KR20160125980A - 카보네이트 리간드 및 카복실산 리간드로 착화된 다가 금속을 포함하는 수성 조성물, 및 그의 용도 - Google Patents

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데미안 줄리안 꼬르페
카벨로 로드리게스 크리스틴 지니 레토페
버지니 안젤 조젯 베르동
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아르크로마 프랑스 에스에이에스
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Abstract

본 발명은 아연 화합물, 카보네이트, 및 카복실산으로부터 제조된, 적어도 카보네이트 및 카복실산을 포함하는 아연계 수성 조성물; 및 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 같은 섬유계 기재에 대한 코팅욕에서 불용화제로서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

카보네이트 리간드 및 카복실산 리간드로 착화된 다가 금속을 포함하는 수성 조성물, 및 그의 용도{AQUEOUS COMPOSITION COMPRISING A POLYVALENT METAL COMPLEXED BY CARBONATE AND CARBOXYLIC ACID LIGANDS, AND USE THEREOF}
본 발명은 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화된 다가 금속의 착체를 포함하는 수성 조성물; 및 종이, 보드, 부직포 및 텍스타일 같은 섬유계 기재의 처리를 위한 코팅욕에서 불용화제로서의 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.
US 4,350,788은 아연 산화물 안료가 접착성 중합체를 가교시키는 데 사용될 수 있다는 것을 교시하고 있다. 아연 산화물 안료는, 라텍스 또는 폴리비닐 알코올과 같은 합성 바인더를 수용액에서 불용성이 되게 하고, 불용성 막을 형성하여, 물, 마찰, 열 및 용매에 대한 저항성을 개선하는 데 사용될 수 있다고 알려져 있다.
그러나, 고체 형태의 아연 산화물 안료는 제한된 반응성 표면만을 제공하기 때문에, 이들 분체의 사용은 매우 제한된 효율만을 제공하는 단점이 있다. 따라서, 이들 안료의 사용은, 특히 습윤 문지름(wet rub)에 대한 코팅의 저항성에 관해서는, 만족스러운 결과를 주지 않는다.
US 3,740,366 및 EP 0 182 628은, 아연 다이글리시네이트(ZDG) 같은 수성 다가 금속 착체가, 라텍스 또는 폴리비닐 알코올과 같은 합성 바인더를 수용액에서 불용성이 되게 하고, 불용성 막을 형성하여, 물, 마찰, 열 및 용매에 대한 저항성을 개선하는 데 사용될 수 있다는 것을 교시하고 있다.
이들 다가 금속 다이글리시네이트 용액은 외관, 습윤 내마모성, 피킹(picking), 강도 및 인쇄 수용 능력을 개선하기 위해 수많은 기술 분야에서, 특히 수성 잉크 및 도료 배합물에서, 그리고 아마도, 종이 또는 보드의 코팅 또는 함침용으로 의도된 코팅욕에서 사용되고 있다.
그러나, 이들 용액의 사용은 매우 제한된 효율만을 제공하는 단점이 있다. 따라서, 이들 조성물의 사용은, 특히 습윤 문지름에 대한 코팅의 저항성에 관해서는, 만족스러운 결과를 주지 않는다.
WO 99/06478은 아연 다이아세테이트(ZDA) 용액과 같은 다가 금속 착체가 중합체를 가교시키는 데 사용될 수 있다는 것을 교시하고 있다. 이들 착체의 수성 조성물은, 라텍스 또는 폴리비닐 알코올과 같은 합성 바인더를 수용액에서 불용성이 되게 하고, 불용성 막을 형성하여, 물, 마찰, 열 및 용매에 대한 저항성을 개선하는 데 사용될 수 있다고 알려져 있다. WO 99/06478에는 아연 다이아세테이트 같은 다가 금속 착체를 포함하는 이들 수성 조성물이 수성 중합체 분산액에 사용된다는 것이 기재되어 있다.
그러나, 이들 조성물의 사용은 제지 및 섬유 산업의 표준적인 착색된(pigmented) 코팅욕과의 강한 비상용성을 나타내는 단점이 있기 때문에, 이들 조성물은 종이 또는 보드의 코팅 또는 함침용으로 의도된 착색된 코팅욕에는 사용되지 않는다. 이 비상용성은 통상적인 코팅욕의 불안정화 및 점도의 큰 증가를 초래하여, 코팅욕을 적용 분야에 사용할 수 없게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 섬유 및/또는 제지 산업에서 사용될 착화된 형태의 다가 금속의 신규한 수지 조성물; 특히 표준적인 착색된 코팅욕과 상용성이고 습윤 문지름에 대한 저항성이 개선된 코팅을 제공하는 조성물을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 수성 조성물에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 수성 조성물의 실시양태는 그 종속항의 청구대상이다.
놀랍게도, 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 착체를 포함하는 수성 조성물로서, 적어도 하나의 다가 금속이 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되고, 바람직하게는 카복실산 리간드가 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화되는 수성 조성물이, 표준적인 착색된 코팅욕과의 완전한 상용성을 유지하면서, 습윤 문지름에 대한 만족스러운 저항성을 얻는 것을 가능하게 함이 발견되었다.
따라서, 제 1 측면에서 본 발명은, 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 착체를 포함하는 수성 조성물로서, 적어도 하나의 다가 금속이 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되는 수성 조성물에 관한 것이다.
바람직하게는, 카복실산 리간드는 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속은 전이 금속 및 주족 금속으로부터 선택된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 다가 금속은 아연 또는 알루미늄이다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 대응하는 금속 카보네이트, 금속 염화물, 금속 산화물, 금속 설페이트, 및 이들의 혼합물 또는 조합으로부터 선택된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 아연 카보네이트, 아연 염화물(ZnCl2), 아연 산화물, 아연 설페이트, 알루미늄 염화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 설페이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카보네이트 리간드와 적어도 하나의 카복실산 리간드의 몰 비율은, 카보네이트 리간드가 약 10 몰% 이상, 바람직하게는 약 20 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 30 몰% 이상이고, 약 65 몰% 이하, 바람직하게는 약 60 몰% 이하, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 50 몰%이고; 카복실산 리간드가 약 35 몰% 이상, 바람직하게는 약 40 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이상이고, 약 90 몰% 이하, 바람직하게는 약 80 몰% 이하, 가장 바람직하게는 약 70 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 70 몰%이고, 이때 카복실산 리간드와 카보네이트 리간드의 양은 총 100 몰%이다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카복실산 리간드는 알코올기, 아민기, 아미드기, 설폰산기, 카복실산기, 에스터기, 인-산소산기, 카보네이트기, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 무기 카보네이트 염으로부터 선택되고, 예를 들면 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 나트륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 칼륨 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카복실산의 공급원은 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 아연 산화물, 아연 카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되고; 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 칼륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되며; 적어도 하나의 카복실산 리간드의 공급원은 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 조성물의 pH 값은 알칼리성이다. 바람직하게는, 조성물의 pH 값은 7 초과, 또는 약 8 초과, 또는 약 9 초과이고, 약 10 미만이다.
특정 실시양태에서, ZnO 또는 Al2O3로서 표시되는, Zn 또는 Al 이온의 농도는, 약 3 내지 약 20 중량%의 범위에 있다.
특정 실시양태에서, 조성물은 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 첨가제는 안정제로 구성되는 군으로부터 선택된다.
다른 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 다가 금속 염과 적어도 하나의 카보네이트 염 및 적어도 하나의 카복실산의 혼합을 포함하는, 본원에 개시된 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 기재와 같은 셀룰로스계 기재의 코팅 방법으로서, 상기 기재를 본원에 개시된 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 코팅 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본원은 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 재료와 같은 셀룰로스계 기재의 처리, 예를 들어 함침 또는 코팅을 위한 수성 조성물에서 불용화제로서의 본원에 개시된 조성물의 용도에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 개시된 조성물을 포함하는 착색된 코팅욕에 관한 것이다.
따라서, 제 1 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 착체를 포함하는 수성 조성물로서, 적어도 하나의 다가 금속이 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되는 수성 조성물에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "착체"는 적어도 두 개의 리간드로 착화되는 적어도 하나의 다가 금속을 포함한다.
본원에 따른 착체는 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되는 적어도 하나의 다가 금속을 포함한다.
용어 "카보네이트"는 당업계에 공지된 임의의 유형의 카보네이트를 원칙적으로 포괄하며 특히 무기 및 유기 카보네이트를 포함한다. 본원의 범위 내에서 적합하게 사용되는 예시적인 카보네이트는 나트륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트 또는 칼륨 하이드로게노카보네이트, 또는 이러한 화합물들의 혼합물이고; 칼륨 및 암모늄 하이드로게노카보네이트가 바람직하다.
카복실산 리간드는 당업계에 공지된 임의의 카복실산으로부터 유도될 수 있다. 용어 "카복실산"은 적어도 하나의 카복실산기를 포함하는 임의의 산을 포괄한다. 일 실시양태에서, 카복실산 리간드는 모노카복실산으로부터 유도된다. 일 실시양태에서, 본원 내에서 사용되는 카복실산 리간드는 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화된다. 상기 적어도 하나의 추가의 친수성기는 알코올기, 아민기, 아미드기, 설폰산기, 카복실산기, 에스터기, 인-산소산기, 카보네이트기, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
일 실시양태에서, 카복실산 리간드는 적어도 하나의 카복실산기 및 (알코올 및/또는 아민 같은) 적어도 하나의 다른 수용성기를 함유하는 산, 및 이러한 화합물들의 혼합물로부터 유도된다. 바람직한 실시양태에서, 카복실산 리간드는 적어도 하나의 추가의 친수성기를 포함하는 모노카복실산 리간드로부터 유도되고; 글리콜산, 락트산 및 글리신이 바람직하다.
본 발명의 문맥에서, "다가 금속"이라는 용어는 적어도 2가인 금속에 관련된 것이다. 금속은 착체에 원자 또는 이온 형태로 존재할 수 있다. 일 실시양태에서, 금속은 이온 형태로 존재한다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속은 PSE(원소 주기율표)에 따른 전이 금속 및 주족 금속으로부터 선택된다. 일 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속은 아연 또는 알루미늄이다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 대응하는 금속 카보네이트, 금속 염화물, 금속 산화물, 금속 설페이트, 및 이들의 혼합물 또는 조합으로부터 선택된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 아연 카보네이트, 아연 염화물(ZnCl2), 아연 산화물, 아연 설페이트, 알루미늄 염화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 설페이트, 및 이들의 혼합물 및 조합으로부터 선택된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 아연 카보네이트, 아연 염화물(ZnCl2), 아연 산화물, 및 아연 설페이트는 일반적으로 고체 형태로 입수 가능한 시판 제품이다.
전형적으로, 본 발명의 조성물은 아연 화합물과 카보네이트 및 카복실산의 수용액의 반응에 의해 제조된다. 아연 화합물과 카보네이트 및 카복실산의 반응은 주위 온도에서 또는 가열함으로써 수행될 수 있다.
바람직한 실시양태에 따르면, 주위 온도에서, 아연 화합물을 카보네이트 및 카복실산의 수용액에 첨가한 후, 얻어진 용액을 교반하면서 1시간 내지 24시간, 바람직하게는 24시간 동안, 30 내지 80℃의 온도, 바람직하게는 70℃가 되도록 한다,
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카보네이트 리간드와 적어도 하나의 카복실산 리간드의 몰 비율은, 카보네이트 리간드가 약 10 몰% 이상, 바람직하게는 약 20 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 30 몰% 이상이고, 약 65 몰% 이하, 바람직하게는 약 60 몰% 이하, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 50 몰%이고; 카복실산 리간드가 약 35 몰% 이상, 바람직하게는 약 40 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이상이고, 약 90 몰% 이하, 바람직하게는 약 80 몰% 이하, 가장 바람직하게는 약 70 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 70 몰%이고, 이때 카복실산 리간드와 카보네이트 리간드의 양은 총 100 몰%이다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카복실산 리간드는 알코올기, 아민기, 아미드기, 설폰산기, 카복실산기, 에스터기, 인-산소산기, 카보네이트기, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 무기 카보네이트 염으로부터 선택된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 나트륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 칼륨 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 카복실산 리간드의 공급원은 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 적어도 하나의 다가 금속의 공급원은 아연 산화물, 아연 카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되고; 적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원은 칼륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되며; 적어도 하나의 카복실산 리간드의 공급원은 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 조성물의 pH 값은 알칼리성이다. 바람직하게는, 조성물의 pH 값은 7 초과, 또는 약 8 초과, 또는 약 9 초과이고, 약 10 미만이다.
특정 실시양태에서, ZnO 또는 Al2O3로서 표시되는 농도는 약 3 내지 약 20 중량%의 범위에 있다. 이 비율 및 그것을 즉 각각의 산화물의 형태로 결정하는 방법은, 본원의 범위 내에 속하는 모든 다른 다가 금속 착체에도 또한 적용된다.
특정 실시양태에서, 조성물은 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 첨가제는 안정제로 구성되는 군으로부터 선택된다.
본 발명의 수성 조성물의 안정성은 최신 기술에 기재된 바와 같은 안정제의 첨가에 의해 개선될 수 있다. 일 실시양태에서, 안정제는 타르타르산과 같은 폴리산으로부터 선택된다. 안정제는 대략 최종 용액의 중량에 대해서 1 내지 2%의 비율로 첨가되는 것이 유리하다. 안정제는 아연 화합물과 카보네이트의 반응 전 또는 후, 바람직하게는 그 반응 전에 첨가될 수 있다. 일 실시양태에서, 수성 조성물은 폴리카복실산으로부터 선택된 안정제, 및 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화된 카보네이트 리간드 및 모노카복실산 리간드로 착화된 다가 금속을 포함하는 착체를 포함한다. 바람직하게는, 폴리카복실산은 조성물에 유리 산으로서 존재한다.
다른 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 다가 금속 염과 적어도 하나의 카보네이트 염 및 적어도 하나의 카복실산의 혼합을 포함하는 본원에 개시된 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 얻어진 조성물은 경시적으로 안정적이며, 섬유계 제품, 특히 셀룰로스계 제품의 처리를 위한 조성물에, 특히 착색된 코팅욕에 도입되는 경우, 유리한 특성을 나타낸다.
이들은 처리된 기재, 예를 들어 섬유계 기재, 예를 들어 부직포, 텍스타일, 종이 또는 보드; 예를 들면 필기 인쇄를 위한 유형의 종이, 신문 인쇄용지, 재생 용지, 포장지, 테스트 라이너형의 종이, 자기 접착 라벨용 뒤판 또는 플랫 보드의 습윤 내마모성, 습윤 내픽성 및 물에 관한 관성을 특히 개선하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 다른 측면에서, 본 발명은 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 기재와 같은 셀룰로스계 기재의 코팅 방법으로서, 상기 기재를 본원에 개시된 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 코팅 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 재료와 같은 셀룰로스계 기재의 처리, 예를 들어 함침 또는 코팅을 위한 수성 조성물에서 불용화제로서의 본 발명에 따른 조성물의 용도에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 개시된 조성물을 포함하는 착색된 코팅욕에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 코팅욕은 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일의 함침 또는 코팅을 위한 것이다.
특정 실시양태에서, 섬유계 기재는 셀룰로스계 제품이다.
특정 실시양태에서, 셀룰로스계 제품은 종이 및 보드로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 섬유계 제품은 부직포 및 텍스타일로부터 선택된다.
본 발명의 문맥에서, "코팅욕"이라는 용어는 적어도 하나의 바인더, 불용화제 및 안료, 그리고 또한 임의로 기능성 첨가제를 포함하는 수성 혼합물에 관련된 것이다. 일반적으로, 사용되는 안료는 카올린, 칼슘 카보네이트, 이산화 타이타늄 및 이들의 혼합물로부터 선정된다. 알루미나 하이드레이트, 새틴 화이트, 실리케이트 또는 합성 안료와 같은 그 밖의 안료가 또한 특정 용도에 사용될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, "불용화제"라는 용어는 코팅욕에 포함된 적어도 하나의 바인더를 가교시켜, 그것을 보다 소수성이 되게 할 수 있는 조성물을 지칭한다. 불용화제는 상기 불용화제를 포함하는 코팅욕으로 처리된 섬유계 제품의 표면 특성을 개선, 특히 상기 섬유계 제품의 습윤 내마모성을 개선하는 기능을 한다.
본 발명을 실시하는 바람직한 실시양태에 따르면, 불용화제는 칼륨 및/또는 암모늄 하이드로게노카보네이트, 및 글리콜산 및/또는 글리신을 포함하는 아연계 수성 조성물이다.
본 발명에 있어서, 코팅욕은,
· 피처리 표면 내부로의 침투를 제한하면서 섬유계 제품 위의 표면에서 하나 이상의 층으로 침적(코팅으로서 통상적으로 알려진 조작)되거나;
· 또는 하나 이상의 스테이지에서 섬유계 제품 내부로의 침투를 달성할 목적으로 섬유계 제품과 접촉(함침으로서 통상적으로 알려진 조작)될 수 있다.
바인더는 천연 또는 합성 기원의 것일 수 있다.
천연 바인더 중에서도, 전분, 변성 전분(예를 들어 효소에 의해 산화 또는 변형된 것), 대두 단백질 및 카제인을 들 수 있다.
보다 통상적으로는, 스티렌/부타디엔 라텍스, 폴리비닐 아세테이트 라텍스, 스티렌/아크릴레이트 및 아크릴레이트 라텍스 또는 폴리비닐 알코올과 같은 합성 바인더를 사용한다.
바람직한 측면에 따르면, 본 발명에서 사용되는 바인더는 작용성이 변성된 라텍스, 예를 들어 하이드록실기에 의해, 특히 카복실기, 특히 나트륨 카복실레이트기에 의해 변성된 라텍스로부터 선정될 수 있다. 예로서는, 다우(Dow)에 의해 판매되는 스티렌/부타디엔 DL 950을 들 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 코팅욕은 분산제, 점도 조정제(예를 들면, 카복시메틸셀룰로스 또는 하이드록시에틸셀룰로스), 윤활제, 살균제, pH 조절제, 발수제(repellent), 광택제, 염료 또는 소포제를 또한 포함할 수 있다.
상기 코팅욕의 pH는 일반적으로 7 내지 9, 바람직하게는 7 내지 8.7이다.
일반적으로, 코팅욕에서의 본 발명의 불용화제의 양은 건조 조건하에서 바인더 100 부당 1 내지 20 부 그대로이고, 바람직하게는 건조 조건하에서 바인더 100 부당 3 내지 15 부 그대로이다.
코팅욕은 당업자에게 공지된 방법에 의해 적용된다. 예로서는, 어플리케이터 롤, 사이즈 프레스 또는 전계량(premetering) 사이즈 프레스를 들 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 바인더, 불용화제 및 안료를 포함하는 코팅욕을, 섬유계 기재, 바람직하게는 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일, 바람직하게는 셀룰로스계 제품의 표면에서 적용하는, 상기 섬유계 제품의 처리 방법으로서, 상기한 바와 같이 불용화제는 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 착체를 포함하는 수성 조성물이고, 이때 상기 적어도 하나의 다가 금속은 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되는 것을 특징으로 하는 처리 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 불용화제는 카보네이트 및 카복실산을 포함하는 아연계 수성 조성물이다.
다른 측면에서, 본 발명은 적어도 하나의 바인더, 불용화제 및 임의로 안료를 포함하는 코팅욕을, 셀룰로스계 제품, 바람직하게는 종이 또는 보드, 부직포 또는 텍스타일 같은 섬유계 기재와 접촉시키는, 상기 섬유계 제품의 처리 방법으로서, 상기한 바와 같이 불용화제는 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 수성 조성물이고, 이때 상기 적어도 하나의 다가 금속은 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되는 것을 특징으로 하는 처리 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 불용화제는, 상기한 바와 같이, 카보네이트 및 카복실산을 포함하는 아연계 수성 조성물이다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 묵시적인 제한 없이 예시된다.
비교예 1
물에 나노분산된, 40%의 건조 ZnO를 함유하는, 시판 아연 산화물 나노분산액의 사용.
비교예 2
용액 그대로에 대하여 13%의 건조 ZnO, 및 아연의 몰당 2 몰의 카보네이트를 포함하는 암모늄 아연 다이카보네이트의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 61.7g을 넣는다. 그 후, 암모늄 바이카보네이트 25.3g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 13.0g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 77℃에서 4시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
암모니아 냄새가 강한 투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
비교예 3
용액 그대로에 대하여 10%의 건조 ZnO, 및 아연의 몰당 2 몰의 아세트산을 포함하는 아연 다이아세테이트의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 79.9g을 넣는다. 그 후, 시판 아연 다이아세테이트 20.1g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 현탁액을 완전히 용해될 때까지 교반한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
비교예 4
용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO, 및 아연의 몰당 2 몰의 글리신을 포함하는 아연 다이글리시네이트의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 61.9g을 넣는다. 그 후, 시판 아연 다이글리시네이트 38.1g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 현탁액을 완전히 용해될 때까지 교반한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 5
암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트 양방을, 암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트의 몰 비율 50:50으로 함유하고, 용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO를 포함하는 아연 용액의 조제. 아연의 몰당 1 몰의 카보네이트 및 1 몰의 글리신을 사용하였다.
주위 온도에서, 교반하에 물 54.8g을 넣는다. 그 후, 글리신 14.4g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 15.2g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 78℃에서 2시간 동안 가열한다
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 6
암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트 양방을, 암모늄 하이드로게노카보네이트 40% 및 글리시네이트 60%의 몰 비율로 함유하고, 용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 0.8 몰의 카보네이트 및 1.2 몰의 글리신을 포함하는 아연 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 55g을 넣는다. 그 후, 글리신 17.2g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 12.2g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 70℃에서 5시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 7
암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트 양방을, 암모늄 하이드로게노카보네이트 30% 및 글리시네이트 70%의 몰 비율로 함유하고, 용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 0.6 몰의 카보네이트 및 1.4 몰의 글리신을 포함하는 아연 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 55.1g을 넣는다. 그 후, 글리신 20.2g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 9.1g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 70℃에서 7시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 8
암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트 양방을, 암모늄 하이드로게노카보네이트 20% 및 글리시네이트 80%의 몰 비율로 함유하고, 용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 0.4 몰의 카보네이트 및 1.6 몰의 글리신을 포함하는 아연 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 55.2g을 넣는다. 그 후, 글리신 23.1g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 6.1g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 70℃에서 24시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 9
암모늄 하이드로게노카보네이트 및 글리시네이트 양방을, 암모늄 하이드로게노카보네이트 10% 및 글리시네이트 90%의 몰 비율로 함유하고, 용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 0.2 몰의 카보네이트 및 1.8 몰의 글리신을 포함하는 아연 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 55.4g을 넣는다. 그 후, 글리신 25.9g을 첨가하고, 이어서 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 3.0g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 이 현탁액의 pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한 다음, 용액을 70℃에서 3시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투명한 무색 용액 100g이 얻어진다.
실시예 10
용액 그대로에 대하여 13.1%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 1 몰의 카보네이트 및 1 몰의 락테이트를 포함하는, 아연 락테이트 카보네이트 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 58.7g을 넣는다. 그 후, 90%의 락트산 16.1g을 첨가하고, pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한다. 그 다음, 아연 산화물(순도 약 97%) 13.1g을 첨가하고, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 12.1g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 용액을 70℃에서 5시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투영한 용액 100g이 얻어진다.
실시예 11
용액 그대로에 대하여 15%의 건조 ZnO 및, 따라서 아연의 몰당 0.6 몰의 카보네이트 및 1.4 몰의 락테이트를 포함하는, 아연 락테이트 카보네이트 용액의 조제.
주위 온도에서, 교반하에 물 55.9g을 넣는다. 그 후, 90%의 락트산 19.2g을 첨가하고, pH를 암모니아에 의해 염기성 pH로 조정한다. 그 다음, 아연 산화물(순도 약 97%) 15.6g을 첨가하고, 이어서 암모늄 하이드로게노카보네이트 9.3g을 첨가한다. 첨가가 완료되면, 용액을 70℃에서 24시간 동안 가열한다.
그 다음, 용액을 30℃로 냉각한다.
투영한 용액 100g이 얻어진다.
응용예
오미아(Omya)에 의해 판매되는 칼슘 카보네이트(Hydrocarb? 90), 후버 엔지니어드 머티리얼스(Huber Engineered Materials)에 의해 판매되는 카올린(Hydragloss?), 다우에 의해 판매되는 스티렌/부타디엔 라텍스(DL 950), 및 노비안트(Noviant)에 의해 판매되는 카복시메틸셀룰로스(CMC)(Finfix? 10)를 사용하였다.
다양한 배합물 F0 내지 F14를 조제하였고, 그의 조성은 이하의 표 1 및 2에 주어져 있다. 양은 건조 부로서 주어진다.
배합물 F0은 불용화제를 포함하지 않는다.
배합물 F1은 아연 산화물의 시판 나노분산액의 사용에 해당한다(비교예 1).
배합물 F2는 아연 다이카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(비교예 2).
배합물 F3은 아연 다이아세테이트 조성물의 사용에 해당한다(비교예 3).
배합물 F4는 시판 아연 다이글리시네이트의 사용에 해당한다(비교예 4).
배합물 F5는 암모늄 하이드로게노카보네이트 50% 및 글리시네이트 50%의 몰 비율을 갖는, 본 발명에 따른, 아연, 글리시네이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 5).
배합물 F6은 암모늄 하이드로게노카보네이트 40% 및 글리시네이트 60%의 몰 비율을 갖는, 본 발명에 따른, 아연, 글리시네이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 6).
배합물 F7은 암모늄 하이드로게노카보네이트 30% 및 글리시네이트 70%의 몰 비율을 갖는, 본 발명에 따른, 아연, 글리시네이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 7).
배합물 F8은 암모늄 하이드로게노카보네이트 20% 및 글리시네이트 80%의 몰 비율을 갖는, 아연, 글리시네이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 8).
배합물 F9는 암모늄 하이드로게노카보네이트 10% 및 글리시네이트 90%의 몰 비율을 갖는, 아연, 글리시네이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 9).
배합물 F10은 암모늄 하이드로게노카보네이트 50% 및 락트산 50%의 몰 비율을 갖는, 아연, 락테이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 10).
배합물 F11은 암모늄 하이드로게노카보네이트 30% 및 락트산 70%의 몰 비율을 갖는, 아연, 락테이트 및 카보네이트 조성물의 사용에 해당한다(실시예 9).
비교예 1 내지 4
F0 F1 F2 F3 F4
칼슘 카보네이트 50 50 50 50 50
카올린 50 50 50 50 50
라텍스 10 10 10 10 10
CMC 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
불용화제(비교예 1) 2
불용화제(비교예 2) 2
불용화제(비교예 3) 2
불용화제(비교예 4) 2
pH 8.7 8.7 8.7 8.75 8.7
본 발명에 따른 실시예
F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
칼슘 카보네이트 50 50 50 50 50 50 50
카올린 50 50 50 50 50 50 50
라텍스 10 10 10 10 10 10 10
CMC 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
불용화제(실시예 5) 2
불용화제(실시예 6) 2
불용화제(실시예 7) 2
불용화제(실시예 8) 2
불용화제(실시예 9) 2
불용화제(실시예 10) 2
불용화제(실시예 11) 2
pH 8.7 8.7 8.7 8.7 8.7 8.7 8.7
각 배합물의 점도를 측정하였다.
점도는 브룩필드 점도계를 사용하여 100rpm의 속도에서 측정하였고, mPa.s 단위로 표시한다. 점도는 700과 최대 1000mPa.s 사이에 유지되어야 한다. 얻어진 결과를 이하의 표 3 및 4에 기록하였다. 중요한 점도 증가가 관찰되는 경우, 코팅욕의 불안정화도 또한 주목되어, 불용화제와 코팅욕의 비상용성을 보여준다.
비교예 1 내지 4
F0 F1 F2 F3 F4
욕 점도(단위: mPa.s) 769 645 3000 8000 857
불안정화 무 무 유 유 무
표 3에 언급된 결과의 분석으로, 종래 기술의 기법에 따라 조제된 코팅 슬립제에 관하여, 아연 다이카보네이트(ZDC)를 사용한 조성물 F2, 및 아연 다이아세테이트(ZDA)를 사용한 조성물 F3(둘 다 비교예로서 사용됨)은 욕의 육안적 불안정화를 가져와, 그것을 적용 분야에 사용할 수 없게 함이 증명된다. 둘 다 최신 기술에 기재된, 아연 다이카보네이트(ZDC) 및 아연 다이아세테이트(ZDA)는, 사용 불가능하다.
본 발명에 따른 실시예
F0 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
욕 점도(단위: mPa.s) 769 754 756 780 724 756 800 1000
불안정화 무 무 무 무 무 무 무 무
표 4에 언급된 결과의 분석으로, 본 발명에 따른 조성물(실시예 5 - 11)은 욕을 불안정화시키는 결점이 없고 안정적인 욕을 얻을 수 있게 함이 증명된다.
본 예들에서는, 80g/m2의 평량을 나타내는 미코팅된 종이를 사용하였다.
상기 종이를, 나사식 로드(threaded rod)를 사용하여 대략 20g/m2의 침적에 의해 배합물 F0, F4 내지 F11로 코팅하고, 이어서 2분 동안 오븐으로 105℃에서 오븐 건조시켰다.
그 후, 코팅된 종이에 대해 테이버(Taber) 습윤 마모성을 측정하였다.
물 10ml의 존재하에서, 1N의 압력하에, 10 회전, CS O 휠로, 외경 및 내경이 각각 120 및 7mm인 환상 시험편을 사용하여, 보정된 프랑스 표준 Q 03-055에 따라 테이버 습윤 마모를 수행하였고, 이어서 물 10ml로 헹구었다; 이들 물 20ml를 수집하고 물로 25ml까지 되게 한 다음, 이들 물 25ml의 탁도를 하치(Hach) 탁도계로 측정한다. 실측된 탁도는 NTU 단위로 표시하고(탁도 값이 낮을수록 코팅의 습윤 내마모성이 양호함), 얻어진 결과는 이하의 표 5에 기록하였다.
탁도 값
F0 F1 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
탁도
(단위: NTU)		 218 152 218 37 40 50 54 107 28 29
표 5에 언급된 결과의 분석으로, 종래 기술에 따라 조제된 코팅 슬립제에 관하여, ZDG를 사용한 비교 배합물 F4는 충분한 습윤 내마모성을 갖는 코팅을 제공할 수 없음이 증명된다.
그러나, 본 발명에 따른 배합물 F5 - F11은 개선된 습윤 내마모성을 갖는 코팅을 제공한다.
본 발명에 따른 조성물의 그 밖의 이점은 매우 신속한 제조 및 매우 약간뿐인 암모니아 냄새이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 다가 금속을 포함하는 착체를 포함하는 수성 조성물로서, 적어도 하나의 다가 금속이 적어도 하나의 카보네이트 리간드 및 적어도 하나의 카복실산 리간드로 착화되고, 바람직하게는 카복실산 리간드가 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화되는 수성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 다가 금속이 전이 금속 및 주족 금속으로부터 선택되고, 바람직하게는 적어도 하나의 다가 금속이 아연 또는 알루미늄인 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 다가 금속의 공급원이, 대응하는 금속 카보네이트, 금속 염화물, 금속 산화물, 금속 설페이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되고, 바람직하게는 아연 카보네이트, 아연 염화물(ZnCl2), 아연 산화물, 아연 설페이트, 알루미늄 산화물, 알루미늄 설페이트, 알루미늄 염화물(AlCl3), 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 카보네이트 리간드와 적어도 하나의 카복실산 리간드의 몰 비율은, 카보네이트 리간드가 약 10 몰% 이상, 바람직하게는 약 20 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 30 몰% 이상이고, 약 65 몰% 이하, 바람직하게는 약 60 몰% 이하, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 50 몰%이고; 카복실산 리간드가 약 35 몰% 이상, 바람직하게는 약 40 몰% 이상, 한층 더 바람직하게는 약 50 몰% 이상이고, 약 90 몰% 이하, 바람직하게는 약 80 몰% 이하, 가장 바람직하게는 약 70 몰% 이하이며, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 70 몰%이고,
    이때 카복실산 리간드와 카보네이트 리간드의 양은 총 100 몰%인 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 카복실산 리간드가 적어도 하나의 추가의 친수성기에 의해 작용성화되는 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    친수성기가 알코올기, 아민기, 아미드기, 설폰산기, 카복실산기, 에스터기, 인-산소산기, 카보네이트기, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원이 무기 카보네이트 염으로부터, 바람직하게는 나트륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 칼륨 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 카복실산 리간드의 공급원이 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 다가 금속의 공급원이 아연 산화물, 아연 카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되고;
    적어도 하나의 카보네이트 리간드의 공급원이 칼륨 하이드로게노카보네이트, 암모늄 하이드로게노카보네이트, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되며;
    적어도 하나의 카복실산 리간드의 공급원이 글리콜산, 락트산, 글리신, 및 이들의 조합 또는 혼합물로부터 선택되는 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물의 pH 값이 알칼리성이며, 바람직하게는 7 초과, 또는 약 8 초과, 또는 약 9 초과이고, 약 10 미만인 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ZnO로서 표시되는 Zn 이온의 농도가 약 3 내지 약 20 중량%의 범위에 있는 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이, 바람직하게는 안정제로 구성되는 군으로부터 선택된, 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함하는 조성물.
  13. 적어도 하나의 다가 금속 염과 적어도 하나의 카보네이트 염 및 적어도 하나의 카복실산의 혼합을 포함하는, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조 방법.
  14. 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 기재와 같은 셀룰로스계 기재의 코팅 방법으로서, 상기 기재를 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 코팅 방법.
  15. 섬유계 기재, 예를 들어 종이, 보드, 부직포 또는 텍스타일 재료와 같은 셀룰로스계 기재의 처리, 예를 들어 함침 또는 코팅을 위한 수성 조성물에서 불용화제로서의, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
  16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 착색된 코팅욕.
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