% 범위의 고형물 농도로 미세한 입자크기의 탄산칼슘 약 90 중량% 이상으로 구성된다. 점토, 실리카 및 이산화티탄과 같은 다른 종이 안료 약 10% 이하가 또한 존재할 수 있다.
상기 미세한 입자크기의 탄산칼슘은 50㎡/g 이상, 바람직하게는 80㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는다. 미세한 입자크기의 탄산칼슘은 미국 특허 제 5,643,631 호 및 미국 특허 제 5,783,038 호에 기술된 방법과 같이, 침강 탄산칼슘을 열노화하고/하거나 분쇄함으로써 제조될 수 있다. 80㎡/g의 평균 표면적을 갖는 탄산칼슘은 스페셜티 미네랄즈(Specialty Minerals)로부터 상품명 젯코트(JETCOAT)TM30 스페셜티 PCC로 시판되고 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 미세한 입자크기의 저분자량의 부분 가수분해된 폴리(비닐 알콜) 분말은 70 내지 90, 바람직하게는 85 내지 90, 가장 바람직하게는 87 내지 89 몰% 가수분해되고, 50 내지 600, 바람직하게는 150 내지 300의 중합도(DPn) 및 200㎛ 이하, 바람직하게는 180㎛ 이하의 평균 입자크기를 가질 수 있다. 바람직한 폴리(비닐 알콜) 분말의 예는 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)에 의해 공급되는 에어볼 203S 폴리(비닐 알콜)이다. 본 발명에서 사용되는 폴리(비닐 알콜)은 폴리(비닐 알콜)을 제조하는 기술분야의 숙련자에게 널리 알려진 합성 및 비누화 방법에 의해 제조될 수 있다. 폴리(비닐 알콜)의 미세한 입자크기는 폴리(비닐 알콜) 입자를 그라인딩하고 상기 입자를 메쉬에 통과시킴으로써 달성될 수 있다.
미세한 입자크기의 저분자량의 부분 가수분해된 폴리(비닐 알콜) 분말을 교반된 탄산칼슘 슬러리에, 폴리(비닐 알콜)을 뭉치지 않게 하는 속도로 서서히 첨가한다. 전형적으로, 폴리(비닐 알콜)을 10초내에 1%의 속도로 첨가하면 뭉침을 방지하기에 충분하다. 혼합을 폴리(비닐 알콜)이 가용화될 때까지 계속한다. 전형적으로, 혼합을 15분 이상 계속한다. 탄산칼슘 슬러리와 건조한 미세 폴리(비닐 알콜) 분말의 혼합은 바람직하게는 고 전단속도에서 수행된다. 폴리(비닐 알콜)의 양은 안료 100부당 폴리(비닐 알콜) 0.1 내지 50부, 바람직하게는 안료 100부당 폴리(비닐 알콜) 3 내지 25부의 범위일 수 있다. 미세한 입자크기의 탄산칼슘 100부당 폴리(비닐 알콜) 5 내지 15부의 양이 안료를 효과적으로 결합시키는 것으로 발견되었다. 폴리(비닐 알콜)의 가용화는 주위 온도, 즉 20℃에서 수행될 수 있다.폴리(비닐 알콜)을 가용화시키는데 있어서는 가열이 필요하지 않다.
저 전단 점도는 브룩필드(Brookfield) 점도계(제 3 번 스핀들, 100rpm)에 의해 발생되는 전단속도로부터 생성되는, 유체(예를 들어, 탄산칼슘 100부당 저분자량의 부분 가수분해된 폴리(비닐 알콜) 3 내지 25부 및 고형물 28 내지 32%를 함유하는 탄산칼슘 슬러리)의 점도이다.
폴리(비닐 알콜)을 함유하는 고형물 고함량의 수성 안료 분산액은 잉크젯 용지 코팅 조성물을 제조하는데 사용될 수 있거나 잉크젯 용지 코팅 조성물로서 직접 사용될 수 있다. 본 코팅 조성물에서는 추가의 결합제 또는 분산제가 필요하지 않다. 잉크젯 용지용의 전형적인 코팅 조성물은 미세한 입자크기의 탄산칼슘 90 내지 100부, 2차 안료 0 내지 10부, 폴리(비닐 알콜) 0.1 내지 50부, 폴리에틸렌이민 또는 폴리(디알릴디메틸 암모늄 클로라이드)와 같은 양이온 염료 정착제 0 내지 3부 및 소포제 0 내지 0.3부를 함유한다.
본 발명은 본 발명을 단지 예시하기 위한 것인 하기 실시예를 고려하면 더 분명해질 것이다.
실시예 1
점도 개질 효과
미세한 입자크기의 탄산칼슘 슬러리에 미치는 저분자량의 부분 가수분해된 미세한 입자크기의 폴리(비닐 알콜)의 점도 개질 효과를 측정하였다.
젯코트TM30 침강 탄산칼슘의 분취액(고형물 25 내지 30%를 함유하는 슬러리중 500g)을 고전단 분산형 실험실 혼합기로 교반하였다. 다양한 양의 에어볼 203S 폴리(비닐 알콜) 분말(분말 입자의 99%는 180㎛ 미만의 평균 입자크기를 가짐)을 교반된 혼합물에 10초당 1%의 속도로 첨가하였다. 에어볼 203S를 첨가한 후, 혼합물의 교반을 15분 동안 계속하였다. 비교예에서는 테트라소듐 피로포스페이트 (TSPP) 분산제를 탄산칼슘 슬러리에 첨가하였다. 브룩필드 점도를 10, 20, 50 및 100rpm에서 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
젯코트 30* 에어볼 203S5부 에어볼 203S10부 에어볼 203S20부 TSPP(분산제)0.3부
고형물 28.50% 28.04% 29.72% 31.64% 27.70%
브룩필드 점도
10rpm 6960 1530 990 900 5870
20rpm 3980 810 545 550 3090
50rpm 2008 358 264 318 1308
100rpm 1152 209 165 223 690
*스페셜티 미네랄즈에 의해 슬러리로서 공급됨.
대부분의 코팅물에서, 고형물이 증가함에 따라 저 전단 점도가 증가한다. 그러나 예기치 않게도, 에어볼 203S를 젯코트 30에 첨가하면 저 전단 점도가 상당히 감소되었다. 저 전단 점도의 감소는 탄산칼슘 100부당 에어볼 203S 20부에서 고르게 되었다. 에어볼 203S를 사용하여 수득된 결과는 TSPP 분산제를 사용하여 수득된 결과보다 훨씬 더 우수하였다.
실시예 2
결합 효과
미세한 탄산칼슘 입자용 결합제로서의 에어볼 203S가 종이에 미치는 효과를 측정하였다. 종이의 비코팅된 기재 시이트를 테이프로 유리판에 고정시켰다. 코팅 배합물을 종이의 윗면 전체 폭에 부었다. 와이어가 감긴 로드를 코팅물의 윗면에 대고 종이의 길이를 끌어내림으로써 종이의 길이를 가로질러 코팅 배합물을 균일하게 도포하였다. 이어서, 습식 코팅된 시이트를 250℉에서 2분 동안 강제 공기 오븐에서 건조시켰다.
타피(Tappi)법 T514 pm-82("코팅된 판지의 표면 강도")를 이용하여 결합 효과(IGT 픽 강도(Pick Strength))를 측정하였다. IGT 픽 강도 측정의 결과를 표 2에 나타낸다.
젯코트 30(에어볼 203S무첨가) 에어볼 203S10부(100부당) 에어볼 203S20부(100부당) TSPP(분산제)0.3부(100부당)
IGT 픽 강도 결합안됨 9 14 결합안됨
*VVP = 점도×속도(킬로포이즈-센티미터/초)
이들 데이터는 에어볼 203S의 양이 젯코트 30 100부당 10부에서 20부로 증가함에 따라 결합이 개선되었음을 보여준다. 젯코트 30을 단독으로 사용하거나 젯코트 30을 TSPP와 함께 사용하면 결합이 일어나지 않았다.
실시예 3
인쇄성
코팅 배합물을 와이어가 감긴 로드를 사용하여 비코팅된 기재 시이트에 도포하고 코팅물을 250℉에서 2분 동안 건조시킴으로써, 젯코트 30과 에어볼 203S폴리(비닐 알콜)의 조합물로 코팅된 종이의 잉크젯 인쇄성을 측정하였다. 코팅제 중량은 8 내지 10g/㎡이었다. 에어볼 203S 단독 및 TSPP 0.3부와 젯코트 30의 혼합물을 비교예로서 사용하였다. 코팅된 종이를 휴렛 팩커트가 개발한 테스트 패턴을 이용하여 휴렛 팩커드 HP 560 잉크젯 프린터로 인쇄하였다. 토비아스(Tobias) JQ 200 덴시토미터를 사용하여 광학 밀도를 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
기재 시이트 에어볼 203S 에어볼 203S10부 에어볼 203S20부 TSPP 0.3부
복합 블랙 0.57 0.75 0.94 0.96 분진 발생
마젠타 0.77 N/A 1.14 1.1
옐로우 0.61 N/A 0.85 0.83
시안 1.03 1.11 1.48 1.4
모노 블랙 0.86 0.94 1.32 1.24
잉크젯 용지 코팅물에 사용되는 결합제의 잉크젯 인쇄성은 매우 중요하다. 결합제는 잉크가 안료와 함께 코팅물의 표면에 남아 있으면서 잉크 전색제가 코팅물내로 침투되도록 충분히 친수성이어야 한다. 또한, 결합제는 바람직하지 않은 계면활성제를 함유하지 않아야 하는데, 이는 코팅물의 표면 에너지에 불리한 영향을 미쳐서 잉크를 확산시킴으로써 높은 잉크 도트 게인(dot gain)을 생성하여 불량한 문자 및 이미지 형성을 야기한다. 광학 밀도가 클수록 보다 깊은 색조가 생성되었다.
표 3의 데이터는 젯코트 30과 에어볼 203S의 조합물이 에어볼 203S 단독보다 현저히 우수한 잉크젯 인쇄 광학 밀도를 제공함을 보여준다. 본원에서 에어볼 203S는 친수성을 제공하고 바람직하지 않은 계면활성제를 함유하지 않는 것으로 나타난다.
실시예 4
다른 안료와의 비교
본 실시예에서는 종이 코팅 용도로 전형적으로 사용되는 여러 가지 안료의 저 전단 점도에 미치는 에어볼 203S의 효과를 비교한다. 안료 슬러리의 분취액을 칭량하고, 필요에 따라, 목적하는 고형분 농도가 되도록 물을 첨가하였다. 이어서, 실험실형 혼합기를 사용하여 교반을 개시하였다. 교반하고 있는 안료 슬러리에 에어볼 203S를 서서히 첨가하고, 약 30분 동안 혼합을 계속하였다. 소량의 시료를 325 메쉬 스크린을 통해 세정하고 비가용화 폴리(비닐 알콜)을 체크함으로써 에어볼 203S의 완전 가용화를 체크하였다. 폴리(비닐 알콜)이 완전히 용해되었을 때, 최종 고형물을 마이크로파 기법을 통해 측정하였다. 이어서, 혼합물의 점도를 브룩필드 점도계를 사용하여 100rpm에서 측정하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
실시 번호 안료 유형 안료 % 에어볼 203S 브룩필드
1 탄산칼슘-A 12.6 70 0 85
2 탄산칼슘-A 12.6 70 5 775
3 탄산칼슘-A 12.6 70 10 3252
4 탄산칼슘-A 12.6 70 20 4560
5 탄산칼슘-A 12.6 30 0 15
6 탄산칼슘-A 12.6 30 5 19
7 탄산칼슘-A 12.6 30 10 25
8 탄산칼슘-A 12.6 30 20 40
9 탄산칼슘-B 7.1 70 0 204
10 탄산칼슘-B 7.1 70 5 400
11 탄산칼슘-B 7.1 70 10 2240
12 탄산칼슘-B 7.1 70 20 2830
13 탄산칼슘-B 7.1 30 0 14.4
14 탄산칼슘-B 7.1 30 5 18
15 탄산칼슘-B 7.1 30 10 25.1
16 탄산칼슘-B 7.1 30 20 39
17 젯코트 30 탄산칼슘 80 30 0 1152
18 젯코트 30 탄산칼슘 80 30 5 209
19 젯코트 30 탄산칼슘 80 30 10 165
20 젯코트 30 탄산칼슘 80 30 20 223
21 점토 15 70 0 241
22 점토 15 70 10 2140
23 점토 15 30 0 17.2
24 점토 15 30 10 31
25 이산화티탄 7 내지 30 70 0 125
26 이산화티탄 7 내지 30 70 10 288
실시 번호 1 내지 16 및 21 내지 26의 안료는 보다 큰 입자크기로 인해 고형물 30%에서 저점도를 갖거나, 젯코트 30(실시 번호 17 내지 20)에 비해 표면적이 감소되었다. 즉, 젯코트 30 입자는 실시예에서 다른 안료의 평균 표면적의 5 내지 8배인 평균 표면적을 가졌다. 안료 입자의 표면적이 증가함에 따라 안료 슬러리의 점도가 증가하고, 폴리(비닐 알콜)과 같은 결합제를 첨가하면 점도가 더 증가하게 된다는 것은 널리 알려져 있다. 그러나 예기치 않게도, 에어볼 203S를 젯코트 30 탄산칼슘 슬러리에 첨가한 경우(실시 번호 17 내지 20), 점도가 상당히 감소되었다. 이와 달리, 에어볼 203S를 다른 안료 슬러리 시료에 첨가한 경우(실시 번호 1내지 16 및 21 내지 26)에는 점도가 증가하였다.

Claims (17)

  1. 미세한 입자크기의 탄산칼슘을 주성분으로서 함유하는 안료 입자의, 고형물 고함량의 수성 분산액을 포함하는 종이 코팅 조성물의 제조방법으로서,
    60㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 미세한 입자크기의 탄산칼슘을 주성분으로서 함유하는 안료 입자의 수성 분산액에, 건조한 폴리(비닐 알콜) 입자를 상기 폴리(비닐 알콜) 입자가 용해될 때까지 혼합하여 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 안료 입자의 분산액을 형성하고[상기 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 안료 입자의 분산액은 안료 입자 100부당 폴리(비닐 알콜) 0.1 내지 50부를 포함하고, 상기 폴리(비닐 알콜)은 50 내지 600의 중합도를 가지며 그의 85 내지 90 몰%가 가수분해되고, 상기 폴리(비닐 알콜) 입자는 200㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는다],
    선택적으로, 다른 코팅 첨가제를 상기 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 안료 입자의 분산액과 혼합하는 것을 포함하며,
    이때, 상기 첨가된 폴리(비닐 알콜) 입자가 상기 미세한 입자크기의 탄산칼슘과 함께 작용하여 상기 안료 입자의 수성 분산액의 브룩필드(Brookfield) 점도를 저하시키는, 종이 코팅 조성물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    안료 입자의 수성 분산액이 60㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 미세한 입자크기의 탄산칼슘 90 중량% 이상을 함유하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    미세한 입자크기의 탄산칼슘이 80㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜)이 150 내지 300의 중합도를 가지며 그의 87 내지 89 몰%가 가수분해되고, 폴리(비닐 알콜) 입자가 180㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜) 수용액중의 안료 입자의 분산액이 안료 입자 100부당 폴리(비닐 알콜) 3 내지 25부를 포함하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜) 수용액중의 안료 입자의 분산액이 안료 입자 100부당 폴리(비닐 알콜) 5 내지 15부를 포함하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    코팅 조성물이 고형물 10 내지 50%를 포함하는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    코팅 조성물이 고형물 20 내지 30%를 포함하는 방법.
  9. 고형물 20 내지 30%를 함유하는 미세한 입자크기의 탄산칼슘의 수성 분산액을 포함하는 종이 코팅 조성물의 제조방법으로서,
    60㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 탄산칼슘 입자의 수성 분산액에, 건조한 폴리(비닐 알콜) 입자를 상기 폴리(비닐 알콜) 입자가 용해될 때까지 혼합하여 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 탄산칼슘 입자의 분산액을 형성하고[상기 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 탄산칼슘 입자의 분산액은 탄산칼슘 100부당 폴리(비닐 알콜) 0.1 내지 50부를 포함하고, 상기 폴리(비닐 알콜)은 150 내지 300의 중합도를 가지며 그의 87 내지 89 몰%가 가수분해되고, 상기 폴리(비닐 알콜) 입자는 180㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는다],
    선택적으로, 다른 코팅 첨가제를 상기 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 탄산칼슘의 분산액과 혼합하는 것을 포함하며,
    이때, 상기 첨가된 폴리(비닐 알콜) 입자가 상기 미세한 입자크기의 탄산칼슘과 함께 작용하여 상기 탄산칼슘 입자의 수성 분산액의 브룩필드 점도를 저하시키는, 종이 코팅 조성물의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    탄산칼슘 입자의 평균 표면적이 80㎡/g이고, 폴리(비닐 알콜) 수용액중의 탄산칼슘 입자의 분산액이 탄산칼슘 100부당 폴리(비닐 알콜) 3 내지 25부를 포함하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜) 수용액중의 탄산칼슘 입자의 분산액이 탄산칼슘 입자 100부당 폴리(비닐 알콜) 5 내지 15부를 포함하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    코팅 조성물이 고형물 20 내지 30%를 포함하는 방법.
  13. 종이 코팅 조성물에 사용하기 위한, 60㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 미세한 입자크기의 탄산칼슘의 수성 분산액의 점도를 저하시키는 방법으로서, 50 내지 600의 중합도를 갖는 폴리(비닐 알콜)을 탄산칼슘 100부당 0.1 내지 50부의 양으로 상기 수성 분산액에 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    미세한 입자크기의 탄산칼슘이 80㎡/g 이상의 평균 표면적을 갖는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜)이 150 내지 300의 중합도를 가지며 그의 85 내지 90 몰%가 가수분해되고, 폴리(비닐 알콜)이 180㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는 건조한 입자 형태인 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜)을 탄산칼슘 100부당 3 내지 25부의 양으로 첨가하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    폴리(비닐 알콜)을 탄산칼슘 100부당 5 내지 15부의 양으로 첨가하는 방법.
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