KR20110101140A - 코팅 착색 조성물과 상기 조성물로 코팅된 종이 또는 판지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 안료와, 임의적으로 코팅 조성물에 사용된 공지된 첨가제와, 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 결합제 대체물을 포함하는 종이 및/또는 판지용 코팅 착색 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 기재된 코팅 착색 조성물로 코팅된 종이 또는 판지에 관한 것이다.

Description

코팅 착색 조성물과 상기 조성물로 코팅된 종이 또는 판지{COATING COLOUR COMPOSITION AND PAPER OR PAPERBOARD COATED WITH IT}
본 발명은, 첨부된 특허청구범위의 전제부에 기재된 코팅 착색 조성물(coating colour composition) 및 종이 또는 판지에 관한 것이다. 본 발명은 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 사용하는 방법에 관한 것이다.
종이와 판지는 특히 종이의 강도, 인쇄성 및 외관, 예를 들어 평활도 및 광택을 개선하기 위해 서로 다른 코팅 착색 조성물로 코팅된다. 통상적인 코팅 조성물은 주로 안료 및 결합제, 및 공결합제, 방부제, 분산제, 탈형제, 윤활제, 경화제 및 형광 광택제와 같은 가능한 다른 첨가제를 포함한다.
코팅 조성물에서 결합제의 역할은 안료 입자를 서로 그리고 원지에 결합하는 것이다. 결합제는 또한 코팅 조성물의 유동성에 대해 영향을 줄 수 있다. 대표적 합성 결합제는 부타디엔, 스티렌, 비닐 아세테이트, 부틸 아크릴레이트 및 아크릴산 단량체에 근거한 중합체이다. 이러한 중합체 분산액은 편의상 라텍스 결합제로 명명되며, 약 0.1 - 0.2㎛의 입자 크기를 갖는다. 라텍스 결합제는 합성 화합물이므로, 이들의 가격은 비교적 높다. 따라서, 조성물 및 생성된 코팅지의 특성을 손상시키지 않으면서 코팅 조성물 중의 결합제의 양을 최소화시키는 것이 유리하다.
표면 사이징제로서의 스티렌/아크릴레이트 공중합체는 공지되어 있다. 미국 특허 6,426,381에는 표면 사이징을 위해 사용될 수 있는 스티렌/(메트)아크릴레이트 공중합체가 기술되어 있다.
JP 58/115196에는 전분의 존재하에 스티렌과 아크릴레이트를 그래프트 공중합시킴으로써 제조되는 수용성 종이 강도 증가제가 기술되어 있다. 제제는 종이의 강도 및 사이징 정도를 개선하는 것으로 여겨진다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 최소화하거나 심지어는 제거할 수 있는 코팅 착색 조성물을 제공하는 것이다.
목적은 또한 코팅된 종이 또는 판지의 강도 특성을 개선하는 코팅 착색 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 코팅지의 강도 특성을 손상시키지 않고 결합제의 양을 감소시킬 수 있는 코팅 착색 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 하기에서 독립항의 특징부에 제공되는 특징을 갖는 방법 및 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따르는 종이 및/또는 판지용의 대표적 코팅 착색 조성물은
- 안료,
- 코팅 조성물에 사용되는 임의적으로 공지된 첨가제, 및
- 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 결합제 대체물을 포함한다.
본 발명에 따르는 대표적 종이 또는 판지는 본 발명에 따르는 코팅 착색 조성물로 코팅된다.
현재, 놀랍게도, 작은 벽-한정 입자 크기를 갖는 스티렌과 아크릴레이트의 공중합체를 포함하는 결합제 대체물을 사용함으로써, 코팅 착색 조성물에 사용되는 통상적인 라텍스 결합제의 전무 또는 일부를 대체하고, 동시에, 개선된 강도 특성을 갖는 코팅지를 얻을 수 있음이 발견되었다. 또한, 코팅지의 강도의 임의의 현저한 손상 없이 통상적인 결합제의 양이 감소될 수 있다. 결합제 대체물이 코팅 조성물에서 주결합제 또는 단독 결합제로서 사용되는 경우에, 명백히 증강된 표면 강도 특성을 갖는 코팅지가 얻어질 수 있다. 다른 한편으로는, 결합제 대체물이 통상적인 결합제의 일부를 대체하기 위해 사용되는 경우, 종이의 강도 특성의 손상 없이 전체 결합제의 양이 20 - 30%까지 쉽게 감소될 수 있음이 밝혀졌다. 전체 결합제의 양의 감소는 이와 관련된 비용을 자연스럽게 감소시킨다.
스티렌 아크릴레이트 공중합체의 작은 입자 크기가 생성된 코팅지의 강도 특성에 이러한 효과를 갖는다는 점은 놀라운 점이다. 이론에 결부시키지 않고, 증가된 표면적이 이러한 효과에 반응성일 수 있는 것으로 추측될 수 있다.
결합제 대체물로서 사용되는 스티렌 아크릴레이트 공중합체는 에틸렌적으로 불포화된 단량체의 공중합에 의해 얻어질 수 있다. 적합한 스티렌 단량체는 스티렌 및 α-메틸스티렌과 같은 치환된 스티렌 또는 비닐톨루엔 또는 이들의 혼합물이고, 적합한 아크릴레이트 단량체는 C1-C4-알킬 아크릴레이트, C1-C4-알킬 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물, 예를 들어 n-부틸, 이소-부틸, 삼차-부틸 또는 2-부틸 아크릴레이트 및 상응하는 부틸 메타크릴레이트이며; 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트 또는 프로필 메타크릴레이트, 2개 이상의 이성질체 부틸 아크릴레이트의 혼합물이 바람직하고, n-부틸 아크릴레이트와 메틸 메타크릴레이트의 혼합물이 특히 바람직하다. 본 발명의 하나의 가장 바람직한 실시예에 따라, n-부틸 아크릴레이트와 삼차-부틸 아크릴레이트의 혼합물이 중합에 사용된다. 2개의 단량체의 혼합물에 대해, 혼합비는 10:90 내지 90:10일 수 있다.
바람직하게는, 결합제 대체물은 전분을 포함하는 스티렌 아크릴레이트 공중합체이다. 스티렌 아크릴레이트 공중합체는 미국 특허 6,426,381에 기술된 바와 같이 얻어질 수 있으며, 즉, 전분의 존재하에 에틸렌적으로 불포화된 단량체의 자유 라디칼 에멀션 공중합체 의해 얻어질 수 있다. 전분은 감자, 쌀, 옥수수, 찰옥수수, 밀, 보리 또는 타피오카 전분과 같은 임의의 적합한 천연 전분일 수 있으며, 감자 전분이 바람직하다. 80% 초과, 바람직하게는 95% 초과의 아밀로펙틴 함량을 갖는 전분이 유리하다. 전분은 또한 변형될 수 있으며, 예를 들어, 음이이온화, 양이온화 또는 분해될 수 있다. 음이온화된 전분은 카르복실레이트 또는 포스페이트 기와 같은 음이온성 기를 포함하며, 양이온화된 전부은 사차화된 암모늄 기와 같은 양이온성 기를 포함한다. 글루코오스 단위당 평균으로 전분 중의 음이온성/양이온성 기의 수를 나타내는 치환도(DS)는 대표적으로 0.01 - 0.20이다. 음이온성 및 양이온성 기 둘 모두를 포함하는 양쪽성 전분이 스티렌 아크릴레이트 공중합체의 제조에 사용될 수 있다. 분해된 전분은 전분을 산화성, 열적, 산성 또는 효소 분해시킴으로써 얻어지며, 산호성 분해가 바람직하다. 차아염소산염, 퍼옥소디설페이트, 과산화수소 또는 이들의 혼합물이 산화제로서 사용될 수 있다. 분해된 전분은 대표적으로 중량평균 분자량(Mn) 500 - 10,000을 가지며, 이는 공지된 겔 크로마토그래피 방법에 의해 결정될 수 있다. 고유 점도는 예를 들어 공지된 점도측정법에 의해 결정하여 대표적으로 0.05 내지 0.12 dl/g이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 사용되는 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 얻기 위해, 전분 대신에, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 캐리진, 셀룰로오스, 키토산, 키틴, 덱스트린, 구아 검(구아란) 및 다른 갈락토만난, 아라비아 검, 헤미셀룰로오스 성분 및 풀룰란과 같은 유리 히드록실기를 함유하는 임의의 다른 다당류가 사용될 수 있다. 기재된 다당류 중에서 덱트트린이 더욱 바람직하며, 즉, 스티렌 아크릴레이트 공중합체는 덱스트린을 포함한다.
결합제 대체물은 10 - 50%, 바람직하게는 20 - 50%, 더욱 바람직하게는 21 - 29%, 가장 바람직하게는 35 - 40%의 고체 함량을 갖는 수성 중합체 분산액의 형태로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 수성 분산액으로서 결합제 대체물의 평균 입자 크기는 20nm 이상, 바람직하게는 25nm 이상, 더욱 바람직하게는 30nm 이상, 더욱더 바람직하게는 35nm 이상, 가장 바람직하게는 40nm 이상, 및 90nm 미만, 바람직하게는 80nm 미만, 더욱 바람직하게는 70nm 미만, 더욱더 바람직하게는 60nm 미만, 가장 바람직하게는 50nm 미만이다. 일반적으로, 결합제 대체물의 평균 입자 크기는 100nm 미만이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 수성 분산액으로서 결합제 대체물의 평균 입자 크기는 20 - 100nm, 바람직하게는 30 - 80nm, 더욱 바람직하게는 40 - 70nm, 가장 바람직하게는 60 - 70nm이다. 결합제 대체물의 평균 입자 크기는 예를 들어 맬버른 제타마스터(Malvern Zetamaster) 장치를 사용하여 광자 상관 분광법에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 코팅 조성물은 결합제 대체물 이외에 또한 라텍스 결합제를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 대표적 합성 라텍스 결합제는 스티렌 부타디엔(SB) 라텍스, 스티렌 아크릴레이트(SA) 라텍스 또는 폴리비닐 아세테이트(PVAc) 라텍스와 같은 당분야에 공지된 라텍스이다. 바람직하게는, 라텍스 결합제는 스티렌 부타디엔(SB) 라텍스이다. 라텍스 결합제는 코팅 조성물의 주결합제로서 고려될 수 있으며, 이의 양은 본 발명에 따르는 결합제 대체물을 사용함으로써 감소된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 코팅 조성물 또한 결합제 대체물 및 가능한 주결합제 이외에, 또한 전분 결합제를 포함할 수 있으며, 이 전분은 음이온성 또는 양이온성일 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 대표적 안료는 탄산칼슘, 카올린, 하소된 카올린, 탈크, 이산화티탄, 석고, 쵸크, 새틴 화이트, 황산바륨, 규산 나트륨 알루미늄, 수산화알루미늄 또는 이들의 임의의 혼합물이다. 탄산칼슘은 탄산칼슘 분쇄 탄산칼슘(GCC) 또는 침전 탄산칼슘(PCC) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 안료는 탄산칼슘이다. 코팅 조성물에 사용되는 안료의 입자 크기 D50은 대표적으로 5㎛ 미만이다.
본 출원에서, 코팅 착색 혼합물의 조성은 100의 안료 값의 총량을 제공하고 전체 안료의 양(pph)과 비교하여 다른 성분의 양을 계산함으로써 주어진다. 모든 성분의 비율은 활성 성분으로서 주어진다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 결합제 대체물은 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 알코올(PVOH), 전분, 카세인 또는 단백질과 같은 통상적인 공결합제와 함께 사용될 수 있다. 코팅 조성물 중의 공결합제의 양은 정상적으로 0.05 - 3 부이다. 전분의 경우에, 양은 0.05 - 12 부, 바람직하게는 0.1 - 10 부일 수 있다.
본 발명에 따르는 코팅 착색 조성물에, 또한 조성물의 특성 및 취급을 개선시키거나 이에 바람직한 작용성을 제공하기 위해 소량의 통상적인 첨가제가 첨가될 수 있다. 가능한 첨가제는 예를 들어 방부제, 분산제, 탈포제, 윤활제 및 형광 광택제이다. 다른 첨가제의 양은 정상적으로 0 - 3 부이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 코팅 착색 조성물은
- 안료 100 부,
- 결합제, 바람직하게는 라텍스 결합제 0 - 12 부,
- 결합제 대체물 1.5 - 9 부, 및
- 공지된 첨가제 0 - 3 부를 포함하며, 단, 결합제와 결합제 대체물의 총량은 5 부 이상이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 코팅 착색 조성물은
- 안료 100 부,
- 전분 4 - 12 부,
- 결합제, 바람직하게는 라텍스 결합제 3 - 6 부,
- 결합제 대체물 2 - 4 부, 및
- 공지된 첨가제 0 - 3 부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 코팅 착색 조성물은
- 안료 100 부,
- 결합제 4 - 5 부,
- 결합제 대체물 2 - 3 부, 및
- 공지된 첨가제 0 - 3 부를 포함한다.
본 발명에 따르는 착색 코팅은 통상적인 방식으로 제조될 수 있으며, 즉, 안료 슬러리는 관례에 따라 첨가되는 바와 같이 분산액 형태의 결합제 대체물 및 가능한 다른 첨가제와 혼합된다. 결합제 대체물 이외에 통상적인 결합제가 사용되는 경우, 이는 또한 관례에 따라 코팅 착색 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명에 따르는 결합제 대체물을 사용하는 경우에 기존의 장치 및 공정이 사용될 수 있으므로, 장치의 고가의 변형은 필요하지 않다.
대표적으로, 본 발명에 따르는 착색 코팅은 60 - 74%, 바람직하게는 63 - 72%, 더욱 바람직하게는 65 - 71%의 고체 함량 및 2500 mPas 미만, 대표적으로 1000 - 2000 mPas를 갖는다. 점도는 100 rpm의 속도 및 스핀들 3 또는 4를 사용하여, 브룩필드 점도계, 타입 DV-II를 사용함으로써 측정된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 코팅 착색 조성물은 종이 또는 판지 표면 상에 단일 또는 다중 코팅층으로 도포된다. 적용된 코팅 방법은 예를 들어 블레이드, 로드, 필름 트랜스퍼 또는 에어 브러시 코팅을 포함한다. 도포된 코팅 중량은 대표적으로 5 - 30 g/㎡/면이다. 하나의 도포된 코팅층에서, 코팅 중량은 일반적으로 5 - 16 g/㎡/면, 더욱 대표적으로 6 - 14 g/㎡/면, 가장 대표적으로 8 - 12 g/㎡/면이다.
본 발명은, 코팅된 종이 또는 판지의 강도 특성을 개선하고, 코팅지의 강도 특성을 손상시키지 않으면서 결합제의 양을 감소시킬 수 있는 코팅 착색 조성물을 제공하는 효과를 갖는다.
예
다음의 비제한적 예는 본 발명의 일부 실시예를 예시한다.
음이온성 전분의 존재하에 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 결합제 대체물의 제조(일반적 기술)
67 g의 양으로 산화적으로 분해된 감자 전분(Perfectamyl® A 4692)을 환류 응축기를 갖는 2ℓ 3-구 플라스크 내에서 일정한 교반 하에 탈염수 536 g 중에 분산시켰다. 전분을 85℃로 가열함으로써 용해시켜서, FeSO4 x 7H2O의 1% 수용액(0.72mmol) 20.0 g 및 과산화수소 4.0 g을 연속적으로 첨가하였다.
15분 후에, 전분 분해를 완결하였다. 단량체를 포함하는 용액 및 개시제 용액을 일정한 공급 속도로 85℃에서 90분 동안 동시에 그러나 분리적으로 계측하였다. 단량체 용액은 스티렌 86.6 g, n-부틸 아크릴레이트 43.3 g 및 삼차-부틸 아크릴레이트 43.3 g을 포함한다. 개시제 용액은 과산화수소(35%) 4.3 g 및 물 127 g을 포함한다. 중합을 질소 분위기 중에서 수행하였다.
계측의 종료 10분 후에, 추가로 삼차-부틸 하이드로퍼옥사이드 0.7 g을 후속 활성화를 위해 첨가하고, 추가로 60분 동안 교반을 수행하였다. 그 후에, 냉각을 실온까지 수행하고, 여과를 100㎛ 필터를 통해 수행하였다. pH를 20% 수산화나트륨 용액으로 6으로 조절하였다.
24.9%의 고체 함량 및 A=O.380의 탁도를 갖는 중합체 분산액(희석됨 1:10, 660nm)을 수득하였다. 맬버른 제타마스터에 의해 측정하여 평균 입자 크기는 61.3nm 이었다.
코팅 실험
비교예
시판용 스티렌 부타디엔 및 스티렌 아크릴레이트 라텍스를 표 1의 코팅 착색 조성물을 사용하여 시험하였다. 착색 코팅을 제조하고, 실험실 코팅에 사용되도록 50% 고체 함량으로 희석시켰다. 종이 샘플을 연신 코팅하였다. 표면 강도를 IGT-장치(IGT Testing Systems)로 측정하였다. 결과를 표 2에 요약하였다.
사용된 코팅 착색 조성물
코팅 착색 성분 부
코팅 등급 분쇄 탄산칼슘 100
결합제 9
유동 변형제 0.7
정상 점도 오일을 사용하는 코팅 착색 특성 및 표면 강도
결합제 SB-라텍스 SA-라텍스
고체(%) 50.2 50.2
T(℃) 23 26
pH 9.0 9.0
Br100 (mPas) 89 88
Br50 (mPas) 115 119
코팅 중량 (g/㎡) 7.9 7.8
평균 IGT-표면 강도 (m/s) 0.70 0.73
2가지 시판용 라텍스는 유사한 표면 강도 결과를 제공하였다.
실험 1
실험을 실험실 규모로 수행하였다. 결합제 대체물 1은 음이온성 전분의 존재 하에 중합된 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하고, 결합제 대체물 2는 양이온성 전분의 존재 하에 중합된 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하였다. 결합제 대체물 1을 상기의 일반적 기술에 따라 제조하였다. 결합제 대체물 1 및 결합제 대체물 2는 각각 24 및 25%의 고체 함량을 가졌다. 시판용 스티렌 부타디엔을 주결합제로서 코팅 조성물에 사용하였다. 결합제 대체물의 유형은 코팅 착색 조성물에서 유일한 변수이다. 코팅 착색 조성물을 Diaf 실험실 용해기를 사용하여 제조하고, 50% 고체 함량으로 희석하였다. 코팅 착색 조성물을 표 3에 기재하였다.
사용된 코팅 착색 조성물
코팅 착색 성분 부
코팅 등급 분쇄 탄산칼슘 100
전체 결합제 (= 주결합제 + 결합체 대체물) 6 - 9
유동 변형제 0.7
SB 라텍스와 결합제 대체물의 혼합물(4.5 + 3 부)을 사용하였다. 모든 시험된 코팅 착색 조성물은 67%의 고체 함량 및 약 2000 mPas 이하의 브룩필드 100 점도를 가졌다. 정적 보수 값을 30초 시간 및 0.3바 압력을 사용하여 AA-GWR 기기 모델 4(제조업체: DT-oaoer science)를 사용하여 측정하였다. 정적 보수값은 기준과 유사하였다.
결합제 대체물의 사용은 코팅 착색 조성물에 기준과 유사한 고전단 점도를 제공하였다. 종이 샘플을 인발 코팅하였다. 코팅지 샘플의 표면 강도를 표준 공정 SCAN-P 63:90에 따라 IGT AIC2-5 장치를 사용하여 측정하였다. 표면 강도 결과를 표 4에 기재하였다.
결합제/조성물 특성 기준 조성물 조성물 1 조성물 2
SB-라텍스 (부) 9 4.5 4.5
결합제 대체물 1 (부) - 3 -
결합제 대체물 2 (부) - - 3-
고체 함량 (%) 49.6 50.0 50.0
코팅 중량 (g/㎡) 10.8 11.0 10.1
IGT-표면 강도 (m/s) 0.86 0.84 0.80
표 4로부터, 결합제 대체물 3 부를 사용함으로써, SB-라텍스 양이 50%까지로 감소될 수 있고, 여전히 코팅지 샘플이 동일한 표면 강도 특성을 나타냄을 알 수 있다.
실험 2
실험을 결합제 대체물 1을 사용하여 OptiBlade 코터를 사용함으로써 수행하였다. 원지를 사전 코팅하였으며, 도포된 코팅 중량은 11 g/㎡이었다. 상이한 결합제 조성물을 표 5에 기재하였다. 모든 코팅 착색 조성물은 여기에 기재되지 않은 동일한 양의 일반적인 코팅 착색 첨가제를 함유하였다.
결합제 대체물 1을 갖는 시험 조성물
조성물/조성물 특성 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 기준 조성물
코팅 GCC(부) 100 100 100 100 100
SB 라텍스(부) 5 5 4 4 9
결합제 대체물 1 (부) 3 2 3 2 -
고체 함량(%) 69 69 69 69 69
pH 9 9 9 9 9
모든 조성물은 코팅 장치를 사용하여 임의의 문제 없이 작업하였다. 블레이드 압력은 모든 조성물에 대해 동일한 수준에 있다. 기준 조성물은 가장 낮은 브룩필드 점도를 가졌다.
시험 조성물로 코팅한 종이 샘플을 Optiload Twinline 상에서 캘린더링시켰다. 캘린더링 속도는 800 m/분이고, 롤 온도는 12O℃이었다.
코팅지 샘플을 Man Roland 300 프린팅 프레스 상에서 일정한 밀도 및 속도 8000 시트/h로 5-색(B, C, M, B, C) 프린팅을 사용하여 프린팅시켰다. 표 6에, 하기의 등급으로 인쇄지 샘플의 가시적 평가의 결과를 기재하였다 : 1 = 매우 우수함, 2 = 우수함, 3 = 보통, 4 = 불량함, 5 = 매우 불량함.
프린팅된 샘플의 가시적 평가
샘플 이름 평가
기준 샘플 2
비교예 3 3
비교예 4 2
비교예 5 1.5
비교예 6 3.5
종이 샘플의 파일링 및 피킹을 또한 분석하였으며, 그 결과를 표 7에 기재하였다. 등급은 다음과 같다: 0 = 우수함; 1 - 3 = 편안함; 4 = 불량함; 5 = 매우 불량함. 모든 코팅지 샘플은 우수한 파일링 저항성 및 편안한 피킹 특성을 가졌다. 작업성은 또한 모든 샘플에 대해 우수하였다.
20℃에서의 파일링 및 피킹 결과
샘플
이름
기준		 프린팅 시트의 수
2000		 파일링 0 - 5
단위		 피킹
0 - 5		 작업성
피더 전달
1 2 3 4 5 0 - 5 0 - 5
기준 2000 0 0 0 0 0 1 0 0
비교예 3 1900 0 0 0 0 0 2 0 0
비교예 4 2000 0 1 0 0 0 1 0 0
비교예 5 2000 0 1 0 0 0 2 0 0
비교예 6 2000 0 0 0 0 0 3 0 0
인쇄지 샘플을 분석하고, 파일롯 프린팅으로부터의 평균 결과를 표 8에 요약하였다.
프린팅 시험의 요약
특성 기준과 조성물 사이의 차이 현저한 차이
비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
광택, 프린트 (%) 0.0 -0.2 0.0 -1.0 4
광택, 종이 (%) -1.7 0.4 -0.2 -0.2 4
평활도, 종이
[㎛]		 0.08 0.03 0.07 0.03 -0.3
뒤묶음, 30초 1.06 -0.06 -2.38 -3.93 -3
벗겨짐, 1시간 0.21 0.01 0.17 0.57 4
모틀링, 2.C50%/3.M50% 11 10 -2 13 -20
모틀링, 2.C100% 9 -3 5 -1 -50
결과는 C50%, M50% 및 C100%에 대한 프린트 및 종이 광택, 평활도, 벗겨짐 및 모틀링에서, 기준 샘플과 결합제 대체물 1을 포함하는 샘플 사이의 차이가 현저하지 않음을 나타낸다. 4 부의 SB 라텍스 및 2 부의 결합제 대체물 1을 포함하는 가장 낮은 전체 결합제 함량을 갖는 샘플은 뒤묶음 시험에서 기준 샘플보다 현저히 더 빠르다.
기계 방향(MD) 및 교차 방향(CD)에 대한 IGT 표면 강도 결과를 표 9에 요약하였다.
IGT를 사용하는 표면 강도 결과
IGT-표면 강도 (m/s) 샘플 이름
비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 기준
MD 평균 1.73 1.74 1.64 1.57 1.81
CD 평균 1.13 1.06 1.12 1.03 1.02
평균 (MD + CD) 1.43 1.40 1.38 1.30 1.42
결과로부터, 9 부로부터 6 부로 저하되는 합성 결합제 함량의 총량의 감소가 여전히 허용될 수 있는 프린팅 결과를 제공함을 알 수 있다.
실험 3
결합제 대체물과 전분의 양립성을 시험하였다. 실험실 시험을 결합제 대체물 1 및 2를 사용하여 수행하였으며, 결합제 대체물 1은 양이온성 전분의 존재하에 중합된 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하고, 결합제 대체물 2는 음이온성 전분의 존재하에 중합된 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함한다. 결합제 대체물 1은 24%의 고체 함량을 갖고, 결합제 대체물 2는 25%의 고체 함량을 가졌다. 사용된 코팅 착색 처방을 표 10에 기재하였다.
전분 함유 코팅 착색 조성물
성분 부
분쇄된 코팅 등급 (GCC)
탄산칼슘		 100
공결합제 (전분) 10
전체 합성 결합제
(= 주결합제 + 결합체 대체물)		 5 - 7
코팅 착색 조성물 시험 결과를 표 11에 요약하였다. 조성물 A는 결합제 대체물 1을 포함하고, 조성물 B는 결합제 조성물 2를 포함하였다.
전분 및 결합제 대체물을 포함하는 코팅 착색 조성물의 특성
기준 샘플 비교예 A 비교예 B
SB 라텍스 함량 7 3 3
결합제 대체물 함량 - 2 2
전체 결합체 함량 (pph) 7 5 5
결합제 대체물 함량 (%) - 24 25
코팅 착색 고체 함량 (%) 65.3 64.8 64.1
T (℃) 32 31 31
pH 9.0 9.0 9.0
Br100 (mPas) 614 586 930
Br50 (mPas) 900 820 1380
WR (g/㎡) 67.7 50.3 54.5
결합제 대체물 1은 기준물질로서 사용되는 SB 라텍스와 유사한 점도를 코팅 착색 조성물에 제공하였다. 결합제 대체물 2를 포함하는 착새 코팅 조성물은 기준물질보다 높은 점도 값을 가졌다. 기준 코팅은 가장 낮은 고전단 점도를 가졌다. 결합제 대체물 1은 결합제 대체물 2보다 낮은 점도를 코팅 착색 조성물에 제공하였다. 모든 점도 값은 시험된 코팅 조성물에 대해 우수하거나 허용될 수 있다.
또한, 표 11로부터, 정적 보수(WR) 값이 기준 조성물에 대한 것보다 본 발명에 따르는 코팅 조성물에 대해 더 우수함을 알 수 있다.
종이 샘플을 시험된 코팅 조성물로 인발 코팅하였다. 표면 강도를 결정하고, 결과를 표 12에 기재하였다.
중간 점도 오일을 사용하여 측정한 전분 및 결합제 대체물을 포함하는 코팅 착색 조성물의 IGT-표면 강도
기준 비교예 A 비교예 B
전체 결합제 함량 (부) 7 5 (3 + 2) 5 (3 + 2)
고체 함량 (%) 50.0 50.0 50.0
코팅 중량 (g/㎡) 11.5 11.1 11.1
표면 강도 (m/s) 1.09 0.97 1.17
시험된 코팅 착색 조성물을 유사한 표면 강도를 나타낸다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 보이는 것을 기준으로 기술되었지만, 본 발명이 상기 기술된 실시예에 제한되지 않지만, 본 발명이 첨부된 특허청구범위 내에 있는 상이한 변형 및 등가의 기술적 해결책을 또한 포함하는 것으로 의도됨이 인지된다.

Claims (14)

  1. 종이 및/또는 판지용 코팅 착색 조성물(coating colour composition)로서,
    - 안료와,
    - 임의적으로 코팅 조성물에 사용된 공지된 첨가제와,
    - 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 결합제 대체물(binder substitute)을
    포함하는, 코팅 착색 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합제 대체물의 평균 입자 크기는 20 - 100nm인 것을 특징으로 하는, 코팅 착색 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 라텍스 결합제(latex binder)를 더 포함하는, 코팅 착색 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 라텍스 결합제는 스티렌 부타디엔 라텍스, 스티렌 아크릴레이트 라텍스 또는 폴리비닐 아세테이트 라텍스인, 코팅 착색 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 결합제 대체물은,
    a) α-메틸스티렌 또는 비닐톨루엔 또는 이들의 혼합물과 같은, 스티렌 단량체 또는 치환된 스티렌 단량체와,
    b) C1-C4-알킬 아크릴레이트, C1-C4-알킬 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트 또는 프로필 메타크릴레이트의 군으로부터 선택된 아크릴레이트 단량체의
    공중합체인, 코팅 착색 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 결합제 대체물은 전분(starch)을 포함하는 스티렌 아크릴레이트 공중합체인, 코팅 착색 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    - 안료 100 부와,
    - 결합제 0 - 12 부와,
    - 결합제 대체물 1.5 - 9 부와,
    - 공지된 첨가제 0 - 3 부를
    포함하고,
    단, 결합제와 결합제 대체물의 총량은 5 부 이상인, 코팅 착색 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    - 안료 100 부와,
    - 전분 4 - 12 부와,
    - 결합제, 바람직하게는 라텍스 결합제 3 - 6 부와,
    - 결합제 대체물 2 - 4 부와,
    - 공지된 첨가제 0 - 3 부를
    포함하는, 코팅 착색 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    - 안료 100 부와,
    - 결합제 4 - 5 부와,
    - 결합제 대체물 2 - 3 부와,
    - 공지된 첨가제 0 - 3 부를
    포함하는, 코팅 착색 조성물.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안료는, 탄산칼슘, 카올린, 하소된 카올린, 탈크, 이산화티탄, 석고(gypsum), 쵸크(chalk), 새틴 화이트, 황산바륨, 규산 나트륨 알루미늄, 수산화알루미늄 또는 이들의 임의의 혼합물인, 코팅 착색 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 코팅 착색 조성물로 코팅된 종이 또는 판지.
  12. 제 11항에 있어서, 종이에 도포된 상기 코팅의 코팅 중량은 5 - 30 g/㎡/종이 면인, 종이 또는 판지.
  13. 종이 또는 판지용 코팅 조성물에서 결합제 대체물로 100nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 사용하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 공중합체는 10 - 50%의 고체 함량을 갖는 수성 분산액의 형태로 사용되는, 스티렌 아크릴레이트 공중합체를 사용하는 방법.
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