KR20030022847A - 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 - Google Patents

이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 Download PDF

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Abstract

이산화 티탄이 갖는 고불투명성 등의 특성을 보다 적절히 발현할 수 있도록 한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자, 이의 제조 방법 및 이를 배합한 복합 조성물 또는 복합체가 제공된다.
탄산화 반응 과정은 전형적으로 수산화 칼슘 슬러리를 교반하면서 이산화 탄소와 공기의 혼합 가스를 도입시켜 탄산화 반응을 수행하는 과정에 있어서, 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자를 첨가함과 함께, 이어서 혼합 가스를 도입시켜 슬러리 pH가 7에 도달하는 시점까지 반응을 계속함으로써 복합 입자를 제조한다. 또한, 생성한 복합 입자를 배합하여 제지용 도공제 또는 도료 등의 복합 조성물 또는 종이, 플리스틱 성형체, 고무 성형체 등의 복합체를 제조한다.

Description

이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 {TITANIUM DIOXIDE-CALCIUM CARBONATE COMPOSITE PARTICLES}
기술 분야
본 발명은 전료(塡料)나 안료로서 사용하는 경우, 고도의 불투명성과 착색성을 부여할 수 있는, 즉 이산화 티탄이 갖는 불투명성 등의 특성을 보다 적절하게 발현할 수 있도록 한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자, 이의 제조 방법, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 배합한 복합 조성물 또는 복합체에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 종이 또는 수지 등의 시트나 성형체에 배합할 때, 이산화 티탄의 동일량에 있어서 종래와 비교하여 효율적이고, 불투명성이나 양호한 착색성을 부여할 수 있고, 특히 제지 분야에 있어서는 배합 사용시에 저점도를 발현할 수 있고, 그 결과 고속 조업에도 대응가능한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자와 이의 제조 방법, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 전료나 안료로서 배합한 복합 조성물 또는 복합체, 예를 들어 제지용 전료 또는 도공제에 관한 것이다.
배경기술
탄산 칼슘에는 천연의 백색 석회석을 물리적으로 분쇄한 중질 탄산 칼슘과 화학적인 침전 반응에 의한 합성 탄산 칼슘이 있다. 전자인 중질 탄산 칼슘은 천연물을 분쇄하는 제조 공정이므로, 입도 분포폭이 넓고 물리적 분쇄에 독특한 불규칙한 형태를 하고 있기 때문에, 균일한 입자경이나 형태를 구비한 입자를 제조할 수 없다.
이에 대하여, 후자인 합성 탄산 칼슘은 화학적인 침전 반응에 의해 제조되기 때문에 입자경이나 형태를 일정 범위로 제어하는 것이 가능하고, 이렇게 하여 제조된 방추상, 입방체상, 주상 등의 독특한 형태와 좁은 일정 범위의 입도로 된 탄산 칼슘은 각각이 갖고 있는 형태 및 입도 등의 상이함으로 인한 특유의 기능이나 특성을 가지고 있어, 그 기능이나 특성을 살려서 제지 또는 각종 고분자 재료 분야에서 구분되어 사용되고 있다.
이러한 합성 탄산 칼슘중에서도 방추상 탄산 칼슘은 장경 1 내지 4㎛, 단경 0.2 내지 1㎛ (전자현미경법에 의한 평균경. 이하에서 나타내는 입자경도 동일함) 의 방추형을 이루고 있어, 비교적 높은 백색도 또는 경제성에서 우수하기 때문에, 주로 제지용 전료로서 대량으로 사용되고 있다. 한편, 내전되지 않고 표면에 도공되는 안료로서는 분산성이 양호한 평균 입자경이 0.1 내지 0.3㎛인 입방체상 탄산 칼슘이나, 단경 0.1 내지 0.3㎛, 장경 0.5 내지 2㎛인 주상 탄산 칼슘이 사용되는 경우가 많다.
최근, 제지업계에 있어서는, 발생하는 쓰레기의 감량화 또는 수송 비용의 삭감을 목적으로 종이가 경량화되는 경향이 있다. 종이의 경량화는, 저평량화(低坪量化), 박지화 또는 전료 배합량의 저감화 등에 의해 이루어지고 있으나, 이에 따라 종이의 불투명도가 저하되고, 인쇄부가 반대측으로부터 비쳐보인다는 문제가 생긴다. 이에 대한 대책으로서 종이에 다양한 전료를 배합하거나, 특수한 도공층을설계함으로써 불투명도를 향상시키는 시도가 많이 이루어지고 있다.
제지용 전료 또는 도공층에 배합되는 안료로서 사용되는 물질로서는 합성 탄산 칼슘이나 중질 탄산 칼슘 이외에, 카올린, 탈크, 실리카, 이산화 티탄, 플라스틱 안료 등이 있다. 이들은 각각 상이한 특성을 갖고 있어, 제조되는 종이에서 요구되는 품질에 따라 단독 또는 혼합되어 사용된다. 이중에서도 특히 이산화 티탄은 굴절율이 가장 높아, 종이의 불투명도 향상에는 가장 효과가 있다.
이산화 티탄에 관해서는, 제지용 전료 또는 도공용 안료로서는 주로 입자경 0.1 내지 0.5㎛인 입자가 사용되고 있으나, 그것은 지료 또는 도공제의 pH, 첨가되는 제지용 약제의 종류나 농도의 영향으로 용이하게 응집하는 성질을 갖고 있다. 이산화 티탄을 종이에 내전 또는 도공하는 경우에, 이산화 티탄 입자가 응집하고 있으면, 종이중의 이산화 티탄 입자의 분포가 불균질하게 되어 본래의 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 충분히 나타낼 수 없다.
그 결과, 이산화 티탄 입자가 응집 상태이면, 소망하는 불투명도를 달성하도록 하기 위해서는, 필연적으로 이산화 티탄 배합량을 다량으로 하지 않으면 안되며, 그 결과 비용적으로도 불리하게 될 뿐만 아니라, 종이의 경량화에 역행하는 것이 된다. 특히, 이산화 티탄은 다른 안료나 전료와 비교하여, 가격이 높고, 더욱이 비중도 크기 때문에, 필요한 최소한도의 이산화 티탄의 사용량으로 소망하는 불투명도를 달성하는 것이 중요해지고 있다.
한편, 이산화 티탄 입자가 단순히 분산되어 있는 상태이면, 전료로서 사용한 경우에 미세한 이산화 티탄 입자가 펄프 섬유에 얽히기 어렵고, 초지기의 배수측에누출되기 쉽기 때문에 원료에 대한 제품 비율이 낮아진다. 또한, 도공제중에 함유시킨 경우에도 이산화 티탄 입자의 미세성에 의해 도공제의 점도가 상승하고 고속 조업성을 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 이산화 티탄 입자가 단순히 분산되어 있는 상태인 경우도 전료로서의 원료에 대한 제품 비율이 낮기 때문에 사용한 이산화 티탄의 전량이 종이의 불투명도 향상에 기여할 수 없거나, 도공제의 점도 상승으로 인해 소망하는 이산화 티탄의 배합량을 실현할 수 없다는 문제가 있다. 이러한 상황중에서, 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 효율적으로 이용하고, 종이의 불투명도 향상을 목적으로 한 연구 등이 많이 행해지고 있어, 이하와 같은 제안도 이루어지고 있다.
예를 들어, 종이의 불투명도 향상을 적합하게 수행하는 안료로서는, 특개평 2-242998호 공보에 개시된 바와 같은 탈크 또는 탄산 칼슘, 점토, 카올린 등의 무기 분체 표면에 유기 바인더를 사용하여 이산화 티탄 등의 고은폐성 안료를 고착시켜 얻은 복합 분체 또는 특개평 9-286609호 공보에 개시된 바와 같은 실리카와 티타니아의 복합 입자가 제안되어 있다.
이것 이외에도, 특개평 11-217797호 공보에서는, 미도공지의 도공용 안료로서 실리카에 의해 표면처리된 이산화 티탄이 우수한 것으로 되어 있고, 또한 특허 제 2942182호 공보에서는 이산화 티탄 표면을 알루미늄 포스페이트 및 알루미나 및/또는 산화 마그네슘으로 처리하여 펄프와의 결합성이 우수한 제지용 이산화 티탄 안료를 수득하였다.
또한, 종이의 도공층에 이산화 티탄을 배합하는 것으로서는, 특개평 7-331595호 공보와 같이, 특정 입경의 침상 탄산 칼슘을 전료로서 함유하는 원지에 특정 흡유량, 특정 입경의 루틸형 이산화 티탄을 함유하는 도포액을 도포함으로써 경량이고 불투명도가 높은 인쇄용지를 얻는 기술, 또는 특개평 2000-54288호 공보에 개시되어 있는 초벌칠 도공층과 마무리칠 도공층을 갖는 오프셋 인쇄용 도공지에 있어서, 마무리칠 도공층의 안료로서 루틸형 이산화 티탄 및 탄산 칼슘을 특정 배합 조성으로 사용함으로써 고속 조업성이 우수하고 높은 불투명도가 얻어지는 기술 등이 제안되어 있다.
그래서, 이산화 티탄을 전료로서 종이에 내전하는 예로서는, 특개평 8-246389호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 지료 제조시에, 습윤 지력 증량제 첨가후부터 황산 밴드 첨가전까지 무기 전해질에 의해 일단 제타 전위를 저하시킴에 의해 불투명도, 습윤 강도, 이산화 티탄 원료에 대한 제품 비율이 우수한 멜라민 화장판, 탭 화장판 등에 사용되는 화장판용 원지인 이산화 티탄 내전지를 제조하는 방법 또는 특개평 9-217292호 공보와 같이, 방추상 탄산 칼슘과 주상 탄산 칼슘과 이산화 티탄을 소정 혼합비로 내전시켜 불투명도 또는 백색도라는 광학 특성과 물리적 특성의 밸런스가 우수한 내전지 등이 제안되고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 불투명도 향상을 적절하게 수행하는 제지용 전료 또는 안료 또는 종이를 제조하는 기술은 그 제조 공정이 복잡하다거나, 고가의 원료를 사용하여야 하고, 공업적으로 응용하는 데는 문제가 있다고 하지 않을 수 없다. 또한, 종이에 이산화 티탄을 배합하는 기술에서도, 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 어느 정도 효율적으로 발휘시키는 것이 가능하기는 하지만, 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상이라는 기능을 충분히 발휘시키고 있다고는 하기 어렵다.
더욱이, 제지 공정의 고속화가 한층 요구되는 중에 이에 대응할 수 있도록 이산화 티탄을 배합한 도공제를 얻기 위한 기술로서는 완전한 것이라고는 할 수 없다. 전술한 바와 같기 때문에, 이산화 티탄은 제지용 안료, 전료로서 종이의 불투명도 향상에 효과가 있지만, 이산화 티탄 입자의 응집이나 원료에 대한 제품 비율이 낮다는 점에 의해 그 불투명도 향상 효과를 최대한으로 이끌어내지는 않는 이외에, 제지 공정의 고속화를 저해하는 도공제의 점도 상승과 관련이 있다는 문제도 있다.
해결과제
이러한 사정을 감안하여, 본 발명자들은 종래의 이산화 티탄이 갖는 문제점을 해결하고자 검토를 거듭한 결과, 이산화 티탄과 탄산 칼슘을 종래와 같이 바인더를 사용하지 않고 비교적 간단한 공정으로 적접 담지할 수 있음을 발견하고, 이에 의해 이산화 티탄과 탄산 칼슘을 복합화함으로써 제지용, 플라스틱용, 고무용, 도료용 등에 사용되는 안료, 전료 등으로서 적합하게 사용할 수 있는 불투명도 및 착색성이 우수한 복합 입자가 얻어짐을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명의 과제는 제지용, 플라스틱용, 고무용, 도료용 등에 안료 또는 전료 등으로서 적합하게 사용되는 고불투명성 및 고착색성을 갖는, 즉 필요한 최소한도의 이산화 티탄 사용량으로 효율적으로 불투명도 및 착색성을 발휘할 수 있는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 배합한 제지용 도공제, 제지용 전료 또는 도료등의 복합 조성물, 또는 그 복합 입자를 사용한 성형체인 종이 등의 복합체를 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 및 그 제조 방법 및 이것을 배합한 복합 조성물 또는 복합체를 제공하는 것이며, 이중 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자는 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자 표면에 직접 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 고투명성 및 고착색성의 것이다.
또한, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법은 합성 탄산 칼슘의 제조 공정의 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄 입자를 첨가함에 의해 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄을 직접 담지시키는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 복합 조성물 또는 복합체는 상기 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 또는 상기 제조 방법으로 제조된 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 함유하는 제지용 전료 또는 도공제, 또는 도료 등의 각종 조성물 또는 이것을 사용하여 이루어진 종이 등의 각종 형태의 성형체이다.
그래서, 본 발명에서는, 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄 입자를 첨가함에 의해 탄산 칼슘, 특히 그 표면에 이산화 티탄 입자를 직접, 즉 유기 바인더 등의 바인더를 사용하지 않고 담지시킬 수 있음을 발견하고, 이 발견에 기초하여 완성한 것이다. 그 결과, 이것을 전료 또는 안료로서 종이, 도료 또는 플라스틱 등에 사용하는 경우에 있어서, 가열 또는 가수 등의 처리를 하여도 유기 바인더 등이 존재하는 경우와 같은 변질 또는 용해 등의 악영향이 없다는 특성을 갖는 것이다.
또한, 이의 복합 입자는 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자 표면에 담지된 것이며, 단순한 혼합물과 비교하여 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시키는 것이 가능해진다. 특히, 이 복합 입자를 제지에 응용한 경우, 초지 공정이나 도공 공정에 있어서, 이산화 티탄 입자끼리 응집함이 없고, 종이중에 또는 도공층중에 이산화 티탄 입자를 균질하게 분포시키는 것이 가능하기 때문에, 첨가한 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다.
더욱이, 이산화 티탄 입자가 보다 조립의 탄산 칼슘 입자에 담지되어 두 입자가 복합화되어 있기 때문에, 이산화 티탄 입자의 미세성에 기인하는 원료에 대한 제품 비율의 저하 또는 도공제에 배합한 경우 생기는 점도 상승의 문제를 해결할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 복합 입자가 상기한 제지 이외의 분야에 이용가능함은 물론이고, 이것에는 플라스틱, 고무, 도료 등이 있고, 이들에 배합함에 의해 불투명도 향상 또는 양호한 착색성에서 이익이 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종이에 내전된 이산화 티탄량과 불투명도와의 관계를 나타낸다.
도 2는 종이에 도공된 이산화 티탄량과 불투명도와의 관계를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하에서, 본 발명에 관하여 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 포함하여상술하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위의 기재에 의해 특정되는 것임은 물론이다. 구체적으로는, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법, 제조된 복합 입자의 성상 또는 특성, 복합 입자를 배합한 복합 조성물 및 복합체의 제조 방법 등에 관하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위의 기재에 의해 한정되는 것임은 물론이다.
본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자는 상기한 바와 같은 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자 표면에 고정되어 직접 담지되어 있는, 즉 바인더를 사용하지 않고 합성 탄산 칼슘 입자 표면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 복합 입자를 제조하는 경우에 사용하는 이산화 티탄에 관하여는, 그 제조 방법 또는 성상 등에 관하여 특히 한정되는 것은 아니고, 각종의 것이 사용가능하며, 이것에는 공업적으로 황산법 또는 염소법으로 제조되는 루틸형 이산화 티탄이나 아나타제형 이산화 티탄을 사용할 수 있다. 이산화 티탄의 담지량에 관하여는, 합성 탄산 칼슘 100중량부에 대해 0.1중량부 이상인 것이 바람직하고, 0.1중량부 미만이면 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과가 거의 발휘되지 않는다.
또한, 본 발명의 복합 입자를 제조하는 경우에 사용하는 또하나의 구성 성분인 합성 탄산 칼슘에 관하여는, 특히 제한없이 사용가능하지만, 일반적으로 제지용으로 사용되는 입자경 0.1 내지 0.3㎛의 입방체상 탄산 칼슘, 장경 1 내지 4㎛, 단경 0.2 내지 1㎛의 방추상 탄산 칼슘, 장경 0.5 내지 2㎛, 단경 0.1 내지 0.3㎛의 주상 탄산 칼슘 등이 적합하게 사용될 수 있다.
이들 중에서도, 방추상 탄산 칼슘은 이산화 티탄 입자를 가장 효율적으로 담지시키는 것이 가능한 이외에, 입방체상이나 주상과 비교하여 제조가 용이하고, 또한 비용면에서도 우수하기 때문에 탄산 칼슘의 형상으로서는 방추상 탄산 칼슘을 선택하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자는 합성 탄산 칼슘의 제조 공정인 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄을 첨가함으로써 제조되는 것이다. 즉, 본 발명에서는 이와 같이 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄 입자를 첨가함에 의해 그 입자가 합성 탄산 칼슘 표면에 담지되는 것이다. 그 결과, 본 발명에서는 바인더를 사용하지 않고 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘의 표면에 고정된 복합 입자가 형성되는 것이고, 이것이 본 발명의 특징이다.
합성 탄산 칼슘을 제조하는 방법으로서는, 수산화 칼슘 슬러리중에 탄산 가스를 취입시킴으로써 탄산 칼슘을 침전시키는 탄산 가스 화합법, 염화 칼슘과 탄산 나트륨과의 반응에 의한 염칼법, 또는 탄산 수소 칼슘과 수산화 칼슘과의 반응에 의한 수처리법 등이 공업적으로 채용되고 있고, 이 경우에는 수산화 반응 온도, 탄산화 반응 속도, 원료중의 칼슘 농도 등의 제조 조건을 조절함에 의해 입자 형상이나 입자경을 제어할 수 있다.
본 발명에서 채용할 수 있는 합성 탄산 칼슘의 제조 방법에 관하여는, 특히 한정되지 않지만, 본국에서 풍부히 산출되는 양질의 석회석을 소성하여 얻을 수 있는 생석회를 원료로 하는 탄산 가스 화합법을 이용하는 것이 일반적이고, 경제적으로도 가장 유리하다. 또한, 합성 탄산 칼슘의 제조 공정중에서 탄산화 반응 과정이란, 예를 들어 탄산 가스 화합법에 있어서는 수산화 칼슘 슬러리중에 탄산 가스를 취입시킴으로써 생성되는 칼슘 이온과 탄산 이온 또는 탄산 가스가 반응하여 탄산 칼슘을 형성하는 반응 과정이며, 다른 탄산 칼슘 제조 방법에 있어서도 칼슘과 탄산 가스 또는 탄산 이온을 반응시키는 과정을 나타낸다.
탄산화 반응 과정에서 첨가되는 이산화 티탄의 양에 관하여는 특히 제한은 없으나, 종이에 필요한 불투명도 또는 평량, 도공량 등을 고려함으로써 조절하면 된다. 보다 바람직하게는, 생성되는 탄산 칼슘 100중량부에 대해 0.1중량부 이상이 적합하다. 0.1중량부 미만이면 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과가 거의 발휘되지 않는다. 한편, 합성 탄산 칼슘 표면에 담지가능한 양에는 한계가 있기 때문에, 그 양을 초과하여 산화 티탄을 첨가하여도 반드시 좋은 결과가 얻어진다고는 할 수 없다.
또한, 이산화 티탄을 첨가하는 시기에 관하여는, 탄산화 반응이 종료하기 이전이라면, 탄산화 반응을 수행하기 전이어도, 탄산화 반응을 수행하는 도중이어도 좋다. 결국, 탄산화 반응을 수행하여 탄산 칼슘이 생성되는 과정에 있어서, 그 반응계내에 이산화 티탄 입자를 공존시킴으로써 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄의 입자를 고정시키고, 직접 담지시킬 수 있는 것이고, 이에 의해 본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 얻어진다.
단, 첨가의 시기가 탄산화 반응의 종료 직전인 경우, 탄산 칼슘 입자로의 이산화 티탄의 고정 정도가 약해지는 경향이 있는 것으로 확인되고 있고, 특히 담지되는 이산화 티탄량이 탄산 칼슘 100중량부에 대해 50중량부 이상으로 되는 경우는, 탄산화 반응 과정에 있어서 탄산화율이 95%가 되기 전에 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 탄산화율이라 함은 이하의 식으로 표현된다.
탄산화율(%)=
(탄산화 반응에 의해 생성된 탄산 칼슘중의 칼슘 중량
/반응계내에 존재하는 칼슘의 총중량) × 100
이산화 티탄 첨가후는, 탄산화 반응이 종료할 때까지 반응을 계속한다. 탄산화 반응의 종료에 관하여는, pH 측정에 의해 용이하게 알 수 있고, 예를 들어 탄산 가스 화합법의 경우, 탄산화율이 100%에 도달하기 전에는 미반응의 수산화 칼슘이 존재하기 때문에 슬러리 pH는 11 내지 13으로 알칼리성을 나타내지만, 반응이 종료하면 pH는 중성 부근까지 저하한다. 이상과 같이 하여 본 발명의 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자에 담지된 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 제조된다.
그리하여, 본 발명에 있어서는, 상기 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자는 주로 불투명도 또는 착색도의 향상을 목적으로 하여 전술한 제지용 이외에, 플라스틱, 고무 또는 도료 등에 있어서 이용가능하고, 이를 위해서 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 포함하는 조성물 또는 그 조성물로부터 형성된 성형체가 본 발명의 복합 조성물 또는 복합체이다.
그래서, 이러한 복합 조성물 또는 복합체에 관하여, 가장 유용성을 기대할 수 있는 제지용을 예로 하여 상세히 설명한다.
제지용으로 이용한 경우에 관하여는, 본 발명의 복합 입자는 종이에 내전되는 전료 및 종이에 도공되는 안료 어느 쪽으로도 응용이 가능하고, 그 복합 입자를 함유한 전료 또는 도공제가 본 발명의 복합 조성물이다.
제지용의 전료라 함은 종이의 품질 향상이나 증량의 목적으로 종이중에 내전되는 물질이고, 지료 제조 공정에 있어서 펄프 슬러리중에 사이즈제나 지력 증강제, 원료에 대한 제품 비율 향상제 등의 제지용 약제류와 함께 첨가된다. 일반적으로, 전료의 배합율(내전율)은 제조되는 종이의 종류나 품질에 따라 다르지만, 일반적으로 인쇄용지에서는 종이의 절건중량에 대해서 5 내지 30중량%, 난연지 등의 무기질지에서는 최고 90중량% 정도 배합되는 경우도 있다.
또한, 제지용의 안료라 함은 종이의 품질, 특히 표면 성상을 향상시키기 위해 종이의 표면에 도공되는 도공제중에 배합되는 물질이다. 일반적으로 도공제는 안료와 바인더를 물에 분산시킨 것이고, 도공제중의 안료 농도는 30 내지 60중량% 정도이다.
본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘을 제지용 전료로서 사용하는 경우에는, 내전되는 전료의 적어도 일부를 해당 복합 입자로 하고, 그 배합량은 무기전료에 대해서 1중량% 이상으로 하는 것이 적당하다. 또한, 도공용 안료로서 사용하는 경우에는, 도공제중에 배합되는 안료의 적어도 일부를 해당 복합 입자로 하고, 그 복합 입자의 배합량은 무기 안료에 대해 1중량% 이상으로 하는 것이 적당하다.
이렇게 하여 해당 복합 입자를 제지용 전료로서 사용함으로써 이산화 티탄과 탄산 칼슘의 단순한 혼합물과 비교하여 이산화 티탄 배합량이 동일하여도 보다 높은 불투명도를 종이에 부여하는 것이 가능해진다. 이것은 초지의 공정에 있어서,이산화 티탄끼리 응집하지 않고 종이중에 균질하게 분포시키는 것이 가능하기 때문인 것으로 생각된다.
동일하게, 도공제의 안료로서 사용하면, 배합한 이산화 티탄의 불투명도 향상 효과를 효율적으로 발휘할 수 있는 도공층을 형성시킬 수 있다. 이것도 도공의 공정에 있어서, 이산화 티탄끼리 응집하지 않고 도공층에 균질하게 분포시키는 것이 가능해진 것 때문으로 생각된다. 또한, 이렇게 하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 내전 또는 도공된 종이가 본 발명에서 언급한 복합체중의 하나이다.
더욱이, 전료로서 사용한 경우, 미세한 이산화 티탄 입자 (입자경 0.1 내지 0.5㎛ 정도) 가 보다 큰 합성 탄산 칼슘 입자 (예를 들어, 방추상 탄산 칼슘의 경우, 일차 입자의 장경이 1 내지 4㎛, 응집 입자경이 수 내지 10수㎛) 에 담지되어 있기 때문에, 원료에 대한 제품 비율이 향상된다는 잇점이 있다. 또한, 안료로서 사용한 경우, 미세한 이산화 티탄 입자가 보다 큰 합성 탄산 칼슘 입자에 담지되어 있기 때문에, 이산화 티탄의 미세성에 기인하는 도공제의 점도 상승을 억제하는 것도 가능해진다.
이상의 설명에 있어서, 제지를 예로 하여 본 발명의 복합 조성물 및 복합체에 관하여 언급하였으나, 본 발명의 복합 입자는 제지 이외의 분야에도 이용가능하고, 불투명성이나 양호한 착색성이 요구되는 용도에 있어서 효과적이다. 그 이용 태양은 전료 또는 안료로서 플라스틱, 고무, 도료 등이 있고, 이 경우에 있어서 복합 입자를 함유한 미성형 조성물이 본 발명의 복합 조성물이고, 이것을 사용하여 형성한 성형체인 플라스틱제 케이스, 플라스틱 필름, 판상 고무, 도막 부착 금속또는 도막 부착 목판 등이 본 발명의 복합체이다. 또한, 이 복합 입자를 도료용으로 이용한 경우에는, 이산화 티탄 입자의 비중이 크기 때문에 이산화 티탄의 침강 분리를 방지할 수 있다.
실시예 및 비교예
다음으로, 본 발명에 관한 복합 입자를 제조하는 실시예 및 비교예, 및 이것을 이용하는 복합 조성물과 복합체의 실시예 및 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며 특허청구범위에 의해 특정되는 것임은 물론이다.
[실시예 1]
공업용 생석회 135g을 70℃로 가온시킨 수도수 1L중에 투입하고, 30분 동안 교반시켜 생석회를 소화시킨 후, 100메쉬 망체로 소화 잔사를 제거한 후, 수도수를 가해 농도 80g/L의 소석회 슬러리 2.0L를 제조하였다. 소석회 슬러리에 평균 입자경 0.25㎛의 루틸형 이산화 티탄 (石原産業 CR-50) 6.0g을 첨가한 후, 슬러리 온도를 30℃로 조절한 후, 교반하면서 탄산 가스를 0.35L/분의 속도로 도입하고, 탄산화 반응을 수행하였다. 슬러리 pH가 7이 된 시점에서 반응을 종료시키고, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 2.5중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 2.6중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 2]
이산화 티탄의 첨가량을 20.0g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 8.7중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 9.6중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 3]
이산화 티탄의 첨가량을 60.0g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 26.5중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 36.4중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 4]
이산화 티탄을 평균 입자경 0.15㎛의 아나타제형 이산화 티탄 (石原産業 A-100) 으로 하고, 그 첨가량을 20.0g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 8.6중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 9.6중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 5]
이산화 티탄의 첨가량을 30.0g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 13.0중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 15.1중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일하게 조작하여 소석회 슬러리를 제조한 후, 슬러리 온도를 30℃로 조절한 후, 교반하면서 탄산 가스를 0.35L/분의 속도로 도입하고, 탄산화 반응을 개시하였다. 탄산화 개시로부터 5분 (탄산화율 5%) 이 경과한 시점에서 평균 입자경 0.25㎛의 루틸형 이산화 티탄 (石原産業 CR-50) 45.0g을 첨가하고, 이어서 탄산화 반응을 계속하고, 슬러리의 pH가 7이 된 시점에서 반응을 종료시켰다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 17.0중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 20.5중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 7]
이산화 티탄의 첨가를 탄산화 반응 개시로부터 30분이 경과한 시점 (탄산화율 29%)에서 수행한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 17.0중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 20.5중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 8]
이산화 티탄의 첨가량을 20.0g, 첨가 시기를 탄산화 반응 개시로부터 60분이 경과한 시점 (탄산화율 58%) 으로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 8.7중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 9.6중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[실시예 9]
이산화 티탄의 첨가량을 6.0g, 첨가 시기를 탄산화 반응 개시로부터 100분이 경과한 시점 (탄산화율 97%) 으로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다. 수득한 생성물에 관하여 화학 분석을 수행한 결과, 이산화 티탄 함유량이 2.5중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 2.6중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄 입자가 담지되어 있고 단독의 이산화 티탄 입자는 확인되지 않았다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일하게 조작하여 농도 80g/L의 소석회 슬러리 2.0L를 제조하고, 이것에 교반하면서 탄산 가스를 0.35L/분의 속도로 도입하여 탄산화 반응을 수행하였다. 슬러리 pH가 7이 되어 탄산화 반응이 종료한 시점에서 평균 입자경 0.25㎛의 루틸형 이산화 티탄 (石原産業 CR-50) 10.0g을 첨가하고, 탄산 가스를 도입하면서 30분간 교반을 계속하였다. 수득한 생성물을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면과 이산화 티탄 입자는 관찰되었으나, 양자는 독립적인 형태이고, 단순한 혼합물이었다.
[비교예 2]
이산화 티탄의 첨가량을 0.15g으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다.
수득한 생성물을 화학 분석한 결과, 이산화 티탄 함유량이 0.07중량%였다 (탄산 칼슘 100중량부에 대하여 이산화 티탄 0.07중량부). 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘 표면에 극미량의 이산화 티탄 입자가 담지되어 있는 것이 확인되었다.
[비교예 3]
이산화 티탄을 첨가하지 않고 실시예 1과 동일하게 조작하여 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다. 수득한 생성물을 화학 분석한 결과, 이산화 티탄 함유량이 0.001중량% 이하였다. 또한, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 장경 2.0㎛, 단경 0.4㎛의 방추상 탄산 칼슘만이 확인되었다.
[복합 입자를 내전한 종이를 제작하는 이용실시예 등에 관하여]
복합 입자를 내전한 종이와, 이것을 내전하지 않은 종이를 제조하여, 불투명도 등의 특성을 비교하였다.
<이용실시예 1 내지 3>
실시예 1 내지 3에서 수득한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 전료로 하고, 해당 복합 입자를 14.5중량부, LBKP 70%와 NBKP 30%의 혼합 펄프 (c.s.f.=450ml) 85.4중량부, 양이온성 유기계 고분자 응집제 5% 용액 0.1중량부를 포함하는 지료를 제조하고, 각형 수초 시험기로 평량 약 70g/㎡, 전료 내전율 약 10중량%의 복합 입자를 내전한 종이를 제작하였다.
<이용비교예 1>
비교예 3에서 수득한 방추상 탄산 칼슘만을 전료로 한 것 이외에는, 이용실시예 1 내지 3과 동일한 조건에서 무기 내전지를 제작하였다.
<이용비교예 2>
비교예 2에서 수득한 생성물을 전료로 한 것 이외에는 이용실시예 1 내지 3과 동일한 조건에서 무기 내전지를 제작하였다.
<이용비교예 3 내지 5>
이산화 티탄 (石原産業 CR-50) 과 탄산 칼슘 (비교예 3에서 수득한 것) 의 혼합물을 전료로 한 것 이외에는 이용실시예 1 내지 3과 동일한 조건에서 무기 내전지를 제작하였다. 또한, 이산화 티탄과 탄산 칼슘의 혼합 비율은 표 1에 나타낸 바와 같다.
전료 무기 내전지의 물성 ·조성 이산화티탄의원료에 대한 제품 비율
전료의종류 전료의 성분 평량 내전율 내전 성분 불투명도
탄산칼슘 이산화티탄 탄산칼슘 이산화티탄
중량% 중량% g/㎡ 중량% 중량% 중량% ··· %
이용실시예1 실시예 1의 복합입자 96.6 2.5 70.8 10.9 10.4 0.27 83.8 74.5
이용실시예2 실시예 2의 복합입자 90.7 8.7 70.2 10.7 9.5 0.99 85.1 78.5
이용실시예 3 실시예 3의 복합입자 72.8 26.5 70.4 10.6 7.7 2.8 87.6 72.9
이용비교예1 비교예 3의 탄산칼슘 98.9 <0.001 70.9 10.9 10.6 ··· 82.6 ···
이용비교예2 비교예 2의 생성물 98.8 0.07 70.7 10.8 10.5 0.008 82.6 78.8
이용비교예3 이산화티탄과 탄산칼슘의 혼합물 94.1 5.0 70.9 10.4 9.7 0.37 83.0 51.0
이용비교예4 이산화티탄과 탄산칼슘의 혼합물 85.4 14.0 70.4 10.7 9.5 1.00 83.8 49.3
이용비교예 5 이산화티탄과 탄산칼슘의 혼합물 59.3 40.0 70.5 10.1 7.3 2.66 85.5 45.9
[내전지의 특성 평가]
이용실시예 1 내지 3 및 이용비교예 1 내지 5에서 수득한 무기 물질을 내전한 종이의 물성 측정 및 화학 분석의 결과를, 사용한 전료의 조성과 함께 표 1에, 또한 내전된 이산화 티탄량과 불투명도와의 관계를 도 1에 나타낸다. 또한, 불투명도의 측정에 관하여는, JIS P8138 「종이의 불투명도 시험 방법」에 준거하였다.
도 1로부터 간단히 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 전료로서 사용하여 제조한 무기 물질을 내전한 종이는, 이산화 티탄과 탄산 칼슘의 단순한 혼합물을 사용한 것과 비교하여, 이산화 티탄의 단위량당 불투명도가 높아, 본 발명의 복합체는 이산화 티탄의 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다.
[복합 입자를 함유한 제지용 도공제의 제조 및 이것을 사용하여 도공지를 제작하는 이용실시예에 관하여]
본 발명의 복합 입자를 함유하는 도공제와 이것을 함유하지 않는 도공제 둘 모두를 제조하고, 그 후 다시 두 도공제를 사용하여 각각 도공지를 제조하고, 두 도공지에 관하여 불투명도 등의 특성을 비교하였다.
<이용실시예 4 및 5>
실시예 4 및 5에서 수득한 복합 입자를 안료로 사용하고, 해당 복합 입자 100중량부, 스티렌 부타디엔 라텍스 10중량부, 폴리아크릴산 소다계 분산제 0.2중량부 (모두 고형분으로서) 를 카우레스 분산기로 이온 교환수중에 분산시킨 후, 적량의 암모니아수 및 이온교환수를 가하여, pH가 9.5에서 고형분 농도가 45중량%인 제지용 도공제를 제조하였다. 이어서, 제조한 도공제를 평량 70g/㎡의 원지에 자동 도공 장치 (테스다 산업) 를 사용하여 한쪽 면에만 도공한 후, 드럼 드라이어로 건조하여 약 12g/㎡의 도공층을 갖는 도공지를 제작하였다.
<이용비교예 6>
비교예 3에서 수득한 방추상 탄산 칼슘을 안료로 사용한 것 이외에는, 이용실시예 4 및 5와 동일하게 제지용 도공제를 제조하고, 이용실시예 4 및 5와 동일한 조건에서 도공지를 제작하였다.
<이용비교예 7>
비교예 2에서 수득한 생성물을 안료로 사용한 것 이외에는, 이용실시예 4 및 5와 동일하게 제지용 도공제를 제조하고, 이용실시예 4 및 5와 동일한 조건에서 도공지를 제작하였다.
<이용비교예 8 및 9>
안료로서, 소정 비율로 혼합한 이산화 티탄 (石原産業 A-100) 과 탄산 칼슘 (비교예 3에서 수득한 것) 의 혼합물을 이용한 것 이외에는, 이용실시예 4 및 5와 동일하게 제지용 도공제를 제조하고, 이용실시예 4 및 5와 동일한 조건에서 도공지를 제작하였다.
[도공지의 특성 평가]
이용실시예 4, 5 및 이용비교예 6 내지 9에서 수득한 도공지의 물성을, 사용한 도공제의 조성 및 도공량과 함께 표 2에, 또한 도공된 이산화 티탄량과 불투명도와의 관계를 도 2에 나타낸다. 또한, 불투명도의 측정에 관하여는, 무기 물질을 내전한 종이의 경우와 동일하게 JIS P8138에 준거하였다.
안료 도공지의 물성 ·조성
안료의 종류 안료의 성분 도공량 불투명도
탄산칼슘 이산화티탄
중량% 중량% g/㎡ ···
이용실시예 4 실시예 4의복합입자 90.7 8.6 12.0 93.4
이용실시예 5 실시예 5의복합입자 86.2 13.0 11.9 93.9
이용비교예 6 비교예 3의탄산칼슘 98.9 <0.001 12.0 91.2
이용비교예 7 비교예 2의생성물 98.8 0.07 12.1 91.3
이용비교예 8 이산화티탄과탄산칼슘의혼합물 90.7 8.6 12.2 92.3
이용비교예 9 이산화티탄과탄산칼슘의혼합물 86.2 13.0 12.0 92.8
표 2로부터 간단히 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 안료로서 함유하는 도공제를 사용하여 제조한 도공지는, 이산화 티탄과 탄산 칼슘의 단순한 혼합물을 사용한 것과 비교하여, 이산화 티탄의 단위량당 불투명도가 높아, 이산화 티탄의 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다.
[복합 입자로 이루어진 폴리에틸렌용 전료의 제조 및 이것을 사용하여 폴리레틸렌 시트를 제작하는 이용실시예 등에 관하여]
본 발명의 복합 입자로 이루어진 전료와 이것을 함유하지 않는 전료를 제조하고, 그 후 다시 두 전료를 사용하여 각각 폴리에틸렌 시트를 제조하고, 두 폴리에틸렌 시트에 관하여 불투명도 등의 특성을 비교하였다.
<이용실시예 6>
실시예 1에서 수득한 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 슬러리 (고형분 농도 13중량%) 1kg을 60℃로 가온한 후, 혼합 지방산 나트륨염 3.9g을 이온 교환수에 용해시킨 것을 첨가하고 10분간 교반하였다. 그 후, 탈수 건조시켜 지방산 처리 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 수득하였다. 수득한 지방산 처리 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 전료로 하고, 이하에서 나타내는 조건에서 폴리에틸렌 시트를 제작하였다.
고밀도 폴리에틸렌 100중량부, 지방산 처리 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 30중량부, 산화방지제 (n-옥타데실-3-(4'-3',5'-디-t-부틸페닐)프로피오네이트) 0.05중량부 및 중화제 (칼슘 스테아레이트) 0.05중량부를 충분히 혼합하고, 230℃로 설정된 이축압출기로 펠렛화하였다.
수득한 펠렛을 T 다이법에 의해 두께 600㎛의 시트로 성형하고, 130℃에서 종방향으로 1.2배, 횡방향으로 5배 연신시키고, 두께 100㎛의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 내전한 폴리에틸렌 시트를 제작하였다.
<이용비교예 10>
실시예 1과 동일한 비율의 이산화 티탄 (石原産業 CR-50) 과 탄산 칼슘 (비교예 3에서 수득한 것) 의 혼합물을 이용한 것 이외에는, 이용실시예 6과 동일한 조작으로 전료 제조용 지방산 처리 및 폴리에틸렌 시트의 제작을 수행하였다.
<이용비교예 11>
비교예 3에서 수득한 방추상 탄산 칼슘만을 전료로 한 것 이외에는, 이용실시예 6과 동일한 조작으로 전료 제조용 지방산 처리 및 폴리에틸렌 시트의 제작을수행하였다.
[폴리에틸렌 시트의 특성 평가]
이용실시예 6 및 이용비교예 10, 11에서 수득한 폴리에틸렌 시트의 불투명도를, 사용한 전료의 조성과 함께 표 3에 나타낸다. 또한, 불투명도의 측정에 관하여는, 무기 물질을 내전한 종이의 경우와 동일하게 JIS P8138의 방법을 그대로 적용하였다. 표 3으로부터 간단히 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 전료로 한 폴리에틸렌 시트는, 이산화 티탄과 탄산 칼슘의 단순한 혼합물을 전료로 사용한 경우와 비교하여, 이산화 티탄의 단위량당 불투명도가 높아, 이산화 티탄의 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다.
전료의 종류 전료의 성분 불투명도
이산화티탄 탄산칼슘
중량% 중량% ···
이용실시예 6 실시예 1의 복합입자(지방산처리) 2.5 96.6 86.4
이용비교예 10 이산화티탄과 탄산칼슘의 혼합물(지방산처리) 2.5 96.6 85.1
이용 비교예 11 비교예 3의 탄산칼슘(지방산처리) <0.001 98.9 83.7
산업상의 이용가능성
본 발명의 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자는 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자에 담지된 것이며, 단순한 혼합물과 비교하여 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다. 또한, 이산화 티탄 입자가 보다 조립의 탄산 칼슘 입자 표면에 담지되어 양 입자가 복합화되어 있기 때문에, 이산화 티탄 입자의 미세성으로 인한 원료에 대한 제품 비율의 저하 또는 도공제에 배합되는 경우의 점도 상승이라는 문제를 해결할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 이 복합 입자를 제지에 사용하는 경우, 초지 공정이나 도공 공정에 있어서 이산화 티탄 입자끼리 응집하지 않고, 종이중 또는 도공층중에 이산화 티탄 입자를 균질하게 분포시킬 수 있기 때문에, 첨가한 이산화 티탄이 갖는 불투명도 향상 효과를 보다 효율적으로 발휘시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 입자는 상기 제지 이외의 기타 분야인 플라스틱, 고무 도료 등의 불투명도 향상에도 효과적이고, 이 경우에도 상기 제지의 경우와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄 입자를 첨가함으로써 탄산 칼슘의 표면에 이산화 티탄 입자를 직접, 즉 유기 바인더 등의 바인더를 사용하지 않고 고정시킨 것이다. 이 때문에, 전료 또는 도공제 등으로서 종이 또는 플라스틱 등에 사용하는 경우에 있어서 가열 또는 가수 등의 처리가 수행되어도 유기 바인더 등이 존재하는 경우와 같은 악영향이 없다는 특성도 갖는 것이다. 또한 이산화 티탄 입자는 탄산 칼슘 내부가 아니라 표면에 담지되어 있기 때문에 불투명성 향상에서 매우 효율적으로 공헌할 수 있다.

Claims (12)

  1. 평균 입자경 0.1 내지 0.5㎛의 이산화 티탄 입자가 합성 탄산 칼슘 입자 표면에 직접 담지되어 있음을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자.
  2. 제 1항에 있어서, 합성 탄산 칼슘에 담지되는 이산화 티탄 중량이 합성 탄산 칼슘 100중량부에 대해 0.1중량부 이상임을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 합성 탄산 칼슘이 방추상 탄산 칼슘임을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자.
  4. 합성 탄산 칼슘의 제조 공정의 탄산화 반응 과정에 있어서, 이산화 티탄 입자를 첨가함으로써 탄산 칼슘 표면에 이산화 티탄을 직접 담지시킴을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 이산화 티탄의 평균 입자경이 0.1 내지 0.5㎛임을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 생성되는 합성 탄산 칼슘 100중량부에 대해0.1중량부 이상이 되도록 이산화 티탄을 첨가함을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법.
  7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 합성 탄산 칼슘이 방추상 탄산 칼슘임을 특징으로 하는 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자의 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 기재된 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자 또는 제 4항 내지 제 7항중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 제조된 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자를 함유함을 특징으로 하는 복합 조성물 또는 복합체.
  9. 제 8항에 있어서, 형태가 제지용 도공제, 제지용 전료 또는 종이임을 특징으로 하는 복합 조성물 또는 복합체.
  10. 제 9항에 있어서, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 무기 안료에 대해 1중량% 이상 함유된 제지용 도공제임을 특징으로 하는 복합 조성물.
  11. 제 9항에 있어서, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 무기 안료에 대해 1중량% 이상 함유된 종이임을 특징으로 하는 복합체.
  12. 제 9항에 있어서, 이산화 티탄-탄산 칼슘 복합 입자가 도공된 무기 안료에대해 1중량% 이상 함유된 도공지임을 특징으로 하는 복합체.
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